Ứng dụng phần mềm CAD/CAM CIMATRON trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu

Chia sẻ: pt1506

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công. Nhiều công ty phát triển phần mềm và các viện nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra hàng loạt các phần mềm trợ giúp trong lĩnh vực này và không ngừng phát triển chúng để tăng cường thêm các chức năng cho chúng cũng như làm cho việc sử dụng chúng trở nên thuận tiện hơn.

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Chủ đề liên quan:

 

Nội dung Text: Ứng dụng phần mềm CAD/CAM CIMATRON trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu

Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều mô đul
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM khác nhau trong một hệ thống thống nhất. Mỗi mô đul thực hiện một công đoạn
CIMATRON TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN MẪU của quá trình thiết kế - chế tạo.
Trong những năm gần đây các hệ thống tích hợp được nhiều nhà thiết kế -
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công. Nhiều chế tạo hàng đầu trên thế giới quan tâm và đưa vào sử dụng nhờ các lý do sau:
công ty phát triển phần mềm và các viện nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra hàng
Các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu tạo điều kiện cho
loạt các phần mềm trợ giúp trong lĩnh vực này và không ngừng phát triển chúng
việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi
để tăng cường thêm các chức năng cho chúng cũng như làm cho việc sử dụng
chúng trở nên thuận tiện hơn. Một trong những ưu điểm nổi bật của các hệ tích hợp là khả năng kiểm
tra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng
Các hệ thống phần mềm trợ giúp việc thiết kế và gia công được phát triển theo
thể và thực hiện các hiệu chỉnh nếu cần thiết
hai hướng chính:
Ở Việt nam, trong những năm gần đây các phần mềm trợ giúp trong thiết kế
Các phần mềm thuộc nhóm " Best in Class"
- chế tạo đã được biết đến và đưa vào áp dụng ở các mức độ khác nhau. Tuy
Các phần mềm tích hợp " Integrated System " nhiên các phần mềm này chủ yếu thuộc nhóm " Best in Class " với các tính năng
1. Các phần mềm " Best in Class" tương đối hạn chế ví dụ như:
Các phần mềm thuộc nhóm này thường thực hiện một chức năng trợ giúp Trong lĩnh vực thiết kế hình học Autocad của Autodesk đã được đưa
cụ thể ví dụ như : Thiết kế các mô hình hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, vào sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như Chế tạo
Tính toán động học và động lực học cơ cấu. Các phần mềm này có hàng loạt các máy, Xây dựng, Kiến trúc. .. Tuy nhiên Autocad chỉ hạn chế ở mức độ
ưu điểm sau: đưa ra các bản vẽ phẳng và in ấn chúng, còn khả năng xây dựng mô
hình không gian của nó còn rất nhiều hạn chế
Giá thành rẻ hơn nhiều so với các hệ tích hợp
Trong lĩnh vực phân tích các phần tử hữu hạn, các phần mềm khác nhau
Việc khai thác các tính năng của chúng tương đối đơn giản
như SHAP 90, ANSYS ... cũng được nhiều người biết tới
Không đòi hỏi cấu hình của máy tính cao
Phần mềm ALASKA của đức được đưa vào sử dụng khá rộng rãi ở các
Chính vì những lý do này chúng được đưa vào sử dụng khá rộng rãi. Tuy viện nghiên cứu và trường đại học trong cả nước, đặc biệt trong lĩnh vực
nhiên các phần mềm loại này cũng có một số các hạn chế sau: phân tích động học và động lực học của cơ hệ nhiều vật
Do mỗi phần mềm chỉ thực hiện được một chức năng trợ giúp, nên để Các hệ tích hợp mặc dù có những tính năng hết sức mạnh mẽ nhưng vẫn
thực hiện toàn bộ quy trình từ thiết kế đến chế tạo một sản phẩm ta phải còn hết sức mới mẻ đối với chúng ta. Trong số các hệ thống tích hợp khác nhau
sử dụng nhiều phần mềm khác nhau và yêu cầu các phần mềm này phải trên thế giới, CIMATRON được biết đến như là một trong những hệ thống thành
có tính tương thích cao để có thể trao đổi dữ liệu một cách dễ dàng công nhất:
Do không dùng chung một cơ sở dữ liệu nên các việc cập nhật các thay CIMATRON là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất được dùng trong lĩnh vực
đổi của một khâu bất kỳ trong quá trình tạo ra sản phẩm tương đối khó thiết kế và gia công cơ khí do nhóm chuyên gia của Nhật và Israel hợp tác xây
khăn. dựng từ năm 1990. Nó nối kết CAD - CAM thành một hệ thống hoàn chỉnh,
Các hạn chế này của hệ phần mềm " Best in Class " sẽ được giải quyết ngoài ra CIMATRON còn cho phép chúng ta tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn
bằng các hệ thống tích hợp từ mô hình hình học dựng được trong CAD dùng trong việc tính toán trạng thái
vật lý của chi tiết ví dụ như: tính nhiệt (tính toán quá trình truyền nhiệt, ứng suất
2. Các phần mềm tích hợp
nhiệt), tính bền ...
Toàn bộ hệ thống Cimatron bao gồm bốn Modul:
124 125
CIMATRON - MODELING 2. DỰNG BẢN VẼ
CIMATRON - DRAFTING Cimatron Draft được thiết kế để mở rộng tối đa chất lượng của bản thiết kế
CIMATRON - FEM cơ khí. Nó cung cấp các bản vẽ một cách nhanh chóng và thông minh, trong khi
vẫn duy trì các mối quan hệ với mô hình hình học
CIMATRON - NC
Các hình chiếu và hình chiếu riêng phần được chiếu tự động từ mô hình 2D
Tạo ra một chu trình tích hợp khép kín trợ giúp chúng ta trong các bước và 3D của bạn ở bất kỳ một góc chiếu nào mà bạn muốn. Các hình chiếu được
khác nhau của quá trình Thiết kế - Gia công : nối kết với mô hình được tự động cập nhật khi mô hình bị thay đổi. dễ dàng tạo
1. THIẾT KẾ ra các bản vẽ phức hợp chứa đựng nhiều hình chiếu, mà chúng có thể xếp xắp
Trong lĩnh vực thiết kế mô hình, Cimatron cung cấp cho chúng ta các công thẳng hàng với nhau và hiệu chỉnh một cách riêng rẽ. Tất cả các kích thước, dung
cụ hiệu quả để xây dựng các kiểu mô hình hình học khác nhau như: sai, mặt cắt, chú thích có thể được hiệu chỉnh mà không cần nhập lại các dữ liệu
đưa vào trước đó
Mô hình khung dây ( Wire - Frame )
3. TRONG LĨNH VỰC TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH
Mô hình bề mặt ( Surfaces )
ứng dụng FEM trong Cimatron là công cụ giúp chúng ta phân tích trạng
Mô hình thể đặc ( Solid ) thái vật lý của chi tiết thiết kế, quá trình này được thực hiện qua 3 bước:
Với các công cụ này, cho dù bạn làm việc với các mô hình khung dây, bề Pre-Processing (Tiền sử lý )
mặt hoặc mô hình thể đặc, Cimatron cho phép bạn xây dựng hầu như tất cả
những gì mà bạn có thể tưởng tượng ra. Làm việc theo trình tự từ trên xuống Analyze ( phân tích )
hoặc từ dưới lên, sao cho phù hợp nhất đối với công việc đang thực hiện. Tính Post - Processing ( quá trình hậu sử lý )
thống nhất của các phép toán lô gíc, một giao diện đồ hoạ trực quan và một cơ sở Trong đó Cimatron sẽ trợ giúp chúng ta trong hai bước phức tạp nhất đó là bước
dữ liệu dùng chung xúc tiến việc chuẩn bị cho việc gia công mô hình của bạn tiền sử lý và hậu sử lý.
Mô hình khung dây và bề mặt Pre-Processing
Mô hình khung dây và bề mặt của cimatron cung cấp đầy đủ các phần tử Trong quá trình phân tích, tính toán bước tiền sử lý thực chất là việc tạo ra mô
hình học bao gồm cả các mặt Bezie, Gregory và Nurbs. Tạo ra thậm chí cả các bề hình các phần tử hữu hạn. ở đây bề mặt của mô hình hình học sẽ được chia ra
mặt điêu khắc phức tạp một cách dễ dàng. Các lệnh thiết kế, một bộ công cụ thành lưới phần tử, các khối thể đặc sẽ được phân ra thành một số lớn các phần
mềm dẻo, mạnh mẽ và toàn diện chứa đựng cả những phép pha trộn tinh xảo, vê tử, Ngoại lực, vật liệu cũng như các điều kiện biên ràng buộc sẽ được gán cho
tròn và cắt tỉa nhiều mặt. Một số lượng lớn các công cụ thẩm tra và hiệu chỉnh mô hình. Đây là một công việc hết sức tỉ mỉ và mất thời gian. Tuy nhiên trong
cho phép các thay đổi nhanh chóng và đảm bảo một độ chính xác tuyệt đối. Cimatron FEM, hầu như mọi việc được thực hiện một cách nhẹ nhàng và nhanh
Mô hình thể rắn chóng:
Việc mô hình hoá bằng phương thức khối thuộc tính cơ sở thiết kế được Trên cơ sở của mô hình hình học đã tạo dựng trong CIM - Modeling, việc chia
những mô hình tự do và trực quan. các phần tử được tiến hành một cách tự động theo một độ chính xác yêu cầu, hệ
Hệ thống sẽ hướng dẫn bạn một cách trực quan, tự động gọi ra công cụ vẽ thống sẽ tự động tính cho ta được toạ độ các điểm nút.
phác trong khi hiển thị ra một cách thích hợp các đường trợ giúp thiết kế để bắt Hệ thống cung cấp sẵn cho chúng ta một thư viện các loại phần tử, vật liệu, các
các đối tượng hoặc nhắc bạn khi đối tượng vượt ra hoặc bên trong các ràng buộc. kiểu tác dụng của ngoại lực để chúng ta có thể dễ dàng gán hoặc đặt chúng lên
Định nghĩa các ràng buộc khi bạn vẽ phác, hoặc thêm vào nó sau này. Bạn luôn mô hình.
duy trì được một sự kiểm soát một cách hoàn toàn các mối quan hệ thông số với
khả năng thay đổi ở bất kỳ thời điểm nào.

126 127
Cho phép chúng ta hiển thị các kết quả tính toán khác nhau như ứng suất,
CIMATRON nhiệt độ, biến dạng, phản lực, Gradient ứng suất .... ở đây chúng ta có thể lựa
chọn:
Kết quả đưa ra dạng số hay đồ hoạ

CSDL Hiển thị riêng hay đồng thời mô hình bị biến dạng và mô hình nguyên
thuỷ
Lựa chọn các màu sắc và tỷ lệ xích khác nhau để dễ dàng quan sát
Nếu kết quả đưa ra ở dạng đồ hoạ, ta có thể lưu lại nó dưới dạng một tấm
ảnh để dễ dàng có thể sử dụng lại nó khi cần phải so sánh các kết quả khác nhau
trong quá trình hiệu chỉnh, cải tiến mô hình
CIMATRON-NC CIMATRON-FEM DRAFTING MODELING
Mô hình hình học và mô hình các phần tử hữu hạn có thể được hiệu chỉnh
ngay trong Post - Processing. Như vậy với sự trợ giúp của các công cụ mà
Cimatron cung cấp chúng ta hoàn toàn có thể kiểm tra các kết quả tính toán, cô
lập được các vùng nguy hiểm, đưa ra các hiệu chỉnh cần thiết và thông qua cơ sở
dữ liệu dùng chung để cập nhật kịp thời các thay đổi.
POST- PRE- SOLID WIRE-FRAME
PROCESSING PROCESSING SURFACES 4. GIA CÔNG
Trong nền công nghiệp không có gì được coi là hiển nhiên, tuy nhiên
Cimatron là một ngoại lệ. Các thao tác trực tiếp trên cơ sở dữ liệu của mô hình
thiết kế, Cimatron NC tạo ra một đường chạy dao chính xác cho bất kỳ một bộ
điều khiển số quá trình gia công nào. Nó cung cấp một giải pháp toàn diện cho
ANALYZE
các máy tiện, phay, khoan, dập và máy cắt xung điện từ 2.5 đến 5 trục. Công cụ
quản lý các đường chạy dao cung cấp khả năng kiểm soát một cách tổng thể việc
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quan các chức năng của Cimatron tạo ra, thay đổi và hiển thị tất cả các thao tác NC.

Ngoài ra các khả năng sau đây của công cụ biên tập trong Cimatron - FEM cho Với những đặc tính tiện dụng và sức mạnh của mình, mặc dù yêu cầu các
phép ta đạt được một lưới tối ưu các phần tử: cấu hình về phần cứng khá cao: Tối thiểu là máy 486, bộ nhớ trong 16 MB , Card
màn hình 1MB, không gian tự do trên đĩa cứng lớn hơn 150 MB , giá thành của
Nối tự động hoặc trực quan các điểm nút
phần mềm khá đắt, nhưng chỉ sau một thời gian ngắn hệ thống phần mềm này đã
Trộn, nhập các lưới có mật độ khác nhau được các công ty hàng đầu trên thế giới sử dụng. Theo số liệu thống kê của hãng
Thay đổi vị trí các điểm nút cùng với việc tự động cân đối các phần tử SEILO, khoảng 85 % sản phẩm của ngành công nghệ cao được tạo ra bởi sự trợ
liên kết với điểm nút đó. giúp của CIMATRON.

Thay đổi vị trí, sao chép, xoá, xoay bất kỳ một phần nào của lưới đã 3.1. Giao diện của CIMATRON
được tạo ra.
Post - Processing 3.1.1. Màn hình đồ hoạ của Cimatron
Màn hình đồ hoạ của Cimatron không những giúp chúng ta dễ dàng thực
hiện các lệnh khác nhau mà còn cung cấp cho ta các thông tin khác nhau về chế

128 129
độ làm việc hiện thời và những thông báo, các dòng nhắc trực tuyến mà màn hình Thông báo một số tình trạng hiện thời của bản vẽ như : phương pháp xác
cung cấp sẽ chỉ dẫn cho chúng ta biết cần phải làm gì ở bước công việc tiếp theo. định điểm (END, SCREEN, MID, ...), Màu sắc của nét vẽ, lớp hiện thời ...
Các khối lệnh của Cimatron được bố trí theo cấu trúc hình cây mà ta dễ 4. Vùng hàm số (bảng điều khiển)
dàng tiếp cận với nó thông qua chuột cũng như bàn phím, Màn hình đồ hoạ của Bảng điều khiển nằm ở bên lề phải của màn hình chứa các lệnh dùng trong
Cimatron được chia ra một số vùng thực hiện một chức năng xác định như trên Cimatron, bao gồm các vùng sau:
hình vẽ :
Các hàm truy xuất tức thời: gồm những hàm dùng để điều khiển màn
1. Dòng nhắc (Prompt Area): hình, các lớp của bản vẽ. các hàm này có thể được gọi ở bất kỳ thời điểm nào khi
Trong khi thực hiện các lệnh của Cimatron ở vùng này luôn hiện ra lời mà hệ thống đang ở trạng thái chờ tín hiệu điều khiển từ chuột
nhắc, hướng dẫn người sử dụng phải làm những việc gì trong bước tiếp theo. Đôi Vùng đường dẫn hiện thời : có 3 phím hiển thị ứng dụng hiện thời, hàm
khi ở vùng này xuất hiện các dòng nhắc mô tả việc lựa chọn các thông số, đang thực hiện và lựa chọn (option) đang được thực hiện.
phương án, trong trường hợp này ta phải thay đổi các lựa chọn khi cần thiết và
sau đó ấn Enter Vùng các hàm ứng dụng riêng: vùng này hiện ra tên của các hàm
Cimatron ở một ứng dụng xác định. Do không gian bị hạn chế nên chỉ một phần
Vïng tr¹ng
Dßng nh¾c Vïng quan hÖ th¸i tên các hàm này được hiện ra để hiển thị phần tiếp theo hoặc phần phía trước của
danh sách tên hàm ta dùng chức năng và chức năng
Vïng c¸c hµm tham của chuột. Để hiển thị toàn bộ danh sách tên hàm của ứng dụng đang hoạt động
chiÕu tøc thêi
ta dùng chức năng của chuột. Các hàm này chỉ có thể truy xuất
được khi lời nhắc xuất hiện.
Dr af t i ng
No t e Vùng các hàm hệ thống dùng chung: nhóm hàm này bao gồm các hàm
dùng để quản lý và điều khiển, các hàm này chung cho tất cả các ứng dụng của
Cimatron và có thể tiếp cận được khi xuất hiện lời nhắc
C¸c hµm cña øng dông
hiÖn thêi 5. Vùng vẽ:
Đó là vùng dành cho việc hiển thị các đối tượng vẽ và ta không thể tiếp cận
được vùng này khi một menu nào đó xuất hiện ở vùng quan hệ
6. Con trỏ :
UNDO
Mặc định nó là một dấu cộng và xuất hiện chỉ trong vùng vẽ. ta có thể thay
C¸c hµm dïng chung đổi hình dạng của con trỏ nhờ lệnh DISPLAY
7. Dòng thông báo:
Dßng h−íng dÉn Nằm ở phần dưới của màn hình và thường xuyên đưa ra các thông tin trợ
EXIT
giúp hoặc báo lỗi. trong úng dụng NC ở đây sẽ xuất hiện 2 dòng thông báo về
toạ độ hiện thời của dụng cụ cắt và tốc độ, tên dụng cụ cắt.
Hình 3.2. Cấu trúc giao diện đồ hoạ của Cimatron
2. Vùng quan hệ : 3.1.2. Sử dụng chuột trong Cimatron
Vùng này hiện ra các lựa chọn, các tham số hình thức của lệnh đang thực Cimatron sử dụng chuột 3 phím và nó là thiết bị chủ yếu để thực hiện các
hiện thao tác vẽ cũng như lựa chọn các hàm và Option của nó. Trong Cimatron ta có
3. vùng trạng thái: thể sử dụng từng phím chuột một cách riêng rẽ hoặc phối hợp chúng với nhau:
130 131
Phím trái chuột : Thực hiện các chức năng sau: MARK Tạo ra các chấm điểm tại điểm mà ta nháy chuột
Lựa chọn các hàm và Option của hàm, NO-MARK không tạo ra các chấm điểm
Chỉ ra một vị trí xác định trên vùng đồ hoạ CLEAR xoá tất cả các dấu chấm điểm tạo ra trong quá trình vẽ
Chọn các đối tượng vẽ (Entity) Phối hợp cả 3 phím chuột : Sẽ hiển thị danh sách tất cả các
Phím giữa của chuột: Thực hiện chức năng thoát (Exit) trong các tình huống sau: hàm có trong ứng dụng hiện thời

Kết thúc việc chọn các đối tượng và thực hiện bước tiếp theo 3.1.3. Bàn phím
Thoát khỏi lựa chọn hiện thời và trở về bước đầu tiên hoặc bước trước Trong Cimatron bàn phím được dùng để nhập các dữ liệu dạng ký tự hoặc
đó của hàm số hoặc tiếp cận và sửa đổi các tham số hình thức. Đôi khi bàn phím cũng được
Thoát khỏi hàm hiện thời dùng để thực hiện các lệnh khác nhau khi chuột không hoạt động. Thêm vào đó
Phím F5 có chức năng tương đương phím giữa một số phím có các chức năng đặc biệt sau:

Phím phải chuột: Thực hiện chức năng trong các tình huống sau: Các phím mũi tên dùng để dịch chuyển trong màn hình cũng như giữa
các hàm trong danh sách các hàm. Ở đây các phím này có thể dùng thay
Gọi các menu con chức năng của chuột
Để lật trang tiếp theo khi có một danh sách dài Phím xoá lùi (Back space) dùng để xoá một ký tự về phía trước
Phím trái kết hợp với phím giữa: Thực hiện chức năng để: Phím ENTER dùng để kết thúc việc nhập các dữ liệu số/chữ và khẳng
Huỷ bỏ thao tác vừa thực hiện và trở về trạng thái trước đó định một thao tác nào đó
Cuốn ngược, ví dụ như hiển thị ra màn hình danh sách trước đó của các CTRL giữ chức năng như 1 phím điều khiển và luôn được phối hợp với
hàm trong ứng dụng hiện thời một phím khác
Phím F6 có chức năng tương đương. CTRL + B gọi tiện ích COLOR SETUP, cho phép xác định màu của
Phím giữa kết hợp với phím phải : Dùng để gọi các hàm truy xuất tức thời. các menu và đối tượng vẽ
Phím F8 có tính năng tương tự. CTRL + D xoá điểm, đường thẳng, đường tròn hoặc bề mặt vừa vẽ xong
Phím trái kết hợp với phím phải :Dùng để gọi Menu điều khiển chế độ khi mà hàm dùng để vẽ chúng vẫn còn hoạt động. khoảng 100 đối tượng
màn hình như sau: vẽ có thể xoá bằng cách này
INDICATE & EXIT INDICATE/ CROSS/ MARK/ CLEAR CTRL + F dùng để làm tươi toàn bộ màn hình, chức năng này không
PICK CROSS-HAIR NO MARK dùng được khi hệ thống đang chờ nhập văn bản
Những lựa chọn này rất tiện ích cho việc trình bày ở vùng đồ hoạ của màn CTRL + G tạo ra GIF file từ toàn bộ màn hình hiện thời. File này sẽ có
hình mà không phải chọn bất cứ một hàm nào phần mở rộng là GIF
ở đây: CTRL + X ngừng hoạt động của hàm hiện thời
NIDICATE chỉ ra một điểm ở một vị trí bất kỳ trên màn hình ESC thoát khỏi hàm đang hoạt động và trở về lời nhắc

CROSS hiển thị con trỏ ở dạng dấu chữ thập F10 thoát tạm thời khỏi Cimatron và về DOS. Để trở lại Cimatron ta gõ
EXIT
CROSS- HAIR Hiển thị con trỏ giống như hai đường thẳng giao nhau

132 133
Phím bước trống để chọn hàm hoặc các Option của nó, ở đây nó có thể Kiểm tra xem liệu có cần phải thực hiện các thao tác bổ trợ với lệnh cắt
thay thế chức năng của phím trái chuột. xén (TRMSRF)

3.2. Xây dựng mô hình bề mặt trong Cimatron Nếu tồn tại nhiều giải pháp cho vấn đề đặt ra, bạn hãy xem xét các giải
pháp có thể khác, so sánh chúng trên màn hình trước khi đưa ra một
3.2.1. Trình tự tiến hành xây dựng mô hình bề mặt quyết định cuối cùng

Để đảm bảo chất lượng cũng như tốc độ tạo dựng mô hình, tránh các sai sót Nếu bạn tìm ra cùng một lúc nhiều giải pháp cho kết quả tốt và không
và cũng để tránh phải thực hiện các công việc vô ích. Sau khi nhận được nhiệm giải pháp nào tỏ ra trội hơn, hãy dùng giải pháp đơn giản nhất.
vụ thiết kế chúng ta phải tiến hành thực hiện theo các bước sau: Ví dụ như: Để tạo ra một bề mặt nằm giữa hai đường cong (Section ) mà
Phân tích kết cấu của bản thiết kế, xác định các bề mặt cần được tạo không cần quy định độ dốc của nó theo hướng của đường Cross-Section, thì việc
dựng cũng như các thông số và yêu cầu chất lượng của các bề mặt đó, sử dụng mặt kẻ ( RULED ) sẽ tốt hơn nhiều so với dùng mặt BLEND với tuỳ
chọn FREE - SLOPES.
Lựa chọn kiểu bề mặt, các lệnh của Cimatron và các tuỳ chọn của nó
dùng để tạo dựng các bề mặt cần thiết kế, 3.2.3. Các bề mặt cơ sở có thể được tạo ra trong Cimatron
Phân lớp bản vẽ, Như đã phân tích ở các phần trước, sức mạnh của phần mềm Cimatron là nó
Dựng khung bản vẽ, các hệ quy chiếu và các đường cơ sở, cung cấp cho chúng ta một số lượng lớn các loại bề mặt, để tiện khai thác các khả
Tiến hành tạo dựng các mặt cơ sở, năng của Cimatron, trong phần này chúng tôi sẽ giới thiệu một cách tổng quan
các loại bề mặt mà Cimatron cung cấp cũng như phương thức tạo ra chúng:
Tiến hành hiệu chỉnh, sửa đổi nếu cần thiết,
1. Bề mặt kẻ (RULED SURFACE)
Kiểm tra chất lượng của từng bề mặt và kiểm tra tổng thể bản thiết kế.
Đây là loại bề mặt được tạo ra bởi việc cuộn một đương thẳng một cách
3.2.2. Các nguyên tắc chung khi chọn lựa các bề mặt trơn tru dọc theo hai đường cong Section tương đối với các điểm nối. Kết quả là
bề mặt nhận được có các đường Cross-Section là đường thẳng. Hướng U sẽ dọc
Cimatron cung cấp cho chúng ta một số lượng lớn các loại bề mặt khác theo Section, hướng V sẽ dọc theo Cross - Section ( là các đường thẳng ).
nhau, chính vì vậy trong bước chuẩn bị, trước khi bắt tay vào vẽ chúng ta phải tự
đặt ra các câu hỏi: Hình dạng của các đường Section sẽ thay đổi một cách tuyến tính từ đường
biên thứ nhất sang đường biên thứ hai, khi đường cơ sở thứ hai biến thành một
Loại bề mặt nào sẽ được dùng để xây dựng mô hình ? điểm ta có mặt nón. Mặt trụ, mặt nón cụt cũng là những trường hợp riêng của
Lệnh nào và tùy chọn nào sẽ được sử dụng ? mặt kẻ
ở đây không chỉ có một câu trả lời duy nhất cho các câu hỏi này, việc lựa Để tạo ra được bề mặt này ta phải dựng được hai đường cơ sở ( Section )
chọn này hoàn toàn tuỳ thuộc vào thói quen cũng như kinh nghiệm của người sau đó dùng lệnh RULED và chỉ ra 2 đường cơ sở này (Xem hình vẽ)
thiết kế. Tuy nhiên tồn tại một số nguyên tắc cơ bản sau định hướngcho việc lựa
chọn:
Tuỳ thuộc vào các thông số mà bạn có, bạn hãy xác định lệnh nào và tuỳ
chọn nào sẽ phù hợp với vấn đề mà bạn cần giải quyết
Sau khi chọn sơ bộ ( ở bước trên), bạn hãy nghiên cứu tính chất của mỗi
bề mặt và xác định xem bề mặt nào là thích hợp nhất và hãy tạo ra bề
mặt đó


134 135
Sử dụng tuỳ chọn PARALLEL SEC. (các đường section song song với
Chän ®−êng cong 1 nhau), ta sẽ nhận được DRIVE SURFACE
Nếu sử dụng các tuỳ chọn khác ta sẽ nhận được các bề mặt kiểu
BEZIER (xem giải thích ở phần sau )
4. Các bề mặt kiểu BEZIER
Các bề mặt BEZIER và GREGORY cho phép mô tả những kết cấu hết sức
phức tạp trong các ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp hàng không. Các bề
mặt này có rất nhiều ưu điểm, đặc biệt là chúng dễ dàng hiệu chỉnh và dễ dàng
Chän ®−êng cong 2 thực hiện các thay đổi cục bộ. Rất nhiều lệnh tạo dựng và hiệu chỉnh trong
Cimatron có thể tạo ra những bề mặt này.
Hình 3.3. Phương thức xây dựng bề mặt kẻ
Mặt BEZIER bao gồm một chuỗi các mảnh nối với nhau, mỗi mảnh được
Trong Cimatron ta còn có thể dựng được một mặt kẻ nằm giữa một đường định nghĩa bằng 16 điểm điều khiển. Hình dạng của các mảnh phụ thuộc vào vị
cơ sở và một mặt cong bằng cách định nghĩa đường cơ sở, hướng chiếu xuống trí của các điểm này. 12 điểm định nghĩa 4 cạnh biên của mảnh, trong đó chỉ có 4
mặt cong, hoặc đường cơ sở và hướng mà các đường sinh hợp với mặt cong, đó điểm nằm ở góc là nằm trên bề mặt còn các điểm khác không nằm trên bề mặt
là những tình huống thường xảy ra khi tạo dựng các bề mặt có quan hệ tương đối mà chỉ gây ảnh hưởng đến hình dạng của các mảnh.
với nhau.
Trong bề mặt BEZIER Sự nối kết các mảnh không nhất thiết phải trơn tru
Tuỳ chọn TRIM ON/OFF cho phép chúng ta có thể xén bỏ hoặc không các và nó có thể có các góc nhọn bên trong bề mặt.
phần thừa ra của bề mặt, làm tăng tốc độ tạo dựng mô hình
Điều kiện trơn tru của hai mảnh kề nhau là 3 điểm điều khiển sau đây thẳng
2. Các bề mặt tròn xoay (REVOLUTE SURFACE) hàng: một điểm bên trong, một điểm nằm trên cạnh biên và điểm thứ ba nằm bên
Đây là các bề mặt được tạo ra bởi việc xoay một đường cong (hoặc một trong mảnh kế cạnh (cả ba điểm phải nằm trên cùng một hướng đường thông số)
đường chu tuyến) đi một góc nhất định quanh trục xoay. Các đường cong này là Kết cấu các mảnh được định nghĩa bằng các điểm điều khiển cho phép
các Section ( hướng V ) của bề mặt còn Cross-Section (hướng U ) là các cung chúng ta dễ dàng thực hiện các thay đổi cục bộ trên bề mặt.
tròn có tâm nằm trên trục quay.
Cấu trúc của các mảnh và tất nhiên cả bề mặt có thể thay đổi bằng việc sử
Để tạo ra bề mặt này ta chỉ cần sử dụng lệnh REVOL sau đó chỉ ra đường dụng lệnh MODIFY như sau:
section và trục quay
Dời chuyển các điểm điều khiển ( ngoại trừ 4 điểm nằm trên các góc ) bằng
3. Các bề mặt cuộn ( DRIVE - SURFACES ) lệnh MODIFY POINTS
Đây là các bề mặt được tạo ra bởi việc dịch trượt một đường cong ( hoặc Định nghĩa lại độ dốc ở các đường bao của bề mặt ( MODIFY SLOPES ).
chu tuyến ) dọc theo một đường cong khác hoặc dọc theo hướng được quy định Các độ dốc này có thể được định nghĩa như sau:
bởi đường cong khác.
- độ dốc dọc theo một đường biên là hằng số ( CONSTANT )
Hướng U của bề mặt là hướng dọc theo đường cong trượt ( Section ) và
- độ dốc dọc theo một đường biên sẽ thay đổi tuyến tính từ đầu này sang
hướng V của bề mặt là hướng của các đường định hướng ( Cross - Section )
đầu kia ( LINEAR )
Lệnh tạo ra các bề mặt này ( DRIVE ) chứa rất nhiều tuỳ chọn, các tuỳ chọn
- độ dốc dọc theo một đường biên chỉ định của một bề mặt là các tiếp tuyến
của nó có thể phân ra làm hai nhóm theo định nghĩa toán học của các bề mặt
với độ dốc của một cạnh của bề mặt thứ hai ( SURFACE )
được tạo ra:


136 137
- Độ dốc tại mỗi điểm nút ( điểm nằm trên góc của các mảnh ) dọc theo Sự tiếp nối giữa hai mảnh kề nhau là liên tục và trơn tru
đường biên của bề mặt được xác định ( GENERAL ) Bên trong các mảnh, hình dạng của bề mặt được định nghĩa bởi một hàm số
Tất cả các dạng bề mặt khác nhau đều có thể chuyển thành mặt BEZIER tuỳ thuộc vào hình dạng của các đường cong tạo ra mảnh đó và khoảng cách từ
bằng lệnh MODIFY/ APPROX. TO BEZIER. Bằng lệnh này với việc sử dụng điểm đang xét tới các đường biên của mảnh
hợp lý giá trị của độ chính xác chuyển đổi ta có thể giảm bớt được mức gợn sóng Để tạo ra bề mặt lưới ta dùng lệnh MESH sau đó chỉ ra hai nhóm đường
của bề mặt nguyên thuỷ. cong cắt nhau:
5. Bề mặt GREGORY Bộ các đường cong được chọn đầu tiên sẽ tạo nên các đường Section, còn
Bề mặt GREGORY là sự mở rộng nâng cao của bề mặt BEZIER, nó có tất nhóm đường cong chọn thứ hai sẽ tạo ra các đường Cross - Section
cả các đặc tính của mặt BEZIER tuy nhiên khác với bề mặt BEZIER nó luôn Thuật toán tạo ra mặt lưới cho phép chúng ta tạo ra những bề mặt có hình
luôn trơn tru. Mỗi một mảnh của bề mặt được định nghĩa bởi 20 điểm điều khiển, dạng tương đối phức tạp và ít có quy luật
12 điểm định nghĩa 4 cạnh và 8 điểm bên trong. Hình dạng của các mảnh này
phụ thuộc hoàn toàn vào các điểm điều khiển. 4 điểm điều khiển bên trong sẽ 8. Bề mặt NURB SURFACE
đảm bảo được sự trơn tru giữa các mảnh . Đây là bề mặt có cấu trúc phức tạp, được tạo ra từ một ma trận các điểm
Bằng việc sử dụng MODIFY/ SMOOTH, ta có thể chuyển một bề mặt nằm trên hướng Section và Cross section. Các điểm này có vai trò như những
không trơn tru thành bề mặt GREGORY trơn tru, tuy nhiên điều này sẽ không điểm điều khiển để tạo nên các đường Section và Cross - Section.
thực hiện được nếu bề mặt nguyên thuỷ có điểm bất thường hoặc sự chuyển đổi Bề mặt NURB ( Non - Uniform Rational B-Spline Surface ) cho phép
sẽ tạo ra một thay đổi rõ nét của bề mặt nguyên thuỷ. chúng ta định nghĩa mức độ ảnh hưởng tương đối cho mỗi điểm điều khiển khi
Các lệnh tạo bề mặt khác nhau như DRIVE, BLEND, RULED, MESH và bề mặt được tạo ra và ta cũng có thể cập nhật nó sau này khi cần hiệu chỉnh
COMSRF , nếu như bề mặt tạo ra không trơn tru, nó sẽ tự động được chuyển Các đường Section và Cross - Section được định nghĩa bởi các điểm điều
sang mặt GREGORY khiển là những đường cong dạng NURB ( Non - Uniform Rational B-Spline).
6. Bề mặt pha trộn BLEND SURFACE Bậc ngoại suy của các đường cong này cũng có thể thay đổi.

Đây là một bề mặt được tạo ra bởi một chuỗi liên tiếp các đường cong, và Ưu điểm nổi bật của các mặt cong này là dễ dàng thay đổi hình dạng của bề
(hoặc) các điểm, và ( hoặc ) các đường bao của bề mặt. Kết quả nhận được là một mặt kể cả các thay đổi cục bộ nhờ việc thay đổi vị trí cũng như mức độ ảnh
mặt BEZIER, các bề mặt này liên tục và có thể trơn tru. Khi chọn các đường biên hưởng của các điểm điều khiển ( dùng lệnh MODIFY/ POINTS)
của bề mặt, một đường cong ngầm định sẽ được tạo ra và sẽ được xoá đi ngay Để tạo ra được các bề mặt này ta dùng lệnh NURB sau đó chỉ ra các điểm
sau khi bề mặt BLEND được tạo ra. điều khiển với lưu ý rằng : Số lượng các điểm điều khiển trên mỗi phía phải lớn
Để tạo ra bề mặt này chúng ta dùng lệnh BLEND sau đó chỉ ra các đường hơn số bậc của đa thức ngoại suy.
Section mà nó cần phải đi qua.
3.2.4. Sử dụng các công cụ hiệu chỉnh
7. Mặt lưới - MESH SURFACE
Cimatron cung cấp cho chúng ta hàng loạt các công cụ để hiệu chỉnh sửa
Đây là một bề mặt được định nghĩa bởi một chuỗi các đường Section và đổi các bề mặt đã được tạo ra:
Cross - Section. Bề mặt tạo ra là một lưới các mảnh nhỏ.
1. Lệnh cắt tỉa các mặt cong
Bề mặt đi qua một cách trơn tru một chuỗi các đường Section ( hướng U )
và các đường Cross - Section ( hướng V ) Đây là công cụ hết sức tiện lợi làm tăng tốc độ xây dựng mô hình: sau khi
đã có được các bề mặt cơ sở ta dùng lệnh cắt tỉa với tuỳ chọn ( TRIM ) để loại
Mỗi một cặp các đường Section và các đường Cross - Section kề nhau sẽ bớt những phần thừa và máy sẽ tự động tính cho tác các giao tuyến với độ chính
tạo ra một mảnh bề mặt xác yêu cầu. Ngoài việc cắt tỉa ở đây chúng ta còn có thể chia một bề mặt thành
138 139
nhiều phần ( Sử dụng tuỳ chọn DIVIDE). Điều này hết sức cần thiết khi cắt xén Trong lệnh vê tròn này ta còn có thể lựa chọn TRIM ON khi muốn các phần
các bề mặt phức tạp với các pháp tuyến đổi dấu thừa của hai bề mặt cơ sở được xoá bỏ hoặc TRIM OFF khi muốn giữ chúng.
Để thực hiện việc cắt tỉa cũng như chia nhỏ các bề mặt ta dùng lệnh Để tăng tốc độ vê tròn Cimatron đã cung cấp cho chúng nhiều tuỳ chọn vê
TRMSRF. Lệnh này ngoài việc có hai tuỳ chọn là TRIM và DIVIDE như đã trình tròn khác nhau :
bày ở trên, nó còn có cung cấp cho ta nhiều phương thức cắt tỉa khác nhau: - 2 SURFACES : tạo ra mặt lượn giữa hai bề mặt giao nhau
- PLANE : cắt tỉa ( hoặc chia một bề mặt) bằng cách chỉ ra một mặt phẳng - 3 SURFACES : tạo ra mặt lượn giữa 3 bề mặt giao nhau từng đôi một,
cắt qua bề mặt đó trong trường hợp này ở góc của ba mặt cơ sở sẽ được tạo ra một mặt lưới nối trơn
- SURFACE : cắt tỉa ( hoặc chia một bề mặt) bằng cách chỉ ra mộtbề mặt tru các mặt lượn và mặt cơ sở
khác cắt qua bề mặt đó, ở đây ta có thể lựa chọn hoặc xén cả hai bề mặt hoặc xén - 3 DIF. RADI : cho phép tạo ra ba mặt lượn với các bán kính khác nhau
bề mặt thứ nhất giữa ba mặt cơ sở cắt nhau
- PARAMETER cắt hoặc chia một bề mặt bằng các đương Section hoặc - MULTI. : tạo ra các mặt lượn nằm giữa một mặt đáy và nhiều mặt thành
Cross - Section chỉ định cắt mặt đáy này
- CONTOURS Chia hoặc cắt một bề mặt bằng cách chỉ ra một đường chu 3. Các công cụ trợ giúp việc nâng cao chất lượng bề mặt của mô hình
tuyến, đường chu tuyến này có thể nằm trên bề mặt hoặc không (khi đó mặt cong
sẽ được chia, cắt bởi hình chiếu của nó lên bề mặt Việc nâng cao chất lượng bề mặt, đảm bảo sự nối liên tục, trơn tru của các
bề mặt cơ sở là một công việc hết sức quan trọng. Nó quyết định đến chất lượng,
Sau khi đã tiến hành chia, cắt ta có thể dễ dàng nhận lại bề mặt ban đầu độ thẩm mỹ của sản phẩm cũng như tránh được các lỗi phát sinh trong quá trình
bằng cách dùng tuỳ chọn ORIGINAL. gia công chi tiết sau này.
Các đảo đã bị khoét bởi lệnh này có thể được phục hồi bằng tuỳ chọn Việc cải thiện chất lượng của các bề mặt và sự nối kết trơn tru giữa chúng
CANCEL CONTOURS được thực hiện bởi lệnh MODIFY, nó cung cấp cho chúng ta rất nhiều khả năng
Các bề mặt cơ sở sau khi đã bị cắt tỉa đều chuyển sang một loại bề mặt với hiệu chỉnh:
tên gọi là TRIMED SURFACES, khác với các bề mặt bình thường các bề mặt Khi chúng ta muốn chuyển một bề mặt bất kỳ thành mặt BEZIER, tạo điều
này có thể có nhiều hơn 4 cạnh biên. Để thuận tiện cho việc thực hiện các hiệu kiện dễ dàng cho việc thực hiện các thay đổi khác nhau, hãy sử dụng tuỳ chọn
chỉnh khác trên các mặt này trong một số trường hợp Cimatron cho phép chuyển APPROX. TO BEZIER
đổi chúng thành mặt cong bình thường ( xem lệnh Modify )
Để kiểm tra xem một bề mặt có trơn tru không hoặc chuyển một mặt
2. Tạo ra các mặt lượn nối giữa các bề mặt BEZIER không trơn sang mặt GREGORY trơn tru, ta dùng tuỳ chọn SMOOTH,
Thông thường các bề mặt của chi tiết thường nối với nhau dưới một cung tuy nhiên cần phải lưu ý rằng tuỳ chọn này không thực hiện được trên những bề
lượn nào đó, tuy nhiên khi xây dựng mô hình bề mặt trong Cimatron ta không mặt có điểm bất thường hoặc những bề mặt mà để chuyển đổi thành trơn tru sẽ là
cần phải tạo dựng chúng như đã làm đối với các bề mặt cơ sở: Sau khi đã có các thay đổi một cách rõ nét nó. Trong trường hợp này ta phải tiến hành thực hiện
bề mặt cơ sở ta chỉ cần thực hiện lệnh FILLET và cung cấp cho máy các thông thêm các hiệu chỉnh khác trước khi thực hiện tuỳ chọn SMOOTH
tin cần thiết bao gồm: Tuỳ chọn FAIR dùng để giảm bớt các gợn sóng của bề mặt
Chỉ ra các bề mặt giao nhau mà giữa chúng mặt lượn sẽ được tạo ra Trường hợp bạn muốn kiểm tra toạ độ, thay đổi vị trí hoặc mức độ ảnh
Xác định bán kính cung lượn hưởng của các điểm điều khiển trong các mặt BEZIER hoặc GREORY, hãy sử
Chỉ ra các hướng để xác định tâm của các cung lượn dụng tuỳ chọn MODIFY POINTS




140 141
Khi việc nối kết của các mặt kề nhau không trơn tru, chúng ta thường phải trở nên hết sức đơn giản. Ngoài ra lớp vẽ cũng còn tạo điều kiện cho chúng ta dễ
thay đổi độ dốc của những bề mặt này dọc theo đường bao chung của chúng bằng dàng hiệu chỉnh, in ấn.
tuỳ chọn MODIFY SLOPES ( xem thêm phần bề mặt BEZIER ở trên ) Khi bắt tay vào xây dựng một bản vẽ phức tạp chúng ta phải tiến hành phân
Tuỳ chọn SURFACE EXTENSION cho phép kéo dài một cách tuyến tính lớp các đối tượng vẽ cuả bản vẽ. Một bản vẽ có rất nhiều cách phân lớp khác
một bề mặt tại một cạnh chỉ định bằng cách tạo ra một mặt kẻ với chiều dài yêu nhau, nó tuỳ thuộc vào kinh nghiệm cũng như thói quen của người vẽ. Tuy nhiên
cầu để sử dụng được hiệu quả các lớp, việc phân lớp phải đựa trên các nguyên tắc
4. Sử dụng VERIFY/ SURFACE sau:

Một nét độc đáo của Cimatron là cho phép hiệu chỉnh, kéo dãn/ thu ngắn - Đơn giản hoá : có nghĩa là các nét vẽ trên mỗi lớp phải không quá chồng
các bề mặt đã được tạo ra bằng các thông số của bề mặt. Như chúng ta đã biết chéo, đảm bảo có thể vẽ chúng ra dễ dàng
mỗi bề mặt được đặc trưng bằng các phương trình tham số với hai tham số U và - Tính đặc trưng : Mỗi nét vẽ phải đặc trưng cho một phần nhất định của
V theo phương của Section và của Cross - Section: bản vẽ, không nên chia bản vẽ ra quá nhiều lớp
X= F1(U,V), Y= F2(U, V), Z= F3(U, V), - Tính thống nhất và chính xác : Các lớp được phân ra sao cho khi vẽ
Trong nhiều trường hợp để thuận tiện cho việc sử dụng các giá trị của U và riêng từng lớp vẫn đảm bảo được vị trí tương đối của nó trong bản vẽ tổng thể
V được quy chuẩn trong khoảng ( 0, 1 ), có nghĩa là: Đối với các mô hình với các bề mặt phức tạp chúng ta cần phải tạo ra ít
Start U=0, End U=1; Start V=0, End V=1 nhất các lớp sau:

Dùng lệnh VERIFY/ SURFACES / SURFACE DATA ta có thể thẩm tra Một lớp tham chiếu để định vị các bề mặt
được các giá trị này của bề mặt, trong trương hợp muốn kéo dài các mặt cong về Mỗi bề mặt nên đặt trên một lớp riêng rẽ
phía trước theo phương U hoặc V ta có thể thay đổi cho các giá trị Start U1.
Thông thường khi làm việc với các lớp vẽ chúng ta phải thực hiện các thao
Trong một số trường hợp sau khi thay đổi các bề mặt nếu muốn trở về bề tác sau:
mặt nguyên thuỷ ta cũng có thể dùng lệnh này
Tạo ra một lớp vẽ mới
3.2.5. Công cụ trợ giúp của Cimatron Gán, thay đổi thuộc tính của lớp vẽ
Các công cụ trợ giúp mà Cimatron cung cấp làm cho các công việc xây Đưa một lớp vẽ trở thành hiện thời
dựng mô hình được thực hiện một cách dễ dàng và nhanh chóng. Các công cụ trợ Đổi tên lớp vẽ
giúp bao gồm :
Chuyển các đối tượng vẽ từ lớp này sang lớp vẽ kia
1. Lớp vẽ (LEVEL)
Các thao tác này hoàn toàn có thể thực hiện được dễ dàng trong Cimatron
Lớp vẽ là tập hợp các đối tượng vẽ của một bản vẽ có cùng một thuộc tính. với việc sử dụng lệnh LEVELS, lệnh này có các lựa chọn chính sau:
Việc phân lớp là một kỹ thuật hết sức độc đáo của CIMATRON cũng như các
phần mềm CAD. Một bản vẽ phức tạp thường được phân thành nhiều lớp riêng ACTIVE
biệt chứa các phần đơn giản của bản vẽ và như vậy việc vẽ trong mỗi lớp được Thay đổi lớp hoạt động hoặc thêm vào các lớp mới
thực hiện hết sức đơn giản. Sau khi đã có tất cả các lớp vẽ chỉ cần xếp chồng DISPLAY
khít chúng lên nhau ta sẽ nhận được bản vẽ yêu cầu, và như vậy công việc vẽ sẽ
Hiển thị một cách có lựa chọn các lớp đã có


142 143
DISP. RANGE SCREEN:
Hiển thị hoặc không hiển thị một vùng xác định các lớp Điểm nhận được sẽ là điểm giao của mặt phẳng vẽ với đường
MOVE thẳng đi qua điểm chỉ định và vuông góc với màn hình

Dời các đối tượng được chọn từ lớp này sang lớp kia Nếu mặt phẳng vẽ vuông góc với mặt phẳng màn hình, điểm
nhận được sẽ là giao của đường thẳng đi qua điểm chỉ định và
COPY vuông góc với màn hình với mặt phẳng song song với màn hình
Copy các đối tượng được chọn từ lớp này sang lớp kia và đi qua gốc của hệ toạ độ vật thể
RENAME Nếu chế độ lưới trên màn hình được bật điểm nhận được sẽ là
Thay đổi tên của lớp điểm lưới gần nhất với điểm chỉ định

DEFINE END :

Định nghĩa các lớp mới mà không làm thay đổi lớp hiện thời Điểm nhận được là điểm cuối của đường cong được chọn, gần
với điểm chọn
PROTECT
MID :
Làm cho các đối tượng vẽ thuộc lớp chỉ định không thể thay đổi
được nhưng vẫn có thể tham chiếu tới nó Điểm nhận được là điểm giữa của đường cong được chọn

PROT. RANGE CENTER:

Làm cho đối tượng vẽ thuộc vùng chỉ định của các lớp không Điểm nhận được là điểm tâm của đường tròn hoặc cung tròn
thể thay đổi được nhưng vẫn có thể tham chiếu tới nó được chọn

COPY MASK PIERCE :

Copy " Layer Mask" từ một cửa sổ sang cửa sổ khác. Các lớp Điểm nhận được là giao của đường cong được chọn với mặt làm
được chuyển sang "on" ở cửa sổ nguồn cũng được chuyển sang việc hiện thời và ở phia gần với điểm chọn. đường cong phải
"on" ở cửa sổ đích không được song song với bề mặt làm việc hiện thời

DELETE CLOSE :

Xoá lớp nếu nó không chứa các đối tượng vẽ và không phải là Điểm nhận được sẽ là một điểm gần nhất với điểm chọn và nằm
lớp hiện thời trên đường cong được chọn

LEVEL MAP PICK :

Hiển thị tên của các lớp của file hiện thời hoặc ở một file bên Điểm nhận được sẽ trùng với điểm chọn
ngoài KEY IN :
2. Công cụ truy bắt điểm Điểm nhận được sẽ được xác định bằng cách gõ các toạ độ của
Công cụ truy bắt điểm giúp chúng ta nhập được chính xác các điểm có vị trí nó
đặc biệt so với các đối tượng vẽ đã có mà không cần phải xác định toạ độ của DELTA :
chúng, nó làm tăng một cách đáng kể tốc độ tạo dựng mô hình. Khi máy yêu cầu Điểm nhận được sẽ được xác định bằng cách nhập khoảng biến
nhập điểm, để gọi ra menu truy bắt điểm, ta chỉ cần ấn phím phải chuột. thiên toạ độ từ điểm chọn. ở đây ngoài việc chọn DELTA ta còn
Cimatron cho phép truy cập tới các điểm đặc biệt sau: phải chọn 1 Option khác dùng để xác định điểm tham chiếu
144 145
SURF: -Z+ : Phóng to- thu nhỏ và chỉ ra tâm màn hình mới bằng cách
nháy phím trái hoặc phải chuột
Điểm nhận được sẽ là giao điểm của đường cong hiển thị bề mặt
được chọn và đường thẳng đi qua điểm chọn và vuông góc với Sau khi thay đổi tỷ lệ phóng ta luôn có thể quay về hình ảnh mà
màn hình toàn bộ các đối tượng vẽ được đưa vào vừa khít trên màn hình bằng
SRF -B : lệnh AW

Điểm nhận được sẽ nằm trên đường bao của bề mặt và gần với b. Nhóm lệnh xoay bức ảnh trên màn hình để nhận được khung nhìn mới:
điểm chọn nhất Trong Cimatron ta có thể xoay các bức ảnh của mô hình một cách
SURF-C : trực quan hoặc nhập các giá trị góc xoay từ bàn phím ( ANGLE ).
Điểm nhận được sẽ là điểm góc gần với điểm chọn nhất của bề Có thể xoay mô hình quanh một điểm xác định ( ROTATE ) hoặc
mặt quanh một đường trục do ta định nghĩa (AXIS)

SURF-X : Các bức ảnh sau khi được xoay, phóng to - thu nhỏ có thể được ghi
Điểm nhận được sẽ là điểm giao của 2 đường cong màn hình gần lại dưới một tên cụ thể và ta có thể gọi lại nó bất kỳ lúc nào. Việc
với điểm chọn nhất ghi lại các bức ảnh và quản lý nó được thực hiện bằng lệnh
PICTURE
TP NOD :
4. Hệ toạ độ người dùng
Chỉ dùng trong ứng dụng NC, khi TOOL PATH được mở, điểm
nhận được sẽ là điểm cuối của đường chạy dao được chọn gần Các hệ toạ độ người dùng giúp đỡ chúng ta dễ dàng nhập các điểm theo các
với điểm chọn toạ độ tương đối cũng như dễ dàng xác định các mặt phẳng vẽ hiện thời khi tạo
dựng các đường cơ sở của các bề mặt.
FEMNOD :
Trong Cimatron, ngoài mô đul tạo dựng mô hình ( MODELING ), các mô
Chỉ dùng trong ứng dụng FEM, điểm nhận được sẽ là điểm nút
đul khác như FEM, NC cũng sử dụng các hệ toạ độ người dùng riêng. Các UCS
gần với điểm chọn
được tạo dựng trong MODELING có thể được dùng trong các ứng dụng khác tuy
UCSORG : nhiên các UCS được định nghĩa trong các ứng dụng khác chỉ được dùng trong
Điểm nhận được là điểm gốc của UCS hiện thời. ứng dụng đó.

3. Các công cụ điều khiển màn hình Việc tạo ra và quản lý các hệ toạ độ người dùng được thực hiện bằng lệnh
UCS. Lệnh này bao gồm 6 tuỳ chọn:
Các công cụ điều khiển màn hình cho phép chúng ta quan sát và thao tác dễ
dàng hơn với mô hình đang tạo dựng. Trong Cimatron các công cụ điều khiển ACTIVE : Thay đổi hệ toạ độ hiện thời hoặc định nghĩa UCS mới
màn hình có thể dễ dàng gọi ra bất cứ lúc nào bằng cách ấn phím phải và phím đồng thời đưa nó trở thành hoạt động
giữa chuột. Các lệnh này được chia làm hai nhóm: CREATE : Tạo ra UCS mới
a. Nhóm lệnh phóng to- thu nhỏ bức ảnh trên màn hình để có thể dễ dàng
MOVE : Dời UCS
quan sát các chi tiết của mô hình bao gồm:
RENAME : Thay đổi UCS
W: Xác định tỷ lệ phóng và vùng màn hình bằng cách vẽ ra một
của sổ DELETE : Xoá UCS (hiện thời không hoạt động)

SCALE : Thay đổi kích thước hiển thị của các đối tượng vẽ bằng DISPLAY : Đảo ngược trạng thái màn hình của các trục toạ độ
cách gõ vào tỷ lệ phóng được chọn

146 147
3.3. Sử dụng module NC. bề mặt gia công, mặt phẳng an toàn mà dao có thể dịch chuyển trên nó không va
Để tạo ra cơ sở dữ liệu để điều khiển máy NC gia công các chi tiết trong hệ vào chi tiết, toạ độ của dụng cụ cắt ở mỗi thời điểm trong quá trình gia công ... )
thống CIMATRON chúng ta phải gọi ra mô đul NC của CIMATRON. Quá trình đều xác định theo điểm gốc này. Chính vì vậy ta nên chọn chúng sao cho sau này
NC trong CIMATRON được tiến hành qua nhiều bước như hình vẽ: dễ dàng xác định được toạ độ các điểm
Để thực hiện các thao tác khác nhau với hệ toạ độ máy ta dùng lệnh MACSYS :
MACSYS Để định nghĩa một hệ toạ độ máy mới hoặc gọi ra một hệ toạ độ máy đã
tồn tại ta sử dụng tuỳ chọn ACTIVE của lệnh sau đó chỉ ra điểm gốc của
hệ toạ độ máy và hai điểm tiếp theo xác định phương của trục X, Y.
Sau khi tạo ra một hệ toạ độ máy ta có thể đưa toàn bộ mô hình đã xây
TOOLS dựng trong MODELING vào trong nó, hoặc chỉ đưa vào một số bề mặt
nhất định của mô hình vào. Trong trường hợp muốn đưa thêm một số
đối tượng vẽ ( của mô hình đã xây dựng trong MODELING ), vào trong
hệ toạ độ máy hiện thời ta sử dụng tuỳ chọn APPEND
Để đổi tên hệ toạ độ máy ta dùng tuỳ chọn RENAME
TOOL PATH
Tuỳ chọn DELETE dùng để xoá các hệ toạ độ máy cùng với tất cả các
dự liệu tạo ra trong nó
3.3.2. TOOLS
TECHNOLOGICAL Trong bước này chúng ta tiến hành định nghĩa các thông số của dao dùng
FUNCTION để gia công. Hãy chọn hàm TOOLS để định nghĩa các dụng cụ cắt, một số lượng
không hạn chế các dụng cụ cắt có thể được tạo ra trong một tệp:
3.3.3. TOOL PATH
Ở bước này chúng ta phải tiến hành mở một đường chạy dao (Tool path ).
POSTPR GCODE Một đường chạy dao bao hàm một chuỗi các thủ tục mà nó được gọi ra khi định
nghĩa một quá trình gia công. Mỗi một thủ tục ( Procedure ) ví dụ như POCKET,
Hình 3.4. Các bước thực hiện trong CIMATRON - NC PROFILE, SURMILL ... được tạo ra bằng cách gọi một hàm gia công, chứa đựng
3.3.1. MACSYS: các dữ liệu mô tả các thuộc tính hình học tương ứng, các thông số gia công và
các khối dịch chuyển của dao. Các khối dịch chuyển dao được lưu trữ ở định
Đây là bước đầu tiên của quá trình NC. Trong bước này ta phải định nghĩa một
dạng trung gian và được xử lý bằng bộ hậu xử lý để tạo ra các mã điều khiển máy
hệ toạ độ máy (MACSYS), thực chất đó là việc định hướng cho chi tiết đã được
cho các máy gia công xác định
xây dựng ở phần Modeling.
1. Các điều kiện cần thiết để tạo ra một đường chạy dao
Hướng của trục Z luôn phải trùng với hướng của trục chính của máy gia công và
hướng cuả trục X, Y phải chọn trùng với hướng của bàn máy. Nếu ta chọn các Chi tiết:
hướng của trục không hợp lý sẽ không thể thực hiện được các thủ tục gia công Mặc dù ta có thể tạo ra mô hình hình học trực tiếp trong mô đul NC, tốt
sau này nhất là chúng ta tạo ra chúng ở mô đul Modeling. Các đối tượng hình học được
Điểm gốc của hệ toạ độ máy có thể chọn tuỳ ý, tuy nhiên toạ độ của các điểm tạo ra trong NC chỉ tồn tại trong MACSYS hiện thời
dùng trong các thủ tục gia công sau này ( ví dụ như điểm cao nhất, thấp nhất của Dụng cụ cắt:
148 149
Mặc dù có thể định nghĩa các dụng cụ cắt bên trong một hàm gia công, tuy 4. TECHNOLOGICAL FUNCTION
nhiên tốt nhất ta hãy tạo ra các dụng cụ cắt cần thiết trước khi mở một đường Đây là phần chủ yếu của quy trình NC. ở đây chúng ta phải sử dụng các
chạy dao. lệnh gia công một cách hợp lý để tạo ra các thủ tục trong một đường chạy dao
MACSYS: đang được mở. Việc tạo ra các thủ tục được tiến hành qua hai giai đoạn:
Trước khi tạo ra chuyển động đầu tiên của đường chạy dao, cần phải định Định nghĩa thủ tục
nghĩa một hệ toạ độ máy, chi tiết gia công, và các dao cắt cần thiết nên được định
Chạy nó
nghĩa trước khi gọi các hàm gia công tương ứng.
Việc định nghĩa các thủ tục được thực hiện qua các bước sau:
2. Tạo ra đường chạy dao
Chọn một hàm gia công hợp lý. Mỗi một hàm gia công này sẽ
Việc mở một đường chạy dao có thể thực hiện bằng hai cách:
chứa đựng một số nhất định các thông số hình học và tuỳ chọn
Việc gọi bất kỳ một nhóm hàm gia công nào ( MILL, LATHE, tương ứng với nó
WIRE_EDM hoặc PUNCH) sẽ tự động mở ra đường chạy dao.
Chọn các đối tượng hình học để xác định bề mặt gia công và gới
Sử dụng tuỳ chọn CREATE của lệnh TOOLPATH ta có thể tạo ra một
hạn không gian của chi tiết gia công
đường chạy dao mới của bất kỳ dạng gia công nào
Cập nhật các tuỳ chọn của lệnh theo yêu cầu.
Các đường chạy dao đã tồn tại có thể được mở ra lại bằng lệnh
TOOLPATH/ REOPEN Giai đoạn này yêu cầu chúng ta phải nhập các dữ liệu tương ứng. Ngay sau
khi thủ tục được tạo ra, các định nghĩa xác định chúng có thể được thay đổi nếu
Ngoài ra lệnh TOOLPATH còn cung cấp cho chúng ta một số tiện ích khác
chúng ta muốn
để quản lý các đường chạy dao:
Chạy các thủ tục:
RENAME: Thay đổi tên của một đường chạy dao
Các khối dịch chuyển dao được tạo ra tương ứng với các định nghĩa ở thủ
DELETE : Xoá một đường chạy dao đã có
tục. Các khối này có thể kiểm tra và hiệu chỉnh bằng tay và sau đó được gửi sang
Sau khi đường chạy dao được tạo ra nó có thể được nhân đôi bằng tuỳ bộ hậu sử lý. Giai đoạn này không yêu cầu người dùng nhập dữ liệu. Chỉ có
chọn DUBLICATE của lệnh TOOL PATH. Thực chất đây là việc copy những thủ tục với các định nghĩa hợp lệ mới có thể được thực hiện. Việc chạy
một đường chạy dao đang được mở. các thủ tục có thể bị ngắt bởi người dùng.
Một số các thủ tục được tạo ra trong một đường chạy dao, nhưng ta có Chúng ta có thể tạo ra các định nghĩa cho một thủ tục và sau đó quyết định
thể tạm thời chưa chạy nó. Tuỳ chọn EXECUTE cho phép chạy tất cả chạy hoặc không chạy thủ tục đó. Những thủ tục chưa được chạy ( bị bỏ qua )
các thủ tục chưa được chạy trong đường chạy dao hiện thời hoặc những thủ tục bị ngắt trong quá trình chạy có thể được chạy lại ở các bước
Tuỳ chọn GLOBAL HEADER sẽ tạo ra danh sách các tiêu đề của tất cả sau này. Việc chạy lại một thủ tục trong một đường chạy dao đang mở được thực
các đường chạy dao trong hệ toạ độ máy hiện thời hiện bằng tuỳ chọn RERUN của hàm MANAG_TP.
Ngay sau khi một đường chạy dao được mở ra, ở dòng trạng thái ở đáy màn Trong quá trình chạy một thủ tục ta có thể dừng lại tạm thời để quan sát và
hình sẽ cho ra các thông tin về toạ độ hiện thời của dao, tên đường chạy dao, các thay đổi các chế độ hiển thị trên màn hình bằng cách ấn phím bước trống của bàn
thông số của máy và dao phím. Những thủ tục bị ngắt tạm thời này có thể được chạy tiếp hoặc ngừng việc
chạy tại điểm ngắt.
3. Định nghĩa các khối dịch chuyển dao:
a. Các hàm gia công của Cimatron
Một đường chạy dao chứa đựng một danh sách được xếp xắp các thủ tục.
Việc chạy các thủ tục này sẽ tạo ra các khối dịch chuyển dao, mỗi thủ tục có thể Đối với máy phay:
được định nghĩa lại và chạy lại.
150 151
Cimatron cung cấp cho chúng ta đầy đủ các lệnh điều khiển gia công trên nghĩa. Ngoài ra ta cũng có thể kiểm tra và sửa đổi các toạ độ điểm khoan và các
máy phay từ 2 1/2 trục đến 5 trục. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên trong phạm tham số khác
vi đề tài này chúng tôi chỉ mới dừng lại khai thác các lệnh điều khiển máy 21/2 và Các thuộc tính chính bao gồm:
3 trục các lệnh này bao gồm:
Chiều sâu khoan tính theo đường kính toàn bộ (BY FULL DEPTH)
Đối với máy 2.5 trục:
Chiều sâu tính đến đỉnh mũi khoan (BY TIP DEPTH)
DRILL
Chiều sâu tính đến đường kính chỉ định (BY CHAMFER DIAMETER)
PROFILE
Chỉ ra các điểm chồng với một tuỳ chọn để xoá chúng
POCKET
Các bước thực hiện
Đối với máy 3 trục ngoài các lệnh dành cho máy 2.5 trục cimatron còn cung
cấp các lệnh sau: 1. Chỉ ra các điểm khoan

SURMILL 2. Xác lập các tham số hình thức : Chính xác hoá, thêm vào xoá thay
đổi và cập nhật chiều sâu hoặc kiểm tra các điểm chồng
SURCLR
3. Thực hiện
SRFPRF
SRFPKT POCKET
ZCUT Tạo ra chuyển động dao phay để khoét vật liệu khỏi một vùng khép kín
WCUT định nghĩa bởi đường bao và các đảo

CURVE_MX Các đường chu tuyến có thể thêm vào hoặc bớt đi ở bất kỳ thời điểm nào.
Đối với mỗi đường chu tuyến ta có thể định nghĩa các giá trị góc nghiêng hoặc
RULED_MX
khoảng offset từ các chu tuyến
CLEANUP
Các chuyển động của dao tại chiều sâu không đổi và thực hiện tại mỗi lớp Z
Lưu ý:
Nhiều kỹ thuật cắt có thể thực hiện:
Đối với các hàm POCKET, PROFILE, WCUT, ZCUT các đảo
Dọc theo các đường cong cách đều đường bao. Các dịch chuyển dao
không được phay sẽ tạo ra nếu SIDE STEP lớn hơn đường kính chi
được thêm vào để cắt vật liệu thừa ở điểm góc
tiết
Dọc theo đường thẳng song song dưới một góc nào đó, ta có thể chọn
Đối với các hàm POCKET, PROFILE, WCUT, ZCUT , dao cắt có cắt một chiều hoặc 2 hướng
thể bị hỏng nếu DOWN STEP lớn hơn chiều dài vùng cắt của dao
Tạo hình các đường biên, việc tiến và lùi có thể được xác định.
Khi các trường hợp trên xảy ra, máy sẽ đưa ra các lời cảnh báo
Người sử dụng có thể ấn định điểm tiếp cận bên trong hoặc bên ngoài
DRILL : Tạo ra chu trình khoan cho máy khoan vùng khép kín, kỹ thuật RAMPING DOWN có thể sử dụng, hệ thống sẽ
Nhiều điểm khoan có thể được định nghĩa với một tuỳ chọn mặt phẳng hay tối ưu hoá các chuyển động giữa các vùng; Thay cho việc lùi dao, dao sẽ
mặt cong tham chiếu. Trật tự tự động hoặc trật tự đảo ngược đều có thể chuyển động qua các vùng trước đó đã gia công.

Các điểm khoan có thể thêm vào hoặc bỏ đi ở bất kỳ thời điểm nào. ở mỗi Các bước:
một điểm khoan hướng của lỗ, chế độ lùi dao, chiều sâu cắt có thể được định Xác định các thuộc tính hình học

152 153
1. hoặc định nghĩa một đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết cả - Định nghĩa các đường cong kiểm tra đầu và cuối
các đảo, hoặc định nghĩa một bề mặt phẳng
3. Khẳng định việc thực hiện lệnh
2. Định nghĩa khoảng offset và góc nghiêng của thành
RULED_MX
3. Xác lập các thông số hình thức nếu cần thiết xác định lại hoặc hiệu
chỉnh chu tuyến Tạo ra một chuỗi liên tiếp các bề mặt kẻ, mỗi bề mặt được xác định bằng 2
đường cong và tạo ra chuyển động của dao cắt để gia công chúng dọc theo các
PROFILE đường cong tham số của bề mặt với việc sử dụng các máy 3, 4 và 5 trục

Tạo ra chuyển động phay 2.5 trục để cắt dọc theo một cạnh của đường chu Một bề mặt kẻ được định nghĩa bằng việc nối các điểm cuối của các đường
tuyến khép kín hoặc hở và các bề mặt phẳng cong của 2 chu tuyến (kín hoặc hở) bằng các phân đoạn thẳng

Các đường chu tuyến ở bất kỳ dạng nào có thể thêm vào hoặc bớt đi nếu Không nhất thiết phải xây dựng bề mặt trước khi gia công
cần thiết. Đối với mỗi đường chu tuyến các giá trị offset và góc nghiêng, hướng
phay có thể được định nghĩa, hiệu chỉnh Vùng gia công có thể được bao bởi các bề mặt chi tiết
Các bước thực hiện:
Chuyển động của dụng cụ sẽ ở những bề sâu không đổi và chia thành từng
lớp 1. Định nghĩa chu tuyến

Nhiều kỹ thuật cắt khác nhau có thể được sử dụng 2. ấn định các tham số hình thức

Chế độ cắt một chiều và hai chiều định nghĩa lại các chu tuyến hoặc phía được phay

Chế độ CLIMB, CONVENTIONAL và chế độ cắt phối hợp 3. Thực hiện lệnh

Sự tiến, lùi dao theo phương tiếp tuyến, pháp tuyến và đường phân SRFPKT
giác
Tạo ra chuyển động 3 trục để khoét vật liệu từ một vùng khép kín trong khi
ở mỗi lớp cắt các vệt cắt nhiều phía có thể được thực hiện đối với vẫn dịch theo biên dạng của bề mặt chi tiết. Vùng khép kín được định nghĩa bởi
gia công thô các đường chu tuyến bao quanh
Kiểm tra toàn bộ để ngăn ngừa va đập vào các chu tuyến
Bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung
Xén các vòng gây ra bởi bán kính cong quá nhỏ
Các bề mặt kiểm tra có thể được xác định để định nghĩa các vùng cắt. Có
Xác lập các tốc độ chạy dao khác nhau ở góc thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm
Các đường cong kiểm tra có thể thêm vào hoặc bớt đi nếu cần thiết tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi
bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt
Các bước:
1. Định nghĩa đặc tính hình học Nhiều kỹ thuật cắt có thể được áp dụng

- Xác định các đường chu tuyến kín hoặc hở SPIRAL CUT, từ trong ra ngoài hoặc ngược lại

- xác định khoảng offset, góc nghiêng và hướng phay PARALLEL CUT khoét zigzag dọc theo đường thẳng dưới một góc xác
định, bước dao ngang có thể được xác định bằng SCALLOP hoặc bằng
2. Xác lập các thông số thể thức
giá trị xác định
- hiệu chỉnh các đường chu tuyến nếu cần thiết
154 155
RADIAL CUT dọc theo các dường thẳng với góc nghiêng tăng dần Các bước thực hiện
Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt chi tiết.
1. Định nghĩa các bề mặt phẳng hoặc cong của chi tiết và nếu cần 2. Định nghĩa các đường chu tuyến kín hoặc hở hoặc mặt phẳng
thiết các bề mặt kiểm tra 3. ấn định các giá trị offset và hướng phay
2. Định nghĩa đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết định nghĩa 4. Xác định các tham số hình thức nếu cần thiết:
các đảo, khoảng offset, hướng offset cho mỗi chu tuyến
Định nghĩa bề mặt kiểm tra
3. ấn định các tham số hình thức nếu cần thiết hiệu chỉnh các chu tuyến
4. thực hiện lệnh kiểm tra việc định nghĩa các đường cong hoặc các điểm kiểm tra
đầu và cuối
SRFPRF
Định nghĩa lại loại chi tiết, bề mặt chi tiết và bề mặt kiểm tra
Tạo ra chuyển động dao 3 trục để cắt dọc theo một cạnh của đường chu tuyến 5. thực hiện lệnh
kín hoặc hở trong khi vẫn đi theo các bề mặt của chi tiết
SURCRL
Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm tra
có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công Tạo ra chuyển động dao cắt 3 trục trên các bề mật của chi tiết dọc theo các
đường thẳng được định nghĩa bởi hai chu tuyến. Các đường chu tuyến cũng bao
Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề vùng phay
mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một
Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm
bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt
tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công
Nhiều kỹ thuật có thể áp dụng ở đây
Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề
Phay một chiều và hai chiều mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một
CLIMB, CONVENTIONAL và phay hỗn hợp bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt

Tiến lùi dao theo phương tiếp tuyến, pháp tuyến, và đường phân Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng ở đây
giác Dọc theo hoặc vuông góc với chu tuyến
Tại mỗi lớp cắt đường cắt nhiều phía có thể được thực hiện đối với Cắt một hoặc hai chiều
chế độ cắt thô
Nhiều phương thức tiến, lùi dao có thể được sử dụng
Việc kiểm tra toàn bộ sẽ ngăn ngừa việc cắt phạm vào đường chu
Các bước thực hiện
tuyến
1. Định nghĩa các bề mặt
Việc xén các vòng được gây ra bởi các bán kính của cung cong do
nó quá nhỏ 2. Định nghĩa các đường chu tuyến
Xác định tốc độ cắt khác nhau cho việc phay góc 3. Định nghĩa các bề mặt kiểm tra nếu cần thiết
Các đường cong kiểm tra có thể thêm vào hoặc xoá đi nếu cần thiết 4. ấn định các tham số hình thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề
Các khoảng offset đối với các bề mặt chi tiết, bề mặt kiểm tra và mặt chi tiết, hướng cắt góc bắt đầu các bề mặt và chu tuyến kiểm
các đường chu tuyến có thể được định nghĩa và hiệu chỉnh tra
156 157
5. Thực hiện lệnh Các bề mặt chi tiết không thể bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt
kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công
SURMILL
Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề
Tạo ra chuyển động 3, 4, 5 trục của dao để phay các dải kế tiếp của các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một
mặt trong khi vẫn bám sát các đường cong tham số của các bề mặt này. Có thể bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt
chọn mặt cong thông thường cũng như mặt bị xén. Chuỗi các mặt cong trong dải
được hiển thị một cách rõ ràng và có thể hiệu chỉnh bằng tay. Chuyển động của Nguyên công WCUT nhanh có thể được thực hiện trong trường hợp khi các
dao dọc theo các khoảng hở và phần giao nhau của các bề mặt được kéo dài hoặc bề mặt chi tiết được xác định chính xác và không có khoảng hở, khoảng chồng
xén bớt nếu cần thiết và chuyển động trơn tru giữa các bề mặt được hình thành hoặc vùng không thể cắt
Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng ở đây
Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng phải tránh gia
công . Có thể thực hiện kiểm tra toàn sự va đập có thể của dao. Sự va đập được Gia công dọc theo các đường cong mà nó cách đều đường bao một
ngăn ngừa giữa các bề mặt và cả bên trong một bề mặt mà bán kính cong của nó khoảng nhất định tương ứng với từng lớp cắt Z
nhỏ hơn bán kính dao. Tuy nhiên có thể gia công bỏ qua kiểm tra va đập Tạo ra các đường bao tương ứng với mỗi lớp cắt. Có thể xác định
(gouging) để thu được kết quả nhanh hơn, hoặc chỉ kiểm tra từng phần gần với bề kiểu tiến và lùi dao
mặt kiểm tra
Điểm tiếp cận có thể được xác định bởi người dùng, bên ngoài
Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng: hoặc bên trong vùng khép kín.
Dọc theo hoặc vuông góc với dải phay
Điểm tiếp cận được tối ưu hoá được tính toán bởi hệ thống sao cho mỗi
Cắt một chiều hoặc hai chiều vùng gia công có một điểm tiếp cận đơn, chung cho tất cả các lớp cắt. Kỹ thuật
Nhiều kiểu tiến và lùi dao có thể lựa chọn Ramping down có thể được áp dụng. Các khoảng offset có thể được xác định cho
mỗi chu tuyến và cho các mặt cong kiểm tra
Bước chạy dao ngang có thể được xác định bởi một số xác định các vệt cắt,
Các bước thực hiện
hoặc theo chiều cao của phần vật liệu còn chưa bị cắt. Các giá trị offset có thể
được định nghĩa cho mỗi đường chu tuyến 1. Định nghĩa các bề mặt và nếu cần thiết các bề mặt kiểm tra
Các bước thực hiện 2. Định nghĩa một chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo, định
1. Định nghĩa các mặt cong và nếu cần thiết các bề mặt kiểm tra nghĩa các khoảng offset và hướng offset cho mỗi chu tuyến

2. Khẳng dịnh phía gia công, hướng cắt và góc bắt đầu Chú ý : Khi làm việc với GOUGE CHECK : OFF Không được chọn các
chu tuyến bao cho vệc gia công phần lõm
3. thiết lập các thông số thể thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề
3. xác lập các tham số hình thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề
mặt của chi tiết, hướng phay, hướng cắt, góc bắt dầu và bề mặt
mặt chi tiết, bề mặt kiểm tra, các chu tuyến và khoảng offset
kiểm tra
4. khẳng định việc thực hiện lệnh
4. Thực hiện lệnh

WCUT ZCUT
Tạo ra chuyển động của dao để cắt thô một thể tích vật liệu được định nghĩa
Tạo ra chuyển động của dao để cắt thô một khối vật liệu được xác định bởi
bởi các bề mặt chi tiết và việc quét các chu tuyến
các bề mặt chi tiết và việc quét các đường chu tuyến

158 159
Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm Xác định vùng không được gia công còn lại sau nguyên công phay bề mặt
tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công với việc sử dụng dao phay trước đó và cắt những vùng này với việc sử dụng dao
hiện thời
Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề
mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một Hàm này có các tham số tương tự như ở hàm SRFPKT. Chỉ có một số điểm
bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt khác sau:

Dụng cụ cắt sẽ bắt đầu cắt ở mặt phẳng cắt cao nhất và sau đó dịch chuyển Quá trình gia công được thực hiện qua ba bước:
song song với mặt XY. Nó sẽ phay mỗi thời điểm một lớp song song với mặt XY 1. Xấp xỉ các bề mặt cong
ngoại trừ nơi chạm vào các bề mặt. Người dùng có thể xác định để chuyển động 2. Tính toán vùng không được gia công ở bước trước
theo sát hình dạng của bề mặt để lưu lại bề mặt được gia công bán tinh
3. Gia công vùng được định nghĩa bởi 2 bước trên với dao cắt hiện
Dụng cụ sẽ tiếp tục phay bên trong chu tuyến cho tới khi chạm mặt phẳng thời
cắt thấp nhất hoặc cho tới khi không còn điểm nào mà dao có thể cắt và không va Chú ý:
vào các đảo hay bề mặt
Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng Khi chạy hàm này tất cả ba bước được thực hiện lại, có nghĩa là các
vùng chưa được gia công sẽ được tính toán lại và gia công lại.
- Dọc theo các đường thẳng song song ở một góc nào đó
- Dọc theo các đường thẳng hướng vào một điểm xác định Các đường chu tuyến được tạo bởi hàm này không liên đới với hàm và
có thể sử dụng bởi hàm khác hoặc xoá đi hay thay đổi nếu cần thiết.
- Cắt theo một hoặc 2 hướng
Các bước:
- Nhiều phương pháp tiến, lùi dao có thể lựa chọn
1. Xác định kích thước hình học
Điểm tiếp cận có thể được xác định bởi người dùng bên trong hoặc bên
Hoặc định nghĩa các bề mặt phẳng của chi tiết Hoặc định
ngoài đường chu tuyến khép kín. Các khoảng offset có thể được xác định và hiệu
nghĩa các mặt cong và nếu cần thiết cả các bề mặt kiểm tra
chỉnh cho từng bề mặt chi tiết , bề mặt kiểm tra và các đường chu tuyến.
Xác định đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo
Các bước thực hiện
bên trong nó cũng như khoảng offset và hướng offset
1. Định nghĩa các bề mặt chi tiết và nếu cần thiết cả các bề mặt kiểm
tra 2. Xác lập các thông số thể thức và nếu cần thiết xác định lại hoặc
hiệu chỉnh các đường chu tuyến, mặt cong của chi tiết, các mặt
2. Định nghĩa các đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo
kiểm tra
của chúng, định nghĩa khoảng offset cho mỗi chu tuyến
3. thực hiện lệnh
3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết hiệu chỉnh các chu
Đối với máy tiện :
tuyến, thay đổi phía bắt đầu định nghĩa lại các bề mặt chi tiết và bề
mặt kiểm tra Cimatron cung cấp các lệnh gia công sau:

4. khẳng định và thực hiện lệnh LT_ROUGH
LT_FINISH
CLEANUP
LT_DRILL
LT_THRED
160 161
LT_GROOV Nhiều phương pháp có thể sử dụng để cắt rãnh như cắt đường kính trong,
ngoài, cắt mặt đầu, cắt thô, cắt tinh
LT_FINIS
Các bước thực hiện
Tạo ra chuyển động của dao tiện để cắt tinh lượng dư vật liệu dọc theo phía 1. định nghĩa chu tuyến rãnh
trong hoặc ngoài chu tuyến của chi tiết
2. định nghĩa hướng offset
Các vùng không thể cắt do dao và các hình dạng chu tuyến được ngăn ngừa. 3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại chu
Các giá trị offset khác nhau có thể được đưa ra cho các trục X và Z và hướng cắt
tuyến và hướng offset
có thể được xác định dưới một góc nào đấy.
4. khẳng định và thực hiện lệnh
Các chuyển động tiến và lùi dao có thể được kiểm soát. Một điểm tức thời
Các hướng dẫn chung
có thể được xác định bởi người dùng để kiểm soát việc tiếp cận dao
1. Phôi được giả tạo để làm đường nối 2 góc của chu tuyến rãnh.
Các bước thực hiện:
Đường thẳng này chỉ được cắt biên dạng rãnh 2 lần
1. Định nghĩa các chu tuyến của chi tiết
2. Khi tạo ra rãnh dao sẽ bám chính xác độ cong đường biên dạng
2. Định nghĩa hướng cắt
rãnh, không va chạm nào xảy ra và kiểm tra đầy dủ sẽ đảm bảo
3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại chu chắc chắn rằng vật liệu không bị tự cắt bởi dao
tuyến cắt và hướng cắt
3. Đối với chế độ FINISH ONLY Và ROUGH + FINISH : Sử dụng
4. Khẳng định và thực hiện lệnh các nội suy đường tròn để tạo ra tệp G-CODE ngắn hơn, nếu
Các hướng dẫn chung RADIAL OFFSET Khác FACING OFFSET , phép nội suy tuyến
tính sẽ được dùng
1. Trục X của MACSYS phù hợp với trục Z đối với chuyển động tiện
và Y của MACSYS sẽ phù hợp với trục X của chuyển động tiện LT_GROUGH
2. Chuyển động kết thúc được thực hiện phù hợp với chu tuyến đã
Tạo ra chuyển động của dao tiện mà nó cắt thô phần dư của vật liệu dọc
chọn
theo phía trong hoặc phía ngoài đường chu tuyến của chi tiết, bao gồm cả tuỳ
3. Cần phải quan tâm tới vùng UNDERCUT mà dao không với tới chọn cắt mặt đầu
4. LT_FINIS kiểm tra rằng không có một Looping nào được thực hiện Tránh được vùng không được cắt do dụng cụ và hình dạng của chu tuyến.
trên đường chạy dao và đường chu tuyến của chi tiết không bị Các khoảng offset khác nhau có thể sử dụng cho các trục X và Z và hướng cắt có
xuyên vào thể được xác định dưới một góc bất kỳ
5. LT_FINIS tự động định nghĩa một chu tuyến của phôi , đường chu
Các chuyển động tiến và lùi dao có thể được kiểm soát. Một điểm tức thời
tuyến này có thể được hiện ra trên màn hình có thể được xác định bởi người dùng để kiểm soát việc tiếp cận dao
LT_GROOV Các bước thực hiện:
1. định nghĩa chu tuyến của chi tiết
Tạo ra chuyển động của dao để cắt rãnh
2. chọn phía cắt
3. định nghĩa chu tuyến của phôi
162 163
4. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại các Hướng dẫn sử dụng chung
chu tuyến cũng như hướng cắt
1. Các chuyển động của dao tiện được mô tả trong các hệ toạ độ máy
5. Khẳng định và thực hiện lệnh tiện mà không phải là MACSYS. Các trục của hệ toạ độ máy tiện
Các hướng dẫn chung và của MACSYS được hiện ra ở đáy màn hình. Khi đường chạy
dao đóng lại, nó cũng được dời bỏ
1. Trục X của MACSYS tương ứng với trục Z của chuyển động tiện
và trục Y của MACSYS tương ứng với trục X. Các trục của hệ toạ 2. Trục X của MACSYS tương ứng với trục Z của các chuyển động
độ máy tiện được hiển thị ở đáy màn hình máy tiện và Trục Y của MACSYS tương ứng với Trục X của máy
tiện.
2. Quá trình cắt thô xuất hiện bên trong vùng được xác định giữa Chu
tuyến phôi và chu tuyến của chi tiết. oẻ đây 2 chu tuyến phải giao 4.2 Phương thức chọn các đối tượng hình học
nhau để tạo ra vùng khép kín Như đã trình bày ở trên: sau khi gọi bất kỳ một lệnh gia công nào, chúng ta
3. Các chuyển động cắt tinh được thực hiện tương ứng với việc chọn đều phải tiến hành chọn các đối tượng hình học khác nhau như mặt cong, các
đường chu tuyến để định nghĩa và hạn chế vùng gia công.
chu tuyến của chi tiết. Nếu không có một chuyển động cắt tinh nào
được thực hiện, có nghĩa hướng của chu tuyến chi tiết không phù a. Chọn các mặt cong
hợp Việc chọn các mặt cong được tiến hành khi xuất hiện lời nhắc:
4.Việc lưu tâm tới vùng không được cắt do dao không với tới là rất PICK SURF. & EXIT hoặc
quan trọng PICK CHECK SRF/EXIT
5. Hàm sẽ kiểm tra rằng không có một vòng (looping) nào được hình Mặc định ta có thể chọn các mặt cong bằng cách nháy chuột vào nó. Để
thành trong đường chạy dao và các chu tuyến của chi tiết không bị dùng các phương thức chọn khác, ta nhấn và hệ thống sẽ đưa ra
cắt lẹm vào màn hình menu sau:

LT_THRED SINGLE
BOX
Tạo ra chuyển động của dao tiện dùng để cắt ren. có thể chọn chế độ ren ALL
trong, ren ngoài và "facing". UNPICK
SINGLE : là chế độ mặc định như đã mô tả ở trên
Các vùng dao không với tới do hình dạng của dao và bề mặt được ngăn
ngừa. "Các chương trình con gia công" (Machine subroutines) có thể được sử BOX : Chọn các mặt phẳng bằng cách vẽ ra một khung chữ nhật và tất
dụng. Một hoặc nhiều lần xuất phát có thể được xác định cả các bề mặt nằm trong khung này sẽ được chọn
ALL: chọn tất cả các bề mặt

Các bước: UNPICK: Bỏ chọn các mặt chỉ định

1. Chỉ ra điểm bắt đầu và kết thúc của ren Sau khi chọn xong các bề mặt ta phải ấn < EXIT >
b. Xác định các mặt phẳng
2. Thiết lập các thông số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại
điểm bắt đầu và kết thúc Việc xác định các mặt phẳng trong các bước của quá trình NC được tiến
hành khi xuất hiện lời nhắc:
3. Khẳng định và thực hiện lệnh
PICK PLANE.
164 165
ở đây có 3 phương thức xác định mặt phẳng T¹o ra vµ ®ãng
CURVES: Xác định mặt phẳng bằng cách chỉ ra một đường cong phẳng ®−êng ch¹y dao
hoặc hai đường thẳng nằm trong một mặt phẳng
UCS: Dùng các mặt cơ sở của một UCS chỉ định
Gäi lÖnh
PLANAR FACE : Chọn mặt phẳng bằng cách chỉ ra một bề mặt phẳng POSTPR
của mô hình
c. Chọn các đường cong cho các chu tuyến
Việc định nghĩa các chu tuyến bao gồm cả chọn các đường cong được tiến C¸c tÖp C¸c tÖp
G_CODE b¸o c¸o C¸c tÖp nguån
hành theo các bước sau:
1. ấn định các tham số ( nếu có ) và chọn đường cong đầu tiên của chu CẤU TRÚC CÁC TỆP TẠO RA TRONG QUÁ TRÌNH NC
tuyến Việc tạo ra các tệp G_CODE có thể thực hiện trực tiếp từ bên trong
2. Chấp nhận một hướng dọc theo đường chu tuyến để xác định trật tự Cimatron bằng lệnh POSTPR hoặc thực hiện bên ngoài mô trường Cimatron
chọn các đường cong tiếp theo bằng cách chạy EXTPST.

3. Chọn các đường cong còn lại của chu tuyến Lệnh POSTPR được thực hiện qua các bước sau:

4. Sau khi tất cả các đường cong đã được chọn hãy ấn < EXIT > Trước khi thực hiện lệnh POSTPR chúng ta phải đóng các đường chạy
dao và ghi nó lại bằng lệnh CLOSE_TP.
5. POSTPR : SỬ DỤNG BỘ HẬU SỬ LÝ
Chọn bộ hậu sử lý tương ứng với máy gia công
Bước cuối cùng của quy trình NC là sử dụng bộ hậu sử lý để dịch các khối
Xác định toạ độ X, Y, Z để khởi tạo gốc toạ độ của máy gia công ( tất
dịc chuyển dao trong một đường chạy dao thành dạng mã điều khiển máy CNC.
nhiên khi lập trình bằng toạ độ tương đối sau này ta có thể dễ dàng thay
Mục đích chính của bước này là tạo ra các tệp G_CODE tuy nhiên ngoài những
đổi giá trị của các toạ độ này nếu muốn )
tệp này CIMATRON còn cung cấp cho chúng ta hai nhóm tệp dữ liệu khác với
mục đích trợ giúp, hướng dẫn cho những người điều khiển máy CNC sau này: Xác định các thông số thể thức khác nhau tuỳ theo từng bộ hậu xử lý và
ấn ENTER để thực hiện lệnh
1. Nhóm các tệp báo cáo bao gồm:
Trong thực tế sản xuất ta thường gặp các máy CNC do nhiều hãng sản xuất
Các tệp chứa đựng các thông tin nhắc nhở người điều khiển máy,
khác nhau và sử dụng các hệ điều khiển khác nhau. Chính vì vậy Cimatron đã
Các tệp chứa danh sách và thông số các dụng cụ cắt sẽ dùng trong từng cung cấp cho chúng ta khả năng tự viết và biên dịch các bộ hậu sử lý cho những
đường chạy dao cụ thể hệ thống mà Cimatron chưa hỗ trợ trực tiếp được. Công việc này được thực hiện
Danh sách các chu trình sử dụng trong đường chạy dao trên môi trường bên ngoài Cimatron theo trình tự như sơ đồ sau:

Danh sách các gốc toạ độ máy cùng với các đường chạy dao
2. Nhóm các tệp nguồn dùng cho bộ hậu sử lý bên ngoài




166 167
T¹o ra, n©ng cÊp bé ở cấp độ đường chạy dao:
hËu sö lý trong mét
EDITOR: PP*.exf MOVE :
Tất cả các tuỳ chọn của hàm MOVE có thể dùng để dời hoặc COPY toàn bộ
đường chạy dao một cách trực quan bên trong một hệ toạ độ máy. ở đây ta chỉ có
DÞch ch−¬ng tr×nh C¸c lçi có ph¸p thể dời được những đường chạy dao đã được đóng. Các đường chạy dao được
nguån cña bé HSL vµ cÊu tróc dời trong chế độ phẳng, ngoại trừ tuỳ chọn DELTA.
DFEXF PP*.exf
Khi một đường chạy dao được copy, đường chạy dao mới sẽ được gán một
tên mới, tên này có chiều dài tối đa là 8, 5 ký tự đầu tiên chỉ ra tên của đường
chạy dao nguyên thuỷ, ký tự tiếp theo là dấu trừ và hai con số.
ViÖc biªn dÞch
thµnh c«ng ở cấp độ thủ tục :
Các thủ tục có thể được Xoá, hoặc thêm vào và trật tự gọi chúng ra cũng có
thể thay đổi. Thêm vào đó các thuộc tính hình học cũng như các thông số của thủ
T¹o ra c¸c tÖp Bé hËu sö lý ®·
®Þnh nghÜa biªn dÞch tục cũng có thể thay đổi và sau đó thủ tục có thể được chạy lại để các khối dịch
DFSTRD P PP*.dex chuyển dao tương ứng được cập nhật lại các thay đổi
ở cấp độ khối dịch chuyển dao:
Các khối bên trong một thủ tục có thể được xoá, thêm vào hoặc thay đổi
một cách trực quan, điều này tạo ra một khả năng dễ dàng kiểm soát dịch chuyển
POSTPR (bªn trong) EXTPST (bªn ngoµi ) dao ở từng thời điểm bằng tay. Các thay đổi này có thể bị huỷ bỏ nếu ta chạy lại
các thủ tục :
Nếu bạn muốn gọi ra một thủ tục đã định nghĩa từ trước, thay đổi các
C¸c tÖp kÕt qu¶: thông số và chạy lại nó hãy dùng tuỳ chọn RERUN của MANAG_TP.
G_CODE, REPORTS ...
Trong trường hợp chỉ gọi ra và thay đổi các thông số mà không chạy lại
hãy dùng tuỳ chọn MODIFY.
QUY TRÌNH TẠO RA VÀ BIÊN DỊCH MỘT BỘ HẬU SỬ LÝ Các thủ tục bị ngắt cưỡng bức hoặc bị bỏ qua sẽ được chạy lại bằng tuỳ
Trong các chương trình nguồn của bộ hậu sử lý chúng ta cần phải quy định chọn EXECUTE
các phương thức để tạo ra các tệp mã điều khiển ví dụ như việc lập trình tuyệt đối Các tuỳ chọn COPY, MOVE, DELETE dùng để copy, thay đổi trật tự
hay tương đối, phương thức tạo ra các chu trình lặp, chu trình gia công ... và xoá các thủ tục bên trong một đường chạy dao đang được mở. Để
6. CÁC CÔNG CỤ TRỢ GIÚP TRONG CIMATRON - NC thực hiện các tuỳ chọn này bạn chỉ cần chọn thủ tục cần thao tác sau đó
xác nhận tuỳ chọn sẽ dùng và ấn < EXIT >.
Các công cụ trợ giúp của Cimatron - NC cho phép chúng ta dễ dàng hiệu
chỉnh các đường chạy dao đã được tạo ra và mô phỏng quá trình gia công cũng Trong trường hợp đường chạy dao có nhiều thủ tục khác nhau. Để dễ
như xem trước các kết quả nhận được của quá trình gia công. Nhờ các công cụ quan sát ta có thể tạm thời dấu các thủ tục mà ta chưa quan tâm bằng tuỳ
trợ giúp này chúng ta có thể tránh được các lỗi phát sinh trong quá trình gia công chọn BLANK. Để hiện lại các thủ tục này ta dùng tuỳ chọn UNBLANK
và đưa ra được một quy trình gia công hợp lý nhất. Tuỳ chọn MANUAL EDIT dùng để thẩm tra cũng như hiệu chỉnh bằng
Hệ thống cho phép chúng ta thay đổi các đường chạy dao ở ba cấp: đường tay các khối dịch chuyển dao của đường chạy dao được mở.
chạy dao, các thủ tục và các khối dịch chuyển dao.

168 169
Việc mô phỏng quá trình gia công được thực hiện bằng lệnh SIMULATE. Quá
trình mô phỏng được thực hiện trên một phôi gia công được định nghĩa bằng tuỳ CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAE Moldex3D
chọn STOCK CREAT của SIMULATE. ở đây chúng ta có thể lựa chọn kích
thước, hình dáng và màu sắc cũng như có thể thực hiện các thao tác điều khiển 4.1. Giới thiệu chung về phần mềm CAE Moldex3D
khác nhau như ( ZOOM, ROTATE, PAN, SCALE ... ) trên phôi đã tạo ra để
Phần mềm CAE Moldex3D do hãng CoreTech System, Đài Loan cung
nhận được một hình ảnh rõ ràng và sinh động nhất. Quá trình mô phỏng có thể
cấp và phát triển. Phiên bản mới nhất của Moldex3D là 7.0.
được ngừng tạm thời để thay đổi các thông số cũng như hướng nhìn, ghi lại các
bức ảnh thể hiện các bước gia công trung gian v v.. Sau khi mô phỏng quá trình CAE – chữ viết tắt của Computer Aided Engineering – cho phép những
gia công, để quan sát rõ hơn chất lượng bề mặt được tạo ra ta có thể tạo ra các người thiết kế và chế tạo khuôn rút ngắn được thời gian thiết kế cũng như chi phí
mặt cắt khác nhau. trong việc sản xuất khuôn. Chúng ta có thể thấy ở hai sơ đồ dưới đây:
Các bước thực hiện:
Tạo ra phôi gia công
1. Định nghĩa phôi hoặc bằng tay hoặc sử dụng các bề mặt sẵn có
2. Nếu cần thiết, sử dụng POP - UP menu để thay đổi hướng nhìn của
phôi
Các thao tác mô phỏng
1. Xác định đường chạy dao sẽ được thực hiện
2. Nếu cần thiết định nghĩa một mặt cắt và thay đổi các thông số điều Hình 4.1. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu cổ điển
khiển quá trình mô phỏng
Có thể thấy, trên sơ đồ cổ điển, việc thử khuôn được tiến hành sau khi đã
Đánh giá kết quả
chế tạo xong khuôn và quá trình thử cần phải được tiến hành trên khuôn thật.




Hình 4.2. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu có sự giúp đỡ của CAE

Còn ở sơ đồ có sự trợ giúp của CAE trên, việc thử khuôn được thực hiện
trước khi chế tạo khuôn và việc thử chỉ tiến hành trên mô hình máy tính. Điều
này giúp cho người thiết kế tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí thử khuôn.
170 171
Quá trình thử lại trên thực tế chủ yếu là để đánh giá lại các thông số kỹ thuật của làm môi trường truyền nhiệt khi làm việc. Hiện tại, ở Việt Nam
bộ khuôn. chưa có nhà máy sản xuất IC nên mô đun này chưa dùng đến.

Tất nhiên, có thể thấy, các kết quả tính toán phụ thuộc rất nhiều vào các Moldex3D là sự kết hợp của nhiều các nghiên cứu về vật liệu, về vật lý
điều kiện đậu vào mà người sử dụng cung cấp cho máy tính. Thường thì các số của quá trình truyền nhiệt, về các phương pháp giải tích số và phần tử hữu hạn.
liệu đầu vào đều không sát với thực tế nên các kết quả tính toán không thật chính
xác 100%. Tuy nhiên, các kết quả này sẽ cho chúng ta biết một bức tranh khá
trực quan của toàn bộ các quá trình hình thành sản phẩm nhựa trong lòng khuôn
và giúp ta tránh được những sai sót không đáng có khi thiết kế khuôn.

Moldex3D gồm 5 mô đun chính sau:

o Moldex-PROJ: là mô đun quản lý các dự án. Tại đây, chúng ta có
thể thiết lập được các thông số cũng như các điều kiện ban đầu cho
Moldex3D tính toán ở các mô đun sau. Các thông số có thể gồm:
mô hình khuôn mẫu (sản phẩm) đã thiết kế bởi 1 phần mềm CAD
nào đó, vật liệu của sản phầm, máy ép phun và quy trình ép phun
nhựa,.... Ngoài ra, mô đun này còn cho phép hiển thị các kết quả
tính toán bằng hình ảnh, tệp văn bản cũng như các đoạn phim mô
phỏng quá trình ép phun nhựa trong lòng khuôn mẫu.

o Moldex-FLOW: phân tích dòng chảy của nhựa lỏng (hay còn goi là
Hình 4.3. Cơ sở của Moldex3D
quá trình điền đầy của nhựa lỏng) trong lòng khuôn. Kết quả tính
toán của mô đun này sẽ cho ta một hình ảnh về quá trình chảy của Trong Moldex3D sử dụng 2 dạng mô hình hình học là:
nhựa lỏng để từ đó có thể tìm ra các sai sót khi thiết kế khuôn – đặc
biệt là tránh hiện tượng không điền đầy. - Moldex3D/Shell: là phương pháp phần tử hữu hạn thực hiện nhanh.

o Moldex-PACK/COOL: phân tích quá trình đông đặc và định hình - Moldex3D/solid: là phương pháp thể tích hữu hạn-thực hiện ở mức cao.
sản phẩm trong lòng khuôn. Sự phân tích này sẽ cho ta thấy một
4.2. Moldex3D/Shell
bức tranh toàn cảnh của sản phẩm trước khi lấy ra khỏi khuôn. Các
lỗi như bọt khí, vết nhăn hay tạo hình vân do dòng chảy,... sẽ được
4.2.1. Khái niệm về mô hình
tìm thấy ở mô đun này.
4.2.1.1. Lý thuyết về Shell
o Moldex-WARP: tính toán sự co ngót và cho chúng ta thấy một bức
tranh về sự cong vênh của sản phẩm khi được lấy ra khỏi khuôn Đây phương pháp sử dụng một mô hình dạng khung (shell) làm cơ sở để
mẫu. sau đó định nghĩa các bề dày của từng phần riêng biệt theo nguyên tắc:

o Moldex-RIM/GASIN: mô đun này dùng để tính toán trạng thái điền - Nếu mô hình là một tấm phẳng có kích thước không thay đổi thì ta lấy mặt
đầy và sự tản nhiệt của các vật liệu đóng gói IC. Nó được sử dụng trung bình làm khung cơ sở để định nghĩa bề dày của tấm.
trong việc tính toán kiểm nghiệm quá trình phủ một lớp nhựa đặc
- Nếu mô hình là tấm có nhiều bề dày khác nhau thì ta chiếu xuống 1 bề
chủng lên các chíp xử lý nhằm tạo 1 lớp bảo vệ chắc chắn cũng như
mặt chung và sau đó định nghĩa bề dày cho từng phần riêng biệt.
172 173
tốt hơn, nhưng cần phải loại bỏ các cạnh sắc và phần tử nhỏ. Thêm vào đó nếu
hình dạng là các phần tử nhỏ phức tạp trong vài trường hợp ta có thể thử bỏ qua
chúng.
4. Xuất các lưới tam giác

Một trong các vấn đề quan trọng khi xuất các phần tử lưới là việc liên kết
Hình 4.4. Mô hình tính toán Shell
chúng lại. Việc liên kết chúng cần được kiểm tra trước khi xuất sang dạng mô
hình. Khi thừa các lỗ hổng của lưới sẽ có thể gây nên các mối nối không hợp lý,
rỗ khí hoặc một số sự cố khác mà không thể thoát khỏi trong thực tế. Các cách
thức để cấu trúc lên các lưới là khác biệt theo việc lựa chọn bề mặt. Người sử
dụng nên hiểu sự lệch giữa hình dáng và lưới để tiếp cận khuôn mẫu thực tế. Do
đó các đường thừa, ghi đè; các hố, lỗ thừa hoặc các mối nối kém cần được loại
bỏ khi tạo lưới.
5. Chất lượng của lưới
Hình 4.5. Định nghĩa bề dày của chi tiết
2. Các dạng lưới của Moldex3D/Shell Chất lượng của lưới ảnh hưởng đến hiệu quả và độ chính xác khi mô
phỏng. Nếu chất lượng của lưới quá tồi kết quả phân tích mô hình lưới sẽ không
Trong Moldex3D/Shell cung cấp 2 loại phần tử là phần tử trục thẳng và còn đúng với mô hình thực tế. nói chung một trong các phương pháp để cải thiện
phần tử tam giác thẳng. Thông thường các kênh làm mát, kênh dẫn dùng phần tử chất lượng lưới là dựa trên giá trị của Tỉ lệ tương quan , Nếu giá trị đó nhỏ hơn
trục thẳng; các cửa phân phối, cửa quạt sử dụng phần tử tam giác. 0,6, phần tử được xem như có chất lượng trung bình; 0,3 coi như chất lượng kém.
Trong Moldex3D/Shell thì tỉ lệ tương của hầu hết các phần tử sẽ được điều khiển
trong khoảng 0,4-1 một cách tự động. Nó làm cho kết quả gần với thực tế hơn.




Hình 4.6. Dạng phần tử của Shell
3. Đơn giản hoá lưới tam giác

Để thực hiện việc mô phỏng, thông thường ta sử dụng phương pháp phần
tử hữu hạn để chia hình dạng của mô hình thành nhiều phần tử nhỏ. Kết quả đó
được biết như là các lưới. Nếu số lượng các mắt lưới không đủ thì hình dáng có
Hình 4.7. Chất lượng của bề mặt xấp xỉ
thể không đúng với thực tế. Nới số lượng mắt lưới lớn hơn ta sẽ có hình dạng của
mô hình gần với thực hơn, tuy nhiên nếu số lượng lưới quá lớn sẽ làm cho tốc độ
tính toán giảm đi. Khi vát mép một miền sử dụng nhiều phần tử sẽ cho kết quả

174 175
6. Mật độ của lưới Bước 2: nhập lại các cạnh không liên kết thành các cạnh chung (share)
càng nhiều càng tốt.
Theo các đề cập trước đây, mật độ lưới cao thì mô hình có thể gần với
thực hơn. Tuy nhiên với mật độ lưới cao tài nguyên tính toán đòi hỏi cao hơn, Việc nối các cạnh không liên kết có thể được hoàn thành bằng tay bằng
giải pháp phải tốt hơn. Do đó việc cân bằng số lượng và tài nguyên sẽ cho mật độ các hàm cung cấp bởi Rhino hoặc hiệu chỉnh dung sai của mô hình sau khi nhập
lưới hợp lý. Thỉnh thoảng trong các miền có sự biến động lớn như các nơi có các hình dạng.
mối nối, vùng có bề dày thay đổi và một số có cấu trúc đặc biệt mật độ lưới phải
được tăng lên để đảm bảo kết quả phân tích là xác thực. Có đề xuất: Bước 3: Quyết định mật độ của các phần tử

- Các phân tích sơ bộ được thực hiện với ít hơn các phần tử mục đích là để Theo các đề cập trước đây, thì đó là việc cân bằng các yếu tố. Số lượng
tìm ra hướng của mô hình điền đầy. các phần tử nên được cân nhắc tới hiệu quả và độ chính xác. Nói chung các kích
cỡ như nhau của các lưới là có thể chấp nhận. Tuy nhiên trong một số trường hợp
- Các phân tích tiên tiến được thực hiện với nhiều phần tử hơn mục đích là các đặc điểm nhỏ bé có thể ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng, và nó không thể bỏ
để đạt được các kết quả xác thực. qua được. Lúc đó nó được đề nghị là thêm vào chức năng nút tinh chỉnh “node
seeding” để định rõ chiều dài cấu thành tại các đặc điểm nhỏ bé đó để đảm bảo
4.2.2. Thủ tục để tạo lưới chất lượng của các lưới.
1. Biểu đồ lưu thông Bước 4: Gán các miền khác nhau cho mô hình hình học
Nói chung tủ tục để tạo ra lưới cho mô hình Shell được chia thành 5 bước Phương pháp phân chia mô hình hình học thành các miền khác nhau được
theo sơ đồ sau: sử dụng để mô phỏng các sự thay đổi dọc theo hướng của bề dày. Nó cần để định
2. Đưa vào hình dạng hoặc mô hình lưới rõ các đặc điểm khác như là các kênh nóng chảy.

Trong Modex3D, các Tiền xử lý sử dụng Rhino với môđun Modex3D- 4. Tạo khuôn mẫu
Mesh. Thông thường có 2 kiểu file hình học có thể được xuất sang Tiền xử lý. Để thu được các phân tích toàn diện, cần được dựng nên khuôn mẫu. Nếu
Sau khi kết xuất sang file hình học phải được cấu trúc lại và phủ lưới lại để phù việc thiết kế khuôn mẫu bằng CAD là hợp lệ, người dùng có thể nhập file CAD
hợp vơi các phân tích của Moldex3D/Shell. trực tiếp. Việc hiệu chỉnh khuôn mẫu có thể được thực hiện dễ dàng hơn trong
- file CAD Rhino.
5. Thiết lập các thuộc tính
- file Mesh
3. Tạo lưới Bước 1: Định nghĩa mặt cavity

Thủ tục tạo lưới có thể theo sơ đồ khối sau: Định nghĩa bề dày của miền lưới theo miền. Nếu có các miền không cùng
chiều dày, nó được đề xuất để phân chia thành mặt định rõ và phủ lưới lại. Như
Bước 1: chọn một bên của các bề mặt một sự lựa chọn người dùng có thể xây dựng lưới bởi chức năng “3D face” bằng
tay với các bề dày không giống nhau sau đó lại được chia thành các phần tử nhỏ
Sản phẩm giả sử là vỏ điện thoại đòi hỏi tính mỹ thuật được đề nghị lựa hơn.
chọn bề mặt phía lõi để phản ánh hình dáng thực. Với các sản phẩm mỏng khác,
được đề nghị lựa chọn bề mặt phía trên phần lỗ hổng vì hầu hết các đặc trưng Bước 2: Định nghĩa mặt khuôn cơ sở
nằm trên nó.
Người dùng cũng có thể lựa chọn khuôn cơ sở và chọn vật liệu làm khuôn


176 177
Bước 3: Các đường lạnh và đường nóng 4.3. Một ví dụ với Moldex3D/Shell

Trong Moldex3D-Mesh, hệ thống đường rãnh được xây dựng dễ dàng 4.3.1. Các bước cơ bản khi ứng dụng phần mềm CAE
bằng các đoạn thẳng. Cho các đoạn tròn, hình dạng được chỉ định bằng các
đường kính cho điểm cuối trước và điểm cuối sau, với các đoạn không tròn, hình Có thể nói rằng, hâu hết các phần mềm CAE đều dựa trên mô hình tính
dáng được chỉ định bằng cách sử dụng đường kính tương đương. toán của phương pháp phần tử hữu hạn nên có một số các bước cơ bản sau:

Bước 4: Định nghĩa các kênh làm mát Bước 1: Thiết kế mô hình sản phẩm nhựa trên phần mềm CAD. Phần
mềm CAD này là bất kỳ tuỳ thuộc vào thói quen sử dụng của người thiết kế.
Trong Moldex3D-Mesh, các kênh làm mát dược xây dựng bằng các
đường thẳng. Định rõ các thành phần làm nguội như chỗ phun lên hoặc các vách Bước 2: Hiệu chỉnh và xấp xỉ mô hình sản phẩm. Các phần mềm CAE
ngăn, có thể được gán vào bằng cách sử dụng các tính chất phụ. luôn cung cấp những công cụ hiệu chỉnh các mô hình của sản phẩm sao cho đat
được một số yêu cầu cơ bản như: các bề mặt phải liên tiếp nhau (không gián
Bước 5: Định nghĩa các thiết lập cho các điểm đặc biệt đoạn), các bề mặt không được chổng chéo lên nhau,.... Thường các công cụ này
Để tạo nên một mô phỏng toàn diện, cần phải thiết lập cổng vào nóng được nhúng kết vào một số phần mềm CAD nào đó, do các hãng liên kết với
chảy. Với hệ thống làm mát, cần thiết lập cổng vào làm mát. nhau để tạo ra. Kết quả của bước này là việc kết xuất ra tệp xấp xỉ mô hình bằng
tam giác, đa giác, hình hộp hay tứ diện, bát diện,... tuỳ thuộc vào yêu cầu.
Thêm vào đó để nhận được thông tin tạm thời như là các đường cong sự Nguyên lý cơ bản ở đây là "chia nhỏ mô hình thành các mô hình cơ bản nhỏ hơn
kiện bao gồm áp suất, nhiệt độ, tỉ lệ biến dạng…Cần phải thiết lập các nút cảm để dễ tính toán". Tất nhiên, việc chia này sẽ cần tới độ chính xác cho vào từ
biến tại những nơi mà mình mong muốn. Để đánh giá thông tin đường cong sự người sử dụng và sự kết dính giữa các phần tử con đó. Tham khảo thêm mục
kiện trong môđun Moldex3D/Shell. Nút cảm biến nên được gán trong 4.2.5 ở trên.
Moldex3D-Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell.
Bước 3: Tạo một dự án trong phần mềm CAE. Trong dự án này, chúng ta
Bước 6: Định nghĩa các nút đo đạc lần lượt nhập các thông số ban đầu như: mô hình đã xấp xỉ, vật liệu của sản
phẩm, quy trình công nghệ để bơm nhựa lỏng vào lòng khuôn (thời gian và áp
Để đánh giá các tính chất cục bộ, người dùng có thể thiết lập các điểm đo suất bơm, thời gian làm nguội, kết cấu và sự trao đổi nhiệt của hệ thống làm
đạc tại vùng thiết kế. Để đánh giá thông tin cục bộ bằng cách sử dụng các nút đo mát,...),.... Độ chính xác của các kết quả tính toán phụ thuộc rất lớn vào các yếu
đạc trong môđun Moldex3D/Shell. Nút đo đạc nên được gán trong Moldex3D- tố đầu vào được nhập tại bước này.
Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell.
Bước 4: Tính toán và hiển thị kết quả. Thời gian tính toán phụ thuộc vào
Bước 7: Định nghĩa điểm điều khiển cửa van độ chính xác yêu cầu. Các kết quả tính toán thường được thể hiện bởi hình ảnh
Đôi khi điểm điều khiển cửa van được yêu cầu để điều khiển lưu lượng tĩnh, động (phim) hay các đồ thị.
dòng chảy từ các cổng khác nhau. Điểm này nê được sắp xếp theo thứ tự hệ Bước 5: Đọc các kết quả. Bước này rất cần các kinh nghiệm của các
thống HOT RUNNER và định rõ thời gian bật Process Condition Wizard của chuyên gia về khuôn cũng như về nhựa.
Moldex3D/Shell. Tương tự điểm điều khiẻn cửa van nện được gán trong
Moldex3D-Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell. Với phần mềm CAE Moldex3D, phần mềm CAD được sử dụng ở bước 2
là Rhinoceros phiên bản 3.0. Đối với các kỹ sư đã từng sử dụng AutoCAD thì
Rhinoceros có giao diện và các câu lệnh khá giống. Một thanh công cụ được
chèn vào Rhinoceros cho phép người dùng hiệu chỉnh và kết xuất ra tệp xấp xỉ bề
mặt chi tiết nhựa. Giao diện chính của Rhinoceros như sau:

178 179
Hình 4.9. Mô hình vỏ điện thoại cần được tính toán và kiểm nghiệm

Mô hình trên được thiết kế trên phần mềm AutoCAD 2000 và được xuất
sang dạng IGES. Chúng ta sẽ sử dụng Rhinoceros để tiến hành hiệu chỉnh lại mô
hình trên và kết xuất ra tệp xấp xỉ tam giác.

1. Chạy phần mềm Rhinoceros. Nhập mô hình CAD vào:

Chọn chức năng Import, định đến thư mục /Moldex3DR700/Tutorial/CAE
files/ch2/phonecover.igs
Hình 4.8. Giao diện của Rhinoceros
2. Thiết lập lớp vẽ (layer):
Thanh công cụ (toolbar) nằm ở phía bên tay phải chính là của Moldex3D-
Chọn Edit layer, tắt tất cả các lớp khác và chỉ để lại lớp Cavity
Mesh và nó có thể làm việc trực tiếp với mô hình.

4.3.2. Bài tập thực hành

Giới thiệu: Giới thiệu các kỹ năng cơ bản của Rhino, làm thế nào để tạo
ra và cảo thiện lưới sử dụng một mô hình trong CAD tạo. Sau đó đảm bảo tính
hợp lệ của lưới, gán các tính chất đối tượng để phân tích và xuất sang mô hình
với dạng file lưới Moldex3D/Shell (*.msh), giới thiệu cách tạo một dự án và các
dữ liệu cần thiết để phân tích. Sau khi hoàn thành có thể mở rộng bằng cách thêm
vào khuôn cơ sở và các đường làm mát, giới thiệu thêm làm thế nào để thiết lập
các tham số yêu cầu cho các phân tích.



Hình 4.10. Thiết lập lớp (layer)
3. Kết hợp các bề mặt:

Chọn chức năng Select All rồi chọn Join (nằm ở toolbar của Moldex3D-
Mesh). Các bề mặt liên tiếp nhau sẽ được kết nối thành 1 bề mặt. Mục đích là tạo

180 181
ra được 1 bề mặt duy nhất sẽ hỗ trợ tốt hơn cho việc hiệu chỉnh về sau cũng như
cho việc tính toán. Thông thường, nếu có thể Join được các bề mặt lại với nhau
thì không cần các bước hiệu chỉnh nữa mà có thể thực hiện ngay bước tạo lưới
tam giác.

4. Tạo lưới tam giác Mesh

Chọn chức năng Create Surface Mesh (toolbar Moldex3D-Mesh), chọn
All. Thông số cần thiết để tạo Mesh là kích thước của một phần tử lưới xấp xỉ.




Hình 4.12. Tạo ra đường phun và dẫn nhựa
6. Định nghĩa các thuộc tính của mô hình

- Định nghĩa chiều dày của mô hình: Cavity (Part Face)

- Định nghĩa rãnh dẫn nhựa: Cold runner

- Định nghĩa đầu phun nhựa (cuống phun): Hot runner

Hình 4.11. Định trước kích thước lưới điểm xấp xỉ - Định nghĩa điểm phun vào của nhựa: Melt entrance
5. Kiểm tra chất lượng của lưới tam giác vừa tạo ra
- Định nghĩa kênh làm mát: Cooling channel
Click vào Show quality table (Moldex3D-Mesh toolbar), bảng chất lượng
- Định nghĩa điểm vào và điểm ra của nước làm mát: Coolant entrance và
mesh hiện ra. Nếu giá trị Average value nằm trong khoảng 0.8 đến 1 thì đạt yêu
coolant exit
cầu. Nếu không cần phải làm lại bước 4 (cho kích thước phần tử nhỏ hơn nữa)
Các định nghĩa trên được thực hiện bởi việc chọn đối tượng cần đặt thuộc
6. Tạo ra các phần tử khác của khuôn mẫu
tính rồi nhấn vào nút Attribute setting (Moldex3D toolbar).
- Tạo ra rãnh dẫn nhựa: dùng lệnh Line để tạo ra các đường dẫn nhựa. Nơi
nhựa được phun vào được định nghĩa bởi một Point.

- Tạo kênh làm mát cũng bằng lệnh Line. Các điểm vào và ra của nước
cũng được định nghĩa bởi các Point




Hình 4.13. Định nghĩa bề dày mô hình chi tiết


182 183
7. Kết xuất ra tệp mesh

Chọn chức năng Export Shell model (Moldex3D-Mesh toolbar) để kết
xuất ra tệp tam giác phục vụ cho việc tính toán trên Moldex3D

Đến đây, chúng ta đã hoàn thành xong các bước chuẩn bị mô hình để tính
toán. Việc tính toán được tuân theo sơ đồ khối sau:




Hình 4.14. Định nghĩa kênh phun nhựa (hot) và kênh dẫn nhựa (cold channel)




Hình 4.17. Sơ đồ các bước cơ bản để tính toán trong Moldex3D

8. Chạy phần mềm CAE Moldex3D. Thiết lập 1 dự án mới
Hình 4.15. Hình ảnh kênh phun và dẫn nhựa sau khi được định nghĩa
- Định nghĩa tên của dự án

- Định nghĩa dạng tính toán: Chọn Regular analysis

- Định nghĩa phương pháp gia công nhựa: Traditional injecton molding

- Định nghĩa mô hình tính toán: 3D shell solver (2.5D)




Hình 4.16. Định nghĩa điểm phun vào của nhựa

184 185
Hình 4.20. Chọn vật liệu từ tư viện vật liệu nhựa của Moldex3D
11. Định nghĩa các thông số công nghệ của quá trình ép phun nhựa
Hình 4.18. Kết quả của việc thiết lập dự án
Các thông số có thể gồm: áp suất phun, nhiệt độ phun, các bước phun, thời
9. Nhập mô hình xấp xỉ vào dự án gian phun, thời gian làm nguội trong khuôn,....

Chọn chức năng Import và chọn tên tệp mesh vừa kết xuất được từ bước 7 ở trên.
Kết quả có được mô hình như sau:




Hình 4.21. Xác định quy trình phun nhựa

Hình 4.19. Mô hình tính toán
12. Chọn bộ số liệu để thực hiện việc tính toán
10. Chọn vật liệu cho mô hình
Các bước chọn mô hình, vật liệu và các thông số công nghệ có thể được
Click vào New/Current Material để bật hộp thoại chọn vật liệu của sử dụng nhiều lần với mục đích để có thể chọn ra được các kết quả chính xác
Moldex3D nhất. Ở bước này, người kỹ sư sẽ quyết định chọn một bộ mô hình, vật liệu và
thông số công nghệ để bắt đầu tính toán. Mỗi kết quả tính toán thu được sẽ độc
lập và cho phép lưu trữ lại để phục vụ cho việc so sánh về sau.




186 187
CHƯƠNG 6. ỨNG DỤNG MATLAB TRONG KỸ THUẬT

6.1. Các công cụ nội suy của MatLAB
Trong việc xử lý các vấn đề kỹ thuật, nội - ngoại suy là một công cụ hết sức
cần thiết đặc biệt khi sử lý dữ liệu thực nghiệm hoặc các dữ liệu cho dưới dạng
bảng. Ví dụ như hệ số tiết lưu của van là một hàm thực nghiệm phụ thuộc vào
vận tốc của dòng chảy, nhiệt độ và kích thước hình học của lỗ van. Tuy nhiên
bằng thực nghiệm chúng ta chỉ có thể xác định được các hệ số này ở các giá trị
xác định của nhiệt độ, vận tốc và kích thước hình học. Để có được giá trị của hệ
số tiết lưu tại bất kỳ giá trị nào của đối số chúng ta phải sử dụng các hàm nội suy.

Hình 4.22. Chọn bộ thông số tính toán Phần dưới đây chúng ta sẽ xét tới các hàm nội - ngoại suy của Matlab và
các ví dụ sử dụng chúng.
13. Hiển thị các kết quả

Moldex3D cho phép hiển thị nhiều kết quả khác nhau của nhiều quá trình 6.1.1. Hàm nội suy một biến: interp1
tính toán khác nhau. Để lựa chọn, chũng ta có thể chọn trong ô Result và Item. Cú pháp:
yi = interp1(x,Y,xi)
yi = interp1(x,Y,xi,method)
Trong đó:
x, Y là hai véc tơ có cùng kích thước xác định các điểm (xi, yi)
véc tơ x phải tăng dần hoặc giảm dần
điểm xi cần nằm trong khoảng từ x(1) đến x(n)
method quy định phương pháp nội suy: các giá trị của nó là:
'linear' chế độ nội suy tuyến tính (mặc định)
'nearest' chế độ nội suy sử dụng giá trị ở nút gần nhất
'spline' nội suy hàm spline bậc 3
'cubic' chế độ nội suy đa thức bậc 3
Ví dụ: Ta có các dữ liệu dân số của nước Mỹ ở các thời điểm cách nhau 10 năm
như sau:
t = 1900:10:1990;
p = [75.995 91.972 105.711 123.203 131.669
Hình 4.23. Kết quả tính toán của Moldex3D 150.697 179.323 203.212 226.505 249.633];



188 189
interp1(t,p,1975), sẽ cho ta giá trị nội suy về dân số vào năm 1975 với kết Ví dụ: Ta có dữ liệu về tiền lương của công nhân ở các năm từ 1950 đến 1999
quả là: theo thời gian phục vụ đưa ra trong bảng sau:
ans = 214.8585 Năm/thời gian phục vụ 10 (năm) 20 (năm) 30 (năm)
1950 150.697 199.592 187.625
6.1.2. Hàm nội suy hai biến
1960 179.323 195.072 250.287
1. Sử dụng hàm Interp2
1970 203.212 279.092 322.767
Cú pháp
1980 226.505 353.706 426.730
ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI)
ZI = interp2(Z,XI,YI) 1990 249.633 320.281 598.243

ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI,method) Để xác định được tiền lương của công nhân sau thời gian phục vụ bất kỳ
Trong đó: (từ 10 đến 30 năm) và tại những thời điểm khác nhau (từ năm 1950 đến 1990),
chúng ta phải sử dụng hàm nội suy hai biến.
o ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI) đưa ra ma trận ZI chứa các phần tử tương ứng
với các phần tử quy định trong ma trận XI, YI và được xác định bởi phép Trước hết chúng ta phải tạo ra các véc tơ mốc nội suy:
nội suy của hàm hai biến xác định bởi các ma trận X, Y và Z. X, Y cần years = 1950:10:1990;
phải tăng hoặc giảm dần và có cùng kích cỡ, được cung cấp bởi lệnh service = 10:10:30;
meshgrid.
Ma trận dữ liệu được nhập vào đúng theo như trật tự cho trong bảng:
o ZI = interp2(Z,XI,YI) sẽ coi như các véc tơ X = 1:n và Y = 1:m, ở đây
wage = [150.697 199.592 187.625
[m,n] = size(Z).
179.323 195.072 250.287
o ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI,method) cho phép sử dụng các phương pháp nội
203.212 279.092 322.767
suy khác nhau:
226.505 353.706 426.730
'linear' chế độ nội suy tuyến tính (mặc định)
249.633 320.281 598.243];
'nearest' chế độ nội suy sử dụng giá trị ở nút gần nhất
Từ cơ sở dữ liệu này ta có thể xác định được tiền lương của công nhân ở
'spline' nội suy hàm spline bậc 3 năm 1975 với 15 năm phục vụ:
'cubic' chế độ nội suy đa thức bậc 3 w = interp2(service,years,wage,15,1975)
Để có thể nội suy nhanh hơn khi các mốc nội suy cách đều, chúng ta hãy dùng Cho kết quả:
các chế độ '*linear', '*cubic', '*spline', hoặc '*nearest'.
w= 265.6287
Chú ý: Chú ý: để sử dụng đúng lệnh interp2 chúng ta phải chú ý đến trật tự của các
o XI và YI có thể là các ma trận, khi đó interp2 sẽ đưa ra các giá trị tương đối số của lệnh:
ứng với các điểm (XI(i,j),YI(i,j)). Ngoài ra ta cũng có thể đưa vào các véc  Đối số thứ nhất là véc tơ mốc nội suy nằm trên hàng của bảng dữ
tơ hàng và cột xi và yi. Trong trường hợp này, interp2 sẽ chuyển đổi các liệu.
véc tơ này thành các ma trận giống như ta sử dụng lệnh meshgrid(xi,yi).
 Đối số thứ hai là véc tơ mốc nội suy nằm trên cột của bảng dữ liệu.
o X, Y cũng có thể là các véc tơ, khi đó phải hết sức lưu tâm tới trật tự đưa
 Đối số thứ ba là ma trận dữ liệu,
các véc tơ vào trong câu lệnh.

190 191
 Các đối số thứ 4, 5 là các giá trị tương ứng với véc tơ mốc nội suy 10 10 10
thứ nhất và thứ hai. 11 11 11
2. Sử dụng hàm meshgrid 12 12 12
Tạo ra ma trận x và y dùng để xác định giá trị của hàm 2 biến, vẽ đồ thị hai 13 13 13
chiều và xác định các ma trận mốc nội suy dùng cho lệnh interp2.
14 14 14
Cú pháp
[X,Y] = meshgrid(x,y) 6.1.3. Phép nội suy 3 biến và n biến
[X,Y] = meshgrid(x) 1. Sử dụng hàm interpn
[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z) Cú pháp
Trong đó: VI = interpn(X1,X2,X3,...,V,Y1,Y2,Y3,...)
 [X,Y] = meshgrid(x,y) Chuyển các véc tơ x và y thành các ma trân X và VI = interpn(V,Y1,Y2,Y3,...)
Y dùng để tính giá trị của hàm 2 biến và đồ thị lưới ba chiều. Các hàng VI = interpn(V,ntimes)
của ma trận X là copy của véc tơ x và các cột của ma trận Y là copy của
véc tơ y. VI = interpn(...,method)

 [X,Y] = meshgrid(x) có ý nghĩa giống như [X,Y] = meshgrid(x,x). Trong đó:

 [X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z) Tạo ra các mảng 3 chiều dùng để xác định giá VI = interpn(X1,X2,X3,...,V,Y1,Y2,Y3,...) Nội suy để tìm các giá trị VI của
trị hàm 3 biến hoặc để vẽ đồ thị khối 3 chiều. hàm nhiều biến V tại các điểm đưa ra bằng các véc tơ Y1, Y2, Y3.. . Định
nghĩa V ta cần dùng các mảng X1, X2, .. Xn. để xác định các điểm mà tại đó
Chú ý: dữ liệu của hàm được đưa ra.
 Hàm meshgrid tương tự như hàm ndgrid ngoại trừ trật tự hai tham số VI = interpn(V,Y1,Y2,Y3,...) thực hiện phép nội suy như trên và coi X1 =
đầu vào và ra của hai hàm được đổi lẫn cho nhau, có nghĩa là câu lệnh 1:size(V,1), X2 = 1:size(V,2), X3 = 1:size(V,3), ...
 meshgrid chỉ dùng trong không gian hai hoặc 3 chiều. VI = interpn(...,method) cho phép xác định phương pháp nội suy.
Ví dụ:  'linear' chế độ nội suy tuyến tính (mặc định)
[X,Y] = meshgrid(1:3,10:14)  'nearest' chế độ nội suy sử dụng giá trị ở nút gần nhất
Sẽ cho kết quả là hai ma trận:  'spline' nội suy hàm spline bậc 3
X=  'cubic' chế độ nội suy đa thức bậc 3
1 2 3 Chú ý:
1 2 3  Y1, Y2, Y3,... Có thể là các ma trận, trong trường hợp này hàm interpn
1 2 3 sẽ đưa ra các giá trị VI với tương ứng với các điểm (Y1(i,j)
1 2 3 ,Y2(i,j),Y3(i,j),...). Ta có thể thay các mảng Y1, Y2, Y3... bằng các véc
tơ y1, y2, y3 ... Trong trường hợp này interpn sẽ thông dịch các véc tơ
1 2 3 thành các ma trận giống như dùng hàm ndgrid(y1,y2,y3,...).
Y= 2. Sử dụng hàm ndgrid

192 193
Tạo ra mảng n chiều dùng để xác định giá trị của hàm nhiều biến và nội [X1,X2,X3] = ndgrid(x1,x2,x3)
suy. Sẽ cho kết quả cũng giống như câu lệnh:
Cú pháp [X2,X1,X3] = meshgrid(x2,x1,x3).
[X1,X2,X3,...] = ndgrid(x1,x2,x3,...) 3. Nội suy bằng hàm polyfit
[X1,X2,...] = ndgrid(x) Cú pháp:
Trong đó: p = polyfit(x,y,n)
 [X1,X2,X3,...] = ndgrid(x1,x2,x3,...) Chuyển các véc tơ x1, x2, x3... thành [p,s] = polyfit(x,y,n)
các mảng X1, X2, X3 ... dùng để xác định giá trị của hàm nhiều biến hoặc
nội suy hàm nhiều biến. Chiều thứ i của mảng Xi là copy của các phần tử Mô tả:
véc tơ xi.  Hàm p = polyfit(x,y,n) tìm ra các hệ số của đa thức p(x) bậc n phù hợp với
 [X1,X2,..] = ndgrid(x) có cùng kết quả như [X1,X2,...] = ndgrid(x,x,...). dữ liệu x, y trong ý nghĩa của độ lệch quân bình bình phương bé nhất. kết
quả là véc tơ p có chiều dài n+1 chứa các hệ số của đa thức theo trật tự
Ví dụ: giảm dần của số mũ:
2
− y2
Sử dụng hàm ngrid để vẽ đồ thị lưới hàm : Z = x .e x .  [p,s] = polyfit(x,y,n) đưa ra đa thức hệ số p, s dùng để ước lượng sai số.
[X1,X2] = ndgrid(-2:.2:2, -2:.2:2); 4. Nội, ngoại suy bằng hàm spline
Z = X1 .* exp(-X1.^2 - X2.^2); Cú pháp
Lệnh mesh(Z) sẽ cho kết quả: yy = spline(x,y,xx)
pp = spline(x,y)
Mô tả
 Hàm spline Tạo ra hàm spline nhận các giá trị y(:,j) tại điểm x(j) với mọi
j yy = spline(x,y,xx) đưa ra các giá trị của hàm tại các điểm chỉ ra bằng
véc tơ xx.
 pp = spline(x,y) đưa ra dạng pp của hàm nội suy bậc 3, mà có thể sử dụng
với lệnh ppval.
Thí dụ
Hai véc tơ
t = 1900:10:1990;
p = [ 75.995 91.972 105.711 123.203 131.669 ...
150.697 179.323 203.212 226.505 249.633 ];
Thể hiện dữ liệu về dân số của mỹ (tính bằng đơn vị triệu người).
Chú ý: Hàm ndgrid được dùng gần giống như hàm meshgrid ngoại trừ hai
đối số đầu của các biến vào, ra được tráo đổi cho nhau. Biểu thức: spline(t,p,2000) sử sụng hàm spline bậc 3 để ngoại suy và dự
đoán dân số năm 2000.
Có nghĩa là câu lệnh:
194 195
Kết quả sẽ là: 2. Tìm nghiệm của hệ phương trình phi tuyến
ans = Để xác định nghiệm của hệ phương trình phi tuyến trước hết chúng ta phải
270.6060 viết một m-fle mô tả vế trái của hệ phương trình (trước đó phải chuyển vế để vế
phải của hệ bằng 0) sau đó dùng lệnh fsolve của matlab.
6.2. Tối ưu các hàm số a. Viết tệp mô tả vế phải

6.2.1. Tìm nghiệm của hàm số Tệp mô tả vế phải được viết dưới dạng hàm có cấu trúc sau:

1. Sử dụng hàm fzero
Cú pháp function f=(x)
z = fzero('fun',x,tol) f=
Trong đó:
Trong đó:
o 'fun' : là một chuỗi chỉ ra tên của tệp dùng để định nghĩa hàm số
 f: là biến ra của hàm. Đó là một véc tơ cột có số phần tử bằng số
o x có thể là một giá trị hoặc là véc tơ có hai phần tử: Nếu x là một giá trị vô
phương trình trong hệ
hướng, fzero sẽ tìm ra nghiệm của hàm gần với giá trị. Nếu x là một véc
tơ, fzero sẽ tìm ra điểm không nằm trong khoảng giá trị giữa hai phần tử  x: là một véc tơ biến độc lập, các phần tử của nó là các ẩn cần tìm
đó của hệ

o tol : quy định sai số tương đối của nghiệm tìm ra. Nếu không quy định giá b. Sử dụng lệnh fsolve
trị tol, máy sẽ nhận giá trị sai số tương đối mặc định Lệnh fsolve của Matlab dùng để giải hệ phương trình phi tuyến dựa trên cơ
Chú ý: sở phương pháp quân bình bình phương phi tuyến bé nhất. Thông thường chúng
ta sử dụng lệnh fsolve theo cú pháp sau:
Hàm fzero xác định điểm mà tại đó đồ thị hàm số cần khảo sát cắt trục hoành,
không phải là khi đồ thị tiếp xúc với trục hoành [x, fval] = fsolve('fun',x0)

b. Thí dụ Trong đó:

Tìm nghiệm của phương trình X3-2X-5=0 ở gần điểm x=2.  'fun' là tên của m-file dùng để định nghĩa vế phải của hệ phương
trình
Bước 1: viết M.file định nghĩa hàm vế trái:
 X0 là điểm ước lượng ban đầu của nghiệm. Đây là véc tơ cột có các
function y = f(x)
phần tử tương ứng là ước lượng ban đầu của các ẩn cần tìm.
y = x.^3-2*x-5;
Lệnh sẽ đưa ra kết quả là
Bước 2: gọi lệnh fzero của Matlab:
 Nghiệm: đưa vào véc tơ x
z = fzero('f',2)
 Giá trị vế phải của các phương trình : đưa vào véc tơ fval
Kết quả nhận được z = 2.0946
c. Các tuỳ chọn xuất kết quả khác của lệnh fsolve
Ngoài việc đưa ra véc tơ xác định nghiệm và xác định giá trị vế phải của hệ,
lệnh fsolve còn có khả năng cung cấp nhiều thông tin khác mô tả quá trình



196 197
xử lý của lệnh. Để lấy ra các thông tin này chúng ta phải gọi lệnh với cú DiffMaxChange: Mức thay đổi giá trị lớn nhất của các biến trong hướng tìm
pháp sau: kiếm. Giá trị của nó là số nguyên dương, mặc định là 0.1
[x,fval,exitflag,output] = fsolve('fun',x0) DiffMinChange: Mức thay đổi giá trị bé nhất của các biến trong hướng tìm
Trong đó: kiếm. Giá trị của nó là số nguyên dương, mặc định là 10-8

 Exitflag: đưa ra các giá trị mô tả điều kiện thoát: Giá trị của Exitflag> 0 Display: Mức hiển thị các kết quả trung gian. Giá trị của nó bao gồm: 'off' -
chỉ ra hàm tội tụ tại nghiệm x. Giá trị của Exitflag =0 chỉ ra số bước lặp không hiển thị, 'iter'- Hiển thị thông tin ở từng bước lặp, 'final' - chế độ mặc
tối đa đã đạt được. Giá trị của Exitflag < 0 chỉ ra rằng hàm không hội tụ định: chỉ hiện các thông tin ở bước cuối cùng.
tại nghiệm tìm được. GoalsExactAchieve: Quy định số lượng các điểm đích cần đạt được một cách
 Output: là biến cấu trúc có các trường chứa thông tin về quá trình tối ưu: chính xác. Giá trị của nó là số nguyên dương, mặc định bằng 0.

 output.iterations : Số bước lặp cần thực thi . GradConstr: Bật, tắt chế độ quy định độ dốc đối với các ràng buộc phi tuyến
bởi người dùng. Giá trị của nó là 'on' hoặc 'off' (mặc định).
 output.funcCount : Số lần tính giá trị của hàm.
GradObj: Bật, tắt chế độ quy định độ dốc đối với hàm mục tiêu bởi người dùng.
 output.algorithm : Thuật toán đã sử dụng. Giá trị của nó là 'on' hoặc 'off' (mặc định).
 output.cgiteration : Số bước lặp PCG (Chỉ sử dụng đối với thuật LargeScale: Bật chế độ sử dụng thuật toán 'large-scale' nếu có thể. Giá của nó là
toán large-scale). 'on' (mặc định ) và 'off'.
 output.stepsize : Độ lớn của bước cuối cùng được sử dụng (Chỉ LevenbergMarquardt: Bật chế độ sử dụng thuật toán 'Levenberg-Marquardt'
dùng đối với thuật toán medium-scale ). thay cho thuật toán 'Gauss-Newton'. Giá trị của nó là 'on' hoặc 'off'.
d. Các tuỳ chọn điều khiển chế độ tính toán LineSearchType: Điều khiển việc lựa chọn thuật toán tìm kiếm. Giá trị của nó là
Các tuỳ chọn điều khiển chế độ tính toán được xác lập thông qua lệnh 'cubicpoly' hoặc 'quadcubic' (mặc định).
optimset của Matlab và được đưa vào lệnh fsole thông qua cú pháp sau: MaxFunEvals: Giá trị lớn nhất cho phép của số lần tính toán hàm số. Giá trị của
[x, fval] = fsolve(fun,x0,options) nó là một số nguyên dương.
Thông số options của lệnh được xác định bằng lệnh optimset sau đây: MaxIter: Số lần lặp tối đa cho phép. Giá trị của nó là một số nguyên dương.
options = optimset('Param1',Value1,'Param2',Value2,...) MaxPCGIter: Số bước lặp PCG tối đa cho phép. Giá trị của nó là một số nguyên
Trong đó: dương.

 Param1, Param2... là chuỗi tên của các thông số được quy định trước trong GradObj: Bật, tắt chế độ định nghĩa trước độ dốc của hàm mục tiêu. Giá trị của
Matlab. thông số này là 'on' và 'off' (mặc định).

 Value1, Value2... là các giá trị cần xác lập của thông số tương ứng Hessian: Bật, tắt chế độ định nghĩa trước đạo hàm riêng bậc hai của hàm mục
tiêu. Giá trị của thông số này là 'on' và 'off' (mặc định).
Các thông số của lệnh optimset
GradConstr: Bật, tắt chế độ định nghĩa trước độ dốc của hàẩìng buộc. Giá trị
DerivativeCheck: Bật - tắt chế độ so sánh các giá trị đạo hàm của hàm số. Giá của thông số này là 'on' và 'off' (mặc định).
trị của nó là 'on' hoặc 'off'
TolCon: Sai số cho phép đối với các điều kiện ràng buộc. Giá trị của nó là số
Diagnostics: Điều khiển việc in ra các thông tin dự báo về hàm được tối ưu, hoặc nguyên dương.
hệ đang được giải. Giá trị của nó là 'on' hoặc 'off'
TolFun: Sai số cho phép của hàm mục tiêu (đối với bài toán tối ưu) và đối với
các hàm vế trái của hệ. Giá trị của nó là số nguyên dương.
198 199
TolPCG: Sai số cho phép để dừng bước lặp PCG. Giá trị của nó là số nguyên
Các
dương. Mặc định là 0.1. Bước Hàm Chuẩn của Tuỳ chọn bậc
f(x) bước
lặp đếm bước nhất
TolX: Quy định sai cho phép của các biến trạng thái. Giá trị của nó là một số lặp CG
nguyên dương.
e. Các ví dụ 1 4 47071.2 1 2.29e+004 0

Ví dụ 1: Tìm điểm 0 của hệ hai phương trình 2 ẩn 2 7 6527.47 1.45207 3.09e+003 1

3 10 918.372 1.49186 418 1

Chuyển hệ về dạng chuẩn:
4 13 127.74 1.55326 57.3 1

5 16 14.9153 1.57591 8.26 1
Điểm ước lượng ban đầu là :
6 19 0.779051 1.27662 1.14 1
x0 = [-5 -5].
Bước 1: 7 22 0.00372453 0.484658 0.0683 1
Trước hết chúng ta phải viết hàm M-file để tính toán ra F (giá trị của các
8 25 9.21617e-008 0.0385552 0.000336 1
phương trình tại x) :

9 28 5.66133e-017 0.000193707 8.34e-009 1
function F = myfun(x)
F = [2*x(1) - x(2) - exp(-x(1)); -x(1) + 2*x(2) - exp(-x(2))]; Ví dụ 2: Tìm ma trận X thoả mãn hệ phương trình


Bước 2: Gọi ra lệnh fsolve để giải hệ:

Điểm ước lượng ban đầu: x= [1,1; 1,1].

x0 = [-5; -5]; % ước lượng nghiệm ban đầu Bước 1: Viết M-file mô tả hệ phương trình:

options=optimset('Display','iter'); % Tuỳ chọn hiển thị ra màn hình function F = myfun(x)

[x,fval] = fsolve('myfun',x0,options) % Gọi công cụ tối ưu F = x*x*x-[1,2;3,4];


Sau 28 bước lặp máy sẽ tìm ra nghiệm: Bước 2: Gọi lệnh fsolve:

x0 = ones(2,2); % ước lượng ban đầu của nghiệm
options = optimset('Display','off'); % Tắt chế độ hiển thị quá trình tính
[x,Fval,exitflag] = fsolve('myfun',x0,options)


200 201
Nghiệm của phương trình là: fminsearch sử dụng thuật toán tìm kiếm đơn hình. Đó là phương pháp tìm
x= kiếm trực tiếp không sử dụng phương pháp xác định độ dốc bằng phương pháp
giải tích hay phương pháp số. Nếu n là chiều dài của véc tơ biến độc lập x, thuật
-0.1291 0.8602 đơn hình trong không gian n chiều được đặc trưng bởi n+1 véc tơ khác biệt nằm
1.2903 1.1612 trên đỉnh của chúng. Trong không gian 2 chiều, đó là một tam giác, trong không
Fval = gian 3 chiều đó là tứ diện ... Tại mỗi bước tìm kiếm, một điểm mới nằm trong
đơn hình hoặc gần nó sẽ được tạo ra. Giá trị của hàm tại điểm mới được so sánh
1.0e-03 * với giá trị của hàm tại các đỉnh của đơn hình. Thông thường một trong các đỉnh
0.1541 -0.1163 của đơn hình được thay thế bằng điểm mới và hình thành nên đơn hình mới. Quá
0.0109 -0.0243 trình này sẽ lặp lại cho tới khi bán kính của đơn hình nhỏ hơn giá trị cho phép.

exitflag = a. Sử dụng lệnh fminsearch
fminsearch có cú pháp cơ sở như sau:
1
x = fminsearch('fun',x0)
Chú ý:
Trong đó:
Nếu hệ phương trình là tuyến tính, toán tử \ sẽ cho kết quả chính xác hơn
và nhanh hơn lệnh fsolve. Ví dụ để giải hệ sau: o fun là chuỗi xác định tên của M-file định nghĩa hàm cần tối ưu
o X0 là véc tơ các giá trị ước lượng ban đầu của các biến độc lập
Chú ý:
1. Tương tự như ở lệnh fsolve, để có thêm các thông tin về quá trình tính
Chúng ta sẽ thực hiện các câu lệnh của Matlab sau đây: toán ta có thể dùng cú pháp:
A = [ 3 11 -2; 1 1 -2; 1 -1 1]; [x,fval,exitflag,output] = fminsearch ('fun',x0)
b = [ 7; 4; 19]; Trong đó: fval,exitflag,output có ý nghĩa giống như ở lệnh fsolve.
x = A\b 2. Để điều khiển quá trình tính toán của lệnh chúng ta sử dụng cú pháp :
Kết quả sẽ nhận được nghiệm: x = fminsearch('fun',x0, options)
x= Trong đó: options được xác lập bằng lệnh optimset (xem ở phần trên)
13.2188 với các thuộc tính được sử dụng ở đây là: Display,
-2.3438 MaxFunEvals, MaxIter, TolFun, TolX

3.4375 b. Các ví dụ
Ví dụ 1: Xác định cực tiểu của hàm một biến: f(x) = sin(x) + 3.
3. Tìm cực tiểu không ràng buộc của hàm nhiều biến
Bước 1: Viết M-file mô tả hàm số:
Để tìm giá trị cực tiểu không ràng buộc của hàm nhiều biến trước hết chúng
ta phải viết một M-file định nghĩa hàm số. Hàm này có đối số là một véc tơ có
function f = myfun(x)
các phần tử là các biến độc lập của hàm. Sau đó chúng ta sử dụng hàm f = sin(x) + 3;
fminsearch của Matlab để tìm ra giá trị cực tiểu của hàm ở lân cận điểm ước
lượng ban đầu. Bước 2: Gọi hàm fminsearch:

202 203
x = fminsearch('myfun',2)  'fun', fval, exitflag, output, options: có ý nghĩa giống như ở lệnh
Ví dụ 2: Xác định cực trị của hàm số Rosenbrock: fminsearch
 x1, x2 : là giá trị cận dưới và trên của biến tìm kiếm
b. Ví dụ
Bằng giải tích ta có thể xác định được hàm có giá trị cực tiểu bằng không Xác định cực tiểu của hàm f= X3-2X-5 ở trong khoảng [ 0 2].
tại điểm (1,1).
Bước1: viết M.file định nghĩa hàm f:
Bước 1: Định nghĩa M-file có tên là banana.m sẽ dùng để định nghĩa hàm
cần tối ưu function y = f(x)

function f = banana(x) y = x.^3-2*x-5;

f = 100*(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^2; Bước2: Gọi hàm fminbnd
[x,out] = fminbnd('f', 0, 2)
Bước 2: gọi hàm fminsearch:
Kết quả nhận được là:
[x,out] = fminsearch ('banana',[-1.2, 1.2 ]);
x = 0.8165, out=-6.0887
Sẽ cho kết quả là: x= 1.0000 1.0000
5. Tìm cực trị có điều kiện của hàm nhiều biến
out = 5.4009e-010
Bài toán tìm cực trị có điều kiện của hàm nhiều biến trong trường hợp tổng
4. Tìm cực tiểu của hàm một biến trong vùng xác định
quát được xác định như sau:
Bài toán xác định cực tiểu của hàm một biến trong vùng xác định được viết
ở dạng toán học như sau: Min f ( x ) : x1 < x < x 2
x

Trong đó : x, x1, x2 là các giá trị vô hướng, f là hàm cho kết quả là giá trị
vô hướng.
a. Sử dụng hàm fminbnd
Hàm fminbnd được dùng để xác định cực tiểu của hàm một biến trong một Trong đó:
khoảng xác định. fminbnd sử dụng thuật toán "tìm kiếm mặt cắt vàng" và phép  x, b, beq, lb, và ub là các véc tơ,
nội suy bậc hai.
 A và Aeq là các ma trận,
Các cú pháp của lệnh fminbnd bao gồm:
 c(x) và ceq(x) là các hàm nhiều biến đưa ra kết quả là các véc tơ,
x = fminbnd('fun',x1,x2)
 f(x) là hàm nhiều biến đưa ra kết quả là giá trị vô hướng,
x = fminbnd('fun',x1,x2,options)
 f(x), c(x), và ceq(x) có thể là các hàm phi tuyến.
x = fminbnd('fun',x1,x2,options,P1,P2,...)
Matlab đưa ra hàm fmincon để giải quyết bài toán tìm cực trị có ràng buộc
[x,fval] = fminbnd(...) của hàm nhiều biến. Tuỳ theo yêu cầu về các điều kiện ràng buộc, chúng ta sử
[x,fval,exitflag] = fminbnd(...) dụng các cú pháp khác nhau của lệnh fmincon.
[x,fval,exitflag,output] = fminbnd(...) a. Các cú pháp của lệnh fmincon
Trong đó: x = fmincon(fun,x0,A,b)
x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq)
204 205
x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub)  lambda: Là biến dạng cấu trúc chứa các nhân tử Lagrange tại điểm cực
x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon) tiểu của hàm:

x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon,options)  lambda.lower : Nhân tử đối với biên cận dưới lb.

[x,fval] = fmincon(...)  lambda.upper : Nhân tử đối với biên cận trên ub.

[x,fval,exitflag] = fmincon(...)  lambda.ineqlin: Nhân tử đối với ràng buộc dạng hệ bất phương
trình tuyến tính.
[x,fval,exitflag,output] = fmincon(...)
 lambda.eqlin: Nhân tử đối với ràng buộc dạng hệ phương trình
[x,fval,exitflag,output,lambda] = fmincon(...) tuyến tính.
[x,fval,exitflag,output,lambda,grad] = fmincon(...)  lambda.ineqnonlin: Nhân tử đối với ràng buộc dạng hệ bất
[x,fval,exitflag,output,lambda,grad,hessian] = fmincon(...) phương trình phi tuyến.
Trong đó:  lambda.eqnonlin: Nhân tử đối với ràng buộc dạng hệ phương
 x = fmincon(fun,x0,A,b) : Xuất phát từ điểm tìm kiếm ban đầu x0 và tìm trình phi tuyến.
ra điểm cực tiểu của hàm số mô tả trong M-file 'fun' với ràng buộc biểu  grad : véc tơ giá trị độ dốc của hàm mục tiêu tại điểm cực trị tìm được.
diễn bằng hệ bất phương trình: A*x 0, h2 >0, lk>0 với k=2→n
Trong đó:
C(x ) ≤ 0
Các điều kiện này có thể được viết dưới dạng chung:  , với x là
+ α là hệ số giảm độ cứng, thường có giá trị = 0.83 đến 0.87 Ceq(x ) = 0
véc tơ biến thiết kế
+ n là số lá nhíp, E là mô đun đàn hồi (Kg/cm2)
Bước 3: Viết các M-file mô tả hàm mục tiêu và hàm ràng buộc
+ ai là độ lệch chiều dài các lá nhíp: a1=li-1-li ; i=2 →n
M-file mô tả hàm mục tiêu:
+ Yi=1/Ji ; Ji là mô men quán tính của mặt cắt ngang của phần thứ i
của khối nhíp; nếu mặt cắt ngang của các lá nhíp có dạng hình chữ function y=nhip(x)
nhật, Ji được xác định bằng biểu thức : n=13;
i 3
b.h i h=x(3)*ones(1,n);h(1)=x(2); h(2)=x(2);
Ji = ∑ b=x(1);
k =1 12 l=x(4:end);
Ràng buộc về ứng suất: y=sum(b*h.*l)*0.0087;
ứng suất trong các lá nhíp được xác định trên cơ sở tính toán các giá trị tải
trọng đặt trên đầu mút của mỗi lá nhíp. Theo Parchilovskii, tải trọng này được M-file mô tả hàm ràng buộc:
xác định bằng hệ phương trình:
function [y,yy]=rangbuoc(x)
A 2 .P + B 2 .X 2 + C 2 X 3 = 0
 nn=13;
A 3 .X 2 + B 3 .X 3 + C 3 X 4 = 0 h=x(3)*ones(1,nn);h(1)=x(2); h(2)=x(2);

A 4 .X 3 + B 4 .X 4 + C 4 X 5 = 0 b=x(1);al=0.85;E=2000000; l=x(4:end); l(nn+1)=0;
.......................................... %% Tính toán các đặc tính hình học của lá nhíp
 Jk=b*h.^3/12;Jk=cumsum(Jk);

 A n X n −1 + B n X n = 0
Yk=1./Jk;Yk(nn+1)=0;DYk=-diff(Yk);
Trong đó các hệ số Ak, Bk, Ck được xác định bằng các biểu thức: a=l(1)*ones(1,nn+1)-l;a=a(2:nn+1);
 %% Tính độ cứng của nhíp
J k  l k −1  J η(l k − l k +1 ) 3 
A k = 0.5 . 3. − 1 ; k = 2 → n ; B k = − 1 + k +  k=2→n Ck=al*6*E/sum(a.^3.*DYk)
J k −1  l k


  J k −1 l3 
k yy(1)=Ck-85; %% ràng buộc về độ cứng
%% Tính ứng suất lớn nhất ở các lá nhíp
3
l   l 
C k =  k +1 
 l  . 3 k − 1.
 l  k = 2 → n −1 Q=1110*1.8;l=l(1:end-1); Jk=b*h.^3/12;
 k   k +1 
Ak=0.5*Jk(2:end)./Jk(1:end-1).*(3*l(1:end-1)./l(2:end)-1);
Trong biểu thức trên η là hệ số xét đến hình dạng đầu lá nhíp (tra trong Bk=-(1+Jk(2:end)./Jk(1:end-1));
bảng) [ 1 ]. Trong trường hợp đầu lá nhíp không bị vuốt ta có η=0. Ck=0.5*(l(3:end)./l(2:end-1)).^3.*(3*l(2:end-1)./l(3:end)-1);
z=size(l);z=z(2)-1;
Từ giá trị của phản lực chúng ta sẽ xác định được biểu đồ mô men của mỗi lá,
V=zeros(z,1); V(1)=-Q/2*Ak(1);
tìm ra mô men lớn nhất và từ đó xác định được giá trị ứng xuất lớn nhất trên M=diag(Ak(2:end),-1)+diag(Bk)+diag(Ck,1);
mỗi lá. X=inv(M)*V;
P=[Q/2 X'];lbc=l(1:end-1);lbd=l(2:end);
Các điều kiện ràng buộc khác:


212 213
So sánh các chỉ tiêu đánh giá ta nhận thấy nhíp sau khi được tối ưu hoá có
gt1=P(1:end-1).*(lbc-lbd); gt2=P(1:end-1).*lbc-P(2:end).*lbd; được các đặc tính vượt trội hơn hẳn nhíp tính sơ bộ như: Khối lượng giảm đi
gt=[gt1;gt2];gtm=max(gt); %% ứng suất lớn nhất 50%, độ cứng giảm 4% (đảm bảo tốt hơn tính êm dịu chuyển động) và ứng suất ở
gtm=[gtm P(end)*l(end)];
trong các lá nhíp đã tối ưu giảm 14%. Điều này khẳng định được hiệu quả rõ rệt
us=gtm./Jk.*h/2
y(1:z+1)=us-9500; %% ràng buộc về ứng suất của phương pháp tối ưu đưa ra.
y=[y -x+0.004]; %% thêm các ràng buộc về chiều dài dương
yy(2)=58.3-x(4); %% ràng buộc về chiều dài lá thứ nhất 6.3. Giải các hệ phương trình vi phân thường
yy(3)=6.5-x(1); %% ràng buộc về chiều rộng các lá
yyk=l(2:end)-l(1:end-1); %% ràng buộc lá sau ngắn hơn lá trước 6.3.1. Giới thiệu về hệ phương trình vi phân thường
y=[y yyk]; %% ràng buộc dạng bất phương trình
a. Dạng chuẩn của hệ phương trình vi phân
Phần lớn các hệ động lực đều được mô tả trong dạng toán học chuẩn có tên
gọi là dạng Cauchy, đó là hệ n các phương trình vi phân bậc nhất sau:
Bước 4: gọi lệnh fmincon từ Matlab
W(′1) (t ) = f (1) (t , w )
x0=[6.5, 0.7, 0.7, 58.3, 46.58, 41.87, 37.16, 32.45, 27.74, ... 
............ (2-1)
W ′ ( t ) = f ( t , w )
23.03, 18.32, 13.61, 10.25, 8.9, 4.2]  (n) (n)


[x, fval] = fmincon('nhip',x0,[ ], [ ], [ ], [ ], [ ],[ ],'rangbuoc') Trong đó :
 t là biến độc lập (thường là thời gian),
Chúng ta xác định được các giá trị tối ưu:  w(i) (t) là thành phần thứ i của véc tơ W(t) có n phần tử và đạo hàm của
Chỉ số lá Bề dầy lá (cm) 1/2 Chiều dài lá nhíp (Cm) nó theo biến t được ký hiệu bằng w'(t).

1 1.0911 58.30  f(i)(t) là thành phần thứ i của véc tơ n hàm phụ thuộc vào t, w: F(t,w)

2 1.0911 37.39 Trong dạng véc tơ chúng ta có thể viết :

3 0.7530 17.94 W'(t)=F(t,w) (2-2)
Các lệnh giải phương trình vi phân trong Matlab đều sử dụng dạng chuẩn
4 0.7530 8.68
này, chính vì vậy chúng ta phải chuyển các hệ phương trình vi phân về dạng
5 0.7530 2.79 Cauchy trước khi áp dụng các lệnh giải phương trình vi phân của Matlab.
b. Dạng hệ phương trình vi phân có ma trận khối lượng
Dưới đây là một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng hai bộ nhíp dước tác dụng
của tải trọng 1110 Kg (tải trọng lên một nhíp): Trong thực tế tính toán, không phải lúc nào chúng ta cũng có thể dễ dàng
chuyển hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống về dạng tường minh như trên.
TT Chỉ tiêu so sánh Nhíp sau khi tối Nhíp cũ
Chính vì vậy từ phiên bản 5.0, Matlab đã cho phép chúng ta giải các hệ phương
ưu
trình vi phân ở dạng ẩn (có ma trận khối lượng) như sau:
1 Khối lượng (1/2 nhíp 7.157 (Kg) 15.456 (Kg)
M.W'(t)=F(t,w) (2-3)
không kể phần ngàm)
Trong đó:
2 Độ cứng 84.53 Kg/cm 87.62 Kg/cm
3 ứng suất lớn nhất 9140 Kg/cm2 10605 Kg/cm2


214 215
M là ma trận vuông n,n : các phần tử của ma trận này có thể là hằng số, 6.3.2. Phương pháp giải hệ phương trình Cauchy trong MATLAB
có thể là hàm phụ thuộc vào t : M(t) hoặc phụ thuộc vào thời gian và Để giải hệ phương trình vi phân trong Matlab chúng ta phải thực hiện 3
biến trạng thái M(t,w). bước sau đây:
c. Các phương trình cứng (stiff equation) a. Chuyển đổi hệ phương trình vi phân về dạng chuẩn.
Các hệ phương trình vi phân có các giá trị riêng khác biệt rất lớn được gọi Dạng chuẩn ở đây được hiểu theo nghĩa rộng là dạng Cauchy ( 2-2) hoặc
là những hệ phương trình cứng. Khác với các hệ phương trình vi phân thông dạng mở rộng có ma trận khối lượng M, M(t) hay M(t,w).
thường, hệ phương trình vi phân cứng yêu cầu sự khác biệt rất lớn của giá trị
bước thời gian khi sử dụng phương pháp số để giải chúng. Chính vì vậy một số Khi chuyển đổi về dạng chuẩn trước hết chúng ta phải đổi biến để chuyển
phương pháp số dùng để giải hệ phương trình vi phân thông thường tỏ ra không các đạo hàm bậc cao thành các đạo hàm bậc nhất, sau đó chúng ta chuyển hệ về
hiệu quả khi dùng để giải các hệ phương trình vi phân cứng. dạng véc tơ (dạng 2-2) và chuyển điều kiện đầu về cũng về dạng véc tơ

Ví dụ về hệ phương trình vi phân cứng Chú ý: chúng ta phải chú ý đến trật tự đặt các biến trong véc tơ biến trạng
thái để không nhầm lẫn chúng khi gán các điều kiện đầu cũng như khi xử lý kết
Chúng ta cần xác định nghiệm theo thời gian của hệ phương trình: quả.

 X1 = 998X1 + 1998X 2 X1 (0) = 1 Ví dụ: có hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ hệ sau:

 X′2 = −999X1 − 1999X 2 X 2 (0) = 0
(1 + cos 2 t ).Y′′′ + 2.e15.t .Y′′ + Y = e30 t .Sin (10 t ) (2-4)
Trong dạng không gian trạng thái, phương trình được viết:
Với các điều kiện đầu là: Y(0)=0; Y'(0)=1; Y"(0)=2
x'= A.x +B.u
Để chuyển về dạng chuẩn, chúng ta đổi các biến:
Trong đó:
Y=Y1; Y'=Y2; Y"=Y3 (2-5)
998 1998 0
A= , B= Khi đó chúng ta sẽ có:
− 999 − 1999 0
Y'1=Y2; Y'2=Y3; (2-6)
Các giá trị riêng của ma trận A là λ1=-1, λ2=-1000
Thế các phương trình 2-6 vào phương trình 2-4 và chuyển vế sẽ được:
Nghiệm chính xác của phương trình có dạng:
e 30 t .Sin (10t ) − Y1 − 2e15 t .Y3
X1 = C1e − t + C 2 e −1000 t Y3′ = (2-7)
1 + cos 2 t
X 2 = C3 e −t + C 4 e −1000 t Kết hợp các phương trình 2-6 và 2-7, chúng ta nhận được hệ ở dạng chuẩn:
Chúng ta nhận thấy rằng hệ thống có 2 thành phần có hằng số thời gian 
khác biệt rất lớn. Bước thời gian cần thiết khi tích phân số phương trình được Y′ = Y
điều khiển bởi thành phần hằng số thời gian có giá trị lớn hơn, để đảm bảo độ  1

2


Y2 = Y3 (2-8)
chính xác chúng ta phải chọn bước thời gian rất nhỏ: ví dụ như nếu chúng ta 
Y3′ = e30 t . sin(10t ) − Y1 − 2e15 t .Y3
chọn độ lớn của bước tính bằng 1/10 giá trị ngịch đảo của λ2 thì giá trị bước thời 
 1 + cos 2 t
gian phải là ∆t=0.00001 s. Tuy nhiên ảnh hưởng của thành phần thứ 2 này giảm
Véc tơ điều kiện đầu tương ứng sẽ là [0, 1, 2]T
rất nhanh khi thời gian tăng lên. Như vậy khi thời gian đủ lớn chúng ta có thể
tăng giá trị bước thời gian lên nhiều lần để đẩy nhanh tốc độ tính toán. b. Viết M-file mô tả hệ phương trình vi phân (ODE File)
ODE File là một tệp dạng m code do người dùng viết để định nghĩa các
phương trình vi phân dùng cho các lệnh giải phương trình vi phân của Matlab



216 217
(lệnh ODE) tương ứng. M- file này sẽ được tham chiếu đến trong các câu lệnh Thấp đến Dùng để giải hệ cứng hoặc khi có ma trận
ode15s Cứng
ODE với tên 'ODE File' tuy nhiên chúng ta có thể đặt cho nó các tên bất kỳ. trung bình độ cứng
Mặc định các lệnh ODE sẽ giải các bài toán với điều kiện đầu ở dạng: Dùng ước lượng sai số khi giải các hệ cứng
dy/dt=F(t,y), ở đây t là một biến độc lập và Y là một véc tơ của các biến phụ ode23s Cứng thấp
hặc khi có ma trận khối lượng hằng số.
thuộc. Để thực hiện điều này các lệnh ODE trong quá trình giải phương trình sẽ
gọi ra hàm F = odefile(t,Y), trong đó t là dẫy số vô hướng, Y là véc tơ cột và kết Cứng trung Nếu bài toán chỉ hơi cứng và khi cần lời
ode23t Thấp
quả đưa ra của hàm là một véc tơ cột. Chú ý rằng tệp ODE phải chấp nhận các bình giải không có giảm chấn.
đối số t và Y cho dù không dùng đến các đối số này. Trong trường hợp đơn giản Sử dụng để ước lượng sai số khi giải các
tệp ODE được viết ở dạng: ode23tb Cứng Thấp
hệ cứng hoặc khi có ma trận khối lượng.
function F = odefile(t,y) Bảng 2-1: Các lệnh giải phương trình vi phân trong Matlab
F = < chèn một hàm của t và (hoặc) y ở đây. >; Tất cả các lệnh này đều có chung một cách sử dụng. Cú pháp đơn giản của
Ví dụ: chúng là:

Để giải phương trình 2-4 đã được chuyển thành dạng chuẩn 2-8, chúng ta [t,Y] = solver('F',tspan,y0)
cần phải viết Odefile như sau: Trong đó:
Solver là tên lệnh ODE (ví dụ như ode45, ode15s ...)
function F=Ptvp(t,Y)
'F' là tên của tệp m-file mô tả hệ phương trình vi phân
F(1,1)= Y(2);
y0 là véc tơ các điều kiện đầu (các điều kiện đầu phải đặt trong một véc
F(2,1)=Y(3);
tơ cột)
F(3,1)=(exp(30*t)*sin(10*t)-Y(1)-2*exp(15*t)*Y(3))/(1+cos(t)^2)
tspan: xác định khoảng tích phân: tspan có thể là véc tơ có hai giá trị: giá
trị đầu tiên quy định thời gian bắt đầu và giá trị thứ hai quy định thời
gian kết thúc quá trình tính toán. Nếu tspan là một véc tơ nhiều phần
Và ghi vào tệp có tên là Ptvp.m tử, nó sẽ quy định các mốc thời gian cần xuất kết quả phân tích
c. Gọi lệnh ODE t là véc tơ các mốc thời gian xuất kết quả phân tích
Matlab cung cấp cho chúng ta 7 lệnh giải phương trình vi phân khác nhau. Y là một ma trận, trong đó mỗi cột của nó tương ứng là véc tơ các biến
Đặc điểm và phạm vi sử dụng của các lệnh này được dẫn ra trong bảng 2-1: trạng thái, trật tự của các biến trạng thái được quy định trong m-file.
Lệnh Kiểu bài Bậc chính Phạm vi sử dụng Ví dụ: để giải hệ 2-4 trong khoảng thời gian từ 0 đến 10s, chúng ta cần gọi
toán xác lệnh ODE như sau:
Thường dùng nhất, hay dùng cho lần thử [t,y]=ode45('Ptvp',[0, 10], [0; 1; 2])
ode45 Không cứng Trung bình
đầu tiên
Để vẽ ra đường y(t); y'(t); y"(t), chúng ta sẽ gọi các lệnh sau của matlab:
ode23 Không cứng Thấp Dùng để ước lượng thô sai số plot(t, y(:,1)); plot(t,y(:,2); plot(t, y(:,3))
Dùng khi yêu cầu về sai số tương đối Chú ý:
ode113 Không cứng thấp đến cao nghiêm khắc hoặc khi tính toán trên một
Nếu chúng ta gọi lệnh ODE không có vế trái, kết quả sẽ được xuất ra dưới
tệp ODE cần nhiều thời gian tính toán..
dạng đồ thị các hàm y(t); y'(t); y"(t).

218 219
6.3.3. Giải hệ phương trình vi phân có ma trận khối lượng ODE file rất chặt chẽ nên chúng ta phải đưa các tham số vào đúng vị trí của nó:
Việc giải hệ phương trình vi phân có ma trận khối lượng cũng tương tự như a. Cấu trúc của tệp ODE
giải hệ ở dạng chuẩn có nghĩa là cũng cần thực hiện qua ba bước như trên. Các
điểm khác biệt ở đây là: function F=ODEFILE(t,y,flag, p1,p2,..)

 Cách viết ODE file: Trong ODE file cần định nghĩa thêm ma trận F=f(t,y,p1,p2..) % chèn hàm dy/dt với các thông số p1, p2.. vào đây
khối lượng và bật chế độ giải hệ có ma trận khối lượng.
b. Cú pháp câu lệnh ODE
 Lựa chọn lệnh ODE phù hợp (xem chi tiết ở bảng 2-1)
[t,Y] = solver('F',tspan,y0, [ ], val1, val2..)
Cách viết ODE file để giải hệ có ma trận khối lượng
Trong đó:
Để có thể định nghĩa được ma trận khối lượng cũng như bật chế độ giải hệ
 val1, val2.. là giá trị tương ứng của thông số p1, p2..
có ma trận khối lượng, cấu trúc của ODE file có dạng sau:
 Các đối số còn lại có ý nghĩa giống như phần trên.(chú ý đối
function [out1, out2, out3] = odefile(t,y,flag)
số thứ 4 bắt buộc là giá trị rỗng [ ])
switch flag
case '' % đưa ra hàm dy/dt = f(t,y). 6.3.5. Xác định các điểm cực trị, điểm uốn của đường cong nghiệm

out1 = f(t,y); Tương tự như khi giải các hệ có ma trận khối lượng, để xác định các điểm
đặc biệt như: cực trị, điểm uốn... của đường cong biến trạng thái chúng ta phải
case 'init' % bật chế độ tính với ma trận khối lượng.
gọi lệnh Ode cũng như viết ode-file theo một cấu trúc khác:
out1=[ ];
a. Viết Ode-file:
out2=[ ];
Trong Ode-file chúng ta phải bật chế độ xác định các "sự kiện" và định
out3=odeset('mass', 'giá trị'); nghĩa được các sự kiện cần xác định. Ode-file trong trường hợp này có cấu trúc
case 'mass' % đưa ra ma trận khối lượng. như sau:

out1=
function [out1, out2, out3] = odefile(t,y,flag)
end;
switch flag
Chú ý: Khi flag='init' chúng ta sẽ gán thông số 'mass' của lệnh odeset một
case '' % đưa ra các giá trị dy/dt = f(t,y).
trong 3 giá trị sau:
Out1 = f(t,y);
 'M' nếu ma trận khối lượng có các phần tử là hằng số,
case 'init' % bật chế độ xác định các sự kiện.
 'M(t)' nếu ma trận khối lượng có giá trị phụ thuộc vào thời gian
Out1 = [ ];
 'M(t,y)' nếu ma trận khối lượng có giá trị phụ thuộc vào thời gian và
biến trạng thái Out2= [ ];
Out3=odeset('Events', 'on');
6.3.4. Giải hệ phương trình vi phân có tham số
case 'events' % Định nghĩa các sự kiện.
Để đưa tham số vào phương trình vi phân chúng ta phải truyền tham số đó
Out1 = < Chèn véc tơ các hàm sự kiện vào đây. >
vào ODE file cũng như trong câu lệnh ODE chúng ta phải đưa giá trị tham số đó
vào câu lệnh. Do trật tự các đối số trong câu lệnh ODE cũng như khi định nghĩa Out2 = < Chèn véc tơ lô gíc vào đây.>;

220 221
Options = ODESET('Name1',Value1,'Name2',Value2,...)
Out3 = < Chèn véc tơ hướng vào đây.>;
otherwise Trong đó:
error(['Unknown flag ''' flag '''.']);  'Name1', 'Name2'... Là tên các thuộc tính được quy định trong
end; Matlab
 Value1, Value2 ... Tương ứng là giá trị của các thuộc tính
Trong đó:
a. Các thuộc tính của ODESET
 Véc tơ hàm sự kiện: là véc tơ cột các hàm phụ thuộc vào biến trạng
Retol: Sai số tương đối, giá trị mặc định 1e-3. sai số trong mỗi bước tính cần
thái và thời gian. Tuỳ thuộc vào yêu cầu xác định các sự kiện mà
thoả mãn điều kiện: e(i)
case 'events' % Return [value,isterminal,direction].
isterminal = < Chèn véc tơ lô gíc vào đây.>;
[varargout{1:3}] = events(t,y,p1,p2);
direction = < Chèn véc tơ hướng vào đây.>;
otherwise
error(['Unknown flag ''' flag '''.']);
end;
6.3.8. Các ví dụ giải phương trình vi phân trong MATLAB
Các hàm được gọi trong ode- file được viết như sau: Cho phương trình Van der Pol:
Hàm định nghĩa phương trình vi phân
Phương trình này có thể chuyển thành hệ phương trình:
function dydt = f(t,y,p1,p2)
dydt = < Chèn một hàm phụ thuộc vào t và/hoặc y , p1, p2 ở đây.>
1. Giải phương trình với : µ=1; t=[0 20]; y0=2; y'0=0
Hàm xác định điều kiện đầu và các tuỳ chọn
M-file
function [tspan,y0,options] = init(p1,p2)
tspan = < Chèn véc tơ phân bố thời gian ở đây. >; function out1 = vdp1(t,y)

y0 = < Chèn điều kiện đầu ở đây>; out1 = [y(2); (1-y(1)^2)*y(2) - y(1)];

options = < Chèn các tuỳ chọn của lệnh ODE hoặc [ ] ở đây. >;
Câu lệnh gọi trong Matlab
[t,y] = ode45('vdp1',[0 20],[2; 0]);
Hàm định nghĩa ma trận Jacobi plot(t,y(:,1),'-',t,y(:,2),'-.')
2. Giải phương trình trên với việc đưa điều kiện đầu trực tiếp vào ODE File
function dfdy = jacobian(t,y,p1,p2)
M-file
dfdy = < Chèn ma trận Gia cô bi ở đây >;
function [out1,out2,out3] = vdp1(t,y,flag)
Hàm định nghĩa ma trận khối lượng
switch flag
function M = mass(t,y,p1,p2)
case ''
M = < Chèn ma trận khối lượng vào đây. >;
out1 = [y(2); (1-y(1)^2)*y(2) -
Hàm định nghĩa các sự kiện y(1)];

case 'init'

226 227
ode45('vdp1',[0, 20],[2;0],[ ], 2)
out1=[0 20];
out2=[2;0]; Ta sẽ có nghiệm khi µ=2,

out3=[ ]; Nếu gọi bằng câu lệnh:
ode45('vdp1',[0, 20], [2;0])
end;
Ta sẽ có nghiệm khi µ=1 (trường hợp mặc định)
Câu lệnh gọi trong Matlab 3.3, Trường hợp mở rộng cho nhiều tình huống khác nhau:
[t,y] = ode45('vdp1')
M-file
plot(t,y(:,1),'-',t,y(:,2),'-.')
3. Giải phương trình vi phân trên với khả năng nhập giá trị µ từ dòng lệnh function [out1,out2,out3] = vdp1(t,y,flag,m)

3.1 Trường hợp lập trình đơn giản if nargin 2 11 1.27 26 0.876
1 + X 2
1 + sin(X ) 12 1.24 27 0.857
Y2 =
1 + cos 2 (X )
234 235
13 1.20 28 0.839 BÀI 13:
14 1.17 29 Xét khối bê tông- thép như hình vẽ trên. Hãy xác định đường kính d trong
các trường hợp:
BÀI 11: HỆ SỐ TIẾT LƯU CỦA VAN XẢ
bề dày =5, 5.5, 6...10 và khối lượng M=50, 75 ... 150
Hệ số dòng chảy phụ thuộc chủ yếu vào đường kính lỗ xả d0 và chiều cao
Đối với mỗi giá trị M hãy vẽ đường cong mô tả phụ thuộc của đường kính d vào
cột nước h. Các số liệu cho trên bảng.
bề dày t.
 Hãy tạo M-file để chứa dữ liệu nói trên
BÀI 14: Dùng Matlab để giải các phương trình vi phân:
 Sử dụng Matlab để xác định hệ số dòng chảy ứng với cột áp h=0.25 m và
a. (1+t2).y" + 2.t.Y' +3Y=0 với điều kiện đầu: t0=0; tf=5; Y(0)=0; Y'(0)=1
đường kính d=0.01, 0.02 ... 0.2 m
Cos( 2t ) 1
Cột áp b. Y" '−5. Y"+Y'+ Y = Cos( t ) với t0=0; t1=5 và điều kiện đầu:
Đường kính lỗ xả d0 (m) (1 + t ) 2 3 + Sin ( t )
(h :m) Y0=1; Y'0=0; Y"0=2
0,39 0.18 0.06 0.03 0.015 0.006 BÀI 15: Dùng Matlab để giải các phương trình vi phân và tìm điểm cực đại của
0.21 0.590 0.594 0.601 0.611 0.622 0.651 hàm tìm được

0.24 0.591 0.594 0.601 0.610 0.620 0.648 a. W' + (1.2 + sin10t)W=0; t0 = 0, tn=5, W(t0)=1
1
b. 3W' + W =cos t, t0 = 0, tn=5, W(t0)=1
0.27 0.591 0.595 0.601 0.609 0.618 0.646 1+ t2
c. (1 +t2)W" +2tW' +3W =2; t0=0, tn=5, W'(t0)=1, W(t0)=0
0.30 0.591 0.595 0.600 0.608 0.617 0.644
BÀI 16: Giải hệ phương trình:
0.40 0.593 0.596 0.600 0.605 0.613 0.638
Sin ( X ).e1− x + 1 + Cos 3 (Y ) = 0
BÀI 12: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHỐI BÊ TÔNG 
α .X + β.Y = 1
Trên hình vẽ chỉ ra một khối hình trụ bao gồm một hình trụ bằng thép rỗng, Với các bộ giá trị sau của α và β: (1, 1); (1, 2); (2, 1)
hai đĩa thép và khối bê tông điền trong hình trụ. Khối lượng của toàn khối cần BÀI 17: Tìm nghiệm của hệ hai phương trình 2 ẩn
thiết kế là 45 kg, bề dày đĩa thép là t=5 mm, bề dày của hình trụ thép là h và
đường kính trong là d (h=2d). hãy xác định đường kính d biết khối lượng riêng
của thép là 7850 kg. m-3 và của bê tông là 2300 kg.m-3


BÀI 18: Tìm cực tiểu của hàm số: Y=X12+ 2.X22 với các ràng buộc:

2.X1 + X 2 ≥ 2

X1 − X 2 ≤ 1
X ≥ 0
 1
BÀI 19: Tìm cực tiểu của hàm số: Y=3.X1 + 4.X2 với các ràng buộc
(X1 + 1)2 + X 2 2 ≤ 6


(X1 − 1)2 + X 2 ≥ 3
 2


236 237
BÀI 20: Tìm cực tiểu của hàm số: f(x)=-X1.X2.X3, với các ràng buộc




238
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản