LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG THIẾT KẾ MÁY
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG THIẾT KẾ MÁY
TÓM TẮT
TÓM TẮT
Ngày nay, với sự phát triển của của thị trường toàn cầu đòi hỏi các công ty sản xuất có thể cạnh tranh được thì cần phải: cải tiến chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất và thời gian phát triển sản phẩm. Các công cụ mới trở nên hữu ích để giảm thời gian thiết kế trong chu kỳ phát triển sản phẩm. Đặc biệt, các công cụ mô phỏng dùng để tiết kiệm thời gian và chi phí trong giai đoạn thử nghiệm.
Phát triển sản phẩm theo phương pháp truyền thống được thực hiện bởi việc thiết kế, tạo mẫu, thiết kế lại và thử nghiệm, công việc này được thực hiện lặp lại cho tới khi đạt được hiệu quả. Ứng dụng hệ thống CAD/CAE tạo sự phản hồi trong giai đoạn thiết kế tạo ta sự hiệu quả trong thời gian phát triển sản phẩm.
Mô hình 3D trên máy tính có thể thực hiện dễ dàng trong quá trình thiết kế, và có thể tự động tính toán thể tích và khối lượng. Mô hình 3D còn có thể dùng để mô phỏng lắp ráp, cũng như thực hiện quá trình phân tích và động lực học.
Hệ thống CAD/CAE giúp cho các công ty giảm thời gian nhân công và chi phí phát triển sản phẩm.
SUMMARY
Todays fast-paced economy and complex global market has made it difficult for manufacturing companies to maintain their competitive edge as: improve Product quality, reduce product cost and development time. Recently new tools have become available to make singnifcant reductions in the product deveplopment cycle. Specifically, simulation tools are becoming very useful for saving time in the design-build-test phase of product development.
Traditional product development would create a design, prototype that design, and test it for failures, then repeat the process until the performance was acceptable. A new developed process combine CAD, CAE simulation tools to create an interactive feedback loop in the front of product developmant to significantly reduce development time.
The advantages of 3D computer modeling include: the ability to easily visualize the three-dimensional from of design: the ability to automatically compute physical properties such as mass and volume. 3D computer models can also be used to detect geometric interferance among parts, and are the underling representation for more focused analyses of, for example, kinetmatics or stress.
Virtual prototyping tools with combined links between CAD, CAE can help company to reduces man hours and cost of development.
MỤC LỤC
Lời cảm tạ 4
Tóm tắt 5
Mục lục 6
Các kí hiệu sử dụng khi viết tắt 10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU 11
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 11
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 12
1.4 QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
TRONG MỘT CHU KỲ SẢN PHẨM 14
CHƯƠNG II: VAI TRÒ CỦA CÁC HỆ THỐNG CAD/CAETRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ
2.1 ĐỊNH NGHĨA 18
2.2 SỬ DỤNG HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG QUÁ TRÌNH
THIẾT KẾ SẢN PHẨM 20
2.2.1 Quá trình thiết kế mẫu thủ công 20
2.2.2 Quátrình thiết kế mẫu ảo (không sử dụng CAE) 21
2.2.3 Quá trình thiết kế mẫu ảo (có sử dụng CAE ) 22
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH
3.1 NHỮNG CƠ SỞ CỦA CAD 24
3.1.1 Lợi ích của CAD 24
3.1.2 Ứng dụng máy tính vào công tác thiết kế 25
3.2 KHẢ NĂNG LẮP RÁP MÔ HÌNH HÌNH HỌC 27
3.2.1 Đặc tính thiết kế 28
3.2.2 Đơn giản hóa quá trình lắp ráp 29
CHƯƠNG III: KỸ THUẬT VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH
4.1 MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHÂN TÍCH 30
4.1.1 Xác định thành phần phân tích 31
4.1.2 Các bước phân tích 32
4.2 QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH CỦA CÁC PHẦN MỀM 34
4.2.1 Ứng dụng phầm mềm Solidworks 35
4.2.2 Ứng dụng phầm mềm Unigraphics 35
4.2.3 Ứng dụng phầm mềm Ansys Workbench 36
4.2.4 Phân tích cụm chi tiết bằng phần mềm Ansys Workbench 37
4.3 TỐI ƯU HÓA 38
4.3.1 Tối ưu kích thước 39
4.3.2 Tối ưu hình dáng 40
4.3.3 Tối ưu hình học tôpô 40
4.4 THIẾT KẾ TỐI ƯU BẰNG ANSYS WORKBENCH 41
4.5 DIỄN HOẠT MÁY TÍNH VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC 41
4.5.1 Diễn hoạt máy tính 42
4.5.2 Mô phỏng động học 43
4.5.2.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 43
4.5.2.2 Lắp ráp mô hình mô phỏng 44
4.5.2.3 Mô phỏng động học 44
4.5.2.4 Xem xét kết quả mô phỏng 45
CHƯƠNG V: QUẢN LÝ DỮ LIỆU VÀ TRAO ĐỔI DỮ LIỆU
5.1 TIÊU CHUẨN GIAO TIẾP GIỮA NHIỀU HỆ THỐNG 49
5.1.1 Những phương pháp chuyển đổi dữ liệu sản xuất 49
5.1.2 File IGES 51
5.1.3 File STEP 53
5.1.4) File STEP-NC 55
5.2 CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU GIỮA CÁC PHẦN MỀM 57
5.2.1 File trung gian DXF, DWG, SAT 59
5.2.2 File trung gian STEP và IGES 61
5.2.3 Phương pháp phần mềm trung gian 62
5.3 QUẢN LÝ DỮ LIỆU SẢN PHẨM 63
CHƯƠNG VI: CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG
CAD/ CAE TRONG THIẾT KẾ MÁY HÀN SP2
6.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 65
6.1.1 Mô tả sản phẩm gia công và bài toán thiết kế 65
6.1.1.1 Mô tả sản phẩm 65
6.1.1.2 Phát biểu bài toán thiết kế 65
6.1.2 Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế 66
6.1.2.1 Thiết lập các đặc tính kỹ thuật chính 66
6.1.2.2 Lược lại các đặc tính kỹ thuật 66
6.1.3 Ý tưởng cho bài toán thiết kế 67
6.1.3.1 Cơ cấu kẹp ống 67
6.1.3.2 Cơ cấu truyền động 68
6.1.3.3 Cụm chi tiết điều chỉnh đầu hàn 69
6.1.4 Chọn lựa ý tưởng 69
6.1.5 Thiết kế cấu trúc và hệ thống 70
6.1.6 Tính toán và phân tích lực 69
6.1.7 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 72
6.2 THIẾT KẾ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÁC HỆ THỐNG CAD/CAE 72
6.2.1 Tính toán và thiết kế bộ truyền đai 73
6.2.2 Tính toán và thiết kế trục chính 74
6.2.3 Tính toán và thiết kế ổ lăn của trục chính 75
6.2.4 Kiểm tra ứng suất và chuyển vị của trục con lăn 76
6.2. Tính toán và thiết kế ổ lăn của con lăn 76
6.2.6 Kiểm tra ứng suất tác dụng lên ống SP2 77
6.2.7 Kiểm tra ứng suất và chuyển vị của bàn máy 77
6.2.8 Tối ưu hoá đồ gá con lăn 78
6.2.9 Diễn hoạt máy tính 79
Kết luận 81
Tài liệu tham khảo 82
Lý lịch trích ngang 86
Chương I: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU
Việc ứng dụng ứng dụng công nghệ CAD/CAE trong thiết kế máy đã trở thành một trong những yếu tố công nghệ quan trọng tạo nên sự tăng trưởng và khởi sắc cho các ngành công nghiệp. Và cho đến nay, với sự phát triển của hệ thống máy tính, hệ thống CAD/CAE đã khẳng định vai trò trong công nghệ thiết kế và phân tích.
Nền công nghiệp ngày nay với sự cạnh tranh sống còn nếu chúng ta không giới thiệu sản phẩm mới với chất lượng tốt hơn, giá thấp, và thời gian sản xuất ngắn hơn. Do đó, chúng ta cố gắng sử dụng máy tính với bộ nhớ lớn, tốc độ nhanh để hỗ trợ cho quá trình thiết kế (CAD), hỗ trợ kỹ thuật (CAE) là những kỹ thuật sử dụng trong suốt quá trình thiết kế.
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ họa là dự án triển khai ngôn ngữ APT (Automatically Programed Tool) tại học viện công nghệ Massachusetts vào giữa thâp kỉ 50. Một ý tưởng khác ra đời vào cuối thập kỉ 50 có tên là “Bút quang”, dụng cụ dụng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc.
Năm 1962 sự xuất hiện và phát triển hệ thống SKETCHPAD của Ivan Sutherland được coi là mở đầu của CAD và chỉ thực hiện được các bản vẽ hai chiều. Hệ thống SKEYCHPAD được phát triển sau đó bởi T.E. Johnson, cho phép thể hiện các mô hình 3D.
Năm 1966 Clough đã sử dụng phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất của bề mặt.
Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống CAD có tên là TURNKEY được thương mại hóa, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên máy tính lớn có bộ nhớ khổng lồ và máy tính loại nhỏ. Tuy nhiên khả năng xử lý thông tin còn kém hiệu quả, giá thành cao và được sử dụng trong một số ít lĩnh vực.
Năm 1980 hình học ba chiều thực hiện trên máy tính ở trường đại học Cornell. Unigraphics được giới thiệu như hệ thống đầu tiên.
Năm 1980 thiết kế mô hình 3D solid đầu tiên ra đời, cùng thời điểm đó hãng Autodesk cũng cho ra đời phần mềm AutoCAD (1982).
Ngoài ra, vào những năm 1980 phát triển tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm có tính đa dụng, cho nên các phần mềm mô hình hóa phát triển nhanh chóng.
Năm 1982 CATIA phiên bản đầu tiên dùng để thiết kế mô hình 3D, mô hình bề mặt và chương trình NC.
Năm 1988 Tập đoàn Surfware đưa ra thị trường phiên bản đầu tiên SurfCAM như là một trong những hệ thống phần mềm CAD/CAM.
Năm 1989 Parametric Technology giới thiệu phiên bản đầu tiên Pro/Engineer.
Năm 1996 Solid Edge phiên bản thứ ba ra đời. Công ty SolidWorks đưa ra gói phần mềm 3D.
Năm 1997 Autodesk giới thiệu phần mềm 3D Studio MAX.
Năm 1998 Autodesk Architectural Desktop.
Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt đến những thành tựu đáng kể , rất nhiều phần mềm được tung ra thị trường và được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của nhiều ngành công nghiệp như: CIMATRON của Israel, DELCAM của Anh, Pro-Engineer của Mỹ, Unigraphics của Mỹ…
Phần mềm CAE xuất hiện sau CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất lượng của sản phẩm rất cao như: Ansys, Nastran, Abaqus, Cosmos…
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Các thập kỷ 60,70,80 là thời kỳ CAD/CAM phát triển mạnh mẽ và bước sang thế kỷ XXI khó có một doanh nghiệp nào vượt qua những thử thách của nền kinh tế toàn cầu hóa mà không ứng dụng có hiệu quả công nghệ CAD/CAE.
Ứng dụng hệ thống CAD/CAE trong quá trình thiết kế trên thế giới đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: các công ty sản suất ô tô hay chế tạo máy bay Boeing.v.v .Bên cạnh việc thiết kế mô hình các công ty này còn áp dụng các quá trình phân tích động lực học, khí động học và tối ưu hoá trong thiết kế.
Hình 1.1: Mô hình cấu cấu tạo ôtô và mô hình máy bay Boeing 777 [11]
Năm 1992 phát triển mô phỏng và tạo môi trường ảo.
Năm 2000 nhóm nghiên cứu Peter Schneider- Erich Huck- Sven Reitz mô phỏng tối ưu hệ thống Micro.
Năm 2004 trường đại học State sử dụng kỹ thuật ảo để tạo mô hình dòng chảy khí.
Một số nghiên cứu hiện nay trên thế giới:
Tạo mặt lưới tương thích giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết lắp ráp trong quá trình phân tích và tăng chất lượng lưới phần tử hữu hạn của Hideaki Ozaki.
Dự án mở rộng thể hiện mô hình khí động học và phát triển kỷ thuật ảo cho mô hình dòng chảy khí của Kevin L.Kenney.
Ở nước ta việc ứng dụng máy tính vào lĩnh vực thiết kế và quản lý sản xuất chế tạo chậm hơn so với các nước trong khu vực và thế giới.
Năm 1995 một số doanh nghiệp đã sử dụng phần mềm Cimatron trong thiết kế và gia công.
Năm1996 xí nghiệp liên hiệp nhà máy Sinco sử dụng phần mềm Vector Cad để tạo mô hình và chuyển sang chương trình số NC.
Năm 1999 công trình nghiên cứu “Xây dựng phương pháp thiết kế công nghệ gia công chi tiết cơ khí theo hướng linh hoạt, ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM” của Võ Thanh Bình.
Ngày nay, hệ thống CAD được ứng dụng mạnh mẽ trong việc mô phỏng mô hình hoá, nhưng hệ thống CAE chưa được người thiết kế sử dụng nhiều trong quá trình thiết kế.
Sự phát triển của hệ thống máy tính, công nghệ CAD/CAE đã khẳng định vai trò trong công nghệ thiết kế và phân tích như là một nhân tố sáng tạo, làm tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động bởi các giải pháp tự động hóa quá trình thiết kế.
1.4) QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TRONG MỘT CHU KỲ SẢN PHẨM
Hình 1.2: Quá trình thiết kế và chế tạo trong một chu trình sản phẩm [8]
Sản phẩm ban đầu từ nhu cầu nào đó, nhu cầu này được nhận biết trên cơ sở nhu cầu của thị trường và khách hàng.
Sản phẩm phải trải qua 3 quá trình cơ bản:
- Thiết kế.
- Phân tích.
- Chế tạo.
Quá trình thiết kế là quá trình thiết kế sơ bộ cho sản phẩm tiềm năng được đưa ra. Điển hình là ta phải xây dựng những bản vẽ phác thảo, sơ đồ phác thảo, chỉ ra các mối quan hệ chức năng giữa các bộ phận khác nhau của sản phẩm cũng như điều kiện ràng buộc bao quanh, chúng dùng trong các cuộc thảo luận giữa các nhóm thiết kế và được sử dụng cho mục đích trình bày.
Quá trình phân tích được bắt đầu bằng việc đưa thiết kế sơ bộ vào tính toán đánh giá. Quá trình này là thành tố cấu thành của bước lắp mô hình thiết kế. Chất luợng và kết quả của các bước tiếp theo như phân tích thiết kế, tối ưu hóa thiết kế đánh giá thiết kế có liên quan trực tiếp và nằm trong giới hạn chất lượng của mô hình thiết kế được lựa chọn. Để đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác việc áp dụng máy tính là giải pháp hữu hiệu, ở đó các thuật toán phân tích và thuật toán tối ưu được áp dụng. Mặc dù quá trình tối ưu hóa thiết kế được đưa vào quá trình phân tích thiết kế nhưng được nhận biết như một quá trình riêng biệt, nhằm nhấn mạnh ý nghĩa của nó trong quá trình thiết kế.
Khi các giai đoạn chính trong quá trình thiết kế được phân tích và kích thước danh nghĩa hoàn toàn được xác định, quá trình đánh giá thiết kế được triển khai.
Các mẫu sản phẩm sẽ được xác định trong phòng thí nghiệm hoặc ở trong máy tính để phục vụ cho việc kiểm tra và đánh giá thiết kế. Thông thường các mẫu thiết kế được mô hình hóa thông qua máy tính vì đây là giải pháp rẻ tiền và được tạo ra nhanh hơn. Qua các mẫu thiết kế này, người thiết kế sẽ xác định được các kích thước còn lại của chi tiết (Những kích thước mà không được phân tích), cũng như đưa ra kết luận và đánh giá cuối cùng cho những vấn đề nảy sinh trong quá trình phân tích thông qua việc áp dụng các qui luật và các qui tắc chung của thiết kế. Song song với quá trình này người thiết kế phải đưa ra được phiếu vật tư của sản phẩm các dung sai của chi tiết và các phân tích về chi phí. Bước cuối cùng của quá trình phân tích đó là lập thông tin và tư liệu thiết kế, bước này liên quan đến việc chuẩn bị các bản vẽ, các báo cáo và trình bày. Các bản vẽ chi tiết này sẽ được sử dụng để đưa ra các bản vẽ thiết kế và công việc cuối cùng là chuyển bản vẽ thiết kế tới người chế tạo.
Quá trình chế tạo bắt đầu bắt đầu bằng việc xây dựng qui trình công nghệ và kết thúc bằng sản phẩm thực tế. Xây dựng qui trình công nghệ được xem như là mạch xương sống của quá trình chế tạo. Vì nó qui định một trình tự hiệu quả nhất để chế tạo sản phẩm, người lập qui trình công nghệ phải nhận thức được những khía cạnh khác nhau và những ràng buộc của hệ thống chế tạo. Đầu ra của quá trình xây dựng qui trình công nghệ là sơ đồ sản xuất hay sơ đồ công nghệ (phiếu công nghệ), phiếu dụng cụ, phiếu nguyên vật liệu và chương trình gia công trên máy. Các đòi hỏi đặc biệt khác nhau như thiết kế bàn kẹp và đồ gá cũng được xây dựng.
Quá trình xây dựng qui trình công nghệ đối với chế tạo chi tiết cơ khí cũng tương tự như quá trình tổng hợp đối với quá trình thiết kế, nó liên quan tới kinh nghiệm và những tích chất mang tính định tính của con người. Điều này trở ngại cho việc máy tính hóa công việc. Tuy nhiên, việc xây dựng qui trình công nghệ có sự hỗ trợ của máy tính đã đạt được những bước tiến bộ đáng kể.
Khi quá trình xây dựng qui trình công nghệ hoàn chỉnh việc sản xuất thực tế sản phẩm được triển khai. Các chi tiết chế tạo phải qua khâu kiểm tra và đạt được các yêu cầu của quá trình kiểm tra, quá trình kiểm soát chất lượng chuẩn. Những chi tiết đạt yêu cầu sẽ được lắp ráp lại, đóng gói, dán nhãn và cuối cùng là chuyển tới khách hàng, các thông tin của thị trường làm tăng sức cạnh tranh của sản phẩm được tổ hợp vào trong quá trình thiết kế. Như vậy cùng với dòng thông tin phản hồi của thị trường, kết quả của chúng ta có một chu kỳ sản phẩm khép kín.
Trong quá trình thiết kế và chế tạo trong một chu kỳ sản phẩm, CAD/CAE đóng một vai trò quan trọng, vì vậy cần phải xác định các công cụ cần thiết để thực hiện tốt trong giai đoạn thiết kế.
|
Các bước thiết kế |
Công cụ cần thiết |
|
Thiết kế sơ bộ |
Các kỹ thuật lập mô hình hình học, các trợ giúp đồ hoạ, các thao tác đồ hoạ |
|
Lập mô hình thiết kế Và mô phỏng thiết kế |
Hình động, lắp ghép, các môdul lập mô hình đặc biệt |
|
Phân tích thiết kế |
Các môdul phân tích, mô phỏng động học các chương trình và môdul chuyên dùng |
|
Tối ưu hoá thiết kế |
Các ứng dụng chuyên dùng trong tối ưu cấu trúc |
|
Đánh giá thiết kế |
Ghi kích thước, ghi dung sai Lập phiếu vật tư |
|
Lập thông tin và tư liệu thiết kế |
Lập bản vẽ chi tiết và chi tiết hoá các thông số Tạo các ảnh mô hình |
Hình 1.3: Quá trình thiết kế và các công cụ cần thiết
Ứng dụng các hệ thống CAD/CAE vào quá trình thiết kế là cần thiết vì nó giúp cho nhà thiết kế chọn được công cụ, qui trình thiết kế thích hợp để thiết kế ra các sản phẩm cơ khí vì mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Bên cạnh đó, người thiết kế cần phải có sự trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống CAD/CAE để có thể thực hiện việc thiết kế trên phần mềm thích hợp trong từng giai đoạn thiết kế. Việc thực hiện phân tích trên máy tính sẽ giảm mẫu thí nghiệm và tối ưu hoá mô hình. Ngoài ra, việc mô phỏng trên máy tính cũng hỗ trợ rất nhiều trong quá trình thiết kế và quảng cáo.
Vì vậy, các vấn đề cần thiết phải nghiên cứu:
- Nghiên cứu quá trình thiết kế máy với sự ứng dụng các hệ thống
CAD/CAE, trao đổi dữ liệu và quản lý dữ liệu.
- Sử dụng và nghiên cứu các hệ thống CAD/CAE.
- Áp dụng CAD/CAE trong thiết kế máy.
CHƯƠNG II: VAI TRÒ CỦA CÁC HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ
2.1 GIỚI THIỆU
Cumputer Aid Design – CAD
Sử dụng hệ thống máy tính cùng với phần mềm thích hợp để trợ giúp việc thiết lập, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa của việc thiết kế. Một vài chương trình máy tính thể hiện việc đồ họa và một chương trình ứng dụng chức năng kỹ thuật dễ dàng trong quá trình thiết kế có thể phân loại như là một phần mềm CAD.
Hầu hết nhiệm vụ cơ bản của CAD là xác định hình học của thiết kế –một chi tiết cơ khí, một sản phẩm lắp ráp, một cấu trúc xây dựng, một mạch điện ..v.v. Lợi ích to lớn của hệ thống CAD là chúng ta có thể tiết kiệm được thời gian và giảm sai sót.
Hình 2.1: Mô hình lắp ráp của máy in [35]
Computer Aid Engineering –CAE
Kỹ thuật CAE bao gồm hệ thống máy tính cùng với phần mềm thích hợp có chức năng phân tích sản phẩm được tạo ra từ CAD, cho phép người thiết kế mô phỏng và nghiên cứu những ứng xử của sản phẩm. Vì vậy, việc thiết kế có thể tinh lọc và tối ưu.
Những công cụ của CAE thì hữu ích cho những loại phân tích khác nhau. Chương trình phân tích động học có thể sử dụng để xác định hướng chuyển động và những liên kết trong cơ khí. Chương trình phân tích động lực học có thể sử dụng để xác định tải trọng và chuyển vị của những lắp ráp phức tạp. Một trong những giải pháp phân tích phổ biến là sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn.
Phương pháp tiếp cận này có thể dùng để xác định ứng suất, biến dạng, chuyển đổi nhiệt, dòng chảy lưu chất .v.v. mà khó có thể giải quyết bằng những phương pháp tiếp cận khác.
Hình 2.2: Mô phỏng chuyển động cơ cấu bàn nâng
Hình 2.3: Mô hình phân tích chi tiết máy
Hệ thống CAD/CAE là sự tích hợp giữa các công cụ CAD, CAE trong việc thiết kế phân tích.
2.2 SỬ DỤNG HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM
Ngày nay, thị trường cạnh tranh ngày càng gay gắt, đòi hỏi các nhà sản xuất cung cấp sản phẩm ra thị trường phải có chất lượng cao, chi phí thấp. Thời gian cần thiết để phát triển sản phẩm sẽ xác định khả năng đáp ứng của công ty dưới áp lực của sự cạnh tranh. Với sự phát triển của khoa học, công nghệ các công ty sẽ càng nhanh chóng thu hồi được vốn và lợi nhuận nếu thời gian phát triển sản phẩm càng ngắn.
2.2.1 Quá trình thiết kế mẫu thủ công
Hình 2.4: Quá trình thiết kế mẫu thủ công
Đối với mẫu thủ công được sử dụng trong những thế kỷ trước chủ yếu dựa vào kỹ năng phác thảo của người thiết kế và mẫu sản phẩm thường được làm bằng gỗ, sáp được làm bằng tay và phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề nguời thợ để tạo được mẫu thiết kế như mong muốn. Bên cạnh đó quá trình phân tích tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt đối với những chi tiết phức tạp sẽ gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, các nhà sản xuất sẽ mất nhiều thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế sản phẩm. Điều này có thể giảm thiểu nếu được sử dụng hệ thống CAD/CAE trong quá trình này.
2.2.2 Quá trình thiết kế mẫu ảo (không sử dụng CAE)
Quá trình thiết kế được trợ giúp bằng các phần mềm CAD mô hình thiết kế được tạo ra trên máy tính bằng các phầm mềm CAD, sau đó sản phẩm thiết kế được phân tích kiểm tra độ bền và những thuộc tính vật lý từ mô hình vật lý để phát hiện những sai sót kỹ thuật trong quá trình thiết kế.
Phương pháp này rút ngắn được thời gian thiết kế nhưng vẫn còn tốn nhiều chi phí. Vì nếu có những sai sót hay mô hình thiết kế không đạt yêu cầu về kỹ thuật thì quá trình thiết kế phải sửa đổi và phải thực hiện lại quá trình kiểm tra, tạo mẫu vật lý. Quá trình này sẽ được lặp lại nhiều lần cho đến khi mẫu thiết kế đạt được yêu cầu kỹ thuật.
Hình 2.5: Quá trình thiết kế mẫu ảo (không sử dụng CAE)
2.2.3 Quá trình thiết kế mẫu ảo (Có sử dụng CAE)
Mô hình thiết kế cũng được thực hiện trên máy tính bằng các phần mềm CAD, sau đó mô hình này được chuyển sang phần mềm CAE để phân tích độ bền và những thuộc tính kỹ thuật của sản phẩm (bao gồm cả việc chọn lựa vật liệu, khả năng chịu được tải trọng .v.v).
Trong giai đoạn thiết kế thì mô hình thiết kế đã được kiểm tra và phân tích do đó có sự phản hồi về quá trình thiết kế, sau đó mô hình thiết kế được sửa đổi và phân tích lại cho đến khi đạt được sản phẩm tối ưu. Sử dụng kết hợp hệ thống CAD/CAE làm giảm thiểu thời gian và chi phí cho quá trình tạo mẫu thử nghiệm dẫn đến làm giảm thiểu thời gian và chi phí một cách đáng kể trong quá trình phát triển sản phẩm.
Ngày nay, các công ty phần mềm đã xây dựng các phần mềm có sự kết hợp giữa các hệ thống CAD/CAE/CAM. Vì vậy, làm giảm thời gian thiết kế và nhanh chóng đưa sản phẩm đến thị trường.
Hình 2.6: Quá trình thiết kế mẫu ảo (Có sử dụng CAE)
- Kết luận:
Ứng dụng hệ thống CAD/CAE trong quá trình thiết kế đã mang lại hiệu quả cao, công cụ CAD/CAE làm cho quá trình phát triển sản phẩm giảm cả về thời gian và chi phí. Vì thế sản phẩm được đưa đến thị trường tiêu thụ nhanh hơn, sản phẩm tốt hơn, chi phí thấp hơn.
Bên cạnh đó, sản phẩm quảng cáo dễ dàng tiếp cận với thị trường nhờ việc mô phỏng bằng công cụ CAD trên máy tính. Hơn thế nữa, vốn đầu tư của nhà sản xuất được xoay vòng nhanh chóng nhờ việc cắt giảm thời gian trong quá trình thiết kế.
Hình 2.7: So sánh thời gian thiết kế giữa thiết kế truyền thống
và thiết kế sử dụng CAD/CAM/CAE [12]
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH
(COMPUTER AIDED DESIGN)
3.1 NHỮNG CƠ SỞ CỦA CAD
Thiết kế trên máy tính có liên quan đến bất kì một hoạt động nào có sử dụng máy tính để triển khai, phân tích hay cải tiến một bản vẽ kỹ thuật. Hệ thống đồ họa máy tính tương tác là một hệ “hướng người sử dụng“, trong đó máy tính được dùng để chế tạo ra, chuyển đổi và hiển thị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay biểu tượng. Người sử dụng truyền dữ liệu và ra lệnh cho cho máy tính thông qua một số thiết bị vào như chuột, bàn phím. Còn máy tính thì liên lạc với con người thông qua màn hình.
Một hệ thống CAD điển hình bao gồm:
Phần cứng: Gồm có bộ xử lí trung tâm, một hoặc nhiều trạm công tác kể cả các hiển thị đồ họa và thiết bị ngoại vi như máy vẽ, máy in .v.v,
Phần mềm: Các chương trình máy tính để thực hiện việc xư lí đồ họa trên hệ thống. Trên thế giới hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ việc thiết kế như: ProEngineer, Catia, Unigraphics.v.v.
3.1.1 Lợi ích của CAD
- Nâng cao năng suất kỹ thuật.
- Giảm thời gian.
- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật.
- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng.
- Phản ứng nhanh với nhu cầu của thị trường.
- Hạn chế lỗi sao chép một cách tối thiểu.
- Độ chính xác thiết kế cao.
Hình 3.1: Ứng dụng mô hình Solid trong các giai đoạn thiết kế [40]
3.1.2 Ứng dụng máy tính vào công tác thiết kế
Trong CAD mô hình hình học tương ứng với giai đoạn tổng hợp. Mô tả hình dáng hình học của một đối tượng dưới dạng toán học theo cách máy tính có thể xử lí được. Mô hình hình học cho phép hình ảnh của đối tượng có thể hiển thị và thao tác trên màn hình máy tính thông qua tín hiệu lấy từ CPU của hệ CAD. Phần mềm đồ họa phải được thiết kế sao cho thuận tiện và có hiệu quả với máy tính và với cả người sử dụng.
Trong lĩnh vực mô hình hình học người thiết kế xây dựng những hình ảnh của đối tượng trên màn hình máy tính bằng ba loại lệnh:
- Lọai lệnh thứ nhất: Tạo tạo nên những yếu tố hình học cơ bản như điểm, đường thẳng, vòng tròn …
- Lọai thứ hai: Thực hiện các phép biến đổi như: phóng to, quay, dịch chuyển.
- Loại thứ ba: Làm cho các yếu tố hình học liên kết lại thành một hình dạng mong muốn.
Trong quá trình tạo mô hình hình học này, máy tính chuyển đổi các lệnh thành những mô hình toán học tương ứng rồi lưu trữ mô hình toán đó vào các tiệp dữ liệu của máy tính và hiển thị nó thành hình ảnh trên màn hình. Mô hình toán nói trên cuối cùng có thể gọi ra từ các tiệp dữ liệu để xem xét lại, phân tích hoặc sửa đổi.
Hình 3.2: Lịch sử phát triển mô hình 3D [4]
- Bản vẽ 2D: Tập hợp của các đoạn thẳng và đường cong (đường tròn, cung tròn, elip…) nằm trên một mặt phẳng.
- Mô hình khung dây: Đây là dạng cơ bản để thể hiện đối tượng (vật thể). Vật thể được thể hiện trên màn hình thành những nét liền liên kết với nhau.
Hình 3.3: Mô hình dạng khung dây
- Mô hình bề mặt: Mô hình mặt cong biểu diễn đối tượng tốt hơn mô hình khung dây, vì các cạnh của mô hình khung dây được trải bằng mặt được định nghĩa bằng các công thức toán học.
Hình 3.4: Mô hình mặt cong
Ngày nay mô hình mặt cong được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong thiết kế biên dạng cánh khí động học trong hàng không và trong gia công phay các bề mặt phức tạp.
- Mô hình đặc (Solid): Là cách thể hiện tốt nhất một vật thể 3 chiều. Ở đây người ta sử dụng hình dáng hình học đặc, gọi là nguyên thể để dựng nên đối tượng.
Hình 3.5: Mô hình dạng Solid
- Đồ họa màu và vật liệu: Là khả năng thú vị mà ngày nay hệ CAD nào cũng có nhờ có màu mà hình ảnh được hiển thị lên màn hình mang nhiều nội dung thông tin hơn. Nó giúp cho các chi tiết trong bản vẽ trở nên dễ phân biệt, làm nổi bật những kích thước quan trọng hoặc những bộ phận chủ chốt.
Hình 3.6: Mô hình đồ họa màu và vật liệu
Các hệ thống mô hình hóa chia ra:
- Không tham số
- Tham số
Trong hệ thống mô hình hóa không tham số, việc định vị trí, kích thước và hình dạng bằng các giá trị rõ ràng, chính xác. Sau khi tạo xong, hầu như không hiệu chỉnh được các giá trị này.
Ngược lại, trong hệ thống mô hình hóa tham số thì tất cả các tham số của tất cả các đối tượng được hiệu chỉnh bất kỳ lúc nào. Ưu điểm của mô hình hóa tham số là giúp ta trong giai đoạn xây dựng mô hình tập trung vào các kiểu dáng và hình dạng của đối tượng mà không cần xác định kích thước chính xác. Vì vậy, người thiết kế có thể hiệu chỉnh chính xác sau khi xây dựng mô hình.
3.2 KHẢ NĂNG LẮP RÁP MÔ HÌNH HÌNH HỌC
Mô hình hình học dạng khung dây, mặt hay dạng solid được sử dụng chủ yếu trong thiết kế từng chi tiết hay lắp ráp nhiều chi tiết. Cho tới hiện tại, việc thiết kế từng chi tiết riêng lẻ sau đó lắp ráp lại, phương pháp này thì tốt cho nhóm thiết kế nhỏ với sản phẩm đơn giản. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không khả thi khi việc thiết kế được thực hiện bởi vài nhóm thiết kế trên thế giới thì việc lắp ráp các cụm bản vẽ của những nhóm thiết kế thì khó khăn và phức tạp.
Phát triển sự cộng tác trong kỹ thuật là nguồn lực đầu tiên cho sự phát triển khả năng thiết kế lắp ráp. Chúng có khả năng lắp ráp chính xác và tạo ra mối quan hệ với những chi tiết khác.
Vì vậy, lợi ích lớn nhất của khả năng thiết kế mô hình lắp ráp được sử dụng trong công nghiệp ôtô và hàng không. Do đó, việc thiết kế với những sản phẩm có tính phức tạp cao không chỉ kết hợp bởi nhiều kỹ sư trên thế giới mà còn bởi những nhà cung ứng .vv…
Hình 3.7: Mô hình cụm chi tiết thanh trượt
Mô hình lắp ráp cung cấp một cấu trúc logic cho cụm lắp ráp. Cấu trúc đó giúp cho người người thiết kế xác định được từng chi tiết, theo dõi dữ liệu liên kết chi tiết thông tin về mối quan hệ chủ yếu bởi hệ thống mô hình lắp ráp bao gồm thông tin của chi tiết và nó kết hợp với chi tiết khác trong mô hình lắp ráp. Điều kiện lắp ráp giữa những chi tiết trong lắp ráp bao gồm cả những thông tin quan trọng của dữ liệu liên kết. Xác định điều kiện liên kết như thế nào của chi tiết này với chi tiết khác.
Như vậy hệ thống mô hình lắp ráp cung cấp khả năng để tạo những thông số ràng buộc giữa những chi tiết và và cung cấp thông tin kích thước và độ lớn của chi tiết này đến chi tiết khác. Thật vậy, người sử dụng có được những dữ liệu hình học của những chi tiết được lắp ráp và mối quan hệ ràng buộc sẽ hữu ích khi mà nhiều kích thước trong một cụm lắp ráp phụ thuộc vào một vài kích thước “khóa”. Vì vậy, khi một mối quan hệ được đặt vào người thiết kế chỉ cần thay đổi kích thước “khóa” mô hình lắp ráp lắp sẽ tự động thay đổi. Do đó, người thiết kế có thể tiết kiệm được thời gian sửa đổi mô hình lắp ráp.
Tóm lại, hệ thống mô hình lắp ráp có thể tạo ra và quản lý toàn bộ những ràng buộc của chi tiết lắp ráp, xác định vị trí và mối quan hệ giữa những chi tiết với nhau. Có khả năng nắm bắt được những ràng buộc thiết kế bao gồm kích thước chung của những chi tiết, vị trí của những chi tiết liên kết giữa những chi tiết, điều kiện kết nối, thông số thực hiện và điều kiện lắp ráp chung. Khoảng cách mà một chi tiết có thể di chuyển so với những chi tiết khác, và số bậc tự do của chi tiết.
3.2.1 Đặc tính thiết kế
Hệ thống mô hình lắp ráp có khả năng cung cấp những chức năng cần thiết để quản lý hiệu quả bởi nhiều người sử dụng lắp ráp giống nhau cùng một thời điểm. Trong một vài hệ thống CAD sẽ ngăn ngừa việc sửa chữa của hai người thiết kế trên cùng một chi tiết và cùng một thời điểm. Hệ thống mô hình lắp ráp có khả năng liên kết những chi tiết với nhau một cách hợp lý nhất và thực hiện chuyển động, phân tích.
Khi nhiều người được phép làm việc trên cụm lắp ráp, việc truyền đạt thay đổi chi tiết thiết kế sẽ không phá vỡ công việc của những người khác là một thách thức. Hầu hết người sử dụng không muốn việc thiết kế của họ bị cập nhật nhiều lần những thay đổi thiết kế bởi những người cùng cộng tác.
Một trong những cách giải quyết vấn đề này là việc truyền tín hiệu cập nhật chỉ xảy ra vào một thời điểm nhất định hay khi người sử dụng yêu cầu. Tuy nhiên sự thay đổi thiết kế chủ yếu của một chi tiết sẽ ảnh hưởng đến những chi tiết khác và nên gởi đến những người thiết kế có liên quan ngay lập tức.
3.2.2 Đơn giản hóa quá trình lắp ráp
Hệ thống mô hình lắp ráp có thể thực hiện với hàng trăm chi tiết. Tuy nhiên, việc thể hiện lắp ráp với hàng ngàn chi tiết thì khó khăn hơn nhiều và nó phụ thuộc đặc tính của từng chi tiết và cụm chi tiết phụ. Số lượng của chi tiết và độ phức tạp của những chi tiết trong mô hình lắp ráp sẽ làm giảm việc trình bày và làm cho việc xác định thông tin khó khăn.
Một giải pháp sử dụng có thể đơn giản hóa việc lắp ráp là sử dụng mô hình chi tiết chung và sau đó có thể chỉ rõ nhiều khu vực nơi mà họ sử dụng. Việc lắp ráp được chuyển về những chi tiết chủ đơn lẻ chứa đựng mô hình hình học và tất cả những thông tin liên quan về chi tiết. Phương pháp tiếp cận này hiển nhiên loại trừ sự cần thiết để mô hình chi tiết bất cứ nơi nào nó được sử dụng tại nhiều khu vực. Vì vậy, việc lắp ráp có thể thay đổi dễ dàng bởi sự thay đổi chi tiết chính.
Một kỹ thuật khác, gọi là sự tích tụ, nhóm những cụm lắp ráp vào trong một mô hình đơn. Trong cách này đặc tính bên trong tại những nơi tiếp xúc giữa hai chi tiết sẽ không xuất hiện mà chỉ có những đặc điểm bên ngoài sẽ được giữ lại. Mô hình đơn lẻ có thể dễ dàng thao tác hơn. Trình bày sự tương tác là một ứng dụng có thể cải tiến bởi sự tích tụ.
Mô hình phức tạp có thể giảm hay lờ đi những đặc tính tạm thời khi chúng không cần thiết. Tuy nhiên trong trình bày một sản phẩm, hình học phức tạp đến nổi nó quá nhỏ để thấy từ một khoảng cách có thể lờ đi. Vì vậy, nhiều đặc điểm như những lỗ nhỏ và những cạnh đối xứng có thể loại bỏ khi mô hình được sử dụng cho việc phân tích phần tử hữu hạn hay nghiên cứu động lực học. Hình học trong mô hình lắp ráp có thể tắt đi cho việc đơn giản hóa, cho phép người sử dụng làm việc trong một khu vực riêng biệt mà không có những đặc điểm của những chi tiết khác.
- Kết luận:
Ứng dụng CAD vào trong quá trình thiết kế giúp cho sản phẩm thiết kế được tạo ra nhanh hơn, chính xác hơn so với thiết kế truyền thống. Sản phẩm thiết kế được thể hiện rõ ràng hơn với mô hình ba chiều được thể hiện cả về màu sắc và vật liệu. Do đó CAD cũng giúp cho quá trình quảng cáo sản phẩm trên thị trường đạt hiệu quả cao. Bên cạnh đó sản phẩm thiết kế được lưu trữ dễ dàng trên máy tính có thể thay đổi cho phù hợp với thị trường và phản ứng nhanh với thị trường, đồng thời giảm thiểu được thời gian rất nhiều cho quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm.
|
Khả năng |
Auto CAD |
Inventor |
Solid Edge |
Solid Works |
Uni- graphics |
Catia |
|
Mô hình: Mặt cong Solid Ống Tấm |
Ư Ư
|
Ư Ư Ư Ư |
Ư Ư Ư Ư |
Ư Ư Ư Ư |
Ư Ư Ư Ư |
Ư Ư Ư Ư |
|
Tạo bản vẽ 2D từ mô hình 3D |
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
|
Lắp ráp cụm chi tiết |
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
|
Tính toán chi tiết máy |
|
Ư |
|
|
|
|
|
Mô phỏng lắp ráp và Diễn hoạt máy tính |
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
Ư
|
|
Mô phỏng động học |
|
Ư
|
|
|
Ư
|
Ư
|
|
Xác định ứng suất |
|
Ư |
|
Ư |
Ư |
Ư |
|
Xác định chuyển vị |
|
Ư |
|
|
Ư |
Ư |
Hình 3.8: Khả năng ứng dụng của các phần mềm CAD
CHƯƠNG VI: CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CAD/CAE TRONG THIẾT KẾ MÁY HÀN SP2
· GIỚI THIỆU:
Tình hình phát triển của đất nước, với công nghiệp hoá hiện đại hoá hiện nay đòi hỏi chúng ta phải nâng cao năng suất lao động để cạnh tranh và tồn tại trong thời đại kinh tế thị trường hòa nhập với toàn cầu hoá. Trong nền công nghiệp nói chung và ngành cơ khí nói riêng cần phải cải tiến và từng bước hội nhập, thay thế lao động cơ bắp bằng lao động trí óc, từng bước máy móc thay cho lao động con người.
Trong thực tế hiện nay, nước ta việc hàn ống sử dụng lao động thủ công là chính. Yêu cầu cần thiết phải chuyển sang dần bằng hàn tự động để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Ứng dụng các hệ thống CAD/CAE trong quá trình thiết kế máy đã mang lại tính hiệu quả rất cao cả về thời gian, chi phí và chất lượng sản phẩm.
6.1 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
6.1.1 Mô tả sản phẩm gia công và bài toán thiết kế
6.1.1.1 Mô tả sản phẩm
Ống SP2 là sản phẩm ống dẫn nước đi trên trần nhà dùng để dẫn nước khi báo cháy, áp lực nước mà ống chịu được là 21MPa. Vì vậy, mối hàn cần bảo đảm độ kín khít và được kiểm tra, thử nghiệm.
CHƯƠNG V: TRAO ĐỔI DỮ LIỆU VÀ QUẢN LÝ DỮ LIỆU
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 thiết kế 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 “Integrated System”
· Các phần mềm thuộc nhóm “Best in class”
Các phần mềm tích hợp (Integrated System)
Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều môđul khác nhau trong một hệ thống thống nhất. Mỗi môđul 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 vì các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật những thay đổi.
Tuy nhiên, đối với những trường hợp tính toán thiết kế phức tạp có tính chuyên môn cao thì gặp nhiều khó khăn.
Các phần mềm thuộc nhóm “Best in class”
Các phần mềm thuộc nhóm này thường thực hiện một chức năng trợ giúp cụ thể như: thiết kế mô hình hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, tính toán động lực học. Các phần mềm này có ưu điểm là giá thành rẻ hơn các hệ thống tích hợp, việc khai thác tính năng tương đối đơn giản. Chính vì những lý do này chúng được đưa vào sử dụng khá rộng rãi.
Tuy nhiên mỗi phần mềm chỉ thực hiện một chức năng trợ giúp, nên việc thực hiện toàn bộ qui trình từ thiết kế đến chế tạo một sản phẩm phải dùng nhiều phần mềm khác nhau và yêu cầu các phần mềm này phải có tính tương thích cao để trao đổi dữ liệu một cách dễ dàng và do không dùng chung một cở sở dữ liệu nên việc cập nhật các thay đổi của một khâu bất kỳ trong quá trình tạo ra sản phẩm khó khăn.
Vì vậy, cả hai nhóm phần mềm này đều cần phải sự chuyển đổi dữ liệu thiết kế để có thể thực hiện các chức năng khác nhau trên những phần mềm khác nhau trong nhóm “Best in class”, hay chuyển đổi dữ liệu từ nhóm “Integrated System” sang nhóm “Best in class” để có thể thực hiện được các tính toán thiết kế phức tạp có tính chuyên môn cao.
KẾT LUẬN
v Theo yêu cầu nhiệm vụ của đề tài:
· Nghiên cứu quá trình thiết kế máy với sự ứng dụng các hệ thống CAD/CAE, trao đổi dữ liệu và quản lý dữ liệu.
· Sử dụng và nghiên cứu các hệ thống CAD/CAE (Unigraphic,Inventor, Ansys . . .).
· Áp dụng CAD/CAE trong thiết kế máy hàn SP2.
v Luận văn đã thực hiện được các nội dung chính như sau:
Ứng dụng các hệ thống CAE để phân tích và so sánh kết quả của các hệ thống CAE.
Nghiên cứu quá trình tối ưu hoá và phân tích cụm chi tiết.
Nghiên cứu các giải pháp chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ thống CAD/CAE.
Lập qui trình thiết kế máy hàn SP2.
Ứng dụng hệ thống CAD để hỗ trợ kiểm tra và tạo mô hình bằng cách nhập các thông số tính toán.
Nghiên cứu và ứng dụng hệ thống CAE để phân tích chuyển vị và ứng suất của một chi tiết hay cụm chi tiết.
v Ý nghĩa khoa học của đề tài :
Sử dụng công nghệ CAD/CAE để thiết kế sản phẩm, lắp ráp mô hình, mô phỏng và phân tích tối ưu với sự hỗ trợ bằng máy tính là phương pháp hữu hiệu và nhanh nhất để có thể đưa ra mẫu sản phẩm mới mà không tốn nguyên vật liệu, và đặc biệt là thay đổi thiết kế nhanh chóng dễ dàng. Đồng thời ứng dụng chuyển đổi và quản lý dữ liệu trong quá trình thiết kế.
Ứng dụng hệ thống CAD/CAE trong việc thiết kế máy hàn SP2.
_ Với nội dung đã hoàn thành, Luận Văn đã thực hiện yêu cầu đối với đề tài
" Nghiên cứu ứng dụng hệ thống CAD/CAE trong thiết kế máy". Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng chắc chắn nội dung Luận Văn còn thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý của quí Thầy, Cô.
Tài liệu tham khảo
Sách Kỹ thuật:
[1] Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy
Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2005.
[2] Nguyễn Hữu Lộc: Bài tập mô hình hoá hình học
Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2006.
[3] Nguyễn Hữu Lộc: Thiết kế và phân tích hệ thống cơ khí theo độ tin cậy
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh, 2006.
[4] Nguyễn Hữu Lộc: Ứng dụng mô phỏng động học trong thiết kế máy
Nhà xuất bản Tổng Hợp TP.Hồ Chí Minh, 2007.
[5] Bành Tiến Long – Trần văn Nghĩa: Tin học kỹ thuật ứng dụng.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2005.
[6] Phan Hữu Phúc: CAD/CAM thiết kế và chế tạo có máy tính trợ giúp.
Nhà xuất bản giáo dục, 2000.
[7] Nguyễn Ngọc Phương – Huỳnh Nguyễn Hoàng:
Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
Nhà xuất bản giáo dục, 2000.
[8] Kunwoo Lee: Principles of CAD/CAM/CAE systems
(Seoul National University).
Nhà xuất bản Addison - Wesley, 1999.
[9] Karl T.Ulirich- Steven D. Eppinger: Procduct design and development
(University of Pennsylvania, Massachusetts Institute of Technology).
Nhà xuất bản McGraw – Hill, 2000.
[10] Donald E.LaCourse: Handbook of Solid Modeling
(University of Pennsylvania, Massachusetts Institute of Technology).
Nhà xuất bản McGraw – Hill, 2000.
Truy cập từ mạng:
[11] Andreas Dietrich- Ingo Wald- Philipp Slusallek:
Interactive Visualization of Exceptionally Complex Industrial CAD
Datasets, 2004.
http://graphics.cs.uni-sb.de
[12] Andrew H Martin:
Time savings in product development through continuous simulation.
[13] Andreas Dietrich & Ingo Wald & Philipp Slusallek:
Interactive Visualization of Exceptionally Complex Industrial
CAD Datasets.
[14] Carrie Keyworth and Benjamin Kirk:
Optimization of Nonlinear, Coupled Fluid-Thermal Systems, 2000.
[15] Eric Lee (The State University of New Jersey):
Computational Kinematic Design of Robot Manipulators.
[16] Franck Bailly:
New challenges for Renault in CAD/CAM/CAE/DMU.
[17] Gene Allen & Jacek Marczyk:
Stochastic Simulation a New Tool for Engineering, 2003.
[18] George Joseph:
Global Virtual Engineering Team Utilization in the Engineering,
Procurement, and Construction (EPC) Industry, 2005.
[19] Gerry Graves:
Management Overview of STEP, 2001.
[20] Hideaki Ozaki, Honda R&D Co., Ltd., Automobile R&D Center:
Automatic Mesh Generation for Complex CAD Assemblies.
[21] Indian Institute of Technology, Bombay:
Product Lifecycle Management.
[22] Juha Saaski, Tapio Salonen & Jukka Paro:
Standard for communicating between systems.
[23] Joe Chabura & Jim Leake (University of Illinois at Urbana-Champaign):
Instructional Software for Demonstrating CAD/FEA Integration
Best Practices.
[24] Jeffrey A. Webb:
Dynamic Designer/Motion for Solid Edge.
[25] Juha Saaski, Tapio Salonen & Jukka Paro:
Standard for Communicating between Systems.
[26] K.K. Choi, Nam H. Kim, Iulian Grindeanu, and JS Chen:
Design sensitivity ananlysis and optimization using meshfree method.
[27] Lew Walton Debbie Ales Julius Ullmann Tom Walton:
SolidWorks Data Transfers, 2004.
[28] Martin Pfeifle:
Spatial Database Support for Virtual Engineering.
[29] Massachusetts Institute of Technology:
Modern Engineering Design and Rapid Prototyping, 2004.
[30] Michael Grieves:
Product Lifecycle Management.
www.plmdc.engin.umich.edu.
[31] State University:
An Introduction to virtual Engineering.
[32] PLM World:
An Overview of AP-233: The Systems Engineering Data Exchange
Standard based on STEP (ISO-10303), 2003.
[33] Sharon J. Kemmerer:
Initial Graphics Exchange Specifications.
[34] The University of Auckland, Auckland, New Zealand:
A STEP-Compliant Collaborative Product Development System, 2004.
[35] Toyota Caelum Incorporated:
Background of Caelum XXen Development.
[36] University of Missouri-Rolla:
Parthiban Delli Ming Leu: Unigraphics-NX3 For Engineering Design.
[37] Uwe Wussner:
The Integration of High-Performance Visualisation and
High-Performance Computing.
[38] Ulf Sellgren (Maskinkonstruktion The Royal Institute of Technology):
Pro/DESKTOP and FEMAP - CAD and CAE for Windows.
[39] Vytautas Bucinskas:
Computer Aided Design in Mechanical Engineering, 2006.
[40] Wei Sun (College of EngineeringDrexel University):
Introduction to CAD and 3D Model.
http://www.pages.drexel.edu/~sunwei/
