Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm catia trong thiết kế và lập trình gia công trục động cơ trên máy tiện CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HẢI

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG
THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRỤC ĐỘNG CƠ
TRÊN MÁY TIỆN CNC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP

HÀ NỘI 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
LỜI NÓI ĐẦU

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM............................

3

1.1. Giới thiệu về CAD/CAM .....................................................................

3

1.2. Lịch sử phát triển của CAD/CAM ..................... ................................. 4
1.3. Chu trình sản phẩm và vai trò của hệ thống CAD/CAM trong sản
xuất ..................... . .............................................................................................. 5
1.4. Đối tượng phục vụ của CAD/CAM...................................................... 7
1.5.Tình hình ứng dụng công nghệ CAD/CAM tại Việt nam...................... 8
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG 10
NGHỆ CNC.........................................................................................................
2.1.Giới thiệu điều khiển số truyền thống ......................................................... 10
2.1.1 Khái niệm điều khiển số .................................................................... 10
2.1.2. Lịch sử phát triển điều khiển số ........................................................ 10
2.2. Các dạng điều khiến số. .............................................................................

11

2.2.1. Dạng điều khiển theo điểm................................................................

11

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

2.2.2. Dạng điều khiển theo đường ...........................................................

11

2.2.3. Dạng điều khiển đương theo contou ................................................. 12
2.3. Các thành phần cơ bản của một hệ NC..................................................... 14
2.3.1. Chương trình .................................................................................... 14
2.3.2. Bộ điều khiển CU ............................................................................

15

2.3.3. Máy công cụ hoặc quá trình khác được điều khiển .......................... 16
2.4. Trình tự NC.................................................................................................

17

2.4.1. Lập trình công nghệ ......................................................................... 17
2.4.2. Lập trình gia công ............................................................................. 17
2.4.3. Chuẩn bị băng..................................................................................... 17
2.4.4. Thẩm thấu băng ................................................................................. 17
2.4.5. Sản xuất ............................................................................................. 18
2.5. lập trình gia công cho máy NC .................................................................. 18
2.6. Các phương pháp lập trình gia công chi tiết. .......................................... 18

2.6.1. Lập trình theo lối thủ công ................................................................

18

2.6.2.Lập trình chi tiết gia công dưới sự trợ giúp của máy tính ................... 19
2.6.3. Đồ họa tương tác với việc lập trình trên hệ CAD/CAM. ...................

21

2.7. Điều khiển số hiện đại bằng máy tính........................................................ 24
2.7.1. Giới thiệu về công nghệ CNC. ...........................................................

25

2.7.2. Các chức năng của CNC .................................................................... 25
2.7.3. Các ưu điểm của CNC ....................................................................... 28

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

2.7.4. Hệ thống tọa độ...................................................................................

29

2.7.5. Các điểm gốc, điểm chuẩn .................................................................

36

2.8. Các phương pháp nhập dư liệu................................................................. 40
2.8.1.Nhập dữ liệu theo lối thủ công (MDI)................................................ 40
2.8.2. DNC- điều khiển số trực tiếp............................................................. 41
Chương 3 - GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA............................................. 43
3.1. Giới thiệu phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAFCATIA......................... 43
3.2. Lịch sử phát triển phần mềm..................................................................... 43
3.3. Tổng quan về các phần mềnCAD/CAM hiện đại..................................... 44
3.3.1. Các chức năng cơ bản của hệ CAD hiện đại....................................... 46
3.3.2. Những công nghệ mới trong CAD....................................................... 48
3.3.3. Những phương thức chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ phần mềm.......... 49
3.4. Tình hình ứng dụng CATIA trên thế giới................................................. 53
3.5. Tình hình ứng dụng CATIA tại Việt Nam................................................ 54
Chương 4 - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG THIẾT KẾ
TRỤC ĐỘNG CƠ (MÁY PHÁT ĐIỆN 3 KW).............................................

57

4.1. Giới thiệu trục động cơ ..............................................................................

57

4.2. Truy cập chương trình CATIA.................................................................. 57
4.3. Quá trình thiết kế chi tiết trục động cơ .................................................... 60
4.4. Quá trình thiết kế phôi trục động cơ ........................................................ 65

Chương 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA TRONG LẬP TRÌNH GIA 68
CÔNG TRỤC ĐỘNG CƠ TRÊN MÁY TIỆN CNC.....

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

5.1.Tổng quan về máy tiện CNC ......................................................................

68

5.2. Lập trình gia công chi tiết trục động cơ ................................................... 69
5.2.1. Chuyển phần thiết kế chi tiết trong môi trường past Desing (gồm cả 69
past và stock) sang môi trường gia công..............................................................
5.2.2. Chọn máy gia công, hệ tọa độ, phôi, chi tiết.........................................

71

5.2.3. Tiến hành gia công chi tiết trục động cơ .............................................

74

5.2.3.1. Tiện mặt đầu, đầu A.....................................................................

75

5.2.3.2. Khoan tâm đầu A........................................................................... 79
5.2.3.3. Tiện thô, đầu A.............................................................................. 81
5.2.3.4. Tiện mặt đầu, đầu B.....................................................................

83

5.2.3.5. Khoan tâm đầu B........................................................................... 85
5.2.3.6. Tiện tinh đầu, đầu A...................................................................... 87
5.2.3.7. Tiện thô đầu, đầu B....................................................................... 89
5.2.3.8. Tiện tinh đầu, đầu B...................................................................... 91
5.2.3.9. Tiện các cắt rãnh (rộng 3 sâu 1.5).................................................

92

5.2.3.10. Tiện ren ........................................................................................ 95
5.2.4. Chạy chương trình mô phỏng gia công.................................................... 96
5.2.5. Xuất chương trình gia công NC...............................................................

106

KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TÓM TẮT

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

98

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CAD

Computer Aided Design

CNC

Computer Numerical Control

NC

Numerical Control

CAM

Computer Aided Manufacturing

CIM

Computer Intergrated Manufacturing

CAE

Computer Aided Engineering

CU

Control Unit

MCU

Machine Control Unit

PTP

Point to Point

PO

Part Operatio

PPR

Process Product Resources

MDI

Manual Data Input

DNC

Direct Numerical Control

PDES

Product Data Exchange Specification

IGES

Initial Graphics Exchange

DXF

Data Xtrange Format

DPU

Data Processing Unit

CLU

Control Loop Unit

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT

Hình

1

Hình 1.1

Lịch sử phát triển CAD/CAM

5

2

Hình 1.2

Sơ đồ chu kỳ sản xuất

6

3

Hình 1.3

Sơ đồ chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAM

6

4

Hình 2.1

Dạng điều khiển theo đường

11

5

Hình 2.2

Dạng điều khiển theo 2D trên máy phay

12

6

Hình 2.3

Dạng điều khiển 2D1/2

13

7

Hình 2.4

Dạng điều khiển rãnh trên máy 3D

13

8

Hình 2.5

Dạng điều khiển 4D, 5D

14

9

Hình 2.6

Tạo lập mô hình hình học chi tiết thông qua chức năng
CAD

22

10

Hình 2.7

Mô phỏng quá chuyển động của dụng cụ cắt

23

11

Hình 2.8

Hệ tọa độ Đê-cạc với 2 trục (X, Y)

30

12

Hình 2.9

Hệ tọa độ Đê-cạc với 3 trục (X, Y,Z)

31

13

Hình 2.10 Quy tắt bàn tay phải

31

14

Hình 2.11 Hệ tọa độ cực

32

15

Hình 2.12 Góc và hương quay của trục

32

16

Hình 2.13 Hệ tọa độ của máy

33

17

Hình 2.14 Hệ tọa độ của chi tiết
Hệ tọa độ máy tiện với bàn dao sau có có bố chí trục C
Hình 2.15
(3D)

33

19

Hình 2.16 Hệ thống trục tọa độ trên máy phay đứng 6 trục

35

20

Hình 2.17 Hệ tọa độ trên máy phay ngang

35

21

Hình 2.18 Các điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng

37

18

Tên hình

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

Trang

34


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

22

Hình 2.19 Điểm Zero của phôi w

38

23

Hình 2.20

24

Hình 2.21 Các điểm chuẩn P củadao

39

25

Hình 3.1

Quy trình thiết kế thuận

48

26

Hình 4.1

Truy cập chương trình CATIA

57

27

Hình 4.2

Lựa chọn Work bench part Design

58

28

Hình 4.3

Màn hình giao diện CATIA

58

29

Hình 4.4

Màn hình giao diện CATIA

60

30

Hình 4.5

Thiết kế pháp thảo chi tiết trục động cơ máy phát 3kw

61

31

Hình 4.6

Thiết kế chi tiết trục động cơ 3kw

62

32

Hình 4.7

Thiết kế chi tiết 3D trục động cơ

63

33

Hình 4.8

Thiết kế chi tiết 3D trục động cơ

63

34

Hình 4.9

Thiết kế chi tiết 3D trục động cơ

64

35

Hình 4.10 Đặt tên cho chi tiết

65

36

Hình 4.11 Tạo Body mới

65

37

Hình 4.12 Thiết kế 3D phôi trục động cơ

66

38

Hình 4.13 Thiết kế 3D phôi trục động cơ

66

39

Hình 4.14 Thiết kế chi tiết trục động cơ

67

40

Hình 4.15 Thiết kế chi tiết trục động cơ

67

41

Hình 5.1

Mô hình máy tiện CNC CTX 310

68

42

Hình 5.2

Chuyển phần thiết kế chi tiết từ môi trường part design
sang môi trườn gia công

69

43

Hình 5.3

Màn hình giao diện môi trường tiện

70

41

Hình 5.4

Mỏ bản vẽ trục động cơ

70

42

Hình 5.5

Màn hình giao diện môi trường tiện chi tiêt trục động
cơ 3kw

71

Chọn điểm gốc của chi tiết và điểm gốc của chương
trình khi khoan các lỗ phân bố trên đường tròn

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

38

LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

43

Hình 5.6

Hộp thoại Part operation.

71

44

Hình 5.7

Chọn máy gia công

72

45

Hình 5.8

Chọn hệ truc tọa độ chi tiết gia công

73

46

Hình 5.9

Chọn hệ truc tọa độ chi tiết gia công

73

47

Hình 5.10 Chọn chi tiết gia công và phôi

74

48

Hình 5.11 Thanh công cụ Machining operations

74

49

Hình 5.12 Tiện mặt đầu, đầu A.

75

50

Hình 5.13 Tiện mặt đầu, đầu A

76

51

Hình 5.14 Tiện mặt đầu, đầu A

77

52

Hình 5.15 Tiện mặt đầu, đầu A

77

53

Hình 5.16 Tiện mặt đầu, đầu A

78

54

Hình 5.17 Tiện mặt đầu, đầu A

78

55

Hình 5.18 Khoan tâm đầu A

79

56

Hình 5.19 Khoan tâm đầu A

79

57

Hình 5.20 Khoan tâm đầu A

80

58

Hình 5.21 Khoan tâm đầu A

80

59

Hình 5.22 Khoan tâm đầu A

81

60

Hình 5.23 Tiện thô đầu A

81

61

Hình 5.24 Tiện thô đầu A

82

62

Hình 5.25 Tiện thô đầu A

82

63

Hình 5.26 Tiện thô đầu A

83

64

Hình 5.27 Tiện mặt đầu, đầu B

83

65

Hình 5.28 Tiện mặt đầu, đầu B

84

66

Hình 5.29 Tiện mặt đầu, đầu B

84

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

67

Hình 5.30 Tiện mặt đầu, đầu B

85

68

Hình 5.31 Khoan tâm đầu B

85

69

Hình 5.32 Khoan tâm đầu B

86

70

Hình 5.33 Khoan tâm đầu B

86

71

Hình 5.34 Khoan tâm đầu B

87

72

Hình 5.35 Khoan tâm đầu B

87

73

Hình 5.37 Tiện tinh đầu A

88

74

Hình 5.38 Tiện tinh đầu A

88

75

Hình 5.39 Tiện tinh đầu A

89

76

Hình 5.40 Tiện thô đầu B

89

77

Hình 5.41 Tiện tinh đầu B

90

78

Hình 5.42 Tiện tinh đầu B

90

79

Hình 5.43 Tiện tinh đầu B

91

80

Hình 5.44 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

92

81

Hình 5.45 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

93

82

Hình 5.46 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

93

83

Hình 5.47 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

94

84

Hình 5.48 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

94

86

Hình 5.49 Tiện các rãnh (rộng 3 sâu 1.5)

94

87

Hình 5.50 Tiện ren

95

88

Hình 5.51 Tiện ren

95

89

Hình 5.52 Tiện ren

96

90

Hình 5.53 Chạy mô phỏng quá trình gia công

97

91

Hình 5.54

Hoạt động chạy mô phỏng gia công chi tiết trục động
cơ, đầu A

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

97


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

Hoạt động chạy mô phỏng gia công cắt rãnh chi tiết

trục động cơ

92

Hình 5.55

93

Hình 5.56 Xuất NC

98

94

Hình 5.57 Xuất NC

99

95

Hình 5.58 Xuất NC

100

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010

98

LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiếng việt
[1]. GS.TS Trần Văn Địch: Công nghệ CNC.
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Ha Nội - 2004.
[2] GS.TS Trần Văn Địch: Sổ tay thép thế giới
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội
[3] GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt,
PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt: Công nghệ chế tạo máy
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội - 2006
[4].Nguyễn Quang Huy: Thiết kế cơ khí và mô phỏng 3D với CATIA.
Nhà xuất bản thống kê - tháng 01 -2007.
[5] Nguyễn Trọng Hữu: Thiết kế sản phẩm với CATIA P3V5.
Nhà xuất bản giao thông vận tải - Tháng 9 - 2007.
[6] PGS.TS Tạ Duy Liêm: Kỹ thuật điều khiển, điều chỉnh và lập trình khai thác máy
công cụ CNC.
[7]. GS.TS Nguyễn Đắc lộc, PGS.TS Trần Xuân Việt, PGS.TS Ninh Đức Tôn,
PGS.TS Lê Đức Tiến
2. Tiếng anh
[8]. Carl Machover (1995), the CAD/CAM Handbook, McGraw-Hill, New York.
[9].Dassault Systems, IBM (2006), CATIA V5R17 Material
[10]. Mike Lyunch, Mc Graw (2000), Computer Numerical Control for Machinning,
Hill Book Publishing Company CAD/CAM - Implementation, Oganization and
Intergration, Mc Graw - Hill Book Company Ltd, New Dehli

[11]. William D.Engelke (1987), How to integrrate CAD/CAM System, Marcel Dekker
Publisher, USA

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

PHỤ LỤC
Phụ lục chủ yếu là những thông tin, tài liệu, phim tư liệu, hình ảnh chụp mô
phỏng quá trình gia công chi tiết trục động cơ máy phat 3kw bằng ứng dụng
CAD/CAM tại xưởng cơ khí - Trường CĐCN Việt Đức mà học viên ghi lại được
trong quá trình thực tập. phần phụ lục này sẽ làm phong phú thêm luận văn và giúp quý
đọc giả hiểu rõ hơn về mục đích nghiên cứu của đề tài.
1. Địa điểm gia công: Tại tổ CNC - khoa cơ khí- Trường CĐCN Việt Đức
2. Chuẩn bị:
2.1 Phôi:
Mác thép C45 kích thước phôi L324, Φ40
Thành phần hóa học: C45 là gồm Fe và C,trong đó nồng độ cacbon có trong
thép là 0,45%, C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được
dùng thiết kế trục,bánh răng...

Hình: 1
2.2. Máy gia công: Máy tiện CNC CTX310 của CHLB Đức

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CTM

Hỡnh: 2
2.3 Dng c ct:
S dng cỏc loi dng c ct l dao vai tin thụ tin tinh trai, phi, dao ct rónh,
dao ct rónh, dao tin ren

Hỡnh:3 Dao tin ngoi

Hỡnh: 4 Dao tin ren, dao ct rónh

Học viên : Nguyn Th Hi

Lớp CNCTM 2008 - 2010


WX

LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

Ngµnh CTM

2.3. một số thiết bị dụng cụ phụ trợ: Thước cặp, pan me 25-50, máy mài

Hình: 5 Dụng cụ đo
2.4. Bản vẽ CAD trục động cơ máy phát điện 3kw. Hình:6 trang bên
3. Các bươc tiến hành gia công:
-Tiện mặt đầu khoan tâm đầu A.
- Tiện thô đầu A.
-Tiện mặt đầu khoan tâm đầu B
-Tiện tinh đầu A
-Tiện thô tiện tinh đầu B.
-Tiện các cắt rãnh rộng 3 sâu 1.5
-Tiện ren.

Hình:6

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

Hình:7 cắt rãnh

Hình:8 Sản phẩm

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CTM

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, những thiết kế, mô phỏng, và quá trình gia công chi tiết nêu
trong luận văn là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà nội, tháng 10 năm 2010
Tác giả

Nguyễn Thị Hải

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

Líp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

LI NểI U
Cựng vi s phỏt trin khụng ngng ca cỏc thnh tu khoa hc cụng ngh,
thỡ cụng ngh CAD/CAM cng ó v ang i sõu vo trong rt nhiu lnh vc sn xut
c khớ ch to mỏy, cú ý ngha hng u nhm thit k, hon thin v vn dng cỏc
phng phỏp ch to nhm t c nng xut cao nht, gim giỏ thnh sn phm, gii
phúng sc lao ng chõn tay cho ngi lao ng. Vi , nhng u im trờn cụng ngh
CAD/CAM ngy cng c cỏc ngnh cụng ngh trng im ca quc gia nh: Ch
to mỏy bay ụtụ, ch to khuụn mu, thit k cỏc sn phm dõn dng.....p dng mt
cỏch trit .
Trong cỏc nh mỏy, xớ nghip, cỏc trng i hc, Cao ng, Trung cp ngh
ó v ang s dng mt s phn mn ni ting trờn th trng nh CATIA, UNI
GRAPHIC, PRO ENGINEER, CAD IDES, CIMATRONv.v. Trong ú c xõy
dng v phỏt trin bi mt cụng ty ca Phỏp tờn l Dassault Systems v c c
quyn phõn phi, khai thỏc th trng bi tp on mỏy tớnh ln nht thờ gii IBM,
CATIA l phn mm thng mi a ng dng rt ni ting tớch hp CAD/CAM/CAE.
Tri qua gn 30 nm xõy dng, nõng cp v phỏt trin, CATIA dn dn tr thnh phn
mm CAD/CAM c a chung nht trờn ton th gii v c s dng trong rt
nhiu cỏc tp on hng u trờn th gii nh: cỏc hóng mỏy bay Boeing, Airbus;
cỏc hóng sn xut ụ tụ Toyota, Honda, Ford; xột thy u im ca phn mm v iu
kin sn xut ti xng trng hc viờn ó la chn phn mm ny lm ti lun
vn cho bn thõn
Vic ng dng cụng ngh CAD/CAM/CNC cựng cỏc phn mm CAD/CAM
trong sn xut ti Vit Nam cng nh o to ngun nhõn lc ng dng cụng ngh
CAD/CAM ngy cng phỏt trin rng rói v c coi nh chỡa khoỏ nn sn xut c
khớ núi chung cng nh cụng ngh ch to mỏy núi riờng ún u v tip cn vi trỡnh

sn xut tiờn tin trờn th gii. L mt hc viờn cao hc lp Cụng ngh ch to mỏy

Học viên : Nguyn Th Hi

1

Lớp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

niờn khoỏ 2008 2010 trng i Hc Bỏch Khoa H Ni. Hc viờn la chn ti
lun vn thc s Nghiờn cu v ng dng phn mm CATIA trong thit k v lp
trỡnh gia cụng trc ng c trờn mỏy tin CNC nhm mc ớch tip cn, tỡm hiu,
ng dng cụng ngh CAD/CAM trong gia cụng ch to chi tit dng trc thụng qua
phn mm CATIA.. Lun vn c chia thnh 5 chng, vi ni dung cỏc nh sau:
- Chng 1: Tng quan v cụng ngh CAD/CAM.
- Chng 2: Tng quan v iu khin s v cụng ngh CNC.
- Chng 3: Gii thiu phn mm CATIA.
- Chng 4: ng dng phn mm CATIA trong thit k mụ hỡnh trc ng c
- Chng 5: ng dng phn mm CATIA trong lp trỡnh gia cụng trc ng c
trờn mỏy tin CNC
Cụng ngh CAD/CAM ó v ang thay i nhanh chúng v phỏt trin vt bc
m vi kin thc v kh nng hn hp cũn hn hp, cú th thc hin c ti v
hon thnh trong thi gian cho phộp, hc viờn xin chõn thnh cm n s giỳp , ch
bo v úng gúp nhit tỡnh t Thy PGS.TS Nguyn Vit Tip cựng i ng cỏn b

khoa C khớ - Trng cao ng cụng nghip Vit - c Thỏi Nguyờn, ó ht sc giỳp
, to iu kin hc viờn cú th thc tp, thit lp, v chy th chng trỡnh.
Mc dự ó ht sc c gng nhng chc chn lun vn s khụng th trỏnh khi
nhng thiu sút. Do vy hc viờn mong nhn c s úng gúp chõn thnh v quý bỏu
t quý thy cụ, cỏc nh chuyờn mụn cựng quý ng nghip ang cụng tỏc v hot ng
trong lnh vc CAD/CAM.
Xin chõn thnh cm n!
H ni, ngy

thỏng 10 nm 2010
Hc viờn

Nguyn Th Hi

Học viên : Nguyn Th Hi

2

Lớp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CNCTM

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM
1.1. Giới thiệu chung về CAD/CAM.
Công nghệ CAD/CAM trong công nghiệp hiện nay được ứng dụng ngày càng

hiệu quả trong các ngành thuộc công nghiệp nhẹ cũng như công nghiệp nặng.
Trong công nghiệp nhẹ: Công nghệ CAD/CAM rất hiệu quả trong ngành da giầy
(sản xuất giầy dép...), ngành dệt, sản suất hàng tiêu dùng thông thường (thuốc đánh
răng, mỹ phẩm...), sản xuất thực phẩm (bia, nước ngọt, thực phẩm đóng hộp...)
Trong công nghiệp nặng: Công nghệ CAD/CAM đặc biệt quan trọng trong chế
tạo cơ khí nói chung, chế tạo máy động lực, chế tạo phương tiện giao thông (xe máy,
ôtô, máy bay…), chế tạo khí cụ điện, chế tạo máy điện (động cơ điện, máy biến áp….),
chế tạo trang thiết bị điện tử…..
CAD/CAM là Thiết kế và chế tạo có sự tham gia của máy vi tính. Chúng
thường gắn liền với nhau hỗ trợ cho nhau. Thật vậy, hai lĩnh vực ứng dụng tin học
trong ngành cơ khí chế tạo này có nhiều điểm giống nhau bởi chúng đều dựa trên
cùng các chi tiết cơ khí và sử dụng dữ liệu tin học chung: đó là các nguồn đồ thị hiển
thị và dữ liệu quản lý..
Xuất phát từ nhu cầu cho trước của thị trường, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế
một mô hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biễu diễn chi tiết. Từ bản vẽ chi tiết,
việc triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề
liên quan đến dụng cụ và phương pháp thực hiện.
- Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu
khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng. Các phần
mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia
thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ.
- Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí. Trong CAM không truyền đạt
một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc. Việc chế tạo

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

3

Líp CNCTM 2008 - 2010

Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

bao gm cỏc vn liờn quan n vt th, ct gt vt liu, cụng sut ca trang thit b,
cỏc iu kin sn xut khỏc nhau cú giỏ thnh nh nht, vi vic ti u hoỏ gỏ v
dng c ct nhm m bo cỏc yờu cu k thut ca chi tit c khớ.
1.2. Lch s phỏt trin ca CAD/CAM.
Nm 1808, Joseph M Jacqurd iu khin t ng mỏy dt bng nhng tm tụn
c l. ỏnh du s ra i ca vt mang thụng tin thay i c.
Nm 1863 M Fourneaux ng ký phỏt minh i dng cm t ng Pianola,
trong ú cỏc phớm bm c iu khin bng bng giy c l. Bng giy c l dựng
lm vt mang thụng tin c phỏt kin.
Nm 1938 Claud E. Shannon ti MIT (Massachusetts Intitue of Technology) ó
chng minh rng vic tớnh toỏn v truyn ti nhanh d liu ch cú th duy nht thc
hin nh mó nh phõn. C s khoa hc cho mỏy tớnh v iu khin s c hon thin.
Nm 1946, mỏy tớnh k thut s u tiờn ENIAC ra i, d trờn cụng ngh ốn
in t.
Nm 1949- 1952, John Parsons v MIT Phi hp ch to thnh cụng mỏy phay
iu khin s du tiờn cú tờn l Cincinati Hydrotel, cú trc ng. T iu khin dựng
ốn in t, cú th dch chuyn dng thi 3 trc (3D Linear Interpolation), tip nhn d
liu qua bng c l mó nh phõn.
Nm 1954, thit b iu khin NC cụng ngh u ra i bi Bendix.
Nm 1957, mỏy phay NC u tiờn c trang b trong cỏc xng ch to mỏy bay
ca khụng lc hoa k.
Nm 1958, ngụn ng lp trỡnh FPT c ra i.
Nm 1960, cỏc nh ch to c trỡnh by nhng mỏy NC u tiờn ca mỡnh ti

hi ch Hannover.

Học viên : Nguyn Th Hi

4

Lớp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

Nm 1968, k thut mch tớch hp IC (Intergrated Circuits) lm cho cỏc t iu
khin nh hn v cú tin cy cao hn.
Nm 1972, th h cỏc thit b NC kt ni vi mỏy tinh cú cụng nng mnh
móe hn (CNC). Th h ny nhanh chúng c thay th bi cỏc cm iu khin dựng
Microprocessor (àp).
Nm 1986, chun hoỏ giao din v truyn thụng: Lm c s cho h thng CIM
(Computer Intergrated Manufacturing) phỏt trin.
Nm 1990, hỡnh thnh v phỏt trin cỏc h thng CIM
NC (Numerical Control): iu khin s
CAD (Compurter Aided Design): Thit k
vi s tr giỳp ca mỏy tớnh
CNC (Compurter Numerical Control):
iu khin s bng mỏy tớnh
CAD/CAM

(Compurter

Aided

Manufacturing System)
FMS (Flexible Manufacturing Syste H

H 1.1: Lch s phỏt trin CAD/CAM

thng sn xut linh hot

CIM (Compurter Intergrated Manufacturing): H thng sn xut vi s tr giỳp ca
MT
1.3. Chu trỡnh sn phm v vai trũ ca h thng CAD/ CAM trong sn xut.
S cn thit ca khỏch hng v nhu cu ca th trng i vi sn phm dn n
nhu cu thit k sn phm.
Quỏ trỡnh thit k luụn kốm theo quỏ trỡnh tng hp v phõn tớch ti u hoỏ
thit k. Cỏc quỏ trỡnh tng hp v phõn tớch vai trũ quan trng nh nhau. Hin nay
thng dựng mỏy tớnh phõn tớch v tng hp thit k.

Học viên : Nguyn Th Hi

5

Lớp CNCTM 2008 - 2010


LuËn v¨n Th¹c sü khoa häc

WX

Ngµnh CNCTM

Quá trình chế tạo là quá trình rất phức tạp, gồm nhiều công việc có tính kỹ thuật
rất rõ nét như: Quy hoạch quá trình công nghệ, thiết kế chế tạo các trang thiết bị công
nghệ, cung ứng vật tư, lập trình NC – CNC – DNC, chế tạo (sản xuất), kiểm tra chất
lượng, đóng gói.

Hình 1.2 – Sơ đồ chu kỳ sản xuất

Hình 1.3 - Sơ đồ chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAM

Häc viªn : Nguyễn Thị Hải

6

Líp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

Quỏ trỡnh s dng sn phm li ny sinh t s cn thit khỏc ca khỏch hng v nhu
cu mi ca th trng i vi sn phm, dn n nhu cu mi trong thit k sn phm.
V nh vy, ó hỡnh thnh mt chu trỡnh sn phm. Chu trỡnh sn phm th hin
c th hn trong s hỡnh trờn.
S chu trỡnh sn phm cho thy vai trũ ca h hng CAD/CAM l quan trng

nht, quyt nh hiu qu ca quỏ trỡnh thit k v ch to sn phm.
CAD/CAM chi phi hu ht cỏc dng hot ng v chc nng ca chu k
sn xut. cỏc nh mỏy hin i, trong cụng on thit k v ch to, k thut tớnh
toỏn ngy cng phỏt huy tỏc dng v l nhu cu khụng th thiu c.
1.4. i tng phc v ca CAD/CAM.
C s d liu ca CIM phi ton din v ng b, ngha l phi cú ton b d
liu liờn quan n quỏ trỡnh sn xut, t khi chun b, bt u, n khi kt thỳc sn
xut.
Cỏc thnh phn ca h thng CIM c qun lý v iu hnh da trờn c s d
liu trung tõm vi thnh phn quan trng l cỏc d liu t quỏ trỡnh CAD. Kt qu ca
quỏ trỡnh CAD khụng ch l c s d liu thc hin phõn tớch k thut, lp qui trỡnh
ch to, gia cụng iu khin s m chớnh l d liu iu khin thit b sn xut iu
khin s nh cỏc loi mỏy cụng c, ngi mỏy, tay mỏy cụng nghip v cỏc thit b
ph tr khỏc.
Cụng vic chun b sn xut cú vai trũ quan trng trong vic hỡnh thnh bt k
mt sn phm c khớ no
Cụng vic ny bao gm:
- Chun b thit k (thit k kt cu sn phm, cỏc bn v lp chung ca sn
phm, cỏc cm mỏy.v.v...)
- Chun b cụng ngh (m bo tớnh nng cụng ngh ca kt cu, thit lp
qui trỡnh cụng ngh)

Học viên : Nguyn Th Hi

7

Lớp CNCTM 2008 - 2010


Luận văn Thạc sỹ khoa học

WX

Ngành CNCTM

- Thit k v ch to cỏc trang b cụng ngh v dng c ph v.v...
- K hoch hoỏ quỏ trỡnh sn xut v ch to sn phm trong thi gian
yờu cu.
Hin nay, qua phõn tớch tỡnh hỡnh thit k ta thy rng 90% thi lng
thit k l tra cu s liu cn thit m ch cú 10% thi gian dnh cho lao ng sỏng
to v quyt nh phng ỏn, do vy cỏc cụng vic trờn cú th thc hin bng mỏy tớnh
in t va tit kim thi gian va m bo chớnh xỏc v cht lng.
CAD/CAM to ra mi quan h mt thit gia hai dng hot ng: Thit k v
Ch to.
T ng hoỏ thit k l dựng cỏc h thng v phng tin tớnh toỏn giỳp ngi k
s thit k, mụ phng, phõn tớch v ti u hoỏ cỏc gii phỏp thit k.
1.5. Tỡnh hỡnh ng dng v phỏt trin cụng ngh CAD/CAM ti Vit Nam.
Mt t nc phỏt trin phi c da trờn nn tng ca mt nn cụng nghip
phỏt trin, vi vai trũ tiờn phong, ch cht v mi nhn ca nghnh c khớ. Nhn thc
c xu hng phỏt trin v tm quan trng ca cụng ngh hin i, m c th l ng
dng cụng ngh CAD/CAM/CNC trong sn xut, ng v nh nc ta t nhng nm
90 ca th k trc ó cú nhng hnh ng c th nhm tip cn v dn a cụng ngh
CAD/CAM/CNC vo trong sn xut. Tri qua hn mt thp niờn xõy dng v phỏt
trin, cú th núi cụng ngh CAD/CAM/CNC ó dn phỏt trin, i vo thc t sn xut
mang li hiu qu v nhng li ớch vn cú ca nú. Gúp phn nõng cao nng xut, to ra
nhng sn phm cht lng, t chớnh xỏc cao, tha món yờu cu ngi s dng. Cú
tỏc ng tớch cc trong cụng cuc cụng nghip húa, hin i húa t nc, thỳc y
cho nn cụng nghip núi chung v sn xut c khớ núi riờng phỏt trin sau mt thi
gian di khú khn bi cỏc nguyờn nhõn ch quan v khỏch quan.
Cỏc doanh nghip nh nc v t nhõn cng ó mnh dn u t cỏc trang thit b

mỏy múc t tin phc v sn xut.

Học viên : Nguyn Th Hi

8

Lớp CNCTM 2008 - 2010