Cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, CAD/CAM đã được nhận thức và chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp (công nghiệp dệt – may, công nghiệp nhựa, công nghiệp cơ khí chế tạo [r]
(1)Quảng Ngãi , 05/2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
- -
BÀI GIẢNG
CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC
Bậc: Đại học – Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật khí
GV: ThS Trần Văn Thùy (Chủ biên) GV: ThS Phạm Trường Tùng
GV: KS Bùi Trung Kiên
(2)
i
MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang 01
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM
1.1 Lịch sử phát triển CAD/CAM Trang 02
1.2 Định nghĩa CAD/CAM 03
1.3 Nội dung công cụ CAD/CAM 05
1.3.1 Nội dung công cụ CAD 05
1.2.2 Nội dung công cụ CAM 07
1.4 Qui trình sản xuất CAD/CAM 09
1.5 Phần cứng CAD/CAM 11
1.5.1 Giới thiệu chung 11
1.5.2 Cấu hình phần cứng hệ CAD điển hình 11
1.5.3 Trạm thiết kế 12
1.5.4 Thiết bị đầu cuối đồ họa 12
1.5.5 Bản mạch ghép nối đồ hoạ 12
1.5.6 thiết bị nhập 13
1.5.7 Các thiết bị xuất 13
1.6 Phần mềm CAD/CAM 14
1.6.1 Giới thiệu 14
1.6.2 Cấu hình phần mềm hệ thống đồ hoạ tương tác 15
1.6.3 Các chức gói phần mềm đồ hoạ 17
1.6.4 Xây dựng hình học 19
1.6.5 phép chuyển đổi 20
1.7 Lợi ích CAD/CAM 21
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CNC 2.1 Lịch sử phát triển máy CNC Trang 23 2.2 Đ c trưng máy CNC 25
2.2.1 Tính tự động cao 25
2.2.2 Tính linh hoạt cao 25
2.2.3 Tính tập trung nguyên công 25
(3)2.2.5 Gia công biên dạng phức tạp 26
2.2.6 Tính hiệu kinh tế kỹ thuật cao 26
2.3 Mô hình khái quát máy CNC 27
2.3.1 Phần điều khiển 27
2.3.2 Phần chấp hành 27
2.4 Các phương pháp điều khiển 28
2.4.1 Điều khiển điểm – điểm 28
2.4.2 Điều khiển đoạn thẳng 29
2.4.3 Điều khiển đường 29
2.4.4 Điều khiển 3D 31
2.4.5 Điều khiển 4D 5D 31
2.5 ệ trục tọa độ máy CNC 31
2.5.1 ệ tọa độ Descarte 32
2.5.2 ệ tọa độ cực 33
2.5.3 Góc quay trục 33
2.5.4 Các điểm gốc, điểm chuẩn 34
2.5.5 Hệ tọa độ số máy 37
2.6 Các bước thực gia công máy CNC 38
2.6.1 Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết 38
2.6.2 Thiết kế quỹ đạo c t 38
2.6.3 Lập chương trình điều khiển NC 41
2.6.4 iểm tra chương trình điều khiển NC 42
2.6.5 Điều ch nh máy CNC 42
2.6.6 Gia công chi tiết máy CNC 44
2.7 ình thức tổ chức gia cơng máy CNC 44
2.7.1 Lập trình thủ cơng, nhập chương trình trực tiếp lên máy CNC 45
2.7.2 Lập trình thủ cơng, nhập chương trình b ng băng đục l 45
2.7.3 Lập trình tự động điều khiển số trực tiếp 46
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC 3.1 Cơng nghệ phay CNC Trang 47 3.1.1 Thông số NC 47
(4)iii
3.2 Cơ sở lập trình phay CNC 49
3.2.1 Các lệnh di chuyển dao 50
3.2.2 Các lệnh tọa độ đơn vị 52
3.2.3 Các lệnh m t phẳng gia công 53
3.2.4 Lệnh tốc độ chạy dao 54
3.2.5 Lệnh tốc độ trục 54
3.2.6 Lệnh chọn thay dao 54
3.3 Lệnh bù dịch ch nh dao 55
3.3.1 Bù bán kính dao 55
3.3.2 Bù trừ chiều dài dao 56
3.4 Chu trình phay 57
3.4.1 Chu trình khoan G81 59
3.4.2 Chu trình khoan l có dừng G82 59
3.4.3 Chu trình khoan l sâu G83 60
3.4.4 Chu trình taro G84 61
3.4.5 Chu trình doa tinh l G85 61
3.4.6 Chu trình doa tinh l G85 61
3.5 Phép l p 62
3.6 Các ví dụ 64
CHƯƠNG 4: CƠNG NGHỆ LẬP TRÌNH TIỆN CNC 4.1 Cơ sở lập trình tiện CNC 67
4.1.1.Công nghệ tiện CNC 67
4.1.2 Lện tiện CNC 68
4.1.3 Dao tiện 70
4.1.4 Tốc độ c t 71
4.1.5 Tốc độ trục 71
4.1.6 Điểm chuẩn tham chiếu máy 73
4.1.7 Trở điểm chuẩn tham chiếu máy 73
4.1.8 Chương trình NC 74
4.2 Các lệnh di chuyển dao 76
4.2.1 Chạy dao nhanh G00 77
(5)4.2.3 Nội suy cung tròn G02/G03 77
4.2.4 C t ren với bước ren không đổi 78
4.3 Bù trừ cài đ t thông số dao tiện 78
4.3.1 Offset dao 78
4.3.2 Bù trừ bán kính dao 79
4.4 Các lệnh chu trình 80
4.4.1 Chu trình gia cơng tinh G70 81
4.4.2 Chu trình tiện hướng trục G71 81
4.4.3 Chu trình tiện hướng kính G72 82
4.4.4 Chu trình tiện chép hình G73 83
4.4.5 Chu trình tiện ren h n hợp G76 83
4.4.6 Chu trình tiện rãnh hướng kính G75 84
4.5 Các ví dụ 85
CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH GIA CƠNG TỰ ĐỘNG VỚI MASTERCAM 5.1 Giới thiệu phần mềm MasterCam 89
5.2 Các lệnh vẽ 89
5.2.1 Công cụ quản lý 89
5.2.2 Các lệnh vẽ 2D 93
5.3 Các lệnh hiệu ch nh 95
5.4 Lập trình phay 96
5.4.1 Lựa chọn kiểu máy 96
5.4.2 Mở nhập tệp làm việc 96
5.4.3 Thiết đ t thuộc tính máy 97
5.4.4 Tạo đường dụng cụ c t 98
5.4.5 Xuất chương trình điều khiển máy CNC 101
5.5 Lập trình tiện 101
5.5.1 Lựa chọn kiểu máy 102
5.5.2 Thiết lập thuộc tính nhóm máy 102
5.5.3 Tạo đường dụng cụ c t 104
Tài liệu tham khảo 107
(6)1
Những năm cuối kỷ 20, công nghệ CAD/CAM/CNC trở thành lĩnh vực đột phá thiết kế, chế tạo sản xuất sản phẩm công nghiệp Cùng với phát triển Cơ khí – Tin học – Điện tử – Tự động h c ng nghệ C C C C đ c ng ng rộng rãi công nghiệp n i chung v ng nh cơng nghiệp khí chế tạo n i ri ng để tăng xuất l o động, giảm c ờng độ l o động tự động hóa q trình sản xuất nâng c o độ xác chi tiết v đạt hiệu kinh tế cao
ọc ph n c ng nghệ CAD/CAM/C C l học ph n khối kiến th c ng nh học ph n s tr ng cho sinh vi n kiến th c để ng ng th nh tựu củ c ng nghệ CAD/CAM/CNC thiết kế chế tạo gi c ng khí
C thể học ph n s giới thiệu v v trí v i tr t m qu n trọng củ c ng nghệ CAD/CAM/C C ng nh khí Học ph n s cung cấp cho sinh viên kiến th c ản v k thu t l p trình C C để sinh vi n c thể viết ch ơng tr nh u khiển m CNC gia công chi tiết go i r học ph n c ng tr nh v ng ng ph n m m C l p tr nh gi c ng tự động h tr gi c ng m t chi tiết ph c tạp
(7)
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM 1.1 Lịch sử phát triển CAD/CAM
Nhờ phát triển cơng nghệ máy tính, nhà sản xuất muốn tự động trình thiết kế muốn sử dụng sở liệu cho trình tự động sản xuất Đây ý tưởng cho ngành khoa học CAD/CAM đời CAD/CAM hiểu sử dụng máy tính q trình thiết kế sản xuất hay theo thuật ngữ tiếng Anh máy tính trợ giúp thiết kế sản xuất Từ đời CAD/CAM lĩnh vực khác việc ứng dụng máy tính phát triển theo như: CG, CAE, CAPP, Tất lĩnh vực sinh liên quan tới nét đặc trưng quan niệm CAD/CAM CAD/CAM lĩnh vực rộng lớn trái tim sản xuất tích hợp tự động
Lịch sử phát triển CAD/CAM gắn liền với phát triển công nghệ máy tính kỹ thuật đồ hoạ tương tác (ICG) Cuối 1950 đầu 1960 CAD/CAM có bước phát triển đáng kể, khởi đầu nói Massachusetts Institute of Technology (MIT) - Mỹ với ngơn ngữ lập trình cho máy tính APT (Automatically Programmed Tools) Mục đích APT để lập trình cho máy điều khiển số, coi bước đột phá cho tự động hố q trình sản xuất
Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống turnkey CAD thương mại hoá, hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì đào tạo, hệ thống thiết kế chạy mainframe minicomputer Tuy nhiên khả xử lư thông tin, nhớ ICG mainframe minicomputer hạn chế nên hệ CAD/CAM thời kỳ hiệu quả, giá thành cao sử dụng số lĩnh vực
Năm 1983 máy tính IBM-PC đời, hệ máy tính lý tưởng khả xử lý thông tin, nhớ, đồ hoạ cho CAD/CAM Điều tạo điều kiện cho hệ CAD/CAM phát triển nhanh chóng
(8)3
Hiện phần mềm CAD/CAM tiếng có mặt thị trường như: CIMATRON- Israel
DELCAM- Anh Pro-Engineer - Mỹ Uni-Graphics - Mỹ SURFCAM - Mỹ MasterCAM - Mỹ
Phần mềm CAE xuất sau CAD/CAM, mà đòi hỏi chất lượng sản phẩm cao Việc phân tích mơ hình sau thiết kế thực nhờ CAE CAE làm cho công việc phân tích trở nên đơn giản nhiều so với tốn học thơng thường cho kết đáng tin cậy thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết mà người thiết kế hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp Tuỳ theo tính u cầu chi tiết mà phân tích q trình sau:
Phân tích nhiệt, áp suất, ứng suất, biến dạng, cong vênh, khả điền đầy khn, q trình đơng đặc
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) cơng cụ tốn học quan trong tốn phân tích Phương pháp chia tự động chi tiết thành nhiều phần nhỏ hình tam giác hay chữ nhật nối tiếp phân tích phần nhỏ Kết q trình phân tích bảng báo cáo, tranh điền đầy hay mơ hình chi tiết bị cong, hay biến dạng đặt trùng với mơ hình lý thuyết, từ người thiết kế nhìn thấy vị trí biến dạng cực đại điều chỉnh thiết kế Ví dụ: Moldex (Taiwan) Mold-flow (Australia) phần mềm CAE chun dụng hỗ trợ cho tính tốn thiết kế khuôn nhựa Các phần mềm sử dụng để phân tích q trình điền đầy khn, cong vênh, nhiệt, áp xuất ANSYS phần mềm CAE chuyên dùng cho phân tích ứng suất biến dạng, hỗ trợ cho trình tính tốn thiết kế chi tiết, kết cấu khí,…
1.2 Định nghĩa CAD/CAM
(9)học – Điện tử – Tự động hóa Cùng với phát triển khoa học máy tính, CAD/CAM nhận thức chấp nhận nhanh chóng công nghiệp (công nghiệp dệt – may, công nghiệp nhựa, cơng nghiệp khí chế tạo ) hạt nhân để sáng tạo sản xuất sản phẩm, để tăng xuất lao động, giảm cường độ lao động tự động hóa q trình sản xuất, nâng cao độ xác chi tiết đạt hiệu kinh tế cao
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trị vơ quan trọng việc hình thành sản phẩm khí Công việc bao gồm khâu chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, vẽ lắp chung sản phẩm, cụm máy ), chuẩn bị cơng nghệ (đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu, thiết lập quy trình cơng nghệ), thiết kế chế tạo trang bị công nghệ dụng cụ phụ kế hoạch hóa q trình sản xuất chế tạo sản phẩm thời gian ấn định
Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, đặc điểm số lượng chi tiết loạt , số chủng loại lại nhiều khối lượng thời gian chuẩn bị cho sản xuất lớn, mà dạng sản xuất chiếm ưu kinh tế thị trường Tất điều phải địi hỏi tạo phương pháp thiết kế nhờ máy tính điện tử
CAD/CAM lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo hệ thống tự động thiết kế chế tạo Nó dùng máy tính điện tử để thực chức định để thiết kế chế tạo sản phẩm Tự động hóa chế tạo dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển q trình sản xuất, điều khiển trình cắt gọt kim loại kiểm tra nguyên công gia công
CAD/CAM kết nối với tạo mối quan hệ mật thiết hai dạng hoạt động thiết kế chế tạo mà lâu người ta coi khác khơng phục thuộc vào Tự động hóa thiết kế dùng hệ thống phương tiện tính tốn giúp người kỹ sư để thiết kế mơ phỏng, phân tích tối ưu hóa giải pháp thiết kế Phương tiện bao gồm máy tính điện tử, máy vẽ, máy in, thiết bị đục lỗ băng Phương tiện lập trình bao gồm chương trình máy, cho phép đảm bảo giao tiếp với máy vẽ chương trình ứng dụng để thực chức thiết kế
(10)5
tâm, hệ thống dùng để lập kế hoạch , biểu đồ , đưa dẫn thông tin đảm bảo mục đích kế hoạch sản xuất nhà máy
1.3 Nội dung công cụ CAD/CAM
1.3.1. Nội dung công cụ CAD
a. Nội dung CAD
Thiết kế với hổ trợ máy tính điện tử - CAD ứng dụng có hiệu phương tiện công nghệ kỹ thuật tin học, điện tử để giải công việc liên quan tới công việc thiết kế Q trình thiết kế phân chia làm giai đoạn hình 1.1
Việc sử dụng công cụ tin học điện tử công việc thiết kế -thiết kế với trợ giúp máy tính điện tử (CAD) chia thành cơng đoạn bao gồm:
Mơ hình hóa hình học Tính tốn kỹ thuật Thiết kế tối ưu
Lập tài liệu kỹ thuật tự động từ mơ hình thiết kế Xây dựng nhiệm vụ
XCân dây chuyền động
hiết kế Thiết kế tổng thể
GEOMETRIC MODELING Thiết kế chi tiết
ANALYSIS Tính tốn phân tích
OPTIMZATION Thiết kế tối ưu
DRAFTING) (VIEWS AND
DRAWINGS Lập tài liệu thiết kế
AutoCAD PRO engineer Unigraphics
Unigraphics Nastran Modex 3D Sap 86 Nastran
AutoCAD PRO engineer Unigraphics
(11) Mơ hình hình học: ứng dụng hệ thống CAD để phát triển việc mơ tả tốn học vật thể hình học Các mơ hình hình học lưu trữ hệ sở liệu (trong nhớ máy tính) cho phép người sử dụng biểu diễn hình ảnh mơ hình thiết bị đồ họa thực thao tác dựng hình
Tính tốn phân tích kỹ thuật: sau giai đoạn thiết kế mơ hình học Mơ hình thiết kế cần phải tính tốn phân tích (để đảm bảo thơng số kỹ thuật), ví dụ: kiểm tra độ bền, biến dạng, trình trao đổi nhiệt Q trình tính tốn phân tích kỹ thuật thực thông qua phần mềm CAE
Lập tài liệu thiết kế tự động: công việc thể kết thiết kế - tự động tạo hình chiếu, tạo vẽ kỹ thuật bao gồm ghi kích thước từ mơ hình 3D thiết kế
Tóm lại: vai trị CAD để xác định hình học thiết kế hình dáng hình học chi tiết khí, kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt nhà cửa xây dựng… Các ứng dụng điển hình CAD tạo vẽ kỹ thuật với đầy đủ thông tin kỹ thuật sản phẩm mơ hình hình học 3D sản phẩm Hơn nữa, mơ hình CAD dùng cho ứng dụng CAE CAM sau Đây lợi ích lớn CAD tiết kiệm thời gian cách đáng kể giảm sai số gây phải xây dựng lại hình học thiết kế cần đến
b. Công cụ CAD
Thiết kế mơ hình học chiều (3D) hình dạng phức tạp Tạo vẽ, in ấn
Kết xuất liệu cho CAM: nội suy hình học, biên dịch kiểu đường chạy dao cho công nghệ gia công điều khiển số
Liên kết với chương trình tính tốn thực chức phân tích kỹ thuật: tính biến dạng khn, mơ dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu,
(12)7
1.3.2. Nội dung công cụ CAM
Là thực quy trình sản xuất với trợ giúp máy tính điện tử sử dụng máy tính để lập kế hoạch sản xuất điều khiển sản xuất Sơ đồ chức CAM biểu diễn theo hình 1.2
a. Lập kế hoạch sản xuất
- Cơ sở liệu cơng nghệ: chương trình máy tính cần soạn thảo để đưa điều kiện cắt tối ưu cho loại nguyên vật liệu khác Các tính tốn dựa liệu nhận từ thực nghiệm tính tốn lý thuyết tuổi thọ dao cắt theo điều kiện cắt
CAM
LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT
Cơ sở liệu công nghệ Điều khiển chất lượng sản phẩm
Lập trình gia cơng Điều khiển xưởng
Cân dây chuyền Giám sát trình sản xuất Xây dựng định mức lao động Điều khiển trình sản xuất Ước lượng giá thành sản phẩm Điều khiển máy NC
CNC
Điều khiển kho vật tư công cụ
Lập kế hoạch sản xuất
Điều khiển tay máy người máy
Điều khiển thiết bị vận chuyển
(13)- Lập trình gia cơng với trợ giúp máy tính: lập trình cho máy cơng cụ lập trình CNC cơng việc khó khăn cho người vận hành gây nhiều lỗi chi tiết trở nên phức tạp Các hậu xử lý máy tính sử dụng để thay việc lập trình tay Đối với chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM đưa chương trình gia cơng chi tiết nhờ phương pháp tạo tập lệnh điều khiển cho máy công cụ hiệu hẳn lập trình tay
- Cân dây chuyền với trợ giúp máy tính: việc định vị phần tử trạm lên dây chuyền vấn đề lớn khó khăn Các chương trình máy tính COMSOAL CALB phát triển để trợ giúp cân tối ưu cho dây chuyền
- Xây dựng định mức lao động: phận chuyên trách có trách nhiệm xác lập chuẩn thời gian cho công việc lao động trực tiếp nhà máy Việc tính tốn cơng phu phức tạp Hiện có số chương trình phần mềm phát triển cho cơng việc Các chương trình máy tính sử dụng liệu thời gian chuẩn cho phần tử bản, sau cộng tổng thời gian thực phần tử đơn chương trình đưa thời gian chuẩn cho cơng việc hồn chỉnh
- Ước lượng giá thành sản phẩm: ước lượng giá loại sản phẩm đơn giản nhiều ngành cơng nghiệp hồn thành chương trình máy tính Chi phí chi tiết phận cộng lại giá sản phẩm xác định
- Lập kế hoạch sản xuất: trình tự thực trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất sản phẩm chuẩn bị máy tính Các hệ thống cung cấp lộ trình, tìm lộ trình tối ưu tiến hành mơ kiểm nghiệm kế hoạch đưa Máy tính sử dụng chức ghi nhớ ghi tồn kho, đặt hàng tự động mặt hàng kho rỗng, điều độ sản xuất chủ, trì đặc tính cho đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu lập kế hoạch lực
b. Điều khiển trình sản xuất
(14)9
thống sản xuất tự động Chúng bao gồm dây chuyền vận chuyển, hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu hệ thống sản xuất linh hoạt
- Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập liệu để trợ giúp điều khiển sản xuất lưu trữ nhà máy Các cơng nghệ thu nhập liệu máy tính hóa giám sát q trình máy tính phương tiện đánh giá cao hoạt động sản xuất phân xưởng
Trong tất cơng việc áp dụng máy tính điện tử địi hỏi có tham gia người để nhập liệu đảm bảo cho chương trình làm việc để giám sát kết thực
1.4 Qui trình sản xuất CAD/CAM
Chu trình sản phẩm truyền thống thể qua sơ đồ hình 1.3
Hình 1.3: Chu trình sản phẩm truyền thống
Để đánh giá tầm quan trọng CAD/CAM chu trình sản phẩm phân tích phạm vi hoạt động khác chức tương ứng để thực việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm Các thể loại công việc chức CAD/CAM chu trình sản phẩm thể hình 1.4
Chu kỳ hoạt động theo nhu cầu khách hàng thị trường tiêu thụ Chu trình sản phẩm thay đổi tuỳ theo yêu cầu khách hàng
Có trường hợp cơng việc thiết kế khách hàng thực nhà máy có nhiệm vụ chế tạo sản phẩm thiết kế
Ý niệm sản
phẩm
Tính tốn
thiết kế
Vẽ
Kiểm tra chất lượng
Đặt mua thiết bị dụng cụ
mới
Quy trình cơng
nghệ
Lập kế hoạch sản xuất Sản
xuất
Kháchhàng thị
(15)Hình 1.4: Chu trình sản phẩm theo Cơng nghệ CAD/CAM
Trường hợp thứ hai nhà máy đảm nhận công việc thiết kế chế tạo Dựa vào ý đồ tạo sản phẩm thiết kế sản phẩm, hồn tất vẽ
Trên vẽ sản phẩm phải nêu rõ yêu cầu kỹ thuật cần phải đảm bảo trình chế tạo Trên sở vẽ chi tiết phải lập quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm lập kế hoạch sản xuất Để chế tạo sản phẩm phải lập nhu cầu trang thiết bị công nghệ dụng cụ cần thiết Kế hoạch sản xuất phải rõ thời gian sản lượng xuất xưởng thời gian định Tiếp theo công đoạn đưa vào sản xuất, chế tạo xong phải tiến hành kiểm tra thử nghiệm sản phẩm, cuối bàn giao cho khách hàng
Trong giai đoạn thiết kế sản phẩm mới, áp dụng máy tính điện tử cho phép tự động hóa thiết kế, in vẽ tài liệu kỹ thuật
Giai đoạn chuẩn bị công nghệ, nghĩa thiết kế quy trình cơng nghệ lập biểu đồ sản xuất với trợ giúp máy tính điện tử Ngồi máy tính điện tử cịn áp dụng điều khiển trình chế tạo chi tiết dùng tay máy, máy điều khiển theo chương trình số (CNC) Cơng đoạn cuối kiểm tra thử nghiệm tự động hóa nhờ máy tính điện tử
Khách hàng thị trường
CAD
Khái niệm
sản phẩm Tính tốn thiết kế
Lập vẽ hồ sơ máy
tính Lập QTCN nhờ máy tính (CAM) Vẽ Thiết kế QTCN
Lập kế hoạch sản xuất Sản xuất Kiểm tra Đặt mua thiết bị
Lập kế hoạch sản xuất nhờ máy tính, nhu cầu vật tư, nắm
(16)11
Qua ta thấy hệ thống tích hợp CAD/CAM đóng vai trị quan trọng sản xuất đại, lĩnh vực chun mơn hóa cao Từ hình 1-4 rõ ràng CAD/CAM bao quát xuyên suốt chu trình sản phẩm
1.5 Phần cứng CAD/CAM
1.5.1 Giới thiệu chung
Các phận phần cứng dùng cho hệ CAD đa dạng kích thước, cấu hình mức độ đại, tuỳ theo nhiệm vụ đơn vị mà chọn hệ CAD cho phù hợp Ta biết tảng hệ CAD đại đồ hoạ máy tính tương tác (ICG) cho phép người thiết kế có ứng xử hệ thống liệu đầu vào để có tác động thích hợp người thiết kế hệ thống có mối liên lạc trực cách người sử dụng vào lệnh cho hệ thống đáp ứng lại câu hỏi mà hệ thống đưa
Ngày phần cứng công nghệ thông tin phong phú đa dạng sử dụng hệ CAD
1.5.2 Cấu hình phần cứng hệ CAD điển hình
Một hệ CAD nói chung thường có thiết bị phần cứng sau đây:
- Một số trạm thiết kế với đầu cuối đồ hoạ thiết bị vào người thiết kế
- Một số máy vẽ thiết bị khác - Một máy tính
- Các lưu trữ ngồi (bộ nhớ ngồi)
Hình 1.5: Cấu hình hệ CAD
(17)1.5 Trạm thiết kế
Trạm thiết kế hay cịn gọi trạm cơng tác hệ CAD hệ thống giao diện với giới bên Đây yếu tố quan trọng tạo nên tính hiệu thuận tiện người thiết kế làm việc với hệ CAD Bao gồm trạm thiết kế có PC, thiết bị đầu cuối đồ họa (màn hình CRT), thiết bị vào(bàn phím, chuột)
* Chức trạm thiết kế đồ hoạ:
Một trạm thiết kế phải đảm trách năm chức sau : - Giao diện với máy tính
- Tạo vẽ ổn định cho người thiết kế
- Cung cấp mô tả dạng số vẽ - Chuyển lệnh máy tính thành chức vận hành
- Tạo thuận lợi cho việc truyền thông người thiết kế hệ thống
Cách tốt để thực chức sử dụng hệ đồ hoạ tương tác Một trạm thiết kế dùng cho hệ đồ hoạ tương tác phải có hai phận hợp thành sau :
- Một thiết bị đầu cuối đồ hoạ
- Các thiết bị vào người thiết kế
1.5 Thiết bị đầu cuối đồ họa
Từ trước đến có nhiều cách tiếp cận kỹ thuật khác áp dụng để nghiên cứu cải tiến thiết bị đầu cuối đồ hoạ, tương lai công nghệ không ngừng phát triển nhà sản xuất hệ thống CAD luôn cố gắng nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm họ
Hiện có loại thiết bị đầu cuối đồ hoạ sử dụng trạm thiết kế sau:
- Thiết bị đầu cuối tối thiểu: hình CRT
- Thiết bị đầu cuối đồ hoạ có vi xử lý riêng: Màn hình CRT có card điều khiển gắn với vi xử lý riêng
Dù thiết bị đầu cuối đồ họa loại việc tạo sinh hình ảnh hiển thị hình ảnh lên hình theo ngun tắc giống
1.5 Bản mạch ghép nối đồ hoạ
(18)13
- Card hình đồ hoạ có gắn vi xử lý riêng - mạch ghép nối đồ hoạ đại
1.5 Các thiết bị nhập (input)
Các thiết bị input trang bị trạm thiết kế nhằm cung cấp cho người sử dụng phương tiện thuận lợi việc giao thông liên lạc với hệ thống
Chủng loại thiết bị Input phong phú, ta chia thiết bị thành loại sau:
a. Các thiết bị điều khiển trỏ
- Bảng trò chơi - Cần điều khiển - Cầu vạch - Chuột
- Các phím di chuyển trỏ bàn phím - Bút quang
- Bảng bút điện tử
b. Bàn đồ hoạ
Có thể xem bàn vẽ điện tử
c. Máy quét (Scanner)
Máy quét thiết bị dùng để đọc vẽ hay chữ viết giấy, số hoá chúng đưa vào cho máy tính xử lý
d. Bàn phím
Có nhiều loại: - Bàn phím ký tự
- Bàn phím chức chuyên dùng
5.1.7 Các thiết bị xuất (ouput)
Bao gồm: - Màn hình - Máy vẽ
(19)1.6 Phần mềm CAD/CAM
1.6.1 Giới thiệu
Phần cứng CAD có tác dụng hoạt động với phần mềm kèm theo Phần mềm gồm hai loại :
• Phần mềm đồ hoạ
Đây chương trình viết nhằm tạo điều kiện cho người sử dụng vận hành hệ thống đồ hoạ máy tính (hệ ICG) Bộ chương trình thường sản xuất trọn gói nên cịn có tên gọi gói phần mềm đồ hoạ, bao gồm chương trình để tạo hình ảnh hình CRT, để điều khiển hình ảnh để thực kiểu tương tác khác ICG AutoCAD ví dụ điền hình chương trình Còn hệ ICG hệ thống đồ hoạ tương tác, ngồi phần mềm cịn có phần cứng
• Phần mềm ứng dụng (kể chương trình bổ trợ để thực chức đặc biệt có liên quan đến CAD/CAM):
Bao gồm phần mềm phân tích thiết kế (chẳng hạn phân tích phần tử hữu hạn, mơ động học cấu ) phần mềm lập kế hoạch sản xuất - chế tạo (chẳng hạn lập kế hoạch gia cơng tự động, lập trình vật làm điều khiển số ) Những phần mềm loaị thứ hai đề cập tới chương sau, nghiên CAM
Phần mềm đồ hoạ dùng cho hệ thống đồ hoạ máy tính cụ thể có tính đặc thù mạnh phần cứng hệ thống - có nghĩa viết chủ yếu để chạy phần cứng hệ thống Vì thế, phần mềm phải viết cho phù hợp với kiểu hình CRT kiểu thiết bị vào dùng hệ thống Những chi tiết phần mềm để chạy CRT quét vectơ phải có điểm khác so với viết cho CRT qt dịng cấu tạo nguyên tắc hoạt động hai loại hình khơng hồn tồn giống
Dẫu khác phần mềm nhiều người sử dụng không nhận ra, chúng lại quan trọng người xây dựng hệ thống đồ hoạ máy tính tương tác
Các nguyên tắc cho việc thiết kế phần mềm đồ hoạ sau : - Tính đơn giản : Phần mềm đồ hoạ phải dễ sử dụng
(20)15
- Tính đồng : Khơng bỏ sót chức đáng kể chức đồ hoạ phần mềm
- Tính bền vững : Chịu đựng sai phạm nhỏ vận hành người sử dụng
- Tính hiệu : Với hạn chế phần cứng, phần mềm cần khai thác đến mức tối đa khả
- Tính kinh tế : Phần mềm khơng q lớn đắt tiền đến mức khách hàng không chấp nhận
1.6.2 Cấu hình phần mềm hệ thống đồ hoạ tương tác (ICG)
Khi người sử dụng vận hành hệ ICG, có nhiều hoạt động khác xảy Có thể chia hoạt động thành loại :
- Tương tác với thiết bị đầu cuối đồ hoạ để tạo thay đổi hình ảnh hình
- Kiến tạo nên mơ hình mà mặt vật lý vượt ngồi hình ảnh chứa hình Đơi mơ hình cịn gọi mơ hình ứng dụng
- Nhập mơ hình vào nhớ (và nhớ cần)
Khi làm việc với hệ thống đồ hoạ, người sử dụng thực công việc theo cách phối hợp theo cách hết loại công việc đến công việc khia Người sử dụng kiến tạo nên mơ hình vật lý nhập vào nhớ mơ tả hình ảnh mơ hình cho hệ thống biết theo cách tương tác mà không cần suy nghĩ động tác thuộc vào loại ba loại kể Sở dĩ phân để tương ứng với cấu hình tổng quát hệ phần mềm đồ hoạ dùng hệ ICG nói
Theo truyền thống, người ta xác định cấu hình tổng quát hệ phần mềm đồ hoạ gồm có ba mơdun sau :
- Gói phần mềm đồ hoạ