Ứng dụng Catia vào lập trình gia công khuôn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA
ĐỂ THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIA CƠNG
KHN SẢN PHẨM MĨC KHĨA BA LƠ

CBHD: Th S. NGUYỄN VĂN THÀNH
SVTH: TÔ THANH TÚ
MSSV: 21003856

TP HỒ CHÍ MINH 1/2015


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa, Ban
Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí và toàn thể thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt những
năm học vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong Khoa Cơ Khí, Bộ môn Chế Tạo Máy đã tận tình
hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quí báo trong suốt hơn bốn năm học.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy NGUYỄN VĂN THÀNH, người
đã luôn theo dõi, quan tâm và tận tình giúp đỡ em không những trong đề tài tốt nghiệp này mà
thầy còn là người đã dạy và truyền đạt cho em rất nhiều kinh nghiệm quí báu, những bài học từ
cuộc sống, cách sống và cách làm một người có ích cho xã hội.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn luôn quan tâm giúp đỡ tận tình
trong thời gian qua để em được hoàn thành đề tài tốt nghiệp.
Trong thời gian thực hiện đề tài, với sự cố gắng học hỏi, sự giúp đỡ của thầy, đề tài của em

đã hoàn thành. Nhưng do thời gian, năng lực, kinh nghiệm và sự hiểu biết còn rất hạn chế, nên đề
tài còn rất nhiều sai sót. Em mong được sự góp ý, chỉ bảo của thầy cô để em biết được lỗi sai và
hoàn thiện đề tài.
Sinh viên thực hiện
Tô Thanh Tú

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài nghiên cứu về khả năng ứng dụng của phần mềm CATIA trong lĩnh vực thiết kế
khuôn mẫu. Phần mềm CATIA là một trong những phần mềm hàng đầu thế giới, được ứng dụng
trong mọi lĩnh vực ở đa số các quốc gia phát triển. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc áp dụng phần
mềm khổng lồ này vào thiết kế và sản xuất này vẫn chưa được phổ biến.
Với trọng tâm đề tài là tìm hiểu về phần mềm CATIA ở các mô đun quan trọng như Part
Design, Core and Cavity, Mold and Tooling Design và Surface Machining kết hợp với việc sử
dụng phần mềm Moldflow để phân tích quá trình ép phun cho sản phẩm móc khóa ba lô. Tìm
hiểu về các kiến thức cơ bản về khuôn ép phun, qui trình thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa.
Cấu trúc đề tài được chia làm 5 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về phần mềm Catia
Chương 2: Giới thiệu phần mềm Catia
Chương 3: Giới thiệu khuôn ép phun
Chương 4: Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế khuôn và phần mềm Moldflow để phân
tích quá trình ép phun
Chương 5: Ứng dụng phần mềm Catia để gia công tấm khuôn

iii


NHẬN XEÙT

(Của caùn boä hướng dẫn)

...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................


NHẬN XEÙT
(Của caùn boä phản biện)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................


MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

Trang

Trang bìa ...................................................................................................................... i
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Tóm tắt luận văn ........................................................................................................... iii

Nhận xét của cán bộ hướng dẫn
Nhận xét của cán bộ phản biện
Mục lục ........................................................................................................................ iv
Danh sách hình vẽ ......................................................................................................... v
Danh sách bảng biểu ..................................................................................................... vi

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA
1.1 Lịch sử hình thành .......................................................................................................... 1
1.2 Các mô đun chính ........................................................................................................... 2
1.3 Khả năng ứng dụng ........................................................................................................ 5
1.4 Tình hình ứng dụng phần mềm catia trong va ngoài nước................................................ 5
1.5 Kết luận .......................................................................................................................... 6

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ MÔ ĐUN CỦA PHẦN MỀM CATIA
2.1 Giao diện phần mềm ........................................................................................................ 7
2.1.1 Cây cấu trúc dữ liệu (Specification Tree) .................................................................. 7
2.1.2 Menu, thanh công cụ, vùng đồ họa của phần mềm .................................................... 8
2.2 Một số thao tác cơ bản khi sử dụng phần mềm ................................................................. 9
2.3 Các chức năng thiết kế 2D................................................................................................ 10
2.3.1 Giới thiệu các công cụ cơ bản để tạo bản vẽ trong môi trường Sketcher .................... 10

iv


2.3.2 Chức năng của các lệnh trong môi trường Sketcher .................................................. 11
2.4 Các chức năng thiết kế 3D................................................................................................ 15
2.4.1 Các công cụ thiết kế mô hình 3D ............................................................................. 15
2.4.2 Một số lệnh cơ bản trong Part Design ...................................................................... 17
2.5 Tạo mặt phân khuôn với Môđun Core and Cavity ............................................................ 21
2.5.1 Trình tự tạo mặt phân khuôn của chi tiết .................................................................. 21

2.5.2 Các công cụ để tạo lập mặt phân khuôn ................................................................... 23
2.6 Thiết kế khuôn với Môđun Mold Tooling Design ............................................................. 29
2.7 So sánh phần mềm Catia với một số phần mềm khác và bước phát triển vượt bậc của
Catia V6................................................................................................................................. 32

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU KHUÔN ÉP PHUN
3.1 Các dạng khuôn ép nhựa cơ bản ...................................................................................... 34
3.1.1 Khái niệm về khuôn nhựa bằng công nghệ ép phun ................................................. 34
3.1.2 Các loại khuôn ép nhựa cơ bản ................................................................................. 34
3.2 Các bộ phận chính của khuôn .......................................................................................... 34
3.2.1 Các thành phần của khuôn ....................................................................................... 34
3.2.2 Chức năng của các bộ phận trong khuôn .................................................................. 35
3.2.3. Giải nhiệt khuôn ..................................................................................................... 36
3.2.4. Hệ thống dẫn nhựa .................................................................................................. 43
3.2.5 Hệ thống đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn .................................................................... 47
3.2.6 Hệ thống đàn hồi .................................................................................................... 49
3.2.7 Đẩy miệng phun và cuống phun ............................................................................. 49
3.2.8 Hệ thống lõi mặt bên (slider và lifter) ...................................................................... 50

iv


3.3 Tiêu chí làm khuôn .......................................................................................................... 51
3.4 Vật liệu làm khuôn, vỏ khuôn và l ng khuôn ................................................................... 51
3.4.1 ật liệu làm l ng khuôn, l i khuôn .......................................................................... 51
3.4.2 ật liệu làm tấm đực, tấm cái .................................................................................. 52
3.5 Nguyên tắc chung trong gia công chế tạo cơ khí .............................................................. 52
3.6 Các nguyên tắc khi thiết kế khuôn ................................................................................... 53

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ THIẾT KẾ KHUÔN SẢN PHẨM

MÓC KHÓA BA LÔ
4.1 Thiết kế sản phẩm móc khóa ba lô ................................................................................... 54
4.2 Tạo mặt phân khuôn cho sản phẩm móc khóa ba lô .......................................................... 55
4.2.1 Thiết kế bề mặt tạo hình .......................................................................................... 55
4.2.2 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa ...................................................................................... 56
4.2.3 Thiết kế hệ thống làm nguội .................................................................................... 58
4.2.4 Thiết kế hệ thống dẫn hướng, hệ thống đẩy và chi tiết phụ ....................................... 59
4.2.5 Chọn vật liệu làm khuôn .......................................................................................... 60

CHƯƠNG 5: PHẦN TÍCH QUÁ TRÌNH ÉP PHUN BẰNG PHẦN MỀM
MOLDFLOW
5.1 Ứng dụng phần mềm Moldflow để phân tích quá trình ép phun sản phẩm ....................... 61
5.1.1 Giới thiệu phần mềm Moldflow ............................................................................... 61
5.1.2 Phân tích tìm vị trí đặt miệng phun tối ưu ................................................................ 62
5.1.3 Phân tích quá trình điền đầy nhựa vào khuôn ........................................................... 63
5.1.4 Thiết kế và phân tích hệ thống làm nguội ................................................................. 69

iv


CHƯƠNG 6: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN
6.1 Chọn phôi gia công ......................................................................................................... 76
6.2 Trình tự công nghệ gia công từng tấm khuôn ................................................................... 76
6.3 Tiến trình gia công tấm khuôn dương .............................................................................. 78
6.3.1 Phân tích chi tiết ...................................................................................................... 78
6.3.2 Đánh số bề mặt chi tiết ............................................................................................ 78
6.3.3 Phương pháp gia công các bề mặt ............................................................................ 79
6.4 Thiết kế nguyên công ...................................................................................................... 80
6.4.1 Nguyên công 1 ......................................................................................................... 81
6.4.2 Nguyên công 2 ......................................................................................................... 81

6.4.3 Nguyên công 3 ......................................................................................................... 82
6.4.4 Nguyên công 7 ......................................................................................................... 83
6.4.5 Nguyên công 8 ......................................................................................................... 84
6.4.6 Nguyên công 9 ......................................................................................................... 86
6.4.7 Nguyên công 10 ....................................................................................................... 87
6.4.8 Nguyên công 11 ....................................................................................................... 87
6.5 Xác định lượng dư và kích thước trung gian ..................................................................... 87
6.6 Xác định chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng .............................................................. 88
6.6.1 Nguyên công phay thô mặt 2, 8 ................................................................................ 88
6.6.2 Nguyên công phay tinh mặt 8 .................................................................................. 90
6.6.3 Nguyên công phay mặt 7 ......................................................................................... 91
6.6.4 Nguyên công khoan đường nước 5 .......................................................................... 94

CHƯƠNG 7: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA THIẾT KẾ KHUÔN
7.1 Thiết kế sản phẩm móc khóa ba lô .................................................................................... 98

iv


7.2 Tạo mặt phân khuôn cho sản phẩm móc khóa ba lô ......................................................... 100
7.3 Tạo khuôn cho sản phẩm ................................................................................................. 108
7.3.1 Khởi tạo môi trường thiết kế khuôn Mold and Tooling Design ................................ 108
7.3.2 Tạo chốt dẫn chính và bạc dẫn chính ....................................................................... 110
7.3.3 Tạo hệ thống ty đẩy cho sản phẩm ........................................................................... 111
7.3.4 Tạo miệng phun và hệ thống dẫn nhựa ..................................................................... 111
7.3.5 Tạo hệ thống làm mát .............................................................................................. 113
7.3.6 Tạo các chi tiết phụ .................................................................................................. 113

CHƯƠNG 8: LẬP TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CATIA
8.1 Khởi động giao diện gia công tấm khuôn dương .............................................................. 115

8.2 Thiết lập qui trình gia công trên phần mềm ...................................................................... 116
8.3 Lập trinh gia công chi tiết với phần mềm Catia ................................................................ 116
8.3.1 Tạo phôi cho chi tiết gia công. .................................................................................. 116
8.3.2 Lựa chọn máy, chọn chi tiết và chọn phôi ................................................................ 116
8.3.3 Khoan đường nước, lỗ D20, D25 ............................................................................. 117
8.3.4 Phay thô bề mặt chi tiết bằng lệnh Roughing ........................................................... 118
8.3.5 Phay thô 4 bề mặt tạo hình với lệnh Sweep Roughing .............................................. 120
8.3.6 Phay tinh 4 bề mặt mỗi sản phẩm bằng lệnh Sweep ................................................. 122
8.3.7 Gia công lại những vị trí chưa gia công bằng lệnh Pencil ......................................... 124
8.4 Xuất chương trình NC ..................................................................................................... 125
Kết luận ........................................................................................................................ 127
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 128

iv


DANH SÁCH HÌNH VẼ
CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA
Hình 2.1 Cấu trúc giao diện màn hình ............................................................................ 7
Hình 2.2 Specification Tree ............................................................................................ 8
Hình 2.3 Thanh công cụ trong Sketcher .......................................................................... 11
Hình 2.4 Các mô đun thiết kế trong Mechanical Design ................................................. 15
Hình 2.5 Hộp thoại Pad Definition ................................................................................. 17
Hình 2.6 Hộp thoại Edge Fillet Definition ...................................................................... 19
Hình 2.7 Hộp thoại Main Pulling Direction .................................................................... 23
Hình 2.8 Hộp thoại Transfer Element ............................................................................. 24
Hình 2.9 Hộp thoại Split Mold Area ............................................................................... 24
Hình 2.10 Hộp thoại Parting Line ................................................................................... 25
Hình 2.11 Hộp thoại Chaining Edges ............................................................................. 26
Hình 2.12 Sử dụng Chaning Edges để tạo đƣờng phân khuôn ......................................... 26

Hình 2.13 Sử dụng Parting Line by Color ....................................................................... 27
Hinh 2.14 Hộp thoại Parting Surface .............................................................................. 28
Hình 2.15 Ứng dụng vào chi tiết .................................................................................... 29

CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU KHUÔN ÉP PHUN
Hình 3.1 Các thành phần cơ bản của khuôn .................................................................... 35
Hình 3.2 Chu kì ép phun ................................................................................................ 36
Hình 3.3 Ảnh hƣởng của quá trình làm nguội lên sản phẩm và chu kỳ ............................. 37
Hình 3.4 Hệ thống làm nguội hoàn chỉnh ....................................................................... 37
Hình 3.5 Các cấu hình kênh dẫn chất làm nguội .............................................................. 38
Hình 3.6 Xác định khoảng cách giữa các đƣờng làm nguội............................................. 39
Hình 3.7 Xác định khoảng cách từ kênh dẫn đến bề mặt sản phẩm. ................................. 39
Hình 3.8 Xác định kích thƣớc của chiều dài đƣờng kênh làm nguội................................. 39

v


Hình 3.9 Xác định vận tốc dòng chảy chất lỏng làm nguội ............................................. 40
Hình 3.10 Thiết kế và mô phỏng quá trình làm nguội bằng phần mềm CAE – Moldflow 40
Hình 3.11 Bố trí các kênh dẫn nguội xung quanh một lòng khuôn hình hộp .................... 41
Hình 3.12 Bố trí làm nguội nhỏ bằng cơ cấu vách ngăn .................................................. 41
Hình 3.13 Bố trí các kênh dẫn nguội cho 1 lòng khuôn trụ ............................................. 41
Hình 3.14 Bố trí làm nguội cho khuôn 4 lòng khuôn ...................................................... 42
Hình 3.15 Bố trí làm nguội hình hộp .............................................................................. 42
Hình 3.16 Bố trí làm nguội lõi hình côn trụ cơ cấu ống ngắn .......................................... 42
Hình 3.17 Bạc cuống phun trên khuôn ........................................................................... 44
Hình 3.18 Các loại tiết diện kênh dẫn nhựa .................................................................... 44
Hình 3.19 Bố trí kênh dẫn cân bằng và không cân bằng .................................................. 45
Hình 3.20 Bố trí lòng khuôn theo vòng tròn ................................................................... 46
Hình 3.21 Bố trí lòng khuôn đối xứng ............................................................................ 46

Hình 3.21 Chốt đẩy và hệ thống đẩy dùng chốt đẩy ........................................................ 47
Hình 3.23 Bố trí chốt đẩy ............................................................................................... 47
Hình 3.24 Các loại ống đẩy và hệ thống đẩy dùng ống đẩy ............................................. 48
Hình 3.25 Lƣỡi đẩy và hệ thống đẩy dùng lƣỡi đẩy ........................................................ 48
Hình 3.26 Hệ thống đẩy dùng cốc đẩy ............................................................................ 48
Hình 3.27 Hệ thống đẩy dùng tấm tháo .......................................................................... 48
Hình 3.28 Hệ thống đẩy dùng khí nén ............................................................................ 49
Hình 3.29 Chốt hồi có lò xo ........................................................................................... 49
Hình 3.30 Các dạng chốt dùng để đẩy cuống kéo ........................................................... 49
Hình 3.31 Cam chốt nghiêng .......................................................................................... 50
Hình 3.32 Chốt có mặt cam ............................................................................................ 50
Hình 3.33 Thanh đẩy ...................................................................................................... 50
Hình 3.34 Chốt dẻo ........................................................................................................ 50

v


Hình 3.35 Cam chân chó ................................................................................................ 50
Hình 3.36 Kiểu có nêm khóa ........................................................................................... 51
Hình 3.37 Kiểu khóa ....................................................................................................... 51

CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ THIẾT KẾ KHUÔN MÓC KHÓA
BA LÔ
Hình 4.1 Thiết kế sản phẩm ............................................................................................ 55
Hình 4.2 Bố trí sản phẩm trên khuôn ............................................................................... 56
Hình 4.3 Kiểu miệng phun cạnh ...................................................................................... 56
Hình 4.4 Kích thƣớc miệng phun cạnh ............................................................................ 57
Hình 4.5 Kích thƣớc cuống phun..................................................................................... 58

CHƢƠNG 5: PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH ÉP PHUN BẰNG PHẦN MỀM

MOLDFLOW
Hình 5.1 Phân tích vị trí miệng phun tối ƣu .................................................................... 63
Hình 5.2 Sản phẩm đƣợc tạo trong phần mềm Moldflow ................................................ 65
Hình 5.3 Thiết kế hệ thống cấp nhựa .............................................................................. 65
Hình 5.4 Chọn phƣơng pháp phân tích ........................................................................... 66
Hình 5.5 Chọn vật liệu phân tích .................................................................................... 66
Hình 5.6 Thời gian điền đầy ........................................................................................... 67
Hình 5.7 Nhiệt độ ở đầu dòng chảy ................................................................................ 67
Hình 5.8 Áp suất điền đầy .............................................................................................. 68
Hình 5.9 Lỗ khí .............................................................................................................. 68
Hình 5.10 Nhiệt độ nhựa theo thời gian .......................................................................... 69
Hình 5.11 Thời gian cân bằng nhiệt độ ........................................................................... 69
Hình 5.12 Bố trí hệ thống làm mát ................................................................................. 71
Hình 5.13 Chia lƣới với lệnh Mesh ................................................................................ 71
Hình 5.14 Phân bố nhiệt độ sau làm nguội ...................................................................... 72

v


Hình 5.15 Thời gian đông đặc ........................................................................................ 73
Hình 5.16 Lỗ khí tạo ra trên sản phẩm ............................................................................. 73
Hình 5.17 Áp suất cuối quá trình .................................................................................... 74

CHƢƠNG 6: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TẤM KHUÔN
Hình 6.1 Bản vẽ đánh số bề mặt chi tiết ......................................................................... 79
Hình 6.2 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 ............................................................................. 81
Hình 6.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 ............................................................................. 82
Hình 6.4 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 ............................................................................. 83
Hình 6.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 ............................................................................. 84
Hình 6.6 Sơ đồ gá đặt nguyên công 8 ............................................................................. 85

Hình 6.7 Sơ đồ gá đặt nguyên công 9 ............................................................................. 86
Hình 6.8 Sơ đồ gá đặt nguyên công 11 ........................................................................... 87

CHƢƠNG 7: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA THIẾT KẾ KHUÔN
Hình 7.1 Bản vẽ phác chi tiết ......................................................................................... 99
Hình 7.2 Thiết kế chi tiết trong môi trƣờng Part Design ................................................. 99
Hình 7.3 Khởi tạo môi trƣờng Core & Cavity ................................................................. 101
Hình 7.4 Xác định hƣớng phân khuôn ............................................................................ 101
Hình 7.5 Thiết kế mặt phân khuôn cho chi tiết ............................................................... 102
Hình 7.6 Mặt phân khuôn hoàn chỉnh ............................................................................. 107
Hình 7.7 Xem mặt phân khuôn với Explode View .......................................................... 107
Hình 7.8 Khởi tạo môi trƣờng Mold & Tooling Design .................................................. 108
Hình 7.9 Tạo bộ khuôn mới cho sản phẩm ..................................................................... 109
Hình 7.10 Tạo lòng khuôn .............................................................................................. 109
Hình 7.11 Tạo chốt dẫn chính và bạc dẫn chính .............................................................. 110
Hình 7.12 Tạo ty đẩy theo tiêu chuẩn Dme-America ...................................................... 113

v


Hình 7.13 Tạo miệng vô keo và hệ thống dẫn nhựa ........................................................ 112
Hình 7.14 Hệ thống làm mát của khuôn ......................................................................... 113
Hình 7.15 Thiết kế các chi tiết phụ của bộ khuôn ........................................................... 113
Hình 7.16 Bộ khuôn hoàn chỉnh sau khi thiết kế ............................................................. 114

CHƢƠNG 8: LẬP TRÌNH GIA CÔNG KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM CATIA
Hình 8.1 Tấm kẹp khuôn dƣơng ..................................................................................... 115
Hình 8.2 Chọn thông số máy qua Hộp thoại Part Operation ............................................ 117
Hình 8.3 Mô phỏng gia công đƣờng nƣớc D10 ............................................................... 118
Hình 8.4 Hiệu chỉnh các thông số gia công thô bề mặt trong Roughing .......................... 120

Hình 8.5 Hiệu chỉnh các thông số gia công quét thô 4 bề mặt tạo hình trong Sweep Roughing
...............................................................................................................................121
Hình 8.6 Mô phỏng đƣờng chạy dao .............................................................................. 122
Hình 8.7 Hiệu chỉnh các thông số gia công quét tinh 4 bề mặt tạo hình trong Sweep .......123
Hình 8.8 Mô phỏng gia công sau phay tinh .................................................................124
Hình 8.9 Hiệu chỉnh các thông số gia công lại bề mặt từng chi tiết trong lệnh Pencil .......125
Hình 8.10 Mô phỏng gia công sau khi gia công lại bằng Pencil .....................................125
Hình 8.11 Lƣu chƣơng trình NC ................................................................................126

v


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Kích thước kênh làm nguội ............................................................................. 38
Bảng 3.2 Vật liệu làm khuôn .......................................................................................... 51
Biểu 4.1 Chọn đường kính miệng phun theo khối lượng chi tiết ..................................... 57
Biểu 5.1 Biểu đồ định chế độ công nghệ cho quá trình ép phun ....................................... 64
Biểu 5.2 Phân tích qua trình điền đầy nhựa vào khuôn .................................................... 64
Bảng 5.1 Công thức thực nghiệm bố trí kênh làm nguội ................................................. 71
Bảng 6.1 Tiến trình gia công tấm khuôn ......................................................................... 79
Bảng 6.2 Kết quả tính lượng dư và kích thước trung gian ............................................... 87
Bảng 6.3 Chế độ cắt ....................................................................................................... 94

vi


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA
1.1 Lịch sử hình thành
CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application, nghĩa là xử lý
tƣơng tác trong không gian ba chiều có sự hỗ trợ của máy tính là một bộ phần mềm thƣơng
mại phức hợp CAD/CAM/CAE đƣợc Dassault Systemes (một công ty của Pháp) phát triển
và IBM phân phối trên toàn thế giới. Catia đƣợc 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
Dassault.
Phần mềm này đƣợc viết vào cuối những năm 1970 và đầu 1980 để phát triển máy bay
chiến đấu Mirage của Dassault, sau đó đƣợc áp dụng trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô,
đóng tàu, và các ngành công nghiệp khác. Kiến trúc sƣ Frank Gehry đã sử dụng nó để thiết kế
các Bảo tàng Guggenheim Bilbao và Walt Disney Concert Hall.
Lúc đầu phần mềm tên là CATI (Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive tiếng Pháp nghĩa là Thiết kế ba chiều đƣợc máy tính hỗ trợ và có tƣơng tác) - nó đã đƣợc 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 đƣợc chuyển từ các máy tính Mainframe sang UNIX.
Năm 1990, General Dynamics/Electric Boat Corp đã chọn CATIA nhƣ là công cụ chính thiết
kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Hoa Kỳ.
Năm 1992, CADAM đã đƣợc mua từ IBM và các năm tiếp theo CADAM CATIA V4 đã đƣợc
công bố. Năm 1996, nó đã đƣợc chuyển từ một đến bốn hệ điều hành Unix, bao
gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-Packard.
Năm 1998, một phiên bản viết lại hoàn toàn CATIA, CATIA V5 đã đƣợc 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 đƣợc hỗ trợ nữa.

1
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

1.2 Các mô đun chính
Hiện tại với hơn 170 mô đun đƣợc tích hợp, đủ để đáp ứng tất cả nhu cầu sử dụng trong
các ngành nghề nhƣ cơ khí, ô tô, hàng không, kiến trúc, điện tử, hệ thống đƣờng ống ...
Với các mô đun cơ bản nhƣ: Base, Library, Drafting, Mechanical Design, Machining. Sau
đây em sẽ giới thiệu một số mô đun chính:
1.2.1 Catia Creative Design
Mô đun Creative Design: một sản phẩm hợp nhất để tạo ra các giải pháp nhằm đáp ứng
tiến trình công việc, giúp giải quyết các quá trình phát triển sản phẩm với 1 cách sáng tạo,
chuyên dụng và đầy đủ các giải pháp, thể hiện sự sáng tạo của ngƣời sử dụng và phát minh ra
những sản phẩm cho nhu cầu khách hàng.
Sự sáng tạo trong thiết kế vô cùng quan trọng, mô đun mang sự sáng tạo của ngƣời
dùng vào thực tế:


Tăng sự đổi mới trong thiết kế



Khai phá sức sáng tạo trong công việc



Sắp xếp hợp lý hệ thống làm việc

1.2.2 Catia Icem for Surface Refinement
Mô đun Icem for Catia Surface Refinement là một công nghệ tiên tiến nhất, kết hợp
giữa sự chính xác và chất lƣợng của thiết kế bề mặt Class – A với sức mạnh của phần mềm.
Mô đun cung cấp bộ phần mềm toán học tiên tiến nhất và toàn bộ những công cụ để đạt chất
lƣợng bề mặt tốt nhất bằng cách tích hợp công nghệ ICEM vào CATIA.
Phần mềm cho phép tạo, chỉnh sửa và phân tích, tạo tính thẩm mĩ cho sản phẩm đạt
đến chất lƣợng cao nhất là chất lƣợng bề mặt Class – A
Catia Icem mang tất cả những khả năng của Catia trong nền tảng 3DEXPERIENCE và
cho phép dữ liệu 3D đƣợc chia sẽ tới bất kì các ứng dụng khác để thiết kế và hợp tác kỹ thuật.
Bắt đầu từ những dữ liệu đơn giản nhƣ bản vẽ phác, điểm ...
Những ƣu điểm trong mô đun Icem for Surface Refinement


Tích hợp công nghệ bề mặt ICEM



Thống nhất các phƣơng pháp bề mặt: Khả năng ứng dụng, độ chính xác và sự linh
động



Tổ chức hợp lý hóa các thiết kế và sự hợp tác về kỹ thuật

2
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA



Luận văn tốt nghiệp

Quan trọng nhất là sự kết nối khổng lồ giữa các dữ liệu thiết kế trong Catia

1.2.3 Catia Composites Engineering
Công nghệ vật liệu và phƣơng pháp sản xuất từ Catia bao gồm toàn bộ công nghệ của
phát triển vật liệu sản xuất, từ thiết kế đến phân tích và sản xuất, trên một nền tảng thực tế.
Ứng dụng Catia đƣa ra cho thiết kế sản phẩm thực tế là: công nghệ SIMULIA cho kiểm tra
thực tế và DELMIA cho sản xuất thực tế. Với sự hợp tác phát triển của những nền công
nghiệp hàng đầu, phƣơng pháp dẫn đầu trong ứng dụng vật liệu cho ngành công nghiệp hàng
không.
Mô đun tạo ra phƣơng pháp giúp ngƣời sử dụng:


Tạo ra vật liệu cho tới phân tích và sản xuất.



Dự đoán xu hƣớng toàn cầu



Đảm bảo sản xuất bằng cách tích hợp xây dựng, lắp ráp và sản xuất từ giai đoạn thiết
kế



Giảm chu kì từ thiết kế đến chế tạo vật liệu

1.2.4 Catia Sheet Metal Design
Từ khả năng thiết kế kim loại tấm đa dạng cho đến tạo ra tiêu chuẩn và hiệu quả trong
sản xuất. Mô đun cung cấp cho ngƣời dùng rất nhiều lợi ích:


Tạo mẫu nhanh từ Bend Part Design và tiếp tục trong Generative Sheet metal Design
để thiết kế sản phẩm với nhiều chức năng ấn tƣợng



Nhanh và hiệu quả với những biên dạng phức tạp



Dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn mà công ty đề ra để đảm bảo chất lƣợng thiết kế



Tăng tốc trong thiết kế và lắp ráp



Quản lý qui trình trong 3D với 1 cách trực quan

1.2.5 Catia Mold and Tooling Design

Mô đun giải quyết những thách thức trong việc chế tạo khuôn mẫu, sự linh hoạt và khả
năng tùy biến cao là đặc điểm nổi bật. Với ngành công nghiệp khuôn mẫu ngành càng phát
triển và cạnh tranh gay gắt nhƣ ngày nay. Catia Mold and Tooling là một công cụ hoàn hảo,
từ những công ty nhỏ đến những tổ chức lớn
Giải pháp đƣợc cung cấp cho ngƣời sử dụng:


Gia tăng hiệu quả sản xuất.



Sự chính xác trong chế tạo

3
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA



Giá thành hợp lý để cạnh tranh



Sự linh động, dễ sử dụng là một ƣu điểm lớn.

Luận văn tốt nghiệp

1.2.6 Catia 3D Master
Định nghĩa mô hình cơ bản với 3D Master cung cấp cho ngƣời sử dụng tham khảo
hình ảnh của sản phẩm trong 3D bao gồm định nghĩa hình học và mô hình sản phẩm.
Ƣu điểm của mô đun


Hình ảnh đƣợc phát triển từ dữ liệu 2D, các mô hình 3D có thể nhanh chóng đƣợc tạo
ra.



Giảm thời gian làm việc quá trình thiết kế chi tiết, xác định phần chính xác, hoàn
thành với dung sai và chú thích trực tiếp trên 3D



Hỗ trợ sản xuất và lắp đặt theo yêu cầu, tạo ra kế hoạch chi tiết để dễ dàng sản xuất
hàng loạt



Việc rõ ràng của sản phẩm trên 3D giúp giảm thời gian thiết kế và áp dụng cho nhiều
lĩnh vực. Qua đó lỗi đƣợc xác định và nhanh chóng khắc phục.

1.2.7 Catia Electrical
Catia Electrical Cad cung cấp môi trƣờng tích hợp để thiết kế hệ thống điện trong toàn
bộ sản phẩm thực tế để đảm bảo sự chính xác dựa trên sự trực quan của mô hình đƣờng dây
và thiết bị. Phƣơng pháp dựa trên nền tảng RFLP (Yêu cầu, chức năng, tính lô gic và vật lý).
Bao gồm những chức năng tự động kiểm tra thiết kế mạch điện để dự đoán những sai xót, các

tiêu chuẩn ...
Electrical Design process: qui trình thiết kế hệ thống điện giải quyết vấn đề từ yêu cầu,
định nghĩa hệ thống điện cho tới việc khai thác thiết kế mô hình 3D và xuất bản vẽ.
1.2.8 Catia Fluid Systems
Catia Fluid Design Solution cung cấp đầy đủ các định nghĩa và thống nhất của hệ
thống chất lỏng cho tất cả các ngành công nghiệp, biết đƣợc các tiêu chuẩn và các thông số kĩ
thuật. Giúp ngƣời dùng có nhiều hƣớng để phát triển hệ thống đƣờng ống, toán tử logic với
vật thể và thăm dò va chạm ...
1.2.9 Catia Kinematics

4
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

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, đƣờng chuyển động và giải quyết các bài toán
va chạm.
Ngoài các mô đun chính đƣợc nêu lên: phần mềm Catia còn có rất nhiều mô đun quan trọng,
đáp ứng ngƣời dùng ở mọi lĩnh vực, mọi môi trƣờng thiết kế.
1.3 Khả năng ứng dụng
Khả năng ứng dụng của phần mềm với các mô đun chính, việc tích hợp các mô đun lại
tạo ra ngân hàng ứng dụng rộng rãi cho tất cả các lĩnh vực trong đời sống, trong khoa học.
-

Lĩnh vực ô tô và hàng không bao gồm các mô đun nhƣ: Creative Designers, Icem for
surface Refinement, Composites Engineering, Sheet Metal Design, Mold & Tooling,
3D Master, Electrical, Systems Engineering.

-

Sản xuất các thiết bị công nghiệp nhờ các giải pháp: Mold & Tooling, 3D Master,
Electrical, Systems Engineering, Fluid Systems.

-

Các thiết bị công nghệ cao nhƣ vỏ máy tính, điện thoại ... bằng 3 mô đun chính: Sheet
Metal Design, Mold & Tooling và Systems Engineering

-

Các thiết bị cho các ngành dịch vụ tài chính, kinh doanh

-

Thiết kế tàu thủy, các phƣơng tiện vận chuyển trên biển.

-

Thiết bị giúp sản xuất năng lƣợng từ các nguồn tự nhiên.

1.4 Tình hình ứng dụng phần mềm Catia trong và ngoài nước
Với những phân tích về tính năng, khả năng ứng dụng của phần mềm. CATIA xứng
danh là một trong 3 phần mềm hàng đầu thế giới hiện nay.
Phần mềm Catia đƣợc ứng dụng vào trong thiết kế và sản xuất ở các nƣớc phát triển

đã từ rất lâu. CATIA đi tiên phong trong lĩnh vực CAD/CAM chiếm nhiều thị phần tại Nhật
Bản vào khoảng trƣớc năm 2000, hiện nay đa phần các công ty ở Nhật sử dụng phần mềm
CATIA trong mọi lĩnh vực mà họ áp dụng.
Tuy nhiên ở Việt Nam, đa số các bạn sinh viên cơ khí vẫn đang tự đặt câu hỏi cho
mình là nên học phần mềm nào để đáp ứng cho công việc. Mặc dù đƣợc sử dụng rộng rãi ở
các nƣớc đang phát triển, nhƣng ở Việt Nam việc ứng dụng phần mềm CATIA vào thiết kế và
sản xuất thật sự là thách thức lớn cho các doanh nghiệp. Vì việc sử dụng không đƣợc phổ biến
và không đƣợc giảng dạy ở các trƣờng đại học vì vậy nguồn lực từ các bạn sinh viên thông
thạo phần mềm quá ít. Dẫn đến hạn chế sự phổ biến của phần mềm, có chƣa tới 20 công ty ở

5
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

TPHCM sử dụng phần mềm này. Với giá thành của phần mềm quá cao và việc đáp ứng công
việc đòi hỏi chỉ cần sử dụng những phần mềm thông dụng nhƣ: Solidwords, Inventor,
MasterCam ...
Hiện nay, hãng Dassault Systemes đang thực hiện các đợt hội thảo nhằm giới thiệu sản
phẩm tới các nƣớc thuộc khu vực châu Á. Hội thảo ở trƣờng Đại Học Bách Khoa Hồ Chí
Minh về phần mềm CATIA V6 với nhiều tính năng đặc biệt, vƣợt trội so với phiên bản V5 và
tƣơng lai không xa, Đại Học Bách Khoa TPHCM sẽ là trung tâm đầu tiên ở Việt Nam giảng
dạy về phần mềm này.
1.5 Kết luận
Phần mềm CATIA là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ nhất hiện

nay, do hãng Dassault Systems phát triển, phiên bản mới nhất hiện nay là CATIA V6, là tiêu
chuẩn của thế giới khi giải quyết hàng loạt các bài toán lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau
nhƣ: xây dựng, cơ khí, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tàu thủy và cao hơn là công nghiệp
hàng không. Nó giải quyết công việc một cách triệt để, từ khâu thiết kế mô hình CAD
(Computer Aided Design), đến khâu sản xuất dƣa trên cơ sở CAM (Computer Aided
Manufacturing), khả năng phân tích tính toán, tối ƣu hóa lời giải dựa trên chức năng
CAE(Computer Aid Engineering) của phần mềm CATIA. Việc ứng dụng phần mềm CATIA,
giúp công việc thiết kế và sản xuất trở nên đơn giản, hiệu quả cao. Vì khả năng tƣơng tác, mô
hình trực quan, các chức năng vƣợt trội, công nghệ tiên tiến nhất. Tuy nhiên ở nƣớc ta, vấn đề
về giá của phần mềm là một mối quan tâm lớn đối với các doanh nghiệp, công ty. Nhƣng với
nhiều giải pháp đề ra, phiên bản cũ của CATIA đó là CATIA V5 đƣợc xem là phƣơng án khả
thi và có thể phát triển đƣợc trong môi trƣờng, nhu cầu sử dụng phần mềm trong nƣớc ta hiện
nay.

6
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA
Mục tiêu của chƣơng:
-

Khả năng phân tích, thiết kế, xuất bản vẽ chi tiết, làm việc trong nhiều môi trƣờng
thiết kế của Catia

-

Làm quen với phần mềm Catia từ giao diện cơ bản đến các thao tác cơ bản khi sử
dụng

-

Giúp ngƣời dùng nắm rõ những lệnh cơ bản và chức năng của lệnh trong các mô đun
Sketcher, Part Design, Core & Cavity, Mold & Tooling Design.

2.1 Giao diện phần mềm
Sau khi khởi động phần mềm, màn hình làm việc xuất hiện, tùy vào mục đích sử dụng
mà ngƣời sử dụng có thể chọn các mô đun tƣơng thích ở thanh Start.

Hình 2.1 Cấu trúc giao diện màn hình
2.1.1 Cây cấu trúc dữ liệu (Specification Tree)
Mô tả toàn bộ thông tin và quản lý quá trình thiết kế, thông qua công cụ này ngƣời
dùng có thể tác động chỉnh sửa thay đổi vào giai đoạn thiết kế trƣớc đó. Nó cũng có thể dùng
để ẩn hiện đối tƣợng .
Vị trí nằm phía bên trái màn hình, có thể phóng to hoặc thu nhỏ cây cấu trúc dữ liệu
này bằng cách kích vào phần nhánh màu trắng rồi rê chuột để phóng to hoặc thu nhỏ, để
thoát lệnh kích chuột lại phần nhánh cây màu trắng .

7
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

Giống nhƣ một trình duyệt cửa sổ Windows Explorer, có thể mở rộng trình duyệt
hoặc đóng trình duyệt bằng cách nhấp trỏ chuột vào các ký hiệu + hoặc –
Chứa tất cả các dữ liệu, trình tự thực hiện lệnh trong quá trình thiết kế theo thứ tự từ
trên xuống dƣới. Do đó ngƣời dùng có thể dễ dàng hiệu chỉnh và xoá bỏ bằng cách kích lên vị
trí tƣơng ứng.
Mỗi Work-Bench của CATIA có kiểu thể hiện Specification Tree riêng
Có thể cắt, dán, copy, hiệu chỉnh thuộc tính đối tƣợng… bằng cách nhấp phải chuột
vào biểu tƣợng tƣơng ứng của đối tƣợng.
Có thể thay đổi bất kỳ tên của đối tƣợng trên Specification Tree bằng cách ấn
phải chuột vào đối tƣợng đó, chọn thuộc tính Properties, trên hộp thoại Properties chọn
Feature Properties và nhập tên mong muốn vào ô Feature Name.

Hình 2.2 Specification Tree
2.1.2 Menu, thanh công cụ, vùng đồ họa của phần mềm
Vùng đồ họa của phần mềm
Đây là vùng để vẽ, ở chế độ không gian nó luôn có 3 mặt phẳg cơ sở tƣơng ứng với
cây thƣ mục là xy Plane, yz Plane, zx Plane
Thanh công cụ

8
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú


CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA

Luận văn tốt nghiệp

Thanh menu

Trình đơn start: Đây là trình đơn rất tiện dụng của Catia, nó cho phép ngƣời dùng tạo
mới hoặc thay đổi bất kỳ một trình ứng dụng nào, có thể chuyển qua lại nhiều môi trƣờng
làm việc.
Trình đơn File: Bao gồm các lệnh nhƣ New, Open, Save, Save as, Print….
Trình đơn Edit: Chứa các lệnh h iệu chỉnh nhƣ Cut, Copy, Pase, Undo, Repeat,…
Trình đơn View: Trình đơn này rất quan trọng, chứa tất cả những tính năng hiển thị của
các thanh công cụ(Toolbar) và các tính năng khác nhƣ Pan, Zoom, Rotate,... và các tính năng
đồ hoạ Render.
Trình đơn Insert: trình đơn này chứa các lệnh tạo hình có giá trị, đƣợc kết gắn với từng
lệnh là một biểu tƣợng lệnh rất dễ dàng hình dung từ trong các thanh công cụ lệnh. Từ trình
đơn này có thể chèn them bất kỳ một lệnh nào trong mô hình cũng nhƣ chèn thêm một chi
tiết hay một vật thể trong mô hình sản phẩm.
Trình đơn Tools: Trình đơn này dùng để thiết lập môi trƣờng làm việc của CATIA.
Chứa tất cả các lệnh thiết lập tính n ăng và các tuỳ biến hay các lệnh Macro.
Trình đơn Window: Trình đơn này cho phép chuyển đổi tới các file đang hiện hành hoặc mở
nhiều cửa sổ cùng một lúc.
Trình đơn Help: Trình đơn này hỗ trợ, hƣớng dẫn sử dụng CATIA, tuy nhiên ngƣời dùng
phải cài đặt phần Help trƣớc.
2.2 Các thao tác cơ bản khi sử dụng phần mềm


Chuột trái: Chọn lựa đối tƣợng, chọn lệnh



Nhấp giữ chuột trái: Cho phép di chuyển thanh lệnh, di chuyển đối tƣợng Compass,
hoặc tạo tính n ăng chọn nhiều đối tƣợng .

9
GVHD: ThS Nguyễn Văn Thành

SVTH: Tô Thanh Tú