Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CADCAM (delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết cơ khí 2d, 3d trên máy CNC (lòng khuôn, lõi khuôn)

Mục đích nghiên cứu: Đưa ra những được những kiến thức cơ bản về: Hệ thống CAD/CAM, công nghệ chất dẻo, khuôn ép nhựa, sơ lược về công nghệ phun ép và các loại máy phun ép nhựa, ứng dụn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trần Văn Long

Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp

CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết

cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn và lõi

khuôn)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS: Trần Xuân Việt

HÀ NỘI – 2010

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 3

LỜI CẢM ƠN 4

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5

HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

PHẦN MỞ ĐẦU 9

Chương 1:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 11

1.1 Tình hình trong nước và quốc tế 11

1.2 Giới thiệu về CAD/CAM – CNC 13

1.2.1 Các thuật ngữ 14

1.2.2 Tích hợp CAD và CAM 15

1.2.3 Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD – NC 22

1.2.4 CAD/CAM thông minh 23

1.3 Kết luận 24

Chương 2:GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CAD/CAM - DELCAM 25

2.1 Power Shape 26

2.1.1 Môi trường làm việc 27

2.1.3 PS - Assembly 37

2.1.4 PS - Mold maker 38

2.1.5 PS - Shoemaker 39

2.1.6 PS- Electrode 39

2.1.7 PS - Draft 40

2.2 Power mill 41

Chương 3:ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DELCAM VÀO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG LÒNG, LÕI KHUÔN CHO SẢN PHẨM “ĐẾ” .44

3.1 Tổng quan về ngành công nghiệp nhựa 44

3.1.1 Tổng quan về ngành nhựa thế giới trong những năm gần đây 44

3.1.2 Tình hình ngành nhựa Việt Nam thời kì 1997-2007 .45

3.1.3 Xu hướng phát triển của ngành nhựa tới năm 2010 .48

3.2 Tổng quan về chất dẻo 49

3.2.1 Khái niệm về chất dẻo 49

3.2.2 Đặc tính chung của polymer 49

3.2.3 Phương pháp tổng hợp polymer 50

3.2.4 Phân loại polymer 50

3.2.5 Nhận biết các chất dẻo thông thường 51

3.2.6 Các loại chất dẻo dùng trong máy ép đúc 52

3.2.7 Những ứng dụng của chi tiết nhựa nhiệt dẻo .55

3.3 Máy đúc áp lực 58

3.3.1 Phân loại 58

3.3.2 Cấu tạo 58

3.3.3 Chu trình đúc phun 61

3.3.4 Các thông số cơ bản của máy đúc phun 62

3.3.5 Một số máy ép phun ở Việt Nam và trên thế giới 64

3.4 Khuôn ép nhựa 64

3.4.1 Khái quát về khuôn 64

3.4.2 Cấu tạo chung của khuôn 65

3.4.3 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép nhựa .66

3.4.4 Các cơ sở dữ liệu cần thiết khi thiết kế khuôn .67

3.4.5 Các loại khuôn phổ biến 67

3.4.6 Số lượng sản phẩm trên một khuôn 69

3.4.7 Các hệ thống của khuôn .69

3.4.8 Trình tự thiết kế và bảo quản khuôn 78

3.4.9 Vật liệu làm khuôn .79

3.4.10 Các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn 83

3.5 Thiết kế khuôn “đế đèn” trên phần mềm power shape 83

3.5.1 Quy trình thiết kế khuôn 83

3.5.2 Phân tích và thiết kế sản phẩm 84

3.5.3 Thiết kế khuôn trên phần mềm PS - Moldmaker 87

Chương 4:LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒNG VÀ LÕI KHUÔN 91

4.1 Một số lưu ý trước khi lập quy trình công nghệ 91

4.2 Một số trang thiết bị được sử dụng khi gia công 91

4.2.1 Máy công cụ .91

4.2.2 Dụng cụ cầm tay các loại .92

4.2.3 Dụng cụ đo .92

4.3 Lập quy trình công nghệ gia công 92

4.3.1 Quy trình công nghệ gia công lòng khuôn .92

4.3.2 Quy trình công nghệ gia công lõi khuôn 98

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

Trần Văn Long

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Xuân Việt, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và khoa Sau đại học của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản Luận văn này

Tác giả cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường và các thầy cô khoa Cơ

khí, Trung tâm Đào tạo và Thực hành Công nghệ Cơ khí Trường Đại học sư phạm

kỹ thuật Hưng Yên, ban lãnh đạo Công ty một thành viên khuôn mẫu Nhật Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy (cô) giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Tác giả

Trần Văn Long

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NC (Number Control) – Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính MCU (Machine Control Unit) – Hệ điều khiển máy

CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) - Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính CAE (Computer Aided Enginering) - Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CIM (Computer Intergrated Manufacturing) - Hệ thống sản xuất tích hợp

CAPP - Computer Aided Process Planning

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

DNC – Direct Numerical Control

PPC – Production Planning Control

RP - Rapid Prototyping

IR – Industry Robot

PS – Power Shape

PE - Polyetylen

HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Quá trình chế tạo sản phẩm 1

Hình 1.2: Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC 1

Hình 1.3: Sơ đồ CIM 1

Hình 1.4: Mức tiếp cận CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm 1

Hình 1.5: Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC 1

Hình 1.6: Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian 1

Hình 1.7: Các giao diện dùng trong lĩnh vực Cơ khí 1

Hình 1.8: Quá trình truyền dữ liệu qua hai hệ CAD/CAM A và B 1

Hình 1.9: Các phương án triển khai kết nối CAD - NC 1

Hình 1.10: Sơ đồ chế tạo Socket 1

Hình 1.11: Nguyên lý tạo mẫu nhanh 1

Hình 1.12: Nguyên lý kỹ thuật ngược 1

Hình 2.1: Màn hình Power Shape 6060 sau khi khởi động .27

Hình 2.2: Một số sản phẩm được thiết kế trên Power Shape 1

Hình 2.3: Một số sản phẩm được lắp ghép trên PS – Assembly .1

Hình 2.4: Bộ khuôn tiêu chuẩn được thiết kế trên PS-Moldmaker 38

Hình 2.5: Màn hình làm việc của Power mill load sản phẩm từ Power Shape 1

Hình 3.1 : Mô hình máy ép phun 1

Hình 3.2 :Hệ thống kẹp 1

Hình 3.3 :Mô hình khuôn nhựa 1

Hình 3.4: Mô hình trục vít 1

Hình 3.5: Quá trình nhựa hóa 61

Hình 3.6 : Giai đoạn bơm nhựa 1

Hình 3.7: Giai đoạn làm nguội 62

Hình 3.8: Giai đoạn lấy sản phẩm 62

Hình 3.9: Cấu tạo chung của khuôn 1

Hình 3.10: Khuôn 2 tấm 1

Hình 3.11: Khuôn 3 tấm .1

Hình 3.12: Khuôn nhiều tầng 1

Hình 3.13: Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng 68

Hình 3.14: Khuôn có chốt tháo ngang 69

Hình 3.15: Môt số loại chốt đẩy .1

Hình 3.16: Hệ thống cấp nhựa 1

Hình 3.17: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 73

Hình 3.18: Kênh dẫn nhựa cho bố trí lòng khuôn dạng vòng tròn .73

Hình 3.19: Một số dạng miệng phun thường dùng: 1

Hình 3.20: Hệ thống làm nguội khuôn bằng nước 1

Hình 3.21: Tháo lõi mặt bên bằng cam chốt xiên 1

Hình 3.22: Tháo lõi mặt bên bằng cam chân chó 1

Hình 3.23: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thủy lực .1

Hình 3.24: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống thanh đẩy xiên 1

Hình 3.25: Tháo lõi mặt bên bằng hệ thống đường dẫn cam 1

Hình 3.26: Hình ảnh một số lòng và lõi khuôn thông dụng 1

Hình 3.27: Hệ thống dẫn hướng khuôn 78

Hình 3.28: Một số thép dùng làm thân khuôn 1

Hình 3.29: Một số thép làm lòng khuôn và lõi khuôn 82

Hình 3.30: Quy trình thiết kế khuôn 84

Hình 3.31: Mô hình chi tiết Đế trên Delcam Power Shape .85

Hình 3.32: Hình ảnh sản phẩm trên phần mềm moldflow 1

Hình 3.33: Phân tích vị trí đặt cổng rót 86

Hình 3.34: Vị trí đặt cổng rót 86

Hình 4.1: Hình ảnh lòng khuôn sau khi thiết kế 1

Hình 4.2: Hình ảnh lõi khuôn sau khi thiết kế 1

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay, các máy công

cụ điều khiển số (NC và CNC) tự động và bán tự động hiện đang được sử dụng phổ biến tại hầu hết các nước Trong những năm gần đây các máy CNC được nhập vào Việt Nam với số lượng ngày càng nhiều Việc tìm hiểu khai thác khả năng công nghệ gia công trên máy CNC cũng như trên trung tâm gia công nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách

Việc sử dụng các phần mềm CAD/CAM để khai thác tính ưu việt của các máy CNC là hết sức cần thiết Máy CNC giúp cho con người có thể gia công được những sản phẩm theo mong muốn mặc dù là rất phức tạp mà trước đây con người chưa thể gia công được Một trong những ứng dụng gia công trên máy CNC đó là gia công khuôn mẫu

Thiết kế và chế tạo khuôn nhựa không phải là một đề tài mới, tuy nhiên cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM, công nghệ làm khuôn đã có những thay đổi rõ rệt Độ chính xác của khuôn ngày được nâng cao để đáp ứng yêu cầu của thị trường Hiện nay có rất nhiều phần mềm có modul thiết kế, gia công khuôn như Catia, solid Edge, Cadmeister, Delcam, Pro/engineer, Mastercam, Camtool… mỗi phần mềm đều có những thế mạnh riêng Phần mềm CAD/CAM tích hợp Delcam là phần mềm rất mạnh trên thế giới về thiết kế và lập trình gia công nhưng ở Việt Nam thì còn khá mới lạ và chưa nhiều doanh nghiệp đưa vào sử dụng để sản xuất Do đó

dẫn đến việc tác giả quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích

hợp CAD/CAM (Delcam) trong thiết kế, gia công chi tiết cơ khí 2D, 3D trên máy CNC (lòng khuôn và lõi khuôn)”

Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tác giả sẽ tiến hành thiết kế khuôn trên phần mềm Delcam - Power Shape và lập trình gia công lòng, lõi khuôn trên phần mềm Delcam - Power Mill

Lịch sử nghiên cứu: Nghiên cứu về ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM

(Delcam) trong thiết kế, chế tạo và gia công khuôn mẫu còn khá mới ở Việt Nam

Có rất ít doanh nghiệp doanh nghiệp đang sử dụng phần mềm này, chưa có tác giả nào xuất bản tài liệu sử dụng phần mềm này bằng tiếng Việt

Mục đích nghiên cứu: Đưa ra những được những kiến thức cơ bản về: Hệ

thống CAD/CAM, công nghệ chất dẻo, khuôn ép nhựa, sơ lược về công nghệ phun

ép và các loại máy phun ép nhựa, ứng dụng được phần mềm Delcam vào thiết kế và gia công khuôn nhựa trên các máy CNC, mở rộng thị trường các doanh nghiệp sử dụng phần mềm Delcam vào thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa

Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy công cụ

CNC, lập trình gia công khuôn trên các máy CNC, phần mềm tích hợp CAD/CAM (Delcam) cho thiết kế và gia công khuôn mẫu trên máy tính

- Sơ lược về cách tiếp cận và sử dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM – Delcam

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ chất dẻo, công nghệ ép phun, máy ép phun, các bộ phận cơ bản của khuôn nhựa, tiếp cận phần mềm Delcam

- Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn trên phần mềm Delcam Power Shape, lập trình gia công tấm lòng khuôn, lõi khuôn trên phần mềm Delcam Power Mill

- Gia công hoàn thiện hai tấm lòng khuôn và lõi khuôn trên máy phay CNC

Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC

1.1 Tình hình trong nước và quốc tế

Vào giữa thế kỷ XX, nền kinh tế thế giới đã có những bước tiến lớn mang tính toàn cầu Các hệ thống máy móc, thiết bị cũ không thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong việc phát triển kinh tế cũng như chinh phục tự nhiên Ý tưởng chế tạo ra một máy gia công tự động thực hiện quá trình cắt gọt đã được manh nha từ đầu thế kỷ trở nên cần thiết hơn bao giờ hết Đặc biệt sau đại chiến thế giới lần thứ hai (1945), để dành được ưu thế thì việc thiết kế, chế tạo ra các loại máy móc, thiết

bị, vũ khí mới đã trở nên cấp bách hơn bao giờ hết Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu, chế tạo máy gia công tự động đã có kết quả bước đầu ngay từ những năm 50 Nhưng phải đến những năm 70, sự bùng nổ của công nghệ thông tin đã thúc đẩy và đưa kỹ thuật CAD/CAM – CNC lên một tầm cao mới mà đỉnh cao là năm 1979, khớp nối liên hoàn kỹ thuật CAD/CAM – CNC đã được khai thông Quá trình từ khi có ý tưởng về sản phẩm hay vật mẫu đến khi chế tạo ra sản phẩm được rút ngắn, sản phẩm đa dạng và phong phú hơn bao giờ hết, đáp ứng nền kinh tế thị trường Quá trình chế tạo sản phẩm nói chung có thể khái quát qua hồ sơ (hình 1.1) Quá trình thiết kế sản phẩm trước đây thường rất dài vì thiếu công cụ thiết kế Quá trình chế tạo sản phẩm gặp khó khăn vì thiết bị không đáp ứng được, có những công đoạn phải làm thủ công nên mất thời gian Quá trình Marketting thường diễn ra chậm Như vậy quá trình chế tạo sản phẩm từ khi có ý tưởng đến khi đưa được sản phẩm đến với tay người tiêu dùng là cả một chặng đường dài Chính vì lẽ đó nó không thể đáp ứng được với cơ chế thị trường

Quá trình chế tạo sản phẩm hiện nay có bước đột phá Ý tưởng về sản phẩm được thiết kế ngay trên máy tính bằng phần mềm Autocad hay các phần mềm thiết kế khác như SolidWork, Inventor và phần mềm hỗ trợ kiểm tra phù hợp Việc thiết

kế sản phẩm còn được hỗ trợ bởi thiết bị dò hình số hoá hay thiết bị tạo mẫu nhanh Sau khi có thiết kế, chuỗi liên hoàn CAD/CAM đã cho phép chuyển đổi bản vẽ sang chương trình gia công tự động Quá trình chế tạo sản phẩm (CAM) đã được tự động

Ý tưởng về sản phẩm

hoặc sản phẩm mẫu Thu thập thông tin liên quan để nghiên cứu thiết kế sản phẩm Thiết kế

Hiệu chỉnh thiết kế

hoặc đổi mới thiết kế

Kiểm tra đánh giá chất

Hoạch định quy

trình công nghệ

Chuẩn bị máy móc thiết bị, dụng cụ, vật tư

Chế tạo chi tiết

Thu thập thông tin về sản phẩm

QUÁ TRÌNH THIẾT

KẾ

QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO

QUÁ TRÌNH MARKETTING

Đường đi của quá trình

Đường đi của quá trình

Hình 1.1 - Quá trình chế tạo sản phẩm

hoá cao, gia công được các bề mặt phức tạp nhờ kỹ thuật CNC, hệ thống thông tin cập nhật nhanh Chính vì lẽ đó quá trình chế tạo sản phẩm trở nên ngắn hơn bao giờ hết

Để việc ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC đạt được kết quả tốt thì việc hoạch định quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) đóng một vai trò quan trọng bởi nó là cầu nối giữa thiết kế và chế tạo, là một liên kết trong các hoạt động tổ hợp của hệ thống chế tạo Hơn nữa việc hoạch định đó còn có lợi ích sau:

- Năng suất tăng, tổ hợp nhanh các năng lực sản xuất

- Chi phí sản xuất giảm vì giảm bớt được công chuẩn bị sản xuất Sử dụng có hiệu quả hơn về máy, về nguyên liệu

- Tiết kiệm được thời gian, tăng cường tính linh hoạt do khả năng đáp ứng nhanh các đòi hỏi thay thế về cấu hình sản phẩm

- Thể hiện tính nhất quán

Ngày nay, giải pháp lập trình CAD/CAM-CNC đã được nghiên cứu, tạo lập và ứng

dụng trong đào tạo, sản xuất, với ý tưởng ẩn sâu là sử dụng duy nhất một hệ cơ sở

dữ liệu kỹ thuật (a single technical database) cho cả hai khâu thiết kế và chế tạo chi

tiết trong quá trình nghiên cứu, thiết kế phát triển sản phẩm cũng như trong quá trình sản xuất chế tạo sản phẩm

1.2 Giới thiệu về CAD/CAM – CNC

Các thủ tục xử lý trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC có thể khái quát qua sơ đồ hình1.2

Xu hướng hiện nay, việc hoạch định quy trình công nghệ thường được định hướng linh hoạt hoá Trong ngành Cơ khí đã có sự dịch chuyển từ tự động hoá các doanh nghiệp có quy mô sản xuất lớn sang quy mô vừa và nhỏ, điều đó đã cho phép

dễ dàng thực hiện linh hoạt hoá Với định hướng này, dây chuyền gia công chi tiết

cơ khí có thể thực hiện theo một trong các phương án sau:

+ Phương án 1: Dùng máy vạn năng kết hợp gá lắp, điều chỉnh theo nhóm chi tiết + Phương án 2: Dùng máy chuyên dùng đơn giản có khả năng điều chỉnh theo nhóm chi tiết gia công

+ Phương án 3: Dùng các máy hay trung tâm gia công CNC theo giải pháp tập trung nguyên công, tự động hoá việc điều khiển theo hướng linh hoạt hoá và tự động hoá

Quá trình từ thiết kế đến chế tạo ra sản phẩm có sự đóng góp đắc lực của kỹ thuật CAD/CAM-CNC nhưng vai trò của con người trong đó có ý nghĩa quyết định Chương trình gia công NC, CNC dù có được xây dựng từ chuỗi liên thông thì cũng không thể đáp ứng với mọi loại máy, mọi loại vật liệu, mọi phương thức gia công

mà thể hiện rõ nhất là việc sử dụng chế độ cắt trên máy

Gia công chi tiết trên

máy CNC

Xuất băng lỗ NC (ghi

chương trình gia công

Tạo lập bản vẽ chi tiết

Hình 1.2 - Quy trình xử lý thông tin trong kỹ thuật CAD/CAM-CNC

1.2.1 Các thuật ngữ

CIM ( Computer Intergrated Manufacturing): Công nghệ chế tạo phối hợp với máy tính CIM nghĩa là sự kết hợp tất cả các bộ phận phòng ban từ phong Kế

hoạch, phòng thiết kế, phòng Marketting đến phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm thông qua mạng máy tính

Với sự trợ giúp của máy tính tiến trình của mỗi bộ phận trở nên rõ ràng hơn so với các bộ phận khác vì chúng sử dụng thông tin từ một quỹ chung

Trong hệ thống CIM, các bộ phận khác nhau có hệ thống phần cứng và phần mềm phát triển riêng biệt theo sắp đặt trước, tuỳ theo nhu cầu của từng bộ phận

Ta cần biết một số thuật ngữ sau:

1.2.2 Tích hợp CAD và CAM

• Các mức tiếp cận của kỹ thuật CAD/CAM-CNC:

CAD/CAM với hệ phần cứng và phần mềm được kết nối theo sơ đồ sau:

+ CAD – Computer Aided Design

+ CAE – Computer Aided Enginering

+ CAM – Computer Aided Manufactering → Bộ phận sản xuất

+ DNC – Direct Numerical Control

+ PPC – Production Planning Control

+ Digitizer

+ Digital

+ Camera

+ Auto CAD + Auto Surf + Designer +Auto Architec

(AUTO-DESK, SOFT-DESK…)

Máy công cụ CNC Robot (IR)

Trung tâm tế bào gia công CNC

FMS DESK…)

+ Cimatron + TRAUB + DENFORD + Master CAM + Heidenhain + Boxfort

• Nguyên lý CAD/CAM – CNC

Sơ đồ nguyên lý của kỹ thuật CAD/CAM:

• Giao diện CAD/CAM:

Để đảm bảo tính chất tương thích, tích hợp liên thông, linh hoạt của các hệ CAD/CAM phải có giải pháp chuyển tiếp giữa các phân hệ trong phạm vi của từng hệ và giữa các hệ CAD/CAM được kết nối với nhau thông qua giao diện CAD/CAM Giao diện xét theo hai phần là phần cứng và phần mềm có những chức năng: Giao diện quá trình, giao diện hệ thống, giao diện nối tiếp với các thiết

bị dữ liệu ngoài, giao diện với người vận hành

Giao diện xét về chức năng trao đổi dữ liệu gọi là giao diện dữ liệu, để chuyển đổi dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM này sang dạng dữ liệu của một hệ CAD/CAM khác khi tích hợp hai hệ CAD/CAM với nhau Các hệ CAD/CAM khác nhau có các cấu trúc dữ liệu khác nhau về đối tượng xử lý (chi tiết, sản phẩm) Chuyển giao dữ liệu có nghĩa là dịch dữ liệu theo hai cách: Dịch trực tiếp

và dịch gián tiếp thông qua quy cách trung gian tiêu chuẩn như IGES, DXF, STEP, PDES…

Các thành phần của CIM có mục đích cơ bản là tạo lập mối quan hệ tích hợp giữa các hệ thống có máy tính trợ giúp khác nhau trong nội bộ hãng Mục đích đó được quán triệt ngay từ khâu trao đổi dữ liệu nhờ các chương trình chuyển đổi cho tới khâu tạo lập các ngân hàng dữ liệu sản phẩm chung

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên dụng)

Giao diện dữ liệu (tiêu chuẩn/chuyên dụng)

Hình 1.5 – Nguyên lý kỹ thuật CAD/ CAM-CNC

Ở cách dịch trực tiếp cần có hai bộ phận dịch trực tiếp cho từng cặp hệ thống

có quan hệ giao tiếp dữ liệu với nhau theo hai chiều Như vậy khi có n hệ thống khác nhau thì phải có (n-1) bộ dịch, bởi vì có n/2 cặp hệ thống

Ví dụ: có 5 hệ thống (n=10) thì cần phải có 5(5-1) = 20 bộ dịch trực tiếp để chuyển giao dữ liệu khi chúng tích hợp với nhau Nếu ghép thêm chỉ một hệ dữ liệu vào n hệ có sẵn thì phải có thêm 2n bộ dịch trực tiếp khác nhau để chuyển giao dữ liệu

Ở cách dịch gián tiếp người ta sử dụng hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian Tệp trung gian có cấu trúc cơ sở dữ liệu trung gian, không phụ thuộc vào hệ thống nào riêng biệt Hiện tại có nhiều tệp trung gian khác nhau được dùng, mà điển hình là: IGES, DXF, STEP Tệp trung gian còn được gọi là giao diện dữ liệu tiêu chuẩn, đây là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp giữa các hệ

cơ sở dữ liệu khác nhau Tuy vậy ở cách này, từng hệ thống phải có một cặp bộ xử

lý để chuyển đổi dữ liệu riêng của nó thành quy cách tệp trung gian và ngược lại

từ quy cách tệp trung gian thành quy cách tệp gốc của nó Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách cơ sở dữ liệu gốc của một hệ thống thành một quy cách trung gian được gọi là bộ tiền xử lý (pre – processor) Ngược lại bộ dịch

có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách trung gian thành quy cách cơ sở dữ liệu của một hệ thống nào đó được gọi là bộ hậu xử lý (post – processor) Như vậy cần có 2n bộ xử lý cho n hệ thống được nối ghép với nhau và nếu thêm một hệ thống mới thì chỉ cần có thêm 2 bộ xử lý nữa

Khâu trao đổi thông tin giữa các phòng kỹ thuật hiện tại còn phổ biến dưới phương thức chuyển giao các bản vẽ kỹ thuật đã được xây dựng theo quy chuẩn Với việc ứng dụng giải pháp dùng máy tính trong nội bộ để diễn tả các sản phẩm

kỹ thuật, điều cần hướng tới là trao đổi các mô hình có máy tính trợ giúp giữa các

hệ thống CAD và các hệ thống khác nối tiếp sau chúng (CAM/CAE…)

Việc triển khai các mô hình kỹ thuật đối với các quá trình nối tiếp trong hệ CAD có những ưu điểm như: tránh được công việc trùng lặp nhờ khâu nạp dữ

liệu, loại trừ nguồn gốc phát sinh sai số, sử dụng nhiều lần dữ liệu, tăng tốc trao đổi dữ liệu, tích hợp hoá các thành phần có ứng dụng máy tính…

Trong phạm vi chuyển giao dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM, khâu trao đổi dữ liệu chỉ có thể thông qua cách diễn tả dữ liệu trung gian Công cụ để thực hiện trao đổi hiện nay đối với các dữ liệu kỹ thuật và các bản vẽ CAD trong lĩnh vực Cơ khí trước hết phải kể đến các giao diện VDAFS và IGES Những thông tin

dữ liệu sản phẩm được tập hợp thành nhiều giao diện khác nhau Những giao diện này được quy chuẩn hoá theo quốc gia, cũng như do các hãng tạo lập CAD/CAM cung cấp thông qua các chương trình chuyển đổi dữ liệu Các hãng sẽ cung cấp cho nơi sử dụng, ứng với hệ thống CAD/CAM của từng hãng hai loại chương trình chuyển đổi ở dạng hai hệ vi xử lý là tiền xử lý và hậu xử lý

+ Hệ tiền xử lý có chức năng là trợ giúp chuyển đổi các dạng dữ liệu chuyên dụng và đặc trưng của hệ thống thành dạng trung gian, sau đó hệ hậu xử lý sẽ chuyển đổi tiếp dạng trung gian thành dạng phù hợp, có giá trị phù hợp với hệ thống nhập vào Mô hình tổng quan về truyền dẫn dữ liệu giữa các hệ CAD/CAM được thể hiện như sau (hình 1.7)

…

Mô hình sp:

PDES, STEP, CAD - NT

…

Điều khiển máy:

IRDATA, APT, CLDATA

…

Hệ thống tự động:

MAP, TOP,

Tệp trung gian tiêu chuẩn

Bộ hậu xử lý post- processor

Cơ sở dữ liệu riêng (B)

Hình 1.6 - Hệ chuyển giao dữ liệu gián tiếp thông qua tệp trung gian

PHICS – Programers Hierarchica Graphic System

GKS-3D – Graphic Kernel System

CGI – Computer Graphic Interface

CGM – Computer Graphic Metafile

IGES – Initial Graphic Exchange Specification

SET – Standard Exchange transport

VDAFS-VAD – Flachenschnitt

PDES – Produce Data Exchange Specification

STEP – Standard for Exchange of Product Model Data

CAD-NT-CAD – Normteile

APT – Automatically Programmed Tools

MAP – Manufacturing Automation Protocol

TOP – Technical and Office Protocol

Khi thực hiện giải pháp này cần có sự thoả thuận giữa các đối tác về thể thức cung cấp các dữ liệu CAD/CAM, cụ thể là hình thức diễn đạt và mô hình gốc nhằm đảm bảo tính ổn định của dữ liệu, cũng như đảm bảo tuỳ chọn tại mọi thời điểm , nghĩa là không phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ thống và cấu trúc hệ thống Ngày nay dạng trung gian của dữ liệu được tạo lập theo nhiều hướng khác nhau và

có hàm lượng thông tin khác nhau Ngoài ra dạng giao diện dữ liệu trung gian có

có giao diện dữ liệu trực tiếp ở dạng các hệ chuyển đổi chuyên dụng - phụ thuộc

hệ thống để hỗ trợ quá trình trao đổi dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM

Dưới đây là sơ đồ về quá trình chuyển đổi dữ liệu giữa hai hệ thống CAD/CAM A và B (hình1.8)

Khái niệm giao diện bao hàm những điều kiện, quy tắc và những thoả thuận

về sự nối ghép các phân hệ với nhau, phần nhiều là sự trao đổi thông tin nghĩa là các giao diện dữ liệu và giao diện Cơ khí Khả năng hoạt động của một hệ thống

tự động hoá chỉ có thể đảm bảo nếu thông tin chung giữa các đơn vị cấu trúc, các đơn vị dữ liệu và các tín hiệu được tạo lập và đảm bảo Những vị trí chuyển tiếp

từ một đơn vị sang một đơn vị khác phải được thiết lập phù hợp, nghĩa là phải tương thích hoặc tương đồng với nhau Những vị trí chuyển tiếp đảm bảo phù hợp gọi là giao diện Trong thực tế có các lọai giao diện: giao diện quá trình, giao diện

hệ thống, giao diện nối tiếp với các thiết bị dữ liệu bên ngoài, giao diện với người vận hành…

Hệ

CAD/CAM

A

Hệ CAD/CAM

A

B

A B

B

Tiền xử lý 1 (preprocessor

Hậu xử lý 2 (postprocessor)

Tiền xử lý 2 (preprocessor

Hậu xử lý 1 (postprocesso

Dữ liệu chuyển tiếp ở dạng tiêu chuẩn DWG, PDES, STEP, IGES…

Hình 1.8- Quá trình truyền dữ liệu qua hai hệ CAD/CAM A và B

Các hệ CAD/CAM khác nhau có cấu trúc khác nhau về hệ dữ liệu xác định đối tượng xử lý, vì vậy khi các hệ CAD/CAM cần tích hợp với nhau người ta phải chuyển đổi dữ liệu xác định sản phẩm của hệ CAD/CAM này sang cấu trúc của hệ CAD/CAM khác nhằm chuyển giao dữ liệu, có nghĩa là cần phải có một bộ dịch xuôi dùng cho việc chuyển đổi dữ liệu Theo chiều ngược lại thì cần phải có bộ dịch ngược Nghĩa là cần phải có hai bộ dịch cho từng cặp hệ CAD/CAM khác nhau cần đựơc ghép nối với nhau và được gọi là bộ dịch trực tiếp Người ta gọi hệ chuyển giao dữ liệu như trên là hệ chuyển giao trực tiếp

Ngoài ra người ta còn có thể chuyển giao dữ liệu giữa hai hệ CAD/CAM khác nhau bằng một cách gọn gàng hơn, đó là chuyển giao dữ liệu bằng cách dùng cấu trúc cơ sở dữ liệu trung gian gọi là tệp trung gian không phụ thuộc hệ CAD/CAM hiện có hoặc sẽ có trong tương lai Người ta gọi cách đó là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp giữa các hệ cơ sở dữ liệu khác nhau Với cách này từng cặp CAD/CAM cần có một cặp bộ xử lý của nó để chuyển đổi dữ liệu thành quy cách tệp trung gian và ngược lại từ quy cách tệp trung gian thành quy cách tệp gốc của

nó Chức năng của từng bộ xử lý được phân chia như sau:

+ Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách cơ sở dữ liệu gốc của một hệ thành quy cách trung gian, được gọi là bộ tiền xử lý (Pre – processor) + Bộ dịch có chức năng chuyển giao dữ liệu từ quy cách trung gian thanh quy cách cơ sở dữ liệu riêng của một hệ thống nào đó, được gọi là bộ hậu xử lý (Posprocessor)

Các quy cách điển hình về tệp trung gian hiện nay đang được sử dụng là : IGES, DXF, STEP Trong đó IGES hiện nay được dùng phổ biến là tệp trung gian DXF là tệp trung gian dùng cho dữ liệu bản vẽ kỹ thuật STEP là quy cách

dữ liệu tiêu chuẩn dùng lưu trữ dữ liệu trong phạm vi chu kỳ sản xuất bao gồm: Thiết kế, phân tích, chế tạo, đảm bảo chất lượng sản phẩm, kiểm tra và bảo dưỡng cùng với dữ liệu xác định sản phẩm Các hệ CAD dùng IGES đang có định hướng chuyển sang dùng STEP STEP khác với IGES và DXF ở chỗ là các tệp IGES và

DXF được tạo lập chỉ để chuyển đổi dữ liệu sản phẩm, còn STEP xử lý dữ liệu sản phẩm là dữ liệu toàn diện về chu kỳ sản phẩm

1.2.3 Các phương án triển khai kết nối liên thông CAD – NC

Các phương án triển khai thiết kế kết nối liên thông CAD – NC được thực hiện theo sơ đồ ý tưởng sau:

Ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM:

CAD/CAM là thiết kế và gia công có sự trợ giúp của máy tính, điều này đã được thực hiện làm chân tay giả từ những năm 80 của thế kỷ trước ở các nước trên thế giới

Môdun CAD - CAM

Hình 1.9 - Các phương án triển khai kết nối CAD - NC

Chương trình NC Hồ sơ gia công CNC Sơ đồ gá đặt,

Phiếu dụng cụ, gá lắp sơ đồ toạ độ

hệ thống lập trình NC

Phương án 3 Tích hợp CAD và lập trình NC

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

• Ưu điểm của việc dùng CAD/CAM trong chế tạo dụng cụ chỉnh hình chân tay giả: CAD/CAM trong chế tạo chân tay giả là một phương pháp thiết kế mẫu socket chính xác về sinh học và nhanh về thời gian trên màn hình máy tính thay vì phải bó bột thủ công và sửa cốt bột

1) Giúp cho quá trình diễn ra nhanh hơn và có thể làm lại bất cứ lúc nào 2) Lưu các mẫu mà không cần bất cứ phòng ốc nào

3) Giúp cho quá trình dóng, dựng chân tay giả được thuận lợi và chính xác

• Phương pháp chế tạo Socket dùng công nghệ CAD/CAM được làm theo các bước:

1.2.4 CAD/CAM thông minh

• Tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping):

Nguyên lý tạo mẫu nhanh được thực hiện theo sơ đồ sau:

• Kỹ thuật ngược (Reverse Engineering):

Nguyên lý kỹ thuật ngược được thực hiện theo sơ đồ sau:

Tạo mẫu cốt âm (bó bột mảng cụt)

Quét biên dạng mẫu cốt

âm

Chỉnh sửa mô hình (trên phần mềm) Gia công mẫu cốt dương Chế tạo Socket

Hình 1.10– Sơ đồ chế tạo Socket

Mẫu vật thể 3D( pattern)

Hình 1.11 – Nguyên lý tạo mẫu nhanh

1.3 Kết luận

Vậy có thể kết luận rằng công nghệ CAD/CAM – CNC là một bước nhảy vọt trong ngành công nghệ Cơ khí, nó làm thay đổi về chất của nền sản xuất Cơ khí khi nó có bổ trợ của công nghệ thông tin và điện tử Rõ ràng khi có sự bổ trợ này thì tính tự động hóa trong thiết kế và gia công được nâng lên rất nhiều, giúp tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu được sức lao động Để nắm bắt tốt được CAD/CAM – CNC thì ngoài những kiến thức rất tốt về công nghệ còn cần phải khai thác sâu về phần mềm thiết kế và gia công Với tốc độ phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp Cơ khí hiện nay đòi hỏi người làm công nghệ không chỉ nắm vững được những kiến thức cơ bản mà phải thường xuyên cập nhật kiến thức mới Chính vì vậy việc nắm bắt công nghệ CAD/CAM – CNC là một nhu cầu hết sức quan trọng, nhất là trong hoàn cảnh nước ta đang trong giai đoạn tiếp cận nền sản xuất hiện đại

bộ 3D Digitizer

Lập mô hình 3D của vật thể mẫu (3D-Modeling

Tạo lập tệp STL

Quá trình tạo mẫu nhanh (RP-process)

Bản sao

từ vật mẫu (Replica)

Hình 1.12 – Nguyên lý kỹ thuật ngược

Chương 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CAD/CAM - DELCAM

Cựng với sự phỏt triển khụng ngừng của cỏc phần mềm CAD/CAM, cụng nghệ làm khuụn đó cú những thay đổi rừ rệt Độ chớnh xỏc của khuụn ngày càng được nõng cao để đỏp ứng yờu cầu của thị trường Hiện nay cú rất nhiều phần mềm cú modul thiết kế và gia cụng khuụn như Catia, Solid Edge, Cadmeister, Delcam, Mastercam, Pro/Engineer…mỗi phần mềm đều cú những thế mạnh riờng Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này tụi xin được trỡnh bày sơ lược về phần mềm Delcam Delcam là phần mềm CAD/CAM rất mạnh trong thiết kế và lập trỡnh gia cụng trờn mỏy phay, gia cụng khuụn mẫu Hai modul chớnh của Delcam là Power Shape chuyờn thiết kế và Power Mill đảm nhiệm phần lập trỡnh gia cụng Hai modul này kết hợp uyển chuyển với nhau tạo điều kiện rất thuận tiện cho người sử dụng

Dưới đõy là sơ đồ cấu trỳc của phần mềm Delcam:

Delcam gồm có 2 modul chính là Power Shape và Power Mill

* Power Shape: Thực hiện các chức năng chính: Thiết kế các sản phẩm 2D, 3D

theo ý tưởng của nhà thiết kế trên các mô hình wire frame, solid, surface trong đó Power Shape chia thành các modul nhỏ:

+ PS-Assembly: Lắp ráp các bản vẽ đã thiết kế trước đó

+ PS-Electrode: Tạo điện cực từ bản vẽ thiết kế

+ PS-Mold maker: Thiết kế khuôn tự động từ bản vẽ thiết kế

+ PS-Shoe maker: Thiết kế giày từ nguồn dữ liệu sẵn có

+ PS-Draft: T¹o b¶n vÏ 2D tõ b¶n vÏ thiÕt kÕ 3D

* Power Mill: Thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng lËp tr×nh phay CNC tõ b¶n vÏ thiÕt kÕ trªn

mét trong c¸c modul trªn, m« pháng phay CNC, biªn dÞch vµ xuÊt ch−¬ng tr×nh NC theo hÖ ®iÒu khiÓn ng−êi lËp tr×nh chän

2.1 Power Shape

Power Shape là phần mềm thiết kế rất mạnh với sự kết hợp uyển chuyển giữa khối rắn (solid), mặt (surface) và khung dây (wireframe), dùng cho thiết kế tất cả các loại sản phẩm, có thể được dùng để thiết kế các mô hình từ bản vẽ phác, đặc biệt với các hình dạng chạm trổ điêu khắc Mặt khác Power Shape cũng còn rất mạnh cho dùng cho việc chuẩn bị chế tạo các mô hình đó bằng các bộ tạo lòng khuôn, các thư viện khuôn, để kết hợp giữa ý tưởng của người thiết kế và các khuôn tiêu chuẩn của các hãng trên thế giới Đối với những mô hình phức tạp, Delcam có thể giúp ta tạo các điện cực đến đến lập các công nghệ xung cho các điện cực đó Ngoài ra việc trao đổi dữ liệu từ các phần mềm CAD/CAM khác để hoàn thiện nốt

là rất đơn giản, cũng như có thể xuất các sản phẩm của mình tới các phần mềm CAD/CAM khác để giúp cho người thiết kế có thể dùng nhiều phần mềm cùng lúc

để sử dụng những ưu điểm mạnh nhất của từng phần mềm Với rất nhiều các nét đặc trưng của Power shape ta có thể dễ dàng sử dụng để hoàn thiện công việc của mình nhanh chóng, chính xác và tỉ mỉ đến từng chi tiết nhỏ

Power shape rất dễ sử dụng, giao diện của nó giống như dùng Microsoft Windows, các lệnh tắt cũng dùng như các lệnh tắt của Windows Vì vậy đối với những người mới rất dễ sử dụng và nhanh chóng tiếp cận

Trong môi trường 3D, khi tiến hành làm việc với mô hình, chúng ta rất cần quan sát dưới nhiều góc độ khác nhau Ở Power Shape chúng ta có thể thoải mái quan sát, kiểm tra mô hình kể cả lúc đang thực hiện lệnh Để dễ quan sát và dễ hình dung

về vật thật Power shape cho ta có thể bố trí các hiệu ứng mầu lên vật thể Các mầu

có sẵn trong Power shape được phân thành các nhóm: Chung, kim loại, kim loại đúc, bề mặt ăn mòn, bề mặt vân đá, bề mặt gỗ, thuỷ tinh, các bề mặt mầu của vải: satanh, lụa, các bề mặt màu ít phản xạ, phản xạ mạnh, các bề mặt sáng tối Với cách

bố trí đa mầu sắc như vậy giúp cho người thiết kế dễ dàng quan sát các đối tượng vẽ của mình đặc biệt là cho các bản vẽ lắp

Trong quá trình thao tác với mô hình, con trỏ dễ dàng truy bắt các điểm trên vật thể, những điểm cơ sở đã có giúp cho người sử dụng thiết kế được chính xác những sản phẩm theo yêu cầu của khách hàng

2.1.1 Môi trường làm việc

2.1.1.1 Khởi động Power Shape

Có ba cách để khởi động Power Shape:

Cách 1: Nếu bạn đã tạo biểu tượng - Shortcut trên màn hình thì chỉ cần nháy đúp chuột vào biểu tượng trên màn hình

Cách 2: Click chuột vào biểu tượng trên thanh quick launch taskbar

Cách 3: Click chuột vào nút Start/Program/Delcam/Power Shape/Power Shape6060

2.1.1.2 Màn hình Power Shape

Hình 2.1: Màn hình Power Shape 6060 sau khi khởi động

Sau khi vào Power Shape 6060 hệ thống sẽ hiển thị màn hình có dạng như trên hình 2.1 và gồm có 3 phần chính:

Vùng màn hình đồ họa, vùng thanh công cụ và vùng hỏi đáp của chương trình

a Vùng màn hình đồ họa: Đây là vùng làm việc, nơi các mô hình hình học số của

đối tượng được thiết lập hoặc được gọi ra và chỉnh sửa Phần hiển thị này trên vùng màn hình đồ họa giúp cho người sử dụng dễ dàng vận hành thao tác trên máy tính

đó chỉ cần click vào biểu tượng của nút đó là yêu cầu được thực hiện

Vùng các thanh công gồm nhiều thanh công cụ khác nhau, cụ thể:

+ Thanh tiêu đề:

Thể hiện tên của phần mềm, tên của bản thiết kế đang hiện hành

+ Thanh Menu bar:

Khi click chọn vào một trong các menu này thì đều xuất hiện các menu xổ xuống với các chức năng cụ thể:

Menu File:

New: Tạo một bản vẽ mới, Open: mở một

bản vẽ đã có sẵn, Close: đóng bản vẽ

Save: Lưu bản vẽ, Save as: lưu bản vẽ

dưới một tên mới, Properties: cho biết

thông tin đang sử dụng bao nhiêu đường, lớp trên bản vẽ

Examples: Mở một bản vẽ có sẵn trong hệ

thống khi cài đặt phần mềm

Print… in bản vẽ, Print Preview: xem trước khi in, Print setup: thiết lập về khung

nhìn trang in và khi in sẽ chỉ in những gì thể hiện ở cửa sổ này

Print to File: cho phép in một bản ảnh nào đó có sẵn trong máy

Reset: Trở lại trạng thái trước khi save

Delete: Cho phép xóa một file nào đó mà đã tạo trong máy tính Import: Nhập dữ liệu hay chèn một dữ liệu từ một phần mềm khác Export: Xuất bản vẽ dưới dạng định dạng (đuôi) khác

Khi vào menu Object ta sẽ được tập hợp các lệnh về thiết lập

đường, điểm, cung, vẽ mặt, vẽ khối và tạo ra các đường đa tuyến (Composites curve) Khi cần thiết kế ta có thể vào lệnh

từ menu này

Những vấn đề về đường lớp

(levels), màu tô cho đối tượng thiết

kế (materials), ánh sáng cho vật

thể (lights), trang trí tem mác cho

đối tượng (label) sẽ được tích hợp

hết ở trong menu lệnh Fomat

Để thao tác của người thiết kế được đơn giản

hơn trong khi sử dụng phần mềm, Power

Shape hỗ trợ việc đặt lệnh tắt theo nhu cầu của

người sử dụng bằng cách vào Tools/Custumise

xuất hiện bảng như hình bên

Một đặc điểm khác ở Power Shape so với các phần mềm khác đó

là các modul của phần mềm này được tích hợp trong Application

Khi cần vào một trong các modul này chỉ cần vào menu như hình bên ngay lập tức Power Shape sẽ chuyển màn hình sang một môi trường làm việc mới theo yêu cầu của người sử dụng

+ Thanh Standar:

Cũng như các phần mềm khác, trên thanh Standar Power Shape cũng có những chức năng New- mở bản vẽ mới, Open – mở bản vẽ đã có sẵn, Save- lưu bản vẽ… Tuy nhiên trên thanh này còn được trang bị những nút lệnh hết sức thông minh tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng như nút lệnh:

Hiển thị các thông tin về đối tượng (Surface hay solid, kích thước)

Chuyển sang làm việc trên môi trường lắp ráp – PS Assembly

Xuất bản vẽ 2D từ bản vẽ 3D trên môi trường PS Drafting

Chuyển sang làm việc trên môi trường Copy Cad

Chuyển sang làm việc trên môi trường gia công phay Power Mill

Ngắt/kết thúc một lệnh nào đó đang hiện hành

Tạo gốc tọa độ với các lựa chọn tùy chọn

Trong Power shape có thể dễ dàng tạo gốc tạo độ bất cứ lúc nào và tạo theo các kiểu khác nhau, cũng như dễ dàng quay về các gốc toạ độ đã tạo trước Điều này rất thích hợp với việc tạo nhiều chi tiết trên một bản vẽ hoặc bản vẽ có mô hình phức tạp Các loại gốc toạ độ có thể tạo trên phần mềm: Tạo từng gốc toạ độ, tạo liên tục các gốc toạ độ, tạo gốc toạ độ gióng theo vật thể, tạo gốc toạ độ ở tâm vật thể, tạo gốc toạ độ ở trên vật thể, tạo gốc toạ độ ở dưới vật thể

Trên thanh Standar được bố trí luôn các nút biểu tượng các lệnh vẽ từ vẽ điểm, đường thẳng, đường cong, đường đa tuyến,vẽ các mặt, khối rắn… cho đến các lệnh

về hiệu chỉnh những đối tượng vừa vẽ

Khi nhấp trái chuột vào một trong các biểu tượng này thì sẽ xuất hiện từng menu xổ xuống giúp thuận tiện cho người thiết kế:

Với biểu tượng vẽ đường thẳng khi chúng ta kích chuột vào

sẽ xổ xuống một menu cho phép chúng ta lựa chọn vẽ

được: Đường thẳng liên tục, hình chữ nhật, hình đa giác, vẽ

đường bao cho một đối tượng nào đó, vẽ một đường thẳng

nối từ một đối tượng trong không gian xuống mặt phẳng

hiện hành lựa chọn và hiệu chỉnh chi tiết bằng cách vát cạnh chi tiết

Khi cần vẽ đường tròn, cung tròn, bo cung đối tượng 2D

nào đó ta tiến hành click vào biểu tượng vẽ cung tròn sẽ

giúp chúng ta lựa chọn đúng theo mong muốn

Click vào biểu tượng vẽ đa tuyến cho phép chúng ta

thoải mái những lựa chọn như vẽ đường curve liên tục, vẽ đường

curve có hiểu chỉnh tại những điểm nút, vẽ lò xo…rồi đến biến

các đường curve thành đường composite curve, tạo giao tuyến từ

hai đối tượng là mặt phẳng…

Để thiết kế ra những sản phẩm theo mong muốn người sử dụng

phần mềm có thể lựa chọn vẽ theo surface (mặt) hay theo solid

(khối rắn) chỉ cần nhấp chuột vào biểu tượng khối rắn

hay vào biểu tượng vẽ vẽ mặt ta được các menu xổ

xuống với rất nhiều những lựa chọn để thiết kế như vẽ khối

hộp, hình trụ tròn xoay, hình nón, hình quả cầu, hình vòng

xuyến, mặt phẳng cơ bản, các lệnh đùn đối tượng

(Extrusions), xoay đối tượng quanh một đường tâm

(Revolution), vẽ mặt phẳng theo những đường composive

curve đã tạo ra từ trước, vẽ mặt từ nhiều đường composive curve

khác nhau… Bo cung hay vát cạnh các đối tượng là các mặt cũng

được thực hiện ở phần menu xổ xuống này của surface

Với sự hỗ trợ của phần mềm Power Shape giúp người thiết kế có thể

chuyển đổi đối tượng từ Surface sang Solid hoàn toàn đơn giản bằng cách chọn đối tượng sau đó vào biểu tượng khi đó toàn bộ đối tượng được chọn trước đó

là surface giờ đã chuyển thành solid và để làm ngược lại thì lại càng đơn giản, ta chỉ

cần chọn đối tượng và vào convert ra surface là được Khi đó ta sẽ có đối tượng vừa

lựa chọn trước đó là khối rắn thì giờ đây toàn bộ đã chuyển thành các mặt có quan

hệ ràng buộc lắp ghép với nhau

Một đặc điểm chung của các phần mềm CAD/CAM là khả năng cộng trừ các khối

cơ bản hay các khối vừa thiết lập khi thiết kế bằng solid thì với Power Shape cũng

có khả năng này Trong quá trình sử dụng phần mềm người thiết kế dùng

những khối cơ bản để tạo ra hình dáng cơ bản của sản phẩm sau đó dùng

các phép toán cộng trừ các khối trên thanh công cụ này để hoàn thành sản

phẩm Những phép toán hợp nhiều khối solid thành một khối thống nhất

hay trừ bỏ một phần nào đó trên đối tượng thiết kế, tạo thành mỏng cho

sản phẩm, tạo bề dầy cho sản phẩm, bo cung, vát cạnh … cũng được tích

hợp tất cả trên menu xổ xuống này

Để hiệu chỉnh như sao chép, di chuyển, xoay… đối tượng Power Shape

cũng trang bị cho người thiết kế một thanh công cụ hiệu chỉnh Edit toolbar khi ta

click chuột vào biểu tượng ngay lập tức thanh công cụ hỗ trợ này sẽ xuất hiện trên màn hình

Với thanh công cụ này

thì người thiết kế hoàn toàn có thể tạo ra những sản phẩm từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp

Trợ giúp cho quá trình quan sát của người thiết kế Power Shape trang bị một thanh

công cụ Views với từng góc nhìn tiêu chuẩn và các dạng tô bóng vật thể

Từ thanh công cụ này mà giúp cho người thiết kế có thể quan sát vật thể dưới dạng lưới (wiframe) dạng tô bóng, vừa tô bóng vừa kết hợp với những đường lưới… Khi cần chỉnh sửa những đối tượng dạng mặt thì ta chỉ cần nháy đúp vào đối tượng

đó ngay lập tức một thanh công cụ hỗ trợ chỉnh sửa mặt sẽ xuất hiện:

Trên thanh công cụ này người thiết kế thỏa sức chỉnh sửa đối tượng với các tính năng như cắt tỉa mặt, thay đổi hướng nhìn mặt vật thể, kéo dãn mặt hay nối liền hai mặt thành một…

Một đặc điểm nổi trội của Power Shape là có thanh Levels với tính năng như trên

Autocad – phần mềm rất quen thuộc với những kĩ sư cơ khí

Với thanh công cụ hỗ trợ này thì người thiết kế có thể bật tắt tùy ý các lớp đối tượng cần quan sát mà thao tác rất đơn giản chỉ nhấp chuột một cái là

đã thực hiện được Những bản vẽ phức tạp thì điều này là vô cùng cần

thiết Đặc biệt là trong quá trình thiết kế khuôn nói riêng hay thiết kế

bản vẽ lắp nói chung thì tính năng này được khai thác triệt để tạo ra

những bản vẽ phức tạp mà vẫn đơn giản cho người thiết kế

+ Vùng hỏi đáp:

Trong vùng này có hiển thị gốc tọa độ hiện thời là gốc nào, người thiết kế đang vẽ ở mặt phẳng nào của hệ trục tọa độ và với tọa độ là bao nhiêu Với phương pháp vẽ bằng tọa độ tuyệt đối thì ở vùng này có trang bị cho người vận hành một khung hiển thị tọa độ nhập vào để cho ra đối tượng cần thiết kế

2.1.1.3 Hình ảnh một số sản phẩm được thiết kế trên Power Shape

2.1.2 Thiết kế một sản phẩm bất kỳ trên Power Shape

(b) (a)

(c)

(e)

Hình 2.2: Một số sản phẩm được thiết kế trên Power Shape

(a) Quạt cây 400 của hãng Sunlux, (b) Bình lọc nước, (c) bộ khuôn hoàn chỉnh,

(d) Khuôn mắc áo, (e) Mặt nạ xe Wave, (f) Hộp đựng bánh kẹo

Dưới đây là trình tự thiết kế một sản phẩm bất kỳ trên Power Shape Giả sử cần thiết kế sản phẩm “Đế” của bộ đèn tháp kính cong Đây cũng chính là sản phẩm tôi tiến hành thiết kế và gia công khuôn trong phần các chương sau

+ Bước 1: Vẽ bản vẽ 2D tạo ra các đường cơ sở từ sản phẩm mẫu trên phần mềm Autocad

+ Chuyển sang phần mềm Power Shape, vào File/Import chỉ đường dẫn tới File chứa bản vẽ 2D trên ta được:

+ Chọn vào đường bao biên dạng ngoài của chi tiết sau đó sử dụng lệnh Extrusions trong các lệnh vẽ của solid và hiệu chỉnh với chiều cao là 16mm trong ô Length và góc Draft Angle là -30:

+ Tiếp tục sử dụng lệnh Extrusions cho đường bao biên dạng với kích thước chiều dài là 158.4mm của chi tiết sau đó hiệu chỉnh với chiều cao là 18mm trong ô Length

và góc Draft Angle là -30

+ Dùng lệnh Extrusions để tạo khối chiều cao là 20mm cho cả ba biên dạng 3 đảo lồi lên của sản phẩm và cũng với góc Draft Angle là -30

+ Đến đây ta chọn cả 3 khối sau đó vào hiệu chỉnh solid và ta cộng ba khối này thành một kết quả được như hình vẽ

+ Tiến hành tạo thành mỏng cho sản phẩm với bề dầy nhựa bằng 2mm bằng cách vào phần hiệu chỉnh solid và chọn như hình vẽ và kết quả ta được:

+ Tương tự như trên ta dùng các khối trụ đã có sẵn và phép cộng trừ solid tạo tiếp

hai trụ để bắt bu lông vào tường và hai lỗ để lắp với thân đèn cuối cùng ta được sản

phẩm hoàn chỉnh như sau:

Như vậy thao tác trên Power Shape 6060 thật là đơn giản mà cho ta sản phẩm rất

đẹp Đây chính là bước đột phá của các nhà viết ra phần mềm CAD/CAM này Sau khi xây dựng được mô hình ta tiến hành save file sang định dạng *.IGES và

*.STL để phục vụ cho các bước thiết kế sau

2.1.3 PS - Assembly

PS – Assembly cho phép người sử dụng phần mềm có thể lắp ghép hoàn chỉnh

một bản vẽ lắp của cụm chi tiết, các thiết bị máy móc dưới dạng 3D từ những bản

vẽ thiết kế từng chi tiết Từ bản vẽ lắp này giúp cho người thiết kế có thể kiểm tra

được quan hệ lắp ghép của các chi tiết trong cả cụm chi tiết đã được hay chưa, xấu

hay đẹp Dưới đây là một số sản phẩm được lắp ghép trên PS - Assembly từ những

chi tiết riêng lẻ đã được thiết kế từ trước:

Hình 2.3: Một số sản phẩm được lắp ghép trên PS – Assembly

(a) Đèn tháp kính cong, (b) Nồi cơm điện, (c) Khuôn hoàn chỉnh

Để thao tác vào phần này người thiết kế chỉ cần vào Application/PS-Assembly hoặc click vào biểu tượng trên màn hình làm việc của Power Shape Khi đó trên thanh Standar sẽ thêm một thanh công cụ trợ giúp lắp ghép như sau:

Lúc này để thao tác lắp ghép thực hiện được trên môi trường này, ta chỉ cần click vào biểu tượng sau đó gọi tên những bản vẽ chi tiết cụ thể rồi lắp ghép bằng mối quan hệ ràng buộc nhau là xong

Như vậy, khi cần thiết kế một bộ sản phẩm nào đó ta chỉ cần thiết kế từng chi tiết trong bộ sản phẩm rồi lần lượt gọi chúng ra lắp ghép lại với nhau là ta sẽ được

bộ sản phẩm hoàn chỉnh

2.1.4 PS - Mold maker

PS - Mold maker là một chương trình thiết kế khuôn mẫu nhưng nằm trong Power Shape Phần này sẽ có từng bước thiết kế cho một bộ khuôn hoàn chỉnh với kích thước các tấm khuôn do ta hoàn toàn chỉnh sửa theo ý tưởng thiết kế và kết hợp với những chi tiết tiêu chuẩn như chốt, bạc, bu long, con trượt … giúp cho việc hoàn thành bộ khuôn của người thiết kế rất nhanh

Hình 2.4: Bộ khuôn tiêu chuẩn được thiết kế trên PS-Moldmaker

Để thao tác vào phần này trên môi trường Power Shape người thiết kế chỉ cần vào Application/PS-Moldmaker

Khi đó từ nút biểu tượng khi ta nhấp chuột vào sẽ có một

menu xổ xuống với rất nhiều những hỗ trợ tuyệt vời trợ giúp cho việc

thiết kế khuôn như tạo điện cực xung, tạo mặt phân khuôn, tạo khoảng

mở khuôn mô phỏng, mô phỏng mở khuôn để xem lòng và lõi

khuôn… Với những hỗ trợ này thì việc tạo những bộ khuôn với đầy đủ

các chi tiết của khuôn thật là đơn giản cho người thiết kế

2.1.5 PS - Shoemaker

PS – Shoemaker là mô đun chuyên thiết kế đế giày với ngân hàng những đế giầy đã có sẵn Người thiết kế chỉ việc vào ngân hàng này gọi những mẫu đã có sẵn

ra để sử dụng Dưới đây là một số mẫu giày trong ngân hàng đã có:

Từ ngân hàng đã có sẵn này người thiết kế hoàn toàn có thể lấy ra có thể dùng luôn hoặc chỉnh sửa theo yêu cầu của khách hàng với xu thế liên tục đổi mới ngày nay

2.1.6 PS- Electrode

PS- Electrode là một mô đun của Power Shape chuyên thiết kế điện cực xung cho các máy xung điện Với những sản phẩm có nhiều bề mặt phức tạp mà trên máy phay CNC không thể gia công được mà phải tạo điện cực rồi chuyển sang máy xung điện gia công để hoàn thành Với tính năng tạo điện cực này người thiết kế không phải mất thời gian vẽ điện cực mà chỉ cần chọn vùng cần xung trên sản phẩm kết hợp với tính năng tuyệt vời này của phần mềm giúp cho việc tạo ra những điện cực rất nhanh và chính xác

Một ví dụ về tạo điện cực xung trên PS- Electrode: