Nghiên cứu ứng dụng phần mềm solidworks để thiết kế khuôn đúc áp lực tay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Nguyễn Văn Thiết

“Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Solidworks để thiết kế khuôn đúc áp lực tay phanh xe
máy”

Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Văn Địch

1


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả

Nguyễn Văn Thiết

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... 4

DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................................................ 6
Chương 1
:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC & KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC. ............................. 8
1.1. Đúc thông thường ..................................................................................................................... 8
1.2. Đúc đặc biệt .............................................................................................................................. 9
1.3. Tổng quan về đúc áp lực ......................................................................................................... 10
1.4. Khuôn đúc áp lực .................................................................................................................... 11
Tổng kết chƣơng 1: .......................................................................................................................... 18
Chương 2
:TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CAD/CAM/CAE/SolidWorks .................................. 19
2.1. Lịch sử phát triển .................................................................................................................... 19
2.2
Công nghệ CAD ..................................................................................................................... 20
2.3 Công nghệ CAM ..................................................................................................................... 20
2.4
Công nghệ CAE ...................................................................................................................... 21
2.5 Mối liên hệ giữa CAE/CAM/CAE.......................................................................................... 21
2.6 Giới thiệu chung về SolidWorks ............................................................................................ 22
Tổng kết chƣơng 2:.............................................................................................................................. 26
Chương 3
:THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC SẢN PHẨM TAY PHANH XE MÁY................ 27
3.1. Giới thiệu sản phẩm và phân tích sản phẩm ............................................................................... 27
3.1.1. Giới thiệu sản phẩm .............................................................................................................................. 27

3.1.2. Phân tích sản phẩm .................................................................................................................. 27
3.1.3. Bản vẽ sản phẩm...................................................................................................................... 27
3.2. Thiết kế khuôn trên phần mềm Solidworks 2013 ................................................................... 29
Tổng kết chương 3:............................................................................................................................ 31
Chƣơng 4: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÕI KHUÔN ................................................ 32

4. Các phương pháp chọn phôi .......................................................................................................... 32
4.1. Phương pháp đúc .................................................................................................................... 32
4.1.1. Định nghĩa và đặc điểm: .................................................................................................................. 32
4.1.2. Phương pháp Rèn - Dập ................................................................................................................... 32

4.3 Thiết kế sơ bộ tiến trình công nghệ gia công cơ. ....................................................................... 33
4.4. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho bề mặt còn lại. .......................................... 33
4.5. Tính chế độ cho một nguyên công và tra cho các bề mặt còn lại. .............................................. 37
4.6. Mô phỏng gia công lòng khuôn trên phần mềm Soidcam 2013 ................................................ 72
Tổng kết chƣơng 4: .......................................................................................................................... 75
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ................................................................................................................... 76
PHỤ LỤC : I.......................................................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................... 87

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

APT
CAD
CAM
CAE
NC
CNC
CAPP
CG
FEM
CSDL
OA

S/N
MSD
DOF
ANOVA

Automatically Progammed Tools
Computer Aided Design
Computer Aided Manufacturing
Computer Aided Engineering
Numerical Control
Computer Numerical Control
Computer Aided Process Planning
Computer Graphic
Finite Element Method
Cơ Sở Dữ Liệu
Orthogonal Array
Signal to Noise
Mean Square deviation
Degree of Freedom
Analysis of Variance

4


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng (3.38)[5] ta có các thông số Rzi và Tai qua từng bước công nghệ.................................... 34
Bảng (3.91) [5] ta có: ................................................................................................................ 36
Bảng lượng dư: ......................................................................................................................... 37
Bảng chế độ cắt. ........................................................................................................................ 42

Bảng thông số chế độ cắt .......................................................................................................... 44
Bảng thống kê chế độ cắt .......................................................................................................... 50
Bảng chế độ cắt cho gia công ren M 20 .................................................................................... 53

5


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Khuôn cát ................................................................................................................................ 8
Hình 1.2. Khuôn đúc kim loại ................................................................................................................. 9
Hình 1.3. Khuôn đúc áp lực..................................................................................................................... 9
Hình 1.4. Máy đúc áp lực ...................................................................................................................... 10
Hình 2.1. Sơ đồ quan hệ các khối chức năng hệ thống CAD/CAM/CAE/CNC ................................... 21
Hình 2.2. Giao diện của phần mềm Solidworks ................................................................................ 22
Hình 2.3. Xâu dựng mô hình khối 3D ............................................................................................... 23
Hình 2.4. Khuôn mẫu thiết kế trên phần mềm Solidworks ............................................................... 24
Hình 2.5. Lập trình gia công trên phần mềm Solidcam..................................................................... 25
Hình 2.6. Khuôn mẫu thiết kế trên phần mềm Solidworks ............................................................... 26
Hình 3.2. Bản vẽ chi tiết tay phanh xe máy .......................................................................................... 28
Hình 3.3. Lõi khuôn tĩnh ....................................................................................................................... 29
Hình 3.4. Lõi khuôn động ..................................................................................................................... 30
Hình 3.5. Hệ thống chốt xiên; bạc dẫn hướng… ................................................................................... 30
Hình 3.6. Khuôn đúc áp lực................................................................................................................... 31
Hình 4.1. Phay mặt đầu kẹp bằng êtô .................................................................................................... 38
Hình 4.2. Mài phẳng .............................................................................................................................. 45
Hình 4.3. Phay mặt đầu kẹp bằng êtô .................................................................................................... 64
Hình 4.4. Mài phẳng .............................................................................................................................. 68
Hình 4.5. Đường chạy dao gia công lòng khuôn động. ......................................................................... 72
Hình 4.6. Mô phỏng gia công lòng khuôn động. ................................................................................... 73

Hình 4.7.Đường chạy dao gia công lòng khuôn tĩnh............................................................................. 74
Hình 4.8.Mô phỏng gia công lòng khuôn tĩnh. ..................................................................................... 75

6


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay sản phẩm nhôm đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,
vật liệu nhôm ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng về độ bền … Các sản
phẩm từ nhôm phát triển theo đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công nghiệp đúc áp lực cho
sản phẩm nhôm ra đời và cho ra vô số các sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho
đời sống của con người.
Nắm bắt được tình hình đó thầy hướng dẫn đã định hướng và giao nhiệm vụ cho nghiên
cứu đề tài:“ Nghiên cứu ứng dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế khuôn đúc áp lực tay
phanh xe máy”. Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm những vấn đề sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ đúc & khuôn đúc áp lực.
Chương 2: Tổng quan về các phần mềm CAD/CAM/CAE/ SolidWorks
Chương 3: Thiết kế khuôn đúc áp lực.
Chương 4: Thiết kế công nghệ gia công lõi khuôn.
Xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Địch người đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành
luận văn. Xin cảm ơn Viện đào tào Sau đại học, các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Chế tạo
máy – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành đề tài này.
Tác giả rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để hoàn thiện
hơn cho các công trình nghiên cứu sau này.

7


Chƣơng 1 :TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC & KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC.
Đúc là một phương pháp đơn giản, không tốn kém và linh hoạt trong việc tạo hình và đó

là phương pháp đầu tiên được sử dụng trong việc chế tạo các chi tiết. Ngày nay đúc vẫn tiếp
tục là một phương pháp tạo hình được sử dụng rộng rãi nhất, bên cạnh đó những kỹ thuật mới
cũng đang được áp dụng để cải tiến công nghệ đúc nhằm tăng năng suất và chất lượng sản
phẩm.
Các phương pháp tạo hình sản phẩm khác nhau hình thành các công nghệ khác nhau như
đúc ly tâm, đúc trong khuôn gốm, đúc áp lực, đùn, rèn, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong
khuôn vĩnh cửu, đúc kim loại bột, đúc trong khuôn cát, v.v… song chúng có cùng một
nguyên lý chung là kim loại được điền đầy vào lòng khuôn để tạo thành các bản sao của mẫu
như mong muốn.
1.1. Đúc thông thường
Là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát, nếu
không qua sấy khuôn, thì gọi là khuôn cát tươi. Hỗn hợp làm khuôn và lõi khuôn là cát silic,
có thể có phụ gia là nước thủy tinh. Lòng khuôn được tạo hình bởi mẫu đúc và lõi (nếu có).
Đúc trong khuôn cát có giá thành rẻ, dễ làm nhưng năng suất thấp. Đúc trong khuôn cát có thể
dùng để đúc vật đúc từ hợp kim đen và hợp kim màu.

Hình 1.1. Khuôn cát

8


1.2. Đúc đặc biệt
Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và
công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc.Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn
kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên
tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác.

Hình 1.2. Khuôn đúc kim loại

Hình 1.3. Khuôn đúc áp lực

Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách
rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường mà

9


không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các
đặc điểm sau đây:
- Khuôn được sử dụng nhiều lần.
- Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể
- Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí
- Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn
kim loại.
- Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc.
- Nâng cao năng suất lao động.
- Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm
khuôn.
- Giảm giá thành sản phẩm.
- Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt.
1.3. Tổng quan về đúc áp lực
Đúc áp lực là quá trình đúc ở áp suất cao trong đó kim loại nóng chảy được phun vào
trong lòng khuôn dưới áp lực cao từ 10-210 Mpa. Đúc áp lực có ưu điểm là sản phẩm đồng
đều hơn, chất lượng bề mặt và độ chính xác về kích thước hình học cao. Đối với nhiều chi tiết,
phương pháp đúc áp lực có thể bỏ qua công đoạn gia công cơ tiếp theo hay chỉ cần gia công
rất ít cũng có thể đạt được các kích thước yêu cầu. Đúc hay đúc áp lực nói riêng so với các
phương pháp gia công khác là duy nhất trong một số trường hợp. Một điều quan trọng nhất
của việc ứng dụng phương pháp đúc đó là có thể tự do trong thiết kế.

Hình 1.4. Máy đúc áp lực
10

Những ưu điểm rộng rãi của công nghệ đúc, đặc biệt là đúc áp lực đã và đang được ứng
dụng rộng rãi và chiếm một thị phần đáng kể trong công nghệ tạo hình nói chung, đặc biệt là
những nước công nghiệp ô tô như Châu Âu, Nhật Bản và Mỹ.
Việc sử dụng máy tính trong tính toán, thiết kế, mô phỏng quá trình đã được ứng dụng
rộng rãi. Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các nhà máy đúc ở Mỹ sử dụng các phần
mềm mô phỏng quá trình đúc và một nửa các nhà máy phụ tùng ô tô cũng sử dụng các phần
mềm này. Hai trường đại học ở Nhật Bản (Toyoku và Osaka) là những trường đứng đầu thế
giới trong lĩnh vực nghiên cứu mô hình này với 1500 nhà máy đúc ở Nhật Bản sử dụng
khoảng 150 phần mềm đúc trong việc thiết kế hệ thống đúc. Mô phỏng quá trình đúc cũng
được phát triển mạnh ở Châu Âu. Mô hình này đã và đang được phát triển rộng rãi ở các
quốc gia như Pháp, Thụy Sĩ, Đức và Scandinavia; phần mềm của Đức, Magmasoft, được
nhiều các nhà sản xuất đúc biết đến và phần mềm Simulor cũng đã được sử dụng phổ biến ở
Châu Âu.
Công nghệ đúc vẫn đang phát triển và ứng dụng những công nghệ mới về vật liệu, những
cải thiện về kỹ thuật trong tính toán và thiết kế, trong mô hình hóa và tối ưu hóa, trong việc
tiết kiệm năng lượng cũng như tái chế nguyên liệu đã làm thay đổi nhiều những công nghệ
chế tạo truyền thống, thay thế bằng công nghệ đúc cho năng suất, chất lượng với chi phí thấp,
đánh dấu tiềm năng và ứng dụng của công nghệ đúc, đúc áp lực trong tương lai.
1.4. Khuôn đúc áp lực
A. Giới thiệu chung
Nguyên liệu kim loại lỏng chảy vào lòng khuôn phải qua các thành phần của hệ thống cấp
liệu: bạc dẫn, bạc chia, kênh dẫn, miệng phun.
2.1. Bạc dẫn
Bạc dẫn nằm trên khuôn cố định có tác dụng dẫn dòng kim loại lỏng từ đầu phun của máy
phun. Bạc này được chế tạo theo đầu phun của máy vì các đầu phun được chế tạo theo tiêu
chuẩn.
2.2. Bạc chia
Bạc chia nằm trên khuôn di động nối tiếp dòng kim loại lỏng từ bạc dẫn và chia chúng tới

các kênh dẫn. Bạc này được thiết kế theo mối ghép với bạc dẫn. Do dòng kim loại lỏng khi đi
qua chi tiết này bị đổi hướng nên ta phải có các góc lượn tránh không dòng kim loại bị chảy
rối khi qua nó.
2.3. Kênh dẫn
Kênh dẫn được thiết kế nằm hoàn toàn trên lòng khuôn di động. Kênh được thiết kế sao
cho thuận lợi việc đặt miệng phun mà không quá dài để nhanh chóng điền đầy khuôn không
làm tổn thất áp lực khi phun. Kích thước của kênh đủ lớn để vận chuyển lượng vật liệu vào
lòng khuôn nhanh nhưng cũng đủ nhỏ để tiết kiệm vật liệu nhôm. Trong khuôn thiết kế có hai
lòng khuôn vì vậy chiều dài của các kênh tới các lòng khuôn cũng cần được cân bằng để áp
lực phun trong lòng mỗi khuôn là như nhau.
2.4. Miệng phun
Việc thiết kế hệ thống miệng phun là một công việc phức tạp. Trong vấn đề này người
thiết kế thực hiện dựa vào kinh nghiệm của một số người đi trước để đưa ra miệng phun có
11


hình dạng và kích thước như hình vẽ dưới đây. Miệng phun là miệng mở giữa kênh dẫn và
lòng khuôn. Do vậy nó thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết
(sau khi sản xuất thử ta có thể dùng phương pháp sửa nguội để mở rộng). Vị trí của miệng
phun được đặt vào thân của sản phẩm vì tại đây sản phẩm có tiết diện trơn đều không có cản
trở nên tạo ra dòng chẩy tốt hơn.
2.5. Yêu cầu chung
Các chi tiết được chế tạo đạt độ chính cao, độ bóng bề mặt cao để tạo ra các mối lắp ghép
có độ chính xác, kín khít và không cản trở quá trình điền đầy lòng khuôn.
B. Hệ thống đẩy
2.6. Giới thiệu chung:
Chức năng của hệ thống đẩy là đẩy sản phẩm đúc khi đã đông cứng ra ngoài khi khuôn
mở. Hệ thống này làm việc theo chu kỳ phụ thuộc vào tốc độ làm nguội, nhiệt độ đông
cứng của sản phẩm. Nó hoạt động nhờ sự đẩy của đầu đẩy của máy qua tấm đẩy. Kích
thước của các chi tiết trong hệ thống phụ thuộc kích thước, khối lượng sản phẩm. Ngoài

ra tùy thuộc vào ý đồ của nhà thiết kế mà các chốt đẩy còn có hình dáng khác nhau mà ta
sẽ đề cập ở phần sau khi đi sâu vào chi tiết. Ví dụ hệ thống đẩy thông thường:
2.7. Khoảng đẩy
Khoảng đẩy (ký hiệu là K1) là quãng đường dịch chuyển cần thiết của chốt đẩu để đẩy sản
phẩm ra ngoài. Với khoảng đẩy ta cần chú ý:
Khoảng đẩy phải lớn hơn 5 10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuôn
di động. Tuy nhiên khoảng đẩy cũng không được quá dài vì chốt đẩy đôi khi rất nhỏ mà
khoảng dẩy dài sẽ làm yếu hệ thống đẩy.
Sau khi sản phẩm được lấy ra, hệ thống đẩy phải được trở về vị trí ban đầu để các chốt
đẩy không làm hỏng bề mặt của lòng khuôn đối diện khi đóng khuôn, do vậy trong hệ thống
này thường bố trí thêm các chốt hồi được đặt trên cùng tấm đẩy.
Phẩn đỉnh của chốt đẩy về lý thuyết chỉ nằm ngang mức so với lòng khuôn nhưng trong
thực tế có thể là trên dưới 0,05-0,1 mm. Trong trường hợp này đỉnh của chốt đẩy bằng hoặc
thấp hơn do sau khi đúc sản phẩm còn được mang đi gia công cơ.
2.8. Độ dày tấm đẩy
Độ dầy tấm đẩy cũng rất quan trọng, tấm đẩy phải truyền toàn bộ áp lực đẩy và nếu tấm
đẩy quá mỏng sẽ làm cho tấm đẩy bị uốn cong làm thay đổi lực đẩy. Với sản phẩm là tay
phanh xe máy có chiều dày là 12mm ta chọn tấm đẩy là 20mm.
2.9. Kích thước chốt đẩy
Kích thước của chốt đẩy phụ thuộc kích thước sản phẩm nhưng trong chế tạo khuôn nên
có đường kính lớn hơn 3mm vì việc chế tạo các chốt và các lỗ chốt nhỏ có chiều dài lớn là rất
khó khăn. Trong trường hợp này ta chọn các chốt có kích thước từ 4-8mm tùy thuộc vào vị trí
(được thể hiện trên hình vẽ khuôn).
2.10. Vị trí đặt chốt đẩy
Để đảm bảo đẩy sản phẩm ra một cách dễ dàng và ít ảnh hưởng đến hình dạng chi tiết thì
ngoài những vị trí bắt buộc như bạc chia nhôm… thì cần bố trí vào các vị trí như đậu ngót, nơi
12


có lực cản trở lớn do vật liệu nằm sâu trong lòng khuôn và các vị trí khó quan sát như lỗ tịt

nhằm che khuất vết trên sản phẩm do chốt đẩy để lại.
2.11. Các chốt đẩy tròn
Đây là dạng chốt đẩy thông dụng được ưa dùng do có các ưu điểm như:
- Đơn giản dễ đưa vào lòng khuôn.
- Những lỗ tròn và chốt tròn rất dễ gia công
Tuy nhiên trong trường hợp chốt dài thì việc gia công được những chố nhỏ, lỗ nhỏ chính
xác gặp phải những khó khăn. Trong trường hợp này cần phải doa rộng lỗ chốt đẩy để tăng
đường kính chốt đẩy (hình vẽ), chiều dài của lỗ doa có đường kính lỗ D nên lấy theo công
thức:
Đối với những lỗ nhiệt luyện trước khi gia công:
Đối với những lỗ đã nhiệt luyện:
Chiều dài lỗ trong khoảng

mm

2.12. Sự đẩy cuống phun-Kênh nhôm-Miệng phun
2.13. Sự đẩy cuống phun
Hệ thống này phải thực hiện hai hành động:
-Thứ nhất là kéo cuống phun ra khỏi bạc phun khi hai nửa khuôn tách nhau ra.
-Thứ hai là đẩy cuống phun và góp phần đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn di động.
Đồi với hành động thứ nhất ta cần một bộ phận kéo cuống phun. Để thực hiện nhiệm vụ
này ta sử dụng kết cấu hình chữ Z, nó đơn giản và dễ dàng loại kim loại bám vào hốc chữ Z
khi đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.
2.14. Sự đẩy kênh nhôm- miệng phun
Kênh nhôm và miệng phun được đẩy đồng thời với sản phẩm do miệng phun được thiết
kế ở dạng thoáng và có phần chung lớn với kênh nhôm nên rất dễ chuyển động cùng với kênh.
Để thực hiện quá trình đẩy được êm, đủ khỏe ta bố trí chốt đẩy 8 vào kênh nhôm.
2.15. Quá trình hồi chốt tự động
Trong quá trình sản xuất đúc áp lực thường được thực hiện một cách tự động. Quá trình
đóng mở khuôn (một chu trình chính làm việc) xen kẽ nhau một cách nhịp nhàng nhờ việc

tính toán chính xác thời gian cho mỗi hành động. Để cho hệ thống làm việc linh hoạt như vậy
ta cần có một hệ thống đẩy tin cậy mà trong đó yêu cầu sản phẩm phải được rơi ra một cách
dễ dàng trước khi hai nửa khuôn khép lại để tránh làm hỏng lòng khuôn. Khi đó trong hệ
thống đẩy được thêm vào các lò xo xung quanh các chốt để hệ thống có thể tự động hồi về,
không cho sản phẩm dính vào các chốt đẩy. Điều này còn cho phép đẩy được hai hoặc nhiều
sản phẩm.
2.16. Kênh làm mát
Yêu cầu của đúc áp lực là dòng vật liệu lỏng chẩy vào lòng khuôn phải êm, có độ lỏng
cao. Sau khi điền đầy lòng khuôn, đậu ngót thì lại phải được làm nguội nhanh chóng để lấy
sản phẩm ra. Trong một vài trường hợp quá trình nguội chiếm phần lớn thời gian của một chu
kỳ. Chính vì vậy hệ thống làm mát phải được bố trí làm sao để vừa làm nguội nhanh sản phẩm
nhưng không làm cản trở dòng vật liệu lỏng chảy trong khuôn. Về lý thuyết đề làm điều này
thì tốt nhất là giữ nhiệt độ khuôn cao ở cuối dòng chảy.
13


Để điều khiển tốt nhiệt độ của khuôn ta cần lưu ý những điểm sau:
- Những kênh làm mát đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt tuy nhiên cần chú ý đến độ
bền cơ học của vật liệu làm khuôn.
- Đường kính của kênh làm nguội phải lớn hơn 8mm và phải đều để tránh làm thay đổi
tốc độ chảy của chất lỏng do đường kính của các kênh làm nguội khác nhau.
- Nếu chia hệ thống làm mát ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội
quá dài dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn.
- Đặc biệt chú ý làm nguội những phần dày của sản phẩm.
- Ngoài ra thì tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng.
2.17. Vị trí hệ thống làm mát
Việc xác định vị trí và dạng hệ thống làm mát cho khuôn là một việc phức tạp. Hệ thống
này phải được xác định sao cho nó đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được khả năng làm mát cho
khuôn, vật liệu sản phẩm và thời gian cho mỗi chu kỳ đã định sẵn. Nhưng nhìn chung nó nên
được ưu tiên ở các vị trí tập trung nhiệt, nhiệt khó truyền từ dòng vật liệu nóng ra thành

khuôn. Với sản phẩm là tay phanh xe máy có hình dạng biến đổi tương đối đều lại ít tập trung
vật liệu nên ta chọn hệ thống làm nguội đơn giản.
2.18. Làm nguội lòng khuôn.
Dòng chất làm mát chạy qua ống dẫn, xuyên qua các lõi khuôn nối qua dây chuyển tiếp
(thường được bán sẵn trên thị trường) đi vào lòng khuôn làm mát các tấm khuôn, giúp sản
phẩm nhanh định hình. Nhiệt độ của dòng làm mát đi vào khuôn được tính toán theo phương
pháp trao đổi nhiệt phụ thuộc thời gian làm mát.
2.19. Làm nguội bạc dẫn nhôm, bạc chia nhôm
Hệ thống làm mát cho bạc là các vòng nước làm mát chảy vòng quanh bạc. Nó được tạo
ra bằng cách xẻ các rãnh trên bạc dẫn nhôm, các rãnh này hợp với bạc dẫn (lắp có độ dôi với
bạc chia nhôm) làm thành đường làm mát. Cũng chính do mối ghép căng này giữa 2 bạc với
nhau nên ta không cần làm các vòng bao kín. Với bạc chia nhôm ta thực hiện làm mát từ trong
của nó bằng việc tạo ra hốc chứa nước làm mát.
2.20. Làm nguội các lõi và chốt
Trong khuôn đúc áp lực tay phanh xe máy ta thiết kế các lõi có tiết diện tiếp xúc với dòng
nhôm lỏng không lớn, mặt khác chúng lại được chế tạo bằng thép làm việc nóng nên ta không
cần hệ thống làm mát cho các chi tiết này.
2.21. Nối bộ phận làm nguội vào khuôn
Việc nối các ống làm nguội vào khuôn phải thận trọng vì nó có thể ảnh hưởng đến
không gian làm việc của mát cũng như của người điều khiển.
C. Lõi mặt bên
2.22. Sự cần thiết của lõi mặt bên
Trong chi tiết của ta có phần xẻ rãnh ngang nếu ta làm lõi liền khuôn thì sẽ làm cản trở
quá trình lấy sản phẩm ra khỏi khuôn do lõi này nằm vuông góc với phương chuyển động của
sản phẩm. Mặt khác chính lõi bên này đã đem lại hiệu quả kinh tế cho quá trình chế tạo sản
phẩm do giảm được nguyên công gia công cơ để tạo rãnh, giải quyết được vấn đề về công

14

nghệ khi phải gá đặt, kẹp chặt chi tiết khi phay rãnh. Vì vậy ta cần phải thiết kế lõi ngang
riêng để tạo thuận lợi cho việc lấy sản phẩm.
Khi thiết kế lõi mặt bên ta phải chú ý các vấn đề sau:
Chuyển động của lõi mặt bên phải đủ lớn để đủ khoảng hở với chi tiết khi đẩy sản phẩm.
Khoảng hở của lõi mặt bên phải lớn hơn chiều sâu của lõi ít nhất là 1,5mm (hình vẽ).
Khi lõi mặt bên chuyển động phải có cữ chặn ở mỗi hướng chuyển động.
Lõi mặt bên cần một hệ thống dẫn hướng phù hợp với chuyển động của nó. Giúp cho lõi
làm việc tin cậy, chính xác và nhẹ nhàng. Điều này rất quan trọng, nếu các mặt bên chuyển
động không trơn sẽ làm cản trở sẽ làm làm cản trở quá trình lấy sản phẩm. Hơn nữa, ta còn
phải dùng một lực lớn để tác động vào các chuyển động và cũng làm cho lõi mặt bên mòn rất
nhanh.
Tránh các góc nhọn bề mặt chuyển động của lõi mặt bên để không làm cào xước vật liệu
khi làm việc ở nhiệt độ cao.
Hệ thống lõi mặt bên được trang bị hệ thống định vị khi đóng cũng như khi mở (ta sử
dụng hệ thống lò xo). Để lõi mặt bên không rơi xuống hoặc thoát ra khỏi hệ thống dẫn hướng
do lực kéo đàn hồi của lò xo khi mở khuôn ta thiết kế thêm tầm chặn bên. Tấm chặn này được
bắt trực tiếp lên block di động vằng các bulông làm.
Lõi mặt bên được lắp với khối trượt bên qua một khối trung gian do vậy phải có mối ghép
chắc chắn giữa các phẩn tử để lõi mặt bên không trượt khỏi bề mặt của khối trung gian (hình
vẽ). Nếu không sẽ gây ra hỏng hóc nặng bề mặt khuôn tỏng quá trình đóng khuôn.
Lõi được kẹp chặt giữa khối trung gian và khối trượt nhờ 4 bulông M6 bắt từ mặt sau của
khối trượt ép lõi mặt bên vào giữa chúng. Ngoài ra lõi còn được định hướng nhờ rãnh
33x28x14
Mối lắp ghép lõi mặt bên được thiết kế đơn giản, thóa lắp dễ dàng thuận lợi cho việc thay
thế, bảo trì khi sản xuất.
Sự dẫn hướng của lõi mặt bên
Lõi mặt bên thường được đóng mở một cách tự động khi đóng mở khuôn nhờ tác động
của hệ thống cam. Vì vậy quá trình mở đóng này yêu cầu phải được thực hiện một cách
nhẹ nhàng và tin cậy (nó ảnh hưởng tới quá trình đẩy sản phẩm). Ngược lại thì lõi này
rất dễ bị gẫy hỏng (chốt xiên), lõi mặt bên nhanh mòn làm gián đoạn quá trình làm việc

cho sửa chữa. Việc dẫn hướng phải được điều khiển theo các hướng sau:
Chuyển động mặt bên được tác động từ cả hai chiều, điều này đảm bảo cho lõi mặt bên
luôn quay lại vị trí mở.
Ta chọn rãnh chữu “T” làm cơ cấu dẫn hướng cho hệ thống lõi mặt bên vì nó tương đối dễ
chế tạo mà chuyển động lại đảm bảo độ chính xác.
Để tránh quá nhiều áp lực lên lõi mặt bên thì điều quan trọng ta lấy tỷ lệ xấp xỉ 1:1 giữa
chiều cao và chiều dài, chiều rộng và chiều dài, ngoài ra để giảm ma sát giữa các mặt trượt ta
giảm diện tích tiếp xúc bằng cách tạo ra các hốc trên mặt trượt ở lõi khuôn
2.23. Tác động của chốt xiên
Để tạo ra chuyển động của lõi mặt bên ta chọn hệ thống dẫn động chốt xiên, cam xiên.
Đây là hệ thống được ứng dụng phổ biến và dễ chế tạo.
2.24. Nguyên lý làm việc
15


Trong giai đoạn đóng khuôn, bộ khuôn di động tiến lại gần bộ khuôn cố định (cam xiên
tiến lại gần chốt xiên). Chốt xiên tỳ lên mặt cam xiên đẩy lõi mặt bên lắp trên cam xiên trượt
trên rãnh chữ “T” tiến vào lòng khuôn (theo phương ngang). Chốt xiên được làm bằng vật liệu
SKD61 và được tôi cứng. Tuy hệ thống có kết cấu đơn giản nhưng khi sử dụng ta cũng cần
lưu ý một vài điểm sau:
- Chiều dài của chốt xiên rất quan trọng cần tính toán một cách chính xác để vừa đảm bảo
khoảng dịch chuyển của lõi mặt bên vừa đủ không gian hoạt động . Do chuyển động ở đây là
chuyển động tương đối mà lại dựa vào sự trượt của các bề mặt nên cần đưa vào đây một dung
sai giữa chốt xiên và cam xiên, phần vát mép để dẫn hướng cho chốt xiên. Ngoài ra các bề
mặt chuyển động tương đối cũng cần có độ bóng cao.
- Góc nghiêng của chốt xiên và góc trên lõi mặt bên mà nó được dùng để ép lõi mặt bên
lúc cuối phải có giá trị lần lượt là ,
mở khuôn.
-Góc phải lớn hơn

để tránh kẹt giữa khối ép và chốt xiên trong khi

để đảm bảo khi khuôn đóng, chốt xiên được trượt vào lõi mặt

bên dễ dàng.
-Khi dùng hệ thống chốt xiên và cam xiên người ta thiết kế khuôn phải đảm bảo được là
tạ tất cả các vị trí của lõi mặt bên, chốt xiên luôn chuyển động được vào bên trong lõi mặt
bên để tránh những hỏng hóc nghiêm trọng của lõi mặt bên và chốt xiên, ta giải quyết vấn đề
này bằng việc vát mép trên lỗ của lõi mặt bên.
- Do chốt xiên xuyên qua lõi mặt bên nên ta phải làm hốc thoát cho chốt xiên (tạo hốc trên lõi
khuôn)
2.25. Tác động của lò xo
Để đưa lõi mặt bên về vị trí ban đầu thì ngoài tác động của chốt xiên khi mở khuôn ta cần
sử dụng thêm hệ thống lò xo đầy là hệ thống rất thông dụng. Việc sử dụng thêm hệ thống này
còn có tác dụng làm giảm lực tác dụng của cam xiên lên chốt xiên khi mở lõi mặt bên. Tuy
nhiên cũng phải chú ý là các lò xo này làm cản trở tác động của chốt xiên khi đóng lõi mặt
bên.
2.26. Tác động của khóa hình chêm.
Yêu cầu của lõi trong khuôn khi đúc áp lực là phải vững, có vị trí cố định. Nên các lõi
trong khuôn phải được cố định một cách chắc chắn. Với lõi mặt bên để cho vững thì ngoài tác
động giữ của chốt xiên ta thêm vào cơ cấu khóa hình chem.. Khi khuôn đóng, bề mặt của
khóa tỳ lên bề mặt cảu khối trượt làm cố định chuyển động dọc của lõi mặt bên.
2.27. Các chi tiết cơ bản của khuôn:
Chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng là hai chi tiết nằm trên hai nửa khuôn khác nhau
chuyển động tương đối với nhau khu đóng mở khuôn với độ chính xác lắp ghép cần thiết.
Mục đích khi sử dụng hệ thống này là dẫn hướng hai lòng khuôn khép kín với nhau khi đóng
khuôn. Chốt dẫn hướng nằm ở khuôn cố định, bạc dẫn hướng nằm ở khuôn di động để thuận
lợi cho việc lấy sản phẩm ra. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ đúc các chi tiết này có
thể mua ngoài thị trường từ các nhà cung cấp các chi tiết điển hình trong khuôn.
2.28. Chốt dẫn hướng

16


Chốt dẫn hướng phải được làm bằng vật liệu thép hợp kim trung bình sau đó sẽ được
thấm C và đem đi tôi để đạt được độ cứng cao ở lớp bề mặt chống mài mòn nhưng có độ dẻo
dai trong lõi của chốt. Bề mặt chốt có độ bóng cao để dễ dàng dẫn hướng cho bạc, tăng thời
gian làm việc cho bạc vì bạc thường có độ cứng thấp hơn. Khi thiết kế hệ thống này cần chú
ý:
- Vị trí của chốt và bạc: các vị trí này phải thật chính xác để đảm bảo 4 chốt cùng làm việc
một lúc.
- Độ dài của chốt dẫn hướng phải dài hơn phần cao nhất của hai lòng khuôn để tránh hỏng
hóc khi đóng khuôn.
- Phần đầu của chốt phải được làm nhỏ hơn khoảng 0,1mm để có thể dùng như một bộ
phận định hướng trước.
2.29. Bạc dẫn hướng
Kiểu bạc dẫn hướng rẻ nhất là khoan lỗ chính xác trực tiếp lên khuôn lỗ rộng. Tuy nhiên
nó sẽ rất phức tạp khi sửa chữa (khi bạc mòn). Do nhược điểm này mà trong thực tế người ta
thường làm bạc dẫn hướng dưới dạng một miếng ghép vào khuôn di động.
- Vật liệu bạc thường là đồng thau dễ tạo độ bóng cao giảm ma sát.
-Khi bạc dẫn hướng quá dài ta phải khoan rộng bạc để đảm bảo vấn đề công nghiệp.
2.30. Bạc dẫn nhôm và bạc chia nhôm
2.31. Bạc dẫn nhôm
Bạc dẫn nhôm là bộ phận dẫn nhôm lỏng từ đầu phun của máy vào khuôn. Nó được thiết
kế để phù hợp với đầu phun nhôm vì đầu phun nhôm của máy được làm theo tiêu chuẩn. Do
môi trường làm việc của bạc là thường xuyên tiếp xúc với dòng nhôm lỏng ở nhiệt độ tương
đối cao có vận tốc và áp lực lớn nên bạc dẫn nhôm được làm bằng thép làm việc nóng SKD61
và tôi đạt độ cứng khoảng 50HRC để chống bị mài mòn. Ngoài ra trên bạc còn tiện rãnh chứa
chất làm mát tránh cho việc phải tiện rãnh ở phía trong bạc lót (khó khăn hơn).
2.32. Bạc chia nhôm

Bạc chia nhôm có một phần côn lắp ghép với bạc dẫn. Nó cũng có mội trường làm việc
như của bạc dẫn nên vật liệu dùng để chế tạo là SKD61 nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC. Khi
làm việc bạc này có tác dụng chia nhôm đều vào hai lòng khuôn. Hơn nữa, còn có chốt đẩy
xuyên qua nó nên miệng của bạc phải được lắp chính xác, trong trường hợp này đơn giản nhất
là ta mượn lỗ lắp chốt đẩy để định vị khi lắp ráp.
D. Các miếng ghép
2.33. Giới thiệu chung
Các miếng ghép được dùng để đơn giản hóa về mặt công nghệ khi phải gia công tạo phần
lồi lên của bề mặt lòng khuôn (khó gia công hoặc đôi khi là không thể gia công liền với khuôn
được). Trong khuôn mà phần lõi có chiều cao lớn thì nó còn có ý nghĩa tiết kiệm vật liệu do
không phải hớt đi lượng kim loại xung quanh. Ngoài ra nó còn thuận lợi cho quá trình sửa
chữa, bảo dưỡng khuôn. Trong bộ khuôn tay phanh xe máy này có phần tạo ra lỗ, rãnh để gài
đầu dây phanh và lỗ để lắp bulông ta phải dùng lõi ghép.
2.34. Tạo các miếng ghép
17


Với các miếng ghép có dạng tròn xoay thì việc chế tạo chúng không mấy khó khăn nhưng
với miếng ghép như hình vẽ thì chế tạo chúng bằng công nghệ thông thường là không dễ do
vậy ta phải chọn phương pháp cắt dây phần lỗ và phần lõi sau đó được lắp ghép với nhau.
2.35. Yêu cầu của lõi ghép
- Các lõi ghép cũng là một bộ phận của lòng khuôn nên nó cũng luôn phải tiếp xúc với
dòng nhôm lỏng với áp suất cao do vậy nó phải được làm bằng vật liệu SKD61.
- Các lõi này cũng phải có độ dốc đúc để dễ dàng cho việc lấy sản phẩm (các lõi trên có
độ côn là ).
-Các lõi phải đảm bảo vị trí chính xác.
-Khi ghép lõi vào khuôn ta cho phương pháp ghép là ghép từ phía sau hạn chế việc gia
công lỗ tịt.
E. Các đậu ngót và rãnh thoát khí
a. Sự cần thiết của việc thoát khí

Khi dòng nhôm lỏng được đẩy vào khuôn với áp suất cao mà mặt phân khuôn lại kín khít
làm cho khối không khí trong khuôn không thể thoát ra ngoài nhanh, chúng bị nén lại dẫn đến
áp suất của nó cũng tăng lên đáng kể, nếu chúng nó không được đưa ra ngoài thì rất dễ tạo ra
khuyết tật cho vật đúc do vậy ta cần phải có biện pháp thoát khí cho khuôn. Tuy nhiên do áp
lực đúc lớn khoảng 150kg/cm2 nên ta không thể đưa không khí trực tiếp ra ngoài được vì điều
này rất nguy hiểm cho người và thiết bị xung quanh. Biện pháp giải quyết là ta tạo các hốc
chứa khí ngay trong lòng khuôn và khí được đưa ra theo khe hở của chốt đẩy.
b. Vị trí
Về mặt lý thuyết rất khó xác định vị trí chính xác cho chúng. Tuy nhiên khi thiết kế, cho
khuôn đúc tay phanh này ta chọn vị trí đặt chúng là tại nơi xa miệng phun, nơi có độ ngoặt
lớn.
Tổng kết chƣơng 1:
Qua tổng quan về công nghệ đúc cũng nhƣ phƣơng pháp đúc áp lực tác giả đã chọn
phƣơng pháp đúc áp lực vì:
- Khuôn đƣợc sử dụng nhiều lần.
- Độ sạch và độ chính xác đƣợc nâng cao
- Giảm khối lƣợng gia công cơ khí
- Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với
khuôn kim loại.
- Nâng cao sản lƣợng hàng năm do giảm đƣợc kích thƣớc đậu ngót và phế phẩm đúc.
- Nâng cao năng suất lao động.
- Tiết kiệm diện tích nhà xƣởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình
làm khuôn.
- Giảm giá thành sản phẩm.
- Cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt.
18


Chƣơng 2 :TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CAD/CAM/CAE/SolidWorks
2.1. Lịch sử phát triển

Ngày nay máy tính được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp nhờ sự phát triển của công
nghệ máy tính, các nhà sản xuất muốn tự động quá trình thiết kế và muốn sử dụng cơ sở dữ
liệu này cho quá trình tự động sản xuất. Đây là ý tưởng cho các ngành khoa học CAD/CAM
ra đời. CAD/CAM được hiểu là sử dụng máy tính trong quá trình thiết kế và sản xuất hay theo
thuật ngữ tiếng anh là máy tính trợ giúp thiết kế và sản xuất. Từ sự ra đời của CAD/CAM các
lĩnh vực khác của việu ứng dụng máy tính cũng đã phát triển theo như:
Đồ hoạ máy tính: CG
Công nghệ trợ giúp bằng máy tính: CAE
Thiết kế và phác hoạ trợ giúp bằng máy tính: CAPP
Tất cả những lĩnh vực sinh ra đó đều liên quan đến những nét đặc trưng của quan niệm về
CAD/CAM. CAD/CAM là một lĩnh vực rộng lớn nó là trái tim của nền sản xuất tích hợp và
tự động hoá .
Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính và kĩ
thuật đồ hoạ tương tác (ICG). Cuối 1950 đầu 1960 CAD/CAM có những bước phát triển đáng
kể, khởi đầu có thể nói là tại Massachusetts Institute of Technology(MIT) Mĩ với ngôn ngữ
lập trình cho máy tính APT( Aotumatically Progammed Tools). Mục đích của APT là để lập
trình cho máy điều khiển số, nó được coi như là một bước đột phá cho tự động hoá quá trình
sản xuất.
Những năm 1960 – 1970, CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống tunrkey CAD được
thương mại hoá, đây là một hệ thống hoàn chỉnh gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào
tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên mainframe và minicomputer hạn chế nên các hệ
CAD/CAM thời kì này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ được sử dụng trong một số rất ít
lĩnh vực.
Năm 1983 máy tính IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lí tưởng về khả năng sử lí
thông tin, đồ hoạ, bộ nhớ cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ CAD/CAM phát
triển rất nhanh chóng.
Cuối những năm 1990 là thời kì CAD/CAM đạt đến những thành tựu đáng kể, rất nhiều
phần mềm đồ sộ được tung ra thị trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của
nhiều ngành công nghiệp.
Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng có mặt trên thị trường như: Solidworks,

Cimatron – Iaren, Delcam- Anh, Pro-Engineer- Mỹ, Uni-Graphichs-Mỹ, SURFCAM-Mỹ…
Phần mềm CAE xuất hiện sau CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất lượng của
sản phẩm rất cao. Việc phân tích mô hình sau thiết kế được thực hiện nhờ CAE. CAE đã làm
cho công việc phân tích trở nên đơn giản hơn nhiều so với toán học thông thường và cho kết
quả đáng tin cậy trong một thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết quả đó mà người thiết kế sẽ
hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp. Tuỳ theo tính năng và yêu cầu của chi tiết mà sự phân
tích có thể là những quá trình sau:
Phân tích nhiệt, áp suất, ứng suất, biến dạng, cong vênh, khả năng điền đầy khuôn, quá
trình đông đặc...
19


2.2 Công nghệ CAD
CAD là từ viết tắt của Computer Aided Design. Hiểu một cách chung nhất tức là sử dụng máy
tính trong quá trình thiết kế và lập bản vẽ. Theo phương pháp truyền thống thì các bản vẽ kỹ
thuật thì được vẽ bằng tay. Công việc này đòi hỏi rất nhiều công sức và thời gian đặc biệt là
những chi tiết phức tạp. Vì vậy, ngày nay CAD được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực
mà không chỉ riêng trong lĩnh vực cơ khí sản xuất mà còn trong cả xây dựng, kiến trúc, mỹ
thuật, thương mại, y học…
CAD chủ yếu được sử dụng trong thiết kế và phát triển sản phẩm. CAD chủ yếu là để
thể hiện mô hình 3D và bản vẽ 2D. Với khái niệm về CAD hiện đại thì một gói phần mềm
CAD phải gồm 3 module chính sau:
 Design ( 2D/3D modeling, assemblies of part)
 Analysis: Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn FEA(Finite Element Application) để tối
ưu hóa và giải các bài toán kỹ thuật như xử lý nhiệt, biến dạng, và phân tích tải trọng, ứng
suất, biến dạng, thể tích.
 Visualization: Render/Shade mô hình, Animation.
* Ưu điểm của CAD:
- Tạo và sửa lỗi dễ dàng hơn.
- Trực quan hơn vì cho phép ta quan sát mô hình ở góc nhìn 3D với rất nhiều cách quan sát

khác nhau.
- Lưu và tái sử dụng các bản vẽ dễ dàng hơn bằng đĩa cứng hay CD.
- Tăng độ chính xác. Do vẽ bằng máy tính nên chắc chắn bản vẽ xuất ra sẽ chính xác hơn làm
bằng tay rất nhiều.
- Lưu trữ thành cơ sở dữ liệu để dễ dàng quản lý hơn. Đồng thời chuyển file mô hình dễ dàng
hơn Internet. Giảm thiểu thời gian trao đổi thao luận giữa các kỹ sư ở các khu vực địa lý khác
nhau. Gửi nhận qua email chỉ mất vài giây.
- Việc phân tích, mô phỏng và kiểm tra mô hình 3D dễ dàng hơn.
* Nhược điểm của CAD
- Thời gian và chi phí cho việc triển khai một hệ CAD là lớn.
- Thời gian và chi phí cho việc đào tạo người dùng CAD lơn. Tuy nhiên hiện nay nhờ nguồn
tài liệu phong phú trên mạng Internet và các diễn đàn thảo luận mở nên cũng có phần dễ dàng
hơn chút.
- Chi phí maintenance cho phần mềm CAD/
- Thời gian và chi phí cho việc chuyển các bản vẽ cũ vẽ bằng tay sang CAD cũng không nhỏ.
2.3 Công nghệ CAM
CAM là từ viết tắt của Computer Aided Manufacturing. Hiểu một cách chung nhất tức là chế
tạo (sản xuất) có sự trợ giúp của máy tính, giúp rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất.
Mục tiêu của lĩnh vực CAM là mô phỏng quá trình chế tạo, tạo dữ liệu đầu vào cho các
máy công cụ điều khiển số (chương trình gia công cho máy điều khiển số).
 Phương thức hoạt động:
+ Khai báo mô hình chi tiết cần gia công (dụng cụ, phương án, thông số tạo hình...)
20


+ Khai báo thông số công nghệ.
 Nhiệm vụ:
+ Tính đường chạy dao
+ Mô phỏng, kiểm tra.
+ Kết xuất chương trình NC với máy điều khiển số.

Ngày này công nghệ CAD/CAM được tích hợp trong hầu hết các phần mềm Nói về thị
trường CAD/CAM, thống trị vẫn là ba nhà sản xuất là Dassault - Catia, PTC – Pro/E, Siemens
– Unigraphics. Nhưng thị phần của ba hãng này đang bị cạnh tranh quyết liệt bởi các hãng sản
xuất phần mềm mới như: SolidWorks (một nhánh của Dassault), TopSolid, Cimatron, SpaceE của NTT DATA Engineering System (Japan), Iron CAD và một đàn em sinh sau đẻ muộn
nhưng khá nổi hiện nay là Space Claim.
2.4 Công nghệ CAE
CAE là viết tắt của Computer Aided Engineering. Hiều một cách chung nhất tức là tìm
giải pháp kỹ thuật , công nghệ trong thiết kế dưới sự hỗ trợ của máy tính. Mục tiêu của lĩnh
vực CAE là phân tích nhiệt, ứng suất, áp suất, biến dạng, cong vênh khả năng điền đầy khuôn,
quá trình đông đặc… để hỗ trợ cho CAD, . Phương pháp này chia tự động chi tiết thành nhiều
phần nhỏ hình tam giác hay chữ nhật nối tiếp nhau rồi phân tích từng phần nhỏ đó. Kết quả
của quá trình phan tích có thể là một bản báo cáo (report), một bức tranh điền đầy hay 1 mô
hình chi tiết đã bị cong hay biến dạng được đặt trùng với mô hình lí thuyết, từ đó người thiết
kế sẽ nhìn thấy những vị trí biến dạng cực đại và điều chỉnh thiết kế. Nếu như CAD là bản
thiết kế thuận, thì CAE là một mạch phản hồi, đây chính là phương thức hoạt động của tính
năng này. Ngoài ra CAE còn giúp tìm chế độ công nghệ để sản xuất ra đối tượng đã thiết kế.
Phần mềm CAE xuất hiện sau các phầm mềm CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất
lượng sản phẩm rất cao. Moldflow(Australia) và Modex(Taiwan) là hai phần mềm điển hình.
2.5 Mối liên hệ giữa CAE/CAM/CAE
CN
C

CAD

ý tưởng sản
phẩm, tính
to¸n…

Phân tích,
thẩm định

thiết kế của
đối tượng
thiết kế, dụng
cụ, khuôn

-Mô hình hình học, đối
tượng thiết kế
- Thiết kế dụng cụ, khuôn
mẫu và các trang bị kèm
theo

CAM
+

Chương trình gia công:
-Thông số tạo hình.
-Thông số công nghệ

Chế
tạo,
lắp
ráp,
kiểm
tra

Hình 2.1. Sơ đồ quan hệ các khối chức năng hệ thống CAD/CAM/CAE/CNC
Chu kỳ sản phẩm bắt đầu từ nhu cầu sản phẩm được xác định trên cơ sở yêu cầu của
khách hàng và thị trường. Chu kỳ sản phẩm được thực hiện qua hai quá trình chính từ sự khởi
đầu cho đến sản phẩm hoàn thiện: quá trình thiết kế và quá trình sản xuất, chế tạo. Qúa trình
21

thiết kế lại bao gồm hai quá trình con là tổ hợp và phân tích. Triết lý, chức năng, tính duy nhất
của sản phẩm được xác định trong quá trình tổ hợp. Trong quá trình này, thiết kế được thực
hiện ở dạng các phác thảo và bản vẽ mô tả quan hệ giữa các chi tiết của sản phẩm. Các bản vẽ
và phác thảo này có thể được tạo ra bằng các hệ thống CAD/CAM hoặc vẽ bằng tay. Chúng
được thực hiện thông qua các trao đổi thảo luận giữa các thành viên trong nhóm thiết kế. Qúa
trình phân tích bắt đầu với việc cố gắng đặt thiết kế ý tưởng vào ngữ cảnh khoa học, kỹ thuật
để đánh giá hiệu quả của sản phẩm mong đợi. Qúa trình này đòi hỏi phải mô hình hóa và mô
phỏng cũng như thực hiện các phân tích kỹ thuật (CAE) để tìm ra giải pháp thiết kế tối ưu.
Phân tích kỹ thuật có thể được thực hiện bằng chính mo dun CAE tích hợp ngay trong hệ
thống CAD/CAM hoặc bằng cách sử dụng phần mềm CAE chuyên dụng khác.
Qúa trình sản xuất bắt đầu bằng lập kế hoạch quá trình và kết thúc là sản phẩm thực. Lập kế
hoạch quá trình được xem là xương sống của quá trình sản xuất vì nó cho phép xác định được
trình tự hiệu quả nhất để chế tạo ra sản phẩm. Kết quả đầu ra của lập kế hoạch quá trình là quy
trình sản xuất, tìm kiếm được dụng cụ, đặt đơn hàng vật liệu và lập trình gia công. Chương
trình gia công NC được tạo ra bằng hệ thống CAD/CAM là dữ liệu đầu vào cho các thiết bị
CNC thực hiện quá trình sản xuất, kiểm tra chất lượng…
2.6 . Giới thiệu chung về SolidWorks
Phần mềm SolidWorks phần mềm này được viết bởi một nhóm kỹ sư người Pháp nhưng
sau đó lại bị một công ty của Mỹ mua bản quyền. Bây giờ Solidworks đang thuộc sở hữu của
hãng phần mềm nổi tiếng Desaul System.
Solidworks được biết đến từ phiên bản Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với
phiên bản 2003 và cho đến nay với phiên bản 2015 và phần mềm này đã phát triển đồ sộ về
thư viện cơ khí và phần mềm này không những dành cho những xí nghiệp cơ khí nữa mà còn
dành cho các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật …

Hình 2.2. Giao diện của phần mềm Solidworks
22

Về chức năng thiết kế thì phần mềm này có một số các công dụng như sau:
Xây dựng mô hình khối 3D:

Hình 2.3. Xâu dựng mô hình khối 3D
Các khối được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mô hình hóa.
Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện lệnh.
Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừa tạo và có thể thay đổi
thứ tự thực hiện các lệnh.
Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử dụng dễ nhớ.
Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi của các môi
trường.
Với các tính năng thiết kế tiện ích giúp người sử dụng thiết kế một cách có hiệu quả một bản
vẽ kỹ thuật:
Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người sử dụng
tạo các biên dang một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng.
Công cụ hiệu chỉnh sử dụng rất dễ dàng giúp ta có thể hiệu chỉnh các đối tượng một cách
nhanh chóng.
23


Hình 2.4. Khuôn mẫu thiết kế trên phần mềm Solidworks
Ngoài ra những phiên bản mới của phần mềm này cũng cho phép chúng ta thiết kế khuôn một
cách thuận tiện và dễ dàng hơn.
Lắp ráp các chi tiết nhỏ thành một cụm chi tiết:
Việc lắp ráp các chi tiết đơn thành một cụm chi tiết hoặc là thành một cụm máy cho phép
chúng ta hình dung ra được kết cấu của một bộ phần máy hoàn chỉnh. Việc này hết sức có lợi
cho các nhà làm giáo dục bởi lẽ: Việc nói miệng là vô cùng khó hiểu và sinh viên hoàn toàn
không thể 100% đều hình dung ra được nhưng khi có bản vẽ ở dạng lắp ráp như thế này thì
ông nào đó đang ngồi học mà buồn ngủ cũng cứ phải vểnh tai lên mà nghe giảng bài.

Điều này không chỉ lợi cho các giảng viên mà còn các bạn học sinh, sinh viên trong công tác
làm đồ án hoặc là bài tập lớn. Hơn nữa việc lắp ráp các chi tiết trong môi trường lắp ráp của
phần mềm này sẽ cho phép sinh viên hình dung nên quy trình công nghệ lắp ráp các chi tiết
máy trong thực tế một cách nhanh chóng và dễ dàng bởi lẽ những công cụ lắp ráp trong phần
mềm này hết sức thân thiện và dễ sử dụng đối với những người mới và đã dùng quen.
Xây dựng các bản vẽ 2D từ các mô hình 3D:
24


Chức năng xây dựng các bản vẽ 2D của phần mềm Solidworks có thể nói là rất dễ dùng
đối với tất cả mọi người. Chúng ta chỉ cần click chuột chọn lệnh và kéo như vậy là có thể xây
dựng được các hình biểu diễn.
Nhưng còn kích thước và các dung sai thì sao? Hai ứng dụng này thuộc quản lý của đối tượng
Anotations – Cho phép chúng ta ghi dung sai và kích thước một cách nhanh chóng và thuận
tiện. Đặc biệt với chức năng tự động ghi kích thước làm giảm thời gian thiết kế.
Đấy là những ứng dụng trong việc xây dựng mô hình cũng như các bản vẽ kỹ thuật? Vậy
thì có ứng dụng nào cho phép chúng ta phân tích đánh giá và lường trước được hậu quả của
chi tiết khi làm việc không?
Với việc tích hợp thêm : Cosmos Motions, CosmosWorks hoặc là Flow works chúng ta
hoàn toàn có thể phân tích tính toán những hậu quả mà chi tiết sẽ phải gánh sau khi làm việc.
Ngày nay khi mà các doanh nghiệp gần như là có sự trao đổi và học tập lẫn nhau thì các hãng
phần mềm cũng vậy họ cũng có những sự trao đổi và học hỏi lẫn nhau bằng chứng là những
file dữ liệu thiết kế trên phần mềm này hoàn toàn có thể đọc được trên phần mềm khác.
Cũng chính vì lý do này của phần mềm SolidWorks này đó chính là SolidCam cho phép
chúng ta lập trình gia công các chi tiết khi chúng ta đã thiết kế và xây dựng xong mô hình.

Hình 2.5. Lập trình gia công trên phần mềm Solidcam

25