GIÁO TRÌNH CAD CAM PHẦN 2 CAD THIẾT kế NHỜ máy TÍNH CHƯƠNG 4

Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Trung Thực

Lê

PHẦN II
CAD – THIẾT KẾ NHỜ
NHỜ MÁY TÍNH
CHƯƠNG 4

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
4.1 Tổng quan:

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 để gọi
các chương trình con chứa trong máy tính. Trong phần lớn các hệ thống, hình vẽ được tạo
nên từ các phần tử hình học đơn giản: điểm, đường thẳng, đường tròn, .... Chúng có thể
thay đổi theo yêu cầu của người vẽ: phóng to, thu nhỏ, di chuyển, xoay, ... Thông qua các
thao tác khác nhau các phần tử của hình vẽ dần được hình thành.
Một hệ tương tác đồ họa máy tính ICG (Interactive Computer Graphics) điển hình bao
gồm phần cứng và phần mềm
Phần cứng gồm:
• Bộ xử lý trung tâm
• Một hoặc vài trạm làm việc kể cả màn hình
• Các thiết bò như máy in, máy vẽ, .....

Phần mềm gồm: Các chương trình cần thiết để đưa qúa trình đồ họa lên hệ thống,
kèm theo các chương trình ứng dụng cho các nhiệm vụ thiết kế riêng biệt theo yêu cầu của
người dùng.
Cần phải chú ý một điều là hệ ICG chỉ là thành phần của hệ thống CAD. Thành phần
căn bản khác chính là người thiết kế. ICG là công cụ để người thiết kế giải bài toán thiết
kế. Thực tế, hệ IGC làm tăng khả năng của người thiết kế. Đây muốn nói đến hiệu qủa
Synergistic. Người thiết kế thực hiện một phần quy trình thiết kế mà hợp với kỹ năng sáng
tạo của con người (nhận thức, suy nghó độc lập), còn máy tính thực hiện nhiệm vụ mà hợp
với khả năng của nó ( tốc độ tính toán nhanh, cho hiện đồ họa lên màn hình, lưu trữ dữ
liệu và kết qủa là hệ thống cho một tổng lớn hơn tổng số của các thành phần.
Có nhiều lý do căn bản để ứng dụng hệ thống CAD
1. Nâng cao năng suất của người thiết kế
- Giúp trông thấy sản phẩm và các thành phần của nó
- Giảm được thời gian tổng hợp, phân tích và lập tài liệu thiết kế.
- Giá thành thiết kế giảm, thời gian hoàn tất dự án ngắn hơn
2. Cải thiện được chất lượng thiết kế
- Cho phép phân tích nhiều phương án thiết kế hơn
CAD/CAM

35


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
- Giảm được sai sót vì hệ thống đảm bảo độ chính xác cao hơn.
3. Cải thiện được sự truyền thông
- Bản vẽ thiết kế tốt hơn
- Tiêu chuẩn hóa tốt hơn
- Lập tài liệu tốt hơn

- Hợp lệ hơn
4. Tạo được cơ sở dữ liệu cho chế tạo.
- Trong quá trình tạo tài liệu cho sản phẩm thiết kế (hình học và lên kích
thước cho sản phẩm và các cấu thành, vật liệu, danh sách vật liệu v.v.), nhiều cơ sở
dữ liệu cần thiết cho việc chế tạo cũng được tạo ra.

VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Sự tiến hóa của CAD liên quan đến sự phát triển đồ họa máy tính. Tất nhiên CAD
đònh hướng không chỉ là độ họa máy tính, nhưng đồ họa máy tính tương tác (ICG) hình
thành phần cốt lõi trong CAD. Lòch sử phát triển của CAD có những nét chính như sau:
• Năm 1950 khởi đầu một trong những dự án đầu tiên trong lónh vực đồ họa vi
tính là phát triển ngôn ngữ APT tại đại học công nghệ Massachusetts. Dự án này liên
quan đến việc phát triển phương pháp thích hợp để xác đònh các phần tử hình học cho
việc lập trình NC có dùng máy tính.
• Vào cuối những năm 1950 một khái niệm mới ra đời đó là bút sáng (Light pen
). Ý tưởng về thiết bò này hình thành khi cần phải xử lý dữ liệu Radar cho dự án
phòng thủ gọi là SAGE (Semi - Automatic Ground Environment System). Mục tiêu
của dự án là phát triển một hệ thống để phân tích dữ liệu Radar và để hiện diện mục
tiêu ném bom có thể trên màn hình CRT. Để tiết kiệm thời gian trong việc cho hiện
lên màn hình máy bay (interceptor aircraft) chống máy bay ném bom, ý tưởng về việc
dùng bút sáng để xác đònh một vùng riêng biệt trên màn hình CRT đã được phát triển.
• Vào những năm đầu thập kỷ 60, Ivan Sutherland làm việc cho một dự án tại
MIT gọi là Sketchpad và đã trình bày một tờ giấy trên đó vẽ một số kết qủa của anh
tại Hội nghò Fall Joint Computer vào năm 1963. Dự án Sketchpad có ý nghóa lớn vì nó
giới thiệu một trong hoạt động tạo ra và xử lý hình ảnh tức khắc trên màn hình. Đối với
nhiều quan sát viên, việc này đánh dấu sự bắt đầu của đồ họa vi tính.
• Trong những năm của thập kỷ 60 rất nhiều hãng như General Motor, IBM,
Lockheed-Georgia, Itek Corp. và Mcdonnell (bây giờ là Mcdonnell Douglas) tham gia
tích cực vào các dự án về đồ họa vi tính. Một số dự án tình cờ có ý nghóa thương mại
(thí dụ Unigraphics của Mcdonnell Douglas và CADAM của Lock heed). Vào cuối

những năm 1960 một số hãng thương mại CAD/CAM được hình thành như Calma vào
năm 1968, Computervision vào năm 1969. Những hãng này bán các hệ thống chìa
chìa
khóa trao tay, tức bao gồm cả phần cứng và phần mềm cần cho người dùng. Các hãng
khác thì chuyên bán phần mềm đồ họa máy tính. Một trong những tên tuổi quen thuộc
trong lónh vực này là Pat Harranty, người có công ty MCS phát triển phần mềm nổi
tiếng AD 2000 (phiên bản cuối có tên là ANVIL 4000) – một phần mềm CAD thông
dụng.

CAD/CAM

36


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Trung Thực

Lê

4.2. QÚA TRÌNH THIẾT KẾ
Trước khi xem xét một vài khía cạnh của CAD, trước hết chúng ta hãy xét qúa trình
thiết kế nói chung. Theo Shigley, qúa trình thiết kế được xem như là một qúa trình lặp lại
gồm 6 bước phân biệt:
1. Nhận biết nhu cầu
2. Xác đònh nhiệm vụ thiết kế
3. Tổng hợp
4. Phân tích và tối ưu hóa
5. Đánh gía
6. Trình bày
Việc nhận biết nhu cầu liên quan đến việc nhận biết vấn đề tồn tại bởi một người nào

đó và cần được giải quyết. Việc này có thể là bản thiết kế máy hiện tại có khuyết điểm,
hay là một sản phẩm mới có nhu cầu trên thò trường do khách hàng gợi ý.
Việc xác đònh nhiệm vụ liên quan đến việc chỉ ra những công việc cần phải làm khi
thiết kế: xác đònh đặc tính vật lý, chức năng, gía thành, chất lượng và cách thức vận hành.
Tổng hợp và phân tích có liên quan chặt chẽ với nhau và rất hay lặp lại trong qúa
trình thiết kế. Người thiết kế nghó ra một bộ phận nhất đònh của hệ thống, đem ra phân
tích, cải tiến và thiết kế lại. Qúa trình này được lặp lại cho đến khi bản thiết kế đạt được
tối ưu theo các chỉ tiêu của người thiết kế. Các bộ phận này được tổng hợp lại thành toàn
hệ thống và qúa trình thiết kế lại được thực hiện theo cách lặp lại tương tự.
Việc đánh gía bản thiết kế yêu cầu việc sản xuất thử mẫu để đánh giá tình hình vận
hành, chất lượng, độ tin cậy và các chỉ tiêu khác.
Khâu cuối cùng là trình bầy bản thiết kế: các bản vẽ, bảng liệt kê vật liệu, bảng lắp
ráp,.... chủ yếu là tạo ra các cơ sở dữ liệu của thiết kế. Qúa trình thiết kế được mô tả trên
hình 4.1
Quá trình thiết kế truyền thống được thực hiện bằng tay trên bảng vẽ. Quá trình này
được thực hiện theo cách thử và sai. Mỗi lần thử là một lần bản thiết kế được cải thiện.
Nhược điểm của phương pháp này là mất nhiều thời gian. Phải cần rất nhiều thời giờ cho
một bản thiết kế.

4.3. ỨNG DỤNG MÁY TÍNH ĐỂ THIẾT KẾ
Có 4 nhiệm vụ được thực hiện khi thiết kế nhờ máy tính
1. Mô hình hóa hình
học
2. Phân tích kỹ thuật
Nhận biết nhu cầu
3. Xem xét lại bản vẽ
và đánh gía
4. In bản vẽ tự động
Xác đònh nhiệm vụ
Hình 4.2. Phản ánh 4

giai đoạn thiết kế nhờ máy
tính trong quá trình thiết
kế.
Tổng hợp
Phân tích và tối ưu hóa

CAD/CAM

Đánh giá thiết kế
Trình bày

37


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Trung Thực

Lê

Hình 4.1 Qúa trình thiết kế

Nhận biết nhu cầu
Xác đònh nhiệm vụ
Tổng hợp
Phân tích và tối ưu hóa

Mô hình hóa hình học
Phân tích kỹ thuật

Đánh giá thiết kế

Xem lại bản vẽ và đánh giá

Trình bày

In bản vẽ tự động

Hình 4.2:

Ứng dụng máy tính trong thiết kế

4.3.1 Mô hình hóa hình học

Trong quá trình thiết kế nhờ máy tính, mô hình hóa hình học liên quan đến việc mô
tả toán học hình dạng của đối tượng trên màn hình. Việc mô tả toán học cho phép hình
ảnh của đối tượng xuất hiện trên màn hình và xử lý nó qua các tín hiệu được truyền từ
CAD/CAM

38


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
CPU của hệ thống CAD. Phần mềm có khả năng mô hình hóa hình học phải được thiết kế
để được sử dụng một cách có hiệu qủa bởi máy tính và người sử dụng.
Để mô hình hóa hình học người thiết kế xây dựng hình ảnh của đối tượng trên màn
hình của hệ thống ICG bằng cách nhập 3 loại lệnh cho máy tính.
1. Lệnh vẽ các phần tử hình học cơ sở như đường, điểm, hình tròn
2. Lệnh biến đổi như phóng đại, xoay và thay đổi vò trí của các phần tử trên.

3. Lệnh liên kết các phần tử trên thành hình dạng cần thiết của đối tượng
Trong quá trình này máy tính chuyển đổi các lệnh thành các mô hình tóan học, lưu
trữ thành các file dữ liệu và xuất ra màn hình CRT. Mô hình có thể được gọi ra bất cứ
lúc nào để xem xét, phân tích và sửa đổi.
Có nhiều phương pháp biểu diễn đối tượng khi mô hình hóa hình học.
Dạng cơ bản là sử dụng phương pháp khung dây để mô tả đối tượng: Chi tiết được
mô tả bằng cách nối các đường với nhau. Mô hình hình học được phân thành 3 dạng tùy
theo khả năng của hệ ICG
1. 2D: Biểu diễn đồ họa 2 chiều, dùng cho các chi tiết phẳng.
2. 2,5 D : Mô tả đối tượng kiểu 2D nhưng cho phép biểu diễn đối tượng ở dạng 3D
chừng nào chi tiết có chiều dày không đổi.
3. 3D: Cho phép mô hình hóa đối tượng phức tạp hơn trong không gian 3 chiều. Mô tả
đối tượng trong không gian 3 chiều bằng khung dây đôi khi cũng rắc rối đối với chi tiết
phức tạp. Mô hình khung dây có thể được cải thiện bằng một số cách:
• Tạo các nét khuất sau chi tiết .
• Dấu hoàn toàn các nét khuất phía sau chi tiết. Như vậy có thể tưởng tượng
chi tiết tốt hơn. Một số hệ thống CAD có thể tự động giấu nét khuất, nhưng một số
khác lại yêu cầu chỉ ra nét nào cần giấu.
• Làm cho chi tiết có các bề mặt để ta có thể trông thấy chi tiết ở dạng đặc.
Tuy nhiên đối tượng vẫn được lưu trong máy tính ở dạng khung dây.
Phương pháp tiến bộ nhất là tạo mô hình khối đặc (Solid) trong không gian 3 chiều.
Phương pháp này thường sử dụng các khối hình học cơ sở và các phép tóan của đại số
Boole để xây dựng đối tượng (trụ, hộp, côn, cầu, chêm,...) mà ta sẽ xem xét trong chương
6.
Một đặc điểm nữa của một số hệ thống CAD là khả năng tạo màu cho hình vẽ. Nhờ
màu sắc ta có thể đưa lên màn hình nhiều thông tin hơn, phân biệt các đối tượng trong bản
vẽ lắp hoặc làm nổi bật kích thước và một số mục đích khác. Ưu diểm của đồ họa màu
sẽ được xem xét trong chương 5.

4.3.2. Phân tích kỹ thuật.

Khi thiết kế kỹ thuật, cần một số phân tích:
- Tính ứng suất - biên dạng
- Tính toán truyền nhiệt
- Sử dụng các phương trình vi phân để mô tả đặc tính động lực học của hệ
thống được thiết kế

Máy tính có thể được sử dụng để làm các công việc trên.

Thông thường thì một số chương trình chuyên dụng phải được phát triển để giải các
bài toán thiết kế và được viết bởi nhóm thiết kế. Nhưng trong nhiều trường hợp có thể mua
các chương trình có mục đích sử dụng chung để thực hiện việc phân tích kỹ thuật.
CAD/CAM

39


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
Các hệ thống CAD/CAM kiểu chìa khóa trao tay thường bao gồm các phần mềm phân
tích kỹ thuật và có thể dùng cho việc thiết kế. Thí dụ, phân tích khối lượng, phân tích
phần tử hữu hạn. Phân tích khối lượng có lẽ là ứng dụng rộng rãi nhất. Nó bao gồm các
công việc:
• Tính diện tích bề mặt
• Tính trọng lượng
• Tính thể tích
• Trọng tâm
Đối với mặt phẳng hoặc tiết diện của một vật đặc, việc tính toán gồm chu vi, diện
tích và mô men quán tính của tiết diện. Nhưng công cụ mạnh mẽ nhất của một hệ thống

CAD là phương pháp phần tử hữu hạn. Với kỹ thuật này vật được chia ra thành rất nhiều
phần tử hữu hạn (có dạng tam giác hoặc chữ nhật) được nối với nhau bởi các nút lưới.
Bằng cách sử dụng máy tính với khả năng tính toán đáng kể, toàn bộ vật có thể được phân
tích về ứng suất-biến dạng, truyền nhiệt bằng cách tính toán hành vi của mỗi nút. Bằng
cách xác đònh quan hệ qua lại giữa các nút trong hệ thống, đặc điểm của vật có thể được
xác đònh. Một số hệ thống CAD có thể tự động xác đònh các nút và cấu trúc lưới của vật
cho trước. Người sử dụng chỉ cần xác đònh các tham số cụ thể cho mô hình phần tử hữu hạn
là hệ thống CAD có thể thực hiện việc tính toán.
Kết qủa phân tích phần tử hữu hạn thường được thể hiện trên màn hình là tốt nhất. Thí
dụ khi phân tích ứng suất - biến dạng một vật thể kết qủa phải được chỉ ra trên màn hình
ở dạng chi tiết có hình dạng và vò trí mới so với hình dạng và vò trí cũ (hình 4.3)

Hình 4.3 Kết qủa phân tích ứng suất - biến dạng

theo phương pháp phần tử hữu hạn
Màu sắc ũng có thể được dùng để nhấn mạnh việc so sánh chi tiết trước và sau biến
dạng.
Nếu kết qủa tính cho thấy không tốt, người thiết kế có thể sửa đổi hình dáng của chi
tiết và thực hiện việc tính toán lại theo phương pháp phần tử hữu hạn cho đến khi đạt được
kết qủa mong muốn.

4.3.3. Xem xét lại bản vẽ và đánh giá:

Việc kiểm tra lại độ chính xác của bản thiết kế có thể được thực hiện trên màn hình.
Các chương trình con cho phép xác đònh một cách bán tựï động kích thước và dung sai kích
CAD/CAM

40

Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
thước đã giúp cho người dùng tránh được lỗi khi lên kích thước - Người thiết kế có thể
phóng to ảnh lên để xác đònh kích thước cho rõ ràng hơn.
Khi xem lại bản vẽ, thủ tục gọi lớp rất hữu ích, thí dụ ta có thể tạo lớp vẽ phôi đúc và
lớp vẽ chi tiết. Bằng cách gọi cả 2 lớp, ta có thể quan sát thấy bề dày của lượng dư cho vật
đúc để kiểm tra xem có thiếu chỗ nào không. Thủ tục này có thể thực hiện trong giai đoạn
kiểm tra từng bước trong qúa trình chế tạo chi tiết.
Một thủ tục liên quan khi rà lại bản vẽ là kiểm tra lại các chi tiết xem có chỗ nào đè
lên nhau không trên bản vẽ lắp. Khi bản vẽ phức tạp, việc này rất hay xảy ra.
Trong một số hệ thống CAD, một trong những đặc điểm quan trọng là mô phỏng
chuyển động (Kinematics). Với đặc điểm này, người sử dụng có thể hoạt hóa chuyển động
của các cơ cấu đơn giản được thiết kế, nhờ vậy có thể phát hiện ra khuyết điểm trong thiết
kế, thí dụ chi tiết này đụng vào chi tiết kia khi hoạt động.
Trong số những hệ thống CAD có khả năng hoạt ảnh hóa chuyển động của các cơ cấu
là ADAM (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) do Đại học Michigan
phát triển. Loại chương trình này rất tiện dụng cho người thiết kế khi xây dựng các cơ cấu
cần thiết để thực hiện chuyển động.

4.3.4. Tự động tạo bản vẽ:

Tự động tạo bản vẽ là tạo ra các bản vẽ kỹ thuật trực tiếp từ cơ sở dữ liệu CAD.
Trong các phòng CAD trước kia, tự động hóa việc in bản vẽ chủ yếu là để chính lý hệ
thống CAD. Thực sự hệ thống CAD có thể tăng năng suất nhiệm vụ vẽ lên gấp 5 lần so
với vẽ bằng tay.
Một số đặc điểm đồ họa trong hệ thống CAD tự thân dẫn đến qúa trình tạo bản vẽ.
Những đặc điểm này gồm có:
- Tự động lên kích thước
- Kẻ chéo mặt cắt

- Lấy tỉ lệ
- Xem mặt cắt, hình chiếu
- Phóng to các chi tiết nhỏ
- Xoay
- Chuyển hình ảnh sang hình chiếu trục đo (ISO), phối cảnh (Perspective)

Phần lớn các hệ thống CAD có khả năng tạo ra 6 hình chiếu.
Bằng cách lập chương trình các tiêu chuấn thiết kế, các bản vẽ kỹ thuật có thể được

tạo ra để gắn các tiêu chuẩn vẽ của công ty vào trong hệ thống CAD.
Hình 4.4 là bản vẽ có bốn hình chiếu. Bốn hình chiếu này tự động tạo ra nhờ hệ thống
CAD. Đặc biệt hình chiếu trục đo có thể làm cho chúng ta hình dung chi tiết rõ ràng hơn
nhiều so với 3 hình chiếu bằng , cạnh và đứng.
Chúng ta sẽ bàn về các thiết bò tạo ra bản vẽ trong mục 5.5.

CAD/CAM

41


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Trung Thực

Lê

Hình 4.4. Bốn hình chiếu tự động được tạo ra nhờ hệ thống CAD

4.3.5. Phân loại chi tiết và mã hóa

Ngoài 4 chức năng trên, cơ sở dữ liệu CAD còn có thể được dùng để phát triển hệ

thống phân loại chi tiết và mã hóa, nghóa là gom các chi tiết giống nhau thành 1 nhóm và
họ các chi tiết giống nhau thì được sắp xếp theo sơ đồ mã hóa. Người thiết kế theo hệ
thống phân loại và mã hóa có thể gọi ra những bản vẽ thiết kế chi tiết mà không cần phải
vẽ chi tiết mới. Những hệ thống này cũng được dùng trong sản xuất và chúng ta sẽ xem
xét sau trong chương 12.

4.4. Hình thành cơ sở dữ liệu cho chế tạo

Ở mục 4.3 ta đã thấy rằng CAD có nhiều cách để tăng năng suất thiết kế. Một lý do
quan trọng khác để dùng hệ thống CAD là nó cho cơ hội phát triển cơ sở dữ liệu cần thiết
cho sản xuất sản phẩm.
Trong chu kỳ sản xuất cổ điển, các bản vẽ thiết kế chuẩn bò bởi người vẽ, và sau đó
được các kỹ sư công nghệ dùng để thiết kế qúa trình gia công (nghóa là tạo ra tờ tiến trình
gia công). Qúa trình thiết kế tách rời khỏi qúa trình gia công. Như vậy mất nhiều thời gian
để lập lại bản vẽ.

CAD/CAM

42


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
Trong hệ thống sản xuất có tích hợp CAD/CAM, giữa chế tạo và thiết kế có quan hệ
trực tiếp với nhau. Mục tiêu của CAD/CAM không chỉ là tự động hoá một số pha thiết kế
và tự động hoá một số pha chế tạo mà còn là TĐH việc chuyển dữ liệu thiết kế cho chế
tạo. Các hệ thống sản xuất trên cơ sở máy tính đã được phát triển để tạo ra nhiều dữ liệu
và tài liệu cần thiết cho việc vạch kế hoạch và quản lý sản xuất đối với sản phẩm. Cơ
sở dữ liệu cho chế tạo chính là cơ sở dữ liệu CAD/CAM tích hợp. Nó bao gồm tất cả các

dữ liệu được tạo ra khi thiết kế (dữ liệu hình học, danh sách vật liệu, danh sách chi tiết,
phân loại vật liệu,.v.v...), kể cả các dữ liệu phụ cần thiết cho chế tạo mà phần lớn được
tạo ra khi thiết kế sản phẩm. Hình 4.5 cho thấy cơ sở dữ liệu CAD/CAM có quan hệ như
thế nào khi thiết kế và chế tạo trong một công ty sản xuất sản phẩm điển hình.
CAM

CAD

Thiết kế dụng
cụ và đồ gá

Mô hình hóa
hình học
Tương
tác đồ
họa

Phân tích
kỹ thuật

Xem lại
bản vẽ và
đánh giá
Tạo bản vẽ
tự động

Cơ sở
dữ liệu

Lập trình NC

Thiết kế QTCN
nhờ máy tính

Lập kế hoạch
và lòch trình sản
xuất

Hình 4.5. Quan hệ mong muốn của cơ sở dữ liệu CAD/CAM với CAD và CAM

4.5. Lợi ích của CAD

Có nhiều lợi ích từ CAD, nhưng chỉ một số có thể đo được. Một số lợi ích như chất
lượng công việc tốt hơn, có nhiều thông tin bổ ích hơn, điều kiện hiểu biết nhau giữa các
đồng nghiệp tốt hơn,..... rất khó đo đạc. Một số lợi ích có thể cảm nhận được nhưng phải
lâu dài mới đánh giá được. Một số khác có thể đo trực tiếp được.
Bảng 4.1 liệt kê những lợi ích mà hệ thống CAD/CAM có thể mang lại cho người sử
dụng. Trong một số mục dưới dđây ta sẽ bàn sâu hơn về các lợi ích đó.

CAD/CAM

43


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Lê
Trung Thực
Bảng 4.1. Bảng liệt kê các lợi ích có thể có khi ứng dụng CAD/CAM như một phần
của hệ thống CAD/CAM tích hợp.
1. Năng suất thiết kế tăng

2. Thời gian thiết kế giảm
3. Giảm được số người thiết kế
4. Dể đáp ứng nhu cầu khác hàng
5. Đáp ứng yêu cầu nhanh hơn
6. Tránh được đụng chạm sơ đồ
7. Ít lỗi hơn
8. Chính xác hơn
9. Dễ nhận ra sự đụng nhau giữa các bộ phận
10. Phân tích tốt hơn, giảm được việc thử mẫu
11. Giúp chuẩn bò hồ sơ
12. Thiết kế hợp tiêu chuẩn hơn
13. Thiết kế đảm bảo hơn
14. Thiết kế dụng cụ năng suất hơn
15. Biết giá thành đảm bảo hơn
16. Giảm thời gian đào tạo để vẽ và lập trình NC
17. Lập trình NC ít lỗi hơn
18. Đảm bảo sử dụng chi tiết và dụng cụ đang có tốt hơn
19. Giúp cho bản thiết kế được tin tưởng đúng hơn cho kỹ thuật chế tạo hiện hành
20. Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ thuật toán tối ưu hóa
21. Đảm bảo kết qủa làm việc tốt hơn
22. Quản lý đội ngũ thiết kế dự án hiệu qủa hơn
23. Giúp kiểm tra các chi tiết phức tạp.
24. Giúp cho kỹ sư công nghệ, thiết kế, vẽ, quản lý và các nhóm khác giao lưu và hiểu biết nhau hơn

Tăng năng suất thiết kế

Khi năng suất tăng thì số lượng nhân viên giảm, do đó tăng khả năng cạnh tranh của
công ty vì giá thành sản phẩm giảm. Năng suất thiết kế nhờ máy tính có thể tăng từ 3 đến
10 lần, hãn hữu có thể tăng đến 100 lần nhưng không điển hình. Năng suất thiết kế phụ
thuộc nhiều yếu tố:

• Độ phức tạp của bản vẽ kỹ thuật
• Mức độ tỉ mỉ
• Mức độ lặp lại trên sản phẩm thiết kế
• Mức độ đối xứng
• Độ lớn của thư viện chi tiết thường dùng
Khi những yếu tố trên tăng thì hiệu qủa của việc dùng CAD sẽ tăng.

Thời gian chu kỳ sản suất ngắn hơn

CAD nhanh hơn thiết kế truyền thống: chuẩn bò biểu bảng nhanh hơn, thiết kế nhanh
hơn, do đó thời gian thực hiện đơn đặt hàng nhanh hơn.

Phân tích kỹ thuật nhanh hơn

Nhờ sử dụng hệ thống CAD, cùng một người vừa có thể thiết kế vừa thực hiện phân
tích kỹ thuật tại cùng một vò trí, không phải mất công đưa qua đưa lại giữa phòng thiết kế
và phân tích. Như vậy thiết kế vừa nhanh chóng hơn, thuận tiện hơn, chính xác hơn. Thí
dụ khi phân tích cần phải xác đònh thể tích, khối lượng của chi tiết. Nếu phân tích bằng tay,
ta phải chia nhỏ chi tiết ra, tính từng phần rồi cộng lại, mất rất nhiều thời gian. Nếu dùng
hệ thống CAD/CAM thời gian tính toán là rất nhỏ.
CAD/CAM

44


Chương 4. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA CAD
Trung Thực

Lê

Thiết kế ít lỗi hơn

So với thiết kế bằng tay, thiết kế bằng máy tính có độ chính xác cao hơn nhiều.
Tiêu chuẩn hóa thiết kế, lên bản vẽ và lập tài liệu.
Cơ sở dữ liệu và hệ điều hành được dùng chung cho mỗi trạm làm việc của hệ thống
CAD. Vì vậy hệ thống đảm bảo hệ tiêu chuẩn tự nhiên cho thiết kế và vẽ. Bản vẽ được
tiêu chuẩn hóa khi chúng được hình thành. Không thể nhầm lẫn được vì toàn bộ các tiêu
chuẩn đã được xây dựng sẵn trong chương trình của hệ thống.

Bản vẽ dễ hiểu hơn.

Nhờ CAD bản vẽ có thể được quan sát từ nhiều hình chiếu, nhất là hình chiếu trục đo
hay nhìn nghiêng. Tất cả các bản vẽ được tạo ra và đổi mới một cách dễ dàng.

Thủ tục thay đổi bản thiết kế được cải thiện.

Bản vẽ và các báo cáo về bản vẽ gốc được chứa trong cơ sở dữ liệu của hệ thống
CAD. Như vậy dễ truy xuất hơn, dễ kiểm tra hơn. Vì việc lưu trữ dữ liệu rất gọn nên các
thông tin về bản vẽ cũ có thể dễ dàng được giữ lại trong hệ thống làm cho việc so sánh với
bản thiết kế hiện tại hoặc nhu cầu vẽ dễ dàng hơn.

Lợi ích của CAM

Những lợi ích của CAD cũng được truyền sang CAM, thể hiện trong các lónh vực sau
• Thiết kế dụng cụ và đồ gá cho chế tạo
• Lập trình NC
• Lập kế hoạch gia công
• Lập danh sách chi tiết ghép cho sản xuất
• Kiểm tra nhờ máy tính
• Lập kế hoạch Robotics

• Công nghệ nhóm
• Chu kỳ sản xuất ngắn hơn nhờ lên lòch trình sản xuất tốt hơn
Những lợi ích ấy được tạo ra nhờ cơ sở dữ liệu CAD/CAM mà sườn công việc được
xác đònh trong qúa trình CAD. Chúng ta sẽ bàn về nhiều mặt của CAM trong những
chương sau.

Câu hỏi ôn tập

1. Thiết kế là gì? Quá trình thiết kế cổ điển gồm những giai đoạn nào? Cho biết chức
năng của mỗi giai đoạn thiết kế. Máy tính có thể tham gia vào các giai đoạn nào của
quá trình thiết kế ?
2. Mô hình hóa hình học là gì? Để biểu điễn đối tượng hình học trên màn hình có những
phương pháp nào? Phương pháp nào là tiến bộ nhất? Tạo sao?
3. Nội dung của việc phân tích kỹ thuật nhờ máy tính là gì?
4. Nội dung của việc tự động tạo bản vẽ nhờ máy tính là gì?
5. Tại sao nói CAD hình thành cơ sở dữ liệu cho chế tạo?
6. Hãy nói về những ích lợi của CAD và CAM.

HẾT CHƯƠNG 4

CAD/CAM

45