Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6 + 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam - Phần sử dụng kỹ thuật 3D thiết kế một số mảng cấu trúc chính của vỏ xe

BCN VSAE CATD Bé C«ng nghiÖp Héi Kü s− « t« ViÖt Nam Trung t©m ph¸t triÓn c«ng nghÖ « t« =====o0o===== B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt Dù ¸n Hoµn thiÖn thiÕt kÕ, c«ng nghÖ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p dßng xe mini buýt th«ng dông 6 ÷ 8 chç ngåi mang nh∙n hiÖu ViÖt Nam M· sè: KC.05.DA.13 _______________________________________________________ PhÇn sö dông kü thuËt 3D thiÕt kÕ mét sè m¶ng cÊu tróc chÝnh cña vá xe minibus 6-8 chç ngåi PGS.TS. D− Quèc ThÞnh 6091-2 07/9/2006 Hµ Néi, 06-2006 Môc lôc 1. Tæng quan vÒ trî gióp cña m¸y tÝnh trong lÜnh vùc thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y ...... 1 1.1. Trî gióp cña m¸y tÝnh trong thiÕt kÕ ............................................................ 1 1.2. Trî gióp cña m¸y tÝnh trong tÝnh to¸n, ph©n tÝch ........................................ 6 1.3. Mét sè ®Æc ®iÓm chÝnh cña c«ng nghÖ trong thiÕt kÕ. .................................11 2. Giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ 3D b»ng phÇn mÒm Solidworks. ................ 12 2.1. Tæng quan vÒ phÇn mÒm Solidworks. ......................................................... 12 2.2. Tr×nh tù thiÕt kÕ 3D trong Solidworks. ........................................................ 13 2.3. ThiÕt kÕ mét sè m¶ng cÊu tróc chÝnh vá xe Minibus .................................. 17 3. KÕt luËn ......................................................................................................... 23 - 1 - Sö dông kü thuËt 3D thiÕt kÕ mét sè m¶ng cÊu tróc chÝnh cña vá xe minibus 8 chç ngåi. 1. Tæng quan vÒ trî gióp cña m¸y tÝnh trong lÜnh vùc thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, m¸y tÝnh ®· trë thµnh mét c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong c¸c ngµnh kinh tÕ kh¸c nhau. §Æc biÖt trong lÜnh vùc thiÕt kÕ sù hç trî cña m¸y tÝnh ®· gióp chóng ta gi¶i quyÕt ®−îc hµng lo¹t c¸c vÊn ®Ò mµ tr−íc kia kh«ng thÓ gi¶i quyÕt ®−îc hoÆc ph¶i ®−a vµo c¸c gi¶ thuyÕt ®¬n gi¶n ho¸. Víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh chóng ta cã thÓ n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm, h¹ gi¸ thµnh. Cho phÐp rót ng¾n thêi gian t¹o ra, thay ®æi kiÓu d¸ng cña s¶n phÈm. TÊt c¶ c¸c yÕu tè nµy t¹o cho s¶n phÈm cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh cao trong nÒn kinh tÕ thÞ tr−êng. C¸c trî gióp cña m¸y tÝnh trong ngµnh c¬ khÝ tËp trung vµo ba lÜnh vùc chÝnh: * ThiÕt kÕ: Computer Aided Designing (CAD) * Ph©n tÝch, tÝnh to¸n: Computer Aided Engineering (CAE). * §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh gia c«ng: Computer Aided Manufacturing (CAM) . 1.1. Trî gióp cña m¸y tÝnh trong thiÕt kÕ Sù trî gióp cña m¸y tÝnh trong thiÕt kÕ (CAD) lµ viÖc t¹o ra vµ xö lÝ c¸c bøc ¶nh (mÉu thiÕt kÕ) trªn m¸y tÝnh ®Ó gióp ®ì ng−êi kü s− trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ. CAD ®· ®−îc liªn tôc ph¸t triÓn trong h¬n mét phÇn t− thÕ kû võa qua vµ ®· trë thµnh mét c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong viÖc thiÕt kÕ còng nh− gia c«ng. CAD xoay quanh viÖc liªn kÕt c¸c thuéc tÝnh tèt nhÊt cña 3 thµnh phÇn chÝnh: PhÇn cøng CAD, PhÇn mÒm CAD, vµ ng−êi dïng. Sù phèi hîp gi÷a kh¶ n¨ng cña con ng−êi vµ m¸y tÝnh ®½ xö lý c¸c vÊn ®Ò ®Æt ra trong thiÕt kÕ ®· t¹o ra ®−îc mét sù tèi −u cña c¸c hÖ thèng CAD. Cho dï nhiÒu ng−êi cßn nghÜ r»ng CAD gièng nh− mét b¶n vÏ ®iÖn tö, c¸c chøc n¨ng cña nã ®· v−ît ra ngoµi viÖc vÏ ra c¸c b¶n vÏ. C¸c c«ng viÖc tÝnh to¸n, ph©n tÝch kh¸c nhau nh−: ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n, tÝnh to¸n sù truyÒn nhiÖt, tÝnh to¸n øng suÊt, m« pháng ®éng lùc häc c¬ cÊu, tÝnh to¸n ®éng lùc häc chÊt láng..., ®−îc thùc hiÖn ngay trong c¸c hÖ CAD, ë ®ã chóng ta cã thÓ sö dông ngay c¸c m« h×nh ®· ®−îc t¹o ra mét c¸ch trùc quan trªn mµn h×nh, n¬i mµ ta cã thÓ dÔ dµng g¸n cho nã c¸c thuéc tÝnh vËt lý kh¸c nhau nh− vËt liÖu, c¸c lùc t¸c dông lªn chi tiÕt. C¸c tiÖn Ých thiÕt kÕ mµ CAD cung cÊp cã thÓ gép l¹i trong 3 lÜnh vùc: + Ph¸c ho¹ vµ vÏ. - 2 - + M« h×nh khung d©y. + M« h×nh h×nh häc. a. VÏ vµ thiÕt kÕ. Ngµy nay viÖc ph¸c ho¹ vµ vÏ ®−îc ng−êi kü s− thùc hiÖn trªn m¸y tÝnh c¸ nh©n hoÆc tr¹m lµm viÖc. TÊt c¶ c¸c phÇn mÒm vÏ ho¹t ®éng trªn cïng mét ph−¬ng thøc, c¸c ®−êng vµ ®iÓm cÊu thµnh ra b¶n vÏ ®−îc nhËp vµo m¸y b»ng c¸c thiÕt bÞ nhËp kh¸c nhau. Qu¸ tr×nh vÏ th−êng ®−îc trî gióp bëi b¶ng c¸c menu lÖnh gióp cho viÖc t¹o dùng c¸c chi tiÕt c¬ së víi tèc ®é nhanh nhÊt . NhiÒu phÇn mÒm cung cÊp cho chóng ta mét lo¹t c¸c ph−¬ng thøc ®Ó thay ®æi b¶n vÏ ngay sau khi nã ®−îc ®−a vµo vµo m¸y tÝnh vÝ dô nh− : xoay (Rotate), phãng to - thu nhá (Scale). NhiÒu chøc n¨ng kh¸c còng ®−îc c¸c phÇn mÒm vÏ cung cÊp ®Ó c«ng viÖc vÏ ®−îc thùc hiÖn dÔ dµng h¬n . VÝ dô nh− : + Mét vïng x¸c ®Þnh cã thÓ phãng to ra ®Ó cã thÓ béc lé râ rµng h¬n c¸c chi tiÕt (chøc n¨ng Zoom). + Mét b¶n vÏ cã thÓ ®−îc dÞch chuyÓn theo ph−¬ng th¼ng ®øng hoÆc n»m ngang b»ng c¸ch sö dông chøc n¨ng PAN. + Mét l−íi hoÆc mét chuçi c¸c ®iÓm c¸ch ®Òu cã thÓ ®−îc hiÓn thÞ trªn mµn h×nh ®Ó trî gióp cho qu¸ tr×nh vÏ. L−íi trî gióp cho ng−êi vÏ khi vÏ ®−êng th¼ng vµ c¶m gi¸c vÒ tû lÖ. + Mét chøc n¨ng kh¸c gäi lµ SNAP ®¶m b¶o cho viÖc b¾t ®iÓm sÏ trïng víi m¾t l−íi gÇn nhÊt. C«ng cô truy b¾t cña c¸c phÇn mÒm CAD cho phÐp chóng ta b¾t ®−îc chÝnh x¸c vµo c¸c ®iÓm ®Æc biÖt cña ®èi t−îng vÏ ®· tån t¹i vÝ dô nh− : - §iÓm cuèi cña cung trßn, ®o¹n th¼ng. - §iÓm gi÷a cña cung trßn, ®o¹n th¼ng. - §iÓm t©m cña cung trßn, ®−êng trßn. - C¸c ®iÓm ®Æc biÖt cña ®−êng trßn (90,180,270,360 ). - §iÓm giao cña c¸c ®èi t−îng vÏ. - T¹o ra c¸c tiÕp tuyÕn vµ ph¸p tuyÕn… + Chøc n¨ng COPY cho phÐp sao chÐp mét ®èi t−îng vÏ sang mét vÞ trÝ bÊt kú kh¸c. - 3 - + Chøc n¨ng ROTATE cho phÐp xoay ®èi t−îng vÏ. + Chøc n¨ng MIRROR t¹o ra c¸c kÕt cÊu ®èi xøng quanh mét trôc. Mét nguån trî gióp kh¸c cña m¸y tÝnh trong viÖc vÏ lµ th− viÖn c¸c chi tiÕt vÏ mµ nã cã thÓ ph¸t triÓn cho c¸c øng dông x¸c ®Þnh, vÝ dô nh− c¸c ®−êng èng, bu l«ng, b¸nh r¨ng…C¸c th− viÖn nµy cã thÓ chøa hµng tr¨m c¸c ®èi t−îng ®· ®Þnh nghÜa tõ tr−íc mµ chóng ta cã thÓ gäi ra vµ ®Þnh vÞ vµo trong b¶n vÏ. Thªm vµo ®ã ta cã thÓ thªm vµo hoÆc bít ®i c¸c chi tiÕt trong th− viÖn nµy tuú thuéc vµo c«ng viÖc tiÕt kÕ cña m×nh. C¸c trî gióp kh¸c bao gåm tù ®éng gi kÝch th−íc, tù ®éng bá c¸c nÐt khuÊt, hoÆc viÖc kiÓm tra mét vÞ trÝ bÊt kú trªn b¶n vÏ mét c¸ch thuËn tiÖn b»ng c¸ch dïng bµn phÝm. Líp vÏ (Layer, Level) lµ mét chøc n¨ng hÕt søc quan träng mµ nhê nã b¶n vÏ ®−îc chia ra thµnh c¸c líp riªng biÖt. Chøc n¨ng nµy gióp chóng ta ®¬n gi¶n ho¸ viÖc t¹o ra b¶n vÏ còng nh− lµm cho viÖc in Ên dÔ dµng h¬n bëi v× c¸c líp kh¸c nhau cã thÓ in trong c¸c mµu kh¸c nhau. Vµ quan träng nhÊt lµ c¸c b¶n thiÕt kÕ ®−îc l−u tr÷ trong m¸y tÝnh cã thÓ chuyÓn trùc tiÕp ®Õn c«ng ®o¹n gia c«ng mµ kh«ng ph¶i in ra giÊy. b. M« h×nh khung d©y . RÊt nhiÒu phÇn mÒm vÏ trªn thÞ tr−êng cho phÐp ng−êi dïng ph¸t triÓn m« h×nh khung d©y, sö dông c¸c ®−êng th¼ng nèi liÒn nhau ®Ó m« t¶ mét c¸ch ®¬n gi¶n h×nh d¸ng h×nh häc cña chi tiÕt trong kh«ng gian ba chiÒu. M« h×nh khung d©y yªu cÇu thêi gian m¸y còng nh− bé nhí Ýt h¬n vµ cung cÊp mét chót th«ng tin vÒ bÒ mÆt kh«ng liªn tôc cña chi tiÕt. Chóng ®−îc t¹o ra bëi viÖc x¸c ®Þnh ®iÓm vµ ®−êng trong kh«ng gian. Vïng ho¹t ®éng cña mµn h×nh th−êng xuyªn ®−îc chia ra c¸c vïng thÓ hiÖn c¸c h×nh chiÕu kh¸c nhau cña m« h×nh. HÖ thèng CAD x©y dùng m« h×nh trªn c¬ së cña c¸c ®iÓm ®−îc x¸c ®Þnh bëi ng−êi dïng vµ c¸c lÖnh ®−îc chän tõ menu lÖnh. Ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ t¹m thêi dÊu ®i c¸c ®èi t−îng vÏ ®−îc lùa chän khái mµn h×nh mµ kh«ng xo¸ chóng khái m« h×nh ®Ó nhËn ®−îc mét h×nh vÏ râ nÐt h¬n. Sau khi vÏ song ng−êi thiÕt kÕ còng cã thÓ lo¹i bá nÐt khuÊt ®Ó m« h×nh cã mét d¸ng vÎ thùc tÕ. c. M« h×nh bÒ mÆt. M« h×nh khung d©y kh«ng chøa c¸c th«ng tin vÒ bÒ mÆt vµ còng kh«ng cã sù kh¸c biÖt bëi bªn trong vµ bªn ngoµi cña ®èi t−îng. NhiÒu sù kh«ng râ rµng cña m« - 4 - h×nh khung d©y ®−îc kh¾c phôc bëi m« h×nh bÒ mÆt. M« h×nh nµy ®Þnh nghÜa c¸c chi tiÕt h×nh häc mét c¸ch chÝnh x¸c vµ cung cÊp mét c¬ së d÷ liÖu ®Çy ®ñ cho viÖc gia c«ng trªn m¸y CNC. M« h×nh bÒ mÆt ®−îc t¹o ra bëi viÖc nèi kÕt nhiÒu d¹ng bÒ mÆt thµnh c¸c ®èi t−îng ®−îc ®Þnh nghÜa bëi ng−êi dïng. * Tr×nh tù x©y dùng m« h×nh bÒ mÆt. §Ó ®¶m b¶o chÊt l−îng còng nh− tèc ®é t¹o dùng m« h×nh, tr¸nh c¸c sai sãt vµ còng ®Ó tr¸nh ph¶i thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc v« Ých . Sau khi nhËn ®−îc nhiÖm vô thiÕt kÕ chóng ta ph¶i tiÕn hµnh thùc hiÖn theo c¸c b−íc sau. - Ph©n tÝch kÕt cÊu cña b¶n thiÕt kÕ, x¸c ®Þnh c¸c bÒ mÆt cÇn ®−îc t¹o dùng còng nh− c¸c th«ng sè vµ yªu cÇu chÊt l−îng cña c¸c bÒ mÆt ®ã . - Lùa chän kiÓu bÒ mÆt, c¸c lÖnh cña phÇn CAD vµ c¸c tuú chän cña nã dïng ®Ó t¹o dùng c¸c bÒ mÆt cÇn thiÕt kÕ . - Ph©n líp b¶n vÏ. - Dùng khung b¶n vÏ, c¸c hÖ quy chiÕu vµ c¸c ®−êng c¬ së . - TiÕn hµnh t¹o dùng c¸c bÒ mÆt c¬ së. - TiÕn hµnh hiÖu chØnh, söa ®æi nÕu cÇn thiÕt. - KiÓm tra chÊt l−îng cña tõng bÒ mÆt vµ kiÓm tra tæng thÓ b¶n thiÕt kÕ. * Sö dông kÜ thuËt ph©n líp trong viÖc x©y dùng m« h×nh. Líp vÏ lµ tæng hîp c¸c ®èi t−îng vÏ cña mét b¶n vÏ cã cïng mét thuéc tÝnh. ViÖc ph©n líp lµ mét kü thuËt hÕt søc ®éc ®¸o cña c¸c phÇn mÒm CAD (AuToCAD, Solidworks…). Mét b¶n vÏ phøc t¹p th−êng ®−îc ph©n thµnh nhiÒu líp riªng biÖt chøa c¸c phÇn ®¬n gi¶n cña b¶n vÏ vµ nh− vËy viÖc vÏ trong mçi líp ®−îc thùc hiÖn hÕt søc ®¬n gi¶n. Sau khi ®· cã tÊt c¶ c¸c líp vÏ chØ cÇn xÕp chång khÝt chóng lªn nhau ta sÏ nhËn ®−îc b¶n vÏ yªu cÇu, vµ nh− vËy c«ng viÖc vÏ sÏ trë nªn hÕt søc ®¬n gi¶n. Ngoµi ra líp vÏ còng cßn t¹o ®iÒu kiÖn cho chóng ta dÔ dµng hiÖu chØnh in Ên. Khi b¾t tay vµo x©y dùng mét b¶n vÏ phøc t¹p chóng ta ph¶i tiÕn hµnh ph©n líp c¸c ®èi t−îng vÏ cña b¶n vÏ. Mét b¶n vÏ cã rÊt nhiÒu c¸ch ph©n líp kh¸c nhau, nã tuú thuéc vµo kinh nhiÖm còng nh− thãi quen cña ng−êi vÏ. Tuy nhiªn ®Ó sö dông ®−îc hiÖu qu¶ c¸c líp, viÖc ph©n líp ph¶i dùa trªn c¸c nguyªn t¾c sau: + §¬n gi¶n ho¸ : cã nghÜa lµ c¸c nÐt vÏ trªn mçi líp ph¶i kh«ng qu¸ chång chÐo, ®¶m b¶o cã thÓ vÏ chóng ra dÔ dµng. - 5 - + TÝnh ®Æc ch−ng: mçi nÐt vÏ ph¶i ®Æc ch−ng cho mét phÇn nhÊt ®Þnh cña b¶n vÏ, kh«ng nªn chia b¶n vÏ ra qu¸ nhiÒu líp. + TÝnh thèng nhÊt vµ chÝnh x¸c: c¸c líp ®−îc ph©n ra sao cho khi vÏ riªng tõng líp vÉn ®¶m b¶o ®−îc vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña nã trong b¶n vÏ tæng thÓ ®èi víi c¸c m« h×nh víi c¸c bÒ mÆt phøc t¹p chóng ta cÇn ph¶i t¹o ra Ýt nhÊt c¸c líp sau: - Mét líp tham chiÕu ®Ó ®Þnh vÞ c¸c bÒ mÆt. - Mçi bÒ mÆt nªn ®Æt trªn mét líp riªng rÏ. - C¸c ®−êng th¼ng, cong dïng ®Ó ®Þnh nghÜa mçi bÒ mÆt (c¸c ®−êng c¬ së) Th«ng th−êng khi lµm viÖc víi c¸c líp vÏ chóng ta ph¶i thùc hiÖn c¸c thao t¸c sau: - T¹o ra mét líp vÏ. - G¸n, thay ®æi thuéc tÝnh cña líp vÏ. - §−a mét líp vÏ trë thµnh hiÖn thêi. - §æi tªn líp vÏ. - ChuyÓn c¸c ®èi t−îng vÏ tõ líp nµy sang líp kia. * C¸c bÒ mÆt th−êng gÆp trong c¸c phÇn mÒm CAD bao gåm [BÒ mÆt kÎ (RULED SURFACE), C¸c bÒ mÆt trßn xoay (REVOLUTE SURFACE), C¸c bÒ mÆt cuén (DRIVE - SURFACES), C¸c bÒ mÆt kiÓu BEZIER, BÒ mÆt GREGORY, BÒ mÆt pha trén (BLEND SURFACE)..... vv ] * C¸c nguyªn t¾c chung khi chän lùa bÒ mÆt. Th«ng th−êng c¸c phÇn mÒm CAD cung cÊp cho chóng ta mét sè l−îng lín c¸c lo¹i bÒ mÆt kh¸c nhau, chÝnh v× vËy trong b−íc chuÈn bÞ, tr−íc khi b¾t tay vµo vÏ chóng ta tù ®Æt ra c¸c c©u hái: + Lo¹i bÒ mÆt nµo sÏ ®−îc dïng ®Ó x©y dùng m« h×nh? + LÖnh nµo vµ tuú chän nµo sÏ ®−îc sö dông? ë ®©y kh«ng chØ cã mét c©u tr¶ lêi duy nhÊt cho c¸c c©u hái nµy, viÖc lùa chän nµy hoµn toµn tïy thuéc vµo thãi quen còng nh− kinh nhiÖm cña ng−êi thiÕt kÕ. Tuy nhiªn tån t¹i mét sè nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Þnh h−íng cho viÖc lùa chän: - Tuú thuéc vµo c¸c th«ng sè mµ ta cã, ta h·y x¸c ®Þnh lÖnh nµo vµ tuú chän nµo sÏ phï hîp víi vÊn ®Ò mµ b¹n cÇn gi¶i quyÕt . - Sau khi chän s¬ bé (ë b−íc trªn ), ta h·y nghiªn cøu tÝnh chÊt cña mçi bÒ mÆt vµ x¸c ®Þnh xem bÒ mÆt nµo lµ thÝch hîp nhÊt vµ h·y t¹o ra bÒ mÆt ®ã. - 6 - - KiÓm tra xem liÖu cã cÇn ph¶i thùc hiÖn c¸c thao t¸c bæ trî víi lÖnh c¾t xÐn kh«ng? - NÕu tån t¹i nhiÒu gi¶i ph¸p cho vÊn ®Ò ®Æt ra, ta h·y xem xÐt c¸c gi¶i ph¸p cã thÓ kh¸c, so s¸nh chóng trªn mµn h×nh tr−íc khi ®−a ra mét quyÕt ®Þnh cuèi cïng. - NÕu ta t×m ra cïng mét lóc nhiÒu gi¶i ph¸p cho kÕt qu¶ tèt vµ kh«ng gi¶i ph¸p nµo tá ra tréi h¬n, h·y dïng gi¶i ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt . d. M« h×nh thÓ ®Æc SOLID M« h×nh thÓ ®Æc th−êng dïng ®Ó ®Þnh nghÜa m« h×nh h×nh häc mét c¸ch râ rµng vÒ thÓ tÝch. Nã cung cÊp ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Ó m« t¶ c¸c chi tiÕt c¬ khÝ trong m¸y tÝnh. Kh¸c víi m« h×nh khung d©y vµ m« h×nh bÒ mÆt, m« h×nh thÓ ®Æc cung cÊp mét sù chÝnh x¸c cÇn thiÕt cho c¸c thiÕt kÕ c¬ khÝ chÝnh x¸c. Nã cã mét kh¶ n¨ng tiÒm tµng ®Ó t¹o ra c¬ së d÷ liÖu mµ nã cung cÊp mét m« t¶ hoµn chØnh chi tiÕt. M« h×nh thÓ ®Æc ®−îc x©y dùng b»ng hai c¸ch: víi c¸c khèi c¬ së vµ b»ng viÖc ®Þnh nghÜa c¸c ®−êng biªn. C¶ hai ph−¬ng ph¸p nµy ®Òu ph¸t triÓn m« h×nh phøc t¹p tõ mét chuçi liªn tiÕp c¸c phèi hîp c¸c thao t¸c vÏ ®¬n gi¶n. TiÕn tr×nh x©y dùng m« h×nh b»ng c¸c khèi c¬ së cho phÐp c¸c h×nh c¬ së nh− c¸c khèi vµ c¸c trô ®−îc phèi hîp l¹i víi nhau nh− kiÓu c¸c c«ng tr×nh kiÕn tróc. Ng−êi thiÕt kÕ ®Þnh vÞ c¸c khèi c¬ së ë vÞ trÝ cÇn thiÕt vµ sau ®ã t¹o ra nh÷ng d¹ng míi víi c¸c lÖnh l«gÝc t−¬ng øng. Theo tiÕn tr×nh x©y dùng m« h×nh c¸ch ®Þnh nghÜa ®−êng biªn, c¸c bÒ mÆt hai chiÒu ®−îc kÐo dµi theo ph−¬ng thø ba ®Ó t¹o ra mét khèi kh«ng gian. Víi m« h×nh ®−îc x©y dùng trong solid sau khi g¸n cho nã c¸c thuéc tÝnh cña vËt liÖu nh− m« ®un ®µn håi, khèi l−îng riªng… cã thÓ nhËn ®−îc c¸c thuéc tÝnh quan träng phôc vô cho thiÕt kÕ nh− khèi l−îng, m« men qu¸n tÝnh… vµ sö dông cho c¸c c«ng viÖc ph©n tÝch kh¸c nhau nh−: tÝnh bÒn, tÝnh nhiÖt… 1.2. Trî gióp cña m¸y tÝnh trong tÝnh to¸n, ph©n tÝch ChØ sau gÇn hai thËp kû ph¸t triÓn CAD/ CAM/ CAE ®· giµnh ®−îc tÝnh ®¹i chóng vµ nã ®· trë thµnh mét c«ng cô tuyÖt ®èi cho bÊt kú c«ng viÖc nµo cña ng−êi Kü s−, c¸c øng dông cña nã ngµy cµng ®−îc më réng, tiÒm n¨ng ®å ho¹ vµ søc m¹nh tÝnh to¸n cña c¸c hÖ thèng nµy cho phÐp c¸c nhµ thiÕt kÕ s¸ng t¹o vµ thö nghiÖm c¸c ý t−ëng cña m×nh mét c¸ch trùc quan trong thùc tÕ mµ kh«ng cÇn ph¶i t¹o ra mét m« h×nh thùc tÕ gièng nh− ë tiÕn tr×nh thiÕt kÕ cæ ®iÓn - 7 - H×nh 1. C¸c nguån th«ng tin dïng trong thiÕt kÕ víi sù trî gióp cña CAD/ CAM Víi viÖc sö dông hÖ thèng CAD/CAM/ CAE c¸c nhµ thiÕt kÕ cã thÓ tiÕp cËn víi mét khèi l−îng lín c¸c th«ng tin trî gióp tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau vµ sö dông chóng cho c¸c b¶n thiÕt kÕ riªng cña m×nh. ViÖc ph©n tÝch cã hai d¹ng: TÝnh to¸n vµ thùc nghiÖm. C¶ hai d¹ng ph©n tÝch ®Òu ®−îc thùc hiÖn ë nhiÒu b−íc cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®Ó ph©n tÝch c¸c tÝnh chÊt vµ tiªu chuÈn cña s¶n phÈm. H×nh 2. Qu¸ tr×nh ph©n tÝch , tÝnh to¸n khi thiÕt kÕ vãi sù trî gióp cña m¸y tÝnh. C¸c th«ng tin chung C¸c thiÕt kÕ cò C¸c yªu cÇu thiÕt kÕ cña kh¸ch hµng C¬ së d÷ liÖu cña hÖ CAD/CAM X¸c ®Þnh NhiÖm vô ThiÕt kÕ KiÓm tra b»ng thùc nghiÖm C¸c ý t−ëng ph¸t triÓn cña m« h×nh s¬ bé Ph¸t triÓn c¸c thiÕt kÕ cò ThiÕt kÕ ®å ho¹ Thùc nghiÖm Thay ®æi c¸c chÕ ®é thÝ nghiÖm ThiÕt kÕ ch−a ®¹t yªu cÇu Ph©n tÝch, tÝnh to¸n T×m kiÕm thiÕt kÕ tèi −u ThiÕt kÕ tèi −u C¸c tÝnh to¸n Thay ®æi c¸c th«ng sè T kÕ ThiÕt kÕ ch−a ®¹t yªu cÇu Th− viÖn c¸c ch−¬ng tr×nh - Ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n - C¸c ph©n tÝch ®éng häc - C¸c ph©n tÝch tÜnh vµ ®éng häc - 8 - Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n víi viÖc sö dông c¸c phÇn mÒm m¸y tÝnh c¸c kiÓu ph©n tÝch, tÝnh to¸n kh¸c nhau cã thÓ ®−îc thùc hiÖn. Chóng bao gåm: - ViÖc ph©n tÝch b»ng ph−¬ng ph¸p c¸c phÇn tö h÷u h¹n. - Gi¶i quyÕt bµi to¸n tÜnh. - C¸c bµi to¸n ®éng häc vµ ®éng lùc häc. a- PhÐp ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n (FEA) PhÐp ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n lµ mét kü thuËt trî gióp cña m¸y tÝnh ®Ó x¸c ®Þnh øng xuÊt, biªn d¹ng cña c¸c kÕt cÊu. Ph−¬ng ph¸p nµy chia kÕt cÊu thµnh c¸c phÇn tö nhá víi d¹ng chuÈn ®· biÕt. Sau ®ã bµi to¸n tæng thÓ sÏ ®−îc gi¶i quyÕt b»ng viÖc sö dông mét thñ tôc liªn kÕt. Giao diÖn cña c¸c phÇn mÒm FEA ®−îc ph¸t triÓn sao cho ng−êi dïng dÔ dµng t¹o ra ®−îc c¸c ch−¬ng tr×nh nhËp d÷ liÖu. PhÇn mÒm ph©n tÝch sau ®ã xÏ tù ®éng t¹o ra c¸c biÓu thøc - ph−¬ng tr×nh, gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®Æt ra nh÷ng kÕt qu¶ cÇn thiÕt. H×nh 3. T¸c ®éng qua l¹i cña c¸c c«ng viÖc ph©n tÝch tÝnh to¸n cïng víi CAD B−íc ®Çu tiªn trong FEA lµ t¹o ra mét m« h×nh mµ nã ph©n nhá kÕt cÊu thµnh c¸c khèi nhá cã d¹ng chuÈn vµ xuÊt nã ra trong mét l−íi hÖ to¹ ®é chung. C¸c ®iÓm chia cña l−íi ®−îc gäi lµ nót vµ ®−îc dïng nh− c¸c vÞ trÝ cña m« h×nh n¬i mµ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc ®−a ra. C¸c thuéc tÝnh ®é cøng cña mçi phÇn tö ®−îc tÝnh to¸n b»ng ch−¬ng tr×nh tÝnh c¸c phÇn tö h÷u h¹n vµ sau ®ã ®−îc xÕp vµo mét ma trËn chung bªn trong m¸y tÝnh. Ma trËn ®é cøng nµy cïng víi gi¸ trÞ cña t¶i träng vµ c¸c ®iÒu kiÖn biªn dïng ®Ó tÝnh to¸n chuyÓn vÞ, tÇn sè riªng, øng suÊt vµ nh÷ng ®Æc tÝnh kh¸c cña kÕt cÊu. Ph©n tÝch ®éng häc vµ bµi to¸n tæng hîp M« h×nh thiÕt kÕ ban ®Çu x©y dùng trong CAD Ph©n tÝch ®éng lùc c¬ cÊu Ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n ThiÕt kÕ tèi −u - 9 - Trong nhiÒu tr−êng hîp c¸c m« h×nh phÇn tö h÷u h¹n ®−îc ph¸t triÓn trªn c¸c mÉu thiÕt kÕ mµ ta ®· tiÕn hµnh c¸c thö nghiÖm vµ nh− vËy ta cã thÓ thùc hiÖn viÖc kiÓm tra chÐo, t¹o ra c¸c thay ®æi cho b¶n vÏ thiÕt kÕ vµ trùc tiÕp kiÓm nghiÖm c¸c thay ®æi nµy trªn c¸c m« h×nh hiÖn thêi. b. C¸c bµi to¸n ®éng häc vµ tæng hîp C¸c c¬ cÊu vµ thiÕt bÞ cã nhiÖm vô truyÒn chuyÓn ®éng vµ lùc tõ mét nguån cho tr−íc ®Õn thiÕt bÞ ®Çu ra. HiÖu qu¶ cña c¸c chuyÓn ®æi nµy hoµn toµn phô thuéc vµo viÖc thiÕt kÕ c¸c c¬ cÊu. Ngµy nay nhiÒu phÇn mÒm ®a chøc n¨ng nh− IMP, ADAMS, UNIGRAPHICS, ALASKA vµ MCADA ®Òu cã thÓ trî gióp cho c¸c nhµ thiÕt kÕ trong viÖc gi¶i c¸c bµi to¸n ®éng häc vµ tæng hîp nµy. ViÖc thiÕt kÕ b¾t ®Çu tõ c¸c bµi to¸n ®éng häc. Nã tÝnh to¸n c¸c dÞch chuyÓn lín, vËn tèc vµ gia tèc cña c¬ cÊu mµ kh«ng quan t©m ®Õn lùc t¸c dông lªn nã. Sè bËc tù do cña c¸c c¬ cÊu ®−îc coi lµ b»ng kh«ng, ®iÒu ®Êy cã nghÜa lµ mçi mét bËc tù do bÞ rµng buéc víi mét chuyÓn ®éng riªng biÖt. ThuËn lîi cña viÖc phèi hîp c¸c phÇn mÒm CAD víi c¸c phÇn mÒm nghiªn cøu c¸c c¬ cÊu lµ cho phÐp tèi −u ho¸ viÖc xuÊt kÕt qu¶ vµ lo¹i trõ sù va ch¹m gi÷a c¸c kh©u cña c¬ cÊu. C¸c bµi to¸n tæng hîp gi¶i quyÕt viÖc ph¸t triÓn c¸c thuéc tÝnh tèt nhÊt cña c¬ cÊu th«ng qua mét tËp hîp c¸c kÕt qu¶. Ng−êi thiÕt kÕ cung cÊp c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu vµ phÇn mÒm sÏ ph¸t triÓn c¸c ph−¬ng ¸n. B−íc ®Çu tiªn khi thùc hiÖn mét bµi to¸n tæng hîp lµ viÖc x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè kh¸c nhau cho c¬ cÊu vÝ dô nh− sè l−îng kh©u, khíp, kiÓu khíp, ®Æc tÝnh liªn kÕt cña c¸c kh©u bëi viÖc x¸c ®Þnh kh©u nµo lµ cè ®Þnh. C¸c d¹ng nèi kÕt c¬ b¶n ®−îc ®Þnh nghÜa nh− mét chuçi ®éng häc bªn trong ch−¬ng tr×nh, sau ®ã c¸c ph©n tÝch ®−îc tiÕn hµnh vµ c¸c cÊu tróc cña c¬ cÊu tho¶ m·n c¸c yªu cÇu thiÕt kÕ ®−îc x¸c ®Þnh. C¸c phÇn mÒm gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n ®éng häc tæng hîp th−êng sö dông ®å ho¹ ®Ó c¶i thiÖn quan hÖ ng−êi - m¸y. C¸c ®iÓm x¸c ®Þnh bëi ng−êi dïng còng nh− c¸c vÐc t¬ chuyÓn ®éng cã thÓ dÔ dµng dÞch chuyÓn trªn mµn h×nh. Sau khi mét sè ®iÓm x¸c ®Þnh ®−îc chän, phÇn mÒm sÏ hiÓn thÞ tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ cã thÓ cña nh÷ng ®iÓm thªm vµo ®Ó hoµn chØnh c¬ cÊu. Mét vµi phÇn mÒm cßn cã kh¶ n¨ng m« pháng mét c¸ch sinh ®éng ho¹t ®éng cña c¸c c¬ cÊu ®Ó kiÓm tra mét vµi chØ tiªu vÝ dô nh− kh«ng gian cÇn thiÕt cho ho¹t ®éng cña c¸c c¬ cÊu. - 10 - c. C¸c bµi to¸n tÜnh vµ bµi to¸n ®éng lùc C¸c bµi to¸n tÜnh kÕt hîp viÖc ph©n tÝch chuyÓn ®éng víi c¸c thuéc tÝnh khèi l−îng vµ lùc ®Æt vµo c¬ hÖ ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ë khíp cña c¬ cÊu. Bµi to¸n tÜnh cã thÓ ®−îc thùc hiÖn trªn c¬ cÊu t¹i v« sè c¸c vÞ trÝ lµm viÖc cña c¬ cÊu khi coi vËn tèc dÞch chuyÓn b»ng kh«ng. M« h×nh tÜnh cã thÓ cã nhiÒu bËc tù do. ChuyÓn ®éng vµ lùc ®−îc t¸ch biÖt trong kiÓu ph©n tÝch nµy. Trong c¸c bµi to¸n tÜnh chóng ta th−êng quan t©m tíi c¸c ph¶n lùc vµ lùc liªn kÕt. C¸c gi¸ trÞ cña lùc nµy rÊt cÇn thiÕt cho viÖc tÝnh to¸n øng suÊt ®Ó x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu vÒ t¶i träng, ®é tin cËy vµ ®é bÒn mái… C¸c ph©n tÝch ®éng lùc sö dông c¸c thuéc tÝnh khèi l−îng vµ lùc ®Ó tÝnh to¸n vÞ trÝ, vËn tèc, gia tèc vµ c¸c ph¶n lùc liªn kÕt cña tÊt c¶ c¸c chi tiÕt cña m« h×nh, khi kÕt hîp gi÷a lùc vµ chuyÓn ®éng trong hÖ thèng. C¸c phÐp ph©n tÝch ®−îc hoµn thµnh theo tõng b−íc thêi gian nhÊt ®Þnh. Mçi bËc tù do cña m« h×nh ®−îc g¾n víi mét to¹ ®é ®éc lËp mµ ®èi víi nã ng−êi ph©n tÝch ph¶i x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn ®Çu vÒ chuyÓn vÞ vµ vËn tèc. C¸c m« h×nh tÝnh to¸n dïng cho ph©n tÝch ®éng lùc bao gåm c¶ c¸c d÷ liÖu vÒ h×nh häc vµ thuéc tÝnh khèi l−îng cña m« h×nh còng nh− c¸c ngo¹i lùc. M« h×nh ®−îc t¹o ra bëi c¸c chi tiÕt, khíp, lùc vµ c¸c c©u lÖnh ®−îc ®−a vµo bëi ng−êi dïng. Mét ch−¬ng tr×nh c¸c c©u lÖnh ®Þnh nghÜa thuéc tÝnh h×nh häc, khèi l−îng, m« men qu¸n tÝnh cña mçi vËt r¾n cña kÕt cÊu. C¸c c©u lÖnh vÒ liªn kÕt m« t¶ c¸c t¸c ®éng gi÷a c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng mµ nã gi÷ chóng chuyÓn ®éng cïng nhau. C¸c liªn kÕt cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh ®Ó cung cÊp c¸c chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn , xoay gi÷a c¸c c¬ cÊu bao gåm c¸c lo¹i : khíp cÇu, khíp trô, khíp tr−ît, khíp c¸c ®¨ng… Mét sè c©u lÖnh kh¸c t¹o ra c¸c ®iÓm, hÖ quy chiÕu ®Æt trªn mçi vËt ®Ó ®Þnh h−íng nã so víi c¸c vËt kh¸c, vµ dïng cho viÖc ®Þnh nghÜa nhiÒu thuéc tÝnh kh¸c cña hÖ thèng. C¸c néi lùc bªn trong hÖ thèng ®−îc chän tõ th− viÖn c¸c phÇn tö lùc c¬ së vÝ dô nh− : phÇn tö ®µn håi, gi¶m chÊn… C¸c ch−¬ng tr×nh con ®−îc viÕt bëi ng−êi dïng ®−a vµo ®Ó më réng kh¶ n¨ng cña phÇn mÒm trong viÖc ®Þnh nghÜa c¸c tham sè bæ xung. C¸c m« h×nh c¬ së ®−îc t¹o dùng trong CAD cã thÓ ®−îc göi trùc tiÕp vµo ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch. Bëi v× kh«ng cÇn thiÕt ph¶i sö dông toµn bé m« t¶ h×nh häc ®−îc x©y dùng trong CAD nªn c¸c ph©n tÝch c¬ häc cã thÓ ®−îc thùc hiÖn sím h¬n trong chu tr×nh thiÕt kÕ tr−íc khi biÕt ®−îc kÕt qu¶ cuèi cïng cña cÊu h×nh lùa chän. Ng−êi kü s− cã thÓ thiÕt kÕ víi hÖ thèng chØ cã c¸c thuéc tÝnh vÒ khèi l−îng vµ thuéc tÝnh. - 11 - d. C¸c thö nghiÖm MÆt thø hai cña viÖc ph©n tÝch ®−îc thùc hiÖn víi c¸c thùc nghiÖm, trong ®ã c¸c thÝ nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh trªn c¸c m« h×nh ®Ó nhËn ®−îc c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu hoÆc ®Ó c«ng nhËn c¸c ®Æc tÝnh cña thiÕt kÕ cô thÓ . Thö nghiÖm trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ cæ ®iÓn ®−îc thùc hiÖn ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña b¶n thiÕt kÕ sau khi gia c«ng. Môc ®Ých cña trî gióp m¸y tÝnh trong thiÕt kÕ lµ ®Ó sö dông thùc nghiÖm trong chu tr×nh nghiªn cøu ph¸t triÓn, ®Ó sö dông tèt h¬n c¸c sè liÖu ®o ®−îc th«ng qua c¸c kÜ thuËt tÝnh to¸n hiÖn ®¹i vµ ®Ó liªn kÕt c¸c nguyªn t¾c kh¸c bao hµm trong thiÕt kÕ. C¸c thö nghiÖm ®Çu tiªn cã thÓ thùc hiÖn trªn c¸c m« h×nh hoÆc chi tiÕt kh¸c ®Ó hiÓu ®−îc m« h×nh phï hîp víi mét tr¹ng th¸i t¶i träng x¸c ®Þnh. C¸c thÝ nghiÖm thùc sù h÷u Ých cho c¸c ph©n tÝch c¸c m« h×nh mµ c¸c gi¶i ph¸p tÝnh to¸n kh«ng thùc hiÖn ®−îc. Nã còng ®−îc dïng ®Ó lµm chÝnh x¸c ho¸ c¸c m« h×nh phÇn tö h÷u h¹n. ViÖc liªn kÕt c¸c ph©n tÝch b»ng thùc nghiÖm víi c¸c tÝnh to¸n gi¶i tÝch ®· t¹o ra ®−îc c¸c c«ng cô nghiªn cøu hÕt søc hiÖu qu¶. 1.3. Mét sè ®Æc ®iÓm chÝnh cña c«ng nghÖ trong thiÕt kÕ. * ThiÕt kÕ chi tiÕt: XuÊt ph¸t tõ s¶n phÈm ®· cã s½n, ta x©y dùng b¶n vÏ kü thuËt vµ ®i ®Õn tÝnh to¸n c¸c th«ng sè sau ®ã lµ kiÓm nghiÖm. * ThiÕt kÕ hÖ thèng : Tõ vai trß chøc n¨ng cña hÖ thèng, ta x©y dùng hÖ thèng trªn b¶n vÏ l¾p vµ chØ ra nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng. * ThiÕt kÕ 3D : Tõ b¶n vÏ 3D (b¶n vÏ chi tiÕt, b¶n vÏ l¾p, b¶n vÏ kü thuËt ), ta thùc hiÖn mét sè c«ng viÖc nh− : - ThiÕt kÕ khu«n mÉu ®Ó chÕ t¹o chi tiÕt. - T×m ra nh÷ng thuéc tÝnh cña vËt thÓ nh− : khèi l−îng, to¹ ®é träng t©m, m« men qu¸n tÝnh ... - Thùc hiÖn c¸c bµi to¸n ®Ó tÝnh to¸n bÒn cho chi tiÕt. * ThiÕt kÕ khu«n mÉu : Tõ b¶n vÏ chi tiÕt ta thiÕt kÕ b¶n vÏ khu«n vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n mÉu (nh− khu«n dËp, khu«n ®óc). * Thuéc tÝnh cña vËt liÖu : X©y dùng thuéc tÝnh cña vËt liÖu : RÊt nhiÒu phÇn tö yªu cÇu c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu, tuú thuéc vµo mçi øng dông, c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu cã thÓ : - TuyÕn tÝnh hoÆc phi tuyÕn. - 12 - - §¼ng h−íng (isotropic),trùc h−íng (orthotropic),vµ dÞ h−íng (ansotropic). Còng nh− kiÓu phÇn tö vµ kiÓu h»ng sè thùc tÕ, kiÓu vËt liÖu còng cã chØ sè tham chiÕu. B¶ng bé c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu ®i kÌm chØ sè tham chiÕu ®−îc gäi lµ b¶ng vËt liÖu. Trong mét bµi to¸n ph©n tÝch ta cã thÓ cã nhiÒu bé thuéc tÝnh vËt liÖu (t−¬ng øng víi c¸c m« h×nh sö dông c¸c vËt liÖu phøc hîp). MÆc dï ta hoµn toµn cã thÓ ®Þnh nghÜa c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu riªng biÖt cho tõng phÐp ph©n tÝch c¸c phÇn tö h÷u h¹n, mét sè ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch nh− ANSYS cho phÐp ta l−u tr÷ c¸c thuéc tÝnh vËt liÖu trong tÖp th− viÖn vËt liÖu, sau ®ã cã thÓ lÊy ra ®Ó dïng trong nhiÒu lÇn ph©n tÝch tiÕp theo (mçi bé thuéc tÝnh vËt liÖu ®−îc ®Æt trong mét tÖp riªng). C¸c tÖp th− viÖn vËt liÖu cho phÐp nhiÒu ng−êi dïng ANSYS chia sÎ thuéc tÝnh vËt liÖu dïng chung. Do néi dung l−u tr÷ cña th− viÖn vËt liÖu ®−îc dïng l¹i nªn ta cã thÓ sö dông nã ®Ó ®Þnh nghÜa thuéc tÝnh cña vËt liÖu kh¸c mét c¸ch nhanh chãng vµ Ýt lçi. VÝ dô nh− ta ®· l−u tr÷ trong ANSYS mét bé thuéc tÝnh vËt liÖu cña mét lo¹i thÐp, sau ®ã ta l¹i muèn ®Þnh nghÜa thuéc tÝnh vËt liÖu cho lo¹i thÐp thø hai. Tr−íc tiªn ta h·y ®äc thuéc tÝnh tõ tÖp vµo m«i tr−êng ANSYS, sau ®ã söa nh÷ng ®iÓm cÇn thiÕt ®Ó ®Þnh nghÜa thuéc tÝnh vËt cho lo¹i thø hai. 2. Giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ 3D b»ng phÇn mÒm Solidworks. 2.1. Tæng quan vÒ phÇn mÒm Solidworks. Tr−íc ®©y c«ng viÖc cña nhµ thiÕt kÕ ta cã thÓ h×nh dung nh− sau: thÓ hiÖn ý t−ëng b»ng mét m« h×nh ba chiÒu ph¸c ho¹ trªn giÊy, vÏ c¸c b¶n vÏ kü thuËt víi mét sè th«ng sè ban ®Çu (thiÕt kÕ s¬ bé ), sau ®ã tiÕn hµnh thiÕt kÕ thùc sù trªn b¶n vÏ kü thuËt, bæ xung hiÖu chØnh c¸c b¶n vÏ víi c¸c quy tr×nh quy ph¹m,…Tãm l¹i ®©y lµ mét quy tr×nh ®ßi hái rÊt nhiÒu thêi gian, c«ng søc vµ sù nhÉn n¹i cña nhµ thiÕt kÕ v× c¸c b¶n vÏ lu«n ph¶i söa ®æi, bæ xung, hiÖu chØnh,…vµ dông cô hay ph¶i dïng nhÊt cã lÏ lµ viªn tÈy th−íc kÎ. S¶n phÈm ®−îc thiÕt kÕ thñ c«ng nh− vËy rÊt cã thÓ sÏ kh«ng ®ñ bÒn hoÆc qu¸ thõa bÒn, c¬ cÊu cã thÓ sÏ kh«ng ho¹t ®éng hay kh«ng ®¹t ®−îc c¸c chØ tiªu ®éng häc vµ ®éng lùc häc ®Ò ra, thËm chÝ kÕt cÊu cã thÓ sÏ ph¶i lµm viÖc trong miÒn céng h−ëng cña nã,…Khi ®ã quy tr×nh thiÕt kÕ sÏ ph¶i tiÕn hµnh l¹i tõ ®Çu vµ cã thÓ kh«ng chØ mét lÇn. Ngµy nay c«ng nghÖ th«ng tin ®· x©m nhËp vµo c¸c lÜmh vùc khoa häc c«ng nghÖ, vµ trong lÜnh vùc thiÕt kÕ CAD ®· trë thµnh mét c«ng cô ®¾c lùc. Xu thÕ ph¸t triÓn cña CAD ®ã lµ : - 13 - §Þnh nghÜa ban ®Çu cña CAD lµ Computer-Aided Drafting cã nghÜa lµ “ VÏ kü thuËt víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh” vµ chøc n¨ng chñ yÕu cña nã lµ ®−a (hay tin häc ho¸) b¶n vÏ kü thuËt hai chiÒu (2D) lªn m¸y tÝnh. Ngµy nay CAD ®· ph¸t triÓn thµnh “ ThiÕt kÕ víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh” (Computer-Aided Design) vµ x©y dùng trùc tiÕp c¸c m« h×nh ba chiÒu (3D). Sau khi thiÕt kÕ m« h×nh sÏ ®−îc kiÓm tra, ph©n tÝch trªn m¸y tÝnh tr−íc khi ®−a vµo chÕ t¹o hay thi c«ng lµm gi¶m thiÓu sai sãt còng nh− thêi gian tung s¶n phÈm ra thÞ tr−êng. PhÇn mÒm Solidworks do c«ng ty Solidworks ph¸t triÓn lµ mét trong c¸c phÇn mÒm thiÕt kÕ uy tÝn nhÊt trªn thÕ giíi cho phÐp ng−êi sö dông x©y dùng m« h×nh 3D cho c¸c chi tiÕt, l¾p ghÐp chóng thµnh s¶n phÈm hoµn chØnh, kiÓm tra ®éng häc, cung cÊp th«ng tin vÒ vËt liÖu.... H¬n thÕ n÷a, tÝnh më vµ tÝnh t−¬ng thÝch cña Solidworks cho phÐp nhiÒu phÇn mÒm øng dông næi tiÕng kh¸c ch¹y trùc tiÕp trªn m«i tr−êng cña nã ; Solidworks còng kÕt xuÊt ra c¸c file d÷ liÖu ®Þnh d¹ng chuÈn ®Ó ng−êi sö dông cã thÓ khai th¸c m« h×nh trong m«i tr−êng c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch kh¸c.VÝ dô: c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch ANSYS, MSC,... cã thÓ kiÓm tra m« h×nh vÒ ph−¬ng diÖn øng suÊt, biÕn d¹ng, nhiÖt ; x¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng; m« pháng t−¬ng t¸c c¸c dßng ch¶y khÝ (hoÆc chÊt láng) víi m« h×nh,...C¸c phÇn mÒm COSMOS, ADAM,...cã thÓ kiÓm tra c¸c th«ng sè ®éng häc hay ®éng lùc häc cña m« h×nh, c¸c phÇn mÒm Z- Casting, Pro- Casting,... cã thÓ m« pháng qu¸ tr×nh ®óc s¶n phÈm. Trong thêi ®¹i sè (Digital Age ) mét c«ng ty kh«ng ¸p dông c«ng nghÖ sè sÏ kh«ng thÓ c¹nh tranh víi ®èi thñ cã ®Çu t− vµo lÜnh vùc nµy. ThÕ m¹nh lín nhÊt cña Solidworks so víi c¸c phÇn mÒm CAD ®ang ®−îc sö dông hiÖn nay trªn thÞ tr−êng lµ kh¶ n¨ng t¹o ra c¸c khèi 3D mét c¸ch nhanh chãng vµ chÝnh x¸c. Ngoµi ra nã cßn cã kh¶ n¨ng t¹o ra ®−îc c¸c vËt thÓ, c¸c chi tiÕt víi h×nh d¹ng rÊt phøc t¹p mµ c¸c phÇn mÒm kh¸c cã thÓ kh«ng lµm ®−îc. V× vËy quyÕt ®Þnh ®Çu t− khai th¸c phÇn mÒm thiÕt kÕ Solidworks lµ cÇn thiÕt cho mçi nhµ thiÕt kÕ còng nh− doanh nghiÖp. 2.2. Tr×nh tù thiÕt kÕ 3D trong Solidworks. a. Kh¸i qu¸t chung Tr×nh tù thiÕt kÕ cña c¸c phÇn mÒm. C«ng viÖc gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n víi viÖc sö dông c¸c phÇn mÒm ®−îc thùc hiÖn qua nhiÒu c¸c b−íc kh¸c nhau, tr×nh tù vµ néi dung c«ng viÖc trong mçi b−íc còng cßn phô thuéc vµo tõng phÇn mÒm cô thÓ. Tuy nhiªn nãi chung ë tÊt c¶ c¸c phÇn mÒm chóng ta ®Òu cã thÓ nhãm c¸c c«ng viÖc vµo 4 phÇn: - 14 - * Ph©n tÝch bµi to¸n cÇn gi¶i quyÕt: ®©y lµ b−íc hÕt søc quan träng quyÕt ®Þnh ®Õn thêi gian xö lý cña m¸y còng nh− ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ tÝnh to¸n. * B−íc x©y dùng m« h×nh: sö dông bé tiÒn xö lÝ (Preprocessor) cña phÇn mÒm ®Ó ®Þnh nghÜa m« h×nh c¸c phÇn tö. * B−íc ®Æt t¶i vµ tiÕn hµnh ph©n tÝch: sö dông c¸c bé sö lý (Solution) ®Ó ®Æt t¶i, c¸c rµng buéc vµ lùa chän kiÓu bµi to¸n còng nh− c¸c tuú chän tÝch ph©n . Trong phÇn nµy m¸y sÏ tù ®éng x©y dùng c¸c ph−¬ng tr×nh m« t¶ m« h×nh vµ tiÕn hµnh gi¶i chóng trªn c¬ së c¸c tïy chän ®· ®−îc x¸c lËp. §èi víi mét sè phÇn mÒm ng−êi ta ®−a b−íc ®Æt t¶i vµ c¸c phÇn mÒm vµo phÇn mét. * B−íc xem kÕt qu¶ ph©n tÝch: ë phÇn nµy chóng ta xÏ dïng c¸c lÖnh kh¸c nhau s½n cã trong c¸c bé xö lý cña phÇn mÒm ®Ó xem xÐt vµ lÊy ra kÕt qu¶ ph©n tÝch. Chän m« h×nh ph©n tÝch : m« h×nh ph©n tÝch cña ta cã thÓ lµ 2D, 3D vµ sÏ chøa ®ùng c¸c phÇn tö lµ ®iÓm, ®−êng, bÒ mÆt hay khèi ®Æc. TÊt nhiªn nÕu cÇn thiÕt ta cã thÓ lùa chän trong m« h×nh hçn hîp nhiÒu phÇn tö. ViÖc lùa chän kiÓu m« h×nh , kiÓu phÇn tö sÏ x¸c ®Þnh ph−¬ng ph¸p t¹o dùng m« h×nh . - M« h×nh c¸c phÇn tö d¹ng ®−êng (LINE) cã thÓ ®¹i diÖn cho c¸c dÇm (hoÆc èng) 2D, hoÆc 3D còng nh− m« h×nh 2D hoÆc 3D ®èi xøng trôc. ViÖc x©y dùng m« h×nh h×nh häc sau ®ã míi chia l−íi th−êng kh«ng phï hîp cho viÖc t¹o c¸c phÇn tö ®−êng, ë ®©y ta th−êng dïng ph−¬ng ph¸p dùng trùc tiÕp m« h×nh phÇn tö. - M« h×nh c¸c phÇn tö 2D SOLID th−êng ®−îc sö dông ®èi víi c¸c cÊu tróc ph¼ng, máng (chÞu øng suÊt ph¼ng ), c¸c cÊu tróc dµi v« h¹n cã mÆt c¾t ngang kh«ng thay ®æi hoÆc c¸c cÊu tróc thÓ ®Æc ®èi xøng trôc. MÆc dï c¸c cÊu tróc víi phÇn tö 2D solid hoµn toµn cã thÓ t¹o ra b»ng ph−¬ng ph¸p trùc tiÕp, nh−ng chóng ta th−êng t¹o ra chóng tõ m« h×nh h×nh häc . - C¸c m« h×nh víi phÇn tö 3D SHELL ®−îc dïng cho c¸c cÊu tróc vá máng trong kh«ng gian 3 chiÒu, còng nh− phÇn tö 2D solid m« h×nh nµy mÆc dï cã thÓ ®−îc t¹o ra dÔ dµng b»ng ph−¬ng ph¸p trùc tiÕp nh−ng chóng l¹i th−êng ®−îc t¹o ra tõ m« h×nh h×nh häc. - M« h×nh 3D SOLID th−êng dïng trong cÊu tróc dµy trong kh«ng gian 3 chiÒu cã mÆt c¾t thay ®æi hoÆc kh«ng ®èi xøng trôc. ViÖc t¹o ra m« h×nh nµy b»ng ph−¬ng ph¸p trùc tiÕp th−êng hÕt søc khã kh¨n vµ nh×n chung sÏ dÔ dµng h¬n nÕu ta dïng ph−¬ng ph¸p m« h×nh h×nh häc. - 15 - b. Tr×nh tù thiÕt kÕ 3D trong Solidworks. C«ng viÖc gi¶i quyÕt bµi to¸n (x©y dùng m« h×nh), trong SOLID ®−îc thùc hiÖn qua nhiÒu b−íc kh¸c nhau (sö dông nhiÒu c«ng cô thiÕt kÕ ), tr×nh tù vµ néi dung c«ng viÖc trong mçi b−íc còng cßn phô thuéc vµo h×nh d¸ng tõng vËt thÓ cÇn thiÕt kÕ. Nãi chung ta cã thÓ kh¸i qu¸t thµnh c¸c b−íc thùc hiÖn cô thÓ nh− sau: * §Æt tªn cho m« h×nh thiÕt kÕ : Khi chóng ta ®Æt tªn cho m« h×nh, lóc nµy tªn m« h×nh trë thµnh phÇn ®Çu trong tªn cña tÊt c¶ c¸c tÖp tªn do ch−¬ng tr×nh t¹o ra. Khi ®Æt tªn cho m« h×nh thiÕt kÕ chóng ta tr¸nh ®−îc kh¶ n¨ng ghi ®Ì lªn c¸c tÖp cò. * Më b¶n vÏ ®Ó thiÕt kÕ : Trong SOLID cã 3 lo¹i b¶n vÏ (b¶n vÏ chi tiÕt, b¶n vÏ l¾p, b¶n vÏ kü thuËt) vµ chän mÆt ph¼ng vÏ ph¸c. + B¶n vÏ chi tiÕt (Part) : B¶n vÏ ®−îc sö dông ®Ó t¹o c¸c chi tiÕt riªng lÎ, do ®ã trong b¶n vÏ chi tiÕt ng−êi sö dông kh«ng thÓ t¹o ®−îc 2 chi tiÕt trªn nã. B¶n vÏ nµy th−êng xuyªn ®−îc sö dông ®Ó thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt 3D. + B¶n vÏ l¾p (Assmbly) : B¶n vÏ nµy liªn kÕt c¸c chi tiÕt trong b¶n vÏ chi tiÕt l¹i víi nhau, ®Ó t¹o thµnh mét côm chi tiÕt hoÆc mét s¶n phÈm hoµn chØnh. B¶n vÏ l¾p liªn kÕt c¸c chi tiÕt l¹i víi nhau do ®ã nÕu cã sù thay ®æi nµo tõ c¸c b¶n vÏ chi tiÕt th× chi tiÕt t−¬ng øng trªn b¶n vÏ l¾p còng tù ®éng cËp nhËt theo. + B¶n vÏ kü thuËt (Drawing) : B¶n vÏ nµy chñ yÕu dïng ®Ó biÓu diÔn c¸c h×nh chiÕu hoÆc c¸c mÆt c¾t tõ b¶n vÏ chi tiÕt hoÆc b¶n vÏ l¾p. + C¸ch thùc hiÖn : kÝch New trªn thanh c«ng cô, hoÆc chän File > New, hép tho¹i New Solidworks Document xuÊt hiÖn. Trong Tap Template cã 3 lo¹i b¶n vÏ, nh¸y ®óp (hoÆc kÝch chuét vµ chän OK) vµo biÓu t−îng cña lo¹i b¶n vÏ cÇn t¹o. + Chän mÆt ph¼ng vÏ ph¸c : vÏ ph¸c lµ b−íc c¬ b¶n ®Çu tiªn ®Ó h×nh thµnh m« h×nh. M« h×nh t¹o ra trong Solidworks ®−îc liªn kÕt víi biªn d¹ng cña chóng. Khi hiÖu chØnh biªn d¹ng, m« h×nh tù ®éng cËp nhËt nh÷ng thay ®æi nµy. Ta lµm viÖc trong m«i tr−êng vÏ ph¸c khi cÇn t¹o ra hoÆc hiÖu chØnh c¸c biªn d¹ng cña m« h×nh. M«i tr−êng vÏ ph¸c bao gåm mÆt ph¼ng vÏ ph¸c vµ c¸c c«ng cô vÏ ph¸c: - MÆt ph¼ng vÏ ph¸c chøa c¸c ®èi t−îng h×nh häc t¹o thµnh biªn d¹ng cña vËt thÓ hoÆc c¸c yÕu tè h×nh häc trong qu¸ tr×nh x©y dùng vËt thÓ (vÝ dô nh− quü ®¹o quÐt, trôc quay...) m« h×nh ®−îc h×nh thµnh tõ c¸c biªn d¹ng vÏ ph¸c b»ng c¸ch chiÕu c¸c biªn d¹ng hoÆc xoay c¸c biªn d¹ng. - 16 - - C¸c m« h×nh 3D ®−îc t¹o thµnh dùa trªn nÒn t¶ng c¸c biªn d¹ng trªn nhiÒu mÆt ph¼ng vÏ ph¸c kh¸c nhau vµ c«ng cô t¹o h×nh t−¬ng øng. MÆt ph¼ng vÏ ph¸c liªn kÕt víi m« h×nh, do ®ã khi ta thùc hiÖn hiÖu chØnh mÆt ph¼ng vÏ ph¸c, phÇn m« h×nh t−¬ng øng sÏ thay ®æi theo. C¸ch thùc hiÖn : KÝch Sketch trªn thanh c«ng cô Sketch hoÆc chän Insert > Sketch. Mét mÆt ph¼ng vÏ ph¸c míi ®−îc t¹o (cã tªn mÆc ®Þnh Sketch1) trïng víi mÆt ph¼ng mµn h×nh, khi ®ã ta míi cã thÓ sö dông ®−îc c¸c lÖnh vÏ ph¸c 2D. * Chän ®¬n vÞ ®o cho b¶n vÏ. Mét b¶n vÏ võa ®−îc t¹o th−êng cã ®în vÞ ®o dµi mÆc ®Þnh, ®−îc x¸c ®Þnh khi cµi phÇn mÒm Solidworks. Do vËy ng−êi sö dông cã thÓ thay ®æi ®¬n vÞ ®o cho phï hîp víi tiªu chuÈn cña b¶n vÏ. §Ó thay ®æi ®¬n vÞ ®o, chän Tools > Options. Hép tho¹i System Options - General xuÊt hiÖn, trong hép tho¹i System Options - General, chän Tab document property, chän Units, hép tho¹i document property - Units xuÊt hiÖn. + X¸c ®Þnh ®¬n vÞ dµi . Khi chän ®¬n vÞ ®o, trong Solidworks cã c¸c hÖ thèng ®¬n vÞ ®o sau : Millimetrs, Centimetrs, Meters, Inches, Feet, Feet vµ inches, kÝch chuét ®Ó chän ®¬n vÞ cÇn thiÕt . Trong Decimal Place chän cÊp chÝnh x¸c (sè ch÷ sau dÊu phÈy). NÕu chän ®¬n vÞ ®o lµ Inches hoÆc lµ Feet th× cã thªm lùa chän Decimal hoÆc Fraction. + X¸c ®Þnh ®¬n vÞ ®o gãc. Chän ®¬n vÞ ®o gãc: Trong Solidworks gåm c¸c hÖ thèng ®o gãc sau; Degrees, Deg/ Min/Sec, Radians. T−¬ng tù nh− ®¬n vÞ dµi, vµo Decimal Place ®Ó x¸c ®Þnh cÊp chÝnh x¸c cña gi¸ trÞ sè ®o gãc. + NhËp c¸c th«ng sè cho m« h×nh (nh− chiÒu dµi, chiÒu dÇy, b¸n kÝnh cong...). chän OK. * TiÕn hµnh c«ng viÖc thiÕt kÕ : Sau khi thùc hiÖn xong c¸c b−íc ë trªn, ta sö dông c¸c c«ng cô (lÖnh) trong Solidworks ®Ó thùc hiÖn c¸c b−íc vÏ t¹o ra m« h×nh ®óng vÒ ( h×nh d¸ng, kÝch th−íc....), theo nh− yªu cÇu cña thiÕt kÕ. * KÕt thóc c«ng viÖc thiÕt kÕ : Sau khi thùc hiÖn song mçi c«ng viÖc hoÆc kÕt thóc (hoµn chØnh) c«ng viÖc thiÕt kÕ ta thùc hiÖn lÖnh l−u b¶n vÏ (Save). C¸c b−íc thùc hiÖn cô thÓ xÏ ®−îc tr×nh bµy trong phÇn “ThiÕt kÕ c¸c m¶ng cÊu tróc chÝnh cña vá xe minibus 8chç ngåi” . - 17 - 2.3. ThiÕt kÕ mét sè m¶ng cÊu tróc chÝnh vá xe Minibus Vá xe minibus 8 chç ngåi gåm chi tiÕt ®¬n lÎ, danh môc c¸c chi tiÕt tham kh¶o trong phÇn phô lôc. TÊt c¶ c¸c chi tiÕt nµy sau khi thèng nhÊt vÒ kiÓu d¸ng, xÐt trªn quan ®iÓm thiÕt kÕ cã tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng më réng c«ng nghÖ dËp tÊm, ®· ®−îc x©y dùng b»ng phÇn mÒm Solidwork. D−íi ®©y lµ mét vµi vÝ dô cô thÓ thao t¸c x©y dùng 3 chi tiÕt ®iÓn h×nh theo c«ng nghÖ 3D cña Solidwork. * ThiÕt kÕ chi tiÕt Thanh vu«ng sau (chi tiÕt sè 3.1.11) C¨n cø vµo kÝch th−íc ®· cã ta thùc hiÖn c¸c b−íc sau: - T¹o b¶n vÏ míi: KÝch New trªn thanh c«ng cô, hoÆc chän File > New, hép tho¹i New Solidworks Document xuÊt hiÖn. Trong Tab Template ta chän b¶n vÏ ph¸c (Part), chän OK. - T¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c: KÝch Sketch trªn thanh c«ng cô Sketch hoÆc chän Insert > Sketch . Mét mÆt ph¼ng vÏ ph¸c míi ®−îc t¹o (cã tªn mÆc ®Þnh Sketch 1) trïng víi mÆt ph¼ng mµn h×nh, lóc nµy ta sö dông lÖnh ®Ó vÏ ph¸c 2D. - VÏ biªn d¹ng cho chi tiÕt :Nh¸y vµo biÓu t−îng Line thùc hiÖn vÏ c¸c ®−êng bao (biªn d¹ng ) cña chi tiÕt. H×nh 10. Biªn d¹ng cña chi tiÕt thanh vu«ng sau - Ghi kÝch th−íc cho c¸c c¹nh cña chi tiÕt: KÝch Smart Dimension trªn thanh c«ng cô hoÆc chän Tools > Smart Dimension khi ®ã ta cã thÓ ghi kÝch th−íc cho c¸c c¹nh cña chi tiÕt. KÝch chuét vµo c¹nh cÇn ghi kÝch th−íc vµ di chuét ®Õn vÞ trÝ ®Æt kÝch th−íc nhËp gi¸ trÞ kÝch th−íc vµo hép tho¹i Modify kÕt thóc chän OK. Bao gåm c¸c kÝch th−íc sau: NhËp gi¸ trÞ 810 mm chiÒu dµi c¹nh bªn. NhËp gi¸ trÞ 79.44 mm chiÒu cao thµnh uèn bªn. NhËp gi¸ trÞ 50 mm chiÒu réng chi tiÕt. NhËp gi¸ trÞ 50.98 mm chiÒu cao thµnh mÆt ®Çu. Chän Ok vµ kÕt thóc c«ng viÖc víi Sketch. - 18 - H×nh 11. KÝch th−íc c¸c c¹nh cña chi tiÕt - T¹o kÝch th−íc chiÒu dµy cho chi tiÕt: chän Extruded Boss / Base vµ nhËp vµo « kÝch th−íc gi¸ trÞ 0.6 mm, kÕt thóc OK. - Uèn cong tÊm (bao gåm 2 thµnh bªn vµ 2 thµnh ®Çu chi tiÕt ). H×nh 12. Uèn 2 thµnh bªn chi tiÕt Uèn hai thµnh bªn : Më mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trªn bÒ mÆt thµnh bªn cÇn uèn cong. Trªn mÆt ph¼ng vÏ ph¸c kÎ ®−êng th¼ng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cÇn uèn cong trªn bÒ mÆt thµnh bªn. KÝch Sketched Bend trªn thanh c«ng cô Sheet Metal, hoÆc kÝch Insert > Features > Sheet Metal > Sketched Bend, hép tho¹i Sketched Bend xuÊt hiÖn trªn cöa sæ qu¶n lý b¶n vÏ. Trong hép Fixed face x¸c ®Þnh bÒ mÆt cÇn uèn cong. Trong Bend Position x¸c ®Þnh vÞ trÝ cÇn uèn cong. X¸c ®Þnh gãc uèn Bend Angle, nhËp gi¸ trÞ b¸n kÝnh cong víi R=2 mm vµo hép Bend Radius. KÕt thóc kÝch OK. (H×nh 12) Uèn 2 thµnh ®Çu cña chi tiÕt: C¸c b−íc thùc hiÖn t−¬ng tù nh− uèn 2 thµnh bªn (H×nh 13) H×nh 13. Uèn 2 thµnh ®Çu chi tiÕt - 19 - - Uèn cong vai 2 thµnh bªn chi tiÕt vµ vª gãc: Chän mÆt ph¼ng 2 thµnh bªn lµ mÆt ph¼ng uèn cong kÝch Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trªn bÒ mÆt uèn cong), vµo line kÎ ®−êng th¼ng(vÞ trÝ) cÇn uèn cong kÕt thóc chän OK. H×nh 14. Uèn cong vai 2 thµnh bªn vµ vª gãc chi tiÕt. KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch. Chän Sketched Bend(trªn thanh c«ng cô Sheet Metal), trong Bend Parmetterl chän gãc uèn lµ 900, cung uèn lµ 20, bÊm trá chuét vµo vÞ trÝ cÇn uèn cong, chän h−íng uèn (bÊm chuét vµo vÞ trÝ mòi tªn chän h−íng uèn). KÕt thóc chän OK. KÝch vµo Fillet chän gãc v¸t b»ng 2, kÝch chuét vµo c¹nh cÇn vª gãc kÕt thóc chän OK. - KhoÐt c¸c lç ë mÆt ®¸y chi tiÕt: chän mÆt ph¼ng ®¸y lµ mÆt ph¼ng cÇn khoÐt lç kÝch Sketch > Circledi di trá chuét ®Õn vÞ trÝ cÇn khoÐt lç (bao gåm 3 lç cã ®−êng kÝnh D = 10 mm n»m trªn ®−êng t©m däc cña mÆt ph¼ng ®¸y lç 1 c¸ch mÆt ®Çu lµ 150 mm mçi lç c¸ch nhau 85 mm. 2 lç nhá cã ®−êng kÝnh D = 5 mm mçi lç c¸ch nhau 50 mm vµ c¸ch lç lín lµ 75 mm 2 lç n»m trªn ®−êng th¼ng c¸ch c¹nh bªn tr¸i chi tiÕt lµ 12 mm), di chuyÓn chuét chän ®−êng kÝnh theo kÝch th−íc cuèi cïng chän Ok. KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch, chän lç cÇn khoÐt, kÝch vµo Extruded Cut kÕt thóc chän OK. H×nh 15. KhoÐt lç mÆt ®¸y chi tiÕt. - 20 - * ThiÕt kÕ chi tiÕt mãc (chi tiÕt sè 3.1.5.4). Tõ b¶n vÏ chi tiÕt cña s¶n phÈm (h×nh vÏ 16) ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc kÕt cÊu c¬ b¶n cña s¶n phÈm nh− h×nh d¸ng, kÝch th−íc, nh÷ng n¬i cã kÕt cÊu phøc t¹p tõ ®ã cã thÓ lùa chän mét kÕt cÊu hîp lý nhÊt. - T¹o b¶n vÏ míi: KÝch New trªn thanh c«ng cô, hoÆc chän File > New, hép tho¹i New Solidworks Document xuÊt hiÖn. Trong Tab Template ta chän b¶n vÏ ph¸c (Part), kÕt thóc chän OK. - T¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c: KÝch Sketch trªn thanh c«ng cô Sketch hoÆc chän Insert > Sketch. Mét mÆt ph¼ng vÏ ph¸c míi ®−îc t¹o (cã tªn mÆc ®Þnh Sketch 1) trïng víi mÆt ph¼ng mµn h×nh, lóc nµy ta sö dông lÖnh ®Ó vÏ ph¸c 2D. - VÏ biªn d¹ng h×nh chiÕu ®øng cña chi tiÕt. KÝch vµo line di chuyÓn trá chuét t¹o biªn d¹ng chi tiÕt kÕt thóc mçi nÐt vÏ ta chän OK (bao gåm c¸c kÝch th−íc sau). ChiÒu réng 76mm, chiÒu cao 32mm, b¸n kÝnh l−în thµnh bªn vµ ®¸y R = 5, gi÷a vai bªn vµ thµnh bªn R = 2.5, gãc nghiªng gi÷a thµnh bªn vµ mÆt ph¼ng ®øng lµ 2.50 (theo h−íng nghiªng cña c¹nh bªn kÎ ®−êng th¼ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ®¸y. kÝch Dimension trªn thanh c«ng cô hoÆc chän Tools > Dimension lóc nµy ta cã thÓ ghi kÝch th−íc gãc cho 2 ®−êng th¼ng b»ng c¸ch kÝch chuét vµo 2 ®èi t−îng chän gãc 2.50 kÕt thóc chän OK ). KÝch th−íc nh− h×nh chiÕu ®øng (H×nh 14). - T¹o kÝch th−íc chiÒu dµi, chiÒu dµy cho chi tiÕt:KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch, kÝch vµo Extruded trong Direction 1 nhËp chiÒu dµi 125 mm trong Direction 2 nhËp chiÒu dµy 0.6 mm. kÕt thóc chän OK. H×nh 19. KÝch th−íc chi tiÕt ®−îc t¹o. - 21 - - C¾t gãc 2 thµnh bªn chi tiÕt: Chän mÆt ph¼ng vai 2 thµnh bªn chi tiÕt, kÝch vµo Sketch (mét mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng thµnh bªn), vµo line kÎ ®−êng bao phÇn cÇn c¾t bá theo kÝch th−íc ®· cã. KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch, vµo Extruded cut chän mÆt ph¼ng c¾t vµ h−íng c¾t kÕt thóc chän OK. H×nh 20. V¸t c¹nh 2 vai bªn cña thµnh. - T¹o mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt vª gãc vµ khoÐt lç: Chän mÆt ph¼ng ®Çu chi tiÕt, kÝch Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng võa chän), vµo line kÎ ®−êng bao mÆt bÝch trïng víi mÆt ph¼ng ®Çu chi tiÕt. KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch. KÝch Extruded trong Direction nhËp chiÒu dµy mÆt bÝch lµ 0.6 mm. KÕt thóc chän OK. (H×nh 21) H×nh 21. Chi tiÕt ®· ®−îc thiÕt kÕ hoµn chØnh KÝch vµo Fillet trªn thanh c«ng cô chän gãc v¸t b»ng 2, kÝch chuét vµo c¹nh cÇn vª gãc kÕt thóc chän OK. KhoÐt lç ë mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt lç cã b¸n kÝnh R = 5mm t©m lç n»m trªn ®−êng t©m ®øng cña mÆt bÝch c¸ch mÐp trªn cña mÆt bÝch mét ®o¹n 13 mm : chän mÆt ph¼ng mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt kÝch vµo Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng võa chän), kÝch Circle trªn thanh c«ng cô hoÆc chän Tools > Sketch Entity > Circle kÝch chuét x¸c ®Þnh t©m ®−êng trßn (vÞ trÝ t©m ®−êng trßn nªu ë trªn), kÝch chuét ®Ó x¸c ®Þnh b¸n kÝnh ®−êng trßn R = 5 mm kÕt thóc chän OK. KÝch vµo Extruded cut chän mÆt ph¼ng c¾t (®−êng trßn) vµ h−íng c¾t kÕt thóc chän OK. + ThiÕt kÕ chi tiÕt b»ng phÇn mÒm Solidworks. - 22 - - T¹o b¶n vÏ míi: KÝch New trªn thanh c«ng cô, hoÆc chän File > New, hép tho¹i New Solidworks Document xuÊt hiÖn. Trong Tab Template ta chän b¶n vÏ ph¸c (Part), kÕt thóc chän OK. - T¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c: KÝch Sketch trªn thanh c«ng cô Sketch hoÆc chän Insert > Sketch. Mét mÆt ph¼ng vÏ ph¸c míi ®−îc t¹o (cã tªn mÆc ®Þnh Sketch1) trïng víi mÆt ph¼ng mµn h×nh, lóc nµy ta sö dông lÖnh ®Ó vÏ ph¸c 2D. - VÏ biªn d¹ng mÆt ®Çu chi tiÕt bao gåm Biªn d¹ng ®Çu cña mÆt ®¸y: kÝch vµo Centerline kÎ ®−êng t©m t¹i t©m cña ®−êng kÎ nµy vÏ cung trßn cã R= 9.54mm, kÝch vµo 3 Pt Arc trªn thanh c«ng cô hoÆc chän Tools > Sketch Entity > 3 Pt Arc chän ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi cña cung trßn kÝch vµ di chuyÓn chuét thùc hiÖn vÏ cung trßn kÕt thóc chän OK. T−¬ng tù hai bªn cña cung trßn võa t¹o ta vÏ 2 cung trßn cã R= 3.5 mm. TiÕp gi¸p víi cung R= 3.5 mm ta kÎ ®−êng th¼ng cã chiÒu dµi lµ 8.56 mm (kÝch line kÎ ®−êng th¼ng tiÕp gi¸p víi cung R = 3.5 kÕt thóc chän OK). Hai ®Çu biªn d¹ng ®¸y kÎ hai ®−êng th¼ng vu«ng gãc ®Ó t¹o 2 thµnh bªn chi tiÕt (kÝch line kÎ ®−êng th¼ng vu«ng gãc cã chiÒu dµi lµ 25 mm kÕt thóc chän OK). - T¹o kÝch th−íc chiÒu dµi vµ chiÒu dµy chi tiÕt. H×nh 24. KÝch th−íc chiÒu dµi, chiÒu réng vµ chiÒu dµy cña chi tiÕt KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch vµo Extruded nhËp vµo Direction 1 chiÒu dµi 150 mm, trong Direction 2 nhËp chiÒu dµy 0.6 mm. KÕt thóc chän OK. - C¾t 2 thµnh bªn cña chi tiÕt : víi kÝch th−íc phÇn kim lo¹i bá ®i lµ chiÒu dµi 138 mm, chiÒu cao 12 mm : chän mÆt ph¼ng thµnh cña chi tiÕt kÝch Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng chän), kÝch line vÏ ®−êng bao phÇn vËt liÖu cÇn c¾t bá theo kÝch th−íc trªn kÕt thóc chän Ok. KÕt thóc lµm viÖc víi Sketch kÝch Extruded cut chän mÆt ph¼ng c¾t, h−íng c¾t kÕt thóc chän OK. - 23 - H×nh 25. C¾t hai thµnh bªn chi tiÕt - T¹o mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt, t¹o lç R = 5 mm ë mÆt bÝch vµ lç R = 21.5 mm ë t©m chi tiÕt t¹i vÞ trÝ c¾t ®«i vµ vª gãc chi tiÕt: Chän mÆt ph¼ng ®Çu chi tiÕt kÝch vµo Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng chän), kÝch line kÎ c¸c ®−êng bao t¹i mÆt ®Çu chi tiÕt, kÕt thóc lµm viÖc víi Sketch vµo Extruded nhËp vµo Direction 1 chiÒu dµy 0.6 mm kÕt thóc chän OK. KhoÐt lç ë mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt lç cã b¸n kÝnh R = 5mm t©m lç n»m trªn ®−êng t©m ®øng cña mÆt bÝch c¸ch mÐp trªn cña mÆt bÝch mét ®o¹n 10 mm : chän mÆt ph¼ng mÆt bÝch ®Çu chi tiÕt kÝch vµo Sketch (t¹o mÆt ph¼ng vÏ ph¸c trïng víi mÆt ph¼ng võa chän), kÝch Circle trªn thanh c«ng cô hoÆc chän Tools > Sketch Entity > Circle kÝch chuét x¸c ®Þnh t©m ®−êng trßn (vÞ trÝ t©m ®−êng trßn nªu nh− trªn), kÝch chuét ®Ó x¸c ®Þnh b¸n kÝnh ®−êng trßn R = 5 mm kÕt thóc chän OK. KÝch vµo Extruded cut chän mÆt ph¼ng c¾t (®−êng trßn) vµ h−íng c¾t kÕt thóc chän OK. T−¬ng tù ta t¹o lç cã R = 21.5 mm ë t©m chi tiÕt t¹i vÞ trÝ c¾t ®«i. V¸t gãc chi tiÕt kÝch Fillet trong Itets to Fillet chän gãc v¸t R = 2 lÇn l−ît kÝch chuét vµo c¸c c¹nh cÇn v¸t kÕt thóc chän OK. H×nh 26. Chi tiÕt ®· ®−îc thiÕt kÕ hoµn chØnh 3. KÕt luËn Trong phÇn nµy ®· t×m hiÓu mét sè phÇn mÒm ®−îc øng dông ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ trong ngµnh c¬ khÝ, ®Æc biÖt lµ ®· vËn dông khai th¸c phÇn mÒm Solidwork ®Ó thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt cña vá xe Minibus 8 chç ngåi. KÕt qu¶ ®· x©y dùng ®−îc bé b¶n vÏ chi tiÕt ë d¹ng 2D vµ 3D, ®−îc dïng trong c¸c thiÕt kÕ vµ gia c«ng sau nµy (cã thÓ sö dông theo ph−¬ng ph¸p tù ®éng ho¸ trªn m¸y NC, CNC). (tham kh¶o phÇn phô lôc).