Thiết kế trong Pro/Engineer ta có thể sử dụng các rằng buộc, các tham số ta cũng có thể sử dụng ý tƣởng này vào các xử lý khác để có các định nghĩa hình học một cách đơn giản, hoặc ta có thể sử dụng chúng với những tính toán phức tạp hơn nhƣ thể tích khối, trọng tâm…thành lập những mối quan hệ động học giữa những thực thể thiết kế có thể tránh số lƣợng lớn thời gian khi cần đến thay đổi thiết kế. Xây dựng mô hình sử dụng các tham số liên kết sẽ giúp ngƣời thiết kế có thể thử nghiệm nhanh các giải pháp thiết kế.
a. Liên kết End to End
Pro/Engineer không ch cho phép ta thiết kế những chi tiết riêng lẻ một cách nhanh chóng mà còn có thể lƣu trữ những mối quan hệ lắp ráp của chúng và đƣa ra những bản vẽ chi tiết. Pro/Engineer dễ dàng cho phép ta truy cập, hiệu ch nh kích thƣớc và các liên kết động học đã thành lập tại các giai đoạn thiết kế khác nhau.
Thậm chí trong giai đoạn tạo bản vẽ (Drawing), kích thƣớc hiện lên trên sơ đồ nhận đƣợc từ kích thƣớc mô hình 3D có thể liên kết động tới file nguồn 3D. Sự liên kết là 2 chiều, ta có thể hiệu ch nh chi tiết 3D trực tiếp từ bản vẽ chi tiết để làm chính xác các kích thƣớc trong bản vẽ và các thông tin thay đổi này đƣợc cập nhật vào trong mô hình 3D, giữa kích thƣớc ở bản vẽ và mô hình 3D luôn luôn đồng bộ. Tƣ tƣởng nhƣ vậy gọi là liên kết End to End.
b. Các chế độ thiết kế cơ bản của Pro/Engineer
Khi ta đƣa ra một ý tƣởng thiết kế để hoàn thành trong Pro/Engineer, ta chuyển những thông tin thiết kế qua 3 bƣớc thiết kế cơ sở:
- Tạo những chi tiết là các thành phần của thiết kế (Parts).
- Ghép những chi tiết trong một lắp ráp ở đó ghi những quan hệ vị trí của các chi tiết (Assembly).
- Tạo những bản vẽ chi tiết căn cứ trên những thông tin trong Parts và Assembly.
Pro/Engineer coi mỗi bƣớc là một chế độ riêng biệt, mỗi chế độ có những đặc trƣng riêng, phần mở rộng của file riêng, các chế độ có mối liên hệ mật thiết với nhau. Khi xây dựng một mô hình thiết kế, mô hình đó đƣợc nhập để lƣu trữ tất cả những thông tin kích thƣớc, dung sai và những phƣơng thức rằng buộc. Nếu thay đổi thiết kế tại một chế độ (Part, Assembly, Drawing), Pro/Engineer phản hồi tự động đến tất cả các chế độ khác.
* Chế độ Part (vẽ chi tiết)
Hầu hết các thiết kế bắt đầu ở chế độ Part. Trong những file chi tiết (.prt) ta tạo các bộ phận riêng biệt, các bộ phận này sẽ lắp vào nhau trong cùng một file lắp ráp (.asm), chế độ Part cho phép ta tạo và hiệu ch nh các Feature: Khối kéo(Extrusion), Lỗ (hole) vát (Chamfer), tạo vỏ mỏng (Shell), khối xoay (Revolve), khối quét (Sweep), quét xoắn (Helical Sweep), quét với tiết diện thay đổi (Variable Section Sweep), bo (Round), tinh ch nh (Tweak), côn (Draft), gân (Ribs), gờ (Líp), tai (Ears)…
Hầu hết các Feature bắt đầu từ một tiết diện, khi tiết diện đƣợc định nghĩa, ta gán giá trị kích thƣớc thứ 3 cho nó để tạo thành dạng 3D. Ta tạo tiết diện 2D bằng công cụ phác thảo (Sketcher). Sketcher cho phép vẽ tiết diện với các đƣờng thẳng (line), các góc (Angles), các cung tròn (Arcs), và nhập chính xác các kích thƣớc khi vẽ xong.
* Chế độ Assembly (lắp ráp)
Sau khi tạo xong các chi tiết trong một mô hình, ta tạo một file lắp ráp rỗng cho mô hình rồi lắp ráp từng chi tiết trong phạm vi giới hạn của nó. Trong quá trình này ta phối hợp hoặc sắp xếp các chi tiết tới vị trí chúng sẽ chiếm ở thủ tục cuối
cùng. Trong lắp ráp ta có thể định nghĩa những khung nhìn khai triển để quan sát hoặc hiển thị những mối quan hệ của các chi tiết một cách tốt hơn.
Với những công cụ phân tích mô hình, ta có thể đo lƣờng những thuộc tính và thể tích của khối lắp ráp để xác định trọng lƣợng, trọng tâm và quán tính của nó. Ta cũng có thể xác định sự giao nhau giữa các bộ phận trong toàn bộ lắp ráp.
* Chế độ Drawing (tạo bản vẽ)
Chế độ Drawing của Pro/Engineer cho phép ta tạo ra khâu cuối cùng của thiết kế, những bản vẽ chi tiết chính xác, trên bản vẽ ghi đầy đủ các thông số kỹ thuật, thông số kích thƣớc…
Một số đói tƣợng thông tin nhƣ các kích thƣớc, dung sai hình học, ghi chú…đã tạo trong mô hình 3D có thể chuyển qua chế độ Drawing. Khi những đối tƣợng chuyển qua từ mô hình 3D, chúng giữ nguyên mối liên kết, có thể hiệu ch nh để tác động trở lại mô hình 3D từ Drawing.
c. Thiết kế trong Pro/Engineer
* Quản lý các file
- Thƣ mục làm việc
File Set Working Directory để tạo thƣ mục làm việc - Mở các file
File Open, Pro/Engineertham chiếu đến thƣ mục làm việc - Tạo các file
File New để bắt đầu một file mới - Xoá các file
File Delete để gỡ bỏ các file trên đĩa
File Delete Old Versions để xóa toàn bộ thƣ mục, nhƣng không xóa các phiên bản mới
*. Cơ sở thiết kế chi tiết
- Các chuẩn, trục và các hệ tọa độ
Khi tạo một file chi tiết mới, ta thấy 3 mặt phẳng chuẩn và một hệ tọa độ đƣợc tự động thêm vào trên màn hình. Các mặt phẳng chuẩn tự động thêm vào có tên
Front, Top và Right. Vị trí trục Z vuông góc với mặt phẳng chuẩn Front. Nếu hƣớng mặt chuẩn Front đồng phẳng với màn hình thì trục Z vuông góc với màn hình.
Có thể thêm các chuẩn tại các thời điểm khác nhau từ menu chính, sử dụng
Insert Datum: Xác định kiểu chuẩn, tham chiếu và khoảng offset nếu cần.
Để định nghĩa lại các chuẩn ta chọn chúng từ Model Tree và dùng lệnh Edit Definition trên menu tắt của nút chuột phải.
- Định nghĩa về Sketcher
Sketcher là một chế độ con của chế độ Part, có thể xem nó nhƣ bản vẽ 2D ở trong môi trƣờng 3D. Ta sẽ sử dụng nó để tạo hầu hết các hình học sử dụng trong một chi tiết. Sau khi xây dựng xong một phác thảo, hoặc một tiết diện các thành phần liên kết nhƣ các ràng buộc hình học hoặc các quan hệ kích thƣớc phải đƣợc thêm vào và hiệu ch nh.
- Các công cụ Sketcher
Các công cụ hình học Sketcher cơ bản tạo đƣờng thẳng (line), đƣờng tròn (Circle), và cung tròn (Arc) nhƣ ở hầu hết các chƣơng trình vẽ.
+ Mặt phẳng vẽ phác và các tham chiếu Sketcher
Đầu tiên ta phải chọn một mặt phẳng, đây là mặt ta sẽ vẽ lên nó. Khi chọn một mặt phẳng hoặc một bề mặt làm mặt phác thảo thì mặt đó sẽ đƣợc quay trùng với mặt phẳng màn hình.
+ Thêm hoặc hiệu ch nh các kích thƣớc
Khi đã kết thúc việc phác thảo, các kích thƣớc đƣợc Sketcher tự động thêm vào khi vẽ. Ta phải nhập giá trị đúng cho từng kích thƣớc.
+ Thêm các rằng buộc (Constraints) trong Sketcher - Từ phác thảo đến 3D
Khi một tiết diện Sketcher đƣợc gán chiều sâu nó trở thành một thực thể 3D gọi là khối Extrusions, khối này có thể đƣợc thêm hoặc bỏ bớt vật liệu, nó
Extrusions có thể định nghĩa một vài phƣơng pháp, nhập chiều sâu khi xây dựng khối và cắt khối, nhập giá trị góc quay quanh trục với phép quay.
Khi hoàn tất tiết diện và thoát khỏi chế độ Sketcher, ta đƣợc nhắc định nghĩa chiều sâu, lúc này ta sẽ nhập giá trị chiều sâu.
Pro/Engineer có nhiều chức năng trợ giúp sản xuất, đƣợc phân chia thành nhiều modul.
- Pro/Mold: Trợ giúp thiết kế khuôn nói chung.
- Pro/Casting: Trợ giúp thiết kế khuôn và quá trình sản xuất đúc. - Pro/Process: trợ giúp thiết kế quy trình công nghệ gia công.
2.4.4. Chức năng trợ giúp sản xuất CAM của Pro/Engineer
Pro/Engineer là gói phần mềm tích hợp nhiều chức năng trợ giúp thiết kế, phân tích kỹ thuật và lập trình cho máy CNC. Pro/Engineer đƣợc chia nhỏ thành nhiều modul, ngƣời sử dụng có thể chọn mua tuỳ theo nhu cầu sử dụng. Các chức năng của Pro/Engineer có thể đƣợc gộp thành 3 nhóm chính nhƣ sau: Chức năng trợ giúp thiết kế (CAD), chức năng trợ giúp phân tích thiết kế (CAE) và chức năng trợ giúp sản suất (CAM).
* Chức năng trợ giúp sản suất CAM
- Pro/NC: Thực hiện chức năng lập trình cho các máy CNC. Việc lập trình đƣợc thực hiện qua các bƣớc: Tạo mô hình gia công (Manufacturing Model), định nghĩa thiết bị (Work Cell), nguyên công (Operation), trình tự gia công (NC Sequence), sinh quỹ đạo dao (CL Data), hậu xử lý (Postprocessor).
Để đáp ứng các nhu cầu da dạng, Pro/NC lại đƣợc chia thành các modul nhỏ nhƣ: Pro/NC-Mill cho các trung tâm gia công, Pro/NC-Tern cho máy tiện CNC, Pro/NC-Wedm cho máy xung điện, Pro/NC-Advanced dùng cho tất cả các loại máy kể cả trung tâm phay, tiện.
Pro/NC đƣa ra nhiều chiến lƣợc gia công giúp ngƣời dùng có thể xử lý một cách linh hoạt:
Volume: Phay một thể tích vật liệu với cách điều khiển kiểu 2.5 trục Local Mill: Cắt bỏ vật liệu sót lại từ nguyên công trƣớc
Surface Mill: Phay theo các bề mặt
Conventl srf: Phay mặt cong bằng các đƣờng ăn dao song phẳng Face: Phay mặt phẳng với điều khiển kiểu 2.5 trục
Profile: Phay viền quanh bề mặt bằng mặt bên của dao (mặt trụ dao) Pocketing: Phay các mặt dạng túi rỗng
Trajectory: Xác định quỹ đạo dao theo kiểu tƣơng tác Holemaking: Khoan, doa, phay lỗ côn
Thread: Gia công ren chi tiết
Engraving: Xác định đƣờng chuyển dao theo các đƣờng vẽ trang trí Plunge: Phay theo kiểu đục
Trong các chiến lƣợc gia công, Pro/Engineer cho phép ta chọn nhiều kiểu chạy dao:
Type 1: Dao di chuyển song song với trục X, khi gặp đảo thì rút dao lên Type Spiral: Dao di chuyển theo hình xoắn ốc.
Type 2: Dao lƣợn vòng khi gặp đảo ở giữa mặt gia công.
Type one dir: Dao di chuyển song song với trục X, đến cuối hành trình. nhấc lên trở về đầu hành trình mới.
Type one connect: Dao di chuyển song song với trục X, đến cuối hành trình nhấc lên trở về đầu hành trình cũ, di chuyển tới đầu hành trình mới.
Đặc biệt phần mềm này còn cung cấp môi trƣờng tạo Postprocessor cho các trung tâm gia công CNC rất tiện lợi. Đây là một tiện ích quan trọng nhƣng khó sử dụng vì muốn làm một NC Postprocessor ngƣời dùng cần phải hiểu rõ về lập trình NC nói chung, về hệ điều hành mà máy của mình đang dùng, nhập các tham số của máy vào hộp thoại.
2.5. Kết luận chương II
Ngày nay do nhu cầu đòi hỏi của thị trƣờng và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các hệ thống công nghệ CAD/CAM đã đƣợc phát triển rộng. Các hệ thống này đã đƣợc ứng dụng trong rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu
Các phần mềm tích hợp đƣợc hình thành bởi việc liên kết nhiều modul khác nhau trong một hệ thống nhất. Mỗi modul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế chế tạo. Các hệ thống này có ƣu điểm là các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu, tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi. Ngoài ra một ƣu điểm nổi bật là khả năng kiểm tra độ tƣơng thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện các hiệu ch nh cần thiết. Khi điều ch nh thì các chi tiết liên quan sẽ tự động cập nhật điều ch nh theo.
Với những tính năng đã giới thiệu ở trên cho thấy: ―Pro/Engineer là một phần mềm CAD/CAM/CAE rất mạnh, có khả năng mô hình hóa các chi tiết phức tạp nhƣ các loại máy xúc, máy đào đất, ô tô, các biên dạng vỏ tàu thủy… khả năng lắp ráp lớn và rất tối ƣu trong thiết kế‖. Thêm vào đó chức năng CAM trong Pro cũng rất tiện lợi, nó giúp ta từ việc thiết kế, lắp ráp, làm các chƣơng trình gia công cũng nhƣ tối ƣu hoá các chƣơng trình đó
Từ sự phân tích trên, có thể nhận thấy rằng môi trƣờng Pro/Engineer là môi trƣờng thuận lợi để xây dựng các mô hình CAD chuyên nghiệp cho các bài toán thực. Do vậy tôi lựa chọn sử dụng phần mềm này để xây dựng bản vẽ thiết kế và làm các chƣơng trình gia công cho các sản phẩm.
Chương 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PRO/ENGINEER ĐỂ THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG BỀ MẶT PHỨC TẠP
Từ những đặc điểm nêu trên, cùng với quá trình nghiên cứu khảo sát các sản phẩm mang tính đặc thù, bao hàm yếu tố kỹ thuật, công nghệ cao trong khâu thiết kế, công nghệ và sản xuất, đặc biệt là việc ứng dụng các phầm mềm chuyên dùng, công nghệ CAD/CAM/CNC, kết hợp với tiêu chí đặt ra của đề tài tôi đã lựa chọn ra đƣợc một sản phẩm đó là chi tiết ―lòng khuôn trên ép muôi xới cơm”.
Hình 3.1. Muôi nhựa.
3.1. Các bước thiết kế
* Bước 1:Khởi động Pro/Engineer Wildfire 5.0
Chọn File New (hoặc chon biểu tƣợng trên thanh công cụ) Đặt tên bản vẽ prt0001 click OK để đóng hộp thoại.
Thiết lập hệ đơn vi đo là mm.
* Bước 2:bấm chọn Sketch trên thanh Toolbar vẽ đƣờng sinh của muôi nhựa với chiều dài 200mm nhƣ hình vẽ.
Hình 3.3. Kích thƣớc đƣờng sinh muôi nhựa.
Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 3: bấm chọn Datum point tool tạo điểm trên đƣờng sinh vừa tạo.
Hình 3.4. Tạo điểm trên đƣờng sinh muôi nhựa
Kết quả đạt đƣợc:
Hình 3.5. Đƣờng sinh muôi nhựa
(Nếu biên dạng phức tạp thì độ dày của điểm tăng và ngƣợc lại)
Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 4: bấm chọn swept blend tạo bề mặt cho muôi nhựa.
Chọn xuất hiện menu:
Hình 3.6. Tạo bề mặt cho muôi nhựa
Chèn thêm biên dạng. Xóa 1 biên dạng bất kỳ.
Phác thảo biên dạng.
Bấm chọn ta đƣợc bề mặt của muôi.
Hình 3.8. bề mặt của muôi nhựa
* Bước 5: bấm chọn Sketch trên thanh Toolbar vẽ biên dạng của muôi.
Hinh 3.9. Biên dạng của muôi nhựa Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 6: Chiếu biên dạng vừa tạo lên bề mặt muôi vừa tạo.
Trên menu
Chọn bề mặt cần chiếu biên dạng.
Hình 3.10. Bề mặt cần chiếu biên dạng
Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 7 : Trim phần thừa đƣợc biên dạng hoàn ch nh.
Bấm chọn
Chọn biên dạng và bề mặt của muôi.
Hình 3.11. Trim phần thừa của muôi
Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 8: Tạo bề dày cho muôi.
Bấm chọn xuất hiện menu:
Chọn bề dày của muôi là 3mm ta đƣợc.
Hình 3.12. Tạo bề dày cho muôi
Chọn để kết thúc câu lệnh.
* Bước 9: Bo tròn 2 mép trong và mép ngoài với bán kính 1.5mm.
Bấm xuất hiện menu: Chọn cạnh cần bo tròn
Hình 3.13. Bo tròn 2 mép trong và mép ngoài * Bước 10: Tạo biên dạng phần đuôi của muôi.
- Dùng Extrude cut .
Chọn Extrude xuất hiện hộp thoại
Chọn xác định mặt phẳng cần thiết kế.Ở đây ta chon mặt Front.
- Chọn Remove material để cắt đi 1 phần biên dạng.
Chọn Extrude tạo 1 biên dạng mới.
Hình 3.14. Tạo biên dạng mới phần đuôi của muôi * Tạo bán kính cong phần đuôi của muôi.
Hình 3.15. Bán kính cong phần đuôi của muôi
* Bước 11: Vê tròn các cạnh phần đuôi.
Chọn cạnh cần fillet bấm để kết thúc câu lệnh.
Hình 3.16. Vê tròn các cạnh phần đuôi của muôi
3.2. Tách khuôn sản phẩm
* Bước 1: Chọn New (Ctrl+N) nhƣ hình vẽ:
Hinh 3.17. Tạo file mới để tách khuôn muôi nhựa
* Bước 2: Lấy chi tiết cần tách khuôn.
Chọn Mold Cavity Layout tìm đến chi tiết cần tách khuôn. Nếu muốn thay đổi hƣớng quay của chi tiết khi tách khuôn
Chọn
Chọn Dynamic để thay đổi hƣớng quay của chi tiết (hƣớng mũi tên nhƣ hình vẽ).
Hình 3.18. Lấy chi tiết cần tách khuôn
*Bước 3: Tạo độ co rút vật liệu của muôi nhựa .
Chọn Shrink by scale
Chọn
Vật liệu của muôi nhựa là nhựa PP (Polypropylen)ta chọn độ co rút cho loại