i
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ
nhiệm Khoa Cơ khí và Bộ môn Chế tạo máy đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn
thành đề tài tốt nghiệp đại học.
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ, ủng hộ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, Tiến sỹ Nguyễn Văn
Tường – Trưởng bộ môn Chế tạo máy, đã hết sức tận tình, chu đáo trong việc định
hướng, dẫn dắt, chỉ bảo và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài đúng thời gian quy định.
Nha Trang, tháng 12 năm 2010
Sinh viên thực hiện Ngô Hồng Quân
ii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 -
1.1 Sơ lược về công nghệ CAD/CAM 2 -
1.2 Một số đặc điểm của hệ thống CAD/CAM 2 -
1.2.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 2 -
1.2.2 Khái niệm cơ bản về CAD 3 -
1.2.3 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM 4 -
1.3 Một số phần mềm CAD/CAM thông dụng 6 -
1.3.1 Mastercam 6 -
1.3.2 Cimatron 6 -
1.3.3 Catia 7 -
1.3.4 Unigraphics 7 -
1.3.5 Espirit 8 -
1.3.6 Pro/ENGINEER Wildfire 8 -
1.3.7 Nhận xét - 10 -
1.4 Tình hình sử dụng các phần mềm CAD/CAM trong các trường ĐH KT ở Việt Nam 11 -
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ CAD/
CAM/CNC BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY ĐẠI HỌC NHA TRANG - 12 -
2.1 Giới thiệu học phần Thực hành CAD/CAM/CNC - 12 -
2.1.1 Thông tin về học phần - 12 -
2.1.2 Tóm tắt nội dung học phần - 12 -
2.1.3 Nội dung chi tiết học phần - 13 -
2.2 Nhận xét - 16 -
2.3 Nội dung nghiên cứu của đề tài - 16 -
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH MÔ HÌNH HÓA CAD
BẰNG PHẦN MỀM Pro/ENGINEER WILDFIRE 5.0 - 17 -
3.1 MỞ ĐẦU - 17 -
iv
v
3.7.2 Yêu cầu - 73 -
3.7.3 Nội dung thực hành - 73 -
3.7.4 Bài tập về nhà - 77 -
3.8 BÀI THỰC HÀNH 06: SỬ DỤNG LỆNH SWEPT BLEND TẠO VẬT THỂ 84 -
3.8.1 Mục đích - 84 -
3.8.2 Yêu cầu - 84 -
3.8.3 Nội dung thực hành - 84 -
3.8.4 Bài tập về nhà: - 87 -
3.9 BÀI THỰC HÀNH 07: SỬ DỤNG LỆNH VARIABLE SECTION SWEEP
TẠO VẬT THỂ - 93 -
3.9.1 Mục đích - 93 -
3.9.2 Yêu cầu - 93 -
3.9.3 Nội dung thực hành - 93 -
3.9.4 Bài tập về nhà - 96 -
3.10 BÀI THỰC HÀNH 08: LUYỆN TẬP TỔNG HỢP 101 -
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH GIA CÔNG PHAY 104 -
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 104 -
4.2 BÀI THỰC HÀNH 09: CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 105 -
4.2.1 Mục đích 105 -
4.2.2 Yêu cầu - 105 -
4.2.3 Nội dung thực hành 105 -
4.3 BÀI THỰC HÀNH 10: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY VOLUME ROUGH 110 -
4.3.1 Mục đích 110 -
4.3.2 Yêu cầu - 110 -
4.3.3 Chức năng của tùy chọn phay Volume Rough - 110 -
4.3.4 Các bước thực hiện 110 -
4.3.5 Bài tập về nhà 114 -
4.4 BÀI THỰC HÀNH 11: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY HOLE MAKING 118 -
5.3.4 Các bước thực hiện 137 -
5.3.5 Bài tập về nhà 142 - vii
5.4 BÀI THỰC HÀNH 16: LẬP TRÌNH KHOAN LỖ TRÊN MÁY TIỆN 145 -
5.4.1 Mục đích 145 -
5.4.2 Yêu cầu - 145 -
5.4.3 Chức năng của tùy chọn Drilling 145 -
5.4.4 Các bước thực hiện 146 -
5.4.5 Bài tập về nhà 147 -
5.5 BÀI ĐỌC THÊM 03: LẬP TRÌNH GIA CÔNG TIỆN REN 148 -
5.5.1 Mục đích 148 -
5.5.2 Yêu cầu - 148 -
5.5.3 Chức năng của tùy chọn Thread Turning 148 -
5.5.4 Các bước thực hiện 148 -
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 151 -
6.1 Kết luận 151 -
6.2 Đề xuất ý kiến - 151 - - 1 -
MỞ ĐẦU
Công nghệ CAD/CAM là một lĩnh vực mới trong ngành cơ khí. Những năm gần
đây, xu hướng dạy, học CAD/CAM đang ngày càng trở nên phổ biến. Cho đến hiện tại,
công nghệ CAD/CAM đã trở thành môn học chính thức của ngành Chế tạo máy của
hầu hết các trường Đại học, Cao đẳng có chuyên ngành Chế tạo máy nói chung cũng
như của Đại học Nha Trang nói riêng.
tả việc lập trình bộ phận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa. Trong
những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống
nhất CAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình
sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất. Cụ thể trong khâu thiết kế bao gồm
toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học,
phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình
NC. Trong khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá
trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp.
Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu
thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất. Chuỗi các bước được tiến hành
với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với
việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di
chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính
CAE và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM.
1.2 Một số đặc điểm của hệ thống CAD/CAM
1.2.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD
CAD được định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng máy
tính để tạo lập, sửa chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật. CAD có liên hệ chặt chẽ
với hệ thống đồ họa máy tính. Các lý do quan trọng có thể kể đến khi sử dụng hệ thống
CAD là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết kế, tăng chất lượng thiết kế, nâng cao
- 3 -
chất lượng trình bày thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu cho sản xuất. Các bước tiến hành
một thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học); phân tích tối ưu hóa
(phân tích kỹ thuật); trình bày thiết kế (tự động ra bản vẽ).
1.2.2 Khái niệm cơ bản về CAD
1.2.2.1 Mô hình hình học
Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình học
của đối tượng. Mô hình này cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối tượng
phân tích phần tử hữu hạn. Tính toán các đặc tính vật lý bao gồm việc xác định khối
lượng, diện tích bề mặt, thể tích và xác định trọng tâm. Phân tích các phần tử hữu hạn
nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…
1.2.2.6 Đánh giá thiết kế
Đánh giá thiết kế có thể bao gồm: tự động xác định chính xác các kích thước,
xác định khả năng tương tác giữa các bộ phận. Điều này đặc biệt quan trọng trong các
thiết kế lắp ráp nhằm tránh hai chi tiết cùng chiếm một khoảng không gian, kiểm tra
động học. Điều này cần đến khả năng mô phỏng các chuyển động của CAD.
1.2.2.7 Tự động phác thảo bản vẽ
Lĩnh vực trợ giúp đắc lực thứ tư của CAD là khả năng tự động cho ra các bản vẽ
với độ chính xác cao một cách nhanh chóng. Điều này rất quan trọng trong quá trình
trình bày một thiết kế và tạo lập hồ sơ thiết kế.
1.2.3 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM
Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điều
khiển quá trình sản xuất. Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính:
1.2.3.1 Lập kế hoạch sản xuất
Ước lượng giá thành sản phẩm: Ước lượng giá của một loại sản phẩm mới là
khá đơn giản trong nhiều ngành công nghiệp và được hoàn thành bởi chương
trình máy tính. Chi phí của từng chi tiết bộ phận được cộng lại và giá của sản
phẩm sẽ được xác định.
- 5 -
Lập kế hoạch quá trình với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và
các trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi
máy tính. Các hệ thống này cần cung cấp các bản lộ trình, tìm ra lộ trình tối ưu
và tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch đưa ra.
Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần
được soạn thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu
khác nhau.
1.3 Một số phần mềm CAD/CAM thông dụng
1.3.1 Mastercam
Mastercam là phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu Âu
và trên thế giới, đồng thời cũng được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Mastercam có khả
năng thiết kế và lập chương trình điều khiển các trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục,
3 trục, có thể lập trình để gia công tia lửa điện cắt dây, tiện, phay, khoan…, đến phiên
bản Mastercam X2 còn có thêm phần chạm khắc mỹ thuật (Art). Mastercam được đánh
giá là một trong những phần bán chạy nhất thế giới trong vài năm gần đây.
1.3.2 Cimatron
Phần mềm Cimatron của hãng CIMATRON CO., LTD được đánh giá là phần
mềm tích hợp CAD/CAM dùng cho lĩnh vực thiết kế gia công Cơ khí hàng đầu của thế
giới. Phần mềm Cimatron do nhóm chuyên gia Nhật Bản và Israel hợp tác xây dựng từ
năm 1990. Phiên bản Cimatron IT ra mắt lần đầu rất nổi tiếng trong lĩnh vực công nghệ
CAM và chế tạo khuôn mẫu. Tiếp nối thành công đó, năm 2003 phiên bản Cimatron E
ra đời và chạy trên môi trường Windows.
Cimatron là hệ thống mô hình hóa 3 chiều dạng Solid tham số có khả năng mô
hình hóa mặt cong. Hệ thống này được sử dụng để tạo các chi tiết Solid 3 chiều, các
bản vẽ lắp từ các chi tiết Solid, tạo bản vẽ 2 chiều từ mô hình 3 chiều, tách khuôn, phân
khuôn và mô phỏng gia công. - 7 -
1.3.3 Catia
CATIA được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided Three Dimensional Interactive
Application), nghĩa tiếng Việt là “Xử lý tương tác trong không gian ba chiều có sự hỗ
trợ của máy tính”, Catia là một bộ phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE
được hãng Dassault Systemes, một công ty của Pháp phát triển và IBM là nhà phân
phối trên toàn thế giới. Catia được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++. Catia là viên đá
nền tảng đầu tiên của bộ phần mềm quản lý toàn bộ 1 chu trình sản phẩm của hãng
chính xác từ các phần mềm CAD thông dụng khác, tính năng mô phỏng toàn bộ hệ
thống công nghệ gia công, thư viện Post Processor chuyên dụng được viết riêng cho
từng model máy và được các hãng chế tạo máy công nhận.
Các tính năng cơ bản của phần mềm:
- Khả năng lập trình CNC cho các loại máy: Phay 2-5 trục, tiện 2-22 trục, cắt dây
EDM 2-5 trục, gia công với máy đa chức năng phay tiện…
- Thiết kế gia công các dạng hình học: Dạng khối Parasolid, dạng khối ACIS, dạng
bề mặt NURBS, dạng STL, dạng khung dây 2D/3D, bản vẽ, kích thước, Drawing,
Dimensioning và Annotation.
- Xuất chương trình gia công: Bộ Post processor được các nhà Chế tạo máy công
nhận, người sử dụng có khả năng tự hiệu chỉnh, thư viện post processor đa dạng,
khả năng hiệu chỉnh G-Code dạng Text và truyền dữ liệu DNC RS232
- Mô phỏng chạy chương trình ở dạng khối: Khả năng “Dry runs” linh hoạt, theo dõi
toàn bộ các yếu tố môi trường gia công, kiểm soát va đập, kiểm tra chi tiết theo gia
công và theo thiết kế.
1.3.6 Pro/ENGINEER Wildfire
1.3.6.1 Giới thiệu
Pro/ENGINEER Wildfire là phần mềm của hãng Parametric Technology, Corp.
Một phần mềm thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực
CAD/CAM/CAE với các khả năng như:
- 9 -
- Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn.
- Tạo các Modun bằng các khái niệm và phần tử thiết kế.
- Thiết kế thông số.
- Sử dụng cơ sở dữ liệu thống nhất.
- Mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí…
1.3.6.2 Các Modun chính của phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire
- ASSEMBLY: tạo điều kiện thiết lập dễ dàng chi tiết vào hệ thống và dưới hệ thống.
- VIEW: Modun tạo điều kiện kiểm tra mô hình hóa chi tiết và hệ thống từ một
hướng quan sát bất kì, phóng độn, ảo ảnh. Sử dụng để có cái nhìn nhanh tổng thể để
đạt được kết quả hoặc mục đích phòng ngừa.
- DRAFT: Modun hỗ trợ biểu diễn 2D, tạo điều kiện đọc bản vẽ của các hệ CAD
khác và bổ sung Modun 3D về thiết kế thông số.
- NLO: Modun hỗ trợ cho công việc trong mạng cục bộ, hòa hợp với các Modun
khác của hệ.
- MOLD: Modun thiết kế khuôn.
- DEVELOP (Pro/PROGRAM): Modun hỗ trợ việc lập trình ứng dụng riêng. Chứa
các thư viện của hàm số C, thư viện chương trình con của ngôn ngữ lập trình
FORTRAN và đặc biệt tiếp cận được với cấu trúc thiết lập các hệ thống và cấu trúc
dữ liệu của hệ thống. Ngoài ra, Pro/ENGINEER Wildfire còn có Pro/CASTING,
Pro/LEGACY, Pro/TOOLKIT, Pro/ Pipe…
Với những tính năng đã giới thiệu ở trên cho thấy: “Pro/ENGINEER Wildfire là
một phần mềm CAD/CAM/CAE rất mạnh, có khả năng mô hình hóa các chi tiết phức
tạp như các loại máy xúc, máy đào đất, ô tô, các biến dạng vỏ tàu thủy… khả năng lắp
ráp lớn và rất tối ưu trong thiết kế”.
1.3.7 Nhận xét
Tất cả các phần mềm CAD/CAM đều có thế mạnh và ứng dụng riêng của mình
trong các lĩnh vực khác nhau. Đối với sinh viên chuyên ngành Chế tạo máy, việc lựa
- 11 -
chọn Pro/ENGINEER Wildfire làm phần mềm học tập chính thức là điều tất yếu, bởi
chương trình mạnh về thiết kế khuôn mẫu và lập trình gia công. Mặt khác, hiện nay số
người sử dụng Pro/ENGINEER Wildfire trên Thế giới và ở Việt Nam rất nhiều, vì thế
cơ hội học hỏi kinh nghiệm, chia sẻ kiến thức, tài liệu là khá thuận lợi.
Tóm lại, việc chọn học Pro/ENGINEER Wildfire là một hướng đi tốt cho chúng
ta trước khi vào nghề và cũng là cách để chúng ta nắp bắt, đuổi kịp trình độ công nghệ
của Thế giới.
phần bổ trợ cho học phần CAD/CAM/CNC và Rô bốt.
2.1.1 Thông tin về học phần
Tên học phần : Thực hành CAD/CAM/CNC
Mã học phần : 75671
Số tín chỉ : 01
Trình độ đào tạo : Đại học
Giảng dạy cho ngành : Công nghệ Chế tạo máy
Cho sinh viên năm thứ : 04
Học phần tiên quyết : CAD/CAM/CNC và Rô bốt
Phân bố tiết giảng của học phần:
- Nghe giảng lý thuyết : 03
- Làm bài tập trên lớp : 0
- Thảo luận : 0
- Thực hành, thực tập : 30
- Tự nghiên cứu : 76
2.1.2 Tóm tắt nội dung học phần
Xây dựng một số mô hình CAD đơn giản và phức tạp bằng phần mềm
Pro/ENGINEER Wildfire; lập trình phay, tiện bằng phần mềm Pro/ENGINEER
Wildfire; gia công trên máy phay CNC; gia công trên máy cắt dây CNC; gia công
trên máy xung điện ZNC.
- 13 -
2.1.3 Nội dung chi tiết học phần
2.1.3.1 Danh mục các vấn đề của học phần
- Xây dựng các mô hình CAD đơn giản bằng phần mềm Pro/ENGINEER
Wildfire.
- Xây dựng các mô hình CAD phức tạp bằng phần mềm Pro/ENGINEER
Wildfire.
- Lập trình phay bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire.
3
3 - 14 -
Vấn đề 3: Lập trình phay bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire.
Nội dung Mức độ
Kiến thức
1. Lập trình phay với các kiểu phay volume, profile,
Holemaking
2. Xuất chương trình gia công
3
3
Kỹ năng
1. Sử dụng lệnh lập trình phay với ProE
2. Thao tác trên máy tính
3
3
Vấn đề 4: Lập trình tiện bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire.
Nội dung Mức độ
Kiến thức
1. Lập trình tiện mặt trụ, xén mặt đầu, tiện côn, khoan lỗ
2. Xuất chương trình gia công
3
3
Kỹ năng
1. Sử dụng lệnh lập trình tiện với ProE
2. Thao tác trên máy tính
2. Xác định chuẩn chi tiết
3. Gọi chương trình ra màn hình
4. Mô phỏng chương trình
5. Gia công chi tiết mẫu
3
3
3
3
3
Kỹ năng
1. Gá lắp chi tiết và dây
2. Thao tác với hệ điều khiển máy cắt dây
3. Xử lý sự cố trực tiếp trên máy cắt dây CNC
3
3
3
Vấn đề 7: Gia công trên máy xung điện ZNC.
Nội dung Mức độ
Kiến thức
1. Khởi động máy và đưa máy về chuẩn
2. Xác định chuẩn chi tiết
3. Gọi chương trình ra màn hình
4. Mô phỏng chương trình
5. Gia công chi tiết mẫu
3
3
3
3
3
Kỹ năng
- 16 -
2.2 Nhận xét
Học phần được sắp xếp rất hợp lý theo thứ tự từ dễ đến khó, từ lý thuyết đến thực
hành. Nội dung trong các vấn đề nghiên cứu khá cụ thể, phù hợp với trình độ, khả
năng của từng sinh viên.
Phần thực hành CAD/CAM, cụ thể là Pro/ENGINEER Wildfire trên máy tính
được chuẩn bị kỹ lưỡng, tâm huyết, giúp sinh viên dần làm quen và thực hành
nhuần nhuyễn các bài tập cơ sở chọn lọc.
Tận dụng được tối đa cơ sở vật chất của bộ môn khi cho sinh viên thực hành và
làm quen trên nhiều máy CNC: Máy phay CNC, máy bắn tia lửa điện ZNC và
máy cắt dây CNC.
Những vấn đề cần truyền tải cho sinh viên là khá nhiều, song thời lượng thực tế
lại hạn chế, vì vậy, việc dạy và học càng phải được tổ chức chặt chẽ và khoa học.
Mỗi sinh viên phải tự mình sắp xếp thời gian một cách nghiêm túc, hợp lý, phấn
đấu và học tốt học phần vì đây không chỉ là môn học chuyên ngành mà còn là cơ
hội để tiếp cận với công nghệ mới, có lợi nhiều trong tương lai.
2.3 Nội dung nghiên cứu của đề tài
Đề tài đi vào xây dựng cụ thể một số bài thực hành mô hình hóa CAD từ đơn
giản đến phức tạp; hướng dẫn lập trình phay, tiện CNC bằng phần mềm Pro
/ENGINEER Wildfire phiên bản 5.0.
- 17 -
CHƯƠNG 3
XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH MÔ HÌNH HÓA CAD
BẰNG PHẦN MỀM Pro/ENGINEER WILDFIRE 5.0
Giúp sinh viên bước đầu làm quen với giao diện Pro/ENGINEER Wildfire 5.0.
Hướng dẫn các bước cơ bản thành lập bản vẽ 3D.
Hướng dẫn cách sử dụng một số lệnh vẽ phác, cách tạo các ràng buộc hình học,
cách hiệu chỉnh kích thước, tạo mặt phẳng chuẩn và sử dụng một số tùy chọn cơ
bản của lệnh Extrude và Hole để tạo vật thể 3D.
3.2.2 Yêu cầu
Sinh viên phải hiểu nghĩa của các từ lệnh cơ bản (tiếng Anh) trong bài.
Sinh viên cần tự mình làm được tuần tự từng bước đã hướng dẫn, không được
bỏ qua bất kỳ bước nào. Thực hiện bài thực hành nhiều lần cho đến khi thuộc
các bước mà không cần dùng đến giáo trình.
Hoàn chỉnh bài thực hành theo đúng hướng dẫn để sử dụng File cho chương gia
công chi tiết sau này.
Cố gắng tìm hiểu thêm một số tùy chọn khác của lệnh Extrude và Hole khi làm
bài tập ở nhà.
Hoàn thành các bài tập về nhà.
3.2.3 Nội dung thực hành
3.2.3.1 Tạo thư mục làm việc
Vào File chọn Set Working Directory, hộp thoại Select Working Directory
xuất hiện cho ta chọn đường dẫn để tạo và lưu các file đã làm việc vào đây.
Ví dụ: D:\Learn\Bai thuc hanh\thuc hanh 1, nhấn OK.
Copyright: Tài liệu đại học ©