GIÁO TRÌNH CAD/CAM - PHẦN 2 CAD - THIẾT KẾ NHỜ MÁY TÍNH - CHƯƠNG 4

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD Hệ thống CAD dùng máy tính để - Phát triển - Phân tích - Chỉnh sửa bản vẽ kỹ thuật Vấn đề cốt lõi trong hệ thống CAD là đồ họa máy tính. Khi thiết kế người thiết kế dùng máy tính để tạo ra, biến đổi và đưa dữ liệu lên màn hình ở dạng hình ảnh và ký hiệu. Máy tính giao tiếp với người dùng thông qua ống phóng tia Cathode (cathode ray tube - CRT). Người thiết kế tạo hình ảnh trên màn hình bằng cách nhập các lệnh...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH CAD/CAM - PHẦN 2 CAD - THIẾT KẾ NHỜ MÁY TÍNH - CHƯƠNG 4

Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc PHAÀN II CAD – THIEÁT KEÁ NHÔØ MAÙY TÍNH NHÔØ CHÖÔNG 4 NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD NHÖÕ 4.1 4.1 Toång quan: Heä thoáng CAD duøng maùy tính ñeå - Phaùt trieån - Phaân tích - Chænh söûa baûn veõ kyõ thuaät Vaán ñeà coát loõi trong heä thoáng CAD laø ñoà hoïa maùy tính. Khi thieát keá ngöôøi thieát keá duøng maùy tính ñeå taïo ra, bieán ñoåi vaø ñöa döõ lieäu leân maøn hình ôû daïng hình aûnh vaø kyù hieäu. Maùy tính giao tieáp vôùi ngöôøi duøng thoâng qua oáng phoùng tia Cathode (cathode ray tube - CRT). Ngöôøi thieát keá taïo hình aûnh treân maøn hình baèng caùch nhaäp caùc leänh ñeå goïi caùc chöông trình con chöùa trong maùy tính. Trong phaàn lôùn caùc heä thoáng, hình veõ ñöôïc taïo neân töø caùc phaàn töû hình hoïc ñôn giaûn: ñieåm, ñöôøng thaúng, ñöôøng troøn, .... Chuùng coù theå thay ñoåi theo yeâu caàu cuûa ngöôøi veõ: phoùng to, thu nhoû, di chuyeån, xoay, ... Thoâng qua caùc thao taùc khaùc nhau caùc phaàn töû cuûa hình veõ daàn ñöôïc hình thaønh. Moät heä töông taùc ñoà hoïa maùy tính ICG (Interactive Computer Graphics) ñieån hình bao goàm phaàn cöùng vaø phaàn meàm phaà phaà Phaàn cöùng goàm: Phaà • Boä xöû lyù trung taâm • Moät hoaëc vaøi traïm laøm vieäc keå caû maøn hình • Caùc thieát bò nhö maùy in, maùy veõ, ..... Phaàn meàm goàm: Caùc chöông trình caàn thieát ñeå ñöa quùa trình ñoà hoïa leân heä thoáng, Phaà keøm theo caùc chöông trình öùng duïng cho caùc nhieäm vuï thieát keá rieâng bieät theo yeâu caàu cuûa ngöôøi duøng. Caàn phaûi chuù yù moät ñieàu laø heä ICG chæ laø thaønh phaàn cuûa heä thoáng CAD. Thaønh phaàn caên baûn khaùc chính laø ngöôøi thieát keá. ICG laø coâng cuï ñeå ngöôøi thieát keá giaûi baøi toaùn thieát keá. Thöïc teá, heä IGC laøm taêng khaû naêng cuûa ngöôøi thieát keá. Ñaây muoán noùi ñeán hieäu quûa Synergistic. Ngöôøi thieát keá thöïc hieän moät phaàn quy trình thieát keá maø hôïp vôùi kyõ naêng saùng taïo cuûa con ngöôøi (nhaän thöùc, suy nghó ñoäc laäp), coøn maùy tính thöïc hieän nhieäm vuï maø hôïp vôùi khaû naêng cuûa noù ( toác ñoä tính toaùn nhanh, cho hieän ñoà hoïa leân maøn hình, löu tröõ döõ lieäu vaø keát quûa laø heä thoáng cho moät toång lôùn hôn toång soá cuûa caùc thaønh phaàn. Coù nhieàu lyù do caên baûn ñeå öùng duïng heä thoáng CAD 1. Naâng cao naêng suaát cuûa ngöôøi thieát keá - Giuùp troâng thaáy saûn phaåm vaø caùc thaønh phaàn cuûa noù - Giaûm ñöôïc thôøi gian toång hôïp, phaân tích vaø laäp taøi lieäu thieát keá. - Giaù thaønh thieát keá giaûm, thôøi gian hoaøn taát döï aùn ngaén hôn 2. Caûi thieän ñöôïc chaát löôïng thieát keá - Cho pheùp phaân tích nhieàu phöông aùn thieát keá hôn CAD/CAM 35
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc - Giaûm ñöôïc sai soùt vì heä thoáng ñaûm baûo ñoä chính xaùc cao hôn. 3. Caûi thieän ñöôïc söï truyeàn thoâng - Baûn veõ thieát keá toát hôn - Tieâu chuaån hoùa toát hôn - Laäp taøi lieäu toát hôn - Hôïp leä hôn 4. Taïo ñöôïc cô sôû döõ lieäu cho cheá taïo. - Trong quaù trình taïo taøi lieäu cho saûn phaåm thieát keá (hình hoïc vaø leân kích thöôùc cho saûn phaåm vaø caùc caáu thaønh, vaät lieäu, danh saùch vaät lieäu v.v.), nhieàu cô sôû döõ lieäu caàn thieát cho vieäc cheá taïo cuõng ñöôïc taïo ra. VAØI NEÙT VEÀ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN VAØ Söï tieán hoùa cuûa CAD lieân quan ñeán söï phaùt trieån ñoà hoïa maùy tính. Taát nhieân CAD ñònh höôùng khoâng chæ laø ñoä hoïa maùy tính, nhöng ñoà hoïa maùy tính töông taùc (ICG) hình thaønh phaàn coát loõi trong CAD. Lòch söû phaùt trieån cuûa CAD coù nhöõng neùt chính nhö sau: • Naêm 1950 khôûi ñaàu moät trong nhöõng döï aùn ñaàu tieân trong lónh vöïc ñoà hoïa vi tính laø phaùt trieån ngoân ngöõ APT taïi ñaïi hoïc coâng ngheä Massachusetts. Döï aùn naøy lieân quan ñeán vieäc phaùt trieån phöông phaùp thích hôïp ñeå xaùc ñònh caùc phaàn töû hình hoïc cho vieäc laäp trình NC coù duøng maùy tính. • Vaøo cuoái nhöõng naêm 1950 moät khaùi nieäm môùi ra ñôøi ñoù laø buùt saùng (Light pen ). YÙ töôûng veà thieát bò naøy hình thaønh khi caàn phaûi xöû lyù döõ lieäu Radar cho döï aùn phoøng thuû goïi laø SAGE (Semi - Automatic Ground Environment System). Muïc tieâu cuûa döï aùn laø phaùt trieån moät heä thoáng ñeå phaân tích döõ lieäu Radar vaø ñeå hieän dieän muïc tieâu neùm bom coù theå treân maøn hình CRT. Ñeå tieát kieäm thôøi gian trong vieäc cho hieän leân maøn hình maùy bay (interceptor aircraft) choáng maùy bay neùm bom, yù töôûng veà vieäc duøng buùt saùng ñeå xaùc ñònh moät vuøng rieâng bieät treân maøn hình CRT ñaõ ñöôïc phaùt trieån. • Vaøo nhöõng naêm ñaàu thaäp kyû 60, Ivan Sutherland laøm vieäc cho moät döï aùn taïi MIT goïi laø Sketchpad vaø ñaõ trình baøy moät tôø giaáy treân ñoù veõ moät soá keát quûa cuûa anh taïi Hoäi nghò Fall Joint Computer vaøo naêm 1963. Döï aùn Sketchpad coù yù nghóa lôùn vì noù giôùi thieäu moät trong hoaït ñoäng taïo ra vaø xöû lyù hình aûnh töùc khaéc treân maøn hình. Ñoái vôùi nhieàu quan saùt vieân, vieäc naøy ñaùnh daáu söï baét ñaàu cuûa ñoà hoïa vi tính. • Trong nhöõng naêm cuûa thaäp kyû 60 raát nhieàu haõng nhö General Motor, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp. vaø Mcdonnell (baây giôø laø Mcdonnell Douglas) tham gia tích cöïc vaøo caùc döï aùn veà ñoà hoïa vi tính. Moät soá döï aùn tình côø coù yù nghóa thöông maïi (thí duï Unigraphics cuûa Mcdonnell Douglas vaø CADAM cuûa Lock heed). Vaøo cuoái nhöõng naêm 1960 moät soá haõng thöông maïi CAD/CAM ñöôïc hình thaønh nhö Calma vaøo naêm 1968, Computervision vaøo naêm 1969. Nhöõng haõng naøy baùn caùc heä thoáng chìa chìa ch khoùa trao tay, töùc bao goàm caû phaàn cöùng vaø phaàn meàm caàn cho ngöôøi duøng. Caùc haõng khaùc thì chuyeân baùn phaàn meàm ñoà hoïa maùy tính. Moät trong nhöõng teân tuoåi quen thuoäc trong lónh vöïc naøy laø Pat Harranty, ngöôøi coù coâng ty MCS phaùt trieån phaàn meàm noåi tieáng AD 2000 (phieân baûn cuoái coù teân laø ANVIL 4000) – moät phaàn meàm CAD thoâng duïng. CAD/CAM 36
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc 4.2. QUÙA TRÌNH THIEÁT KEÁ Tröôùc khi xem xeùt moät vaøi khía caïnh cuûa CAD, tröôùc heát chuùng ta haõy xeùt quùa trình thieát keá noùi chung. Theo Shigley, quùa trình thieát keá ñöôïc xem nhö laø moät quùa trình laëp laïi goàm 6 böôùc phaân bieät: 1. Nhaän bieát nhu caàu 2. Xaùc ñònh nhieäm vuï thieát keá 3. Toång hôïp 4. Phaân tích vaø toái öu hoùa 5. Ñaùnh gía 6. Trình baøy Vieäc nhaän bieát nhu caàu lieân quan ñeán vieäc nhaän bieát vaán ñeà toàn taïi bôûi moät ngöôøi naøo nhaä nhu ñoù vaø caàn ñöôïc giaûi quyeát. Vieäc naøy coù theå laø baûn thieát keá maùy hieän taïi coù khuyeát ñieåm, hay laø moät saûn phaåm môùi coù nhu caàu treân thò tröôøng do khaùch haøng gôïi yù. Vieäc xaùc ñònh nhieäm vuï lieân quan ñeán vieäc chæ ra nhöõng coâng vieäc caàn phaûi laøm khi xaù thieát keá: xaùc ñònh ñaëc tính vaät lyù, chöùc naêng, gía thaønh, chaát löôïng vaø caùch thöùc vaän haønh. Toång hôïp vaø phaân tích coù lieân quan chaët cheõ vôùi nhau vaø raát hay laëp laïi trong quùa Toå trình thieát keá. Ngöôøi thieát keá nghó ra moät boä phaän nhaát ñònh cuûa heä thoáng, ñem ra phaân tích, caûi tieán vaø thieát keá laïi. Quùa trình naøy ñöôïc laëp laïi cho ñeán khi baûn thieát keá ñaït ñöôïc toái öu theo caùc chæ tieâu cuûa ngöôøi thieát keá. Caùc boä phaän naøy ñöôïc toång hôïp laïi thaønh toaøn heä thoáng vaø quùa trình thieát keá laïi ñöôïc thöïc hieän theo caùch laëp laïi töông töï. Vieäc ñaùnh gía baûn thieát keá yeâu caàu vieäc saûn xuaát thöû maãu ñeå ñaùnh giaù tình hình vaän haønh, chaát löôïng, ñoä tin caäy vaø caùc chæ tieâu khaùc. Khaâu cuoái cuøng laø trình baày baûn thieát keá: caùc baûn veõ, baûng lieät keâ vaät lieäu, baûng laép trình raùp,.... chuû yeáu laø taïo ra caùc cô sôû döõ lieäu cuûa thieát keá. Quùa trình thieát keá ñöôïc moâ taû treân hình 4.1 Quaù trình thieát keá truyeàn thoáng ñöôïc thöïc hieän baèng tay treân baûng veõ. Quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän theo caùch thöû vaø sai. Moãi laàn thöû laø moät laàn baûn thieát keá ñöôïc caûi thieän. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø maát nhieàu thôøi gian. Phaûi caàn raát nhieàu thôøi giôø cho moät baûn thieát keá. 4.3. ÖÙNG DUÏNG MAÙY TÍNH ÑEÅ THIEÁT KEÁ Coù 4 nhieäm vuï ñöôïc thöïc hieän khi thieát keá nhôø maùy tính 1. Moâ hình hoùa hình hoïc 2. Phaân tích kyõ thuaät Nhaän bieát nhu caàu 3. Xem xeùt laïi baûn veõ vaø ñaùnh gía 4. In baûn veõ töï ñoäng Xaùc ñònh nhieäm vuï Hình 4.2. Phaûn aùnh 4 giai ñoaïn thieát keá nhôø maùy tính trong quaù trình thieát keá. Toång hôïp Phaân tích vaø toái öu hoùa Ñaùnh giaù thieát keá CAD/CAM 37 Trình baøy
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Hình Hình 4.1 Quùa trình thieát keá Nhaän bieát nhu caàu Xaùc ñònh nhieäm vuï Toång hôïp Moâ hình hoùa hình hoïc Phaân tích vaø toái öu hoùa Phaân tích kyõ thuaät Ñaùnh giaù thieát keá Xem laïi baûn veõ vaø ñaùnh giaù Trình baøy In baûn veõ töï ñoäng Hình 4.2: Hình ÖÙng duïng maùy tính trong thieát keá 4.3.1 4.3.1 Moâ hình hoùa hình hoïc Trong quaù trình thieát keá nhôø maùy tính, moâ hình hoùa hình hoïc lieân quan ñeán vieäc moâ moâ moâ taû toaùn hoïc hình daïng cuûa ñoái töôïng treân maøn hình. Vieäc moâ taû toaùn hoïc cho pheùp hình aûnh cuûa ñoái töôïng xuaát hieän treân maøn hình vaø xöû lyù noù qua caùc tín hieäu ñöôïc truyeàn töø CAD/CAM 38
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc CPU cuûa heä thoáng CAD. Phaàn meàm coù khaû naêng moâ hình hoùa hình hoïc phaûi ñöôïc thieát keá ñeå ñöôïc söû duïng moät caùch coù hieäu quûa bôûi maùy tính vaø ngöôøi söû duïng. Ñeå moâ hình hoùa hình hoïc ngöôøi thieát keá xaây döïng hình aûnh cuûa ñoái töôïng treân maøn hình cuûa heä thoáng ICG baèng caùch nhaäp 3 loaïi leänh cho maùy tính. loaï 1. Leänh veõ caùc phaàn töû hình hoïc cô sôû nhö ñöôøng, ñieåm, hình troøn Leä 2. Leänh bieán ñoåi nhö phoùng ñaïi, xoay vaø thay ñoåi vò trí cuûa caùc phaàn töû treân. Leä 3. Leänh lieân keát caùc phaàn töû treân thaønh hình daïng caàn thieát cuûa ñoái töôïng Leä Trong quaù trình naøy maùy tính chuyeån ñoåi caùc leänh thaønh caùc moâ hình toùan hoïc, löu maù moâ löu tröõ thaønh caùc file döõ lieäu vaø xuaát ra maøn hình CRT. Moâ hình coù theå ñöôïc goïi ra baát cöù xuaá luùc naøo ñeå xem xeùt, phaân tích vaø söûa ñoåi. xem Coù nhieàu phöông phaùp bieåu dieãn ñoái töôïng khi moâ hình hoùa hình hoïc. Coù Daïng cô baûn laø söû duïng phöông phaùp khung daây ñeå moâ taû ñoái töôïng: Chi tieát ñöôïc Daï baû moâ taû baèng caùch noái caùc ñöôøng vôùi nhau. Moâ hình hình hoïc ñöôïc phaân thaønh 3 daïng tuøy daï theo khaû naêng cuûa heä ICG 1. 2D: Bieåu dieãn ñoà hoïa 2 chieàu, duøng cho caùc chi tieát phaúng. 2D: 2. 2,5 D : Moâ taû ñoái töôïng kieåu 2D nhöng cho pheùp bieåu dieãn ñoái töôïng ôû daïng 3D chöøng naøo chi tieát coù chieàu daøy khoâng ñoåi. 3. 3D: Cho pheùp moâ hình hoùa ñoái töôïng phöùc taïp hôn trong khoâng gian 3 chieàu. Moâ taû 3D: ñoái töôïng trong khoâng gian 3 chieàu baèng khung daây ñoâi khi cuõng raéc roái ñoái vôùi chi tieát phöùc taïp. Moâ hình khung daây coù theå ñöôïc caûi thieän baèng moät soá caùch: • Taïo caùc neùt khuaát sau chi tieát . • Daáu hoaøn toaøn caùc neùt khuaát phía sau chi tieát. Nhö vaäy coù theå töôûng töôïng chi tieát toát hôn. Moät soá heä thoáng CAD coù theå töï ñoäng giaáu neùt khuaát, nhöng moät soá khaùc laïi yeâu caàu chæ ra neùt naøo caàn giaáu. • Laøm cho chi tieát coù caùc beà maët ñeå ta coù theå troâng thaáy chi tieát ôû daïng ñaëc. Tuy nhieân ñoái töôïng vaãn ñöôïc löu trong maùy tính ôû daïng khung daây. Phöông Phöông phaùp tieán boä nhaát laø taïo moâ hình khoái ñaëc (Solid) trong khoâng gian 3 chieàu. Phöông phaùp naøy thöôøng söû duïng caùc khoái hình hoïc cô sôû vaø caùc pheùp toùan cuûa ñaïi soá Boole ñeå xaây döïng ñoái töôïng (truï, hoäp, coân, caàu, cheâm,...) maø ta seõ xem xeùt trong chöông 6. Moät ñaëc ñieåm nöõa cuûa moät soá heä thoáng CAD laø khaû naêng taïo maøu cho hình veõ. Nhôø khaû maøu saéc ta coù theå ñöa leân maøn hình nhieàu thoâng tin hôn, phaân bieät caùc ñoái töôïng trong baûn nhieà veõ laép hoaëc laøm noåi baät kích thöôùc vaø moät soá muïc ñích khaùc. Öu dieåm cuûa ñoà hoïa maøu seõ ñöôïc xem xeùt trong chöông 5. 4.3.2. 4.3.2. Phaân tích kyõ thuaät. Khi thieát keá kyõ thuaät, caàn moät soá phaân tích: - Tính öùng suaát - bieân daïng - Tính toaùn truyeàn nhieät - Söû duïng caùc phöông trình vi phaân ñeå moâ taû ñaëc tính ñoäng löïc hoïc cuûa heä thoáng ñöôïc thieát keá Maùy tính coù theå ñöôïc söû duïng ñeå laøm caùc coâng vieäc treân. Thoâng thöôøng thì moät soá chöông trình chuyeân duïng phaûi ñöôïc phaùt trieån ñeå giaûi caùc baøi toaùn thieát keá vaø ñöôïc vieát bôûi nhoùm thieát keá. Nhöng trong nhieàu tröôøng hôïp coù theå mua caùc chöông trình coù muïc ñích söû duïng chung ñeå thöïc hieän vieäc phaân tích kyõ thuaät. CAD/CAM 39
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Caùc heä thoáng CAD/CAM kieåu chìa khoùa trao tay thöôøng bao goàm caùc phaàn meàm phaân tích kyõ thuaät vaø coù theå duøng cho vieäc thieát keá. Thí duï, phaân tích khoái löôïng, phaân tích phaàn töû höõu haïn. Phaân tích khoái löôïng coù leõ laø öùng duïng roäng raõi nhaát. Noù bao goàm caùc coâng vieäc: • Tính dieän tích beà maët • Tính troïng löôïng • Tính theå tích • Troïng taâm Ñoái vôùi maët phaúng hoaëc tieát dieän cuûa moät vaät ñaëc, vieäc tính toaùn goàm chu vi, dieän tích vaø moâ men quaùn tính cuûa tieát dieän. Nhöng coâng cuï maïnh meõ nhaát cuûa moät heä thoáng CAD laø phöông phaùp phaàn töû höõu haïn. Vôùi kyõ thuaät naøy vaät ñöôïc chia ra thaønh raát nhieàu phaàn töû höõu haïn (coù daïng tam giaùc hoaëc chöõ nhaät) ñöôïc noái vôùi nhau bôûi caùc nuùt löôùi. Baèng caùch söû duïng maùy tính vôùi khaû naêng tính toaùn ñaùng keå, toaøn boä vaät coù theå ñöôïc phaân tích veà öùng suaát-bieán daïng, truyeàn nhieät baèng caùch tính toaùn haønh vi cuûa moãi nuùt. Baèng caùch xaùc ñònh quan heä qua laïi giöõa caùc nuùt trong heä thoáng, ñaëc ñieåm cuûa vaät coù theå ñöôïc xaùc ñònh. Moät soá heä thoáng CAD coù theå töï ñoäng xaùc ñònh caùc nuùt vaø caáu truùc löôùi cuûa vaät cho tröôùc. Ngöôøi söû duïng chæ caàn xaùc ñònh caùc tham soá cuï theå cho moâ hình phaàn töû höõu haïn laø heä thoáng CAD coù theå thöïc hieän vieäc tính toaùn. Keát quûa phaân tích phaàn töû höõu haïn thöôøng ñöôïc theå hieän treân maøn hình laø toát nhaát. Thí duï khi phaân tích öùng suaát - bieán daïng moät vaät theå keát quûa phaûi ñöôïc chæ ra treân maøn hình ôû daïng chi tieát coù hình daïng vaø vò trí môùi so vôùi hình daïng vaø vò trí cuõ (hình 4.3) Hình 4.3 Keát quûa phaân tích öùng suaát - bieán daïng Hình theo phöông phaùp phaàn töû höõu haïn Maøu saéc uõng coù theå ñöôïc duøng ñeå nhaán maïnh vieäc so saùnh chi tieát tröôùc vaø sau bieán daïng. Neáu keát quûa tính cho thaáy khoâng toát, ngöôøi thieát keá coù theå söûa ñoåi hình daùng cuûa chi tieát vaø thöïc hieän vieäc tính toaùn laïi theo phöông phaùp phaàn töû höõu haïn cho ñeán khi ñaït ñöôïc keát quûa mong muoán. 4.3.3. 4.3.3. Xem xeùt laïi baûn veõ vaø ñaùnh giaù: Vieäc kieåm tra laïi ñoä chính xaùc cuûa baûn thieát keá coù theå ñöôïc thöïc hieän treân maøn hình. Caùc chöông trình con cho pheùp xaùc ñònh moät caùch baùn töïï ñoäng kích thöôùc vaø dung sai kích CAD/CAM 40
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc thöôùc ñaõ giuùp cho ngöôøi duøng traùnh ñöôïc loãi khi leân kích thöôùc - Ngöôøi thieát keá coù theå phoùng to aûnh leân ñeå xaùc ñònh kích thöôùc cho roõ raøng hôn. Khi xem laïi baûn veõ, thuû tuïc goïi lôùp raát höõu ích, thí duï ta coù theå taïo lôùp veõ phoâi ñuùc vaø tuï lôùp veõ chi tieát. Baèng caùch goïi caû 2 lôùp, ta coù theå quan saùt thaáy beà daøy cuûa löôïng dö cho vaät ñuùc ñeå kieåm tra xem coù thieáu choã naøo khoâng. Thuû tuïc naøy coù theå thöïc hieän trong giai ñoaïn kieåm tra töøng böôùc trong quùa trình cheá taïo chi tieát. Moät thuû tuïc lieân quan khi raø laïi baûn veõ laø kieåm tra laïi caùc chi tieát xem coù choã naøo ñeø leân nhau khoâng treân baûn veõ laép. Khi baûn veõ phöùc taïp, vieäc naøy raát hay xaûy ra. Trong moät soá heä thoáng CAD, moät trong nhöõng ñaëc ñieåm quan troïng laø moâ phoûng chuyeån ñoäng (Kinematics). Vôùi ñaëc ñieåm naøy, ngöôøi söû duïng coù theå hoaït hoùa chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu ñôn giaûn ñöôïc thieát keá, nhôø vaäy coù theå phaùt hieän ra khuyeát ñieåm trong thieát keá, thí duï chi tieát naøy ñuïng vaøo chi tieát kia khi hoaït ñoäng. Trong soá nhöõng heä thoáng CAD coù khaû naêng hoaït aûnh hoùa chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu laø ADAM (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) do Ñaïi hoïc Michigan phaùt trieån. Loaïi chöông trình naøy raát tieän duïng cho ngöôøi thieát keá khi xaây döïng caùc cô caáu caàn thieát ñeå thöïc hieän chuyeån ñoäng. 4.3.4. 4.3.4. Töï ñoäng taïo baûn veõ: Töï ñoäng taïo baûn veõ laø taïo ra caùc baûn veõ kyõ thuaät tröïc tieáp töø cô sôû döõ lieäu CAD. Trong caùc phoøng CAD tröôùc kia, töï ñoäng hoùa vieäc in baûn veõ chuû yeáu laø ñeå chính lyù heä thoáng CAD. Thöïc söï heä thoáng CAD coù theå taêng naêng suaát nhieäm vuï veõ leân gaáp 5 laàn so vôùi veõ baèng tay. Moät soá ñaëc ñieåm ñoà hoïa trong heä thoáng CAD töï thaân daãn ñeán quùa trình taïo baûn veõ. Nhöõng ñaëc ñieåm naøy goàm coù: - Töï ñoäng leân kích thöôùc - Keû cheùo maët caét - Laáy tæ leä - Xem maët caét, hình chieáu - Phoùng to caùc chi tieát nhoû - Xoay - Chuyeån hình aûnh sang hình chieáu truïc ño (ISO), phoái caûnh (Perspective) Phaàn lôùn caùc heä thoáng CAD coù khaû naêng taïo ra 6 hình chieáu. Phaà Baèng caùch laäp chöông trình caùc tieâu chuaán thieát keá, caùc baûn veõ kyõ thuaät coù theå ñöôïc tieâ taïo ra ñeå gaén caùc tieâu chuaån veõ cuûa coâng ty vaøo trong heä thoáng CAD. Hình 4.4 laø baûn veõ coù boán hình chieáu. Boán hình chieáu naøy töï ñoäng taïo ra nhôø heä thoáng CAD. Ñaëc bieät hình chieáu truïc ño coù theå laøm cho chuùng ta hình dung chi tieát roõ raøng hôn nhieàu so vôùi 3 hình chieáu baèng , caïnh vaø ñöùng. Chuùng ta seõ baøn veà caùc thieát bò taïo ra baûn veõ trong muïc 5.5. CAD/CAM 41
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Hình 4.4. Boán hình chieáu töï ñoäng ñöôïc taïo ra nhôø heä thoáng CAD Hình 4.3.5. 4.3.5. Phaân loaïi chi tieát vaø maõ hoùa Ngoaøi 4 chöùc naêng treân, cô sôû döõ lieäu CAD coøn coù theå ñöôïc duøng ñeå phaùt trieån heä thoáng phaân loaïi chi tieát vaø maõ hoùa, nghóa laø gom caùc chi tieát gioáng nhau thaønh 1 nhoùm vaø hoï caùc chi tieát gioáng nhau thì ñöôïc saép xeáp theo sô ñoà maõ hoùa. Ngöôøi thieát keá theo heä thoáng phaân loaïi vaø maõ hoùa coù theå goïi ra nhöõng baûn veõ thieát keá chi tieát maø khoâng caàn phaûi veõ chi tieát môùi. Nhöõng heä thoáng naøy cuõng ñöôïc duøng trong saûn xuaát vaø chuùng ta seõ xem xeùt sau trong chöông 12. 4.4. 4.4. Hình thaønh cô sôû döõ lieäu cho cheá taïo ÔÛ muïc 4.3 ta ñaõ thaáy raèng CAD coù nhieàu caùch ñeå taêng naêng suaát thieát keá. Moät lyù do quan troïng khaùc ñeå duøng heä thoáng CAD laø noù cho cô hoäi phaùt trieån cô sôû döõ lieäu caàn thieát cho saûn xuaát saûn phaåm. Trong chu kyø saûn xuaát coå ñieån, caùc baûn veõ thieát keá chuaån bò bôûi ngöôøi veõ, vaø sau ñoù ñöôïc caùc kyõ sö coâng ngheä duøng ñeå thieát keá quùa trình gia coâng (nghóa laø taïo ra tôø tieán trình gia coâng). Quùa trình thieát keá taùch rôøi khoûi quùa trình gia coâng. Nhö vaäy maát nhieàu thôøi gian ñeå laäp laïi baûn veõ. CAD/CAM 42
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Trong heä thoáng saûn xuaát coù tích hôïp CAD/CAM, giöõa cheá taïo vaø thieát keá coù quan heä tröïc tieáp vôùi nhau. Muïc tieâu cuûa CAD/CAM khoâng chæ laø töï ñoäng hoaù moät soá pha thieát keá vaø töï ñoäng hoaù moät soá pha cheá taïo maø coøn laø TÑH vieäc chuyeån döõ lieäu thieát keá cho cheá taïo. Caùc heä thoáng saûn xuaát treân cô sôû maùy tính ñaõ ñöôïc phaùt trieån ñeå taïo ra nhieàu döõ lieäu vaø taøi lieäu caàn thieát cho vieäc vaïch keá hoaïch vaø quaûn lyù saûn xuaát ñoái vôùi saûn phaåm. Cô sôû döõ lieäu cho cheá taïo chính laø cô sôû döõ lieäu CAD/CAM tích hôïp. Noù bao goàm taát caû caùc döõ lieäu ñöôïc taïo ra khi thieát keá (döõ lieäu hình hoïc, danh saùch vaät lieäu, danh saùch chi tieát, phaân loaïi vaät lieäu,.v.v...), keå caû caùc döõ lieäu phuï caàn thieát cho cheá taïo maø phaàn lôùn ñöôïc taïo ra khi thieát keá saûn phaåm. Hình 4.5 cho thaáy cô sôû döõ lieäu CAD/CAM coù quan heä nhö theá naøo khi thieát keá vaø cheá taïo trong moät coâng ty saûn xuaát saûn phaåm ñieån hình. CAM CAD Thieát keá duïng Moâ hình hoùa cuï vaø ñoà gaù hình hoïc Töông Phaân tích Laäp trình NC taùc ñoà kyõ thuaät Cô sôû hoïa döõ lieäu Xem laïi Thieát keá QTCN baûn veõ vaø nhôø maùy tính ñaùnh giaù Taïo baûn veõ Laäp keá hoaïch töï ñoäng vaø lòch trình saûn xuaát Hình 4.5. Quan heä mong muoán cuûa cô sôû döõ lieäu CAD/CAM vôùi CAD vaø CAM 4.5. 4.5. Lôïi ích cuûa CAD Coù nhieàu lôïi ích töø CAD, nhöng chæ moät soá coù theå ño ñöôïc. Moät soá lôïi ích nhö chaát löôïng coâng vieäc toát hôn, coù nhieàu thoâng tin boå ích hôn, ñieàu kieän hieåu bieát nhau giöõa caùc ñoàng nghieäp toát hôn,..... raát khoù ño ñaïc. Moät soá lôïi ích coù theå caûm nhaän ñöôïc nhöng phaûi laâu daøi môùi ñaùnh giaù ñöôïc. Moät soá khaùc coù theå ño tröïc tieáp ñöôïc. Baûng 4.1 lieät keâ nhöõng lôïi ích maø heä thoáng CAD/CAM coù theå mang laïi cho ngöôøi söû duïng. Trong moät soá muïc döôùi dñaây ta seõ baøn saâu hôn veà caùc lôïi ích ñoù. CAD/CAM 43
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Baûng 4.1. Baûng lieät keâ caùc lôïi ích coù theå coù khi öùng duïng CAD/CAM nhö moät phaàn cuûa heä thoáng CAD/CAM tích hôïp. 1. Naêng suaát thieát keá taêng 2. Thôøi gian thieát keá giaûm 3. Giaûm ñöôïc soá ngöôøi thieát keá 4. Deå ñaùp öùng nhu caàu khaùc haøng 5. Ñaùp öùng yeâu caàu nhanh hôn 6. Traùnh ñöôïc ñuïng chaïm sô ñoà 7. Ít loãi hôn 8. Chính xaùc hôn 9. Deã nhaän ra söï ñuïng nhau giöõa caùc boä phaän 10. Phaân tích toát hôn, giaûm ñöôïc vieäc thöû maãu 11. Giuùp chuaån bò hoà sô 12. Thieát keá hôïp tieâu chuaån hôn 13. Thieát keá ñaûm baûo hôn 14. Thieát keá duïng cuï naêng suaát hôn 15. Bieát giaù thaønh ñaûm baûo hôn 16. Giaûm thôøi gian ñaøo taïo ñeå veõ vaø laäp trình NC 17. Laäp trình NC ít loãi hôn 18. Ñaûm baûo söû duïng chi tieát vaø duïng cuï ñang coù toát hôn 19. Giuùp cho baûn thieát keá ñöôïc tin töôûng ñuùng hôn cho kyõ thuaät cheá taïo hieän haønh 20. Tieát kieäm vaät lieäu vaø thôøi gian maùy nhôø thuaät toaùn toái öu hoùa 21. Ñaûm baûo keát quûa laøm vieäc toát hôn 22. Quaûn lyù ñoäi nguõ thieát keá döï aùn hieäu quûa hôn 23. Giuùp kieåm tra caùc chi tieát phöùc taïp. 24. Giuùp cho kyõ sö coâng ngheä, thieát keá, veõ, quaûn lyù vaø caùc nhoùm khaùc giao löu vaø hieåu bieát nhau hôn Taêng naêng suaát thieát keá Taê Khi naêng suaát taêng thì soá löôïng nhaân vieân giaûm, do ñoù taêng khaû naêng caïnh tranh cuûa coâng ty vì giaù thaønh saûn phaåm giaûm. Naêng suaát thieát keá nhôø maùy tính coù theå taêng töø 3 ñeán 10 laàn, haõn höõu coù theå taêng ñeán 100 laàn nhöng khoâng ñieån hình. Naêng suaát thieát keá phuï thuoäc nhieàu yeáu toá: • Ñoä phöùc taïp cuûa baûn veõ kyõ thuaät • Möùc ñoä tæ mæ • Möùc ñoä laëp laïi treân saûn phaåm thieát keá • Möùc ñoä ñoái xöùng • Ñoä lôùn cuûa thö vieän chi tieát thöôøng duøng Khi nhöõng yeáu toá treân taêng thì hieäu quûa cuûa vieäc duøng CAD seõ taêng. Thôøi gian chu kyø saûn suaát ngaén hôn Thôø CAD nhanh hôn thieát keá truyeàn thoáng: chuaån bò bieåu baûng nhanh hôn, thieát keá nhanh hôn, do ñoù thôøi gian thöïc hieän ñôn ñaët haøng nhanh hôn. Phaân tích kyõ thuaät nhanh hôn Phaâ Nhôø söû duïng heä thoáng CAD, cuøng moät ngöôøi vöøa coù theå thieát keá vöøa thöïc hieän phaân tích kyõ thuaät taïi cuøng moät vò trí, khoâng phaûi maát coâng ñöa qua ñöa laïi giöõa phoøng thieát keá vaø phaân tích. Nhö vaäy thieát keá vöøa nhanh choùng hôn, thuaän tieän hôn, chính xaùc hôn. Thí duï khi phaân tích caàn phaûi xaùc ñònh theå tích, khoái löôïng cuûa chi tieát. Neáu phaân tích baèng tay, ta phaûi chia nhoû chi tieát ra, tính töøng phaàn roài coäng laïi, maát raát nhieàu thôøi gian. Neáu duøng heä thoáng CAD/CAM thôøi gian tính toaùn laø raát nhoû. CAD/CAM 44
Chöông 4. NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN CUÛA CAD Leâ Trung Thöïc Thieát keá ít loãi hôn So vôùi thieát keá baèng tay, thieát keá baèng maùy tính coù ñoä chính xaùc cao hôn nhieàu. Tieâu chuaån hoùa thieát keá, leân baûn veõ vaø laäp taøi lieäu. Tieâ Cô sôû döõ lieäu vaø heä ñieàu haønh ñöôïc duøng chung cho moãi traïm laøm vieäc cuûa heä thoáng CAD. Vì vaäy heä thoáng ñaûm baûo heä tieâu chuaån töï nhieân cho thieát keá vaø veõ. Baûn veõ ñöôïc tieâu chuaån hoùa khi chuùng ñöôïc hình thaønh. Khoâng theå nhaàm laãn ñöôïc vì toaøn boä caùc tieâu chuaån ñaõ ñöôïc xaây döïng saün trong chöông trình cuûa heä thoáng. Baûn veõ deã hieåu hôn. Baû Nhôø CAD baûn veõ coù theå ñöôïc quan saùt töø nhieàu hình chieáu, nhaát laø hình chieáu truïc ño hay nhìn nghieâng. Taát caû caùc baûn veõ ñöôïc taïo ra vaø ñoåi môùi moät caùch deã daøng. Thuû Thuû tuïc thay ñoåi baûn thieát keá ñöôïc caûi thieän. Baûn veõ vaø caùc baùo caùo veà baûn veõ goác ñöôïc chöùa trong cô sôû döõ lieäu cuûa heä thoáng CAD. Nhö vaäy deã truy xuaát hôn, deã kieåm tra hôn. Vì vieäc löu tröõ döõ lieäu raát goïn neân caùc thoâng tin veà baûn veõ cuõ coù theå deã daøng ñöôïc giöõ laïi trong heä thoáng laøm cho vieäc so saùnh vôùi baûn thieát keá hieän taïi hoaëc nhu caàu veõ deã daøng hôn. Lôï Lôïi ích cuûa CAM Nhöõng lôïi ích cuûa CAD cuõng ñöôïc truyeàn sang CAM, theå hieän trong caùc lónh vöïc sau • Thieát keá duïng cuï vaø ñoà gaù cho cheá taïo • Laäp trình NC • Laäp keá hoaïch gia coâng • Laäp danh saùch chi tieát gheùp cho saûn xuaát • Kieåm tra nhôø maùy tính • Laäp keá hoaïch Robotics • Coâng ngheä nhoùm • Chu kyø saûn xuaát ngaén hôn nhôø leân lòch trình saûn xuaát toát hôn Nhöõng lôïi ích aáy ñöôïc taïo ra nhôø cô sôû döõ lieäu CAD/CAM maø söôøn coâng vieäc ñöôïc xaùc ñònh trong quùa trình CAD. Chuùng ta seõ baøn veà nhieàu maët cuûa CAM trong nhöõng chöông sau. Caâu hoûi oân taäp Caâ 1. Thieát keá laø gì? Quaù trình thieát keá coå ñieån goàm nhöõng giai ñoaïn naøo? Cho bieát chöùc naêng cuûa moãi giai ñoaïn thieát keá. Maùy tính coù theå tham gia vaøo caùc giai ñoaïn naøo cuûa quaù trình thieát keá ? 2. Moâ hình hoùa hình hoïc laø gì? Ñeå bieåu ñieãn ñoái töôïng hình hoïc treân maøn hình coù nhöõng phöông phaùp naøo? Phöông phaùp naøo laø tieán boä nhaát? Taïo sao? 3. Noäi dung cuûa vieäc phaân tích kyõ thuaät nhôø maùy tính laø gì? 4. Noäi dung cuûa vieäc töï ñoäng taïo baûn veõ nhôø maùy tính laø gì? 5. Taïi sao noùi CAD hình thaønh cô sôû döõ lieäu cho cheá taïo? 6. Haõy noùi veà nhöõng ích lôïi cuûa CAD vaø CAM. HEÁT CHÖÔNG 4 HEÁ CAD/CAM 45