Như vậy sẽ tránh được sự hình thành một cách độc lập các dữ liệu trongchương trình trên máy tính, sự thay đổi của dữ liệu này sẽ được cập nhật để thay đổi giátrị dữ liệu kia, giảm bớt th
Trang 1CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM NX Tình hình ứng dụng của phần mềm CAD/CAM
a Giới thiệu về các phần mềm CAD/CAM
Những năm cuối thế kỉ 20, công nghệ CAD đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết
kế, chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp
Khái niệm CAD dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở rộng.Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với sự trợgiúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gần đây, hai khái niệm nàyđược nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD, biểu diễn một phương pháptích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sảnxuất Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu
kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình hình học và lắp ráp Trong khâu sản xuất, các ứngdụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC,quản lý chất lượng
Mục đích của tích hợp CAD là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sảnphẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất Chuỗi các bước được tiến hành với việc tạo
dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung và kết thúc với việc chuyển các
dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu
và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer – AidedEngineering) và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM
Mục đích của công nghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tínhhóa mà còn nâng cao năng lực của con người để phát minh các ý tưởng và những sảnphẩm mới
CAD (Computer Aided Design – Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính)
CAM (Computer Aided Manufacturing – Sản xuất (gia công) dưới sự trợ giúp của máytính CAD/ CAM đã được chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp vì nó là hạt nhân
Trang 2động và tự động hóa quá trình sản xuất (tức là nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệuquả kinh tế cao).
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một mô hình mẫu chođến khi thể hiện trên bản vẽ biểu diễn chi tiết Từ bản vẽ chi tiết đến việc triển khai chếtạo - đảm nhận lập quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề liên quan đến dụng cụ vàphương pháp thực hiện
Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau vàđược phân biệt bởi kết quả của nó
- Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, biểu diễn hình chiếu khác nhau của một chitiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng
- Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sựbiểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm cácvấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất của trang thiết bị, các điều kiệnsản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hóa đồ gá và dụng cụ cắt đảmbảo các yêu cầu kĩ thuật của chi tiết cơ khí
Ban đầu CAD và CAM là hai ngành phát triển tách biệt nhau, độc lập với nhau Mỗi mộtmôn lo một trách nhiệm riêng cho hoạt động của nó và nếu máy tính được đưa vào thìmỗi môn chịu trách nhiệm ứng dụng công nghệ mới đối với hoạt động của chúng Tuynhiên, sau đó CAD và CAM đã được tích hợp lại thành một trong các phần mềm trợ giúpthiết kế - gia công (ví dụ như phần mềm NX – Unigraphics, Catia, Pro-E….)
Tổ hợp CAD có thể được định nghĩa như một hệ thống mà ở đó mối liên kết giữa thiết kế
và chế tạo được hoàn thiện bởi việc sử dụng thông tin và dữ liệu của quá trình CAD trựctiếp trong CAM Như vậy sẽ tránh được sự hình thành một cách độc lập các dữ liệu trongchương trình trên máy tính, sự thay đổi của dữ liệu này sẽ được cập nhật để thay đổi giátrị dữ liệu kia, giảm bớt thời gian thiết kế và gia công, mang sản phẩm ra kịp thị trường…
Để đáp ứng ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công nhiều công ty phát triểnphần mềm và các viện nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra hàng loạt các phần mềm trợ giúptrong lĩnh vực này và không ngừng phát triển chúng, tăng cường các chức năng nâng cao
Trang 3và sử dụng thuận tiện hơn Các phần mềm thiết kế và điều khiển quá trình gia công tạonên hệ thống mà thường được gọi là CAD
Ứng dụng kĩ thuật CAD đã đưa nền sản xuất cơ khí tiến lên rất xa trong quá trình thiết kế
và chế tạo sản phẩm Cụ thể là:
- Tiết kiệm thời gian thiết kế và chế tạo sản phẩm
- Dễ dàng thay đổi mẫu mã khi cần thiết mà không tốn nhiều thời gian
- Có thể chế tạo được các sản phẩm có bề mặt phức tạp
- Nâng cao chất lượng sản phẩm
- Dễ dàng gia công cơ khí hóa và tự động hóa
b Đối tượng phục vụ của CAD/CAM
Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiêntiến là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điềukhiển bởi máy tính điện tử (computer integrated manufacturing-CIM)
Cơ sở dữ liệu của SIM phải toàn diện và đồng bộ, nghĩa là phải có toàn bộ dữ liệuliên quan đến sản xuất từ khi chuẩn bị, bắt đầu cho đến khi kết thúc sản xuất
Các thành phần của hệ thống SIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữliệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD Kết quả củaquá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập quy trìnhchế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển
số như các loại máy dụng cụ, người máy, tay máy công nghiệp và các thiết bị phụ trợkhác,
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành bất kỳ sảnphẩm cơ khí nào:
Công việc này bao gồm:
- Chuẩn bị thiết kế (Thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ chung của sản phẩm,
Trang 4- Chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập quytrình công nghệ).
- Thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ v.v…
- Kế hoạch hóa quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian yêu cầuHiện nay, quá trình phân tích tình hình thiết kế ta thấy rằng 90% thời lượng thiết
kế là để tra cứu số liệu cần thiết kế mà chỉ có 10% dành cho lao động sáng tạo và quyếtđịnh phương án, do vậy công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử để vừa tiếtkiệm thời gian vừa đảm bảo độ chính xác và chất lượng
CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế vàchế tạo trong máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng nhất định
CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai hoạt động: Thiết kế và chế tạo
Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người kỹ
sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa các giải pháp thiết kế
Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển và kiểmtra các nguyên công gia công
c Vai trò và chức năng của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất
Có 4 nhiệm vụ được thực hiện khi thiết kế nhờ máy tính
a Mô hình hóa hình học:
Trong quá trình thiết kế nhờ máy tính, mô hình hóa hình học liên quan đến việc mô
tả toán học hình dạng của đối tượng trên màn hình Việc mô tả toán học cho phép hìnhảnh của đối tượng xuất hiện trên màn hình và xử lý nó qua các tín hiệu được truyền từCPU của hệ thống CAD Phần mềm có khả năng mô hình hóa hình học phải được thiết kế
để được sử dụng một cách có hiệu quả bởi máy tính và người sử dụng
Để mô hình hóa hình học người thiết kế xây dựng hình ảnh của đối tượng trên màn hìnhcủa hệ thống ICG bằng cách nhập 3 loại lệnh cho máy tính:
- Lệnh vẽ các phần tử hình học cơ sở như đường, điểm, hình tròn.
- Lệnh biến đổi như phóng đại, xoay và thay đổi vị trí các phần tử trên.
- Lệnh liên kết các phần tử trên thành hình dạng cần thiết của đối tượng
Trang 5Trong quá trình này máy tính chuyển đổi các lệnh thành các mô hình toán học, lưutrữ thành các file dữ liệu và xuất ra màn hình CRT Mô hình có thể được gọi ra bất cứ lúcnào để xem xét, phân tích và sửa đổi.
Có nhiều phương pháp biểu diễn đối tượng khi mô hình hóa hình học Dạng cơ bản
là sử dụng phương pháp khung dây để mô tả đối tượng: Chi tiết được mô tả bằng cách nốicác đường với nhau Mô hình hình học được phân thành 3 dạng tùy theo khả năng của hệICG:
- 2D: Biểu diễn đồ họa 2 chiều, dùng cho các chi tiết phẳng.
- 2,5D: Mô tả đối tượng kiểu 2D nhưng cho phép biểu diễn đối tượng ở dạng 3D
chừng nào chi tiết có chiều dày không đổi
- 3D: Cho phép mô hình hóa đối tượng phức tạp hơn trong không gian 3 chiều Mô
tả đối tượng trong không gian 3 chiều bằng khung dây đôi khi cũng rắc rối đối với chi tiếtphức tạp Mô hình khung dây có thể được cải thiện bằng một số cách: Tạo các nét khuấtsau chi tiết; Dấu hoàn toàn các nét khuất sau chi tiết Một số hệ thống CAD có thể tự độnggiấu nét khuất, nhưng một số khác lại yêu cầu chỉ ra nét nào cần giấu; làm cho chi tiết cócác bề mặt để ta có thể trông thấy chi tiết ở dạng đặc
Phương pháp tiến bộ nhất là tạo mô hình khối đặc (Solid) trong không gian 2chiều Phương pháp này thường sử dụng các khối hình học cơ sở và các phép toán của đại
số Boole để xây dựng đối tượng (trụ, hộp, côn, cầu, chêm…)
Một đặc điểm nữa của hệ thống CAD là khả năng tạo màu cho hình vẽ Nhờ màusắc ta có thể đưa lên màn hình nhiều thông tin hơn, phân biệt các đối tượng trong bản vẽlắp hoặc làm nổi bật kích thước và một số mục đích khác
b Phân tích kĩ thuật
Khi thiết kế kĩ thuật, cần có một số phân tích: Tính ứng suất-biến dạng; Tính toántruyền nhiệt; Sử dụng các phương trình vi phân để mô tả đặc tính động học của hệ thốngđược thiết kế Máy tính có thể được sử dụng để làm các công việc trên
Thông thường một số chương trình chuyên dụng phải được phát triển để giải các
Trang 6Các hệ thống CAD kiểu chìa khóa trao tay thường bao gồm các phần mềm phântích kĩ thuật và có thể dùng cho việc thiết kế Thí dụ, phân tích khối lượng, phân tích phần
tử hữu hạn Phân tích khối lượng có lẽ là ứng dụng rộng rãi nhất, bao gồm các công việcsau: Tính diện tích bề mặt; Tính trọng lượng; Tính thể tích; Trọng tâm
Đối với mặt phẳng hoặc tiết diện của một vật đặc, việc tính toán gồm chu vi, diệntích và mô men quán tính của tiết diện Nhưng công cụ mạnh mẽ nhất của một hệ thốngCAD là phương pháp phần tử hữu hạn Với kĩ thuật này, vật được chia ra thành rất nhiềuphần tử (dạng tam giác hoặc chữ nhật) được nối với nhau bởi các nút lưới
Bằng cách sử dụng máy tính với khả năng tính toán đáng kể, toàn bộ vật có thểđược phân tích về ứng suất- biến dạng, truyền nhiệt Bằng cách xác định quan hệ qua lạigiữa các nút trong hệ thống, đặc điểm của vật có thể được xác định Một số hệ thốngCAD có thể tự động xác định các nút và cấu trúc lưới của vật cho trước Người sử dụngchỉ cần xác định các tham số cụ thể cho mô hình phần tử hữu hạn là hệ thống CAD có thểthực hiện việc tính toán
Kết quả phân tích phần tử hữu hạn thường được thể hiện trên màn hình là tốt nhất Màu sắc cũng có thể được dùng để nhấn mạnh việc so sánh chi tiết trước và saubiến dạng
Nếu kết quả tính cho thấy không tốt, người thiết kế có thể sửa đổi hình dạng củachi tiết đó và thực hiện việc tính toán lại theo phương pháp phần tử hữu hạn cho đến khiđạt kết quả mong muốn
c Xem xét lại bản vẽ và đánh giá
Việc kiểm tra lại độ chính xác của bản thiết kế có thể được thực hiện trên màn hình Cácchương trình con cho phép xác định một cách bán tự động kích thước và dung sai kích thước giúpcho người dùng tránh được lỗi khi lên kích thước
d In bản vẽ tự động
In bản vẽ tự động là tự động tạo ra các bản vẽ kĩ thuật trực tiếp từ cơ sở dữ liệuCAD Trong các phòng CAD trước kia, tự động hóa việc in bản vẽ chủ yếu là để chỉnh lý
Trang 7hệ thống CAD Thực sự hệ thống CAD có thể tăng năng suất nhiệm vụ vẽ lên gấp 5 lần sovới vẽ bằng tay.
Một số đặc điểm đồ họa trong hệ thống CAD tự than dẫn đến quá trình tạo bản vẽ.Những đặc điểm này gồm có:
- Chuyển hình ảnh sang hình chiếu trục đo (ISO), phối cảnh (Perspective)
Phần lớn các hệ thống CAD có khả năng tạo ra 6 hình chiếu
Bằng cách lập chương trình các tiêu chuẩn thiết kế, các bản vẽ kĩ thuật có thể đượctạo ra để gắn các tiêu chuẩn vẽ của công ty vào trong hệ thống CAD
e Hình thành cơ sở dữ liệu cho chế tạo
Một chức năng quan trọng của hệ thống CAD là phát triển cơ sở dữ liệu cần thiếtcho sản xuất sản phẩm
Trong chu kì sản xuất cổ điển, các bản vẽ thiết kế chuẩn bị bởi người vẽ và sau đóđược các kĩ sư công nghệ dùng để tạo chương trình gia công Quá trình thiết kế tách rờiquá trình gia công Điều này gây mất nhiều thời gian nếu muốn thay đổi thiết kế thì lạiphải thay đổi lại chương trình gia công…chương trình không tự cập nhật
Trong hệ thống sản xuất có tích hợp CAD, giữa chế tạo và thiết kế có quan hệ trựctiếp với nhau Mục tiêu của CAD không chỉ là tự động hóa một số pha thiết kế và pha chếtạo mà còn là việc chuyển dữ liệu từ thiết kế sang chế tạo Cơ sở dữ liệu cho chế tạo chính
là cơ sở dữ liệu CAD tích hợp Nó bao gồm tất cả các dữ liệu tạo ra trong thiết kế (dữ liệuhình học, danh sách vật liệu, danh sách chi tiết, phân loại vật liệu vv…)
* Ứng dụng CAD trong thiết kế khuôn mẫu
Trang 8Trong thiết kế khuôn mẫu, CAD được sử dụng không chỉ mô hình hóa hình họccủa sản phẩm mà còn có khả năng đánh giá thiết kế có hợp lý hay không Ngày nay,những phần mềm CAD chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công khuôn mẫu có khảnăng thực hiện các chức năng cơ bản sau:
- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều những hình dạng phức tạp
- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét tọa độ 3D, thực hiện nhanh chóng các chức
năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số
- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp
ghép
- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động: có khả năng liên kết các bản vẽ 2D với mô
hình 3D và ngược lại
- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng phân tích kĩ
thuật: tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt
độ, độ co ngót vật liệu…
- Giao tiếp dữ liệu theo các hình dạng đồ họa chuẩn
- Xuất dữ liệu đồ họa 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết bị tạo
mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể
Vai trò của CAD trong chu kì sản xuất
Trang 9Sơ đồ chu kì sản xuất thông thường
Nhược điểm:
- Khó đạt độ chính xác gia công
- Dễ làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai
- Năng suất thấp, giá thành cao
- Khả năng cạnh tranh thấp
Sơ đồ chu kì sản xuất với công nghệ CAD
Chu kì sản xuất được điều khiển bởi khách hàng và thị trường vì họ là nhữngngười yêu cầu sản phẩm Chính họ tạo ra khái niệm về sản phẩm cho người sản xuất để từ
đó tính toán, thiết kế, lên bản vẽ rồi lập quy trình công nghệ gia công Để sản xuất phảilên kế hoạch sản xuất và đặt hàng mua thiết bị mới nếu cần Sản xuất xong phải kiểm tratrước khi đem ra thị trường Trong quá trình kiểm tra, nếu phát hiện ra sai sót, thông tinđược báo cho khâu sản xuất để kịp thời sửa chữa
Ưu điểm của chu kì sản xuất với công nghệ CAD:
- Thiết kế các sản phẩm có hình dạng phức tạp trong không gian 3D.
- Liên kết với các Modul khác để thực hiện quá trình tính toán, phân tích kĩ thuật,
mô phỏng gia công thử để kịp thời sửa chữa trước khi tiến hành quá trình sản xuất
Trang 10d Tình hình ứng dụng công nghệ CAD trong sản xuất khuôn mẫu trên thế giới
Trên thế giới, cuộc cách mạng về máy tính điện tử đã có tác động lớn vào nền sảnxuất công nghiệp Đặc biệt trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu hiện đại, côngnghệ thông tin đã được ứng dụng rộng rãi, nhanh chóng chuyển đổi các quá trình sản xuấttheo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ cao; nhờ đó các giai đoạn thiết kế và chếtạo khuôn mẫu từng bước được tự động hóa
Các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan… đãhình thành mô hình liên kết tổ hợp, để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao cho từng lĩnhvực công nghệ khác nhau:
- Chuyên thiết kế chế tạo khuôn nhựa, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuôn
đúc áp lực, khuôn ép chảy, khuôn dập tự động…
- Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu chuẩn, phục vụ chế tạo khuôn mẫu
như: các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trụ dẫn hướng, lò xo, các cơcấu cấp phôi tự động…
- Chuyên thực hiện các dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn.
- Chuyên cung cấp các loại dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn mẫu.
- Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng CAD/CAE.
- Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường, kiểm tra chất lượng khuôn.
Những mô hình trên chính là mô hình liên kết mở giúp các doanh nghiệp có điềukiện đầu tư chuyên sâu vào từng lĩnh vực với việc ứng dụng CNC theo hướng tự động hóaquá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và phát huy tối đa năng lực thiết
bị của mình Điển hình là mô hình công nghiệp sản xuất khuôn mẫu Đài Loan Năm 2002,Đài Loan đã xuất khẩu khuôn mẫu đi các nước: Trung Quốc, Mỹ, Indonesia, Thái Lan,Việt Nam… với tổng trị giá 18.311.271.000 đài tệ, tương đương 48.726 tấn khuôn mẫu.Khuôn mẫu của Đài Loan được đánh giá đạt tiêu chuẩn quốc tế nhưng giá thành chỉ bằng50% nhập ngoại, do đã luôn ứng dụng cập nhật những công nghệ mới (công nghệ vật liệumới, công nghệ tự động hóa, công nghệ thông tin) vào quá trình sản xuất
Việc ứng dụng công nghệ CAD vào công nghiệp chế tạo khuôn mẫu hiện nay theocác hướng sau:
Trang 11- Hoàn thiện phát triển phần cứng điều khiển số CNC Hướng này là sự kết hợp
giữa Cơ – Tin – Điện tử và đã cho kết quả rất tốt Các dây chuyền sản xuất đồng bộ vớihàng loạt các thiết bị công nghiệp, máy công cụ có gắn hệ điều khiển CNC với tốc độchính xác gia công cao Hãng FANUC và HEIENHAIN là hai hãng nghiên cứu và chế tạo
hệ điều khiển CNC nổi tiếng nhất thế giới (chiếm khoảng 90% thị trường điều khiểnCNC) Phát triển phần mềm theo hướng đơn giản trong lập trình, tích hợp nhiều tính năng
và giao diện thân thiện, linh hoạt hơn
- Xây dựng hệ thống phần mềm tích hợp CAD/CAE trợ giúp thiết kế và chế tạo
khuôn mẫu Có thể nói công nghệ thông tin được ứng dụng triệt để trong hướng phát triểnnày Có thể kể đến các hệ phần mềm nổi tiếng như CATIA (do Dassaul Systemse viết vàthường được các hãng của Nhật và Mỹ sử dụng), NX (tên cũ là Unigraphic do hãngSIEMENS của Đức viết) và phần mềm Pro-Engineer (do Parametric Technology xâydựng và phát triển) Hướng phát triển tiếp của hệ thống CAD sẽ là bổ sung các loại môhình thiết kế, cập nhật thêm các phương pháp gia công chính xác, hiệu quả và hiện đạihơn
- Phát triển các phần mềm trợ giúp thiết kế tính toán, kiểm định và mô phỏng Hướng
phát triển này khá mới mẻ và đang được ưu tiên đầu tư Lợi ích đáng kể nhất của phần mềmnày là cho phép người sử dụng thiết kế nhanh hơn, chính xác hơn và đặc biệt là có thể giảmthiểu các sai sót trong khâu thiết kế và chế tạo (giảm sai số hệ thống) Trong lĩnh vực khuônmẫu có thể kể đến thư viện trợ giúp thiết kế khuôn mẫu tiêu chuẩn Hàng trăm công ty lớnnhỏ khác nhau sản xuất các chi tiết tiêu chuẩn để cung cấp cho nhà chế tạo khuôn Hướngtiêu chuẩn hóa đang là xu thế tất yếu trong các lĩnh vực chế tạo nói chung
Một hướng nữa mà hiện nay các doanh nghiệp, nhà máy quan tâm là ứng dụngthiết kế ngược (reverse engineering): bên cạnh thiết bị có độ phức tạp cao thì các phầnmềm thiết kế ngược đã tạo nên một xu hướng thiết kế mới: thiết kế theo mẫu Những ứngdụng của chúng đã và đang chứng tỏ ưu việt hơn hẳn các phương pháp thiết kế truyềnthống: nhanh, chính xác và đặc biệt thích ứng được với các yêu cầu ngày càng cao củakhách hàng (chất lượng và thời gian)
Trang 12Ngoài các hướng trên, một loạt các ứng dụng mới có tính thời sự cao như côngnghệ tạo mẫu nhanh (Rapid propotype), công nghệ laser, công nghệ gia công tốc độ caocũng đang được triển khai với quy mô quốc tế.
Xu hướng phát triển sản xuất trên Thế giới:
1 Sản xuất nhanh, nhiều
2 Đa dạng hoá sản phẩm
3 Tuổi đời sản phẩm ngắn
4 Sản xuất theo đơn đặt hàng
5 Sản xuất không kho bãi, không giấy má
Cuộc chiến khốc liệt của các nhà sản xuất trong việc chinh phục khách hàng bằngviệc cung cấp:
- Sản phẩm tốt nhất
- Giá thành hạ nhất
- Dịch vụ hậu mãi tốt nhất
e Tình hình ứng dụng công nghệ CAD trong sản xuất khuôn mẫu tại Việt Nam
a Bối cảnh nền kinh tế Việt Nam
- Mới thoát khỏi chiến tranh 38 năm, trong đó mất 20 năm liên tục tụt dốc, chỉ 18
năm trở lại đây (từ 1995 đến 2012) mới bắt đầu đi lên
- Ngành cơ khí bị bỏ quên 20 năm, không được đầu tư vì còn mải mê làm nông
nghiệp, thủ công mỹ nghệ, hàng tiêu dùng và xuất khẩu mây tre lá
- Chỉ từ năm 1997 Vịệt nam lần đầu tiên mới có phần mềm CAD CIMATRON 7.0
do hãng Saello của Nhật tài trợ và ĐHBK có máy phay CNC đầu tiên
- CAD/CNC chậm 50 năm so với thế giới
Trang 13Theo nguồn: Niên Giám thống kê 2007-2008
Nhân lực CAD/CNC:
Yêu cầu đối với đội ngũ CAD: Là những người biết sử dụng phần mềm CAD vàocác mục đích sau:
- Xây dựng mô hình trên máy tính
- Tối ưu hoá thiết kế
- Thiết kế khuôn
- Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết máy
- Chạy mô phỏng trên máy tính
- Xuất chương trình gia công
b Khảo sát thị trường khuôn mẫu Việt Nam
Hiện nay các cơ sở sản xuất khuôn mẫu trong nước chủ yếu tập trung ở TP.Hồ ChíMinh, đặc biệt là các cơ sở sản xuất khuôn mẫu cho ngành nhựa nổi bật là doanh nghiệpnhư Phú Vinh, Mô Tiến, Muto Việt Nam, Tín An Các doanh nghiệp này đã đầu tư nhàmáy chế tạo khuôn mẫu hàng triệu USD với các trang thiết bị hiện đại Tại Hà Nội códoanh nghiệp như công ty Cơ Khí Thăng Long, Cơ khí Đông Anh, nhựa Hà Nội, công ty
cổ phần nhựa cao cấp hàng không APLACO là những doanh nghiệp đi đầu trong việc xâydựng trung tâm khuôn dập; đã thiết kế và chế tạo hơn 3.000 bộ khuôn định hình, có độphức tạp cao của xe máy như: đuôi xe, càng xe, bộ tay lái…công ty cũng đã đào tạo đượcđội ngũ cán bộ có bề dày kinh nghiệm, có khả năng thiết kế nhanh chóng những khuôn
Trang 14Kim Khí Thăng Long đã được các công ty Hon Da và IKEA chấp nhận và coi là đối táclớn.
Như vậy, dù trong tình trạng chung, ngành khuôn mẫu vẫn chưa thực sự phát triểnnhưng với sự đầu tư thích đáng, các doanh nghiệp lớn trong nước đang dần lớn mạnh vàphát triển cả về chất lượng và số lượng để phục vụ nhu cầu khuôn mẫu trong nước cũngnhư xuất khẩu ra nước ngoài các sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế
Quy hoạch phát triển ngành cơ kim khí Hà Nội giai đoạn 2006-2010 đã xác định:tập trung phát triển các nhóm sản phẩm: thiết bị đồng bộ; sản phẩm máy công nghiệp; sảnphẩm thiết bị kĩ thuật điện; công nghiệp ô tô – xe máy; sản phẩm cơ kim khí tiêu dùng.Trong số đó, nhóm sản phẩm cơ bản có liên quan đến sử dụng khuôn mẫu là: sản phẩmmáy công nghiệp, sản phẩm ô tô – xe máy và một số ngành khác như: sản xuất sản phẩm
từ cao su, plastic phục vụ công nghiệp và gia dụng
Kết quả khảo sát thực tế về nhu cầu khuôn mẫu đến năm 2010, đơn cử riêng vềkhuôn dập, của một số công ty như sau (bộ/năm):
- Công ty Cơ khí Thăng Long: khuôn dập là 1.500 bộ
- Công ty Điện cơ Thống Nhất: khuôn dập là 75 bộ
- Công ty chế tạo máy điện VN-HGR: khuôn dập là 150 bộ
- Công ty xích líp Đông Anh: khuôn dập là 500 bộ
Cùng với đó là nhu cầu rất lớn về các loại khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực
- Công ty nhựa Hà Nội: khuôn nhựa là 100 bộ
- Công ty nhựa Song Long: khuôn nhựa là 500 bộ
- Công ty Nam Hồng: 150 bộ
Như vậy, ngay tại thị trường trong nước, nhu cầu về các loại khuôn mẫu là rất cao
c Đặc điểm của việc ứng dụng công nghệ CAD trong sản xuất khuôn mẫu tại Việt Nam
Việc đầu tư phần mềm CAD còn hạn chế do chi phí đầu tư cao, chỉ có các doanhnghiệp lớn có thể đầu tư Còn đa phần các doanh nghiệp vừa và nhỏ chỉ sử dụng phầnmềm miễn phí, bản dùng thử hay không có bản quyền
Trang 15Đội ngũ cán bộ sử dụng công nghệ CAD còn ít, trình độ còn hạn chế do chưa đượcđào tạo bài bản
Trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu phục vụngày càng phổ biến ở các doanh nghiệp, mỗi doanh nghiệp chỉ mới trang bị một vài trungtâm gia công phay CNC, tiện CNC và một vài thiết bị gia công CNC khác do nguồn vốn
có hạn nên sản phẩm làm ra mới chỉ là loạt nhỏ, cỡ nhỏ, đơn giản, không đồng đều về mặtchất lượng
Việc ứng dụng các phần mềm tích hợp CAD/CAE hiện nay khá sôi động và ngày mộtrộng rãi Các doanh nghiệp đã nhận thấy được sức mạnh của công nghệ CAD trong việc chếtạo các loại khuôn mẫu có độ chính xác và phức tạp cao
Tổng quan phần mềm NX
1 Các lĩnh vực ứng dụng của phần mềm NX
1.1 Giới thiệu chung
NX là một trong những phần mềm nổi tiếng nhất hiện nay trong lĩnh vực thiết kếCAD, mô phỏng CAE và tạo chương trình gia công CAM cho máy CNC – cung cấp giảipháp tổng thể CAD/CAM/CAE/PLM, tạo khả năng liên kết linh hoạt giữa các khâu trong quátrình sản xuất
1.2 Các lĩnh vực ứng dụng của phần mềm NX
Với khả năng mạnh mẽ của mình mà NX đã và đang được ứng dụng trong hầu hếtcác ngành công nghiệp từ những ngành công nghiệp hiện đại như ô tô, hàng không vũ trụđến các ngành công dân dụng, máy công cụ, máy công nghiệp
Nhờ vào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ của mình mà NX được các tập đoànlớn trên thế giới ( Boeing, Suzuki, nissan, Nasa…) sử dụng Đặc biệt ở Nhật bản, Đức, Mỹ
Trang 162 Các ứng dụng chính của phần mềm NX
a Chức năng thiết kế mô hình 3D:
Thiết kế mô hình khối đặc:
Solid/feature based modeling – Cung cấp mô hình cơ sở, hỗ trợ việc tạo mô hình 2D và
mô hình khung dây 3D, tạo vật thể bằng phương pháp quét theo đường dẫn (swept) hoặc quay quanh trục (revolved), Thao tác hiệu chỉnh với khối và kết hợp chỉnh sửa cơ bản.Cấu hình phần mềm được tích hợp công nghệ đồng bộ hóa(Syncronous Technology), một cách tiếp cận độc đáo của phần mềm NX ở chỗ: kết hợp sức mạnh của mô hình tham số dựa trên đặc trưng cơ bản và dữ liệu mô hình tự do trước đó.Cấu hình phần mềm kết hợp khả năng này với các công cụ lập mô hình truyền thống dựa trên tính năng hỗ trợ việc tạo
và chỉnh sửa thiết kế, kết hợp các tính toán chuẩn như tọa độ các lỗ…
• Extrude: đẩy đường vẽ trên sketch ra 1 hoặc 2 phía tạo thành khối đặc với biên dạng được tạo ra từ đường vẽ ban đầu
• Block: tạo khối hộp
• Cylinder: tạo khối trụ
• Cone: tạo khối nón
• Sphere: tạo khối cầu…
• Mirror feature: lấy đối xứng một đặc điểm của khối
• Mirror Body: lấy đối xứng cả vật thể
• Move Face: rời mặt đến vị trí mới
Trang 17User defined features (UDFs) – Cung cấp một phương tiện tương tác để người dùng có
thể quản lý, lưu trữ và chỉnh sửa dễ dàng nhóm các đặc trưng Cho phép người dùng tạo
mô hình bằng cách sử dụng các công cụ lập mô hình tiêu chuẩn và thiết lập mối quan hệ giữa các thông số, định nghĩa các biến, đặt giá trị mặc định UDFs được đặt tại thư viện, bất cứ người sử dụng nào cũng có thể truy cập ứng dụng tính năng để mô hình hóa
Thiết kế bề mặt tự do: Cung cấp ứng dụng tạo hình dạng mô hình, có hỗ trợ việc tạo ra các bề mặt phức tạp và các mô hình khối
Khả năng mô hình hóa bề mặt tự do bao gồm:
• Tạo khối từ dạng tấm
• Cho mặt cắt chạy theo các đường cong (tạo bề mặt/ khối đặc)
• Phát triển các hình dạng tương ứng bằng cách sử dụng 1, 2 và 3 phương pháp rail
• Tạo mặt từ đường cong, tạo hình dạng từ các mặt cắt, tạo mặt từ điểm và đường
• Tạo bề mặt đặc biệt– mở rộng bề mặt, vá bề mặt, tạo mặt từ các đường chặn
• Thao tác trên các công cụ bề mặt – mở rộng bề mặt và điều khiển bề mặt theo chế độ thường
• Cắt vật thể
• Cắt bề mặt sử dụng các đường cong
• Tạo bề mặt đặc biệt– mở rộng bề mặt, vá bề mặt, tạo mặt
Advanced free form modeling – Thiết kế bề mặt tự do nâng cao: Mở rộng mô hình
hóa bề mặt bao gồm thay đổi hình dạng bề mặt, bo tròn, tạo bề mặt chuyển tiếp Hỗ trợ việc tạo ra các vật thể khối từ dạng tấm, tạo bề mặt từ đám mây điểm Bao gồm các thiết
kế với nhiều mục đích, thiết kế bề mặt nâng cao từ dữ liệu quét mẫu, tạo hình dạng
• Tạo bề mặt theo các thuật toán Lofting – ruled, curve mesh, lofted shapes sử dụng các phương pháp Conic tiêu chuẩn, lưới của các điểm và các đường cong (Lofting – ruled, curve mesh, lofted shapes using standard conic methods, and meshes of points and
Trang 18• Tạo các bề mặt đặc biệt như kéo dài bề mặt (surface extension), bề mặt đa giác (N-side),mặt phẳng bao (Boundary plane), copy song song (offset)
• Các công cụ thao tác với bề mặt: điều khiển pháp tuyến bề mặt (surface normal control)
• Cắt khối (Body•based trimming)
• Cắt bề mặt sử dụng các đường cong (Surface trimming using curves)
• Công cụ trợ dẫn khi tạo các khối đặc từ các bề mặt (Guided assistance when generating solids from sheets)
• Khả năng tạo các mặt cong nâng cao theo phương pháp bao hình: hình tròn (circular) hoặc hình nón (conic) với các giá trị bán kính: cố định (constant), tuyến tính (linear), hình
S (S•shaped), bán kính khác nhau (variable radius),
• Chia lưới, hiệu chỉnh, làm trơn bề mặt, đường curve (X•form, smooth curve, )
• Kiểm tra, đo độ cong của bề mặt và đường curve
Free form shape design– Cho phép nhà thiết kế tạo ra các bề mặt dựa trên khái niệm thiết
kế, nhanh chóng nắm bắt ý định thiết kế ban đầu, tạo và chỉnh sửa trực tiếp các đường cong trên bề mặt Nó có khả năng mô hình hóa bề mặt trực tiếp, tạo bề mặt cắt độc lập từ
bề mặt ban đầu
Các công cụ tạo bề mặt nâng cao đặc biệt:
• Tạo bề mặt lượn (Blend surface), bề mặt cầu nối (Bridge surface), bề mặt chuyển tiếp (Transition surface) từ dữ liệu bên ngoài thông qua các điểm (through points), các cực (poles) và từ các mây điểm
Các lệnh tạo bề mặt chuyển tiếp bao gồm các chức năng: ends-apex-shoulder, ends-slope-shoulder, fillet-shouder, fillet-Rho, ends-apex-hilite, ends-slope-hilite, fillet-hilite, fourpoint-slope, five-point, three-point-arc, two point radius, end slope arc, point-radius-angle-arc, circle, circle tangent, ends-slope-cubic, fillet-bridge, linear-tangent
• Các bề mặt quét sử dụng cho thiết kế và chế tạo (using design and manufacturing
Sweeps); tạo bề mặt mép: kéo dài mô hình hình học theo quy luật (Geomatric law
extention), mép chiếu (silhouette flange), quét theo mặt cắt (sectional sweep)
Trang 19• Copy song song gần đúng các vùng bề mặt phức tạp (Approximated offsetting of
• Thiết kế lắp ráp trong môi trường 3D nâng cao
• Tạo thư viện sản phẩm có cùng thuộc tính (tạo thư viện chi tiết tiêu chuẩn…)
• Đọc, trao đổi dữ liệu tương thích với tất cả các phần mềm 3D CAD (UNX, Pro•E…)
Hình 2: thiết kế mô hình 3D, mô hình bề mặt tự do trên phần mềm NX
Assembly design – Hỗ trợ lắp ráp mô hình Cung cấp chức năng chuyển hướng lắp ráp
nhanh chóng, cho phép truy cập trực tiếp đến các mô hình thiết kế của tất cả các thành phần hoặc chi tiết lắp ráp Nó hỗ trợ thiết kế, chỉnh sửa, thay đổi ngay trong môi trường lắp ráp
Trang 20Hình 3: Thiết kế mô hình lắp giáp gồm nhiều thành phần chi tiết phức tạp
Tạo bản vẽ 2D tự động: Bao gồm các công cụ để tự động hóa và sắp xếp bản vẽ kĩ thuật
Bản vẽ được kết hợp để tạo mô hình, thay đổi mô hình để tự động cập nhật và được phản ánh trong các bản vẽ liên quan Khả năng tạo bản vẽ bao gồm tạo kích thước, biểu tượng, bảng ghi chú, bố trí các bảng, xem tự động từ mô hình 3D, xử lý các đường ẩn và tự động tạo danh sách các bộ phận Mô hình bao gồm khung ranh giới vẽ, có thể thay đổi cách bố trí bằng cách kéo thả khung để tự động hóa các công việc liên quan đến bản vẽ Các công
cụ tạo bản vẽ được cấu hình và thực hiện theo tiêu chuẩn vẽ mà người sử dụng lựa chọn – ANSI, ISO, JIS, DIN, GB và ESKD
Khả năng thay đổi nhanh sản phẩm thiết kế, các cụm chi tiết khuôn mẫu hay các
mô hình đọc từ các phần mềm 3D CAD khác nhau (định tính hoặc định lượng) nhờ chức năng đồng bộ hóa (Synchronous): thông qua các chức năng: Move face, Pull face, Offset Region, Resize Face, Replace face, Resize Blend, Resize chamfer, Label chamfer, Deleteface, Copy face, Cut face, Paste face, Mirror face, Pattern face, Make coplanar, Make coaxial, Make tangent, Make symmetric, Make parallel, Make perpendicular, Make fixed, Make offset, Linner dimension, Angular Dimension, Radial Dimension
• Thiết kế lắp ráp trong môi trường 3D nâng cao
• Đánh giá, phân tích tính khả thi của chi tiết, sản phẩm trong khi hoặc sau khi thiết kế (kiểm tra va chạm, các xung đột về kích thước)
Trang 21Thiết kế sản phẩm kim loại tấm:
• Uốn cong, khai triển phẳng
Hình 4: Thiết kế các chi tiết kim loại dạng tấm trên phần mềm NX
Data exchange – Cung cấp khả năng trao đổi dữ liệu bao gồm các bộ chuyển đổi cần thiết được sử dụng để mang dữ liệu vào và ra NX bao gồm: IGES, STEP, AP203, STEP 214, DXF/DWG Các bộ chuyển đổi bao gồm khả năng sửa chữa đơn giản hóa hìnhhọc, đảm bảo dữ liệu hữu ích nhất có thể Tất cả các bộ chuyển đổi có thể được chạy từ bên ngoài phần mềm NX hoặc trực tiếp từ trong NX
Collaboration – Cung cấp các chức năng phối hợp, hỗ trợ bởi phần mềm
Teamcenter, cho phép khách hàng chia sẻ thiết kế, tổ chức thiết kế và đánh giá thiết kế Đối với việc đánh giá thiết kế đặc biệt, NX hỗ trợ đóng gói các tập tin của các mô hình thiết kế và tài liệu liên quan được tạo ra gọn nhẹ và sau đó có thể được phân phối thông qua email và xem bên ngoài môi trường NX
Web publishing – Cho phép người dùng xuất bản dữ liệu thiết kế cho các trang web dưới dạng ngôn ngữ HTML để tạo tài liệu hướng dẫn chi tiết cho bộ phận cấu thành
Trang 22dụng file mẫu có chứa cả HTML và đặc biệt nhúng lệnh NX Các lệnh được trích thông tin từ một tập tin thiết kế và viết nó vào một tập tin HTML để có thể được đọc dễ dàng
b Thiết kế hệ thống khuôn mẫu
Hình 5: Thiết kế khuôn ép nhựa trên phần mềm NX
Thiết kế hệ thống khuôn ép nhựa ( Modul: mold wizard)
Công cụ thiết kế khuôn
• Tính toán hệ số co ngót
• Phân tích, kiểm tra và hiệu chỉnh góc thoát khuôn
• Tạo đường dẫn mặt phân khuôn tự động và bán tự động
• Vá các bề mặt hở tự động
• Tạo mặt phân khuôn
• Tạo lòng/lõi khuôn, vùng cắt
• Liên kết các lòng khuôn
• Tạo hệ thống đường nước làm mát
• Kênh dẫn và miệng phun
• Chèn hệ thống khuôn cơ sở, chi tiết phụ và lỗ mồi
• Tạo hệ thống lõi mặt bên (Sliders/Lifter)
• Tái sử dụng cấu hình tiêu chuẩn
• Tạo các hệ thống chốt đẩy
• Thiết kế điện cực
• Thiết kế ý tưởng (Concept design)
• Tự động tạo bản vẽ 2D
Trang 23• Tạo danh sách vật liệu và các tọa độ lỗ, các chỉ tiêu dung sai gia công
• Điều khiển thay đổi thiết kế
• Kiểm tra sự xung đột kích thước giữa các thành phần trong hệ thống khuôn
Hệ thống thư viện khuôn tiêu chuẩn:
• Khuôn cơ sở (mold base): theo tiêu chuẩn Anh và tiêu chuẩn mét: DME, Futaba, HASCO, LKM, Meusburger, Omni, PCS,
• Các hệ thống mô hình và chi tiết tiêu chuẩn: Theo tiêu chuẩn Anh và tiêu chuẩnMét (chốt đẩy, chốt hồi, hệ thống làm mát, lõi mặt bên, chốt dẫn hướng, khóa, vít,
lò xo, …)
Các công cụ quản lý
• Quản lý chày khuôn cơ sở
• Quản lý chi tiết tiêu chuẩn
• Quản lý môi trường phát triển:
• Quản lý các phiên bản sản phẩm và dữ liệu các quy trình
• Nền tảng Web cho quá trình truy cập dữ liệu
Thiết kế hệ thống khuôn đột dâp và dập liên hoàn
Hình 6:a.TK khuôn dập trên NX b TK khuôn dập liên hoàn trên NX
Công cụ phân tích sơ bộ tính công nghệ của chi tiết dập:
Trang 24 Khải triển phôi chi tiết dập
Tính toán lực dập
Công cụ thiết kế các thành phần khuôn dập
Phân chia định nghĩa các nguyên công dập
Công cụ thiết kế các hệ thống chày/cối đột cắt
Công cụ thiết kế các hệ thống chày/cối bẻ mép
Công cụ thiết kế các hệ thống chày/cối dập form
Tích hợp thư viện khuôn cơ sở: Các hệ thống tấm đẩy, chốt dẫn hướng…
Tích hợp thư viện các chi tiết khuôn tiêu chuẩn: các hệ thống lò xo, bulon…
Công cụ phân tích hệ thống khuôn sau khi thiết kế:
Mô phỏng động quá trình dập liên hoàn
Kiểm tra sự va trạm hoặc không tương thích của các thành phần khuôn trong quá trình hoạt động
Công cụ quản lý hệ thống khuôn sau khi thiết kế:
Khả năng quản lý và tách riêng các thành phân khuôn thành từng thư mục riêng biệt
Hiển hị và quản lý số lượng, khối lượng của từng thành phần khuôn
Xuất bản vẽ thi công và tạo bảng danh mục tọa độ lỗ
Khả năng xuất bản vẽ 2D tự động cho toàn bộ hệ thống khuôn
Tự động tạo bảng danh mục hệ thống tọa độ lỗ trên các tấm khuôn
Tạo chương trình gia công CAM cho các trung tâm gia công phay , tiên CNC
Gia công phay 2,5 đến 3 trục
Trang 25Hình 7: tạo chương trình gia công phay 5 trục trên NX
- Các chức năng phay phẳng (bề mặt, hốc): Face milling area, Face milling, Facemilling manual, Plannar mill, Plannar profile, Rough follow, Rough zigzag, CleanupCorners, Finish wall, Planar text, Mill user với các chiến lược chạy dao tối ưu nângcao hiệu suất gia công: điều khiển góc đường chạy dao theo đường thẳng xa nhất(longest line); theo véc tơ (vector), chỉ định theo yêu cầu người sử dụng; mở rộngđường biên gia công (Extend to part outline, Blank Overhang), tổ hợp vùng gia công(Merge distance); đơn giản hóa hình học chi tiết gia công (Simplify shapes: convexhull, minimum box); hiệu chỉnh linh hoạt đường chạy dao đối với các vùng không cắtđược ( prevent undercutting)
- Các chức năng phay lòng, lõi khuôn 3D và các mặt cong phức tạp: Cavity_Mill,Plung_Milling, Corner rough, Rest_Milling, ZLevel profile, Zlevel_Corner,Fixed_contour, Contour area, Contour surface area, Streamline, Contour areanon•steep, contour area dir steep, Flowcut single, Flowcut_multiple, Solid profile 3D,Profile 3D, Contour text với các chiến lược lưu trữ dữ liệu hình học sau khi cắt thôlàm tiền đề cho bước gia công bán tinh tiếp theo (In Process Workpice: use 3D, use
- Phay bề mặt cong theo đường dẫn, giới hạn (thô, bán tinh, tinh)
- Phay bề mặt cong theo đường dẫn theo nhiều lớp
- Tạo đường chạy dao theo thuật toán NURBS
Trang 26Tạo chương trình gia công cho các trung tâm gia công CNC 5 trục
- Các chức năng phay mặt cong phức tạp sử dụng cho các bộ điều khiển CNC từ 3,5đến 5 trục (áp dụng cho phay bán tinh, phay tinh): Variable contour, Variable
streamline, Contur profile, VC_ multi_depth, VC_boundary_zz_lead_lag,
VC_surf_area_zz_lead_lag, Zlevel 5 axis, Sequential_mill
Tạo chương trình gia công tiện:
- Các chức năng: Centerline sportdrill, Centerline drilling, Centerline Peckdrill,Centerline breakchip, Centerline reaming, Centerline taping, Facing, Rough_turn_od,Rough back turn, Rough bore ID, Rough back bore, Finish_turn_od, Finish bore ID,Finish back bore, Teach mode, Groove_od, Groove ID, Groove face, Thread od,Thread ID, Partoff, Barfeedstop, Lathe user để tạo mũi chống tâm, khoan sâu, tiệnmặt, tiện thô, tinh mặt trong và mặt ngoài, tiện rãnh trong, ngoài, tiện ren trong và renngoài, v.v…
Tạo chương trình gia công cắt dây:
- Các chức năng cắt dây: Nocore, Internal trim, External trim, open profile
Bộ tạo Postprocessor (postbuilder) cho các trung tâm gia công CNC 5 trục (Trung tâm phay, Tiện) hỗ trợ cho:
- Tùy chọn các loại máy công cụ (machine tool):
- Máy tiện (Lathe); Trung tâm gia công phay CNC (Mill): trung tâm gia công 3 trục (3
Axis) , trung tâm gia công kết hợp Tiện và Phay (3-axis Mill-turn trục XZC), trungtâm phay 4 trục với bàn xoay (4- axis with rotary table), trung tâm phay 4 trục với đầumang dụng cụ xoay (4-axis with rotary head), trung tâm phay 5 trục với hai đầu xoay(5- axis with dual rotary heads), trung tâm gia công 5 trục với cặp bàn xoay (5- axiswith dual rotary tables), trung tâm gia công 5 trục với đầu và bàn xoay (5- axis withrotary head and table); máy cắt dây (EDM): điều khiển 2 trục ( 2 axis); điều khiển 4trục (4 axis)
- Tùy biến bộ điều khiển: theo ngôn ngữ chung ( Generic); theo thư viện các bộ điều
khiển: Fanuc, Heidenhain, Acramatic_2100, Bostomatic, fadal, fannuc_6M, haas_VF,Siemens; hoặc tùy biến do người sử dụng (user’s)
Trang 27Công cụ hiệu chỉnh dữ liệu hình học “Synchronous Solve” trong môi trường gia công CAM
Công cụ tạo và hiển thị các yêu cầu công nghệ trong quá trình gia công ( PMI)
Các ưng dụng khác
- Ứng dụng trong tính toán phân tích phần tử hửu hạn: bao gồm các chức năng phân tích
bền tĩnh kết cấu, phân tích độ bền mỏi (durability), phân tích động học kết cấu
( Motion simulation), tối ưu hóa kết cấu (optimize), Phân tích nhiệt (thermal flow), Phântích quá trình nhiệt trong các mạch điện tử ( NX cooling systerm)…
Hình 8: Ứng dụng phần mềm NX cho phân tích dòng chảy và phân tích bền kết cấu
- Ứng dụng phân mềm NX cho thiết kế điệu cực xung ( electrode design), thiết kế định
tuyến các hệ thống đường ống, hệ thống điện ( routing mechanical, routing electrical), thiết kế tàu thủy ( NX ship design)…v.v
Trang 28CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM NX CHO THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN ÉP
NHỰA CHO SẢN PHẨM VỎ MÁY SẤY TÓC
I THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM VỎ MÁY SẤY TÓC
1 Giao diện thiết kế trên phần mềm
1.1 Các ứng dụng trong môi trường Gateway
Công cụ trong NX được nhóm lại thành một loạt các ứng dụng có hỗ trợ trong những công việc khác nhau, bao gồm cả việc tạo ra dạng hình học, xây dựng, lắp ráp hoặc sản xuất một bản vẽ
Khi lần đầu tiên mở phần mềm NX, ứng dụng bắt đầu tại môi trường Gateway (cửa ngõ)
Trong Gateway, có thể:
- Tạo một phần mới
- Mở file
- Chọn ứng dụng
- Xem nội dung đã thực hiện
- Sử dụng công cụ phân tích đơn giản như đo khảng cách
Gateway cho phép xem lại phần hiện có Tuy nhiên, để tạo ra đối tượng, mô hình hoá hay chỉnh sửa đổi tượng hoặc làm một số thao tác với đối tượng thì phải bắt đầu một ứng dụng khác
Chức năng của phần mềm NX
Chức năng NX được chia ra thành các ứng dụng phổ biến:
Trang 29Gateway: cho phép mở file part và làm một số thao tác cơ bản
Modeling: cho phép thao tác tạo mô hình vật rắn, bề mặt và đường cong.Drawing: cho phép tạo bản vẽ 2D của vật rắn, cũng có thể sử dụng bề mặt và các tuỳ chọn đường cong
Assembly: cho phép lắp ráp các mô hình bộ phận của vật rắn, bề mặt và đường cong thành một khối tổng thể
Trang 30Manufacturing: cho phép tạo các chương trình gia công cho máy NC để sản xuất khối, bề mặt và đường cong.Menu Start nằm trên thanh công cụ Standard, cung cấp truy cập trực tiếp tới tất cả các ứng dụng của NX Nhiều ứng dụng tiên tiến có thể được tìm thấy dưới hầu hết các ứng dụng trong Menu Start này.
Hiển thị các thông tin sau trong phần tập tin hiện tại:
- Tên của phần hiển thị
- Tên của ứng dụng hiện tại
- Một phần công việc chỉ là đọc
- Phần công việc đã được sửa đổi kể từ khi nó được lưu lần cuối
2/ Thanh chọn
Trang 31Thanh lệnh hiển thị ở trên cùng của cửa sổ chính trực tiếp bên dưới thanh tiêu đề Những lệnh này được gọi là tiêu đề và mỗi loại tương ứng với một chức năng của NX.Mỗi tiêu đề đơn được cung cấp đến một thực đơn các lệnh dựa trên các ứng dụng hiện hành.
3/ Thanh công cụ khu vực:
Thanh công cụ thể hiện các ứng dụng thiết kế tuỳ từng môi trường cụ thể Để kéo các thanh này, thao tác chuột phải và chọn thanh tương ứng với ứng dụng cần thiết kế.4/ Cửa sổ đồ họa:
Cửa sổ đồ hoạ là nơi mà các part (phần vật thể) được tạo ra, hiển thị và sửa đổi5/ Thanh tài nguyên
Thường sử dụng trên thanh công cụ Resource bao gồm Part Navigator và
Hộp thoại Open được sử dụng để mở file part
Trong thư mục Look in sẽ hiển thị tên của thư mục, file Sử dụng Preview để xem
file part trước khi mở, điều này rất hữu ích khi không chắc chắn tên thư mục đang tìm kiếm
Trang 32Khi chọn Close từ trình đơn sẽ xuất hiện menu con, hiển thị những cách khác nhaucủa part có thể được đóng lại Lệnh Selected Part cho phép đóng part chọn lựa, lệnh All Parts sẽ đóng tất cả các Part được tải.
h Thao tác với đường ghim
Move Left: Di chuyển hộp thoại sang trái
Move Right: Di chuyển hộp thoại sang phải
Clip: ghim hộp thoại
Unclip: tháo ghim
Reset: Quay lại giá trị mặc định Khi chỉnh sửa một tính năng, giá trị mặc định là giá trị sử dụng khi tính năng đã được tạo ra
Hide Groups Collapsed: Ẩn một nhóm lệnh
i Thao tác với chuột
Trong thiết kế thường sử dụng chuột 3 phím
Trang 33Phím trái: lựa chọn đối tượng, phím trái + phím giữa = Zoom in / Zoom out (đưa lên trên là thu nhỏ đối tượng, và ngược lại), thay đổi lệnh cho đối tượng: nháy kép phím trái
Phím giữa: quay đối tượng, phím giữa + Shift = di chuyển đối tượng
Phím phải: lựa chọn tuỳ chọn cho đối tượng (cut, copy, paste); giữ chuột phải ngoài đối tượng: lựa chọn hình thức hiển thị (dạng khung dây hay dạng tô bóng); giữ chuột phải trong đối tượng: xoá, sửa chữa…
Ngoài ra, đối với loại chuột chỉ có 2 phím và một con lăn thì có thể coi con lăn là chuột giữa, thao tác Zoom đối tượng chỉ cần xoay con lăn
j Thao tác với đối tượng
- Phóng to, di chuyển và quay:
Để căn vừa màn hình: vào Fit, tuy nhiên ban đầu mặc định Fit toàn màn hình, có thể thay đổi Fit theo tỉ lệ thích hợp bằng cách vào Preferences/Visualization
Preferences Thay đổi tỉ lệ %
Di chuyển màn hình: Pan, có thể dùng nút lệnh hoặc dùng chuột
Quay mành hình: Rotate, dùng chuột giữa để quay; quay quanh một điểm- click chuột trái, chọn Set Rotate point
Thay đổi màu sắc của đối tượng: Preferences/
Chọn Edit Background
Lựa chọn màu nền phù hợp theo Shaded Views, Wireframe Views, chọn Apply
Trang 346/ tuỳ chọn chế độ truy bắt điểm
7/ thanh gợi ý và thanh trạng thái8/ thanh lệnh hộp thoại
9/ mặt phẳng chuẩn10/ vẽ đường trong môi trường Sketch
11/ khung hộp báo thông số
l Thanh công cụ Sketch
m Công cụ dựng hình
Profile: tạo ra một chuỗi các đường kết nối hoặc cung tròn
Line: tạo đường đơn
Trang 35Arc: tạo đường cung qua 3 điểm hoặc bằng cách xác định điểm tâm và hai điểm đầu cuối.
Circle: tạo đường tròn qua 3 điểm hoặc bằng cách xác định tâm và đường kính.Derived Curves: Tạo đường song song với một đường hiện có hoặc một đường phân đôi giữa hai đường song song
Quick Trim: cắt phần đường giao nhau
Quick Extend: nối dài đường
Trang 36Make Corner: cắt bỏ phần đối tượng tại điểm nút (giữ lại phần đường được chọn)Fillet: bo tròn góc với bán kính nhập
Rectangle: tạo hình chữ nhật từ 2 điểm góc
Point: tạo điểm
Elipse: tạo Elipse từ tâm và 2 bán kính lớn, nhỏ
Conic: tạo đường giao tuyến giữa mặt phẳng với hình nón
Ràng buộc hình học:
ràng buộc kích thước
ràng buộc hình học
hiển thị các ràng buộc
không hiển thị ràng buộc
hiển thị, xoá ràng buộc
chuyển sang đường hỗ trợ
Các ràng buộc hình học
Màu sắc thông báo trên đường thiếu, đủ hay thừa ràng buộc…
Trang 38Thao tác với đường
Edit Curve: sửa chữa đườngIntersection Point: tìm giao điểm của đường và mặt phẳngIntersection Curve: tìm giao của hai mặt phẳng
Offset Curve: tạo đường đồng dạng với đường ban đầuMirror Curve: lấy đường đối xứng với đường ban đầu
2 Thiết kế mô hình 3D của sản phẩm
Bước 1: Xây dựng các mặt phẳng chuẩn và các sketch 2D, Vẽ các biên dạng mặt cắt
2D của chi tiết trên các mặt phẳng tiêu chuẩn
Bước 2: Tạo khối đặc,
Học Viên: Cao Văn Lanh GVHD: PGS.TS.Tăng Huy Page 37
Trang 39Bước 4: tạo các bán kính vát mép
Bước 5: Làm rỗng và tạo chiều dầu của thành sản phẩm
Trang 40Bước 6: Tạo lỗ rỗng và khác khe hở thoát nhiệt, hoàn thiện thiết kế
Học Viên: Cao Văn Lanh GVHD: PGS.TS.Tăng Huy Page 39