Đề tài Nghiên cứu các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng và gia công cơ khí

h công cụ không thể thiếu và phục vụ cho mọi ngành nghề, mọi lĩnh vực. Trong lĩnh vực cơ khí, CNTT được ứng dụng trong 3 giai đoạn chính của quá trình sản xuất- gia công gồm: Thiết kế, Tính toán mô phỏng và điều khiển gia công. CNTT đã thực sự thúc đẩy nghành công nghiệp cơ khí có những bước tiến vượt bậc: Nâng cao hiệu suất và chất lượng, gia tăng sự chính xác, giảm thiểu chi phí. Và đặc biệt, nhờ có CNTT, khối lượng và chất lượng của các phát minh về cơ khí phục vụ cho mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống cũng đã tăng đáng kể, điều này thực sự khiến nghành cơ khí có những đóng góp to lớn và thiết thực hơn cho sự phát triển của toàn bộ nền kinh tế xã hội. Nhờ vậy mà các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng và gia công cơ khí cũng đã xuất hiện và đang được phát triển rộng rãi trong phạm vi cả nước cũng như trên thế giới. Sự ra đời của chúng giúp cho khâu thết kế và gia công các sản phẩm cơ khí ngày càng dễ dàng, nhanh chóng và chính xác hơn. Quá trình dạy và học cho các ngành cơ khí nói chung, các ngành kỹ thuật khác liên quan cũng không thể thiếu được các phần mềm ứng dụng này. Thêm vào đó, trong những năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghệ ngày càng phổ biến hơn ở Việt Nam. CAD (Computer Aided Design) là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính, CAM (Computer Aided Manufacturing) là gia công với sự trợ giúp của máy tính. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng công nghệ, vì nó là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động, tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Đề tài “Nghiên cứu các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng và gia công cơ khí” được thực hiện nhằm giúp cho cho các em học sinh, sinh viên có thể sử dụng được một số phần mềm đang được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay giúp ích trong việc thiết kế và gia công nhanh các sản phẩm cơ khí. Đề tài còn là tài liệu quý báu để thay thế và giúp ích cho một số môn học khác trong việc đào tạo các ngành Công nghệ kỹ thuật nói chung và ngành Cơ khí nói riêng. Do thời gian còn hạn chế nên trong đề tài này tác giả xin giới thiệu về 2 phần mềm hiện đang được sử dụng khá phổ biến trên thị trường là phần mềm Autodesk Inventor (Hỗ trợ cho việc thiết kế cơ khí) và phần mềm Pro/Engineer (Hỗ trợ cho việc gia công cơ khí). MỤC LỤC Chương 1: Môi trường thiết kế chi tiết (Part) trong Inventor 1.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm Autodesk Inventor Trang 1 1.1.1. Tính năng 1 1.1.2. Khởi động 2 1.2. Ví dụ minh họa 3 1.3. Môi trường thiết kế chi tiết (Part) trong Inventor 4 1.3.1. Khởi động 4 1.3.2. Trình tự các bước thiết kế chi tiết 7 Chương 2: Môi trường lắp ráp chi tiết (Assembly) trong Inventor 2.1. Khởi động 29 2.2. Trình tự các bước lắp ráp chi tiết 30 Chương 3: Môi trường xuất bản vẽ 2D (Drawing) từ mô hình 3D 3.1. Khởi động 65 3.2. Trình tự các bước xuất bản vẽ 2D từ mô hình 3D đã thiết kế 67 Chương 4: Môi trường tháo lắp các chi tiết (Presentation) trong Inventor 4.1. Khởi động 76 4.2. Trình tự các bước tháo lắp chi tiết từ mô hình lắp ráp đã thiết kế 77 Chương 5: Môi trường gia công chi tiết (Manufacturing) trong Pro/Engineer 5.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm Pro/engineer 88 5.1.1. Tổng quan 88 5.1.2. Khởi động 89 5.2. Môi trường gia công chi tiết (Manufacturing) trong Pro/Engineer 5.0 90 5.2.1. Khởi động 90 5.2.2. Ví dụ minh họa 91 5.2.3. Trình tự các bước thực hiện gia công chi tiết 93 1 CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG THIẾT KẾ CHI TIẾT (PART) TRONG INVENTOR 1.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm Autodesk Inventor 1.1.1. Tính năng Autodesk Inventor được phát triển bởi công ty phần mềm Autodesk_USA, là phần mềm thiết kế 3D cơ khí dạng mô hình khối rắn, giúp cho việc mô phỏng các sản phẩm cơ khí trên môi trường 3D một cách trực quan và sinh động. Đặc biệt, đây là phần mềm được phát triển chuyên cho thiết kế cơ khí, có giao diện trực quan, giúp người dùng thuận tiện khi sử dụng và có những tính năng nổi trội như sau: - Xây dựng dễ dàng mô hình 3D của chi tiết (Part). - Xuất bản 2D từ mô hình 3D nhanh chóng và chuẩn xác (Drawing). - Tạo bản vẽ lắp từ các chi tiết đã thiết kế một cách tối ưu (Assembly). - Mô phỏng quá trình tháo lắp các chi tiết từ bản vẽ lắp hoàn chỉnh một cách dễ dàng và sinh động (Presentation). - Thiết kế nhanh các chi tiết kim loại dạng tấm (Sheet metal) giúp việc tự động hóa thiết kế nhiều mặt khi làm việc với các bộ phận kim loại tấm. Người dùng có thể tạo ra các mô hình tấm phẳng, điều khiển kim loại tấm gấp, xác lập các thư viện đột dập và tùy chỉnh kim loại và tạo ra các bản vẽ sản xuất để hỗ trợ hoạt động sản xuất tấm kim loại. - Tính toán, thiết kế chi tiết máy nhanh chóng (Design Accelerator). - Phần thiết kế khung (Frame Generator) giúp người dùng thiết kế và phát triển khung hàn cho các ứng dụng máy móc công nghiệp. Nó xây dựng kết cấu khung bằng cách thả chi tiết vào khung dây đã được xác định trước. Công cụ sinh khung đơn giản hoá khung về dạng khung dây và sau khi thiết kế xong khung dây chỉ việc xác lập lại các thành phần theo thư viện thép hình sẵn có. - Hệ thống đường ống và dây dẫn (Pipe&Tupe) giúp người dùng thiết kế ống phức tạp trong không gian chật hẹp. Nó bao gồm một thư viện với các phụ kiện đường ống theo tiêu chuẩn công nghiệp, và các đường ống. Người thiết kế chỉ việc chạy đường dẫn sau đó chỉ định thuộc tính của các đường dẫn bằng thư viện các đường ống và phụ kiện đường ống. - Phần Cable (Cable &Wiring): Cho phép sử dụng một thư viện các loại dây điện và cáp điện để chạy dây với bán kính uốn phù hợp trong các thiết kế điện. Cho ta mô hình của thiết kế sát thực nhất. - Mô phỏng động và động lực học của cơ cấu máy (Dynamic simulation). - Phân tích ứng suất, tối ưu hóa sản phẩm (Analysis Stress and Optimize). 2 - Thiết kế nhanh các sản phẩm nhựa và làm khuôn (Inventor plastic & tooling). - Có thư viện chi tiết đa dạng và chuẩn hóa (Content center). - Liên kết được với nhiều phần mềm CAD khác. 1.1.2. Khởi động Cách 1: Cách 2: Sau khi khởi động xong, sẽ xuất hiện giao diện của Inventor phiên bản 2013 như Hình 1. Hình 1 3 1.2. Ví dụ minh họa Để dễ dàng cho việc tìm hiểu và nghiên cứu phần mềm Inventor, tác giả xin được trình bày sơ lược từng bước quá trình thiết kế mô hình lắp ráp Bàn dao (dùng để gia công mặt cầu) được biểu diễn trên Hình 2. Hình 2 1. Vít 2. Vít đầu vuông 3. Dao cắt 4. Giá 5. Ổ chặn 6. Thân 7. Đai ốc vòng 8. Bánh vít 9. Trục vít 10. Tay vặn 11. Trục 12. Tay nắm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 1.3. Môi trường thiết kế chi tiết (Part) trong Inventor 1.3.1. Khởi động Kích vào biểu tượng New trong menu Get Started, khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại như Hình 3. Hình 3 Tiếp tục chọn biểu tượng Standard(mm).ipt trong mục Metric rồi nhấn nút Create để khởi động, khi đó sẽ xuất hiện môi trường vẽ phác chi tiết như Hình 4. 5 Hình 4 Để có thể thay đổi màu của vùng vẽ theo ý muốn, ta vào menu Tool chọn Application Options, sau đó vào mục Colors của hộp thoại Application Options và chọn màu hợp lý trong ô Color scheme rồi chọn OK như Hình 5. Hình 5 6 7 1.3.2. Trình tự các bước thiết kế chi tiết Trong ví dụ minh họa ở mục 1.2 (Hình 2), có khá nhiều chi tiết cần thiết kế mà thời lượng có hạn nên tác giả xin được chọn chi tiết số 6 (Thân) để trình bày quá trình thiết kế của mình. Đây là chi tiết khá phức tạp với hình dạng và kích thước được biểu diễn trên Hình 6, vì vậy cần phải thực hiện qua nhiều bước. Để phác thảo hình dạng 2D của chi tiết, ta vào mục Sketch rồi chọn các công cụ vẽ và hiệu chỉnh cần thiết trên Hình 7. Hình 7 Bước 1: Chọn công cụ vẽ Line và Circle trên Hình 7 rồi vẽ hình dạng của chi tiết Thân, sau đó chọn công cụ Dimenson để ghi kích thước của chi tiết như Hình 8. Sau khi hoàn tất, ta chọn nút lệnh Finish Sketch để kết thúc quá trình vẽ phác 2D. Hình 8 8 Quá trình vẽ phác sau khi hoàn tất sẽ được mặc định với tên gọi là Sketch1, nếu có gì sai sót về hình dáng cũng như kích thước thì có thể chỉnh sửa lại bằng cách click chuột phải vào Sketch1 rồi chọn Edit Sketch như Hình 9. Hình 9 Bước 2: Sau khi hoàn thiện quá trình phác thảo biên dạng 2D của chi tiết, ta chọn thanh công cụ Extrude từ menu 3D Model để đùn biên dạng được chọn (Profile) lên 20mm như Hình 10, tạo thành mô hình 3D mong muốn như Hình 11. Hình 10 9 Bước 3: Click phải chuột vào Sketch1 trên thanh Model rồi chọn Share Sketch như Hình 11 để sao chép bản vẽ phác Sketch1, sau đó tiếp tục chọn công cụ Extrude để đùn chi tiết hình trụ về 2 phía với kích thước 5mm và 65mm như Hình 12. Hình 11 Hình 12 10 Sau đó, ta click phải chuột vào mục Sketch1 vừa mới tạo thêm ở Bước 3, rồi chọn Visibility để ẩn các kích thước còn hiển thị trên Hình 13. Hình 13 Bước 4: Tạo mặt phẳng song song với mặt phẳng cho trước (mặt phẳng giữa của hình trụ) bằng cách chọn Offset from Plane từ công cụ Plane rồi nhập khoảng cách 27.5mm như Hình 14. Hình 14 11 Mặt phẳng mới tạo ra được mặc định với tên gọi là Work Plane1 được thể hiện trên Hình 15. Bước 5: Click chuột vào công cụ Create 2D Sketch từ menu 3D Model rồi chọn vào mặt phẳng Work Plane1 vừa được tạo ra ở Bước 4 như Hình 15. Sau đó, sử dụng các công vẽ phác 2D để vẽ biên dạng có kích thước như Hình 16. Hình 15 Hình 16 12 Bước 6: Tiếp tục chọn công cụ Extrude để đùn biên dạng vừa tạo xuống 50mm như Hình 17. Hình 17 Bước 7: Sử dụng công cụ Extrude nhưng chọn chế độ Cut như Hình 18 để tạo lỗ ∅22. Hình 18 Bước 8: Lần lượt bo cung tròn R2 và vát mép 1x45o bằng cách chọn hai công cụ Fillet, Chamfer như Hình 19 và Hình 20. 13 Hình 19 Hình 20 Bước 9: Vẽ phác biên dạng rãnh 5mm bằng cách click chuột vào công cụ Create 2D Sketch rồi chọn lên mặt trên của trụ tròn như Hình 21, sau đó vẽ biên dạng có kích thước như Hình 22. 14 Hình 21 Hình 22 Tiếp tục chọn công cụ Extrude với chế độ Cut để cắt rãnh 5mm có chiều sâu xuyên suốt như Hình 23. 15 Hình 23 Bước 10: Sử dụng công cụ vẽ Point rồi click chuột lên mặt phẳng như Hình 24 để tạo điểm chuẩn của lỗ ren M20. Lưu ý: Chọn vị trí của điểm cho chính xác với yêu cầu (ngay tâm của đường tròn). Hình 24 Sau khi có điểm chuẩn của lỗ, ta chọn công cụ Hole để tạo lỗ ren với các lựa chọn và thông số hợp lý như Hình 25. 16 Hình 25 Bước 11: Sử dụng công cụ Extrude với với chế độ đùn về 2 phía 180mm và 20mm để tạo khối đế bên dưới của thân như Hình 26 Hình 26 Bước 12: Click chuột vào công cụ Create 2D Sketch rồi chọn lên mặt phẳng như Hình 27, sau đó vẽ phác biên dạng của gân chịu lực với kích thước như Hình 28. 17 Hình 27 Hình 28 18 Từ menu 3D Model, chọn công cụ Rib với các lựa chọn và thông số như Hình 29 để tạo gân chịu lực từ biên dạng (profile) vừa tạo ra ở bước trên. Hình 29 Bước 13: Sử dụng công cụ Create 2D Sketch chọn mặt phẳng và vẽ phác biên dạng như Hình 30. Hình 30 19 Tiếp tục lựa chọn công cụ Extude với chế độ Cut để tạo cung tròn R60 của phần đế như Hình 31. Hình 31 Bước 14: Sử dụng lệnh Share Sketch để sao chép biên dạng vừa thực hiện ở Bước 13, sau đó lần lượt sử dụng công cụ Extude với chế độ đùn (Join) và cắt (Cut) để hoàn thiện chi tiết như Hình 32. Hình 32 20 Bước 15: Sử dụng công cụ Chamfer lần lượt vát mép với kích thước 2,5x45o; 2x45o và 1x45o như Hình 33, 34, 35. Hình 33 Hình 34 21 Hình 35 Bước 16: Sử dụng công cụ Fillet lần lượt bo hai cung với bán kính R2 và R0,5 như Hình 36, 37. Hình 36 22 Hình 37 Bước 17: Sử dụng lệnh Offset from Plane từ công cụ Plane để tạo mặt phẳng song song với mặt phẳng cho trước rồi nhập khoảng cách -12.5mm như Hình 38. Hình 38 23 Bước 18: Sử dụng công cụ Create 2D Sketch chọn mặt phẳng vừa tạo ở Bước 17 rồi vẽ phác biên dạng với kích thước như Hình 39. Hình 39 Tiếp tục sử dụng công cụ Extrude để tạo mô hình 3D từ biên dạng vừa tạo như Hình 40. Hình 40 24 Bước 19: Sử dụng lệnh Share Sketch để sao chép biên dạng vừa thực hiện ở Bước 18, sau đó lần lượt sử dụng công cụ Extude với chế độ đùn (Join), nhập khoảng cách 25mm để hoàn thiện chi tiết như Hình 41. Hình 41 Bước 20: Sử dụng công cụ Fillet lần lượt bo hai cung có cùng bán kính R2 như Hình 42. Hình 42 25 Bước 21: Sử dụng công cụ Mirror lấy đối xứng các bề mặt được bôi đen (Features) trên Hình 43 sau đó chọn mặt phẳng đối xứng (Mirror Plane) rồi nhấn OK. Hình 43 Thực hiện xong Bước 21 thì mô hình của chi tiết sẽ có dạng như Hình 44. Thanh Model sẽ chứa toàn bộ các lệnh đã thực hiện theo đúng trình tự thiết kế. Hình 44 26 Sau khi hoàn thành xong chi tiết như mong muốn, chúng ta chọn Save để lưu bản vẽ vào ổ đĩa như Hình 45 và đặt tên gọi cho dễ nhớ để thực hiện việc lắp ráp sau này. Lưu ý: Chúng ta nên lưu trước là tốt nhất để tránh tình trạng mất điện hay xảy ra sự cố bất ngờ và sau đó lưu chồng khi hoàn tất. Hình 45 Tương tự như quá trình thiết kế chi tiết Thân (chi tiết số 6), bằng cách sử dụng các lệnh vẽ phác và các công cụ tạo hình trong môi trường Part sẽ dễ dàng thiết kế được các chi tiết còn lại, được minh họa như các hình dưới đây: Hình 46. Vít (Chi tiết số 1) 27 Hình 47. Dao cắt (Chi tiết số 3) Hình 48. Giá (Chi tiết số 4) Hình 49. Đai ốc vòng (Chi tiết số 7) 28 Hình 50. Tay vặn (Chi tiết số 10) Hình 51. Trục (Chi tiết số 11) Hình 52. Tay nắm (Chi tiết số 12) Các chi tiết còn lại như: Vít đầu vuông (chi tiết số 2), Ổ chặn (chi tiết số 5), bánh vít (chi tiết số 8), trục vít (chi tiết số 9) sẽ được thiết kế trong môi trương lắp ráp (Assembly) của chương 2. 29 CHƯƠNG 2 MÔI TRƯỜNG LẮP RÁP CHI TIẾT (ASSEMBLY) TRONG INVENTOR 2.1. Khởi động Kích vào biểu tượng New trong menu Get Started, khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại như Hình 53. Hình 53 30 Tiếp tục chọn biểu tượng Standard(mm).iam trong mục Metric rồi nhấn nút Create để khởi động, khi đó sẽ xuất hiện môi trường lắp ráp chi tiết như Hình 54. Hình 54 2.2. Trình tự các bước lắp ráp chi tiết Trong ví dụ áp dụng ở Chương 1, ta thấy có rất nhiều chi tiết cần lắp ráp vì vậy ban đầu cần phải chọn một chi tiết nào đó làm mốc (cố định) rồi mới lắp ráp tuần tự các chi tiết còn lại tương thích với chi tiết ban đầu. Nhìn vào bản vẽ lắp Bàn dao (gia công mặt cầu) trong ví dụ nêu trên, ta thấy Bàn dao muốn chuyển động được phải thông qua bộ truyền Trục vít - Bánh vít vì thế ta nên chọn trục vít là chi tiết ban đầu (làm mốc). Bước 1: Từ menu Design, chọn lệnh Worm Gear từ biểu tượng Spur Gear như Hình 55 để thiết kế trục vít. Sau khi thực hiện lệnh xong, sẽ xuất hiện hộp thoại như Hình 56 yêu cầu ta phải lưu bản vẽ, lúc này ta nhấp OK và chọn ổ đĩa cần lưu với tên gọi thích hợp như Hình 57. 31 Hình 55 Hình 56 32 Hình 57 Sau khi lưu bản vẽ lắp xong, sẽ xuất hiện hộp thoại Worm Gears Component Generator (thiết kế các bộ phận của bộ truyền trục vít – bánh vít). Khi đó, trong mục Worm gear (bánh vít) ta chọn No Model vì chưa cần thiết kế bánh vít, còn trong mục Worm (trục vít) ta chọn Component để thiết kế trục vít với các thông số như Hình 58. Hình 58 Để hiểu rõ hơn về các thông số trong hộp thoại, tác giả xin giải thích thêm ý nghĩa của các thông số như sau: 33 Ô Tan, Module: Nhập 1.6 (Mô đun m của răng bánh vít). Ô Tan, Pressure Angle: Nhập 20 (Góc profil hay góc áp lực trên vòng tròn chia). Ô Number of Threads: Nhập 1 (Số mối ren Z1 của trục vít). Ô Worm Length: Nhập 50 (Chiều dài của trục vít). Ô Diameter Factor: Nhập 25 (Hệ số đường kính q của trục vít). Ô Number of Teeth: Nhập 65 (Số răng Z2 của bánh vít). Ô Facewidth: Nhập 20 (Chiều rộng của bánh vít). Ô Desired Gear Ratio: Sẽ tự hiển thị 65 (Đây là tỉ số truyền của bộ truyền trục vít - bánh vít). Ô Helix Angle: Sẽ tự hiển thị 2,2906 (Đây là góc nghiêng của răng bánh vít). Ô Pitch Diameter: Sẽ tự hiển thị 40 (Đây là đường kính vòng tròn chia của trục vít). Sau khi hoàn thành xong các thông số cần thiết của trục vít, ta nhấp chọn OK sẽ xuất hiện mô hình trục vít với tên gọi mặc định Worm Gears 1 trên thanh Model như Hình 59. Khi đó, trục vít được cố định (không thể di chuyển), do không trùng với hệ tọa độ của hệ thống phần mềm Inventor nên ta phải bỏ tính năng cố định đi bằng cách click phải chuột vào tên của trục vít và bỏ chọn Grounded. Hình 59 Tiếp theo, ta chọn công cụ Constrain từ menu Assemble để ràng buộc trục x của trục vít trùng với trục x của hệ thống, với các lựa chọn như Hình 60. Ô Offset của hộp thoại Place Contraint chứa thông số 0mm nói lên khoảng cách giữa trục x của trục vít và trục x của hệ thống bằng 0 (tức hai trục trùng nhau). Ta có thể điều chỉnh thông số này hợp lý theo yêu cầu. Sau khi ràng buộc xong, trục vít sẽ ở vị trí như Hình 61. 34 Hình 60 Hình 61 35 Tiếp tục ràng buộc điểm tâm (Center Point) của trục vít trùng với điểm tâm của hệ thống như Hình 62. Khi đó, trục vít sẽ hoàn toàn nằm trùng với tọa độ của hệ thống như Hình 63. Để hiển thị hoặc ẩn các mặt phẳng, ta chỉ cần click phải chuột vào các mặt phẳng đó và chọn Visibility. Hình 62 Hình 63 36 Trục vít sau khi xuất hiện có hình dạng không giống hoàn toàn với yêu cầu của bản vẽ, vì vậy chúng ta cần chỉnh sửa thêm cho phù hợp bằng cách click phải chuột vào mục Worm 1 trên thanh Model và chọn Edit như Hình 64. Hình 64 Tiếp tục thiết kế hình dạng và kích thước của trục vít theo đúng yêu cầu của bản vẽ rồi nhấp chuột chọn công cụ Return trên Hình 65 để hoàn thành chi tiết. Hình 65 37 Bước 2: Trên menu Design, tiếp tục chọn lệnh Worm Gear từ biểu tượng Spur Gear để thiết kế bánh vít. Tương tự như Bước 1, ta chọn thông số như Hình 66, chỉ đổi lại trong mục Worm chọn No model (không thiết kế trục vít) còn trong mục Worm gear chọn Component. Hình 66 Sau đó chọn OK và click chuột lên vị trí bất kỳ cần đặt bánh vít, lúc này ta thấy bánh vít có thể di chuyển bất kỳ, không bị cố định như trục vít (Hình 67). Hình 67 38 Để ràng buộc sự tiếp xúc giữa trục vít và bánh vít, ta lần lượt hiệu chỉnh và hiển thị đường kính vòng chia (Pitch Diameter) của hai chi tiết này. Để hiển thị chỉ cần click phải chuột và chọn Visibility như Hình 68, 69. Hình 68 Hình 69 39 Tiếp tục ràng buộc tiếp xúc giữa trục vít và bánh vít bằng cách chọn công cụ Constrain từ menu Assemble. Đầu tiên ta ràng buộc mặt phẳng xy của bánh vít trùng với mặt phẳng xy của hệ thống như Hình 70, sau đó ràng buộc tiếp xúc giữa hai đường kính vòng chia như Hình 71. Hình 70 Hình 71 40 Sau khi ràng buộc xong, bộ truyền trục vít - bánh vít đã tiếp xúc với nhau (Hình 72). Tuy nhiên, bánh vít vẫn còn di chuyển tự do theo phương x (Hình 73), vì vậy chưa thể ăn khớp được với trục vít theo mong muốn. Do đó, cần phải thêm một ràng buộc nữa mới hoàn thiện. Hình 72 Hình 73 Trước hết, ta cần tạo trục mới liên quan đến cả hệ tọa độ của hệ thống lẫn hệ tọa độ của bánh vít bằng cách thực hiện lệnh Intersection of Two Planes rồi chọn lần lượt mặt phẳng yz của hệ thống và xz của bánh vít (Hình 73). Trục được tạo ra sẽ có tên mặc định là Work Axis1 trên thanh Model (Hình 74). 41 Hình 74 Sau khi Work Axis1 được tạo ra, ta tiếp tục ràng buộc trục này trùng với trục z của bánh vít như Hình 75. Lúc này, bánh vít chỉ quay quanh trục z của chính mình và không thể di chuyển tự do theo phương x của hệ thống. Hình 75 Tuy đã cố định được bánh vít và trục vít theo ý muốn (Hình 76) nhưng bộ truyền trúc vít – bánh vít vẫn chưa thể hoạt động đúng yêu cầu vì chưa có sự ràng buộc số vòng quay giữa chúng. 42 Hình 76 Để ràng buộc sự quay đồng thời giữa trục vít và bánh vít theo đúng tỉ số truyền yêu cầu, ta chọn mục Motion trong hộp thoại Place Contraint rồi lần lượt chọn trục x (của trục vít) và trục z (của bánh vít) với các lựa chọn, thông số như Hình 77. Hình 77 43 Sau khi hoàn thành xong việc ràng buộc chuyển động giữa trục vít và bánh vít, ta chỉnh sửa lại hình dạng và kích thước của trục vít và bánh vít theo đúng yêu cầu (Hình 78, 79, 80 và 81). Khi đó, ta sẽ được bộ truyền trục vít – Bánh vít hoàn chỉnh như Hình 82. Lưu ý: Việc điều chỉnh lại hình dạng, kích thước của từng chi tiết hết sức đơn giản bằng cách click phải chuột vào chi tiết đó trên thanh Model và chọn Edit rồi sử dụng các công cụ vẽ, hiệu chỉnh, tạo khối giống như Chương 1 đã trình bày để thực hiện. Hình 78 Hình 79 44 Hình 80 Hình 81 45 Hình 82 Bước 3: Từ menu Assembly chọn thanh công cụ Place như Hình 83 để đưa các chi tiết đã được thiết kế trong môi trường Part vào môi trường lắp ráp (Assembly). Trước hết, ta chọn chi tiết trục, nhấn nút Open, rồi click chuột lên vị trí bất kỳ của vùng lắp ráp sẽ xuất hiện như Hình 84. Hình 83 46 Hình 84 Bước 4: Sau khi chi tiết trục xuất hiện, nhận thấy cần phải có then lắp lên trục mới có thể chuyển động được, vì vậy lúc này cần phải thiết kế thêm chi tiết then. Phần mềm Autodesk Inventor có thư viện các chi tiết cơ khí tiêu chuẩn (như then, vít, đai ốc, vòng đệm, ổ bi, chốt . ) khá đa dạng, do đó ta không cần phải thiết kế những chi tiết này trong môi trường Part mà chỉ cần lấy chúng ra từ thư viên tiêu chuẩn để sử dụng bằng cách chọn công cụ Place from Content Center từ menu Assembly như Hình 85. Hình 85 Khi đó, sẽ xuất hiện hộp thoại Place from Content Center như Hình 86, lúc này ta click chuột vào công cụ Keys và chọn chi tiết then ISO 2491A theo ý muốn rồi nhấn OK. 47 Hình 86 Sau đó, sẽ xuất hiện hộp thoại về thông số của then ISO 2491A cần tạo, lúc này ta chọn then có kích thước 8x5x50 như Hình 87 rồi nhấn OK. Hình 87 48 Cuối cùng, ta sử dụng công cụ để ràng buộc chi tiết then và trục như Hình 88 để hoàn tất Bước 4. Hình 88 Bước 5: Tiếp tục sử dụng công cụ Place Constraint để ràng buộc đồng tâm giữa trục vít và trục gắn then như Hình 89. Hình 89 49 Sau đó, ràng buộc thêm sự tương thích về vị trí giữa then đã tạo và rãnh then của trục vít để được kết quả như Hình 90. Hình 90 Bước 6: Ràng buộc sự đồng tâm giữa trục vít và chi tiết thân như Hình 91 và ràng buộc thêm các bề mặt khác để được kết quả như Hình 92. Hình 91 50 Hình 92 Bước 7: Để dễ quan sát các chi tiết, đồng thời tăng tính thẩm mỹ trong môi trường rắp ráp, ta cần thay đổi màu sắc của các chi tiết bằng cách chọn chi tiết đó trên thanh Model rồi chọn màu sắc thích hợp trên công cụ Appearance như Hình 93. Hình 93 51 Bước 8: Tiếp tục lấy chi tiết tay vặn (chi tiết số 10) từ môi trường Part, rồi sử dụng công cụ Place Constraint để ràng buộc với chi tiết trục (chi tiết số 10) như Hình 94. Hình 94 Bước 9: Sau khi ràng buộc xong vị trí giữa chi tiết tay vặn và chi tiết trục, ta thấy cần phải có thêm chốt để cố định hai chi tiết đó lại với nhau. Lúc này, ta vào thư viện của phần mềm để lấy chi tiết chốt ISO 2338 theo tiêu chuẩn như Hình 95, với các thông số như Hình 96. Hình 95 52 Hình 96 Sau khi chi tiết chốt xuất hiện, ta ràng buộc nó với tay vặn như Hình 97. \ Hình 97 53 Bước 10: Lấy chi tiết tay nắm (chi tiết số 12) từ môi trường Part đã thiết kế, rồi sử dụng công cụ Place Constraint để ràng buộc nó với chi tiết tay vặn (chi tiết số 10) như Hình 98. Hình 98 Bước 11: Ràng buộc sự đồng tâm giữa bánh vít và khối trụ ∅70 của chi tiết thân như Hình 99 để được kết quả như Hình 100. Hình 99 54 Hình 100 Bước 12: Thiết kế thêm chi tiết vòng, vòng đệm và lấy chi tiết giá (chi tiết số 4) đã thiết kế ở môi trường Part, rồi lần lượt ràng buộc vị trí của vòng, vòng đệm với chi tiết thân và chi tiết giá như Hình 101. Hình 101 55 Bước 13: Vào thư viện của hệ thống phần mềm Inventor, chọn ổ chặn ISO 104 theo tiêu chuẩn như Hình 102 với các thông số như Hình 103. Hình 102 Hình 103 56 Sau khi xuất hiện ổ chặn, ta ràng buộc vị trí của nó đồng tâm với trục giá và áp vào mặt của chi tiết vòng như Hình 104 Hình 104 Bước 14: Vào thư viện của hệ thống phần mềm, chọn then phù hợp với yêu cầu rồi ràng buộc vị trí của nó nằm trên trục giá như Hình 105. Hình 105 57 Bước 15: Tiếp tục sử dụng công cụ Place Constraint để ràng buộc sự đồng tâm giữa trục giá và bánh vít như Hình 106. Hình 106 Sau đó, ràng buộc thêm sự tiếp xúc giữa bề mặt của ổ chặn và bề mặt của vòng đệm để được kết quả như Hình 107. Hình 107 58 Bước 16: Lấy chi tiết đai ốc vòng (chi tiết số 7) đã thiết kế từ môi trường Part và ràng buộc đồng tâm với trục giá như Hình 108. Hình 108 Sau đó, ràng buộc thêm sự tiếp xúc giữa các bề mặt để được kết quả như Hình 109. Lúc này, ta thấy cần phải có thêm chi tiết vít để siết chặt đai ốc vòng lại. Hình 109 59 Bước 17: Lấy chi tiết vít ISO 2009 từ thư viện của hệ thống phần mềm và chọn OK như Hình 110. Sau đó, điền các thông số của vít phù hợp với yêu cầu như Hình 111. Hình 110 Hình 111 60 Tiếp tục sử dụng công cụ Place Constraint để ràng buộc vị trí giữa vít và đai ốc vòng như Hình 112. Hình 112 Bước 18: Vào thư viện của hệ thống phần mềm rồi chọn đai ốc ISO 4161 theo tiêu chuẩn như Hình 113. Sau đó, chọn các thông số thích hợp của đai ốc như Hình 114. Hình 113 61 Hình 114 Tiếp theo, sử dụng công cụ ràng buộc vị trí tiếp xúc giữa bề mặt đai ốc và bánh vít như Hình 115 để cố định bánh vít lại (không cho di chuyển). Hình 115 62 Bước 19: Lấy chi tiết dao cắt (chi tiết số 3) đã thiết kế từ môi trường Part rồi ràng buộc vị trí của nó với chi tiết giá như Hình 116. Hình 116 Bước 20: Vào thư viện của hệ thống phần mềm, chọn vít đầu vuông Bolt GB/T 8-1988 theo tiêu chuẩn như Hình 117. Sau đó, chọn các thông số thích hợp như Hình 118. Hình 117 63 Hình 118 Tiếp tục tiến hành ràng buộc vị trí giữa vít đầu vuông với lỗ của chi tiết giá và bề mặt của dao cắt để được kết quả như Hình 119. Lưu ý: Ta chọn số lượng của vít đầu vuông là 2 để siết chặt dao cắt trên rãnh của chi tiết giá. Hình 119 64 Bước 21: Cuối cùng, lấy ra chi tiết vít (chi tiết số 1) đã thiết kế ở môi trường Part và ràng buộc đồng tâm với lỗ của chi tiết thân như Hình 120. Sau đó, ràng buộc thêm sự tiếp xúc bề mặt sẽ được kết quả như Hình 121. Hình 120 Hình 121 65 CHƯƠNG 3 MÔI TRƯỜNG XUẤT BẢN VẼ 2D (DRAWING) TỪ MÔ HÌNH 3D ĐÃ THIẾT KẾ 3.1. Khởi động Hình 122 Kích vào biểu tượng New trong menu Get Started trên Hình 122, khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại như Hình 123. Hình 123 Tiếp tục chọn biểu tượng ISO.idw trong mục Metric rồi nhấn nút Create để khởi động, khi đó sẽ xuất hiện môi trường xuất bản vẽ 2D như Hình 124. 66 Hình 124 Ban đầu, hệ thống phần mềm sẽ tự mặc định khung bản vẽ (Default Border) và khung tên (ISO), nếu thấy phù hợp với yêu cầu thì ta giữ nguyên, không thì xóa đi và tạo khung bản vẽ và khung tên mới cho phù hợp. Để xóa khung bản vẽ và khung tên mặc định, ta chỉ cần click phải chuột vào chúng rồi chọn Delete như Hình 125, 126. Hình 125 67 Hình 126 3.2. Trình tự các bước xuất bản vẽ 2D từ mô hình 3D đã thiết kế Bước 1: Tạo khổ giấy cho phù hợp kích thước của mô hình 3D cần xuất bản vẽ bằng cách click phải chuột lên Sheet:1 trên thanh Model rồi chọn Edit Sheet như Hình 127 để hiệu chỉnh. Hình 127 68 Chọn khổ giấy A4 trong hộp thoại Size với chế độ nằm ngang (Landscape) rồi nhấn nút OK như Hình 128. Hình 128 Bước 2: Sử dụng lệnh Create Sketch từ menu Place Views như Hình 129 để vẽ khung bản vẽ và khung tên theo TCVN. Hình 129 Tiếp tục sử dụng các công cụ vẽ (Line, Circle, Arc, Rectangle ) trong menu Sketch để tạo khung bản vẽ và khung tên như Hình 130, với nội dung của khung tên như Hình 131, sau đó chọn Finish Sketch để kết thúc lệnh. 69 Hình 130 Hình 131 Bước 3: Chọn công cụ Base từ menu Place Views như Hình 132 để chọn chi tiết hoặc bản vẽ lắp cần xuất bản vẽ. Hình 132 70 Sau đó, vào thư mục Open an existing file từ menu Component trong hộp thoại Drafting View để lựa chọn chi tiết. Hộp thoại Open mở ra, giả sử ta cần chọn chi tiết thân (chi tiết số 6) để xuất bản vẽ, khi đó ta click chuột vào chi tiết thân (đã thiết kế ở chương 1) như Hình 133, rồi nhấn nút Open. Hình 133 Tiếp theo, ta chọn hướng nhìn hình chiếu trong mục Orientation và tỉ lệ bản vẽ trong mục Scale Label. Để xuất hình chiếu đứng của chi tiết có kích thước phù hợp với khổ giấy A4 đã tạo trong Bước 1, ta chọn thông số và các lựa chọn như Hình 134. Hình 134 71 Bước 4: Sau khi có hình chiếu đứng, ta tiếp tục xuất ra hình chiếu cạnh của chi tiết bằng cách click chuột vào công cụ Projected trong menu Place Views (Hình 135), sau đó đưa chuột lên hình chiếu đứng rồi kéo sang phải sẽ được hình chiếu cạnh (Hình 136). Hình 135 Hình 136 72 Tương tự như trên, ta dễ dàng tạo ra hình chiếu bằng (kéo chuột từ trên xuống dưới) và hình chiếu trục đo của chi tiết như Hình 137. Hình 137 Bước 5: Để hiểu rõ hơn nữa về hình dạng, kích thước và cấu tạo bên trong của chi tiết, ta cần tạo thêm các hình chiếu phụ, hình trích, hình cắt . bằng cách click chuột lên các thanh công cụ Auxiliary (hình chiếu phụ) , Detail (hình trích) và Section (hình cắt ) trong menu Place Views (Hình 138). Hình 138 Ở đây, ta chỉ cần thêm hình cắt là có thể hình dung ra toàn bộ chi tiết. Vì vậy, ta sử dụng công cụ Section với vị trí cắt từ giữa hình chiếu đứng, đặt tên gọi là mặt cắt A-A (View Identifier), tỉ lệ 1:4, rồi kéo chuột đến vị trí cần đặt hình cắt (Hình 139). Sau khi hoàn tất, sẽ có được bản vẽ hoàn chỉnh với đầy đủ các hình biểu diễn của vật thể như Hình 140. 73 Hình 139 Hình 140 74 Bước 6: Sử dụng công cụ Dimension trong menu Annotate (Hình 141) để ghi kích thước cần thiết lên các hình biểu diễn. Giả sử ta ghi hai kích thước như Hình 142, khi đó mặc