ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI VŨ ĐĂNG KHOA (Chủ biên) NGUYỄN VĂN CHÍN–LƯU HUY HẠNH GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH CAD/CAM Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Từ những năm cuối thế kỷ 20 cho đến nay việc ứng dụng công nghê CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm cơ khí ngày càng phổ biến ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, CAD (Computer Aided Design) là máy tính trợ giúp thiết kế, CAM (Computer Aided Manufacturing) là máy tính trợ giúp chế tạo 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 hoá quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển rất nhanh chóng. Nó đã tạo nên sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí.
Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng phổ biến hiện nay như: Mastercam, Solidcam, Delcam, Cimatron, CATIA, NXcam, Pro/Engenieer, v. Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi trên thế giới, đồng thời nó cũng được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam. Mastercam có khả năng thiết kế công nghệ để điều khiển cho máy phay CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục, máy cắt dây CNC bốn trục, máy khoan CNC ba trục.
Để người học tiếp cận với các máy móc hiện đại, tăng cường vốn hiểu biết và đáp ứng phần nào với đòi hỏi của doanh nghiệp chúng tôi biên soạn giáo trình Lập trình CAD/CAM. Trong đó với nội dung chính là khai thác, sử dụng phần mềm MASTERCAM. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nhóm biên soạn 1 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU. 2 Bài 1 Khái quát về công nghệ CAD/CAM .1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM .2 Một số khái niệm cơ bản .3 Mối quan hệ CAD/CAM trong quá trình sản xuất .4 Phần cứng, phân mềm và cơ sở dư liệu CAD/CAM .5 Khả năng công nghệ của phần mềm CAD/CAM.
35 Bài 2 Giao diện phần mềm CAD/CAM .1 Giao diện phần mềm .2 Sử dụng chuột và bàn phím.3 Môi trường làm việc 2D và 3D .4 Quản lý đối tượng. 56 Bài 3 Thiết kế mô hình CAD .1 Các lệnh dựng hình, hỗ trợ dựng hình và biến đổi hình học. Thiết kế mô hình chi tiết dạng mặt .3 Thiết kế mô hình chi tiết dạng đặc (solid). 116 Bài 4 Cam Tiện .1 Phương pháp khai báo máy, phôi, dao .2 Lập trình CAD/CAM tiện mặt đầu, tiện ngoài .3 Lệnh tiện rãnh (Grove) .4 Lệnh tiện ren (Thread).
142 Bài 5: Cam Phay .1 Phương pháp khai báo máy, phôi, dao .2 Lập trình CAD/CAM phay mặt phẳng .3 Lập trình CAD/CAM phay contour. Lập trình CAD/CAM phay bề mặt. 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 183 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lập trình CAD/CAM Mã số mô đun: MĐ29 Thời gian của môn học: 45 giờ.
Vị trí, tính chất mô đun Vị trí: Lập trình CAD/CAM là mô đun chuyên nghề đầu tiên trong lĩnh vực thiết kế, lập trình gia công CNC tự động. Mô đun được thực hiện sau khi đã học các môn kỹ thuật cơ sở,các môn học chuyên ngành và các mô đun nghề. Tính chất: Mô đun Lập trình CAD/CAM giúp cho người học tiếp cận với công nghệ lập trình tự động tiên tiến; nâng cao kỹ năng thực hành thiết kế và lập trình gia công CNC tiện và phay. Mặt khác mở rộng năng lực sáng tạo trong khai thác thiết bị, đặc biệt trong việc lập trình gia công các chi tiết có hình dạng bề mặt gia công phức tạp.
Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức +Trình bày được quy trình căn bản của công nghệ CAD/CAM - Kỹ năng: +Thiết kế được các mô hình 2D; 3D và mô hình dạng mặt. +Thực hiện quá trình lập trình tự động cho CAD/CAM tiện và CAD/CAM phay. +Mô phỏng CNC tiện và phay - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Vận dụng được những kiến thức của môn học, mô đun đã học để tiếp thu các mô-đun chuyên môn nghề. + Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập 3 III.
Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số Phân phối thời lượng (giờ) TT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra 1. Khái quát về công nghệ CAD/CAM 1 1 0 0 2. Giao diện phần mềm CAD/CAM 2 2 0 0 3. Thiết kế mô hình CAD 10 3 6 1 4.
CAM tiện 15 3 11 1 5 CAM phay 17 3 13 1 Cộng 45 12 30 3 4 Bài 1 Khái quát về công nghệ CAD/CAM Mục tiêu: Trình bày được khái quát về lịch sử phát triển CAD/CAM và những ứng dụng cơ bản. Phân biệt được những khái niệm cơ bản. Nhận biết được phần cứng, phần mềm và khả năng công nghệ CAD/CAM. Có ý thức tự học, tự nghiên cứu để mở rộng kiến thức, kỹ năng nghề nghiệp.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM 1.1 Tổng quan về CAD/CAM Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD/CAM đã trở thnh một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp.
CAD (Computer Aided Design) là thiết kế trợ giúp bằng máy tính. CAM (Computer Aided Manufacture) là sản xuất với sự trợ giúp của my tính. Hai lĩnh vực nay ghép nối với nhau đã trở thnh một loại hình công nghệ cao, một lĩnh vực khoa học tổng hợp của sự liên ngành Cơ khí – Tin học – Điện tử – Tự động hóa. Cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, CAD/CAM đã được nhận thức và chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp (công nghiệp dệt – may, công nghiệp nhựa, công nghiệp cơ khí chế tạo .) và những hạt nhân chính để sáng tạo và sản xuất sản phẩm, để tăng năng xuất lao động, giảm cường độ lao động và tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào. Công việc này bao gồm các khâu chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy.), chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập quy trình công nghệ), thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ. kế hoạch hóa quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian ấn định. Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão đòi hỏi người kỹ sư phải không ngừng nâng cao lượng thông tin trong tất cả các khâu của quá trình chuẩn bị sản xuất.
Theo các nhà khoa học đã phân tích thì tình hình thiết kế hiện nay cho thấy 90% khối lượng thời gian thiết kế là để tra cứu số liệu cần thiết cho việc tính toán, chỉ có 10% thời gian giành cho lao động sáng tạo và quyết định. Cho nên khoảng 90% khối lượng công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử hoặc máy vẽ tự động. Việc làm này vừa chính xác hơn, vừa chất lượng hơn. 5 Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, do đặc điểm là số lượng chi tiết trong loạt ít, số chủng loại lại nhiều cho nên khối lượng thời gian chuẩn bị cho sản xuất rất lớn, mà dạng sản xuất này hiện đang chiếm ưu thế trong nền kinh tế thị trường hiện nay.
Tất cả điều đó phải đòi hỏi tạo ra phương pháp thiết kế mới nhờ máy tính điện tử. CAD/CAM là một lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và chế tạo. Nó dùng máy tính điện tử để thực hiện một chức năng nhất định để thiết kế và chế tạo sản phẩm. Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển quá trình sản xuất, điều khiển quá trình cắt gọt kim loại và kiểm tra nguyên công gia công.
CAD/CAM kết nối với nhau tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động là thiết kế và chế tạo mà lâu nay người ta coi là khác nhau và không phục thuộc vào nhau. Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người kỹ sư để thiết kế mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa giải pháp thiết kế. Phương tiện bao gồm máy tính điện tử, các máy vẽ, máy in, thiết bị đục lỗ băng. phương tiện lập trình bao gồm chương trình máy, cho phép đảm bảo giao tiếp với máy vẽ và các chương trình ứng dụng để thực hiện chức năng thiết kế.
Ví du: Chương trình ứng dụng có thể là chương trình phân tích lực và ứng suất trong kết cấu, chương trình tính toán đặc tính động lực học của máy hoặc chương trình gia công chi tiết trên máy điều khiển theo chương trình số NC hay CNC Mỗi một hãng, viện nghiên cứu hoặc cơ sở sản xuất có những tập hợp chương trình ứng dụng khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất. Hệ thống CAD/CAM là một sản phẩm của CIM (Computer Integrated Manufacturing). Hệ thống này được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung tâm, hệ thống còn được dùng để lập kế hoạch, biểu đồ, đưa ra các chỉ dẫn và thông tin đảm bảo mục đích kế hoạch sản xuất của nhà máy… 1.2 Lịch sử phát triển của CAD/CAM Lúc đầu CAD/CAM là hai ngành phát triển tách biệt nhau, độc lập với nhau trong khoảng 30 năm. Hiện nay chúng được tích hợp thành một hệ, trong đó thiết kế có thể lựa chọn phương án tối ưu và quá trình sản xuất có thể được giám sát và điều khiển từ khâu đầu đến khâu cuối.
Phần mềm CAD đầu tiên là SKETCHPAD xuất hiện vào năm 1962 được viết bởi Ivan Sutherland thuộc trường kỹ thuật Massachusetts (MIT – Massachusetts Institute of Technology). Hiện nay trên thế giới đã có hàng ngàn phần mềm CAD và một trong những phần mềm thiết kế nổi tiếng nhất là 6 AutoCAD. AutoCAD phiên bản đầu tiên (Release 1) được công bố tháng 12 – 1982. Cho đến năm 1997 thì đã có phiên bản thứ 14 (Release 14).
Từ năm 2000 đến nay, gần như mỗi năm đều có ra đời phiên bản mới.