Cùng với sự hội nhập và phát triển của cơng nghệ CAD/CAM trong nước. Phần mềm Catia cũng dần được biết đến và dành được nhiều sự quan tâm của những nhà chuyên mơn. Tuy nhiên cĩ thế thấy, việc sử dụng phần mềm này do một số nguyên nhân chủ quan và khách quan hầu như chỉ gĩi gọn và phục vụ cho các
cơng ty liên doanh, hay các cơng ty 100% vốn đầu tư nước ngồi. Các nguyên nhân chủ yếu tác động đến việc sử dụng phần mềm này là:
- Yếu tố giá thành: CATIA là một phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE rất mạnh và nổi tiếng. CATIA luơn đứng ở vị trí hàng đầu trong bảng xếp hạng các phần mềm thiết kế và sản xuất dưới sự trợ giúp của máy tính. Do vậy đồng nghĩa với chất lượng và thương hiệu, giá thành cho bộ phần mềm này cũng tương đối cao và trên thực tế thì khơng phải cơng ty nào trong nước cũng đủ khả năng để giải quyết vấn đề chi phí. Để cĩ thể giảm bớt chi phí, IBM đã chia CATIA thành nhiều gĩi nhỏ, trong đĩ mỗi module sẽ đáp ứng cho các yêu cầu thiết kế và sản xuất riêng biệt. Tuy nhiên việc phải chi trả tới vài chục nghìn đến vài trăm nghìn đơ la cho chỉ một lisence là một câu hỏi lớn cho các nhà sản xuất trong nước.
- Mục đích sử dụng: Việc chỉ dừng lại cho việc thiết kế và sản xuất các sản phẩm cơ khí đơn giản cũng ảnh hưởng nhiều đến việc phát triển ứng dụng CATIA trong sản xuất. Cĩ thể nĩi nền sản xuất cơ khí trong nước vẫn chưa tạo ra nhiều các sản phẩm mang tính cơng nghệ cao, chính vì vậy thay vì sử dụng phần mềm CATIA giá thành cao, các cơng ty cĩ thể sử dụng các gĩi phần mềm cấp trung và cấp thấp khác như SolidWorks, Inventor hay Auto Cad…vẫn đảm bảo đáp ứng được yêu cầu sản xuất lại giảm được chi phí đầu tư.
- Ý thức sử dụng phần mềm bản quyền: theo đánh giá của các tổ chức quốc tế, Việt Nam là một trong những nước dẫn đầu về tỷ lệ vi phạm bản quyền phần mềm với tỷ lệ lên tới 92 % cho các sản phẩm sở hữu trí tuệ và phần mềm bản quyền. Việc chỉ bỏ ra một số tiền rất nhỏ để sử hữu một bộ phần mềm bẻ khĩa đã trở thành thĩi quyen sử dụng cho khơng chỉ trong lĩnh vực học tập, giải trí cũng như đào tạo và sản xuất. Điều này trên thực tế cũng cĩ tác dụng thúc đẩy và giúp cho đại bộ phận người dùng cĩ thu nhập thấp, đơi tượng học sinh, sinh viên tiếp cận để nghiên cứu và học tập với các phần mềm giá thành cao. Nhưng đối với thực tế sản xuất, nĩ ảnh hưởng tiêu cực đến các doanh nghiệp cho việc tiếp cận đầy đủ các tính năng và ưu điểm vượt trội của phần mềm bản quyền so với phần mềm bẻ khĩa cũng như mang đến hình ảnh khơng tốt và những hậu quả tiêu cực khác khi mà Việt Nam đang ngày
càng hội nhập với quốc tế và vấn đề về bản quyền sản phẩm đang ngày càng được chú trọng.
Cĩ thể nĩi, tuy cịn gặp khơng ít khĩ khăn trong việc triển khai ứng dụng các hệ phần mềm CAD/ CAM nĩi chung và phần mềm CATIA nĩi riêng. Nhưng ta vẫn cĩ những cơ sở lạc quan để tin tưởng rằng trong tương lai khơng xa việc ứng dụng các phần mềm CAD/ CAM sẽ được rộng rãi đi vào thực tiễn sản xuất, cũng như trong các cơng tác nghiên cứu giảng dạy trong các trường đại học, cao đẳng…
Thực tế cho thấy nền kinh tế Việt Nam sau thời kỳ xĩa bỏ bao cấp, đi vào hội nhập, tiến lên nền kinh tế thị trường theo định hướng XHCN đã khơng ngừng phát triển và ngày càng đạt được những thành tựu to lớn. Đặc biệt sau khi chính thức trở thành thành viên thứ 150 của tổ chức diễn đàn kinh tế lớn nhất thế giới WTO, nước ta ngày càng cĩ điều kiện hơn nữa để đẩy mạnh sự phát triển trên tất cả các lĩnh vực.
Nền sản xuất cơ khí cũng dần tập trung theo hướng đồng bộ và chuyên mơn hĩa. Tập trung nghiên cứu, thiết kế và sản xuất ra các sản phẩm cơng nghiệp mang tính cơng nghệ cao. Việc phát triển các hệ CAD/CAM hiện đại nĩi chung cũng như việc đầu tư, ứng dụng các phần mềm CAD/CAM trong sản xuất là một trong những yêu cầu cấp thiết đểđáp ứng những địi hỏi đĩ.
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ SẢN PHẨM 3.1. Tổng quan về cơng nghệ hút chân khơng.
3.1.1. Thực chất.
Đây là phương pháp tạo hình các polymer dạng tấm mỏng, tấm polymer sẽđược gia nhiệt đến nhiệt độ nhất định đểđạt được độ dẻo nhất định (để tấm khơng bị rách khi biến dạng ) rồi được phủ lên bề mặt khuơn. Lịng khuơn với hệ thống rãnh dẫn được thơng với bình chân khơng, dưới áp suất khí quyển, tấm polymer sẽ bị ép sát theo thành khuơn tạo nên hình dạng giống như khuơn hút. Sau đĩ ta tiến hành làm nguội, cắt viền và ngắt kết nối với bình chân khơng để lấy sản phẩm.
3.1.2. Đặc điểm.
- Phương pháp này chủ yếu để gia cơng vật liệu phi kim dạng tấm mỏng ( PA,PS,PP,PET,…)
- Phương pháp này sử dụng rất nhiều để gia cơng các sản phẩm dạng bao bì, khay đựng,.., trong cơng nghiệp cũng như trong các mặt hang tiêu dùng hang ngày.
- Chế tạo được chi tiết cĩ hình dạng phức tạp, tính thẩm mỹ cao, tiện dụng. - Độ chính xác về hình dáng, kích thước và cĩ độ bĩng khơng cao.
- Giá thành chế tạo rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng xuất tương đối cao.
3.1.3. Cơng dụng.
Sản phẩm là dạng bao bì, khay đựng giúp cho việc đĩng hộp dễ dàng hơn, đong đếm tiện lợi, giúp cố định và bảo vệ sản phẩm bên trong trong quá trình vận chuyển và cuối cùng thành phẩm đưa ra thị trường được bắt mắt hơn.
Hình 3.1 – Khay nhựa PET
3.2. Ứng dụng phần mềm CATIA trong thiết kế sản phẩm hút chân khơng.
Trước hết, truy cập chương trình CATIA. Việc truy cập được thực hiện bằng các cách sau:
- Kích đúp vào biểu tượng CATIA V5 trên màn hình - Kích chuột phải vào biểu tượng sau đĩ chọn Open
- Đi theo đường dẫn: Start > Program > CATIA > CATIA V5R18
Trên màn hình đồ họa, mơi truờng CATIA được hiển thị, người thiết kế cĩ thể tùy theo mục đích lựa chọn các workbenh tương ứng bằng cách kích chuột vào
phím Start, khi đĩ cĩ một danh sách các product được hiển thị, di chuột chạy dọc đến từng product, từ mỗi product này lại cĩ một danh sách các workbench hiện ra, kích chọn vào một workbench để truy nhập vào mơi trường CATIA thực hiện cơng việc thiết kế. Quá trình đĩ được thể hiện qua hình :
Trong ứng dụng thiết được hình thành chủ yếu bởi các khối solid đặc. Vì vậy trong quá trình thiết kế chủ yếu sẽ sử dụng workbench
PartDesign nằm trong
Product Mechanical Design.
Việc truy cập vào Workbench này đựoc thực hiện theo đường dẫn: Start > Mechanical Design > PartDesign:
Trên màn hình đồ họa, mơi trường CATIA được thể hiện với giao diện như sau:
Hình 3.2 - Mơi trường CATIA
Cũng giống như các phần mềm CAD/CAM khác, CATIA thực hiện việc thiết kế một chi tiết, vật thể khối 3D xuất phát từ việc phác họa chi tiết đĩ trên mặt phẳng 2D sau đĩ sử dụng các cơng cụ và các đặc tính để cĩ thể tạo lập chi tiết 3D từ những thực thể hình học 2D đã được phác họa. Việc thực hiện phác họa chi tiết trong mặt phẳng 2D khơng nhất thiết phải chính xác hồn tồn về mặt kích thước cũng như các ràng buộc hình học giữa các đối tượng. Người thiết kế cĩ thể sử dụng các cơng cụ tạo lập các thực thể hình học như: tạo điểm (point), đường thẳng (line), đường cong (spline), đường trịn và cung trịn (circle, arc)… trong mơi trường phác thảo (sketcher) để xây dựng hình vẽ phác thảo. Các hình vẽ này sau khi được thực hiện một cách khái quát, tổng thể theo hình dạng và mong muốn của người thiết kế sẽ được gán các ràng buộc (contrains) để cĩ thể chính xác hĩa về mặt kích thước hình học các thực thể cũng như các mối ràng buộc liên quan giữa các thực thể đĩ. Về mặt nguyên lý, người thiết kế cĩ thể tùy ý phác thảo theo ý muốn của mình, nhưng để nhanh chĩng và thuận tiện cho quá trình ràng buộc hình học các thức thể nhằm chính xác hĩa phác thảo, nên cấn thiết phác họa gần chính xác theo kích
thước và các mối quan hệ hình học mong muốn. Trong CATIA, để truy cập vào mơi trường phác thảo, trước hết cần chọn một mặt phẳng phác thảo, mặt phẳng phác thảo cĩ thể là các mặt chuẩn XOY, YOZ, ZOX hoặc người thiết kế cĩ thể tạo ra các mặt phẳng bằng các cơng cụ tạo mặt (Plane ) mà phần mềm hỗ trợ. Với sự khởi đầu cho cơng việc thiết kế, ta nên lựa chọn một trong 3 mặt phẳng của hệ trục tọa độ chuẩn. Sau đĩ thực hiện truy cập mơi trường phác thảo bằng cách kích chuột vào biểu tượng sketch trên thanh cơng cụ. Các quá trình trên được diễn giải theo trình tự sau:
- Kích chuột vào mặt phẳng YZ (YZ plane) trên cây thư mục, trên màn hình đồ họa mặt phẳng YZ sẽ được hiển thị sáng mầu da cam:
- Kích chọn vào biểu tượng sketch
trên thanh cơng cụ để thực hiện việc truy nhập vào mơi trường phác thảo. Trong mơi trường phác thảo, CATIA hỗ trợ cho người thiết kếđầy đủ các cơng cụ tạo thực thể hình học nhưđã giới thiệu. Từ các cơng cụ này ta sẽ phác thảo sơ bộ chi tiết như sau:
Hình 3.3 – Mơi trường Sketch
- Sau khi tạo lập sơ bộ phác thảo, sử dụng các cơng cụ ràng buộc phác thảo để chính xác hĩa phác thảo tạo lập. CATIA hỗ trợ cho việc ràng buộc theo hai dạng: ràng buộc kích thước hình học (contrains) và ràng buộc mối liện hệ giữa các thực thể hình học (contact contraints). Người thiết kế nên sử dụng cơng cụ ràng buộc mối liên hệ hình học trước khi sử dụng cơng cụ ràng buộc kích thước hình học. Để thực hiện ràng buộc mối liên hệ, trước hết kích chọn 2 thực thể
trên màn hình đồ họa bằng cách giữ phím Shift và lần lượt lựa chọn các thực thể sau đĩ kích chọn biểu tượng contact
contraints khi đĩ, hộp thoại Contraints Definition xuất hiện cho phép người thiết kế lựa chọn các ràng buộc cĩ thể cĩ giữa các thực thểđã lựa chọn như: khoảng cách (Distance), chiều dài (Length), gĩc (Angle), đường kính
và bán kính (Radius/Diameter)…Để thực hiện ràng buộc kích thước hình học, kích chọn biểu tượng contraint rồi chọn các thực thể hình học trên màn hình độ họa cần chỉđịnh các kích thước. Trước hết các kích thước thực của các đối tượng sẽ được hiển thị, người thiết kế sẽ tự mình điều chỉnh các kích thước đĩ thành các kích thước mà mình mong muốn.
CATIA hỗ trợ cho người thiết kế trong việc phân tích mức độ chính xác và đầy đủ trong cơng việc ràng buộc. Khi tất cả các thực thể hình học được thực hiện ràng buộc đầy đủ, chúng sẽ hiển thị mầu xanh trên màn hình đồ họa, nếu như cịn thiếu ràng buộc nào đĩ các thực thể sẽ hiển thị mầu trắng và ngược lại khi các ràng buộc bị thừa thì các thực thể sẽ hiển thị mầu tía. Cuối cùng, sau các bước gán ràng buộc, phác thảo chi tiết như sau:
Hình 3.4 – Ràng buộc kích thước trong Sketch
Sau khi đã thực hiện xong cơng việc phác thảo, thốt khỏi mơi trường phác thảo bằng cách kích chuột vào biểu tượng Exit workbench . Người thiết kế sẽ trở lại mơi trường làm việc 3D. Trong mơi trường này, CATIA cũng hỗ trợ đầy đủ tất cả các cơng cụ và các đặc tính thiết kế (Design Features), các đặc tính chỉnh sửa (Modify Features) cùng các đặc tính chuyển đổi (Transfomation feature) chi tiết 3D từ phác thảo đã tạo lập. Các đặc tính cĩ thể kể đến như: đệm (Pad), tạo lỗ (pocket), quyét trịn xoay (Shaft), tạo rãnh trịn xoay (Groove), tạo lỗ (Hole), tạo gân (Rib), tạo rãnh (slot), vê trịn cạnh (Fillet), tạo mặt phẳng chuyển tiếp (chamfer)…vv. Việc truy cập một đặc tính được thực hiện bằng cách kính hoạt trực tiếp vào các đặc tính đĩ trên thanh cơng cụ hiển thị trên màn hình đồ họa. Với phác thảo đã tạo ra (Sketch1), sử dụng đặc tính Pad tạo khối theo biên dạng phác thảo với các thơng số được nhập, sau khi thực hiện xong đặc tính bất kỳ, trên cây thự mục sẽ tự động cập nhật đặc tính đĩ:
Hình 3.5 - Thiết kế khay nhựa
Để việc tháo rỡ chi tiết dễ dàng ra khỏi lịng khuơn sau khi hút. Sau khi xác định được hướng rút ra khỏi khuơn. Trong quá trình thiết kế chi tiết trên CATIA. Mỗi khi thực hiện việc tạo khối từ một phác thảo, cần thiết phải tạo luơn gĩc rút cho chi tiết. CATIA hỗ trợ cơng cụ Draft để thực hiện cơng việc này. Kích chọn biểu tượng
Draft trên thanh cơng cụ và tạo gĩc vát cho khối solid vừa được hình thành từ bước trước với các thơng số lựa chọn trong hộp thoại Draft Definition :
Chọn mặt dưới của Pad.1 để làm mặt phẳng tạo Sketch.2
Hình 3.7 - Thiết kế khay nhựa
Tương tự như trên ta tạo Pad.2
Hình 3.8 - Thiết kế khay nhựa
Chọn mặt trên của Pad.1 để làm mặt phẳng tạo Sketch.3
Sau đĩ sử dụng đặc tính Pocket nhằm mục đích tạo hốc cho khối solid .
Hình 3.10 - Thiết kế khay nhựa
Tạo gĩc rút
Hình 3.11 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.13 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.14 - Thiết kế khay nhựa
Chọn Pocket vừa tạo và sử dụng chức năng Rectangular Pattern để nhân thành nhiều đối tượng.
Tương tự ta tiến hành các bước tiếp theo.
Hình 3.16 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.19 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.20 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.22 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.23 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.25 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.26 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.28 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.31 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.32 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.34 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.35 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.37 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.38 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.40 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.41 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.43 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.44 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.46- Thiết kế khay nhựa
Hình 3.47 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.49 - Thiết kế khay nhựa
Hình 3.50 - Thiết kế khay nhựa
Tạo độ dầy cho sản phẩm bằng chức năng Shell
Hình 3.52 - Thiết kế khay nhựa
Sản phẩm hồn chỉnh của quá trình thiết kế trên Catia :
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG LẬP TRÌNH GIA CƠNG KHUƠN HÚT CHÂN KHƠNG
4.1. Các cơng cụ lập trình gia cơng bề mặt chi tiết với Workbench Surface Machine. Machine.
Như ta đã biết, phần mềm CATIA hỗ trợ lập trình gia cơng chi tiết trên các máy tiện, máy phay và các trung tâm gia cơng CNC từ 2 đến 5 trục. Trong cơng nghệ gia cơng khuơn mẫu nĩi chung, các chi tiết gia cơng thường cĩ dạng bề mặt