TRNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NI

VIỆN CƠ KHÍ

B MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CU NG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM

CIMATRON TRONG THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN Ổ CẮM

ĐIỆN

Giáo viên hng dẫn : PGS.TS.Tăng Huy

Học vin : Vũ Đc Toàn

Hà nội-10/2011

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn 1



MỤC LỤC

LI M ĐẦU ............................................................................................................................................... 6

CHƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM ................................................................... 7

1.0. Gii thiu chung : .............................................................................................................................. 7

1.1. Các đnh nghĩa v CAD, CAM, CAE : .......................................................................................... 10

1.1.1. CAD ........................................................................................................................................... 10

1.1.2. CAM .......................................................................................................................................... 11

1.1.3.CAE ............................................................................................................................................ 12

1.1.4.Sử dng h thống CAD/CAM/CAE để phát triển sn phm ................................................. 12

1.2. Các thành phn ca h thống CAD/CAM/CAE ........................................................................... 13

1.2.1. Phn cng.................................................................................................................................. 13

1.2.2. Phn mm ................................................................................................................................. 14

1.3. Các h thống mô hình hóa hình học : ............................................................................................ 15

1.4. Tích hp CAD và CAM .................................................................................................................. 15

1.4.1. Gii thiu s lc v chu kỳ sn xut ..................................................................................... 15

1.4.2. Lp quy trình công ngh .......................................................................................................... 16

1.4.2.1. Lp quy trình công ngh bằng tay ................................................................................... 17

1.4.2.2. Lp quy trình công ngh tự động ..................................................................................... 18

1.4.3. Các khái nim c bn v lp trình chi tit ............................................................................. 18

1.4.3.1. Hình thc lp trình bằng tay ............................................................................................ 19

1.4.3.2. Lp trình có sự tr giúp ca máy tính ............................................................................. 19

1.4.3.3. Lp trình vi h thống CAD/CAM .................................................................................. 19

CHƠNG II : CƠ S THIẾT KẾ KHUÔN MU ................................................................................. 21

2.1. Gii thiu chung v khuôn mẫu to hình ...................................................................................... 21

2.2. Khuôn cho sn phm nhựa : .......................................................................................................... 21

2.3. Cu to chung ca một bộ khuôn đúc phun nhựa : ..................................................................... 22

2.4. Vai trò ca các bộ phn trong bộ khuôn : ..................................................................................... 23

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

2.4.1 Tm kẹp trc : ......................................................................................................................... 23

2.4.2. Tm khuôn trc : ................................................................................................................... 23

3.4.3. Tm khuôn sau : ....................................................................................................................... 23

2.4.4. Tm kẹp sau : ........................................................................................................................... 23

2.4.5. Tm đ : .................................................................................................................................... 23

2.4.6. Khối đ : .................................................................................................................................... 24

2.4.7. Tm giữ : ................................................................................................................................... 24

2.4.8. Tm đy ..................................................................................................................................... 24

2.4.9. Vòng đnh v .............................................................................................................................. 24

2.4.10. Chốt dẫn hng ...................................................................................................................... 24

2.4.11. Bc dẫn hng ........................................................................................................................ 25

2.4.12. H thống chốt hi : ................................................................................................................. 25

2.4.13. Chốt đy : ................................................................................................................................ 25

2.4.14. Bc dẫn hng chốt ................................................................................................................ 26

2.4.15. Bc cuống phun ...................................................................................................................... 26

2.5. H thống đy trong khuôn .......................................................................................................... 26

2.6. H thống làm nguội khuôn ............................................................................................................. 26

2.6.1. Các phng pháp làm nguội : ................................................................................................. 27

2.6.1.1. Làm nguội bằng khí : ........................................................................................................ 27

2.6.1.2. Làm nguội bằng nc hoc hn hp ethylene glycol và nc: .................................... 27

2.7. H thống dẫn nhựa : ........................................................................................................................ 27

2.8. Một số lu ý khi thit k khuôn: .................................................................................................... 28

2.8.1.Thit k b dày thành chính ..................................................................................................... 28

2.8.1.1. B dày chính càng mỏng càng tốt nhng phi đ dày ................................................... 28

2.8.1.2. B dày thành đng nht: ................................................................................................... 28

2.8.1.3. Tránh các vùng dày: ......................................................................................................... 29

2.8.1.4. Các li khi sn phm có b dày không đng nht : ........................................................ 29

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

2.8.2.Thit k góc thoát khuôn .......................................................................................................... 31

2.8.3.Thit k gân .............................................................................................................................. 31

2.8.4.Thit k núm li ........................................................................................................................ 32

2.8.5.Thit k bán kính cong cho sn phm ..................................................................................... 34

CHƠNG III : NG DỤNG PHẦN MỀM CIMATRON TRONG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

KHUÔN CHO CP SN PHM ĐẾ VÀ NẮP Ổ CẮM ĐIỆN ............................................................. 35

3.1. Tng quan v phn mm Cimatron ............................................................................................... 35

3.1.1.Gii thiu chung v phn mm Cimatron : ............................................................................ 35

3.1.2.Các môi trng làm vic trong cimatron : .............................................................................. 36

3.1.2.1.Môi trng Part Design Wofkbench : .............................................................................. 36

3.1.2.2.Môi trng Assembly Design Wofkbench : ..................................................................... 41

3.1.2.3. Môi trng to lp bn v kỹ thut Drawing : ............................................................... 42

3.1.2.4. Môi trng thit k khuôn mẫu : ..................................................................................... 44

3.1.2.5. Môi trng NC : ................................................................................................................ 46

3.1.2.6. Môi trng gia công bằng tia lửa đin ( xung ) Electrode : ........................................... 47

3.2. ng dng phn mm CimatronE vào quá trình thit k và gia công khuôn cho cp sn phm

thân và np  cm đin .......................................................................................................................... 48

3.2. ng dng phn mm CimatronE vào quá trình thit k và gia công khuôn cho cp sn phm

thân và np  cm đin .......................................................................................................................... 49

3.2.1.To lp mô hình chi tit 3d trong môi trng Part : ............................................................. 49

3.2.2.Lp ghép phn đ  cm vi np  cm đin trong môi trng Assembly Design

Wofkbench .......................................................................................................................................... 52

3.2.3.To lp bn v kỹ thut cho chi tit trong môi trng Drawing : ........................................ 56

3.2.4.Thit k khuôn cho bộ sn phm np và đ  cm đin: ....................................................... 56

3.2.4.1.Thit k lòng khuôn : ......................................................................................................... 56

4.2.4.2.Thit k cuống phun : ........................................................................................................ 64

3.2.4.3.Thit k kênh dẫn nhựa : ................................................................................................... 65

3.2.4.4.Thit k h thống chốt đy : .............................................................................................. 67

3.2.4.5.Thit k kênh làm mát : ..................................................................................................... 68

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

3.2.4.6. Thêm các phn tử ca khuôn ........................................................................................... 71

3.2.5. To lp chng trình gia công tự động cho tm khuôn đực : .............................................. 74

3.2.5.1. Bc 1 : Phay thô b mt .................................................................................................. 75

3.2.5.2.Bc 2 : Gia công tinh mt phẳng phân khuôn và bán tinh các b mt lòng khuôn đực

.......................................................................................................................................................... 81

3.2.5.3.Bc 3 : Gia công tinh b mt cong np  đin ............................................................... 83

4.2.5.4.Bc 4 : Gia công tinh b mt đ  đin và gia l trên kênh dẫn nhựa ......................... 84

3.2.5.5.Bc 5 : Gia công tinh b mt kênh dẫn nhựa ................................................................ 86

3.2.5.6.Bc 6 : Gia công tinh b mt khuôn ............................................................................... 87

3.2.5.7. Bc 7 : Gia công tinh ln cuối các góc có bán kính góc ln nhỏ ............................... 89

3.2.6.Gia công Xung ( Electrode ) ..................................................................................................... 93

CHƠNG IV : NG DỤNG PHẦN MỀM MOLDFLOW PLASTIC INSIGHT H TR QUÁ

TRÌNH THIẾT KẾ KHUÔN MU .......................................................................................................... 99

4.1. Gii thiu v Moldflow Plastic Insight ........................................................................................ 101

4.2. Làm vic vi môi trng Moldflow Plastics Insight (MPI) ....................................................... 102

4.2.1. Gọi một mô hình vào môi trng MPI ................................................................................. 102

4.2.2. Chia li cho sn phm ......................................................................................................... 103

4.2.3. Chọn vt liêu nhựa ................................................................................................................. 104

4.2.4. Chọn chc năng phân tích ..................................................................................................... 105

4.2.5. Chọn v trí đt ming phun ................................................................................................... 106

4.2.6. Chy phân tích và ghi nhn kt qu ..................................................................................... 106

4.2.6.1. Phân tích mô hình để chọn v trí đt ming phun phù hp ........................................ 107

4.2.6.2. Phân tích thi gian đin đy vt liu vào lòng khuôn. ................................................. 107

4.2.6.3. Các kt qu phân tích khác : .......................................................................................... 108

KẾT LUN VÀ KIẾN NGH ................................................................................................................. 110

Tài liu tham kho ................................................................................................................................... 111

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

LI CM ƠN

Trớc tiên, en xin bày tỏ lòng cm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo Trng Đi học

Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong ban giám hiệu, Viện đào to sau đi học

và Viện cơ khí đã luôn giúp đỡ, to điều kiện cho học viên trong quá trình học tp bc cao

học ti nhà trng.

Em xin chân thành cm ơn PGS.TS. Tăng Huy, ngi hớng dn khoa học đã

nhiệt tâm và tn tình hớng dn em hoàn thành lu

n văn thc sĩ này.

Cuối cùng, em xin cm ơn gia đình, bn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên,

giúp đỡ và to điều kiện trong công việc và thi gian cho em trong suốt quá trình vit lun

văn.

Mặc dù đã ht sức cố gắng từ việc nghiên cứu, su tầm tài liệu, tổng hợp các ý

kin của các chuyên gia trong lĩnh vực này, song lun văn không tránh khỏi những thiu

xót. Em rấ

t mong nhn đợc sự ch bo, đóng góp ý kin của quý thầy cô giáo và các bn.

Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2011

Tác gi lun văn

Vũ Đc Toàn

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

LI M ĐẦU

Ngày nay sn phẩm nhựa đã chim một v trí rất quan trọng trong nền kinh t quốc

dân, vt liệu nhựa ngày càng có những tính chất u việt nh về chất lợng về độ bền …do

vy mà ngành công nghiệp nhựa đã phát triển rất nhanh trong thi gian qua kéo theo đó là

các lĩnh vực to hình sn xuất và ch to các sn phẩm từ nhựa phát triển theo trong đó

ph

i kể đn ngành công nghiệp ch to khuôn đúc phun cho sn phẩm nhựa ra đi và cho

ra vô số các sn phẩm với đủ kiểu dáng chủng loi phục vụ cho đi sống của con ngi.

Việc ch to ra các chi tit có biên dng phức tp kéo theo biên dng của lòng khuôn và lõi

khuôn cũng phức tp dn đn việc gia công chúng theo các phơng pháp truyền thống gặp rất

nhiều khó khăn. Ngoài ra việc ch t

o lòng khuôn, lõi khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ

ngi thợ, thi gian ch to khuôn dài và độ chính xác lòng khuôn thng không cao. Cùng

với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thut, các công nghệ gia công mới cũng

phát triển rất mnh m kéo theo các ứng dụng phần mềm vào trong tự động hoá sn xuất

và tự động hoá lắp giáp nh ứng dụng các phần mềm Master Cam, Cimatron, Catia....

Việc ứng dụng các phần mềm này vào s

n xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công khuôn

mu, và lắp giáp khuôn tự động, nó đã gii quyt đợc các khó khăn trớc đây và đem li

hiệu qu kinh t rất cao.

 nớc ta việc sn xuất các sn phẩm từ nhựa phục vụ cho đi sống cũng nh trong

kỹ thut đang đợc phát triển rất mnh m, số lợng các cơ s

sn xuất ứng dụng phơng

pháp gia công mới ngày càng nhiều, gia công đợc các chi tit có biên dng phức tp.

Nắm bắt đợc tình hình đó em đã đi đn quyt đnh nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM Cimatron trong thiết kế và gia công

khuôn cho sản phẩm ổ cắm điện ”

Đề tài này ứng dụng phần mền CAD/CAM CimatronE để thit k và gia công tự động

mộ

t bộ khuôn nhựa điển hình với sn phẩm  đây là ổ cắm điện (bao gồm c nắp và đ ổ

cắm điện)

Em xin chân thành cm ơn PGS.TS Tăng Huy đã hớng dn tn tình để em có thể

hoàn thành đợc đề tài nghiên cứu này.

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

CHƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM

1.0. Gii thiu chung :

Công nghiệp ngày nay không thể tồn ti với sự cnh tranh trong toàn th giới trừ khi

họ đa ra các sn phẩm mới có chất lợng tốt hơn, giá c thấp hơn và thi gian ch to

ngắn hơn. Vì vy, họ phi cố gắng sử dụng kh năng bộ nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý nhanh

và kh năng giao diện đồ họa dễ sử dụng của máy tính để tự động hóa và phi kt hợp với

các sn xuất hoặc kỹ thut riêng r không hiệu qu khác. Nh vy s làm gim thi gian

và giá thành của sn phẩm.

Thit k có sự trợ giúp của máy tính (CAD),gia công có sự trợ giúp của máy tính

(CAM), và trợ giúp kỹ thut (CAE) là các kỹ thut sử d

ụng cho mục đích trong trong chu

kỳ sn xuất.Vì vy để hiểu đợc vai trò của CAD, CAM, CAE, chúng ta cần xem xét các

hot động và chức năng khác nhau phi đợc hoàn thành trong thit k và ch to một sn

phẩm.Các hot động và chức năng đó đợc nói đn nh là chu kỳ sn xuất. Chu kỳ đó

đợc miêu t trong sơ đồ (hình 1.1).

Nh vy chu kỳ sn xuất bao gồm hai phầ

n chính :

- Quá trình thit k (Bắt đầu từ nhu cầu của khách hàng)

- Quá trình gia công ( Bắt đầu từ các đặc tính thit k)

Các hot động trong quá trình thit k có thể đợc chia làm hai phần lớn là tổng hợp và

phân tích.

Quá trình tổng hợp bao gồm các hot động nh : nhn bit sự cần thit của thit k,

biểu diễn các đặc tính của thit k, nghiên cứu tính kh thi của các thông tin của thit k

có liên quan và thit k dựa trên các khái niệm.

Một khi bn thit k đợc phát triển, quá trình phân tích đợc bắt đầu với việc phân

tích và tối u hóa bn thit k nh : di chuyển các chi tit không cần thit, gim bới các

kích thớc, chấp nhn và sử dụng sự cân đối hình học. Tùy thuộc vào các đặc tính sử

dụng của sn phẩm mà quá trình phân tích có thể tp trung vào các vấn đề chính nh

 :

phân tích ứng suất để kiểm tra bền của sn phẩm, việc phân tích kiểm tra tác động để

kiểm tra va chm giữa các chi tit trong quá trình lắp ghép…

Một khi bn thit k đã đợc hoàn thành, sau khi tối u hóa hoặc cân đối một số độ

chính xác, giai đon thit k bắt đầu. Công việc ch to mu cũng có thể đợc tin hành.

Ngày này công nghệ ch to m

u không còn là vấn đề khó khăn đối với kỹ thut nh công

nghệ to mu nhanh. Công nghệ to mu nhanh xây dựng nên các mu bằng việc xp các

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

lớp vt liệu mu từ đáy tới đnh. Vì vy phơng pháp to mu nhanh có thể xây dựng nên

các mu trực tip từ dữ liệu CAD của bn thit k.

Nu đánh giá bn thit k trên mu nhanh ch đnh mà cha đt yêu cầu, quá trình

đợc lặp li với bn thit k mới. Khi đánh giá bn thit k đt yêu cầu, tài liệu thit k

đợc chnh lý.

Theo công nghệ truyền thống, tài liệu thit k dới dng bn v kỹ thut s đợc đa

đn nơi sn xuất.

Theo công nghệ CAD/CAM, quá trình gia công cũng bắt đầu với việc lp k hoch sn

xuất, sử dụng dữ liệu bn v từ quá trình thit k và kt thúc với sn xuất thực t

. Lp k

hoch sn xuất cũng bao gồm các công đon nh lp quy trình công nghệ, chọn máy,

chọn vt liệu, lp chơng trình gia công, thit k đồ gá. Mối quan hệ giữa lp quy trình

công nghệ và quá trình sn xuất tơng tự nhau và đó là tổng hợp của quá trình thit k và

gia công, đòi hỏi phi có kinh nghiệm và độ chính xác.

Một khi lp quy trình công nghệ đợc hoàn tất, sn ph

ẩm đợc sn xuất và đợc kiểm

tra theo các yêu cầu chất lợng.

Các chi tit đã qua quá trình kiểm tra chất lợng s đợc lắp ghép, kiểm tra chức năng,

đóng gói, dãn nhãn và ch tới khách hàng.

Trong quá trình tổng hợp ngi thit k phi lựa chọn tốt thông tin về thit k có liên

quan để nghiên cứu tính kh thi bằng cách sử dụng đnh dng dữ liệu và việc sử dụng

cataloge

để có thể điều khiển đợc thông tin và chất lợng của sn phẩm. Chúng ta cũng

không dễ dàng hình dung đợc cách sử dụng mày tính trong quá trình thit k vì máy tính

cha phi là công cụ mnh cho quá trình thit k, to lp thông minh. Mô hình hóa tham

số hoặc kh năng lp trình Macro của hệ thống Computer-Aided-Drafting, hoặc mô hình

hóa hình học có thể sử dụng trong công việc thit k là các đặc trng của phầm mềm

CAD.

Chúng ta có thể

sử dụng máy tính trong quá trình phân tích ban đầu của quá trình thit

k. Thực t, nhiều phần mềm có thể sử dụng trong việc phân tích, kiểm tra, phân tích

động học…những phần mềm này đợc gọi là CAE.

Vấn đề đặt ra với phần mềm CAE là việc cung cấp mô hình phân tích. S không có

vấn đề gì nu mô hình phân tích đợc thực hiện tự động dựa trên khái niệm thit k. Tuy

nhiên, mô hình phân tích không giống với việc thit k

 khái niệm nhng đợc thực hiện

bằng cách gim bớt các kích thớc. Mức độ thích hợp của phần gim đi là khác nhau, nó

phụ thuộc vào yêu cầu phân tích và độ chính xác. Vì vy rất khó để có thể tự động hóa

quá trình gim đi này, theo đó các mô hình phân tích thng đợc to lp tách biệt nhau.

Đó là cách làm thông dụng để to lp hình dng lý thuyt của mô hình thit k bằng việc

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

sử dụng một hệ thống v có sự trợ giúp của máy tính hoặc một hệ thống mô hình hóa hình

học hoặc đôi khi sử dụng kh năng xây dựng bên trong của các gói phần mềm phân tích.

Các gói phần mềm CAE thng cần đn cấu trúc đợc thể hiện bi việc bố trí các lới

liên kt bên trong và đợc máy tính qun lý thành các vùng dữ liệu. Nu gói phần mềm

phân tích đợc sử dụng có kh

 năng to lp các lới này một cách tự động, phần mềm đó

s cần thit để to lp hình dng đng bao. Tuy nhiên các lới cũng phi đợc to lp

bi ngi sử dụng hoặc tự động bi phần mềm.Việc to ra các lới này đợc gọi là mô

hình phần tử hữu hn. Mô hình phần tử hữu hn cũng bao g

ồm các điều kiện biên xác

đnh và các điều kiện bên ngoài.

Nu chúng ta cần một mu thit k, chúng ta có thể to ra một mu thit k đợc sử

dụng bi các phần mềm đợc thit k nối với một máy to mu nhanh. Các gói phần mềm

này cũng đợc gọi là CAM. Dĩ nhiên hình dng mu to ra với công nghệ cao trong một

loi dữ liệ

u tơng ứng với hình dng đợc to lp bi mô hình hóa hình học. Thm chí có

thể làm tốt hơn bằng cách to mu o, thng đợc gọi là digital mock-up, mu nhanh o

cũng cung cấp cho chúng ta các thông tin tơng tự nh mu thực khi các công cụ phân

tích đợc sử dụng trong quá trình to mu tr nên đủ mnh. Vì vy các mu nhanh o s

có khuynh hớng thay th các mu thực.

Phần cuố

i cùng của quá trình thit k là to hồ sơ thit k. Các thông số máy tính có

kh năng lu trữ và qun lý hồ sơ thit k.

Công nghệ máy tính cũng đợc sử dụng trong quá trình gia công. Quá trình gia công

bao gồm các hot động của việc lp k hoch sn xuất, thit k và chuẩn b dao cụ, vt

liệu, lp trình NC, điều khiển máy CNC, điều khiển chất l

ợng và đóng gói. Các gói phần

mềm này đợc gọi là CAM.

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

Hình 1.1 : Chu kỳ sn xuất

1.1. Các đnh nghĩa v CAD, CAM, CAE :

1.1.1. CAD

Là thut ngữ vit tắt của Computer-Aided Design

Là kỹ thut liên quan đn việc sử dụng các hệ thống máy tính để trợ giúp trong việc

to lp, hiệu chnh, phân tích và tối u hóa một bn thit k. Vì vy bất kỳ chơng trình

máy tính nào nh là

đồ họa máy tính và một chơng trình ứng dụng các chức năng dễ lp

trình trong quá tình thit k đợc gọi là CAD.

Các công cụ CAD có thể thay đổi từ các công cụ hình học để điều khiển hình dng

đn việc to các chơng trình ứng dụng theo yêu cầu của khách hàng, cũng nh việc phân

Nhu cầu

thit k

Các đặc tính

thit k

Nghiên cứu tính kh thi

với thông tin thit k

Phân tích

Thi

tk

Phân tích

thit k,

ố

i u hóa

Đánh giá

thi

tk

Tài liệu

thi

tk

Khái niệm

thi

tk

Mô hình

phân tích

Vn

chuy

ển

Đóng

gói

Qun lý

ấtl



ợng

Sn

ất

K hoch

sn xu

ất

Lp quy trình

côn

ệ

Chọn dụng

ụ

cắ

uá trình sn xu

ất

p

th

Lp trình

NC, CNC,

DNC

Chọn phôi

uá trình thi



t k



Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

tích và tối u hóa. Các công cụ này bao gồm việc phân tích dung sai, tính khối lợng, mô

hình phần tử hữu hn và hiển th kt qu phân tích.

Các vai trò cơ bn nhất của CAD có thể đợc nói đn nh : thit k, mô hình hóa

hình học, thit k chi tit máy, to bn v sơ đồ mch điện, kin trúc…

Các đối tợng hình học đợc to lp bi các hệ thống CAD có thể đợc sử dụng nh

là cơ s để hình thành nên các chức năng khác trong các hệ thống CAE và CAM. Đây là

một trong những lợi ích lớn nhất của CAD vì nó có thể lu trữ và đnh nghĩa li mỗi khi

cần thit.

1.1.2. CAM

Là thut ngữ vit tắt của Computer-Aided Manufacturing

Là công nghệ liên quan đn việc sử dụng các hệ thống máy tính để lp k hoch,

qun lý và điề

u khiển các hot động sn xuất thông qua giao diện trực tip hoặc gián tip

của máy tính với các thit b sn xuất của nhà máy.

Một trong những phm vi ứng dụng thành công nhất của CAM là điều khiển số hoặc

NC.

Kỹ thut NC sử dụng các câu lệnh đợc lp trình để điều khiển máy công cụ nh:

máy tiện, máy mài, máy phay, đột lỗ…

Máy tính có thể to ra một khối lợng lớn các câu lệnh NC dựa trên dữ liệu hình học

từ đnh dng dữ liệu CAD cộng với các thông tin phụ cho quá trình gia công.

Chức năng quan trọng khác của CAM là lp trình robot để có thể làm việc trong các

dây truyền sn xuất, lựa chọn và đnh v dao cụ, phôi cho các máy NC. Ngoài ra các robot

còn có thể thực hiện đợc các công việc khác nh: hàn hoặc lắp ghép hoặc di chuyển các

chi tit…

Lp k hoch s

n xuất cũng là mục đích của việc tự động hóa có sự trợ giúp của máy

tính. Lp k hoch sn xuất có kh năng xác đnh một cách tuần tự và chi tit các bớc

sn xuất cần thit để to ra một bộ phn chi tit từ lúc bắt đầu đn lúc kt thúc. Thm chí

việc lp k hoch sn xuất một cách tự độ

ng và đầy đủ là có thể thực hiện đợc và có thể

đợc to lp nu k hoch sn xuất cho một chi tit tơng tự đã có.

Để thực hiện mục đích này công nghệ nhóm đã đợc phát triển để tổng hợp các chi

tit tơng tự nhau thành một họ, nhóm. Các chi tit đợc phân loi tơng tự nhau nu

chúng có các đặc tính gia công chung nh: rãnh, hốc, lỗ…Do đó để phát hi

ện một cách tự

động sự giống nhau giữa các chi tit, đnh dng dữ liệu CAD phi chứa đựng các thông

tin về các đặc tính đó. Công việc này đợc thực hiện thành công bi việc sử dụng các mô

hình hóa dựa trên các đặc tính hoặc thừa nhn các đặc tính.

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

1.1.3.CAE

Là thut ngữ vit tắt của Computer-Aided Engineering

Là kỹ thut liên quan đn việc sử dụng các hệ thống máy tính để phân tích đối tợng

hình học CAD. Nghiên cứu cách thức hot động của sn phẩm, ngi thit k có thể điều

chnh và tối u hóa quá trình. Các công cụ CAE đợc ứng dụng rất rộng lớn. Ví dụ : có

thể sử dụng CAE để xác đnh các đng chuy

ển động và các chuyển động liên kt trong

các chi tit máy, có thể phân tích sự chuyển v, có thể đợc sử dụng để xác đnh ti trọng

và chuyển v trong các lắp ghép phức tp nh là các thit b tự động, có thể mô phỏng thi

gian và mô phỏng hot động của các mch điện tử phức tp.

Phần lớn các phơng pháp sử dụng trong việc phân tích kỹ thu

t trong máy tính là

phơng pháp phần tử hữu hn FEM ( the Finite Element Method). Phơng pháp phần tử

hữu hn cũng đợc sử dụng để xác đnh ứng suất bin dng, truyền nhiệt, mô t từ trng,

dòng chất lỏng và các vấn đề môi trng liên tục khác.

Trong phân tích phần tử hữu hn, cấu trúc đợc mô t bằng một mô hình phân tích

đợc tp nên từ các thành phần bên trong liên kt, các thành phần này đợc phầ

n chia

thành các phần đợc qun lý bi máy tính.

Nhiều phần mềm cũng có kh năng tối u hóa thit k, mặc đù ông cụ tối u hóa thit

k có thể đợc xem nh các công cụ CAE, chúng cũng đợc phân loi theo các cách

thông dụng.

u điểm của việc tối u hóa và phân tích thit k là cho phép ngi kỹ thut nhìn

thấy trớc đợc quy cách làm việc của sn phẩ

m do đó s làm gim đi các lỗi trớc khi

tin hành sn xuất, và gim đợc phí tổn về mặt thi gian cũng nh xây dựng và kiểm tra

các lỗi vt lý.

CAD/CAM/CAE đợc xem nh các chức năng tự động đặc biệt của chu kỳ sn xuất

và làm cho chúng hiệu qu hơn, vì chúng đợc phát triển độc lp, chúng không có đầy đủ

vai trò của việc tích hợp các hot động thi

t k và gia công của chu kỳ sn xuất.

Công nghệ mới CIM có thể gii quyt đợc vần đề tích hợp này.

1.1.4.Sử dng h thống CAD/CAM/CAE để phát triển sn phm

Chúng ta có thể nêu ra một ví dụ cụ thể cho việc sử dụng hệ thống CAD/CAM/CAE

trong việc phát triển sn phẩm.

Gi sử công việc của chúng ta là thit k và gia công khuôn cho một sn phẩm nhựa,

quá trình thit k đợc thực hiện với hệ thống CAD.

Bớc tip theo trong chu kỳ sn phẩm là phân tích thit k. Mô hình phân tích đợc xử

lý bi bộ tiềm xử lý CAE.

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

Khi động phân tích phần tử hữu hn trên mô hình phân tích chúng ta có thể kiểm tra

đợc điều kiện bền của sn phẩm. Chúng ta cũng có thể chy chơng trình mô phỏng để

kiểm tra dòng nhựa nóng s chy vào hốc của khuôn ép nhựa. Nu kt qu mô phỏng cho

chúng ta thấy s có vấn đề với dòng chy trong khuôn chúng ta cần hiệu chnh li.

Thit k khuôn ép nhựa, ch to khuôn và đẩ

y sn phẩm.

Từ dữ liệu mô hình thit k đợc to lp bi phần mềm CAD, lõi và hốc đợc thit k

bi hệ thống mô hình hóa hình học có mục đích chung hoặc to lp tự động bi hệ thống

thit k khuôn đặc biệt.

Từ dữ liệu hình học của lõi và hốc, một bộ khuôn thích hợp có thể đợc lựa chọn từ cơ

s dữ liệu chứa đựng các bộ khuôn tiêu chuẩn. Sau đó miệng rót, kênh dn nhựa, hệ thống

làm mát và cách thành phần khác của bộ khuôn đợc thit k và đặt vào bộ khuôn ti v

trí thích hợp. Chúng ta có thể chy mô phỏng li chơng trình để dự đoán dòng chy cho

chính xác hơn, chúng ta cũng có thể chy phân tích sự tn nhiệt để mô phỏng thit k của

kênh làm mát.

Để

hoàn thiện thit k khuôn, phần mềm CAM đợc sử dụng để tính toán các đng

cắt NC cần thit để gia công các tấm Cavity và Core.

Khi quá trình gia công cần thit đã đợc hoàn thành bộ khuôn đợc ghép l và đợc sử

dụng cho quá trình ép nhựa.  đây chúng ta cũng có thể dùng quá trình phân tích để mô

phỏng xác đnh các điều kiện khác nhau của khuôn giúp chúng ta có thể xử lý tốt hơn bn

thit k nh: Nhiệt độ khuôn, áp lự

c ép, nhiệt độ nhựa.

1.2. Các thành phn ca h thống CAD/CAM/CAE

Mọi hệ thống CAD/CAM/CAE bao gồm các phần sau :

1.2.1. Phn cng

Phần cứng

Phần mềm

Bộ xử lý nh, Màn hình,

Thit b nhp dữ liệu,

Thit b xuất dữ liệu

Các thit b đồ họa Máy tính

Hệ thốn

CAD/CAM/CAE

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

Một thit b đồ họa bao gồm một bộ xử lý trung tâm và thit b hiển th, các thit b

nhp và xuất dữ liệu.

Màn hình có chức năng hiển th hình nh. Bộ xử lý màn hình có chức năng đnh v

hình nh trên màn hình.

Các thit b dữ nhp dữ liệu bao gồm: chuột, bàn phím, các loi ổ đĩa…

Các thit b nhp dữ liệu giúp cho việc nhp và điều khiển dữ liệu dễ dàng hơn, theo đó

ngi sử dụng s nhp dữ liệu trực tip vào máy tính.

Các thit b xuất dữ liệu nh: máy in, máy v,.. các thit b dữ liệu giúp cho việc chia sẻ

dữ liệu với các thit b khác.

1.2.2. Phn mm

Phần mềm CAD cho phép ngi thit k to lp và điều khiển một tơng tác đồ họa

trên màn hình và lu trữ nó trong một đnh dng dữ liệu.

Tuy nhiên, thông thng bất kỳ phần mềm nào cũng có thể dễ dàng thực hiện quá trình

thit k và có thể xem nh một phần mềm CAD.

Tơng tự, bất kỳ một phần mềm nào đợc sử dụng để thực hiện dễ dàng quá trình gia

công của chu kỳ sn phẩm cũng đợ

c coi nh phần mềm CAD. Điều này có nghĩa rằng,

bất kỳ phần mềm nào liên quan đn việc lp k hoch, qun lý và điều hành các hot động

sn xuất của nhà máy, trực tip hoặc gián tip thông qua giao diện của máy tính với

nguồn lực của nàh máy cũng có thể xem nh phần mềm CAM.

Phần mềm CAE đợc sử dụng để phân tích các đối tợng hình học c

ủa bn thit k,

cho phép ngi thit k mô phỏng và nghiên cứu cách thức hot động của sn phẩm. Nh

vy bn thit k có thể đợc đnh nghĩa li và đợc tối u hóa.

Một số phần mềm CAD/CAM/CNC:

Các phần mềm CAD cho các ungs dụng 2D có: AutoCAD của hang AutoDesk,

CADAM của hãng CADAM,…

Các phần mềm CAD cho các ứng dụng mô hình hóa 3D có: Inventor của hãng

AutoDesk, SolidWorks của công ty SolidWorks, SolidEdge của công ty Intergraph,…

Các phầ

n mềm CAM có MasterCam của công ty phần mềm CNC Software, PowerMill

của hãng DelCam…

Các phần mềm CAE có: Moldflow của tp đoàn Moldflow Pty, Ansys của tp đoàn

Swanson Analysis System,…

Các phần mềm tích hợp có: Pro/engineer của công ty PTC, CATIA của hãng Dassault

System, Cimatron,…

Luận văn Thạc sĩ khoa học GVHD: PGS.TS Tăng Huy

SVTH: Vũ Đức Toàn

1.3. Các h thống mô hình hóa hình học :

- Quá trình thit k có thể đợc thực hiện thông qua việc chi tit hóa hình dng chi

tit của ngi thit k. Nh vy phần mềm CAD là công cụ để dễ dàng thực hiện quá

trình chi tit hóa này.

- Các phầm mềm CAD có thể đợc chia làm 2 nhóm :

+ Computer-Aided Drafting system : Hệ thống này cho phép ngi thit k thực hiện

ý tng bằng cách điều khiển hình dng theo 2 kích thớc (2D).

+ Geometric Modelling System : Hệ thống này cho phép ngi thit k điều khiển

quá trình thit k theo 3 kích thớc (3D).

- Các hệ thống mô hình hóa hình học có thể đợc chia thành:

+ Các hệ thống mô hình khung dây.

+ Các hệ thống mô hình mặt.

+ Các hệ thống mô hình khối rắn.

+ Các hệ thống mô hình Nonmanifold.

1.4. Tích hp CAD và CAM

Sau khi một chi tit đợc thit k, nó s đợc gia công để to ra sn phẩm.

Nh vy, công cụ đợc sử dụng trong quá trình thit k là các phần mềm CAD.

Công cụ trong quá trình gia công đợc gọi là phần mềm CAM.

Các phần mềm CAM bao gồm :

+ CAPP (Computer Aided Process Planning) đợc sử dụng trong quá trình lp k

hoch sn xuất.

+ Phần mềm NC để lp trình điều khiển số cho máy công cụ trong sn xuất.

+ Các phần mềm kiểm tra đợc sử dụng trong quá trình kiểm tra.

+ Các phần mềm lp trình robot.

Các nghiên cứu ban đầu tác động đn giao diện giữa CAD và CAM đã đợc phát

triển trong các hệ thống CAPP để thực hiện quá trình kt nối tự động giữa quá trình thit

k và gia công.

1.4.1. Gii thiu s lc v chu kỳ sn xut

Các hệ thống gia công có thể đợc phân loi nh sau: