TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA CƠ KHÍ
-----------    ----------

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÁC PHẦN MỀM ỨNG
DỤNG TRONG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ

Vũng Tàu - 2013


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA CƠ KHÍ
-----------    ----------

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÁC PHẦN MỀM ỨNG
DỤNG TRONG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG
VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ

Người thực hiện: ThS. Lê Hùng Phong

Vũng Tàu - 2013


LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, Công nghệ thông tin (CNTT) đã và đang trở thành

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



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).

1


- 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
2


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.


2

1

3
4

5

6
11

7
8

10

9
Hình 2

7. Đai ốc vòng
8. Bánh vít
9. Trục vít
10. Tay vặn
11. Trục
12. Tay nắm

1. Vít
2. Vít đầu vuông

3. Dao cắt
4. Giá
5. Ổ chặn
6. Thân

3

12


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.

4


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


5


6


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

7


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

8


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

9


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

10



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

11


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.

12


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.

13


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.

14


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.
15


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.

16


Hình 27

Hình 28

17


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
18


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

19


Bước 15: Sử dụng công cụ Chamfer lần lượt vát mép với kích thước 2,5x45 o; 2x45o và
1x45o như Hình 33, 34, 35.

Hình 33

Hình 34
20


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

21