Tài liệu Ứng dụng phần mềm cad-cam cimatron trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu

  • Số trang: 58 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 132 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20010 tài liệu

Mô tả:

Ứng dụng phần mềm cad-cam cimatron trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM CIMATRON TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN MẪU Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công. Nhiều công ty phát triển phần mềm và các viện nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra hàng loạt các phần mềm trợ giúp trong lĩnh vực này và không ngừng phát triển chúng để tăng cường thêm các chức năng cho chúng cũng như làm cho việc sử dụng chúng trở nên thuận tiện hơn. Các hệ thống phần mềm trợ giúp việc thiết kế và gia công được phát triển theo hai hướng chính: Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều mô đul khác nhau trong một hệ thống thống nhất. Mỗi mô đul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế - chế tạo. Trong những năm gần đây các hệ thống tích hợp được nhiều nhà thiết kế chế tạo hàng đầu trên thế giới quan tâm và đưa vào sử dụng nhờ các lý do sau: Các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi Một trong những ưu điểm nổi bật của các hệ tích hợp là khả năng kiểm tra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện các hiệu chỉnh nếu cần thiết Ở Việt nam, trong những năm gần đây các phần mềm trợ giúp trong thiết kế - chế tạo đã được biết đến và đưa vào áp dụng ở các mức độ khác nhau. Tuy nhiên các phần mềm này chủ yếu thuộc nhóm " Best in Class " với các tính năng tương đối hạn chế ví dụ như: Các phần mềm thuộc nhóm " Best in Class" Các phần mềm tích hợp " Integrated System " 1. Các phần mềm " Best in Class" Các phần mềm thuộc nhóm này thường thực hiện một chức năng trợ giúp cụ thể ví dụ như : Thiết kế các mô hình hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, Tính toán động học và động lực học cơ cấu. Các phần mềm này có hàng loạt các ưu điểm sau: Giá thành rẻ hơn nhiều so với các hệ tích hợp Trong lĩnh vực thiết kế hình học Autocad của Autodesk đã được đưa vào sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như Chế tạo máy, Xây dựng, Kiến trúc. .. Tuy nhiên Autocad chỉ hạn chế ở mức độ đưa ra các bản vẽ phẳng và in ấn chúng, còn khả năng xây dựng mô hình không gian của nó còn rất nhiều hạn chế Trong lĩnh vực phân tích các phần tử hữu hạn, các phần mềm khác nhau như SHAP 90, ANSYS ... cũng được nhiều người biết tới Việc khai thác các tính năng của chúng tương đối đơn giản Không đòi hỏi cấu hình của máy tính cao Chính vì những lý do này chúng được đưa vào sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên các phần mềm loại này cũng có một số các hạn chế sau: Phần mềm ALASKA của đức được đưa vào sử dụng khá rộng rãi ở các viện nghiên cứu và trường đại học trong cả nước, đặc biệt trong lĩnh vực phân tích động học và động lực học của cơ hệ nhiều vật Do mỗi phần mềm chỉ thực hiện được một chức năng trợ giúp, nên để thực hiện toàn bộ quy trình từ thiết kế đến chế tạo một sản phẩm ta phải sử dụng nhiều phần mềm khác nhau và yêu cầu các phần mềm này phải có tính tương thích cao để có thể trao đổi dữ liệu một cách dễ dàng Các hệ tích hợp mặc dù có những tính năng hết sức mạnh mẽ nhưng vẫn còn hết sức mới mẻ đối với chúng ta. Trong số các hệ thống tích hợp khác nhau trên thế giới, CIMATRON được biết đến như là một trong những hệ thống thành công nhất: Do không dùng chung một cơ sở dữ liệu nên các việc cập nhật các thay đổi của một khâu bất kỳ trong quá trình tạo ra sản phẩm tương đối khó khăn. CIMATRON là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất được dùng trong lĩnh vực thiết kế và gia công cơ khí do nhóm chuyên gia của Nhật và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990. Nó nối kết CAD - CAM thành một hệ thống hoàn chỉnh, ngoài ra CIMATRON còn cho phép chúng ta tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn từ mô hình hình học dựng được trong CAD dùng trong việc tính toán trạng thái vật lý của chi tiết ví dụ như: tính nhiệt (tính toán quá trình truyền nhiệt, ứng suất nhiệt), tính bền ... Các hạn chế này của hệ phần mềm " Best in Class " sẽ được giải quyết bằng các hệ thống tích hợp 2. Các phần mềm tích hợp Toàn bộ hệ thống Cimatron bao gồm bốn Modul: 124 125 2. DỰNG BẢN VẼ CIMATRON - MODELING CIMATRON - DRAFTING Cimatron Draft được thiết kế để mở rộng tối đa chất lượng của bản thiết kế cơ khí. Nó cung cấp các bản vẽ một cách nhanh chóng và thông minh, trong khi vẫn duy trì các mối quan hệ với mô hình hình học CIMATRON - FEM CIMATRON - NC Tạo ra một chu trình tích hợp khép kín trợ giúp chúng ta trong các bước khác nhau của quá trình Thiết kế - Gia công : 1. THIẾT KẾ Trong lĩnh vực thiết kế mô hình, Cimatron cung cấp cho chúng ta các công cụ hiệu quả để xây dựng các kiểu mô hình hình học khác nhau như: Mô hình khung dây ( Wire - Frame ) Các hình chiếu và hình chiếu riêng phần được chiếu tự động từ mô hình 2D và 3D của bạn ở bất kỳ một góc chiếu nào mà bạn muốn. Các hình chiếu được nối kết với mô hình được tự động cập nhật khi mô hình bị thay đổi. dễ dàng tạo ra các bản vẽ phức hợp chứa đựng nhiều hình chiếu, mà chúng có thể xếp xắp thẳng hàng với nhau và hiệu chỉnh một cách riêng rẽ. Tất cả các kích thước, dung sai, mặt cắt, chú thích có thể được hiệu chỉnh mà không cần nhập lại các dữ liệu đưa vào trước đó 3. TRONG LĨNH VỰC TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH Mô hình bề mặt ( Surfaces ) ứng dụng FEM trong Cimatron là công cụ giúp chúng ta phân tích trạng thái vật lý của chi tiết thiết kế, quá trình này được thực hiện qua 3 bước: Mô hình thể đặc ( Solid ) Với các công cụ này, cho dù bạn làm việc với các mô hình khung dây, bề mặt hoặc mô hình thể đặc, Cimatron cho phép bạn xây dựng hầu như tất cả những gì mà bạn có thể tưởng tượng ra. Làm việc theo trình tự từ trên xuống hoặc từ dưới lên, sao cho phù hợp nhất đối với công việc đang thực hiện. Tính thống nhất của các phép toán lô gíc, một giao diện đồ hoạ trực quan và một cơ sở dữ liệu dùng chung xúc tiến việc chuẩn bị cho việc gia công mô hình của bạn Mô hình khung dây và bề mặt Pre-Processing (Tiền sử lý ) Analyze ( phân tích ) Post - Processing ( quá trình hậu sử lý ) Trong đó Cimatron sẽ trợ giúp chúng ta trong hai bước phức tạp nhất đó là bước tiền sử lý và hậu sử lý. Pre-Processing Mô hình khung dây và bề mặt của cimatron cung cấp đầy đủ các phần tử hình học bao gồm cả các mặt Bezie, Gregory và Nurbs. Tạo ra thậm chí cả các bề mặt điêu khắc phức tạp một cách dễ dàng. Các lệnh thiết kế, một bộ công cụ mềm dẻo, mạnh mẽ và toàn diện chứa đựng cả những phép pha trộn tinh xảo, vê tròn và cắt tỉa nhiều mặt. Một số lượng lớn các công cụ thẩm tra và hiệu chỉnh cho phép các thay đổi nhanh chóng và đảm bảo một độ chính xác tuyệt đối. Mô hình thể rắn Việc mô hình hoá bằng phương thức khối thuộc tính cơ sở thiết kế được những mô hình tự do và trực quan. Hệ thống sẽ hướng dẫn bạn một cách trực quan, tự động gọi ra công cụ vẽ phác trong khi hiển thị ra một cách thích hợp các đường trợ giúp thiết kế để bắt các đối tượng hoặc nhắc bạn khi đối tượng vượt ra hoặc bên trong các ràng buộc. Định nghĩa các ràng buộc khi bạn vẽ phác, hoặc thêm vào nó sau này. Bạn luôn duy trì được một sự kiểm soát một cách hoàn toàn các mối quan hệ thông số với khả năng thay đổi ở bất kỳ thời điểm nào. 126 Trong quá trình phân tích, tính toán bước tiền sử lý thực chất là việc tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn. ở đây bề mặt của mô hình hình học sẽ được chia ra thành lưới phần tử, các khối thể đặc sẽ được phân ra thành một số lớn các phần tử, Ngoại lực, vật liệu cũng như các điều kiện biên ràng buộc sẽ được gán cho mô hình. Đây là một công việc hết sức tỉ mỉ và mất thời gian. Tuy nhiên trong Cimatron FEM, hầu như mọi việc được thực hiện một cách nhẹ nhàng và nhanh chóng: Trên cơ sở của mô hình hình học đã tạo dựng trong CIM - Modeling, việc chia các phần tử được tiến hành một cách tự động theo một độ chính xác yêu cầu, hệ thống sẽ tự động tính cho ta được toạ độ các điểm nút. Hệ thống cung cấp sẵn cho chúng ta một thư viện các loại phần tử, vật liệu, các kiểu tác dụng của ngoại lực để chúng ta có thể dễ dàng gán hoặc đặt chúng lên mô hình. 127 Cho phép chúng ta hiển thị các kết quả tính toán khác nhau như ứng suất, nhiệt độ, biến dạng, phản lực, Gradient ứng suất .... ở đây chúng ta có thể lựa chọn: CIMATRON Kết quả đưa ra dạng số hay đồ hoạ Hiển thị riêng hay đồng thời mô hình bị biến dạng và mô hình nguyên thuỷ CSDL Lựa chọn các màu sắc và tỷ lệ xích khác nhau để dễ dàng quan sát CIMATRON-NC CIMATRON-FEM POSTPROCESSING PREPROCESSING DRAFTING SOLID MODELING WIRE-FRAME SURFACES Nếu kết quả đưa ra ở dạng đồ hoạ, ta có thể lưu lại nó dưới dạng một tấm ảnh để dễ dàng có thể sử dụng lại nó khi cần phải so sánh các kết quả khác nhau trong quá trình hiệu chỉnh, cải tiến mô hình Mô hình hình học và mô hình các phần tử hữu hạn có thể được hiệu chỉnh ngay trong Post - Processing. Như vậy với sự trợ giúp của các công cụ mà Cimatron cung cấp chúng ta hoàn toàn có thể kiểm tra các kết quả tính toán, cô lập được các vùng nguy hiểm, đưa ra các hiệu chỉnh cần thiết và thông qua cơ sở dữ liệu dùng chung để cập nhật kịp thời các thay đổi. 4. GIA CÔNG Trong nền công nghiệp không có gì được coi là hiển nhiên, tuy nhiên Cimatron là một ngoại lệ. Các thao tác trực tiếp trên cơ sở dữ liệu của mô hình thiết kế, Cimatron NC tạo ra một đường chạy dao chính xác cho bất kỳ một bộ điều khiển số quá trình gia công nào. Nó cung cấp một giải pháp toàn diện cho các máy tiện, phay, khoan, dập và máy cắt xung điện từ 2.5 đến 5 trục. Công cụ quản lý các đường chạy dao cung cấp khả năng kiểm soát một cách tổng thể việc tạo ra, thay đổi và hiển thị tất cả các thao tác NC. ANALYZE Hình 3.1. Sơ đồ tổng quan các chức năng của Cimatron Ngoài ra các khả năng sau đây của công cụ biên tập trong Cimatron - FEM cho phép ta đạt được một lưới tối ưu các phần tử: Nối tự động hoặc trực quan các điểm nút Trộn, nhập các lưới có mật độ khác nhau Thay đổi vị trí các điểm nút cùng với việc tự động cân đối các phần tử liên kết với điểm nút đó. Thay đổi vị trí, sao chép, xoá, xoay bất kỳ một phần nào của lưới đã được tạo ra. Với những đặc tính tiện dụng và sức mạnh của mình, mặc dù yêu cầu các cấu hình về phần cứng khá cao: Tối thiểu là máy 486, bộ nhớ trong 16 MB , Card màn hình 1MB, không gian tự do trên đĩa cứng lớn hơn 150 MB , giá thành của phần mềm khá đắt, nhưng chỉ sau một thời gian ngắn hệ thống phần mềm này đã được các công ty hàng đầu trên thế giới sử dụng. Theo số liệu thống kê của hãng SEILO, khoảng 85 % sản phẩm của ngành công nghệ cao được tạo ra bởi sự trợ giúp của CIMATRON. 3.1. Giao diện của CIMATRON 3.1.1. Màn hình đồ hoạ của Cimatron Post - Processing Màn hình đồ hoạ của Cimatron không những giúp chúng ta dễ dàng thực hiện các lệnh khác nhau mà còn cung cấp cho ta các thông tin khác nhau về chế 128 129 độ làm việc hiện thời và những thông báo, các dòng nhắc trực tuyến mà màn hình cung cấp sẽ chỉ dẫn cho chúng ta biết cần phải làm gì ở bước công việc tiếp theo. Các khối lệnh của Cimatron được bố trí theo cấu trúc hình cây mà ta dễ dàng tiếp cận với nó thông qua chuột cũng như bàn phím, Màn hình đồ hoạ của Cimatron được chia ra một số vùng thực hiện một chức năng xác định như trên hình vẽ : 1. Dòng nhắc (Prompt Area): Trong khi thực hiện các lệnh của Cimatron ở vùng này luôn hiện ra lời nhắc, hướng dẫn người sử dụng phải làm những việc gì trong bước tiếp theo. Đôi khi ở vùng này xuất hiện các dòng nhắc mô tả việc lựa chọn các thông số, phương án, trong trường hợp này ta phải thay đổi các lựa chọn khi cần thiết và sau đó ấn Enter Dßng nh¾c Vïng quan hÖ Vïng tr¹ng th¸i Vïng c¸c hµm tham chiÕu tøc thêi Dr af t i ng No t e C¸c hµm cña øng dông hiÖn thêi Thông báo một số tình trạng hiện thời của bản vẽ như : phương pháp xác định điểm (END, SCREEN, MID, ...), Màu sắc của nét vẽ, lớp hiện thời ... 4. Vùng hàm số (bảng điều khiển) Bảng điều khiển nằm ở bên lề phải của màn hình chứa các lệnh dùng trong Cimatron, bao gồm các vùng sau: Các hàm truy xuất tức thời: gồm những hàm dùng để điều khiển màn hình, các lớp của bản vẽ. các hàm này có thể được gọi ở bất kỳ thời điểm nào khi mà hệ thống đang ở trạng thái chờ tín hiệu điều khiển từ chuột Vùng đường dẫn hiện thời : có 3 phím hiển thị ứng dụng hiện thời, hàm đang thực hiện và lựa chọn (option) đang được thực hiện. Vùng các hàm ứng dụng riêng: vùng này hiện ra tên của các hàm Cimatron ở một ứng dụng xác định. Do không gian bị hạn chế nên chỉ một phần tên các hàm này được hiện ra để hiển thị phần tiếp theo hoặc phần phía trước của danh sách tên hàm ta dùng chức năng và chức năng của chuột. Để hiển thị toàn bộ danh sách tên hàm của ứng dụng đang hoạt động ta dùng chức năng của chuột. Các hàm này chỉ có thể truy xuất được khi lời nhắc 5. Vùng vẽ: Đó là vùng dành cho việc hiển thị các đối tượng vẽ và ta không thể tiếp cận được vùng này khi một menu nào đó xuất hiện ở vùng quan hệ 6. Con trỏ : UNDO C¸c hµm dïng chung Mặc định nó là một dấu cộng và xuất hiện chỉ trong vùng vẽ. ta có thể thay đổi hình dạng của con trỏ nhờ lệnh DISPLAY 7. Dòng thông báo: Dßng h−íng dÉn EXIT Hình 3.2. Cấu trúc giao diện đồ hoạ của Cimatron 2. Vùng quan hệ : Nằm ở phần dưới của màn hình và thường xuyên đưa ra các thông tin trợ giúp hoặc báo lỗi. trong úng dụng NC ở đây sẽ xuất hiện 2 dòng thông báo về toạ độ hiện thời của dụng cụ cắt và tốc độ, tên dụng cụ cắt. 3.1.2. Sử dụng chuột trong Cimatron Vùng này hiện ra các lựa chọn, các tham số hình thức của lệnh đang thực hiện 3. vùng trạng thái: 130 Cimatron sử dụng chuột 3 phím và nó là thiết bị chủ yếu để thực hiện các thao tác vẽ cũng như lựa chọn các hàm và Option của nó. Trong Cimatron ta có thể sử dụng từng phím chuột một cách riêng rẽ hoặc phối hợp chúng với nhau: 131 Phím trái chuột : Thực hiện các chức năng sau: MARK Tạo ra các chấm điểm tại điểm mà ta nháy chuột Lựa chọn các hàm và Option của hàm, NO-MARK không tạo ra các chấm điểm Chỉ ra một vị trí xác định trên vùng đồ hoạ CLEAR xoá tất cả các dấu chấm điểm tạo ra trong quá trình vẽ Chọn các đối tượng vẽ (Entity) Phím giữa của chuột: Thực hiện chức năng thoát (Exit) trong các tình huống sau: Kết thúc việc chọn các đối tượng và thực hiện bước tiếp theo Phối hợp cả 3 phím chuột : Sẽ hiển thị danh sách tất cả các hàm có trong ứng dụng hiện thời 3.1.3. Bàn phím Thoát khỏi lựa chọn hiện thời và trở về bước đầu tiên hoặc bước trước đó của hàm Thoát khỏi hàm hiện thời Phím F5 có chức năng tương đương phím giữa Trong Cimatron bàn phím được dùng để nhập các dữ liệu dạng ký tự hoặc số hoặc tiếp cận và sửa đổi các tham số hình thức. Đôi khi bàn phím cũng được dùng để thực hiện các lệnh khác nhau khi chuột không hoạt động. Thêm vào đó một số phím có các chức năng đặc biệt sau: Gọi các menu con Các phím mũi tên dùng để dịch chuyển trong màn hình cũng như giữa các hàm trong danh sách các hàm. Ở đây các phím này có thể dùng thay chức năng của chuột Để lật trang tiếp theo khi có một danh sách dài Phím xoá lùi (Back space) dùng để xoá một ký tự về phía trước Phím phải chuột: Thực hiện chức năng trong các tình huống sau: Phím trái kết hợp với phím giữa: Thực hiện chức năng để: Huỷ bỏ thao tác vừa thực hiện và trở về trạng thái trước đó Phím ENTER dùng để kết thúc việc nhập các dữ liệu số/chữ và khẳng định một thao tác nào đó Cuốn ngược, ví dụ như hiển thị ra màn hình danh sách trước đó của các hàm trong ứng dụng hiện thời CTRL giữ chức năng như 1 phím điều khiển và luôn được phối hợp với một phím khác Phím F6 có chức năng tương đương. CTRL + B gọi tiện ích COLOR SETUP, cho phép xác định màu của các menu và đối tượng vẽ Phím giữa kết hợp với phím phải : Dùng để gọi các hàm truy xuất tức thời. Phím F8 có tính năng tương tự. Phím trái kết hợp với phím phải :Dùng để gọi Menu điều khiển chế độ màn hình như sau: INDICATE & EXIT INDICATE/ CROSS/ MARK/ PICK CROSS-HAIR NO MARK CTRL + D xoá điểm, đường thẳng, đường tròn hoặc bề mặt vừa vẽ xong khi mà hàm dùng để vẽ chúng vẫn còn hoạt động. khoảng 100 đối tượng vẽ có thể xoá bằng cách này CTRL + F dùng để làm tươi toàn bộ màn hình, chức năng này không dùng được khi hệ thống đang chờ nhập văn bản CLEAR Những lựa chọn này rất tiện ích cho việc trình bày ở vùng đồ hoạ của màn hình mà không phải chọn bất cứ một hàm nào CTRL + G tạo ra GIF file từ toàn bộ màn hình hiện thời. File này sẽ có phần mở rộng là GIF CTRL + X ngừng hoạt động của hàm hiện thời ở đây: ESC thoát khỏi hàm đang hoạt động và trở về lời nhắc