Báo cáo khoa học: "Phân tích tính năng và ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor trong thiết kế công nghiệp và chế tạo máy" doc

Phân tích tính năng v ứng dụng phần mềm
Autodesk Inventor
trong thiết kế công nghiệp v chế tạo máy

TS. trần vĩnh hng
Bộ môn Thiết kế máy
Khoa Cơ khí - Trờng ĐHGTVT

Tóm tắt: Autodesk Inventor l phần mềm chuyên dùng cho các nh thiết kế theo xu
hớng tạo các chi tiết trong không gian 3 chiều (3D). Sau đó xuất thnh các bản vẽ thiết kế hai
chiều (2D). Tính năng của Autodesk Inventor trợ giúp đắc lực, tiện lợi cho các nh thiết kế Cơ
khí cũng nh các ngnh kỹ thuật khác. Bi báo ny sẽ phân tích đầy đủ các tính năng của
Autodesk Inventor v các đối tợng thiết kế m nó lm đợc.
Summary: Autodesk Inventor is a piece of software intended for designers. It enables
designers to draw the parts of the design in 3 dimensions (3D) then perform them into 2
dimensional designs (2D). The characteristic features of Autodesk Inventor is effective
assistance, convenient for mechanical designers and those of other technologies. This article
provides a full analysis of characteristic features of Autodesk Inventor and its subject for
designing.
i. Mở đầu
Trong ngành thiết kế công nghiệp và chế tạo máy đã có những bớc tiến mạnh mẽ nhờ sự
ứng dụng công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing). Tuy
nhiên, một số hệ thống CAD thế hệ trớc nh AutoCAD cha đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ngày
càng cao của ngành thiết kế công nghiệp và chế tạo máy vì vậy đã nảy sinh ra các vấn đề sau:
- Các nhà thiết kế gặp không ít khó khăn trong việc lắp ráp mô hình các chi tiết rời đã thiết
kế thành cụm lắp ráp, cụm máy hay cả dàn máy trên hệ thống CAD thế hệ trớc.
- Khi hiệu chỉnh thay đổi kích thớc hay hình dạng của một chi tiết trong cụm lắp ráp đã
hoàn chỉnh gần nh ta phải thiết kế lại từ đầu các chi tiết có liên quan trong cụm lắp ráp, vì vậy
mất rất nhiều thời gian.
- Không có tính năng mô phỏng tạo các chỉ dẫn lắp ráp để xem tính hợp lý của cụm lắp ráp.

Để giải quyết ba vấn đề nêu trên, hãng Autodesk Inventor của Mỹ đã phát triển phần mềm
Autodesk Inventor. Đây là phần mềm thuộc thế hệ mới, chuyên về xây dựng mô hình ba chiều
trong thiết kế công nghiệp và chế tạo máy (Thiết kế mô phỏng - Simulation). Tuy ra đời muộn
hơn so với các phần mềm CAD thế hệ trớc, nhng đã kế thừa các tính năng u việt của
AutoCAD, khắc phục các thiếu sót mà các phần mềm CAD khác không giải quyết đợc, đồng
thời tạo ra một phong cách thiết kế mới phù hợp với bớc tiến nh vũ bão của ngành công nghệ
thông tin và tiến bộ của khoa học kỹ thuật.
ii. Những khả năng của Autodesk Inventor
2.1. Khả năng thiết kế tối u
Autodesk Inventor giúp ngời thiết kế đạt đợc ý tởng sáng tạo một cách nhanh chóng.

Với một số lợng các lệnh không nhiều nhng rất hiệu quả và dễ sử dụng. Chỉ cần dùng chuột
tác động vào thanh công cụ và các đối tợng là có thể thực hiện đợc ý định thiết kế một cách
nhanh chóng, chính xác không sai sót. Trớc tiên ngời thiết kế tạo ra các hình vẽ 2D bằng một
loạt các lệnh cơ bản đợc thực hiện trên thanh công cụ vẽ phác là SKETCH.
Sau khi thiết kế xong các hình 2D, ngời thiết kế tiếp tục dựng các hình khối 3D bằng cách
sử dụng các lệnh tạo khối trong thanh công cụ FEATURE.
Phần mềm INVENTOR có khả năng
tạo chi tiết 3D với mọi hình dáng. Sau khi
tạo xong các chi tiết 3D riêng rẽ, chúng
sẽ đợc lắp ráp lại với nhau thành một
cụm chi tiết hoàn chỉnh hoặc một cỗ máy.

Chức năng này giúp cho các nhà thiết kế dễ dàng phát hiện những sai sót khi thiết kế nh
khoảng trống giữa các chi tiết không đủ lớn cho các thao tác lắp ráp trên thực tế, phơng pháp
lắp ráp không hợp lý nh khoảng cách giữa hai trục không đủ lớn để tạo các truyền động đai
hoặc xích, cặp bánh răng không ăn khớp đúng, trục không lắp đợc vào lỗ, v.v
Công việc trên đợc thực hiện trong thanh công cụ:
2.2. Khả năng tạo các chi tiết mẫu 3D
Trong Autodesk Inventor các chi tiết đã đợc thiết

kế, lắp ráp có thể đợc tách rời thành các chi tiết mẫu
đợc sử dụng lại vào các bản thiết kế khác với kích thớc
mới. Những chức năng này đợc thực hiện trong lệnh:
Create iFeature:


Mục đích iFeature sử dụng cho chi tiết thiết kế lặp lại nhiều lần, ta có thể dùng chúng vào
nhiều mô hình khác nhau, điều này hỗ trợ tích cực cho việc thiết kế nhóm.
2.3. Khả năng thiết kế theo thông số
Một ứng dụng mới trong Autodesk Inventor là phơng pháp thiết kế theo thông số. Ta vẽ
phác các hình 2D và gán kích thớc lên trên các hình 2D này bằng lệnh GENERAL
DIMENSION, trong đó ta cài đặt kích thớc dẫn và kích thớc bị dẫn bằng các chữ cái d0, d1,
d2, trong mối liên hệ với nhau bởi các công thức toán học đơn giản và phần mềm tham dự
thứ ba (Third Party) nh Microsoft Excel. Khi ta thay đổi kích thớc dẫn thì các kích thớc bị dẫn
cũng thay đổi theo. Phơng pháp này giúp nhà thiết kế giảm rất nhiều thời gian khi thay đổi kích
thớc của một chi tiết trong cụm lắp ráp.

Thiết kế mô hình bằng thông số trực tiếp trên cụm lắp ráp
2.4. Khả năng kỹ thuật thiết kế thích nghi (thích ứng) ADAPTIVE DESIGN
Phơng pháp này dùng để thiết kế một chi tiết có các thông số kích thớc phụ thuộc vào
kích thớc của chi tiết mà nó phải thích ứng. Điều này cho phép ta không cần quan tâm đến kích
thớc chi tiết đang thiết kế mà ta vẫn có hình dạng và kích thớc muốn có. Nó tạo ra hiệu quả
cao khi thiết kế các chi tiết cần thay đổi kích thớc trong cụm lắp ráp.
Các phơng thức tạo chi tiết thích nghi bao gồm:
- Tạo chi tiết có hình phác thích nghi (Adapting Sketch) và hình khối thích nghi (Adapting Features).
- Tạo chi tiết thích nghi trong lắp ghép (Assembly).
- Cách thức sử dụng các chi tiết thích nghi.

Chi tiết thích nghi thay đổi nắp thì tự động thay đổi hộp phù hợp hoặc ngợc lại

2.5. Khả năng thiết kế các dạng tấm kim loại - SHEET METAL
Autodesk Inventor cung cấp năng lực thiết kế kim loại tấm (Tấm kim loại hoặc vật liệu khác
nh tấm Composits) có bề dày mỏng hơn nhiều lần so với kích thớc chiều dài và chiều rộng).
Đây là các chi tiết ta dùng phơng pháp dập, hàn hoặc làm theo khuôn mẫu cho các nắp đậy,
khung đỡ vỏ máy hoặc vỏ các phơng tiện giao thông,


2.6. Khả năng thiết kế các đờng ống trong lắp ráp công nghiệp Tube pipe
Trong các nhà máy các thiết bị toàn bộ thờng có các đờng ống nh đờng ống nớc,
đờng ống hơi, đờng ống cung cấp xăng dầu, đờng ống cung cấp hoá chất lỏng, đờng ống
khí nén, đờng ống thuỷ lực, Các đờng ống này đợc bố trí ở các vị trí không gian phức tạp
trong toàn bộ nhà máy hoặc trong một thiết bị máy móc. Bắt đầu từ Autodesk Inventor
Professional L.7 trong phần TOBE PIPE sẽ trợ giúp cách thức thiết kế các đờng ống với các
tiêu chuẩn khác nhau. Bố trí các đờng ống trong mặt phẳng hoặc trong không gian 3D.
2.7. Khả năng tạo bản vẽ kỹ thuật
Autodesk Inventor giúp chúng ta
nhanh chóng tạo bản vẽ kỹ thuật các chi tiết
rời, bản vẽ kỹ thuật cụm lắp ráp cũng nh
bản vẽ chỉ dẫn lắp ráp, tất cả các loại bản vẽ
kỹ thuật này đều đợc tạo ra từ phơng pháp
dùng các hình chiếu của các mô hình chi tiết
rời, cụm lắp ráp, cụm chỉ dẫn lắp ráp mà ta
đã thiết kế trớc đó. Các khả năng thực hiện:

- Tạo các hình chiếu đầu tiên từ lệnh -
Create View.
- Tiếp tục tạo các chi tiết còn lại từ hình
chiếu mới tạo bằng lệnh - Projected View.
- Đánh số thứ tự các chi tiết trong bản vẽ lắp hoặc bản vẽ chỉ dẫn lắp ráp bằng lệnh -

Balloon hoặc Ballon All với chỉ hai thao tác nhấp chuột.

Bản vẽ kỹ thuật chỉ dẫn lắp ráp trong Autodesk Inventor
Bên cạnh khả năng tạo bản vẽ kỹ thuật 2D, Autodesk Inventor còn có công cụ AutoCAD
migration giúp ngời thiết kế 2D dễ dàng chuyển thành 3D. Công cụ này cung cấp chỉ dẫn đầy
đủ, chi tiết, rõ ràng cho việc nhập và xuất các file DWG/DXF.
2.8. Khả năng dùng lại các thiết kế
Lu giữ bản vẽ thiết kế trên máy với th viện các phụ tùng tiêu chuẩn bao gồm: Đai ốc, vít,
Bu lông, Vòng đệm, Vòng bi, chốt, theo tiêu chuẩn của ANSI, ISO, DIN, JIS.
Kết nối vào các nội dung của nhà sản xuất trên trang Web Autodesk point A.
Nhập dữ liệu các bề mặt từ file IGES và SAT.

Dùng hình chiếu của một số chi tiết trong bản vẽ AutoCAD để lm biên dạng
xây dựng mô hình trong Autodesk Inventor.

2.9. Khả năng tơng thích
- Nhập dữ liệu AutoCAD, AutoCAD Mechanical, AutoCAD Mechanical Desktop với phần
mở rộng của tập tin là DWG/DXF.
- Nhập bản vẽ AutoCAD Mechanical Desktop.
- Đọc đợc các bản vẽ thiết kế trên Pro/ENGINEER.
- Dễ dàng chuyển đổi sang mô hình 3D với các công cụ chuyển đổi trong AutoCAD.
- Xuất nhóm lớp và danh sách thông tin của AutoCAD Mechanical.
- Xuất dạng file DXF của AutoCAD 2002, 2000i, 2000, R14, 13, 12 và AutoCAD
Mechanical.
- Xuất các hình dạng và các lớp kích thớc AutoCAD.
- Nhập, xuất và chuyển đổi các file STEP, SAT, IGES.
2.10. Khả năng mô hình hoá (diễn hoạ)
Các mô hình thể đặc, dạng tấm, đợc tạo bề mặt với màu sắc tuỳ ý, độ phân giải cao.
Chúng ta có thể tạo bề mặt bóng hoặc trong suốt để có thể nhìn các chi tiết bên trong. Mô hình
đợc xoay đi mọi hớng rất nhanh chóng.

Khi tạo xong cụm lắp ráp, ta dùng file mẫu .ipn để tạo các hình ảnh động mô phỏng thứ tự
lắp ráp các chi tiết rời với nhau trong cụm lắp ráp, lu các hình ảnh động dới dạng File Video
Clip, và ta dùng chơng trình Windows Media Player để xem các File mô phỏng này. Chức năng
này giúp nhà thiết kế máy chọn đợc phơng án lắp ráp tối u nhất cũng nh việc dùng các File
Video Clip làm tài liệu tiếp thị sản phẩm hay làm tài liệu hớng dẫn lắp ráp cho ngời sử dụng.

Cụm truyền động bánh răng trụ v côn đợc thiết kế trong Autodesk Inventor.
Cơ cấu này ta có thể nhấp và giữ phím trái chuột lên một chi tiết thành phần sau đó rê
chuột để tạo chuyển động với mục đích kiểm tra sự ăn khớp của các cặp bánh răng.
iii. Các ví dụ áp dụng
Nhờ sử dụng Autodesk Inventor, một số sản phẩm đợc thiết kế nhanh chóng chính xác,

dễ dàng tính toán vật t và triển khai chế tạo.

Nh vệ sinh lu động cho SEA GAMES 22

Khuôn mẫu chế tạo sản phẩm chất dẻo
iv. Kết luận
Autodesk Inventor là một phần mềm thiết kế sử dụng rất tiện lợi. Hãng Autodesk phát
triển phần mềm này sẽ thay thế dần phần mềm phổ biến hiện nay là AutoCAD. Vì vậy trong
chuyên ngành đào tạo kỹ s Tự động hoá thiết kế Cơ khí (Công nghệ CAD/CAM) của Trờng
đại học giao thông vận tải, phần mềm này đã đợc biên soạn thành giáo trình để giảng dạy cho
sinh viên.


Tài liệu tham khảo
[1]. Sandor Vajna, Christian Weber. CAD/CAM fĩr Ingenieure.
[2]. Trần Vĩnh Hng, Nguyễn Văn Thiệp.
Sử dụng Autodesk Inventor trong thiết kế công nghiệp.
[3]. Autodesk - Autodesk Inventor Software