Tuy nhiên, một số hệ thống CAD thế hệ trước như AutoCAD chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ngày càng cao của ngành thiết kế công nghiệp và chế tạo máy vì vậy đã nảy sinh ra các vấn đề sau:
Trang 1Phân tích tính năng vμ ứng dụng phần mềm
Autodesk Inventor trong thiết kế công nghiệp vμ chế tạo máy
TS trần vĩnh hưng
Bộ môn Thiết kế máy Khoa Cơ khí - Trường ĐHGTVT
Tóm tắt: Autodesk Inventor lμ phần mềm chuyên dùng cho các nhμ thiết kế theo xu
hướng tạo các chi tiết trong không gian 3 chiều (3D) Sau đó xuất thμnh các bản vẽ thiết kế hai chiều (2D) Tính năng của Autodesk Inventor trợ giúp đắc lực, tiện lợi cho các nhμ thiết kế Cơ khí cũng như các ngμnh kỹ thuật khác Bμi báo nμy sẽ phân tích đầy đủ các tính năng của Autodesk Inventor vμ các đối tượng thiết kế mμ nó lμm được
Summary: Autodesk Inventor is a piece of software intended for designers It enables
designers to draw the parts of the design in 3 dimensions (3D) then perform them into 2 dimensional designs (2D) The characteristic features of Autodesk Inventor is effective assistance, convenient for mechanical designers and those of other technologies This article provides a full analysis of characteristic features of Autodesk Inventor and its subject for designing
i Mở đầu
Trong ngành thiết kế công nghiệp và chế tạo máy đã có những bước tiến mạnh mẽ nhờ sự ứng dụng công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing) Tuy nhiên, một số hệ thống CAD thế hệ trước như AutoCAD chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ngày càng cao của ngành thiết kế công nghiệp và chế tạo máy vì vậy đã nảy sinh ra các vấn đề sau:
- Các nhà thiết kế gặp không ít khó khăn trong việc lắp ráp mô hình các chi tiết rời đã thiết
kế thành cụm lắp ráp, cụm máy hay cả dàn máy trên hệ thống CAD thế hệ trước
- Khi hiệu chỉnh thay đổi kích thước hay hình dạng của một chi tiết trong cụm lắp ráp đã hoàn chỉnh gần như ta phải thiết kế lại từ đầu các chi tiết có liên quan trong cụm lắp ráp, vì vậy mất rất nhiều thời gian
- Không có tính năng mô phỏng tạo các chỉ dẫn lắp ráp để xem tính hợp lý của cụm lắp ráp
Để giải quyết ba vấn đề nêu trên, hãng Autodesk Inventor của Mỹ đã phát triển phần mềm Autodesk Inventor Đây là phần mềm thuộc thế hệ mới, chuyên về xây dựng mô hình ba chiều trong thiết kế công nghiệp và chế tạo máy (Thiết kế mô phỏng - Simulation) Tuy ra đời muộn hơn so với các phần mềm CAD thế hệ trước, nhưng đã kế thừa các tính năng ưu việt của AutoCAD, khắc phục các thiếu sót mà các phần mềm CAD khác không giải quyết được, đồng thời tạo ra một phong cách thiết kế mới phù hợp với bước tiến như vũ bão của ngành công nghệ thông tin và tiến bộ của khoa học kỹ thuật
ii Những khả năng của Autodesk Inventor
2.1 Khả năng thiết kế tối ưu
Autodesk Inventor giúp người thiết kế đạt được ý tưởng sáng tạo một cách nhanh chóng
Trang 2Với một số lượng các lệnh không nhiều nhưng rất hiệu quả và dễ sử dụng Chỉ cần dùng chuột tác động vào thanh công cụ và các đối tượng là có thể thực hiện được ý định thiết kế một cách nhanh chóng, chính xác không sai sót Trước tiên người thiết kế tạo ra các hình vẽ 2D bằng một loạt các lệnh cơ bản được thực hiện trên thanh công cụ vẽ phác là SKETCH
Sau khi thiết kế xong các hình 2D, người thiết kế tiếp tục dựng các hình khối 3D bằng cách
sử dụng các lệnh tạo khối trong thanh công cụ FEATURE
Phần mềm INVENTOR có khả năng
tạo chi tiết 3D với mọi hình dáng Sau khi
tạo xong các chi tiết 3D riêng rẽ, chúng
sẽ được lắp ráp lại với nhau thành một
cụm chi tiết hoàn chỉnh hoặc một cỗ máy
Chức năng này giúp cho các nhà thiết kế dễ dàng phát hiện những sai sót khi thiết kế như khoảng trống giữa các chi tiết không đủ lớn cho các thao tác lắp ráp trên thực tế, phương pháp lắp ráp không hợp lý như khoảng cách giữa hai trục không đủ lớn để tạo các truyền động đai hoặc xích, cặp bánh răng không ăn khớp đúng, trục không lắp được vào lỗ, v.v…
Công việc trên được thực hiện trong thanh công cụ:
2.2 Khả năng tạo các chi tiết mẫu 3D
Trong Autodesk Inventor các chi tiết đã được thiết
kế, lắp ráp có thể được tách rời thành các chi tiết mẫu
được sử dụng lại vào các bản thiết kế khác với kích thước
mới Những chức năng này được thực hiện trong lệnh:
Trang 3Mục đích iFeature sử dụng cho chi tiết thiết kế lặp lại nhiều lần, ta có thể dùng chúng vào
nhiều mô hình khác nhau, điều này hỗ trợ tích cực cho việc thiết kế nhóm
2.3 Khả năng thiết kế theo thông số
Một ứng dụng mới trong Autodesk Inventor là phương pháp thiết kế theo thông số Ta vẽ phác các hình 2D và gán kích thước lên trên các hình 2D này bằng lệnh GENERAL DIMENSION, trong đó ta cài đặt kích thước dẫn và kích thước bị dẫn bằng các chữ cái d0, d1, d2, … trong mối liên hệ với nhau bởi các công thức toán học đơn giản và phần mềm tham dự thứ ba (Third Party) như Microsoft Excel Khi ta thay đổi kích thước dẫn thì các kích thước bị dẫn cũng thay đổi theo Phương pháp này giúp nhà thiết kế giảm rất nhiều thời gian khi thay đổi kích thước của một chi tiết trong cụm lắp ráp
Thiết kế mô hình bằng thông số trực tiếp trên cụm lắp ráp
2.4 Khả năng kỹ thuật thiết kế thích nghi (thích ứng) – ADAPTIVE DESIGN
Phương pháp này dùng để thiết kế một chi tiết có các thông số kích thước phụ thuộc vào kích thước của chi tiết mà nó phải thích ứng Điều này cho phép ta không cần quan tâm đến kích thước chi tiết đang thiết kế mà ta vẫn có hình dạng và kích thước muốn có Nó tạo ra hiệu quả cao khi thiết kế các chi tiết cần thay đổi kích thước trong cụm lắp ráp
Các phương thức tạo chi tiết thích nghi bao gồm:
- Tạo chi tiết có hình phác thích nghi (Adapting Sketch) và hình khối thích nghi (Adapting Features)
- Tạo chi tiết thích nghi trong lắp ghép (Assembly)
- Cách thức sử dụng các chi tiết thích nghi
Chi tiết thích nghi – thay đổi nắp thì tự động thay đổi hộp phù hợp hoặc ngược lại
Trang 42.5 Khả năng thiết kế các dạng tấm kim loại - SHEET METAL
Autodesk Inventor cung cấp năng lực thiết kế kim loại tấm (Tấm kim loại hoặc vật liệu khác như tấm Composits) có bề dày mỏng hơn nhiều lần so với kích thước chiều dài và chiều rộng)
Đây là các chi tiết ta dùng phương pháp dập, hàn hoặc làm theo khuôn mẫu cho các nắp đậy, khung đỡ vỏ máy hoặc vỏ các phương tiện giao thông,…
2.6 Khả năng thiết kế các đường ống trong lắp ráp công nghiệp – Tube – pipe
Trong các nhà máy các thiết bị toàn bộ thường có các đường ống như đường ống nước,
đường ống hơi, đường ống cung cấp xăng dầu, đường ống cung cấp hoá chất lỏng, đường ống khí nén, đường ống thuỷ lực,… Các đường ống này được bố trí ở các vị trí không gian phức tạp trong toàn bộ nhà máy hoặc trong một thiết bị máy móc Bắt đầu từ Autodesk Inventor Professional L.7 trong phần TOBE – PIPE sẽ trợ giúp cách thức thiết kế các đường ống với các tiêu chuẩn khác nhau Bố trí các đường ống trong mặt phẳng hoặc trong không gian 3D
2.7 Khả năng tạo bản vẽ kỹ thuật
Autodesk Inventor giúp chúng ta
nhanh chóng tạo bản vẽ kỹ thuật các chi tiết
rời, bản vẽ kỹ thuật cụm lắp ráp cũng như
bản vẽ chỉ dẫn lắp ráp, tất cả các loại bản vẽ
kỹ thuật này đều được tạo ra từ phương pháp
dùng các hình chiếu của các mô hình chi tiết
rời, cụm lắp ráp, cụm chỉ dẫn lắp ráp mà ta
đã thiết kế trước đó Các khả năng thực hiện:
- Tạo các hình chiếu đầu tiên từ lệnh -
Create View
- Tiếp tục tạo các chi tiết còn lại từ hình
chiếu mới tạo bằng lệnh - Projected View
- Đánh số thứ tự các chi tiết trong bản vẽ lắp hoặc bản vẽ chỉ dẫn lắp ráp bằng lệnh -
Trang 5Balloon hoặc Ballon All với chỉ hai thao tác nhấp chuột
Bản vẽ kỹ thuật chỉ dẫn lắp ráp trong Autodesk Inventor
Bên cạnh khả năng tạo bản vẽ kỹ thuật 2D, Autodesk Inventor còn có công cụ AutoCAD
migration giúp người thiết kế 2D dễ dàng chuyển thành 3D Công cụ này cung cấp chỉ dẫn đầy
đủ, chi tiết, rõ ràng cho việc nhập và xuất các file DWG/DXF
2.8 Khả năng dùng lại các thiết kế
Lưu giữ bản vẽ thiết kế trên máy với thư viện các phụ tùng tiêu chuẩn bao gồm: Đai ốc, vít,
Bu lông, Vòng đệm, Vòng bi, chốt, … theo tiêu chuẩn của ANSI, ISO, DIN, JIS
Kết nối vào các nội dung của nhà sản xuất trên trang Web Autodesk point A
Nhập dữ liệu các bề mặt từ file IGES và SAT
Dùng hình chiếu của một số chi tiết trong bản vẽ AutoCAD để lμm biên dạng
xây dựng mô hình trong Autodesk Inventor
Trang 62.9 Khả năng tương thích
- Nhập dữ liệu AutoCAD, AutoCAD Mechanical, AutoCAD Mechanical Desktop với phần
mở rộng của tập tin là DWG/DXF
- Nhập bản vẽ AutoCAD Mechanical Desktop
- Đọc được các bản vẽ thiết kế trên Pro/ENGINEER
- Dễ dàng chuyển đổi sang mô hình 3D với các công cụ chuyển đổi trong AutoCAD
- Xuất nhóm lớp và danh sách thông tin của AutoCAD Mechanical
- Xuất dạng file DXF của AutoCAD 2002, 2000i, 2000, R14, 13, 12 và AutoCAD Mechanical
- Xuất các hình dạng và các lớp kích thước AutoCAD
- Nhập, xuất và chuyển đổi các file STEP, SAT, IGES
2.10 Khả năng mô hình hoá (diễn hoạ)
Các mô hình thể đặc, dạng tấm, được tạo bề mặt với màu sắc tuỳ ý, độ phân giải cao Chúng ta có thể tạo bề mặt bóng hoặc trong suốt để có thể nhìn các chi tiết bên trong Mô hình
được xoay đi mọi hướng rất nhanh chóng
Khi tạo xong cụm lắp ráp, ta dùng file mẫu ipn để tạo các hình ảnh động mô phỏng thứ tự lắp ráp các chi tiết rời với nhau trong cụm lắp ráp, lưu các hình ảnh động dưới dạng File Video Clip, và ta dùng chương trình Windows Media Player để xem các File mô phỏng này Chức năng này giúp nhà thiết kế máy chọn được phương án lắp ráp tối ưu nhất cũng như việc dùng các File Video Clip làm tài liệu tiếp thị sản phẩm hay làm tài liệu hướng dẫn lắp ráp cho người sử dụng
Cụm truyền động bánh răng trụ vμ côn được thiết kế trong Autodesk Inventor
Cơ cấu này ta có thể nhấp và giữ phím trái chuột lên một chi tiết thành phần sau đó rê chuột để tạo chuyển động với mục đích kiểm tra sự ăn khớp của các cặp bánh răng
iii Các ví dụ áp dụng
Nhờ sử dụng Autodesk Inventor, một số sản phẩm được thiết kế nhanh chóng chính xác,
Trang 7dễ dàng tính toán vật tư và triển khai chế tạo
Nhμ vệ sinh lưu động cho SEA GAMES 22
Khuôn mẫu chế tạo sản phẩm chất dẻo
iv Kết luận
Autodesk Inventor là một phần mềm thiết kế sử dụng rất tiện lợi Hãng Autodesk phát triển phần mềm này sẽ thay thế dần phần mềm phổ biến hiện nay là AutoCAD Vì vậy trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư Tự động hoá thiết kế Cơ khí (Công nghệ CAD/CAM) của Trường
đại học giao thông vận tải, phần mềm này đã được biên soạn thành giáo trình để giảng dạy cho sinh viên
Tài liệu tham khảo
[1] Sandor Vajna, Christian Weber CAD/CAM fĩr Ingenieure
[2] Trần Vĩnh Hưng, Nguyễn Văn Thiệp Sử dụng Autodesk Inventor trong thiết kế công nghiệp
[3] Autodesk - Autodesk Inventor – Software♦