CATIA TRONG THIEÁT KEÁ 3D
Ch¬ng i : Tæng QUAN vÒ CAD/CAM
1. T ng quan v CAD/CAM và ng d ng vào lĩnh v c s n xu t.ổ ề ứ ụ ự ả ấ
Thi t k v i s tr giúp c a máy tính CADế ế ớ ự ợ ủ
CAD đ c đ nh nghĩa là m t ho t đ ng thi t k liên quan đ n vi c s d ng máy tính đ t o l p,ượ ị ộ ạ ộ ế ế ế ệ ử ụ ể ạ ậ
s a ch a ho c trình bày m t thi t k k thu t. CAD có liên h ch t ch v i h th ng đ h a máyử ữ ặ ộ ế ế ỹ ậ ệ ặ ẽ ớ ệ ố ồ ọ
tính. Các lý do quan tr ng có th k đ n khi s d ng h th ng CAD là tăng hi u qu làm vi c choọ ể ể ế ử ụ ệ ố ệ ả ệ
ng i thi t k , tăng ch t l ng thi t k , nâng cao ch t l ng trình bày thi t k và t o l p c s dườ ế ế ấ ượ ế ế ấ ượ ế ế ạ ậ ơ ở ữ
li u cho s n xu t. Các b c ti n hành m t thi t k v i CAD: T ng h p (xây d ng mô hình đ ngệ ả ấ ướ ế ộ ế ế ớ ổ ợ ự ộ
h c); phân tích t i u hóa (phân tích k thu t); trình bày thi t k (t đ ng ra b n v ).ọ ố ư ỹ ậ ế ế ự ộ ả ẽ
•Khái ni m c b n v CADệ ơ ả ề
Mô hình hình h cọ
Mô hình hình h c là dùng CAD đ xây d ng bi u di n toán h c d ng hình h c c a đ i t ng.ọ ể ự ể ễ ọ ạ ọ ủ ố ượ
Mô hình này cho phép ng i dùng CAD bi u di n hình nh đ i t ng lên màn hình và th c hi n m tườ ể ễ ả ố ượ ự ệ ộ
s thao tác lên mô hình nh làm bi n d ng hình nh, phóng to thu nh , l p m t mô hình m i trên cố ư ế ạ ả ỏ ậ ộ ớ ơ
s mô hình cũ.ở
T đó, ng i thi t có th xây d ng m t chi ti t m i ho c thay đ i m t chi ti t cũ. Có nhi u d ngừ ườ ế ể ự ộ ế ớ ặ ổ ộ ế ề ạ
mô hình hình h c trên CAD. Ngoài mô hình 2D ph bi n, các mô hình 3D có th đ c xây d ng choọ ổ ế ể ượ ự
phép ng i s d ng quan sát v t th t các h ng khác nhau, phóng to thu nh , th c hi n các phânườ ử ụ ậ ể ừ ướ ỏ ự ệ
tích k thu t nh s c căng, tính ch t v t li u và nhi t đ . ỹ ậ ư ứ ấ ậ ệ ệ ộ
Mô hình l iướ
S d ng các đ ng th ng đ minh ho v t th . Mô hình này có nh ng h n ch l n nh không cóử ụ ườ ẳ ể ạ ậ ể ữ ạ ế ớ ư
kh năng phân bi t các đ ng nét th y và nét khu t trong v t th , không nh n bi t đ c các d ngả ệ ườ ấ ấ ậ ể ậ ế ượ ạ
đ ng cong, không có kh năng ki m tra xung đ t gi a các chi ti t b ph n và khó khăn trong vi cườ ả ể ộ ữ ế ộ ậ ệ
tính toán các đ c tính v t lý.ặ ậ
Mô hình b m tề ặ
Đ c đ nh nghĩa theo các đi m, các đ ng th ng và các b m t. Mô hình này có kh năng nh n bi tượ ị ể ườ ẳ ề ặ ả ậ ế
và hi n th các d ng đ ng cong ph c t p, có kh năng nh n bi t b m t và cung c p mô hình 3D cóể ị ạ ườ ứ ạ ả ậ ế ề ặ ấ
b m t bóng, có kh năng hi n th r t t t mô ph ng qu đ o chuy n đ ng nh c a dao c t trongề ặ ả ể ị ấ ố ỏ ỹ ạ ể ộ ư ủ ắ
máy công c ho c chuy n đ ng c a các rôb t.ụ ặ ể ộ ủ ố
Mô hình đ cặ
PHOØNG COÂNG NGHEÄ ÖÙNG DUÏNG
HARMONYSOFT .JSC 3
CATIA TRONG THIEÁT KEÁ 3D
Mô t hình d ng toàn kh i c a v t th m t cách rõ ràng và chính xác. Nó có th mô t cácả ạ ố ủ ậ ể ộ ể ả
đ ng th y và đ ng khu t c a v t th . Mô hình này tr giúp đ c l c trong quá trình l p ráp cácườ ấ ườ ấ ủ ậ ể ợ ắ ự ắ
ph n t ph c t p. Ngoài ra, mô hình còn có kh năng t o m ng màu và đ bóng b m t. H n n a,ầ ử ứ ạ ả ạ ả ộ ề ặ ơ ữ
ng i s d ng có th k t h p v i các ch ng trình ph n m m chuyên d ng khác đ bi u di n môườ ử ụ ể ế ợ ớ ươ ầ ề ụ ể ể ễ
hình và t o hình nh s ng đ ng cho v t th .ạ ả ố ộ ậ ể
Phân tích k thu t mô hìnhỹ ậ
Sau khi có đ c ph ng án thi t k th hi n d i d ng mô hình CAD s tr giúp mô hình. Hai víượ ươ ế ế ể ệ ướ ạ ẽ ợ
d v vi c phân tích mô hình là tính toán các đ c tính v t lý và phân tích ph n t h u h n. Tính toánụ ề ệ ặ ậ ầ ử ữ ạ
các đ c tính v t lý bao g m vi c xác đ nh kh i l ng, di n tích b m t, th tích và xác đ nh tr ngặ ậ ồ ệ ị ố ượ ệ ề ặ ể ị ọ
tâm. Phân tích các ph n t h u h n nh m tính toán s c căng, đ truy n nhi t…ầ ử ữ ạ ằ ứ ộ ề ệ
Đánh giá thi t kế ế
Đánh giá thi t k có th bao g m: t đ ng xác đ nh chính xác các kích th c, xác đ nh kh năngế ế ể ồ ự ộ ị ướ ị ả
t ng tác gi a các b ph n. Đi u này đ c bi t quan tr ng trong các thi t k l p ráp nh m tránh haiươ ữ ộ ậ ề ặ ệ ọ ế ế ắ ằ
chi ti t cùng chi m m t kho ng không gian, ki m tra đ ng h c. Đi u này c n đ n kh năng môế ế ộ ả ể ộ ọ ề ầ ế ả
ph ng các chuy n đ ng c a CAD.ỏ ể ộ ủ
T đ ng phác th o b n vự ộ ả ả ẽ
Lĩnh v c tr giúp đ c l c th t c a CAD là kh năng t đ ng cho ra các b n v v i đ chínhự ợ ắ ự ứ ư ủ ả ự ộ ả ẽ ớ ộ
xác cao m t cách nhanh chóng. Đi u này r t quan tr ng trong quá trình trình bày m t thi t k và t oộ ề ấ ọ ộ ế ế ạ
l p h s thi t k .ậ ồ ơ ế ế
•S n xu t v i tr giúp c a máy tính CAMả ấ ớ ợ ủ
Đ c đ nh nghĩa là vi c s d ng máy tính trong l p k ho ch, qu n lý và đi u khi n quá trìnhượ ị ệ ử ụ ậ ế ạ ả ề ể
s n xu t. Các ng d ng c a CAM đ c chia làm 2 lo i chính:ả ấ ứ ụ ủ ượ ạ
L p k ho ch s n xu tậ ế ạ ả ấ
Đi u khi n s n xu tề ể ả ấ
- L p k ho ch s n xu tậ ế ạ ả ấ
+c l ng giá thành s n ph m: c l ng giá c a m t lo i s n ph m m i là khá đ nƯớ ượ ả ẩ Ướ ượ ủ ộ ạ ả ẩ ớ ơ
gi n trong nhi u ngành công nghi p và đ c hoàn thành b i ch ng trình máy tính. Chi phíả ề ệ ượ ở ươ
c a t ng chi ti t b ph n đ c c ng l i và giá c a s n ph m s đ c xác đ nh.ủ ừ ế ộ ậ ượ ộ ạ ủ ả ẩ ẽ ượ ị
+L p k ho ch quá trình v i s tr giúp c a máy tính: Các trình t th c hi n và các trungậ ế ạ ớ ự ợ ủ ự ự ệ
tâm gia công c n thi t cho s n xu t m t s n ph m đ c chu n b b i máy tính. Các hầ ế ả ấ ộ ả ẩ ượ ẩ ị ở ệ
PHOØNG COÂNG NGHEÄ ÖÙNG DUÏNG
HARMONYSOFT .JSC 4
CATIA TRONG THIEÁT KEÁ 3D
th ng này c n cung c p các b n l trình, tìm ra l trình t i u và ti n hành mô ph ng ki mố ầ ấ ả ộ ộ ố ư ế ỏ ể
nghi m k ho ch đ a ra.ệ ế ạ ư
+Các h th ng d li u gia công máy tính hóa: Các ch ng trình máy tính c n đ c so nệ ố ữ ệ ươ ầ ượ ạ
th o đ đ a ra các đi u ki n c t t i u cho các lo i nguyên v t li u khác nhau. Các tínhả ể ư ề ệ ắ ố ư ạ ậ ệ
toán d a trên các d li u nh n đ c t th c nghi m ho c tính toán lý thuy t v tu i thự ữ ệ ậ ượ ừ ự ệ ặ ế ề ổ ọ
c a dao c t theo đi u ki n c t.ủ ắ ề ệ ắ
+L p trình v i s tr giúp c a máy tính: L p trình cho máy công c ho c l p trình CNC làậ ớ ự ợ ủ ậ ụ ặ ậ
công vi c khó khăn cho ng i v n hành và gây ra nhi u l i khi các chi ti t tr nên ph cệ ườ ậ ề ỗ ế ở ứ
t p. Các b h u x lý máy tính đ c s d ng đ thay th vi c l p trình b ng tay. Đ i v iạ ộ ậ ử ượ ử ụ ể ế ệ ậ ằ ố ớ
các chi ti t có hình d ng hình h c ph c t p, h th ng CAM có th đ a ra ch ng trình giaế ạ ọ ứ ạ ệ ố ể ư ươ
công chi ti t nh ph ng pháp t o ra t p l nh đi u khi n cho máy công c hi u qu h nế ờ ươ ạ ậ ệ ề ể ụ ệ ả ơ
h n l p trình b ng tay.ẳ ậ ằ
+Cân b ng dây chuy n l p ráp v i s tr giúp b ng máy tính: Vi c đ nh v các ph n tằ ề ắ ớ ự ợ ằ ệ ị ị ầ ử
trong các tr m lên dây chuy n l p ráp là v n đ l n và khó khăn. Các ch ng trình máyạ ề ắ ấ ề ớ ươ
tính nh COMSOAL và CALB đ c phát tri n đ tr giúp cân b ng t i u cho các dâyư ượ ể ể ợ ằ ố ư
chuy n l p ráp.ề ắ
+Xây d ng các đ nh m c lao đ ng: M t b ph n chuyên trách s có trách nhi m xác l pự ị ứ ộ ộ ộ ậ ẽ ệ ậ
chu n th i gian cho các công vi c lao đ ng tr c ti p t i nhà máy. Vi c tính toán này kháẩ ờ ệ ộ ự ế ạ ệ
công phu và ph c t p. Hi n đã có m t s ch ng trình ph n m m đ c phát tri n choứ ạ ệ ộ ố ươ ầ ề ượ ể
công vi c này. Các ch ng trình máy tính s d ng d li u v th i gian chu n cho các ph nệ ươ ử ụ ữ ệ ề ờ ẩ ầ
t c b n, sau đó c ng t ng th i gian th c hi n c a các ph n t đ n đó và ch ng trình sử ơ ả ộ ổ ờ ự ệ ủ ầ ử ơ ươ ẽ
đ a ra th i gian chu n cho công vi c hoàn ch nh.ư ờ ẩ ệ ỉ
+L p k ho ch s n xu t và qu n lý t n kho: Máy tính đ c s d ng trong hai ch c năngậ ế ạ ả ấ ả ồ ượ ử ụ ứ
l p k ho ch s n xu t và l u tr . Hai ch c năng này bao g m ghi nh các b n ghi t n kho,ậ ế ạ ả ấ ư ữ ứ ồ ớ ả ồ
đ t hàng t đ ng các m t hàng khi kho r ng, đi u đ s n xu t ch , duy trì các đ c tínhặ ự ộ ặ ỗ ề ộ ả ấ ủ ặ
hi n t i cho các đ n đ t hàng s n xu t khác nhau, l p k ho ch nhu c u nguyên v t li uệ ạ ơ ặ ả ấ ậ ế ạ ầ ậ ệ
và l p k ho ch năng l c.ậ ế ạ ự
- Đi u khi n s n xu tề ể ả ấ
+Đi u khi n s n xu t liên quan t i vi c qu n lý và đi u khi n các ho t đ ng s n xu tề ể ả ấ ớ ệ ả ề ể ạ ộ ả ấ
trong nhà máy. Đi u khi n quá trình, đi u khi n ch t l ng, đi u khi n s n xu t phânề ể ề ể ấ ượ ề ể ả ấ
x ng và giám sát quá trình đ u n m trong vùng ch c năng c a đi u khi n s n xu t. ưở ề ằ ứ ủ ề ể ả ấ Ở
PHOØNG COÂNG NGHEÄ ÖÙNG DUÏNG
HARMONYSOFT .JSC 5
CATIA TRONG THIEÁT KEÁ 3D
đây máy tính tham gia tr c ti p (on-line) vào các ho t đ ng s n xu t trong nhà máy. Cácự ế ạ ộ ả ấ
ng d ng c a đi u khi n quá trình s d ng máy tính là khá ph bi n trong các h th ngứ ụ ủ ề ể ử ụ ổ ế ệ ố
s n xu t t đ ng hi n nay. Chúng bao g m các dây chuy n v n chuy n, các h th ng l pả ấ ự ộ ệ ồ ề ậ ể ệ ố ắ
ráp, đi u khi n s , k thu t rôb t, v n chuy n nguyên v t li u và h th ng s n xu t linhề ể ố ỹ ậ ố ậ ể ậ ệ ệ ố ả ấ
ho t.ạ
+Đi u khi n ho t đ ng s n xu t phân x ng liên quan t i vi c thu nh p d li u đó đ trề ể ạ ộ ả ấ ưở ớ ệ ậ ữ ệ ể ợ
giúp đi u khi n s n xu t và l u tr trong nhà máy. Các công ngh thu nh p d li u máyề ể ả ấ ư ữ ệ ậ ữ ệ
tính hóa và giám sát quá trình b ng máy tính đang là ph ng ti n đ c đánh giá cao trongằ ươ ệ ượ
ho t đ ng s n xu t phân x ng hi n t i.ạ ộ ả ấ ưở ệ ạ
•H th ng CAD/CAMệ ố
Khái ni m CAD/CAM dù đã có t r t lâu nh ng v n đang ti p t c đ c phát tri n và m r ng.ệ ừ ấ ư ẫ ế ụ ượ ể ở ộ
Ban đ u CAD và CAM đ c s d ng đ c l p đ mô t vi c l p trình b ph n v i s tr giúp c aầ ượ ử ụ ộ ậ ể ả ệ ậ ộ ậ ớ ự ợ ủ
máy tính và các b n v , đ h a. Trong nh ng năm g n đây, hai khái ni m này đ c n i k t v i nhauả ẽ ồ ọ ữ ầ ệ ượ ố ế ớ
đ t o ra khái ni m th ng nh t CAD/CAM, bi u di n m t ph ng pháp tích h p máy tính trong toànể ạ ệ ố ấ ể ễ ộ ươ ợ
b quá trình s n xu t bao trùm c hai khâu thi t k và s n xu t. C th trong pha thi t k bao g mộ ả ấ ả ế ế ả ấ ụ ể ế ế ồ
toàn b các ho t đ ng liên quan đ n các d li u k thu t nh b n v , các mô hình h c, phân tích cácộ ạ ộ ế ữ ệ ỹ ậ ư ả ẽ ọ
ph n t h u h n, b n ghi các chi ti t và k ho ch, thông tin ch ng trình NC. Trong khâu s n xu t,ầ ử ữ ạ ả ế ế ạ ươ ả ấ
các ng d ng c a máy tính bao trùm trong l p k ho ch quá trình, đi u đ s n xu t, NC, CNC, qu nứ ụ ủ ậ ế ạ ề ộ ả ấ ả
lý ch t l ng và l p ráp.ấ ượ ắ
M c đích c a tích h p CAD/CAM là h th ng hóa dòng thông tin t khi b t đ u thi t k s n ph mụ ủ ợ ệ ố ừ ắ ầ ế ế ả ẩ
t i khi hoàn thành quá trình s n xu t. Chu i các b c đ c ti n hành v i vi c t o d li u hình h c,ớ ả ấ ỗ ướ ượ ế ớ ệ ạ ữ ệ ọ
ti p t c v i vi c l u tr và x lý b sung, và k t thúc v i vi c chuy n các d li u này thành thôngế ụ ớ ệ ư ữ ử ổ ế ớ ệ ể ữ ệ
tin đi u khi n cho quá trình gia công, di chuy n nguyên v t li u và ki m tra t đ ng đ c g i là kề ể ể ậ ệ ể ự ộ ượ ọ ỹ
thu t tr giúp b i máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) và đ c coi nh k t qu c a vi cậ ợ ở ượ ư ế ả ủ ệ
k t n i CAD và CAM.ế ố
M c đích c a công ngh CAE không ch thay th con ng i b ng các thi t b máy tính hóa mà cònụ ủ ệ ỉ ế ườ ằ ế ị
nâng cao năng l c c a con ng i đ phát minh các ý t ng và nh ng s n ph m m i.ự ủ ườ ể ưở ữ ả ẩ ớ
•S n xu t tích h p máy tính hóa CIMả ấ ợ
S n xu t tích h p máy tính hóa bao g m t t c các ch c năng k thu t c a CAD/CAM cũng nhả ấ ợ ồ ấ ả ứ ỹ ậ ủ ư
các ch c năng kinh doanh. Các h th ng CIM lý t ng áp d ng công ngh máy tính đ i v i t t cứ ệ ố ưở ụ ệ ố ớ ấ ả
các ch c năng v n hành và x lý thông tin trong s n xu t, t x lý đ n đ t hàng, thi t k và s n xu tứ ậ ử ả ấ ừ ử ơ ặ ế ế ả ấ
PHOØNG COÂNG NGHEÄ ÖÙNG DUÏNG
HARMONYSOFT .JSC 6
CATIA TRONG THIEÁT KEÁ 3D
t i giao s n ph m t i khách hàng. Ph m vi tác đ ng c a CIM r ng h n so v i ph m vi c aớ ả ẩ ớ ạ ộ ủ ộ ơ ớ ạ ủ
CAD/CAM.
Khái ni m CIM có nghĩa là t t c các ho t đ ng s n xu t đ u đ c k t h p l i trong m t h th ngệ ấ ả ạ ộ ả ấ ề ượ ế ợ ạ ộ ệ ố
máy tính đ đ c h tr , đ c t đ ng hóa. H th ng máy tính t a r ng và tác đ ng vào t t c cácể ượ ỗ ợ ượ ự ộ ệ ố ỏ ộ ộ ấ ả
ho t đ ng c a doanh nghi p. Đây là h th ng tích h p, đ u ra c a ho t đ ng này là đ u vào c a m tạ ộ ủ ệ ệ ố ợ ầ ủ ạ ộ ầ ủ ộ
ho t đ ng khác, t o thành dây chuy n, các s ki n b t đ u t khâu đ t hàng t i t n khâu chuy nạ ộ ạ ề ự ệ ắ ầ ừ ặ ớ ậ ể
giao s n ph m.ả ẩ
Đ n đ t hàng s đ c nh p vào phòng bán hành c a doanh nghi p nh h th ng đ t hàng máy tínhơ ặ ẽ ượ ậ ủ ệ ờ ệ ố ặ
hoá. Các đ n đ t hàng này bao g m các thông s đ c tr ng c a s n ph m, các thông s này s là đ uơ ặ ồ ố ặ ư ủ ả ẩ ố ẽ ầ
vào c a phòng thi t k s n ph m. Các s n ph m m i s đ c thi t k trong h th ng CAD. Cácủ ế ế ả ẩ ả ẩ ớ ẽ ượ ế ế ệ ố
ph n t t o nên s n ph m s đ c chuy n thành c u trúc v t t s n ph m, sau đó s đ l p rápầ ử ạ ả ẩ ẽ ượ ể ấ ậ ư ả ẩ ơ ồ ắ
đ c chu n b . Đ u ra c a phòng thi t k s là đ u vào c a phòng k thu t s n xu t. T i đây, vi cượ ẩ ị ầ ủ ế ế ẽ ầ ủ ỹ ậ ả ấ ạ ệ
l p k ho ch quá trình gia công, thi t k công c và các ho t đ ng chu n b cho s n xu t đ c th cậ ế ạ ế ế ụ ạ ộ ẩ ị ả ấ ượ ự
hi n. Đ u ra c a phòng k thu t s n xu t đ c đ a vào phòng l p k ho ch và đi u khi n s nệ ầ ủ ỹ ậ ả ấ ượ ư ậ ế ạ ề ể ả
xu t-T i đây, k ho ch v nhu c u nguyên v t li u và đi u đ đ c th c hi n b i h th ng máyấ ạ ế ạ ề ầ ậ ệ ề ộ ượ ự ệ ở ệ ố
tính.
Các ho t đ ng s n xu t đ c tr giúp b i máy tính có th r i vào vùng l p k ho ch quá trình ho cạ ộ ả ấ ượ ợ ở ể ơ ậ ế ạ ặ
l p k ho ch s n xu t. L p k ho ch quá trình liên quan đ n vi c chu n b các tài li u v k ho chậ ế ạ ả ấ ậ ế ạ ế ệ ẩ ị ệ ề ế ạ
s n xu t s n ph m, ch c năng này đ c th c hi n b i h th ng l p k ho ch quá trình v i s trả ấ ả ẩ ứ ượ ự ệ ở ệ ố ậ ế ạ ớ ự ợ
giúp c a máy tính CAPP (Computer - Aided Process Planning). M t s ch c năng trong qu n lý s nủ ộ ố ứ ả ả
xu t liên quan đ n l p k ho ch nh l p k ho ch v nhu c u nguyên v t li u MRR ( Materialấ ế ậ ế ạ ư ậ ế ạ ề ầ ậ ệ
Requirement Planning) và l p k ho ch v năng l c CP (Capacity Planning).ậ ế ạ ề ự
PHOØNG COÂNG NGHEÄ ÖÙNG DUÏNG
HARMONYSOFT .JSC 7