Ứng dụng phần mềm Catia trong thiết kế và lập trình gia công trục bơm nước của động cơ xe máy trên máy tiện CNC

Ứng dụng phần mềm Catia trong thiết kế và lập trình gia công trục bơm nước của động cơ xe máy trên máy tiện CNC Ứng dụng phần mềm Catia trong thiết kế và lập trình gia công trục bơm nước của động cơ xe máy trên máy tiện CNC luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

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

-

ĐÀO NGỌC PHƯƠNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRỤC BƠM NƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY TRÊN MÁY TIỆN CNC

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ

PH ẦN MỞ ĐẦU

I TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, trên thị trường xe gắn máy của Việt Nam có rất nhiều hãng xe môtô Nhìn chung đang được sử dụng nhiều nhất vẫn là dòng xe số tự động, xe côn tay và dòng xe tay ga sử dụng công nghệ phun xăng điện tử

Hãng xe máy Honda đã cho ra đời xe tay ga SH, @, Dylan, PS sử dụng phương pháp làm mát động cơ bằng dung dịch và quạt gió Dòng xe này được sản xuất và

nhập vào thị trường Châu Âu nhưng được nhập về thị trường Việt Nam và rất được

ưa chuộng

Qua trao đổi với các chuyên gia về lĩnh vực sửa chữa môtô, xe máy, thị trường

hiện nay các xe SH, @, Dylan, PS sau khi làm việc khoảng 2 đến 3 năm (≈ 30.000 Km) thì nhiệt độ nước làm mát của động cơ tăng cao vượt mức giới hạn cho phép (định tính: kim báo nhiệt độ nước làm mát tăng vào giới hạn vạch đỏ hoặc định lượng: đèn đỏ sáng liên tục trên mặt đồng hồ sau khi nổ máy) Nếu không sửa chữa

kịp thời sẽ làm cho dầu bôi trơn động cơ thoát ra ngoài vỏ động cơ qua lỗ thoát công nghệ tại khu vực đặt bơm nhớt

- Dung dịch có lẫn hạt kim loại làm đến phá hủy phớt nước làm mát, phớt

dầu, cánh của trục bơm

Để sữa chữa nhược điểm trên, các cửa hàng sửa chữa xe máy đã tự chế tạo

một số trục bơm mới để thay thế trục bơm bị hỏng Các trục bơm làm mát này được

chế tạo từ thép C45, thép không gỉ

Trục bơm chế tạo bằng thộp C45 sau khi thay thế hiện tượng hỏng trục bơm

vẫn xảy ra và cũn nhanh hơn so với trục bơm nguyờn bản của xe

Trục bơm chế tạo bằng thộp khụng gỉ hoạt động khắc phục được nhược điểm ụxi húa bề mặt nhưng vẫn phỏ hủy phớt nước, phớt dầu

Nguyờn nhõn chủ yếu nhưng độ chớnh xỏc khụng cao nờn sau khi thay khụng lõu (500- 800 Km) xe vẫn xảy ra hiện tượng hỏng húc như vậy

Là một giỏo viờn dạy nghề Nguội sửa chữa mỏy cụng cụ Tụi thấy rằng để thay thế trục bơm làm mỏt của dũng xe SH, @, Dylan, PS nguyờn nhõn chớnh dẫn đến hỏng trục bơm đú là :

- Do vật liệu chế tạo của trục bơm khụng phự hợp với điều kiện làm

việc trong mụi trường dung dịch làm nguội cú húa chất ở nhiệt độ

cao (kho ảng 120 º C)

- Do thiết bị gia cụng và trỡnh độ cụng nghệ nờn độ chớnh xỏc về kớch

thước, yờu cầu về dung sai (đồng tõm, độ đảo hướng kớnh) khụng đạt, tớnh lắp lẫn kộm

Chớnh vỡ vậy nờn Tỏc giả đó lựa chọn đề tài “Ứng dụng phần mềm CATIA

II N ỘI DUNG NGHIấN CỨU

Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, luận văn này có nội dung như sau:

- Nghiên cứu tổng quan về điều khiển số và công nghệ CNC

- Điều tra khảo sỏt, lựa chọn vật liệu gia cụng trục bơm hợp lý

- Giới thiệu phần mềm CATIA

- Tổng quan về máy tiện CNC Hwacheon HI- ECO 21HS

- ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế, lập trình gia công trục bơm làm mát động cơ xe máy trên máy tiện CNC Hwacheon HI- ECO 21HS

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIấN CỨU

- Tỡm hiểu khai thỏc phần mềm CATIA V5R19

- Thiết kế theo mẫu trục bơm làm mát của động cơ xe ga

- Sử dụng mỏy tiện CNC để gia cụng chế tạo trục bơm làm mỏt bằng vật liệu SUS304

Việc nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành với các điều kiện sau:

- Máy thực nghiệm: máy tiện CNC HWACHEON HI-ECO 21HS (Hàn Quốc)

- Vật liệu gia công là thép SUS304

- Đối tượng gia công là trục bơm nước của động cơ xe máy có sử dụng phương phỏp làm mỏt động cơ bằng dung dịch

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU

- Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu tỏc giả đó làm việc dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp

- Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu ảnh hưởng của điều kiện làm việc đến trục bơm

xe tay ga (khảo sỏt thực tế trờn xe Dylan)

- Luận cứ thực tiễn: dựa trờn cơ sở số liệu thu thập, quan sỏt để thiết kế và đưa vào

chế tạo thử bằng vật liệu SUS304 tiến tới gia công sản phẩm phục vụ thị trường

- Thực nghiệm trên máy Tiện CNC để gia công ra sản phẩm

- Dùng dụng cụ đo và đồ gá để kiểm tra sản phẩm sau khi gia công

V í NGHĨA KHOA HỌC VÀ í NGHĨA THỰC TIỄN CỦA

LU ẬN VĂN

ý NGHĩA KHOA HọC:

Bằng cách nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với điều tra khảo sát, luận văn đã làm rõ nguyên nhân chính dẫn đến hỏng hóc của trục bơm Từ đó đưa ra được vật

liệu chế tạo và công nghệ tối ưu để chế tạo trục bơm một cách hợp lý và đạt yêu cầu

kỹ thuật

ý NGHĩA THựC TIễN :

Kết quả nghiên cứu thay đổi vật liệu chế tạo trục bơm và ứng dụng công nghệ CAD/CAM để gia công chế tạo hoàn thành 90% sản phẩm trục bơm có ý nghĩa thực tiễn trong sản xuất như sau:

- Khắc phục nguyên nhân hỏng trục bơm của các dòng xe tay ga (SH, PS, Dylan, @) Đây là một yếu tố có ý nghĩa rất lớn đối những người sử dụng dòng xe tay ga nói trên

- Trục bơm có khả năng làm việc trong môi trường hóa chất và nhiệt độ cao

- ứng dụng phần mềm CATIA để gia công trục bơm đạt được các yêu cầu kỹ thuật mà bản vẽ thiết kế đặt ra

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA

1 1 Tổng quan về các phần mềm CAD/CAM hiện đại

CAD – Computer Aided Design : Thiết kế dưới sự trợ giúp của máy tính

CAM – Computer Aided Manufacturing: Sản xuất dưới sự trợ giúp của máy tính

CAD xuất hiện vào trước năm 1960, với tư cách là công cụ vẽ (Drafting Tool)

Vì vậy, trước đây CAD được coi như là “cây bút chì điện tử” (electronic Pencil) Cho đến những năm 80 của thế kỷ trước, vẽ vẫn là chức năng cơ bản của các phần

mềm CAD Các công cụ vẽ đã không ngừng được cải tiến và được bổ xung thêm các tiện ích khiến cho công việc vẽ được tiến hành nhanh chóng hơn, chính xác hơn

và giúp cho việc quản lý, trao đổi tài liệ thiết kế được dễ dàng hơn Với chức năng

vẽ thì theo tên goi ban đầu, CAD chỉ là công cụ trợ giúp vẽ trên máy tính điện tử (Computer Aided Draffting)

Theo thời gian CAD đuợc phát triển theo 2 hướng:

- Một mặt, CAD được tích hợp thêm nhiều chức năng mới Với các tính năng

đồ họa đặc trưng của mình, CAD đã trở thành môi trường phát triển các công cụ tính toán, phân tích, sản xuất (như tính toán động học, động lực học cơ cấu, tính toán khí động, nhiệt, từ, rung động cho đến việc lập trình, quản lý quy trình công nghệ gia công trên máy CNC,…) Nói cách khác, CAD ngày càng được tích hợp thêm những chức năng mới và nhờ các chức năng này CAD đã trở thành công cụ vô cùng hữu dụng cho các kỹ sư thiết kế Các thuật ngữ CAE (Computer Aided Engineering) hay CAM (Computer Aided Manufacturing) đã trở nên ngày càng quyen thuộc và gần gũi đối với những người làm kỹ thuật Có thể nói tuy có các

chức năng rất khác nhau nhưng các phần mềm CAE và CAM đều có một đặc điêm trung là chúng đều được phát triển trong môi trường đồ họa của CAD hoặc sử dụng

trực tiếp dữ liệu đồ họa của CAD Một cách tự nhiên, nhiều hệ CAD, như CATIA (IBM), Pro/Engineer (của PTC), Cimatron (Cimatron Coporation),…đã tích hợp

nhiều cho mình nhiều chức năng của CAM và CAE Chúng đã thực sự trở thành các

phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE

- Mặt khác, một số hãng sản xuất phần mềm CAD khác, như Autodesk (Với các phần mềm Mechanical Desktop và Inventor), Solid Works…, đã tạo ra một môi trường mở, cho phép và khuyến khích tất cả các nhà phát triển sử dụng dữ liều và các công cụ điều hành của CAD để tạo ra các phần mềm CAM và CAE khác Chiến lược hợp tác trên cơ sở chuyên môn hóa đó cho phép tạo ra các sản phẩm

phần mềm có chất lượng cao, giá thành hạ và giải phóng cho khách hàng khỏi sự lệ thuộc vào một vài hệ nhất định

Dù bằng cách nào đi chăng nữa thì các chức năng CAM và CAE cũng được phát triển trên nền CAD Nếu như không phân biệt một cách rạch ròi các chức năng CAD,CAM hay CAE do các hãng phần mềm tạo ra thì có thể quan niệm rằng CAM

và CAE thực chất là sự phát triển tiếp theo của CAD Và với quan niệm này thì có

thể nói các phần mềm CAD hiện đại đã được tích hợp thêm các chức năng CAM và CAE

Với các hệ CAD hiện đại, môi trường làm việc của các kỹ sư thiết kế không

phải là các bản vẽ (Drawing) mà là mô hình (Model)

Bản vẽ đúng là ngôn ngữ của các kỹ sư, nó chứa các hình chiếu, hình cắt,

mặt cắt, các chú giải theo các quy ước chuyên môn mà chỉ người kỹ sư mới có thể

hiểu được và chỉ dùng để lưu trữ và trao đổi thông tin với nhau Bản vẽ thực chất là

một tài liệu chết Khi phần mềm CAD hiện đại, đối tượng làm việc là các mô hình thiết kế Trên cơ sở hình học 3D, các mô hình có thể dễ dàng quan sát, xoay chuyển theo các góc độ cùng các cự ly khác nhau, có thể tính toán và xác định các tài nguyên của chi tiết thật thông qua mô hình một cách nhanh chóng, giữa các chi tiết

có thể được lắp ráp thành cụm chi tiết, thành sản phẩm và có thể được mô phỏng

ạt động, các quá trình phân tích rất trực quan và tường minh

để tạo ra các bản vẽ kỹ thuật Người ta thường dùng công cụ sketcher để tạo ra các

bản vẽ đơn giản

b T ạo bản vẽ từ mô hình

Trong CAD hiện đại, bản vẽ là sự biểu hiện bằng ngôn ngữ của mô hình Vì

vậy, cách thông thường nhất đẻ tạo ra bản vẽ là xuất trực tiếp các hình chiếu, hình

cắt từ mô hình Vì vậy, ngoài cách gọi thông thường (Draw), bản vẽ còn có tên gọi khác là Layout Từ một mô hình có thể tạo ra nhanh chóng một hay nhiều bản vẽ

Giữa mô hình và các bản vẽ được tạo ra lại có mối liên hệ qua lại Mỗi một thay đổi

từ mô hình sẽ được tự động cập nhật sang bản vẽ và ngược lại

Kiểm Nghi ệ

Chỉnh

s ửa

về cấu trúc (structure), phân tích về quá trình truyền nhiệt (Therm), phân tích về dao động (Vibration)…Quá trình phân tích thực chất là sử lý các số liệu nhập vào theo

rất nhiều những nguyên tắc và những công thức thực nghiệm để có thể đưa ra được

kết quả phân tích mà ta mong muốn Kỹ thuật đồ họa trong CAD hiện đại giúp cho nguời dùng có được cái nhìn hết sức trực quan và tường minh về kết quả thu nhận được

CAM xuất hiện một cách độc lập với CAD, nhằm mục đích riêng là trợ giúp

lập trình cho các máy NC.Xu huớng tích hợp CAD/CAM nảy sinh từ những năm 70

của thế kỷ trước để tận dụng môi trường đồ họa hấp dẫn của CAD Hiện nay phần

lớn các hệ CAD hiện đại đều có chức năng CAM và trở thành một hệ tích hợp CAD/CAM

Các phần mềm CAD 2D (như AutoCAD) buộc người dùng phải nhập chính xác kích thước và các quan hệ hình học giữa các đối tượng vào bản vẽ Điều đó không thể thực hiện khi chưa có bản vẽ hoàn chỉnh Vì vậy, chức năng vẽ dù tốt đến đâu thì cũng không thể đảm bảo cho CAD công cụ trợ giúp thiết kế thực sự Muốn

có môi trường thiết kế phải có CAD 3D với chức năng mô hình hóa và phân tích

mạnh với các công nghệ thiết kế mới Các công nghệ này đảm bảo cho người kỹ sư thiết kế theo “Quy trình thuận” như trong sơ đồ sau

Các hệ CAD hiện đại đều sử dụng công cụ mô hình hóa 3D, trong đó tích

ợp các công nghệ sau:

1.1.2.1 Thi ết kế theo tham số (Parametric Design)

Với công nghệ này, thay vì phải vẽ chính xác ngay từ đầu (điều khó thực

hiện), ta bắt đầu với việc phác thảo chi tiết, sau đó mới chính xác hóa bằng cách gán kích thước và các liên kết hình học cho đối tượng Cũng có thể gán các mối quan hệ cho các yếu tố hình học để mỗi khi thay đổi một yếu tố thì các yếu tố khác sẽ tự động thay đổi theo Công nghệ thiết kế theo tham số tạo cho CAD các yếu điểm sau:

- Giúp cho người thiết kế hình thành và thể hiện ý tưởng thiết kế theo quy luật

tự nhiên của quá trình tư duy: Đi từ phác thảo ý đồ đến chính xác hóa mô hình rồi

mới xuất tài liệu thiết kế dưới dạng bản vẽ (Drawing)

- Tạo cho quá trính thiết kế được mềm dẻo, linh hoạt Các sản phẩm thiết kế

có thể được sửa đổi một cách dễ dàng, trong bất cứ giai đoạn nào

- Dễ kế thừa các kết quả đã có Nhờ công nghệ này mà người dùng có thể tự

tạo ra các thư viện các chi tiết hoặc kết cấu máy cho riêng mình và sử dụng chúng

một cách hiệu quả

- Giữ mối liên kết mô hình và tài liệu thiết kế

Công nghệ này đã đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ CAD Thay

vì làm việc với các đối tượng đơn giản, như đường thẳng, cung tròn, kích thuớc,…rời rạc, người dùng làm việc trực tiếp với các bề mặt (phẳng, trụ, rãnh then…vv) với các chi tiết và các cụm lắp ráp Nhờ thế có thể tạo ra các mối ghép, các khớp, cặp truyền động như trong thế giới thực

Nhờ các đối tượng được quản lý chặt chẽ theo tên gọi và theo số lượng, việc

tạo ra cơ sở dữ liệu và xuất bảng danh mục sản phẩm trong bản vẽ lắp được thuận

tiện và dễ dàng, chính xác

Đối tượng cơ sở dùng trong CAD hiện đại là các Feature (Đặc tính) Từ các đặc tính này mới hình thành các chi tiết máy, các cụm lắp và các sản phẩm lắp ráp hoàn chỉnh

1 1.3 Phương thức chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ phần mềm

Trong thiết kế và chế tạo công nghiệp ngày này, thường phải truyền dữ liệu từ

một tổ chức đang dùng hệ thống này sang một tổ chức đang dùng hệ thống khác Nhưng thực tế lại thường xảy ra trường hợp các mô hình hình học được tạo dựng

bời một hệ CAD/CAM lại không thể trực tiếp sử dụng trong một hệ CAD/CAM khác được Đó là vấn để thuộc tính tương thích hay tính thích hợp của cơ sở dữ liệu (Data Base Compatibility) Đó là một trong những vật cản chính làm chậm công

- Những cơ sở dữ liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu bản vẽ là bản quyền của hãng hay tập đoàn, vì vậy chúng phải mang tính bảo mật, chống xâm phạm cao Tính tương thích không những tồn tại giữa các phần mềm khác nhau mà còn

có thể xảy ra đối với ngay cả các thế hệ khác nhau của một phần mềm Các hãng tạo

lập phần mềm CAD/CAM cần phải thay đổi cơ sở dữ liệu theo chu kì để có thể đáp ứng việc bổ sung vào bộ phần mềm các tính chất và đặc điểm mới Việc không tương thích giữa các gói phần mềm như vậy là nguyên nhân cản trở đối với việc truyền dẫn, chuyển giao dữ liệu (data tranfer) giữa các bộ phần mềm khác nhau

Để có thể tích hợp các hệ CAD/CAM khác nhau, những tiêu chuẩn chuyển giao bản vẽ (Drawing interchange standards) thường xuyên là mối quan tâm hàng đầu của các hãng sáng lập phần mềm CAD/CAM Có hai giải pháp chính đang được

vận dụng để giải quyết các vấn để chuyển giao dữ liệu này là: truyền thông trực tiếp (direct communication) và truyền thông gián tiếp (indirect communication)

1.1.3.1.Truy ền thông trực tiếp

Giải pháp này thường được ứng dụng ở các bộ phần mềm đặc biệt để có thể

trực tiếp chuyển giao và trao đổi các tệp dữ liệu bản vẽ Để thực hiện được công

việc này, giữa hai bộ phần mềm cần phải có được một bộ dịch để có thể chuyển đổi các dữ liệu mô hình hình học số được xây dựng từ hệ phần mềm này sang dữ liệu hình học số thích hợp với bộ phần mềm muốn kết nhập dữ liệu

Theo sơ đồ trên cần thiết phải có một bộ dịch (translator) xuôi dùng cho việc chuyển đổi dữ liệu sản phẩm từ hệ CAD/CAM A sang hệ CAD/CAM B Theo chiều ngược lại, cần phải có một bộ dịch ngược để chuyển đổi dữ liệu sản phẩm từ hệ CAD/CAM B sang hệ CAD/CAM A Nghĩa là phải có hai bộ dịch cho từng cặp hệ CAD/CAM khác nhau cần được ghép nối với nhau Những bộ dich theo cách đó được gọi là bộ dịch trực tiếp

Giải pháp này có ưu điểm là hữu hiệu, tiết kiệm được thời gian và dung lượng đĩa, đây là giải pháp thỏa đáng cho các hệ phần mềm có trợ giúp Tuy nhiên, nó cũng gặp các hạn chế về chi phí bảo dưỡng, đồng thời cũng cần phải thường xuyên nâng cấp các bộ dịch khi các hãng sản xuất phần mềm nâng cấp thế hệ phần mềm

mới

Người ta cũng có thể chuyển đổi dữ liệu giữa các 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 (neutral database), gọi là tệp trung gian (neutral file) không

phụ thuộc vào các hệ CAD/CAM hiện có hoặc sẽ có trong tưong lai Người ta gọi cách đó là cách chuyển giao dữ liệu gián tiếp (intermediat) giữa các hệ cơ sở dữ liệu khác nhau Với cách này từng hệ CAD/CAM phải có một cặp bộ xử lý của nó (own pair of processors) để chuyển đổi cơ sở dữ liệu thành quy cách tệp trung gian và ngược lại, từ quy cách tệp trung gian thành quy cách tệp gốc của nó

Ở giải pháp truyền thông tiêu chuẩn hay là dịch gián tiếp (Standardized Communication or Indirect Translation) có hai loại bộ dịch (translation utilities), đó là:

- Bộ dịch (translator) xử lý các dữ liệu bản vẽ nội bộ (interner drawing data)

và xuất dữ liệu (export the data) ở dạng tiêu chuẩn, đó chính là bộ tiền xử lý processor)

(pre Bộ dịch nhập và chuyển đổi dạng tiêu chuẩn sang bản vẽ nội bộ khác, được

gọi là bộ hậu xử lý (post-processor)

Giải pháp này có những ưu điểm như sau:

- Người tạo lập phần mềm dễ dàng vận dụng công cụ dịch với quy cách tệp tiêu chuẩn

- Thời gian phát triển ngắn

- Cung cấp được một kênh truyền thông mở và tin cậy xuyên qua tất cả các hệ CAD/CAM

Hạn chế của giải pháp này gồm có:

- Chỉ đề cập tới các đặc tính hình học cơ bản, còn các tiêu chuẩn hình học khác như: kiểu đường, các lớp vẽ xếp chồng nhau (layer) và kích thước không được xác định tốt trong các hệ CAD/CAM Tức là chất lượng chuyển đổi dữ liệu bị giảm sút do các sai số hình học trong quá trình thực hiện tính toán chuyển đổi Vì vậy, sau quá trình thường phải thực hiện một vài công việc chỉnh sửa dữ liệu

- Trong nhiều trường hợp, chính bộ chuyển dổi gián tiếp còn có thể là nguyên nhân gây cản trở việc phát triển các tính năng phức tạp mới của các hệ phần mềm

nếu như việc cải tiến nó không thể theo kịp được với những sự phát triển mạnh mẽ

đó của các thế hệ phần mềm

Tuy vậy, cho dù tồn tại những mặt hạn chế như trên, các bộ dịch gián tiếp dựa trên quy cách của tệp tiêu chuẩn vẫn được sử dụng rộng rãi và phổ cập ở thời điểm

hiện tại cũng như trong tương lai gần trước khi tìm ra một quy cách chuyển đổi mới

Giải pháp xây dựng và ứng dụng các bộ dịch gián tiếp ở hầu hết các bộ phần mềm CAD/CAM cũng góp phần làm cho các bộ dich trực tiếp sẽ không còn được sử

dụng rộng rãi nữa

Nói chung, các tiêu chuẩn truyền thông (communication standart) cần phải đáp ứng những yêu cầu sau đây:

- Trợ giúp thiết lập bản vẽ thông dụng và được quản lý theo từng kiểu loại

- Có được cơ sở dữ liệu cũng như thuật toán chuyển đổi để có thể tiết kiệm tối

đa dung lượng đĩa sử dụng

- Các thế hệ tương lai của các tiêu chuẩn cần phải phù hợp và tương thích với các thế hệ tiêu chuẩn cũ bởi khi tiếp tục phát triển và ứng dụng công nghệ CAD/CAM thì bản thân các tiêu chuẩn rồi cũng sẽ bị lạc hậu, do vậy cần phải phát triển và nâng cấp các thế hệ tiêu chuẩn mới đáp ứng được với yêu cầu phát triển đó Cho đến nay những tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm CAD/CAM

gồm có: DXF, DXB, IGES, PDES, STEP Trong đó, IGES hiện nay đựoc dùng phổ

biến là tệp trung gian DXF là tệp trung gian dùng cho dữ liệu bản vẽ kỹ thuật (exchange of drawing data), Step là quy cách dữ liệu tiêu chuẩn (the Standart Data Format) dùng để lưu trữ dữ liệu trong phạm vi vòng đời sản phẩm, bao gồm: thiết

kế, phân tích, chế tạo, đảm bảo chất lượng, kiểm tra và bảo dưỡng…

a Tiêu chu ẩn DXF và DXB

Tiêu chuẩn DXF (Data eXtrange Format) do hãng Auto Desk tạo lập và được

sử dụng rộng rãi trong các bộ phần mềm Auto CAD, là tiêu chuẩn thông dụng về trao đổi các tệp bản vẽ cho nhiều hệ CAD/CAM có máy tính (microcomputer-based) và nhiều hệ CAD/CAM dùng trạm điện tóan (workstation - based)

Phần lớn các hệ CAD/CAM đều tích hợp trong nó tiêu chuẩn DXF Các tệp DXF là các tệp văn bản ASCII tiêu chuẩn có nội dung là tất cả thông tin về cơ sở dữ

liệu vẽ dùng để tạo lập bản vẽ bao gồm có 5 phần như sau:

- Healder là phần diễn tả các môi trường bản vẽ khi tệp DXF được khởi tạo

- Table là phần chứa các thông tin về kiểu đường, lớp, dạng văn bản, view được xác nhận trên bản vẽ

- Block là phần chứa danh mục (list) các thực thể đồ họa (entity Graphic)

- Entity là phần chính của tệp DXF chứa các thuộc tính của bản vẽ

- Terminate là phân cuối của tệp DXF

Quá trình chuyển giao chuyển giao DXF là một quá trình gồm có hai bước:

Hệ khởi đầu (originating system) dùng DXF đầu ra của nó (DXF - out) như là

một bộ tiền sử lý để thông dịch các cơ sở dữ liệu về quy cách DXF Sau đó, hệ thu

nhận (receiving) dùng dữ liệu DXF là đầu vào cho bộ DXF – in có vai trò như là bộ

hậu sử lý để đưa quy cách DXF về với quy cách cơ sở dữ liệu thích hợp

Một vài bộ phần mềm CAD được cải tiến thành tệp DXF bổ xung (addtional DXF File) goi là DXF nhị phân (binary DXF) So với DXF tiêu chuẩn, dữ liệu trong một tệp DXF nhị phân được lưu trữ ở dạng nhị phân, nó cũng có ưu điểm là

chặt chẽ hơn, đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn, có độ chính xác số học và độ chính xác

bản vẽ cao hơn

Vì quy cách tệp nhị phân không thể đọc và nhắc lại jhi dùng bộ biên tập ASCII chính tắc nên nó chưa thể coi là phương tiện thông dụng để trao đổi các tệp bản vẽ

b Tiêu chu ẩn IGES

IGES là quy cách trao đổi dữ liệu hình học CAD/CAM tiêu chuẩn đầu tiên IGES được hiểu là chỉ dẫn trao đổi đồ họa gốc (IGES – Initial Graphics Exchange Specification) được không lực Hoa Kỳ xây dựng vào cuối thập niên 70 và được

Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI = American National Standards Institute) thu

nhận và trở thành tiêu chuẩn quốc gia vào năm 1981 Từ đó, IGES gia tăng tiềm năng và hiệu qủa của nó thông qua nhiều thế hệ

Giống như DXF, tiêu chuẩn IGES nhận được sự trợ giúp rộng rãi Phần lớn các hãng tạo lập đã cung cấp các công cụ cho cả hai khâu dịch đầu vào và đầu ra với tiêu chuẩn IGES Tại đầu ra IGES, quy cách bản vẽ nội bộ được dịch sang quy cách IGES trung gian Sau đó tại đầu vào IGES, hệ thu nhận CAD/CAM chuyển đội quy cách IGES trung gia sang quy cách nội bộ gốc

Giống như DXF, các tệp IGES là những tệp văn bản ASCII tiêu chuẩn Nhưng DXF và IGES khác nhau về các điều kiện của cấu trúc dữ liệu và định nghĩa thực thể

Hầu hết các hệ CAD/CAM đã cung cấp các giải pháp mở rộng tệp khác nhau đối với các tệp trung gian này để xác định bộ dịch sẽ được dùng Ví dụ Auto CAD dùng các tệp *.DXF và *.IGES để phân biệt hai tiêu chuẩn DXF và IGES

Việc dịch tệp (file translation) từ một hệ CAD sang một hệ khác thường không được suôn sẻ Trong thực tế, sự chuyển đổi thực thể sẽ gặp phải lỗi, lỗi được tìm

thấy ở quy cách tệp trung gian Các thực thể có thể sẽ không chuẩn xác, hoặc mất

hẳn đi khi chuyển đổi, nguyên nhân xuất phát từ việc một hệ thống này thì không luôn luôn đông nhất các dạng thực thể so với hệ thống chuyển đổi khác Mặt khác,

kiểu loại thực thể giống nhau nhưng lại được định nghĩa khác nhau giữa hai hệ

thống đây là một trong những vấn đề mà các nhà tạo lập phần mềm đang cố gắng

giải quyết để có thể đảm bảo được tốt nhất chất lượng chuyển đổi dữ liệu

c Tiêu chu ẩn PDES

Tiêu chuẩn PDES là chỉ dẫn trao đổi dữ liệu sản phẩm (Product Data Exchange Specification) Trong tương lai, PDES sẽ vượt qua các tiêu chuẩn DXF

và IGES, vì PDES không chỉ là tiêu chuẩn về trao đổi thông tin bản vẽ như DXF và IGES mà PDES còn tập trung về mô tả tổng hợp sản phẩm

PDES được khởi tạo vào năm 1985 bởi một nhóm các cơ quan chính phủ, các nhà nghiên cứu hàn lâm và các tập đoàn tư nhân Đầu tiên là một tiêu chuẩn quốc gia dùng để mô tả và trao đổi các thông in tổng hợp về một sản phẩm được chế tạo Các thông tin này gồm có: thông tin hình học, các tính chất vật liệu, dung sai, chất lượng bề mặt và các chỉ dẫn gia công khác Cuối cùng, PDES cung cấp thông tin

tổng hợp về sản phẩm Do vậy PDES được sử dụng ở các chương trình ứng dụng như : vẽ, thiết kế sản phẩm, lập mô hình hình học, phân tích phẩn tử hữu hạn (FEA), hoạch định quá trình (process planing), điều khiển thống kê (inventory control) và lập chương trình NC (generative of NC programs) với sự giải thich tối thiểu của con người sử dụng PDES sẽ giúp cho nền công nghiệp chế tạo trao đổi các thông tin phức tạp một cách có hiệu quả

d Tiêu chu ẩn STEP

Các nước công nghiệp khác cũng đã nhận ra sự cần thiết về những tiêu chuẩn trao đổi sữ liệu bản vẽ và đã cố gắng tạo lập tiêu chuẩn riêng cho nước mình

Những tiêu chuẩn quốc gia phổ biến gồm có:

- SET là tiêu chuẩn của Pháp về trao đổi dữ liệu bản vẽ

- VDA/FS là tiêu chuẩn của Đức về các bề mặt 3D trong sản phẩm ngành 3D

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đã cố gắng nghiên cứu và cho ra đời các tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu thống nhất trên phậm vi toàn cầu Trong đó, STEP là tiêu chuẩn quốc tế đầu tiên được ISO xây dựng và triển khai vào năm 1984

STEP là tiêu chuẩn tiên tiến, tạo khả năng trao đổi một mô hình sản phẩm đã được máy tính tạo lập với toàn bộ thông tin về sản phẩm thành một quy cách trung gian Có thể nói sự phát triển những tiêu chuẩn quốc tế này chịu sự tác động của nhiều tiêu chuẩn quốc gia của các nước công nghiệp khác nhau, nhưng tựu trung lại

mục đích cuối cùng ở đây là tạo ra được một tiêu chuẩn chuyển đổi bản vẽ thống

nhất trên toàn cầu

1 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍCH HỢP CAD/CAM/CAE CATIA

CATIA được viết tắt từ tổ hợp từ tiếng Anh “Computer Aided Three

Dimensional Interactive Application” là phần mềm thương mại đa ứng dụng CAD/CAM/CAE Catia được xây dựng và phát triển bởi một công ty của Pháp tên

là Dassault Systemes và được độc quyền phân phối và khai thác thị trường bởi tập đoàn máy tính IBM Ở thời kỳ đầu, phần mềm Catia được các lập trình viên xây

dựng nhằm mục đích ứng dụng và phát triển dòng sản phẩm máy bay chiến đấu siêu

âm Mirage Nhưng sau đó, nhờ sự tiện dụng và những ưu thế vượt trội, CATIA dần

dần trở thành phần mềm được ưa chuộng nhất trên toàn thế giới và được sử dụng trong rất nhiều trong các tập đoàn hàng đầu như hãng máy bay Boeing và tập đoàn máy tính IBM

Ban đầu, CATIA được sử dụng nội bộ trong công ty Dassault Aviation – một công ty con của tập đoàn Dassault chuyên sản xuất các loại máy bay chiến đấu và máy bay thương mại Khi đó, CATIA được gọi với cái tên là phần mềm CATI, là

chữ viết tắt từ tổ hợp từ tiếng Pháp “Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive” Đến năm 1981 mới được chính thức đổi thành tên là CATIA Nhằm

quảng bá và mở rộng thị trường, Tập đoàn Dassault đã ký kết một hiệp định thương

mại với tập đoàn máy tính IBM để ủy thác cho hãng máy tính lớn nhất thế giới được độc quyền phân phối phần mềm trên phạm vi toàn cầu

Từ đó cho đến nay, cùng với sự phát triển với tốc độ chóng mặt của nghành công nghiệp máy tính với vai trò tiên phong của tập đoàn IBM, phần mềm CATIA

đã liên tục được cải tiến, phát triển và hoàn thiện với việc cho ra nhiều phiên bản

Có thể kể ra đây một vài cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển của phần

mềm CATIA:

- Năm 1984, tập đoàn máy bay Boeing đã chính thức lựa chọn phần mềm CATIA là công cụ CAD 3D chính của hãng Với sự hợp tác này, Boeing đã chính

thức trở thành khách hàng lớn nhất sử dụng phần mềm CATIA

- Năm 1988, cùng với phiên bản 3, CATIA đã chính thức chuyển từ việc sử

dụng máy tính trung tâm loại lớn được chế tạo từ những năm 1950 và 1960 thế kỷ trước (mainframe) sang các máy tính nhỏ gọn sử dụng phần mềm UNIX do tập đoàn máy tính IBM phát triển

- Năm 1990, tập đoàn General Dynamics/Electric Boat lựa chọn phần mềm CATIA là công cụ CAD 3D chính nhằm thiết kế tàu ngầm hạt nhân Class Virginia cho hạm đội Hải quân Hoa Kỳ

- Năm 1992, CADAM được hãng máy tính IBM mua Ngay năm sau, năm

1993, phiên bản CATIA CADAM V4, phiên bản thiết kế 2D chính thức ra đời Và đến năm 1996, phiên bản CATIA V4 đã được sử dụng trên 4 hệ điều hành UNIX, bao gồm: IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-Packard HP-UX

- Năm 1998, phần mềm CATIA đã được viết lại toàn bộ trên nền Visual Basic

và C++ với sự ra đời của phiên bản CATIA V5 Đây thật sự là một bước ngoặt lớn,

là một bước đi chiến lược trong quá trình phát triển của phần mềm bởi vì từ đây CATIA đã không chỉ giới hạn sử dụng cho hệ điều hành UNIX mà còn được mở

rộng sử dụng trên các hệ điều hành Windows bao gồm: Windows NT và cho đến năm 2001 là hệ điều hành Windows XP Với giao diện thân thiện trên nền Windows, sự phổ biến trên toàn thế giới của hệ điều hành, điều đó đã giúp cho CATIA ngày càng thâm nhập sâu vào thị trường tiêu thụ với các nhóm đối tượng khách hàng hết sức đa dạng

- Liên tục từ đó cho đến nay, tập đoàn Dassault đã cho ra phần mềm CATIA

với các phiên bản V5 R13, V5R14… và cho đến thời điểm hiện tại thì Dassault System đã cho ra phiên bản V5R19 Các phiên bản sau được ra đời dựa trên các

phản hồi, đóng góp, rút kinh nghiệp từ phía ngừời sử dụng cùng với những yêu cầu khách quan của sự phát triển, ứng dụng phần mềm trong sản xuất công nghiệp Phần

mềm Catia đã ngày càng hoàn thiện và chở nên hữu dụng hơn bao giờ hết

Cho đến ngày nay, trong công nghiệp nói chung và trong lĩnh vực cơ khí nói riêng, có thể nói phần mềm CATIA đã trở thành một trong những phần mềm CAD/CAM/CAE mạnh mẽ nhất trên thế giới CATIA luôn đứng ở vị trí hàng đầu trong các bảng xếp hạng các phần mềm chuyên dụng do các kỹ sư sử dụng bầu

chọn

Ứng dụng của CATIA xuyên suốt trên mọi lĩnh vực công nghiệp Đặc biệt phát triển mạnh mẽ trong các nghành công nghiệp như: sản xuất, chế tạo ôtô, máy bay, công nghiệp đóng tầu, chế tạo khuôn mẫu, thiết bị điện, đồ gia dụng… Trong các nghành này các phiên bản CATIA V4, CATIA V5 trở nên hết sức phổ biến Bắt đầu từ phiên bản CATIA V5R18, Dassault Systems đã mở rộng phần mềm sang lĩnh vực đóng tầu với sự tích hợp thêm các chức năng hỗ trợ cho quá trình xây

dựng, chế tạo và sản xuất các loại tầu thủy, tầu ngầm và cao hơn nữa là tầu vũ trụ

Trong cơng nghiệp chế tạo máy bay, tập đồn Boeing đã sử dụng phiên bản CATIA V3 cho việc sản xuất máy bay Boeing 777 và hiện tại hãng đang sử dụng phiên bản CATIA V5 để sản xuất dịng Boeing 787 Đối thủ cạnh tranh số một của Boeing, người khổng lồ của châu Âu, hãng máy bay Airbus cũng khơng muốn bị

chậm chân trong cuộc chạy đua cơng nghệ khi họ cũng bắt đầu sử dụng CATIA kể

từ năm 2001 Vào năm 2006, hãng này cũng đã tuyên bố rằng mình bị lỗ tới 6,1 tỷ

đơ la trong hai năm tài khĩa do việc lựa chọn và sử dụng khơng thích hợp các phần

mềm CAD Ngồi Boeing và Airbus, cơng ty sản xuất máy bay Bombardier Aerospace của Canada cũng sử dụng phần mềm CATIA cho tồn bộ các module thiết kế của mình

Trong cơng nghiệp sản xuất ơtơ, cĩ thể kể ra rất nhiều tập đồn ơtơ trên thế

giới sử dụng CATIA cho mục đích phát triển của mình như: BMW, Porsche, Daimler Chrysler, Audi,Volvo, Fiat, Benteler AG, PSA Peugeot Citroën, Toyota, Honda, Ford, , Hyundai…Ngay cả trong các nghành phụ trợ cho cơng nghiệp ơtơ cũng sử dụng CATIA, như lĩnh vực sản xuất lốp xe với đại diện là cơng ty Goodyear, cơng ty sản xuất lốp xe hàng đầu của Mỹ, cơng ty lớn thứ 3 thế giới sau Bridge Stone và Michelin Hầu hết các hãng ơtơ sử dụng CATIA nhằm mục đích thiết kế và chế tạo nên các bộ phận phức tạp của xe như: vỏ xe, động cơ, hộp

số…do sức mạnh và các chức năng cĩ thể thiết kế và tạo nên các dạng bề mặt rất

đa dạng và linh hoạt

Trong nghành cơng nghiệp chế tạo vũ khí và vũ trụ, CATIA gần như khơng cĩ đối thủ cạnh tranh Cục quản trị hàng khơng và khơng gian quốc gia Mỹ (NASA),

cĩ trách nhiệm thực thi chương trình thám hiểm khơng gian, nghiên cứu ngành hàng khơng Đồng thời cũng cĩ nhiệm vụ nghiên cứu dài hạn những hệ thống hàng khơng quân sự cũng như dân sự đã sử dụng CATIA như là một cơng cụ thiết yếu để thiết

kế các thiết bị khơng gian vũ trụ Tập đồn General Dynamics Electric Boat, một

tập đồn rất nổi tiếng với lịch sử 100 năm chuyên thiết kế và chế tạo các loại tầu

ngầm hạt nhân cho hải quân Hoa Kỳ sử dụng CATIA là cơng cụ thiết kế chính

Northrop Grumman Newport News, cũng sử dụng CATIA cho mục đích thiết kế và

chế tạo các loại tầu sân bay, tầu chiến cho Hải quân Hoa Kỳ

Ưu thế vượt trội do công nghệ tạo nên, Catia hiện đã và đang được sử dụng

rộng khắp trên toàn thế giới, trải dài từ Bắc Mỹ sang châu Âu, châu Úc và đồng thời cũng đang phát triển mạnh mẽ tại một số nước châu Á như: Nhật Bản, Ấn Độ…Liên tục phát triển, chiếm lĩnh thị trường, hiện nay danh sách khách hàng sử

dụng CATIA đã lên tới con số 80.000 công ty lớn nhỏ, với đa dạng các lĩnh vực khác nhau trên thế giới

Cùng với sự hội nhập và phát triển của công nghệ CAD/CAM trong nước

Phần mềm Catia cũng dần được biết đến và dành được nhiều sự quan tâm của

những nhà chuyên môn Tuy nhiên có thế thấy, việc sử dụng phần mềm này do một

số nguyên nhân chủ quan và khách quan hầu như chỉ gói gọn và phục vụ cho các công ty liên doanh, hay các công ty 100% vốn đầu tư nước ngoài Các nguyên nhân

chủ yếu tác động đến việc sử dụng phần mềm này là:

- Yếu tố giá thành: CATIA là một phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE rất

mạnh và nổi tiếng CATIA luôn đứng ở vị trí hàng đầu trong bảng xếp hạng các

phần mềm thiết kế và sản xuất dưới sự trợ giúp của máy tính Do vậy đồng nghĩa

với chất lượng và thương hiệu, giá thành cho bộ phần mềm này cũng tương đối cao

và trên thực tế thì không phải công ty nào trong nước cũng đủ khả năng để giải quyết vấn đề chi phí Để có thể giảm bớt chi phí, IBM đã chia CATIA thành nhiều gói nhỏ, trong đó mỗi module sẽ đáp ứng cho các yêu cầu thiết kế và sản xuất riêng

biệt Tuy nhiên việc phải chi trả tới vài chục nghìn đến vài trăm nghìn đô la cho chỉ

một lisence là một câu hỏi lớn cho các nhà sản xuất trong nước

- Mục đích sử dụng: Việc chỉ dừng lại cho việc thiết kế và sản xuất các sản

phẩm cơ khí đơn giản cũng ảnh hưởng nhiều đến việc phát triển ứng dụng CATIA trong sản xuất Có thể nói nền sản xuất cơ khí trong nước vẫn chưa tạo ra nhiều các

sản phẩm mang tính công nghệ cao, chính vì vậy thay vì sử dụng phần mềm CATIA

giá thành cao, các công ty có thể sử dụng các gói phần mềm cấp trung và cấp thấp khác như SolidWorks, Inventor hay AutoCAD…vẫn đảm bảo đáp ứng được yêu

cầu sản xuất lại giảm được chi phí đầu tư

- Ý thức sử dụng phần mềm bản quyền: theo đánh giá của các tổ chức quốc tế,

Việt Nam là một trong những nước dẫn đầu về tỷ lệ vi phạm bản quyền phần mềm

với tỷ lệ lên tới 92 % cho các sản phẩm sở hữu trí tuệ và phần mềm bản quyền Việc

chỉ bỏ ra một số tiền rất nhỏ để sử hữu một bộ phần mềm bẻ khóa đã trở thành thói quen sử dụng cho không chỉ trong lĩnh vực học tập, giải trí cũng như đào tạo và sản

xuất Điều này trên thực tế cũng có tác dụng thúc đẩy và giúp cho đại bộ phận người dùng có thu nhập thấp, đối tượng học sinh, sinh viên tiếp cận để nghiên cứu và học

tập với các phần mềm giá thành cao Nhưng đối với thực tế sản xuất, nó ảnh hưởng tiêu cực đến các doanh nghiệp cho việc tiếp cận đầy đủ các tính năng và ưu điểm vượt trội của phần mềm bản quyền so với phần mềm bẻ khóa cũng như mang đến hình ảnh không tốt và những hậu quả tiêu cực khác khi mà Việt Nam đang ngày càng hội nhập với quốc tế và vấn đề về bản quyền sản phẩm đang ngày càng được chú trọng

Có thể nói, tuy còn gặp không ít khó khăn trong việc triển khai ứng dụng các

hệ phần mềm CAD/ CAM nói chung và phần mềm CATIA nói riêng Nhưng ta vẫn

có những cơ sở lạc quan để tin tưởng rằng trong tương lai không xa việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM sẽ được rộng rãi đi vào thực tiễn sản xuất, cũng như trong các công tác nghiên cứu giảng dạy trong các trường đại học, cao đẳng…

Thực tế cho thấy nền kinh tế Việt Nam sau thời kỳ xóa bỏ bao cấp, đi vào hội

nhập, tiến lên nền kinh tế thị trường theo định hướng XHCN đã không ngừng phát triển và ngày càng đạt được những thành tựu to lớn Đặc biệt sau khi chính thức trở thành thành viên thứ 150 của tổ chức diễn đàn kinh tế lớn nhất thế giới WTO, nước

ta ngày càng có điều kiện hơn nữa để đẩy mạnh sự phát triển trên tất cả các lĩnh

vực

Công nghiệp với vai trò tiên phong và mũi nhọn là nghành sản xuất cơ khí cũng không tách rời xu hướng phát triển đó Để hoàn thành mục tiêu đến năm 2020,

Việt Nam sẽ trở thành một nước công nghiệp hiện đại thì sứ mệnh tiên phong cuả ngành công nghệ cơ khí càng trở nên quan trọng và cấp thiết Chính vì thế, nhà nước đã không ngừng đầu từ, phát triển đồng bộ tất cả các nguồn lực, từ con người,

chất xám, trang thiết bị máy móc hiện đại cho đến trình độ quản lý tổ chức sản xuất

Nền sản xuất cơ khí cũng dần tập trung theo hướng đồng bộ và chuyên môn hóa

Tập trung nghiên cứu, thiết kế và sản xuất ra các sản phẩm công nghiệp mang tính công nghệ cao Việc phát triển các hệ CAD/CAM hiện đại nói chung cũng như việc đầu tư, ứng dụng các phần mềm CAD/CAM trong sản xuất là một trong những yêu

cầu cấp thiết để đáp ứng những đòi hỏi đó

CHƯƠNG 2 NGHIÊN C ỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

ĐẾN SỰ ĂN MÒN TRỤC BƠM XE TAY GA 2.1 HIỆN TƯỢNG :

Qua quan sát , trao đổi tác giả thấy dòng xe tay ga có sử dụng phương pháp làm mát bằng dung dịch thấy dung dịch làm mát động cơ bị rò rỉ ra vỏ động cơ, dung

dịch làm mát nóng quá giới hạn cho phép khi xe vận hành không tải, tháo dung dịch làm nguội thay thì thấy có mạt kim loại lẫn vào và khi tháo trục bơm thấy có hiện tượng gỉ, bong tróc bề mặt

2.2 ĐIỀU TRA KHẢO SÁT THỊ TRƯỜNG

Để tìm hiểu và khảo sát, tác giả đã tiến hành điều tra số liệu về dòng xe máy tay

ga trên tại một số trung tâm và cửa hàng sửa chữa xe môtô trên địa bàn Hà Nội, một

thị trường mà xe máy tay ga sử dụng nhiều nhất tại Việt Nam

Một số bảng điều tra như sau:

Bảng 1: Cửa hàng sửa chữa xe mô tô 21 Cửa Đông, Chuyên gia môtô Phạm Gia

Tứ cho biết số xe máy tay ga đã sửa chữa trong tháng 6, tháng 7/2010 như sau:

Dạng hỏng

Dòng xe

Hệ thống điện

Số lượng

Hệ thống

cơ

Số lượng

Hệ thống động cơ

Số lượng

Hệ thống làm mát

Số lượng

Bảng 2: Cửa hàng sửa chữa xe môtô ngõ 127 Văn Cao, Kỹ thuật viên Nguyễn Văn Quyết cho biết số xe máy tay ga đã sửa chữa trong tháng 6, tháng 7/2010 như sau:

Dạng hỏng

Dòng xe

Hệ

thống điện

Số lượng

Hệ

thống

cơ

Số lượng

Hệ

thống động

cơ

Số lượng

Hệ

thống làm mát

Số lượng lượng xe Số

Bảng 3: Cửa hàng sửa chữa xe môtô 267 Chợ Hòa Bình , Nhân viên viết phiếu

bảo dưỡng xe Lương Thu Hà cho biết số xe máy tay ga đã sửa chữa trong tháng

6, tháng 7/2010 như sau:

Dạng hỏng

Dòng xe

Hệ thống điện

Số lượng

Hệ thống

cơ

Số lượng

Hệ thống động cơ

Số lượng

Hệ thống làm mát

Số lượng Số lượng xe

Bảng 4 Tổng kết 3 bảng điều tra trên ta có số liệu như sau :

Căn cứ vào kết quả bảng điều tra tình hình sửa chữa dòng xe tay ga trên cho

thấy rằng ở các dòng xe tay ga hay hỏng hệ thống làm mát động cơ xảy ra nhiều

nhất

2.3 NGUYÊN NHÂN :

Khi trao đổi với các thợ sửa chữa, các chuyên gia về động cơ xe môtô về nguyên nhân hệ thống làm mát, họ cho rằng có nhiều nguyên nhân nhưng đều chỉ ra

một trong những nguyên nhân chủ yếu là do trục bơm làm mát của động cơ bị hỏng

Khi tháo trục bơm ra ta nhận thấy trục bơm bị ôxi hóa, bề mặt bị gỉ, chỗ lắp

phớt chắn dầu và ổ bi bị mòn lõm xuống

Khi tìm hiểu thành phần hóa học của một số dung dịch làm nguội như sau :

tỷ lệ chất làm mát có trong hỗn hợp là nhỏ (<15%) Trong hỗn hợp dung dịch làm mát có các chất có tác dụng chống đông, chống ăn mòn, ngăn ngừa rỉ sét, ngăn

ngừa đóng cặn

Phần lớn các chất làm mát của các hãng hóa chất hoặc các hãng dầu nhờn có

tiếng tăm sẽ mang đến tính năng cần thiết Các sản phẩm đó được tuyên bố là đạt các tiêu chuẩn quốc tế (như tiêu chuẩn JIS K 2234 hoặc ASTD D 3306 (xe con)

hoặc ASTM 4985) hoặc tiêu chuẩn quốc gia về nước làm mát đấy có thể là bằng

chứng về một mức chất lượng tối thiểu của sản phẩm

Dung dịch làm mát động cơ xe môtô là một hợp chất hóa học Để dung dịch làm mát tương thích với mọi vật liệu trong động cơ xe máy là điều chưa chắc chắn

Một số loại sau khi mua về phải pha với nước sau đó đổ vào bình chứa làm mát trên xe Chính sự pha chế nước không phù hợp điều này làm dung dịch làm nguội sẽ trở thành dung dịch ăn mòn trục bơm Khi nổ máy, trục bơm bắt đầu quay, nước làm nguội bắt đầu lưu thông thu nhiệt của động cơ làm cho môi trường làm

việc của trục bơm làm bằng thép thường bị ăn mòn

2.4 CHỌN VẬT LIỆU SUS 304 ĐỂ CHẾ TẠO

Thép không gỉ hay còn gọi là inox là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu

10,5% crôm Nó ít bị biến màu hay bị ăn mòn như thép thông thường khác

Thép không gỉ do chuyên gia ngành thép người Anh là ông Harry Brearley Khi vào năm 1913, ông đã sáng chế ra một loại thép đặc biệt có khả năng chịu mài mòn cao, bằng việc giảm hàm lượng carbon xuống và cho crôm vào trong thành phần thép (0.24% C và 12.8% Cr)

Sau đó hãng thép Krupp ở Đức tiếp tục cải tiến loại thép này bằng việc cho thêm nguyên tố niken vào thép để tăng khả năng chống ăn mòn axit và làm mềm hơn để dễ gia công Trên cơ sở hai phát minh này mà 2 loại mác thép 400 và 300 ra đời ngay trước Chiến tranh thế giới lần thứ nhất Sau chiến tranh, những năm 20 của thế kỷ 20, một chuyên gia ngành thép người Anh là ông W H Hatfield tiếp tục nghiên cứu, phát triển các ý tưởng về thép không rỉ Bằng việc kết hợp các tỉ lệ khác nhau giữa ni ken và crôm trong thành phần thép, ông đã cho ra đời một loại thép không rỉ mới 18/8 với tỉ lệ 8% Ni và 18% Cr, chính là mác thép 304 quen thuộc ngày nay Ông cũng là người phát minh ra loại thép 321 bằng cách cho thêm thành phần titan vào thép có tỉ lệ 18/8 nói trên

Trải qua gần một thiên niên kỷ ra đời và phát triển, ngày nay thép không rỉ

đã được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực dân dụng và công nghiệp với hơn 100 mác thép khác nhau

Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) được dùng để chỉ

một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm Tên gọi là "thép không gỉ" nhưng thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn Thông thường, có nhiều cách khác nhau để ứng dụng inox cho những bề mặt khác nhau để tăng tuổi thọ của vật dụng Trong đời sống, chúng xuất hiện ở khắp nơi như những lưỡi dao cạo hoặc lan can cầu thang

Thép không gỉ có khả năng chống sự ôxy hoá và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và các thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng trường hợp cụ thể là rất quan trọng

Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thường của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 13% và có thể lên đến 26% trong trường hợp làm việc trong môi trường làm việc khắc nghiệt) Trạng thái bị oxy hoá của crôm thường là crôm ôxit (III) Khi crôm trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp chrom III oxit rất mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng đến mức không thể thấy bằng mắt thường,

có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn không tác dụng với nước và không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới Hiện tượng này gọi là sự oxi hoá chống gỉ bằng kỹ thuật vật liệu Có thể thấy hiện tượng này đối với một số kim loại khác như ở nhôm và kẽm

Khi những vật thể làm bằng inox được liên kết lại với nhau với lực tác dụng như bu lông và đinh tán thì lớp ôxit của chúng có thể bị bay mất ngay tại các vị trí

mà chúng liên kết với nhau Khi tháo rời chúng ra thì có thể thấy các vị trí đó bị ăn mòn

Niken cũng như mô-lip-đen và vanađi cũng có tính năng oxy hoá chống gỉ tương tự nhưng không được sử dụng rộng rãi

Bên cạnh crôm, niken cũng như mô-lip-đen và ni tơ cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự

Niken (Ni) là thành phần thông dụng để tăng cường độ dẻo, dễ uốn, tính tạo hình của thép không gỉ Mô-lip-đen (Mo) làm cho thép không gỉ có khả năng chịu

ăn mòn cao trong môi trường axit Ni tơ (N) tạo ra sự ổn định cho thép không gỉ ở nhiệt độ âm (môi trường lạnh)

Sự tham gia khác nhau của các thành phần crôm, niken, mô-lip-đen, ni tơ dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra tính chất cơ lý khác nhau của thép không gỉ

Thép không gỉ có khả năng chống sự oxy hoá và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và các thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng trường hợp cụ thể là rất quan trọng

Có bốn loại thép không gỉ chính: Austenitic, Ferritic,Austenitic-Ferritic (Duplex), và Martensitic

• Austenitic là loại thép không gỉ thông dụng nhất Thuộc dòng này có

thể kể ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Loại này có

chứa tối thiểu 7% ni ken, 16% crôm, carbon (C) 0.08% max Thành phần như vậy

tạo ra cho loại thép này có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá

rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn Loai thép này được sử dụng nhiều để làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác…

• Ferritic là loại thép không gỉ có tính chất cơ lý tương tự thép mềm, nhưng có khả năng chịu ăn mòn cao hơn thép mềm (thép carbon thấp) Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 430, 410, 409 Loại này có chứa khoảng 12% - 17% crôm Loại này, với 12%Cr thường được ứng dụng nhiều trong kiến trúc Loại

có chứa khoảng 17%Cr được sử dụng để làm đồ gia dụng, nồi hơi, máy giặt, các

kiến trúc trong nhà

• Austenitic-Ferritic (Duplex) Đây là loại thép có tính chất “ở giữa”

loại Ferritic và Austenitic có tên gọi chung là DUPLEX Thuộc dòng này có thể kể

hơn nhiều so với loại Austenitic DUPLEX có đặc tính tiêu biểu là độ bền chịu lực cao và độ mềm dẻo được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hoá dầu, sản xuất

giấy, bột giấy, chế tạo tàu biển Trong tình hình giá thép không gỉ leo thang do ni ken khan hiếm thì dòng DUPLEX đang ngày càng được ứng dụng nhiều hơn để thay thế cho một số mác thép thuộc dòng thép Austenitic như SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…

• Martensitic Loại này chứa khoảng 11% đến 13% Cr, có độ bền chịu

lực và độ cứng tốt, chịu ăn mòn ở mức độ tương đối Được sử dụng nhiều để chế

tạo cánh tuabin, lưỡi dao

Các đặc tính của thép không gỉ SUS 304 có thể được nhìn dưới góc độ so sánh với họ thép carbon thấp Về mặt chung nhất, thép không gỉ có:

• Tốc độ hóa bền rèn cao

• Độ dẻo cao hơn

• Độ cứng và độ bền cao hơn

• Độ bền nóng cao hơn

• Chống chịu ăn mòn cao hơn

• Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn

• Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit)

• Các cơ tính đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổi khá nhiều đối với các mác thép và họ thép khác

Các cơ tính đó liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng thép không gỉ, nhưng cũng chịu ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp chế tạo

Bảng 5 (Phần A) Tính chất so sánh của họ thép không gỉ

Nhóm h ợp kim Từ tính 1 T ốc độ hoá bền rèn Chịu ăn mòn 2 Kh ả năng hoá bền

khi đã qua rèn nguội

gia được có tính chịu ăn mòn thấp hơn, và khi có Mo cao hơn sẽ có tính kháng cao hơn

Bảng 5 (Phàn B) Cơ tính so sánh của họ thép không gỉ

Nhóm h ợp kim Tính d ẻo nhi Làm vi ệt độ cao ệc ở nhi Làm vi ệt độ thấp ệc ở 3 Tính hàn

Austenit Rất cao Rất cao Rât tốt Rất cao Duplex Trung bình Thấp Trung bình Cao Ferrit Trung bình Cao Thấp Thấp Martensit Thấp Thấp Thấp Thấp Hoá bền tiết pha Trung bình Thấp Thấp Cao

Bảng 6 Mác thép và thành phần hóa học % theo trọng lượng thép không gỉ thanh

tròn [CNS3270-1986], sổ tay Thép thế giới, NXB KH KỸ THUẬT 2006

động cơ xe tay ga (SH, PS, @, Dylan) chưa họp lý nên tác giả lựa chọn v ật liệu chế

t ạo trục bơm là thép SUS 304

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ TRỤC

BƠM NƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY 3.1 CÁCH TRUY CẬP VÀO CATIA

Trước hết, truy cập chương trình CATIA Việc truy cập được thực hiện bằng các cách sau:

- Kích đúp vào biểu tượng CATIA V5 trên màn hình

- Kích chuột phải vào biểu tượng sau đó chọn Open

- Đi theo đường dẫn: Start > Program > CATIA > CATIA V5R19

Hình3.1

Trên màn hình đồ họa, môi truờng CATIA được hiển thị, người thiết kế có thể tùy theo mục đích lựa chọn các workbenh tương ứng bằng cách kích chuột vào phím Start, khi đó có một danh sách các product được hiển thị, di chuột chạy dọc đến từng product, từ mỗi product này lại có một danh sách các workbench hiện ra, kích chọn vào một workbench để truy nhập vào môi trường CATIA thực hiện công

Hình 3.2

Trong ứng dụng thiết kế trục bơm nước là chi tiết cơ khí dạng trục, được hình thành bởi các khối solid đặc Vì vậy trong quá trình thiết kế chủ yếu sẽ sử dụng

workbench PartDesign n ằm trong Product Mechanical Design Việc truy cập vào

Workbench này đựoc thực hiện theo đường dẫn: Start > Mechanical Design > PartDesign:

Hình 3.3

Trên màn hình đồ họa, môi trường CATIA được thể hiện với giao diện như sau:

Hình 3.4

Cũng giống như các phần mềm CAD/CAM khác, CATIA thực hiện việc thiết

kế một chi tiết, vật thể khối 3D xuất phát từ việc phác họa chi tiết đó trên mặt phẳng 2D sau đó sử dụng các công cụ và các đặc tính để có thể tạo lập chi tiết 3D từ

những thực thể hình học 2D đã được phác họa Việc thực hiện phác họa chi tiết trong mặt phẳng 2D không nhất thiết phải chính xác hoàn toàn về mặt kích thước cũng như các ràng buộc hình học giữa các đối tượng Người thiết kế có thể sử dụng các công cụ tạo lập các thực thể hình học như: tạo điểm (point), đường thẳng (line), đường cong (spline), đường tròn và cung tròn (circle, arc)… trong môi trường phác

thảo (sketcher) để xây dựng hình vẽ phác thảo Các hình vẽ này sau khi được thực

hiện một cách khái quát, tổng thể theo hình dạng và mong muốn của người thiết kế

sẽ được gán các ràng buộc (contrains) để có thể chính xác hóa về mặt kích thước hình học các thực thể cũng như các mối ràng buộc liên quan giữa các thực thể đó

Về mặt nguyên lý, người thiết kế có thể tùy ý phác thảo theo ý muốn của mình, nhưng để nhanh chóng và thuận tiện cho quá trình ràng buộc hình học các thực thể

nhằm chính xác hóa phác thảo, nên cấn thiết phác họa gần chính xác theo kích thước và các mối quan hệ hình học mong muốn Trong CATIA, để truy cập vào môi trường phác thảo, trước hết cần chọn một mặt phẳng phác thảo, mặt phẳng phác

thảo có thể là các mặt chuẩn XOY, YOZ, ZOX hoặc người thiết kế có thể tạo ra các mặt phẳng bằng các công cụ tạo mặt (Plane) mà phần mềm hỗ trợ Với sự khởi đầu cho công việc thiết kế, ta nên lựa chọn một trong 3 mặt phẳng của hệ trục tọa

độ chuẩn Sau đó thực hiện truy cập môi trường phác thảo bằng cách kích chuột vào

biểu tượng sketch trên thanh công cụ Các quá trình trên được diễn giải theo trình tự sau:

- Kích chuột vào mặt phẳng YZ (YZ plane) trên cây thư mục, trên màn hình

đồ họa mặt phẳng YZ sẽ được hiển thị sáng mầu da cam:

Hình 3.5

- Kích chọn vào biểu tượng sketch trên thanh công cụ để thực hiện việc truy nhập vào môi trường phác thảo Trong môi trường phác thảo, CATIA hỗ trợ cho người thiết kế đầy đủ các công cụ tạo thực thể hình học như đã giới thiệu

- Đặc điểm riêng của quá trình tiện là khi thiết kế chi tiết ta nên thiết kế trong

mặt phẳng 0yz để dễ dàng cho việc chọn hệ trục toạ độ, gốc dao… trong quá trình

tiện Mặt khác do chi tiết tròn xoay nên ta chỉ cần vẽ biên dạng của chi tiết về phần dương của trục y

Trục bơm nước được chia thành 2 phần thiết kế là: phần đầu ren và phần trục trơn

3.2 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ

Sử dụng lệnh Sketcher(1) để vẽ phác một nửa chi tiết trên mặt phẳng 0yz

Hình 3.6

Sử dụng lệnh Shaft(3) xuất hiện hộp thoại Shaft Definition Trong

mục First Angle chọn 360 deg ; Second Angle chọn 0 deg; Selection chọn

sketch 1; Axis chọn sketch axis

Hình 3.7

Hình 3.8

Bản vẽ mô hình chi tiết trục bơm nước

Hình 3.9

Cây trạng thái mô tả quá trình thiết kế mô hình chi tiết trục bơm nước của

động cơ xe máy trên phần mềm CATIA V5R19

Hình 3.10

Với tiện ta chỉ cần quan tâm đến các biên dạng của chi tiết mà không cần phải

hiển thị chi tiết 3D nên sau khi thiết kế xong chi tiết ta ẩn phần 3D đi và hiện phần Sketch lên

Click chuột phải vào chi tiết vừa tạo chọn: Hide/Show vào lần lượt chi tiết 3D

và phần Sketch như hình :

Hình 3.11

Hình 3.12

Cuối cùng ta đặt tên cho chi tiết để dễ dàng quản lý: click chuột phải vào partBody trên cây thư mục → Properties → Feature Properties → Feature name → đặt tên : “Đầu ren M7x1 Trái” → chọn 0K