 I. Ứng dụng CNTT trong thiết kế cơ khí: Computer Aided Design (CAD)
Ứng dụng CNTT trong thiết kế là việc tạo ra và xử lý các mẫu thiết kế trên máy vi tính với sự trợ giúp của các phần mềm như: Auto Cad, Solidworks, Catia…
1. Auto CAD
Là bộ sản phẩm của hãng AutoDesk chuyên hỗ trợ trong lĩnh vực thiết kế các bản vẽ kỹ thuật dạng 2D và 3D. Sử dụng AutoCAD giúp các nhà thiết kế đưa những ý tưởng thiết kế của mình lên bản vẽ, xử lý và sửa đổi một cách nhanh chóng và ít tốn kém. AutoCAD không có các module khác nhau dành cho từng lĩnh vực thiết kế: Kiến trúc, xây dựng, cơ khí… nhưng là phần mềm phổ biến nhất. Đối với lĩnh vực cơ khí, thiết kế và xử lý trên AutoCAD là việc tạo ra bản vẽ với các tuỳ biến chung nhưng với quy ước vẽ kỹ thuật phù hợp với chuyên nghành cơ khí.
2. Solidworks
Solidworks là bộ sản phẩm của hãng Dassault Systemes phục vụ cho lĩnh vực thiết kế 3D, với các ứng dụng cụ thể là thiết kế khuôn mẫu, thiết kế máy móc, kết cấu, liên kết mối hàn… Với 03 Module: Part, Assembly và Drawning, Solidworks thực sự đáp ứng nhu cầu thiết kế cơ khí từ cơ bản đến phức tạp.
- Part: Cho phép xây dựng các chi tiết từ môi trường vẽ phác tới không gian vật thể, tạo dựng chi tiết từ đơn giản đến phức tạp.
- Assembly: Cho phép lắp ghép các chi tiết đã xây dựng thành bộ sản phẩm .
- Drawning: Cho phép chiếu các bản vẽ chi tiết hoặc bản vẽ 3D thành bản vẽ 2D.
3. Catia
Catia là bộ sản phẩm hoàn chỉnh nhất của hãng Dassault systemes. Bao gồm 06 Module phục vụ cho toàn bộ quá trình thiết kế, tính toán tối ưu và gia công trong lĩnh vực cơ khí. 02 Module đầu tiên của Catia phục vụ cho thiết kế cơ khí gồm: Mechanical Design và Shape Design and Styling.
- Mechanical Deigsn: modul này cho phép xây dựng các chi tiết, các sản phẩm lắp ghép trong cơ khí.
- Shape Design and Styling: modul này cho phép thiết kế các bề mặt có biên dạng, kiểu dáng phức tạp trong lĩnh vực thiết kế vỏ ô tô, tàu biển, máy bay,…
II. Ứng dụng CNTT trong tính toán và phân tích tối ưu: Computer Aided Engineering (CAE).
Việc tính toán sau quá trình thiết kế giúp nhà thiết kế tìm kiếm thiết kế tối ưu bằng việc thay đổi các thông số kết cấu của sản phẩm hoặc thay đổi chế độ tải trọng trong quá trình làm việc.
Ứng dụng CNTT trong tính toán và phân tích tối ưu còn tương đối mới đối với các kỹ sư Việt Nam nhưng đã được một vài tập đoàn lớn như: DENSO, NISSAN, VINASHIN và các Công ty chuyên về thiết kế khuôn mẫu… áp dụng vào quá trình sản xuất. Và với đà phát triển của Công nghiệp cơ khí, sử dụng thành thạo các phần mềm tính toán, phân tích tối ưu sẽ trở thành yêu cầu tất yếu đối với tất cả các kỹ sư cơ khí.
Các phần mềm tính toán và phân tích tối ưu phổ biến trên thế giới là Catia và ANSYS.
1.Catia
Module thứ 03 của phần mềm Catia là Analysis cho phép tính toán kiểm tra và mô phỏng chi tiết chịu tải trọng trong môi trường kết cấu liên tục hoặc trong môi trường nhiệt độ. Từ đó cho phép tối ưu kết cấu.
2. ANSYS
ANSYS là một gói phần mềm CEA hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán thiết kế công nghiệp, đã và đang được sử dụng trên toàn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kĩ thuật như:Kết cấu; Nhiệt; Dòng chảy (bao gồm cả Mô phỏng số động lực học dòng chảy- Computational Fluid Dynamics, CFD); Điện/ tĩnh điện; Điện từ, Tương tác giữa các môi trường, giữa các hệ vật lý…
Các lĩnh vực công nghiệp chính có sử dụng ANSYS: Vũ trụ, hàng không; Công nghiệp ô tô;Y sinh;Xây dựng và cầu đườngĐiện tử và thiết bị; Máy móc và thiết bị công nghiệp nặng; Các hệ vi cơ-điện tử (Micro Electromechanical Systems, MEMS); Dụng cụ thể thao…
ANSYS gồm 03 Modul chính: Ansys Worksbench, CFX, Ansys LS/Dyna được ứng dụng để tính toán trong các môi trường khác nhau trong quá trình chế tạo, hoạt động của các thiết bị máy móc cơ khí.
- Ansys Worksbench: Là Module tính toán hệ cơ khí trong môi trường liên tục. Việc xây dựng mô hình 3D trên môi trường CAD suất sang môi trường tính toán của Ansys WB và áp đặt các giá trị tải trọng cho phép khai thác các giá trị ứng suất, biến dạng của hệ. Từ đó cho phép đánh giá khả năng làm việc của cơ cấu.
- CFX: Là Module sử dụng hiệu quả trong việc xác định phân bố lưu lượng và nhiệt độ trong một dòng chảy.Có thể mô phỏng dòng chảy tầng và dòng chảy rối, dòng nén được và dòng không nén được, và nhiều dòng chảy kết hợp. CFX được ứng dụng trong các lĩnh vực như: Hàng không vũ trụ; Đóng gói điện tử, Thiết kế ôtô….Các đại lượng đặc trưng đáng quan tâm là vận tốc, áp suất, nhiệt độ và các hệ số màng…Cụ thể:
· Phân tích và mô phỏng sự tương tác giữa 1 môi trường chất lỏng (hoặc khí) và khối chất rắn bao quanh. Các đại lượng đặc trưng bao gồm: phân bố áp suất, chuyển vị và các tần số riêng.
· Mô phỏng hiệu ứng của một chất lỏng hoặc khí đứng yên (không chảy) trong bể chứa, và tính toán áp suất thủy tĩnh do bị khuấy lên.
- Ansys LS/Dyna: là modul giải quyết các vấn đề kết cấu có độ phi tuyến cao mô phỏng các quá trình va chạm, chế tạo áp lực, các quá trình xảy ra với biến dạng lớn.
III. Ứng dụng Công nghệ Thông tin trong quá trình sản xuất Cơ khí : Computer Aided Manufacturing (CAM)
Sản xuất là việc thực tiễn hoá và cũng là mục đích của quá trình thiết kế và tính toán tối ưu. Quá trình đưa vào sản xuất các thiết bị cơ khí bao gồm điều khiển quá trình gia công, xây dựng trang thiết bị sản xuất và thiết kế dây truyền và nhà máy sản xuất. Phần mềm được ứng dụng chủ yếu trong quá trình sản xuất Cơ khí là Catia và MasterCAM.
1. Catia
Với 03 Module: Manufacturing; Equipments and systems và Plant Engineering, Catia đáp ứng toàn diện nhu cầu ứng dụng CNTT trong sản xuất Cơ Khí.
- Manufacturing: modul này cho phép mô phỏng quá trình gia công chế tạo chi tiết thông qua việc lựa chọn dao, chế độ cắt, gá đặt từ đó cho phép người thiết kế lựa chọn quá trình chế tạo hợp lý nâng cao chất lượng gia công và tiết kiệm vật liệu.
- Equipments and systems: cho phép xây dựng các trang thiết bị, các hệ thống của một nhà máy theo tiêu chuẩn.
- Plant Engineering: cho phép thiết kế mặt bằng xưởng, nhà máy, dây chuyền sản xuất.
2. MasterCAM
Phần mềm Mastercam 9.1 là một trong số phần mềm mạnh nhất, cho phép tự động nhận được chương trình gia công điều khiển chuyển động các máy công cụ CNC, sau khi chúng ta thiết lập bản vẽ của chi tiết máy, chọn phôi, vật liệu, dao cụ và kiểu chạy dao. Trong phần mềm Mastercam 9.1 có một module đặc biệt, module Project, cho phép chúng ta dễ dàng lập các chương trình CNC gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp trên các bề mặt khác nhau. Bằng cách chúng ta vẽ đối tượng trên một mặt ảo, thường là mặt phẳng, lập trình gia công đối tượng trên mặt ảo, sau đó sử dụng module Project để chuyển thành chương trình gia công CNC của đối tượng trên mặt thực, là một mặt phức tạp gọi là phương pháp lập trình gia công trên hình chiếu,
|
