Ứng dụng công nghệ CADCAM trong thiết kế và gia công chi tiết cơ khí

MỤC LỤC
MỤC LỤC ………………………………………………………………………1
LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………..............3

CHƯƠNG 1 : CÁC KHÁI NIỆM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAD/CAM TRONG
THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ ……………………..................................4

1.1 Các khái niệm ……………………………………………………………. ...4
1.2 Lịch sử phát triển của CAD/CAM …………………………………. ….. ….5
1.2.1 Các thế hệ của những chương trình CAD ………………… … …...5
1.2.2 Lịch sử phát triển CAM ………………………………………… …6
1.3 Quá trình thiết kế trong ngành chế tạo máy ………………...........................7
1.4 Chức năng và ưu điểm của CAD/CAM ………………………….................8
1.4.1 Chức năng của CAD/CAM ………………………………………....8
1.4.2 Ưu điểm của CAD/CAM ……………………………………............9
1.5 Một số phần mềm CAD/CAM sử dụng trong cơ khí chế tạo ………...........10

CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI
TIẾT CƠ KHÍ…………………………………………………………………..12

2.1 Sơ lược phần mềm CATIA ………………………………………………...12
2.1.1 Lịch sử phát triển phần mềm ………………………………...........12
2.1.2 Giới thiệu một số modul chính của CATIA ……………...............12
2.2 Ứng dụng CATIA trong thiết kế và gia công chi tiết tấm dưới ………….14
2.2.1 Các bước thiết kế chi tiết tấm dưới trên CATIA …………............14
2.2.2 Trích xuất bản vẽ 3D sang 2D …………………………………….19

Đồ án tốt nghiệp

1

2.2.3 Lập quy trình công nghệ gia công tấm dưới …………………….. 22
2.2.4 Mô phỏng gia công chi tiết tấm dưới bằng CATIA ………............27

CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG GIA CÔNG CHI TIẾT TẤM DƯỚI BẰNG PHẦN
MỀM EMCO …………………………………………………………………..40
3.1 Giới thiệu phần mềm ………………………………………………………40
3.2 Mô tả các phím trên máy EMCO Concept ………………………………...41
3.3 Tìm hiểu chức năng Cam Concept Mill …………………………………...45
3.3.1 Giao diện đồ họa …………………………………………………. 45
3.3.2 Gia công phay trên Emco Concept ………………………………. 46
3.4 Lập trình gia công chi tiết tấm dưới bằng EMCO …. ……………………..52
KẾT LUẬN ………………………………………………………………........62
PHỤ LỤC HÌNH VẼ …………………………………………………………..63
CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ( NC CODE ) ………………………………..66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………..72

Đồ án tốt nghiệp

2


LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây, công nghệ CAD/CAM được ứng dụng rộng rãi trong hầu
hết các trong lĩnh vực từ cơ khí, nhựa, may mặc, giày da…điều đó nói lên rằng
vai trò của nó trong công cuộc cách mạng công nghiệp ngày càng có ý nghĩa
trọng yếu.
Theo khảo sát và nghiên cứu từ các nhà nghiên cứu về lĩnh vực này cho
thấy, sự có mặt của công nghệ CAD/CAM ngày nay đã giúp cho các nhà thiết kế
và chế tạo giảm thiểu được hơn 50% thời gian, tăng năng suất sản xuất lên đến

hơn 45% .
Hiện nay trên toàn thế giới có đến hàng trăm loại sản phẩm CAD/CAM tùy
theo lĩnh vực nghiên cứu, ngành nghề cụ thể mà các nhà nghiên cứu và chế tạo
sẽ có những đầu tư riêng biệt nhằm nâng cao tính khả thi cho từng loại.
Ở việt nam hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế và thị trường mở nên có
rất nhiều công ty và tập đoàn lớn đầu tư và từ đó những phần mềm CAD/CAM
chuyên nghiệp được ứng dụng và phổ biến rộng rãi trong vài năm gần đây.
Nắm bắt được vấn đề đó trong quá trình học tập em đã quyết định lựa chọn
đề tài “ Ứng Dụng CAD/CAM Trong Thiết Kế Và Gia Công Chi Tiết Cơ Khí ”
để làm luận văn tốt nghiệp. Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Thanh
Hải em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp, trong quá trình thực hiện còn nhiều
thiếu sót em rất mong sự góp ý của các thầy cô cùng tất cả các bạn trong lớp để
đồ án của em hoàn thiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 15 Tháng 5 Năm 2011

Đồ án tốt nghiệp

3


CHƯƠNG 1
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ SỞ THIẾT KẾ TRÊN MÁY TÍNH
VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ
KHÍ
1.1 Các Khái Niệm
* CAD “Computer Aided Design” thiết kế với sự trợ giúp của máy tính.
Công việc với sự trợ giúp của máy tính trong sự phát triển thiết kế và chuẩn bị
sản xuất:

-

Nhiệm vụ tính toán.
Chuẩn bị sẵn các thông tin.
Vẽ tự động.
Phác thảo với sự trợ giúp của máy tính.

* CAP “Computer Aided Planning” Chuẩn bị sản xuất với sự trợ giúp của
máy tính.
Công việc với sự trợ giúp của máy tính cho việc chuẩn bị công nghệ cho sản
xuất:
- Công việc lập danh mục sản phẩm.
- Lập kế hoạch làm việc và tiến trình làm việc.
- Xử lý các dữ liệu gốc.
- Chuẩn bị sẵn các dữ liệu cho sự điều chỉnh máy (dữ liệu cho máy NC).
* CAM “Computer Aided Manufacturing” Sản xuất với sự trợ giúp của
máy tính.
Công việc với sự trợ giúp của máy tính trong việc sản xuất bán thành phần và
lắp ráp:
- Điều chỉnh sản xuất – giám sát ản xuất.
- Điều chỉnh máy, điều chỉnh người máy.
- Vận chuyển, nhập kho bảo quản.
* CAQ “Computer Aided Quality Control” Kiểm soát chất lượng với sự
trợ giúp của máy tính.
- Thu thập các dữ liệu đo.
- Đánh giá các dữ liệu đo.
* CAE “Computer Aided Engineering” Trợ giúp của máy tính cho công
Đồ án tốt nghiệp

4

việc của kỹ sư.
* PPS “Product Planning System” Điều chỉnh và lập kế hoạch sản xuất với
sự trợ giúp của máy tính.
* CIM “Computer Intergrated Manufacturing” Tích hợp sản xuất với sự
trợ giúp bằng máy tính.
1.2 Lịch Sử Phát Triển Của CAD/CAM
1.2.1 Các Thế Hệ Của Những Chương Trình CAD
Thế hệ thứ nhất:
Các hệ thống hình vẽ, hình họa riêng biệt chỉ quản lý vẽ và các ký hiệu,
biểu tượng để vẽ bằng khả năng của một máy vẽ + mẫu vẽ + máy chữ + máy
chụp copy.
Mức độ thông minh chỉ phù hợp với những nét vẽ, gạch, những hình
dáng, những ký hiệu, và những tranh ảnh (những hình chiếu, những mặt cắt)
được thể hiện ra giấy.
Phục vụ đàm thoại, để thể hiện hình thái 0 và 1 một chiều (điểm và
đường thẳng) trên một mặt phẳng.
Những hệ thống hai chiều để thiết kế và thay đổi các bản vẽ kỹ thuật
(ME10, ISICAD, CADDY, AutoCAD, PC- Draft, Sigraph mô đun không bền
vững).
Thế hệ thứ hai:
Bên cạnh việc làm chủ các đặc điểm các hệ thống của thế hệ thứ nhất,
thế hệ hai có các khả năng tiếp theo.
Từ sự thể hiện các hình chiếu và những mặt cắt những mô hình chi tiết
3 chiều được chế tạo, nó có thể minh họa bằng hình ảnh.
Bên cạnh những điểm và những đường thẳng chúng ta có thể hiểu,
quản lý và xử lý tiếp những chi tiết hình học như những mặt phẳng và hình khối.
(MEDUSA, ProCAD, ME30, ICEM…).
Thế hệ thứ ba:

Bên cạnh những khả năng của thế hệ một và hai những quá trình thiết
kế tự động và bán tự động sẽ được thực hiện. (Lắp ráp tự động, phương án thiết
kế, quá trình FEM, bộ nối NC… IDEAS, CATIA, Slid DESIGNER, từ năm
Đồ án tốt nghiệp

5


1988 Pro/ENGINEER).
1.2.2 Lịch Sử Phát Triển CAM
- Năm 1808 Joseph M Jacquard điều khiển tự động máy dệt bằng những tấm tôn
đục lỗ. Đánh dấu sự ra đời của vật mang thông tin thay đổi được.
- Năm 1863 M Fourneaux đăng ký phát minh đài dương cầm tự động Pianola,
trong đó các phím bấm được điều khiển bằng băng giấy đục lỗ. Băng giấy đục lỗ
được dùng làm vật mang thông tin được phát kiến.
- Năm 1938 Claud E Shannon tại MIT (Massachusetts Intitute Technology) đã
chứng minh rằng việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu chỉ có thể duy nhất
thực hiện nhờ mã nhị phân. Cơ sở khoa học cho máy tính và điều khiển số được
hoàn thiện.
- Năm 1946 máy tính số điện tử đầu tiên “ENIAC” ra đời dựa trên công nghệ
đèn điện tử.
- Năm 1949 – 1952 John Parsons và MIT phối hợp chế tạo thành công máy phay
điều khiển số đầu tiên có tên Cincinati Hydrotel có trục đứng. Tủ điều khiển
dùng đèn điện tử có thể di chuyển đồng thời 3 trục, tiếp nhận dữ liệu thông qua
băng đục lỗ mã nhị phân.
- Năm 1954 thiết bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên ra đời bởi Bendix.
- Năm 1957 máy phay NC đầu tiên được trang bị trong các xưởng chế tạo máy
bay của không lực Hoa Kỳ.
- Năm 1958 ngôn ngữ lập trình APT ra đời.
- Năm 1960 các nhà chế tạo Đức trình bày những máy NC đầu tiên của mình tại

hội chợ Hannover.
- Năm 1968 kỹ thuật tích hợp mạch IC (Intergrated Circuits) làm cho các tủ điều
khiển nhỏ hơn và độ tin cậy cao hơn.
- Năm 1972 thế hệ các thiết bị NC kết nối với máy vi tính có công năng mạnh
mẽ hơn (CNC). Thế hệ này nhanh chóng được thay thế các cụm điều khiển dùng
Microprocessor.
- Năm 1986 chuẩn hóa giao diện và truyền thông: làm cơ sở cho hệ thống CIM
phát triển.
- Năm 1990 hình thành và phát triển các hệ thống CIM.
Đồ án tốt nghiệp

6


Hình 1.1: Lịch sử phát triển CIM
1.3 Quá Trình Thiết Kế Trong Ngành Chế Tạo Máy
Xét về mặt hiệu quả thì việc ứng dụng mấy tính trong quá trình thiết kế rất
được quan tâm chú ý.
Đòi hỏi phải có những giải pháp kỹ thuật thông tin chuyên môn.
Việc sử dụng máy tính đã đưa đến những cố gắng cải tiến nâng cao hiệu quả
kinh tế qua tiến trình công việc với một phương pháp tối ưu nhất (vào những
năm 70 kỹ thuật thiết kế đã tiến tới trở thành một ngành khoa học), những cơ sở
và những mối liên quan đã tạo thành nền tảng cho các giải pháp về lý thuyết có
căn cứ khoa học của CAD.
Do vậy việc trợ giúp của máy tính có tác dụng nâng cao những đòi hỏi và
kích thích sự phát triển kỹ thuật thiết kế và phương pháp của nó.
Người nghiên cứu phát triển và sử dụng nên có những kiến thức cơ bản về
kỹ thuật thiết kế để có thể tổng hợp ứng dụng mối liên quan trong các giải pháp
CAD.
Có những giải pháp tốt sống động đối với các thông tin chi tiết, tính toán,

phác thảo, phác họa, trình bày chi tiết và chuyển giao các dữ liệu của các kết quả
thực tế.
Chiến lược CIM hiện nay đòi hỏi phải có một hệ thống mới các giải pháp
trợ giúp của máy tính cho công việc của kỹ sư và phải có sự thống nhất về cơ
cấu, cấu trúc và việc chuẩn bị công nghệ.
Đồ án tốt nghiệp

7


Điều kiện đặt ra ở đây là mô hình sản phẩm, cái đó phù hợp với:
- Cấu trúc về chức năng và hình học.
- Việc minh họa bằng hình ảnh những mối quan hệ tương quan để mô tả
những mối liên quan trong thiết kế.
Sự cần thiết của một thiết bị trung tâm lưu trữ các dữ liệu sản phẩm cho tất
cả các ngành tham gia trong quá trình CAD/CAM.
Hệ thống hiện đại được điều chỉnh ngay từ đầu, còn có sự khuyến khích đối
với những nhà nghiên cứu phát triển và ứng dụng phần mềm.
Bởi vậy các nhà thiết kế càng phải có những kiến thức tin học chuyên sâu
hơn.
1.4 Chức Năng Và Ưu Điểm Của CAD/CAM
1.4.1 Chức năng của CAD/CAM
Khác với quy trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD cho phép quản
lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệu trung
tâm. Do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chứ năng kỹ thuật ngay từ giai đoạn
phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất, tức là hỗ trợ
điều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số.
Ngày nay những phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và
gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện được các chức năng cơ bản sau;
- Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều (3D) những hình dạng phức tạp.

- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động, có khả năng lien kết giữa mô hình
3D với bản vẽ 2D và ngược lại.
- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét tọa độ 3D thực hiện nhanh chóng các
chức năng mô phỏng hình học từ các dữ liệu số.
- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết
cấu lắp ghép…
- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng kỹ thuật:
tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt
độ, độ co rút vật liệu…
- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho công
nghệ gia công điều khiển số.
Đồ án tốt nghiệp

8


- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ họa chuẩn.
- Xuất dữ liệu đồ họa 3D dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết
bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể.
1.4.2 Ưu Điểm Của CAD/CAM
- Nâng cao năng suất kỹ thuật.
- Giảm thời gian chỉ dẫn.
- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật.
- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hang.
- Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường.
- Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu.
- Độ chính xác thiết kế cao.
- Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu thành.
- Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử nghiệm trên
mẫu.

- Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu.
- Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao.
- Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt.
- Dễ tiết kiệm về chi phí, giảm giá thành.
- Giảm thời gian đào tạo hội họa viên và lập trình viên cho máy NC.
- Ít sai sót trong lập trình cho máy NC.
- Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có sẵn.
- Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có.
- Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu.
- Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế.

Đồ án tốt nghiệp

9


- Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp.
- Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn giữa các nhóm
kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác.
1.5 Một Số Phần Mềm CAD/CAM Sử Dụng Trong Cơ Khí Chế Tạo
Hiện tại, thị trường phần mềm đồ họa trên thế giới rất đa dạng, việc lựa chọn
phần mềm nào để phục vụ tốt cho công việc thực sự là một điều khó khăn. Tuy
nhiên, có năm chỉ tiêu cần biết khi chọn phần mềm là:
- Tính linh hoạt.
- Tính khả thi.
- Tính đơn giản.
- Tính biểu diễn được & tính kinh tế.
Một trong những phần mềm có được những tính năng trên như Catia,
Unigraphics NX, I-deas, Pro/Engineer Wildfire….Đây là bốn phần mềm được
đánh giá là rất mạnh và rất nổi tiếng trong lĩnh vực CAD/CAM/CNC. Tùy vào

thế mạnh của mỗi phần mềm mà chúng có những ứng dụng chuyên biệt: Catia,
Unigraphics NX phục vụ triệt để cho ngành công nghiệp hàng không, ôto, tàu
thủy. Pro/Engineer phục vụ rất tốt cho ngành cơ khí khuôn mẫu ( thiết kế và gia
công) như khuôn dập, khuôn rèn, khuôn nhựa…. Pro/E có một lợi thế là giá rẻ
nên đã chiếm lĩnh các thị trường hạng trung và cao.
• Giới Thiệu Phần Mềm Catia
CATIA được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided Three Dimensional Interactive
Application), có nghĩa trong 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 ( đây là 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 Dassault.
• Giới Thiệu Phần Mềm Unigraphics NX
Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tập đoàn
Đồ án tốt nghiệp

10


Siemen. Unigraphics NX là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM/CAE linh
hoạt, tối ưu, đồng bộ, mạnh mẽ. Giúp các doanh nghiệp có thể giải quyết mọi
vấn đề khó khăn nhất trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE. Liên tục đổi mới, tích
hợp công nghệ và thêm vào các tính năng mới, hổ trợ tối ưu cho công việc,…
thêm vào việc mua đứt I-DEAS (một trong tứ đại CAD/CAM) … giúp cho
unigraphics NX từ một phần mềm sinh sau đẻ muộn đã vươn lên thành một
trong số phần mềm rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM.
• Giới Thiệu Phần Mềm Pro/Engineer Wildfire
Pro/E là phần mềm của hãng Prametric Technology Corp. Một phần mềm thiết
kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE,

nó mang lại cho chúng ta các khả năng như:
- Mô hình hóa trực tiếp vật thể rắn.
- Tạo các môdun bằng các khái niệm và phần tử thiết kế.
- Thiết kế thông số.
- Sử dụng cơ sở dữ liệu thống nhất.
- Có khả năng mô phỏng động học, động lực học kết cấu cơ khí.
Ngoài ra còn một số phần mềm rất hay được sử dụng trong gia công và thiết kế
như: CIMATRON, MASTER CAM, SOLIDWORK, INVERTOR, SOLID
EDGE…

Đồ án tốt nghiệp

11


CHƯƠNG 2
ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ
KHÍ
2.1 Sơ Lược Phần Mềm CATIA
2.1.1 Lịch Sử Phát Triển Phần Mềm
- Lúc đầu phần mềm tên là Cati, nó đã được đổi tên thành Catia năm 1981, khi
Dassault tạo ra một chi nhánh để phát triển và bán các phần mềm và ký hợp
đồng không độc quyền phân phối với IBM.
- Năm 1984, công ty Boeing đã chọn Catia là công cụ chính để thiết kế 3D, và
trở thành khách hàng lớn nhất.
- Năm 1988, Catia phiên bản 3 đã được chuyển từ các máy tính mainframe sang
unix.
- Năm 1990, General Dynamics Electric Boat Corp đã chọn Catia như là công cụ
chính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của hải quân Hoa Kỳ.
- Năm 1992, Cadam đã được mua từ IBM và các năm tiếp theo Cadam Catia V4

đã được công bố.
- Năm 1996, nó đã được chuyển từ một đến bốn hệ điều hành unix bao gồm
IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và HewlettPackard HP-UX.
- Năm 1998, một phiên bản viết lại hoàn toàn Catia, Catia V5 đã được phát
hành, với sự hỗ trợ cho unix, Windows NT và Windows XP từ 2001.
- Năm 2008, Dassault công bố Catia V6 , hỗ trợ cho các hệ điều hành Windows,
các hệ điều hành không phải Windows không được hỗ trợ nữa.
2.1.2 Các Modul Chính Của CATIA
- Catia Base: Đảm bảo điều kiện, kiểm tra hệ thống, tạo điều kiện thiết lập môi
trường, điều kiện hội thoại, kiểm tra thực hiện các toán tử cài tiệm cận vào dữ
liệu của các môdun.
- Catia Library: thư viện của các phần tử CAD/CAM mà chúng có thể hòa đồng
một số mô hình cùng đồng thời. Các đối tượng có thể được tìm kiếm bằng các từ
khóa.

Đồ án tốt nghiệp

12


- Catia Interface: truyền các dữ liệu giữa các phần mềm CAD khác nhau bằng
IGES.
- Catia Drafting: chứa hàm số để tạo phần tử 2D, ghi kích thước, tô mặt cắt, mô
tả câu chữ….
- Catia 3D Design: để kiến tạo, mô hình hóa, phân tích và biểu diễn phần 2D và
3D kể cả bề mặt.
- Catia Solids Geometry: mô hình hóa thể tích để tạo hình, hiệu chỉnh và phân
tích vật thể. Nó cho phép các toán tử logic giữa các vật thể (hợp, giao, trừ). vật
thể được tạo từ các đối tượng đơn giản bằng việc dịch chuyển hoặc quay Profile.
- Catia Kinematics: giúp xác định cấu trúc động học của cơ cấu, mô phỏng và

phân tích chuyển động, xác định vận tốc và gia tốc của các chi tiết cơ cấu,
đường chuyển động và giải quyết các bài toán va chạm.
- Catia Image Design: Tạo sự biểu diễn thực với phần khuất hoàn toàn, xác định
điều kiện chiếu sáng và các thông số bề mặt của đối tượng.
- Catia Finite Element Modeller: mô hình tổng thể mô tả tính chất vật lý và vật
liệu, điều kiện biên và tải trọng đối tượng.
- Catia Nc – Lathe: tạo chương trình chứa phần nguyên công tiện dưới dạng đầu
ra APT hoặc CL-File.
- Catia Nc – Mill: tạo chương trình chứa phần nguyên công phay.
- Catia Robotic: thiết kế và mô phỏng robot với các lệnh chuẩn, định nghĩa cấu
trúc robot, đặc trưng hình học, động học, đồng bộ hóa nhiều robot….
- Catia Building Design And Facilities Layout: tạo thiết kế các bản vẽ xây dựng,
sắp đặt các đối tượng và định nghĩa mối quan hệ giữa chúng.
- Catia Shematics: công cụ để sắp đặt vị trí những phần tử cơ bản, vẽ các sơ đồ,
thiết lập các liên kết logic giữa các phần tử và điều khiển chúng.
- Catia Piping And Tubing: thiết kế những tuyến ống dẫn phức tạp, toán tử logic
với vật thể, thăm dò va chạm…
- Catia Structural Design And Steelwak: công cụ tổ hợp cho kiến trúc.
- Catia Graphic Intensive Interface: công cụ lập trình để mở rộng những hàm số
mới và tiếp cận mở vào môi trường Catia.
Tuy nhiên, Catia còn rất nhiều Môdun hỗ trợ thiết kế và gia công khuôn mẫu ,
Đồ án tốt nghiệp

13


thiết kế kim loại tấm, xử lý các quá trình gia công không phoi, hỗ trơ lập trình
điều khiển, thiết kế bo mạch…
2.2 Ứng Dụng CATIA Trong Thiết Kế Và Gia Công Chi Tiết Tấm Dưới
2.2.1 Các Bước Thiết Kế Chi Tiết Tấm Dưới

Bước 1: Khởi động chương trình, sau đó đăng nhập vào trình ứng dụng Part
Design để vào môi trường thiết kế.
Có 2 cách đăng nhập sau:
Start → Mechanical Design → Part Design

Hình 2.1: Các trình ứng dụng Catia
File → New → Part
Sau khi đặt tên cho bản vẽ, chọn OK để vào môi trường thiết kế.
Bước 2: Vẽ phác thảo biên dạng chi tiết.
- Chọn mặt phẳng vẽ phác: Trên Specication Tree phía bên trái màn hình đồ họa
chọn mặt phẳng xy sau đó click vào biểu tượng sketch
sketch để vào môi trường vẽ phác.

trên thanh công cụ

- Sử dụng các lệnh trên thanh công cụ Profile để vẽ biên dạng chi tiết.
Đồ án tốt nghiệp

14


Hình 2.2: Hình ảnh sau khi vẽ phác
- Click vào biểu tượng
trên thanh công cụ Constraint để tạo các ràng buộc
hình học và lên các kích thước đối tượng.

Hình 2.3:
Hình ảnh tạo ràng buộc hình học
Các nét vẽ có màu xanh dương thể hiện chi tiết đã đầy đủ các ràng buộc.
- Click vào biểu tượng

để thoát khỏi môi trường vẽ phác.

- Sử dụng lệnh Pad để thực hiện đùn khối: Click vào biểu tượng
sau đó chọn
vào biên dạng chi tiết hộp thoại xuất hiện cho phép ta điền chiều dày, hướng
đùn…
Đồ án tốt nghiệp

15


Hình 2.4
Hình ảnh sau khi đùn khối
Bước 3: Thiết kế các lỗ tròn gồm 2 lỗ Φ36, 2 lỗ Φ10, 4 lỗ Φ8.5 mm
- Click vào biểu tượng sketch

sau đó chọn vào mề mặt chi tiết để định nghĩa

mặt phẳng vẽ phác.
- Sử dụng lệnh Circle

để vẽ các hình tròn.

- Sử dụng công cụ Constraint để tạo ràng buộc và lên kích thước.
- Click biểu tượng Exit Workbench
- Sử dụng lệnh Pocket

để thoát khỏi môi trường vẽ phác.

để tạo lỗ.

- Khai báo chiều sâu cho các lỗ.

Đồ án tốt nghiệp

16


Hình

2.5

Hình ảnh sau khi tạo lỗ
Bước 4: Vát mép pocket giữa và taro 4 lỗ M10
- Vát mép: Click vào biểu tượng Chamfer

trên thanh công cụ Dress up

Feature sau đó chọn cạnh của pocket giữa chi tiết, khai báo chiều sâu và góc vát.
- Taro 4 lỗ M10: Click vào biểu tượng Hole

trên thanh công cụ Sketch

Based Features sau đó lần lượt chọn 4 lỗ Φ8.5 mm cần taro ren. Hộp thoại xuất
hiện:

Hình 2.6: Các thông số lỗ ren
Lần lượt chọn các thông số như chiều sâu lỗ, kiểu ren, loại lỗ…
Đồ án tốt nghiệp

17


Cuối cùng click OK để kết thúc.

Hình 2.7: Chi tiết cuối cùng khi thiết kế

Đồ án tốt nghiệp

18


2.2.2 Xuất bản vẽ 3D sang 2D
Trình ứng dụng Drafting cho phép xuất và quản lý bản vẽ 2D từ đối tượng vật
thể 3D một cách tự động và dễ dàng thực hiện các thao tác, sau đây là một số
khả năng cơ bản trên Drafting :
- Tạo và quản lý một trang bản vẽ từ một chi tiết bất kỳ.
- Tạo hình chiếu bằng từ một chi tiết bất kỳ.
- Khả năng tạo nhanh các hình chiếu khác.
- Tạo các mặt cắt cho từng hình chiếu.
- Tạo các hình trích theo tỉ lệ xích cho bất kỳ hình chiếu nào.
- Tạo và quản lý các kích thước, hiệu chỉnh các đường nét cơ bản của
hình chiếu vầ kích thước.
Sau đây là trình tự thực hiện trích xuất bản vẽ 3D tấm dưới sang 2D :
Bước 1 : Đăng nhập vào trình ứng dụng Drafting : Vào trình đơn Start → Click
chuột vào trình ứng dụng Mechanical Design → Chọn trình đơn Drafting

Hình 2.8 : Đăng nhập vào Drafting

Đồ án tốt nghiệp

19


Sau khi đăng nhập vào trình ứng dụng Drafting, hộp thoại thông báo xuất hiện
cho phép chọn tiêu chuẩn hệ thống bản vẽ, chọn khổ giấy theo tiêu chuẩn bản
vẽ, chọn khổ giấy đứng hay ngang.
Bước 2 : Mở tập tin chi tiết tấm dưới : Vào trình đơn File → chọn open → chọn
đường dẫn tới chi tiết tấm dưới → OK
Vào trình đơn Window để chuyển đổi các tập tin qua lại với nhau, có thể chia
màn hình theo chiều dọc hoặc ngang theo tính năng Tile Horizontally và Tile
Vertically để sắp xếp các tập tin cùng một lúc trên màn hình.

Hình 2.9 : Tính năng Window trong Drafting
Bước 3 : Tạo các hình chiếu
Sử dụng lệnh Front view

để tạo hình chiếu ban đầu cho chi tiết.

Sử dụng lệnh Projection view

để tạo hình chiếu từ hình chiếu gốc. Hình

chiếu gốc phải được kích hoạt bằng cách nhấp đúp vào hình chiếu đó hoặc chọn
Activate view trên trình đơn sổ khi nhấp phải chuột vào hình chiếu đó.
Sử dụng lệnh Offset section view

để tạo mặt cắt cho hình chiếu theo đường

gấp khúc vuông góc.

Đồ án tốt nghiệp

20


Hì
nh 2.10 : Tạo ba hình chiếu
Bước 4 : Ghi kích thước và văn bản cho đối tượng bản vẽ
Hì
nh

2.11 : Bản vẽ chi tiết tấm dưới

Đồ án tốt nghiệp

21


2.2.3 Lập Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Tấm Dưới
1. Phôi gia công
Chi tiết tấm dưới được gia công từ phôi đúc có dạng hình hộp chữ nhật. Kích
thước ba chiều của phôi lần lượt là chiều dài 210 mm, chiều rộng 140 mm và
chiều cao 30 mm.
2. Chọn chuẩn gia công
Khi gia công để đảm bảo độ chính xác và tính kinh tế ta phải xác định vị trí
tương quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt gia công của chi tiết, do đó chọn chuẩn
định vị trong quá trình định vị chi tiết là rất quan trọng. Đối với chi tiết tấm dưới
em chọn chuẩn như sau: Bề mặt 8 chưa được gia công nên chọn bề mặt 8 làm

chuẩn thô để gia công bề mặt 1, sau khi gia công chọn bề mặt 1 làm chuẩn tinh
để phay biên dạng 15, khoan các lỗ 9, 10, 11, 12, 13, 14, taro các lỗ 9, 10, 12,
13, phay các lỗ 2, 3, 4, 6, 7 vát mép 5, cuối cùng phay bề mặt dưới.

Hình 2.12: Bố trí gia công
Nét đứt thể hiện đường biên dạng phôi.

Đồ án tốt nghiệp

22


3. Trình tự thực hiện các nguyên công
Nguyên công 1: phay bề mặt 1, phay biên dạng 15
- Bước 1: Phay mặt 1 đạt kích thước 27.5 mm so với bề mặt 8, độ nhám
cho phép là 6.3 μm.
- Bước 2: Phay biên dạng 15 đạt độ sâu14 mm so với mặt 1.
a. Định vị và kẹp chặt
- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt 8, 17 và 18 khống chế 5 bậc tự do.
- Kẹp chặt: Phôi chi tiết tấm dưới có dạng hình hộp đơn giản nên có thể
kẹp chặt bằng điện từ hoặc cơ cấu ren vít. Ở đây em sử dụng cơ cấu ren vít đầu
kẹp phẳng để kẹp chặt.
b. Chọn máy gia công
Máy CNC 3 trục.
c. Dụng cụ cắt và chế độ cắt
- Dao phay bề mặt đường kính Φ 40 mm.
Vận tốc cắt 250 v/ph, tốc độ trục chính khi gia công 1500 v/ph.
- Dao phay ngón đường kính Φ 10 mm.
Vận tốc cắt 200 v/ph, tốc độ trục chính khi gia công là 1200 v/ph.

Hình 2.13: Nguyên công 1

Đồ án tốt nghiệp

23


Nguyên công 2: Khoan các lỗ
- Bước 1: Khoan 2 lỗ Φ10 mm sâu 25 mm so với bề mặt 1, đạt cấp
chính xác cấp 7.
- Bước 2: Khoan 4 lỗ Φ8.5 mm sâu 25 mm so với bề mặt 1.
- Bước 3: Taro 4 lỗ 9, 10, 12, 13.
a. Định vị và kẹp chặt: Tương tự như nguyên công 1
b. Chọn máy gia công: Máy CNC 3 trục.
c. Dụng cụ cắt và chế độ cắt
- Mũi khoan Φ10 mm.
Vận tốc cắt 150 v/ph, tốc độ quay của trục chính 1000 v/ph.
- Mũi khoan Φ8.5 mm.
Vận tốc cắt 150 v/ph, tốc độ quay của trục chính 1000 v/ph.
- Mũi taro M10

Hình 2.14: Nguyên công 2

Đồ án tốt nghiệp

24


Nguyên công 3: Phay các pocket
- Bước 1: Phay 2 lỗ 3 và 7 đạt đường kính 30 mm sâu 25 mm so

với mặt 1, cấp chính xác cho phép H12, độ nhám cho phép 6.3
μm.
- Bước 2: Phay 2 lỗ 2 và 6 đạt đường kính 36 mm sâu 15 mm so
với mặt 1, độ nhám cho phép 6.3 μm.
- Phay pocket giữa chi tiết sâu 25 mm so với mặt 1, đạt cấp chính
xác cấp 7.
- Vát mép cho pocket giữa đạt 5x45 độ, độ nhám của đường bao
quanh đạt 0.8 μm.
a. Định vị và kẹp chặt
- Định vị: Chi tiết được định vị ở mặt 8, 17 và 18 khống chế 5 bậc
tự do.
- Kẹp chặt: Dùng cơ cấu ren vít đầu kẹp phẳng để kẹp chặt.
b. Máy gia công: Máy CNC 3 trục.
c. Dụng cụ cắt và chế độ cắt
- Dao phay ngón Φ10 mm. Vận tốc cắt 250 v/ph, tốc độ trục chính
1500 v/ph.
- Dao phay vát mép.

Hình
2.15: Nguyên công 3

Đồ án tốt nghiệp

25