Trang Chính
ĐỀ CƯƠNG GIỮA KỲ MÔN THIẾT KẾ SẢN PHẨM VỚI CAD
Câu 1: Nêu và phân tích đặc trưng của các mô tả đối tượng trong môi trường CAD? Các đặc trưng nào của mô hình khối rắn làm cho nó trở thành mô hình tân tiến nhất hiện nay? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
1.1 Các đặc trưng của các mô tả đối tượng trong môi trường CAD:
- CAD: "Computer Aided Design" Tức là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính. Để mô tả đối tượng trong môi trường CAD ta có các dạng mô tả sau:
. Mô tả đối tượng trong môi trường 2D, tức là các hình chiếu vuông góc của vật thể được dựng lên từ máy tính. Hoàn toàn giống với các bản vẽ bằng tay trước đây.
. Mô tả đối tượng trong môi trường 2,5D. Đối với dạng mô tả này thì các phần mềm máy tính lưu trữ chiều thứ 3 của vật thể, hay giống với khi ta vẽ hình chiếu trục đo của vật thể bằng tay.
. Mô tả đối tượng trong môi trường 3D, trong kiểu mô tả này máy tính lưu trữ các toạ độ 3 chiều của tất cả các điểm của đối tượng và quan hệ các điểm đó với nhau. Trong mô hình 3D có các dạng mô hình như: Mô hình khung dây, mô hình bề mặt, mô hình khối rắn.
1.2 Các đặc trưng của mô hình khối rắn làm cho nó trở thành mô hình tân tiến nhất hiện nay là:
- Mô hình khối rắn là mô hình tân tiến nhất hiện nay vì mô hình này chứa đựng hầu hết các thông tin cần thiết để mô tả vật thể thực như: hình dạng khối rắn 3 chiều của vật thể, vật thể sau khi được tô bóng gán vật liệu thì hoàn toàn giống với chi tiết thực.
- Ví dụ: Trong môi trường CAD ta vẽ thiết kế một cái bàn, sau khi vẽ xong ta gán vật liệu cho mặt bàn và chân bàn là gỗ, gán vật liệu cho các đinh vít là thép thì sản phẩm của ta đã thiết kế hoàn toàn giống với vật thể thực.
Câu 2: Lợi ích của việc tạo kích thước theo tham số, Minh hoạ cách thực hiện trong Inventor?
Trả lời:
2.1 Lợi ích của việc tạo kích thước theo tham số là:
- Các phần mềm CAD hiện nay thì hầu hết có chức năng tạo kích thước theo tham số, việc tạo kích thước theo tham số cho phép ta gán các kích thước có quan hệ với nhau về mặt toán học, chức năng này rất thuận lợi khi ta thiết kế các chi tiết quy chuẩn có các kích thước liên quan với nhau ví dụ như: Bu lông, đai ốc, các cặp bánh răng ăn khớp, các loại trục…..
2.2 Minh họa trong inventor:
- Ví dụ ta muốn vẽ một hình chữ nhật có chiều dài gấp 2 lần chiều rộng ta làm như sau:
. Vào môi trường vẽ phác của Inventor, vẽ hình chữ nhật bất kỳ, gán kích thước cho chiều dài và chiều rộng cho hình chữ nhật và không cần phải sửa kích thước.
. Kích vào Manage trên thanh menu, kích vào biểu tượng Parameters, trong mục Name sửa d0 thành chữ dai Enter, Trong mục Equation nhập 100 Enter,
. Trong mục Name ở ô thứ 2 sửa d1 thành chữ rong Enter, Trong mục Equation nhập dai/2 Enter. Xong ta ấn Done.
. Kích đúp vào kích thước dài hay rộng bất kỳ thì chương trình sẽ tự động thay đổi kích thước của chiều dài và chiều rộng của hình chữ nhật thành 100x50.
*. Có một cách khác nhanh hơn để gán kích thước theo tham số cho nhau như sau:
. Sau khi ta vẽ được hình chữ nhật, gán kích thước cho chiều dài và chiều rộng, ta sửa kích thước chiều dài thành 100, sửa kích thước của chiều rộng ta chỉ việc kích chuột vào kích thước của chiều dài và ấn /2 Enter.
Câu 3: Ràng buộc vị trí tương quan có lợi ích gì? Lấy ví dụ minh họa một cách tạo ràng buộc trong Inventor?
Trả lời:
- Ràng buộc vị trí tương quan có một lợi ích rất lớn trong quá trình thiết kế, việc ràng buộc vị trí tương quan cho phép ta thiết kế sản phẩm một cách chính xác nhất, ví dụ như các điểm tiếp xúc với nhau, các đường thẳng vuông góc, song song, đối xứng với nhau, các điểm tiếp tuyến với nhau ….
- Một chi tiết chỉ khi có đầy đủ ràng buộc về vị trí tương quan thì khi vẽ thêm các ràng buộc khác nó không bị phá vỡ các ràng buộc trước đó.
- Ví dụ: khi ta vẽ đường thẳng tiếp tuyến với đường tròn, nếu ta chưa ràng buộc hết các vị trí tương quan cho đường tròn thì khi bắt ràng buộc tiếp tuyến với đường thẳng thì đường tròn sẽ bị lệnh đi theo đường thẳng.
*. Ví dụ trong Inventor:
- Để tạo ràng buộc đối xứng cho hai đường thẳng trong Inventor ta làm như sau:
Kích vào biểu tượng chọn lấy đối xứng, kích vào đường thẳng thứ nhất, kích vào đường thẳng thứ hai, kích vào trục cần lấy đối xứng. Chương trình sẽ tự động lấy đối xứng cho hai đường thẳng.
Câu 4: Các nguyên tắc cơ bản dựng mô hình khối rắn? Yêu cầu và cách thực hiện việc tạo mô hình khối rắn bằng lệnh kéo một biên dạng 2D theo một trục? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
4.1 Các nguyên tắc cơ bản dựng mô hình khối rắn:
- Tất cả các mô hình khối rắn đều được tạo từ một biên dạng 2D gồm các hình phẳng là đường thẳng, đường cong, hình tròn, hình elip…. Sau khi đã vẽ được biên dạng 2D thì mô hình khối rắn sẽ được tạo nên bằng cách:
. Đùn biên dạng 2D theo một phương vuông góc(Extrude).
. Quét biên dạng quanh một trục (Revolve).
. Quét biên dạng theo một đường dẫn (Sweep, Loft).
4.2 Yêu cầu và cách thực hiện việc tạo mô hình khối rắn bằng lệnh kéo một biên dạng 2D theo một trục:
- Để tạo được mô hình khối rắn thì bắt buộc biên dạng 2D phải là biên dạng kín.
- Để kéo được biên dạng theo một trục thì đầu tiên ta phải chọn mặt phẳng vẽ phác, nếu muốn kéo theo trục Z thì phải chọn mặt phẳng vẽ phác là mặt phẳng XY, tương tự đối với trục X, Y.
- Cách thực hiện: Sau khi đã vẽ được biên dạng 2D kín, thoát khỏi môi trường vẽ phác, sử dụng lệnh Extrude đùn khối, thay đổi chiều cần kéo, chiều cao cần kéo, xong ấn OK.
4.3 Ví dụ: Vẽ một khối hộp 100x50x20 trong Inventor:
- Chọn mặt phẳng XY làm mặt phẳng vẽ phác, vẽ biên dạng 2D là hình chữ nhật có chiều dài 100, chiều rộng 50. Thoát khỏi môi trường vẽ phác.
- Dùng lệnh Extrude chọn chiều cao cần kéo là 20, xong ấn OK.
Câu 5: Các nguyên tắc cơ bản dựng mô hình khối rắn ? Yêu cầu cách thực hiện việc tạo mô hình khối rắn bằng lệnh xoay một biên dạng 2D quanh một trục? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
5.1 Các nguyên tắc cơ bản dựng mô hình khối rắn:
- Tất cả các mô hình khối rắn đều được tạo từ một biên dạng 2D gồm các hình phẳng là đường thẳng, đường cong, hình tròn, hình elip…. Sau khi đã vẽ được biên dạng 2D thì mô hình khối rắn sẽ được tạo nên bằng cách:
. Đùn biên dạng 2D theo một phương vuông góc(Extrude).
. Quét biên dạng quanh một trục (Resolve).
. Quét biên dạng theo một đường dẫn (Sweep, Loft).
5.2 Yêu cầu cách thực hiện việc tạo mô hình khối rắn bằng lệnh xoay một biên dạng 2D quanh một trục:
- Để tạo được mô hình khối rắn thì đầu tiên ta phải vẽ được một biên dạng 2D kín.
- Sau khi đã vẽ được biên dạng kín, thoát khỏi môi trường vẽ phác, ta kích vào biểu tượng cần tạo khối rắn xoay quanh một trục (Revolve), tiếp theo ta chọn trục cần xoay, xong ấn OK.
5.3 Ví dụ: Cần tạo một hình cái lọ hoa trong Inventor:
- Trong môi trường vẽ phác mặt phẳng XY, ta sử dụng lệnh Spline để vẽ biên dạng cong của lọ hoa, dùng lệnh Line để nối hai điểm còn hở của Spline. Thoát khỏi môi trường vẽ phác.
- Kích vào lệnh Revolve, trên thanh Browse ta chọn trục Y để xoay biên dạng cong theo trục Y, xong ấn OK.
Câu6: Kể tên và chức năng của các lệnh hiệu chỉnh một mô hình khối rắn đơn?
Trả lời:
- Hole: Dùng để tạo các lỗ, lệnh này cho phép ta tạo một lỗ trơn, lỗ ren, từ một biên dạng 2D, hoặc từ một điểm, hay đồng tâm với một biên dạng tròn.
- Fillet: Dùng để bo tròn các cạnh, một mặt hay vòng quanh một bề mặt. Lệnh này cho phép ta thay đổi các bán kính góc cần bo.
- Chamfer: Dùng để vát mép các cạnh, lệnh này cho phép ta xác định khoảng cách các đoạn cần vát, hoặc vát theo góc.
- Shell: Dùng để tạo các khối rỗng, lệnh này cho phép ta khoét bớt đi phần vật liệu bên trong vật thể, bằng cách thiết lập các khoảng cách phần để lại từ mặt bên ngoài.
- Draft: Dùng để kéo các mặt phẳng theo một góc nào đó.
- Thread: Dùng để tạo ren cho các khối tròn.
- Split: Dùng để chia khối thành các phần riêng rẽ. Sau khi chia thì các khối không có liên quan đến nhau nữa.
- Combin: Dùng để hợp các khối rắn với nhau, các khối sau khi sử dụng lệnh này sẽ trở thành một đối tượng và khi thao tác ta chỉ thao tác trên đối tượng này.
- Move face: Dùng để di chuyển các mặt phẳng. Khi sử dụng lệnh này ta chọn hướng mặt phẳng cần di chuyển và khoảng cách cần di chuyển.
- Copy Object: Dùng để copy một đối tượng nào đó.
- Move Bodies: Dùng để di chuyển một đối tượng nào đó theo các phương của trục toạ độ.
Câu 7: Nguyên tắc tạo lỗ trong CAD? Các thông số cần nhập để tạo lỗ là những thông số nào? Lấy ví dụ?
Trả lời:
7.1 Nguyên tắc tạo lỗ trong CAD:
- Để tạo các lỗ trong CAD thì cần phải có các yều cầu như: Phải có một biên 2D của lỗ, hoặc phải có một điểm xác định làm tâm lỗ. Biên dạng 2D của lỗ phải là lỗ kín.
7.2 Các thông số cần nhập để tạo lỗ gồm những thông số:
- Lỗ trơn:
. Chiều sâu của lỗ.
. Đường kính lỗ nếu lỗ được xác định bằng cách từ một điểm làm tâm lỗ.
. Góc vát của lỗ khi khoan nếu là lỗ không xuyên thủng.
. Hướng lỗ cần tạo.
- Lỗ ren:
. Chiều sâu lỗ.
. Đường kính lỗ.
. Kiểu ren, loại ren.
. Chiều sâu ren.
. Góc vát của lỗ khi khoan nếu là lỗ không xuyên thủng.
. Hướng lỗ cần tạo ren.
7.3 Ví dụ: Cần tạo một lỗ có chiều sâu 10, góc vát của lỗ khi khoan là 1200 Trong Inventor:
- Sau khi đã có một khối hộp 100x50x20. Kích vào New sketch, chọn mặt phẳng 100x50, vẽ điểm làm tâm của lỗ, thoát khỏi môi trường vẽ phác.
- Kích chọn lệnh Hole, nhập chiều sâu của lỗ 10, đường kính lỗ 20, góc vát 120, xong ấn OK.
Câu 8: Nguyên tắc tạo mảng các phần tử dạng tròn xoay? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
*. Để tạo được mảng các phần tử tròn xoay thì đầu tiên ta phải có một biên dạng tròn làm gốc và phải có phần tử cần xoay. Phần tử để xoay có thể nằm trên biên dạng tròn hoặc không nằm trên biên dạng tròn.
- Khi đã có biên dạng tròn làm gốc xoay, có một phần tử cần xoay quanh biên dạng tròn ta chỉ cần nhập số lượng phần tử cần xoay quanh khối tròn, máy tính sẽ tự động tính toán các góc mà phần tử phải đi qua.
*. Ví dụ: Ta cần tạo 6 lỗ , sâu 10, nằm trên vòng tròn có , được chia đều trong khối tròn có chiều cao 20, thực hiện trong Inventor:
- Đầu tiên tạo khối tròn cao 20, sau đó tạo một lỗ sâu 10, nằm trên vòng tròn . Để tạo 5 lỗ còn lại ta kích vào biểu tượng tạo các phần tử tròn xoay "Circular pattern" , chọn lỗ làm vật thể để xoay, chọn trục xoay là biên dạng tròn của khối tròn , xong ta ấn OK.
Câu 9: Nguyên tắc tạo mảng các phần tử bố trí thành hàng, thành cột? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
*. Để tạo được mảng các phần tử bố trí thành hàng, thành cột thì đầu tiên ta phải có một biên dạng mà hình bao ngoài của nó là các đường thẳng, biên dạng này có thể là một khối hộp, một khối đa giác. Đường thẳng này sẽ làm hướng di chuyển cho các phần tử cần tạo thành các hàng hay các cột. Các đường thẳng này cũng có thể là các trục toạ độ X,Y,Z.
- Các phần tử cần tạo thành hàng, thành cột có thể nằm trên khối hoặc không nằm trên khối.
*. Ví dụ: Ta cần tạo hai hàng 5 lỗ , sâu 10, nằm trên khối hộp 200x100x20, lỗ đầu tiên cách cạnh dài 20, cách cạnh rộng 20, được chia đều trong khối hộp, thực hiện trong Inventor:
- Đầu tiên tạo khối hộp 200x100x50, sau đó tạo một lỗ sâu 10, nằm cách cạnh dài 20, cạnh rộng 20. Để tạo các lỗ còn lại ta kích vào biểu tượng tạo các phần tử bố trí thành hàng, thành cột "Rectangular pattern" , chọn lỗ làm vật thể để làm vật chuẩn, chọn cạnh dài 200 của khối hộp làm hướng di chuyển, chọn số đối tượng cần nhân bản là 5, nhập khoảng cách giữa các lỗ là 40. Để tạo thành hàng thứ hai ta chọn cạnh dài 100 của khối hộp làm hướng di chuyển, nhập số hàng là 2, nhập khoảng cách giữa các hàng là 60. xong ta ấn OK.
Câu 10: Nguyên tắc lấy đối xứng đối tượng khối rắn? Mặt phẳng đối xứng được xác định dựa theo phương án nào? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
*. Nguyên tắc lấy đối xứng đối tượng khối rắn:
- Để lấy đối xứng được một đối tượng khối rắn thì ta phải có một mặt phẳng làm mặt phẳng chuẩn để đối xứng qua.
*. Mặt phẳng đối xứng được xác định theo các phương án:
- Mặt phẳng đối xứng là các mặt phẳng toạ độ XY, YZ, ZX.
- Mặt phẳng đối xứng là các mặt phẳng tạo thêm trong quá trình vẽ, đó là các mặt phẳng làm việc, các mặt phẳng này có thể song song với các mặt nào đó của vật thể, hoặc tiếp tuyến hay hợp với vật thể một góc nào đó…
*. Ví dụ: Cần tạo hai khối hình hộp 20x20x20 đối xứng với nhau, nằm trên khối hộp 200x100x20, cạnh dài 20 của khối hộp 20x20x20 cách cạnh dài 200 của khối hộp lớn 40. Cạnh rộng 20 của khối 20x20x20 cách cạnh rộng 100 của khối hộp lớn 40. Thực hiện trong Inventor:
- Sau khi đã vẽ được khối hộp 200x100x20, vẽ được khối hộp 20x20x20, Vẽ thêm một mặt phẳng làm việc song song với mặt phẳng 100x20 của khối hộp lớn và cách một khoảng 100.
- Kích vào biểu tượng lấy đối xứng "Mirror", chọn khối hộp 20x20x20, Trong "Mirror plane" chọn mặt phẳng vừa vẽ thêm ở bên trên làm mặt phẳng lấy đối xứng. Xong ấn OK.
Câu 11: Mặt phẳng làm việc (Working plane) là gì? Kể tên các khả năng tạo mặt phẳng làm việc? Lấy ví dụ minh hoạ?
Trả lời:
*. Để vẽ được bất kỳ một sản phẩm nào thì đầu tiên ta phải xác định mặt phẳng để vẽ phác, ví dụ trong Inventor mặc định mặt phẳng vẽ phác là XY. Ngoài các mặt phẳng là các mặt phẳng toạ độ XY, YZ, ZX, các phần mềm CAD cho phép ta thiết lập các mặt phẳng khác có thể là song song với một mặt phẳng nào đó, hay tiếp tuyến… Các mặt phẳng này gọi là các mặt phẳng làm việc.
*. Kể tên các khả năng tạo mặt phẳng làm việc:
- Tạo mặt phẳng song song và cách mặt phẳng chọn một khoảng cách tuỳ ý.
- Tạo mặt phẳng song song với mặt phẳng chọn và đi qua một điểm tuỳ chọn.
- Tạo mặt phẳng nằm giữa hai mặt phẳng.
- Tạo mặt phẳng chứa một đường thẳng và hợp thành một góc tuỳ ý với mặt phẳng đã chọn.
- Tạo mặt phẳng qua ba điểm không thẳng hàng.
- Tạo mặt phẳng qua hai đường thẳng song song hoặc vuông góc với nhau.
- Tạo mặt phẳng tiếp tuyến với mặt phẳng chọn và đi qua một đường thẳng.
- Tạo mặt phẳng tiếp tuyến với mặt phẳng chọn và đi qua một điểm.
- Tạo mặt phẳng tiếp tuyến với mặt phẳng chọn và song song với một mặt thẳng.
- Tạo mặt phẳng chứa một đường thẳng và đi qua một điểm.
- Tạo mặt phẳng đi qua một điểm và vuông góc với một đường cong.
*. Ví dụ: Cần tạo mặt phẳng nằm giữa khối hộp 200x100x20, song song với mặt phẳng 100x20. Thực hiện trong Inventor:
- Sau khi đã tạo được khối hộp 200x100x20, Kích vào biểu tượng tạo mặt phẳng làm việc "Work plane", không nhả chuột đưa vào mặt phẳng 100x20 rồi kéo vào khoảng giữa của khối hộp, nhập -100, xong ta ấn OK.
Câu 12: Khái niệm bậc tự do khi lắp ráp khối rắn trong môi trường CAD? Cách hạn chế số bậc tự do? Phân tích ví dụ minh họa trong trường hợp lắp then với trục?
Trả lời:
*. Bậc tự do khi lắp ráp khối rắn trong môi trường CAD là khả năng hoạt động của khối rắn trong không gian lắp ráp, các hoạt động ở đây có thể là quay hay tịnh tiến quanh một trục hay một chi tiết nào đó được lắp với nó.
*. Cách hạn chế số bậc tự do:
- Để hạn chế số bậc tự do của khối rắn trong môi trường lắp ráp thì ta phải gắn lên khối rắn các ràng buộc với các chi tiết khác.
- Nếu chi tiết là khớp quay thì ta phải gắn ràng buộc khớp quay với một chi tiết kết hợp với nó. Hoặc ta muốn hai chi tiết cùng nằm trên một mặt phẳng thì ta phải gắn ràng buộc đồng phẳng cho hai chi tiết này…
*. Phân tích ví dụ minh hoạ trong trường hợp lắp then với trục:
- Đầu tiên ta thấy mặt đáy của rãnh chứa then trên trục và mặt đáy của then phải trùng lên nhau, vậy đầu tiên ta phải gắn ràng buộc đồng phẳng của hai mặt phẳng này với nhau.
- Mặt phẳng bên của rãnh chứa then trên trục và mặt phẳng bên của then cũng phải trùng nhau, vậy ta phải gắn ràng buộc đồng phẳng cho hai mặt phẳng này với nhau.
- Cuối cùng ta còn mặt phẳng cong của rãnh lắp then và then phải trùng nhau, vì vậy ta phải ràng buộc đồng phẳng của hai mặt phẳng này với nhau.
- Vậy là ta đã hạn chế tất cả các bậc tự do của then khi lắp vào trục. Bây giờ then đã hoàn toàn cố định trên trục, ta không thể nào di chuyển được then nữa.
Câu 13: Khái niệm bậc tự do khi lắp ráp khối rắn trong môi trường CAD? Cách hạn chế số bậc tự do? Phân tích ví dụ minh họa trong trường hợp bánh răng lắp với trục có then?
Trả lời:
*. Bậc tự do khi lắp ráp khối rắn trong môi trường CAD là khả năng hoạt động của khối rắn trong không gian lắp ráp, các hoạt động ở đây có thể là quay hay tịnh tiến quanh một trục hay một chi tiết nào đó được lắp với nó.
*. Cách hạn chế số bậc tự do:
- Để hạn chế số bậc tự do của khối rắn trong môi trường lắp ráp thì ta phải gắn lên khối rắn các ràng buộc với các chi tiết khác.
- Nếu chi tiết là khớp quay thì ta phải gắn ràng buộc khớp quay với một chi tiết kết hợp với nó. Hoặc ta muốn hai chi tiết cùng nằm trên một mặt phẳng thì ta phải gắn ràng buộc đồng phẳng cho hai chi tiết này…
*. Phân tích ví dụ minh hoạ trong trường hợp lắp bánh răng với trục có then:
- Đầu tiên Trục và lỗ lắp trục trên bánh răng phải đồng trục với nhau, vì vậy ta phải gắn ràng buộc đồng trục của lỗ lắp trục trên bánh răng và trục với nhau.
- Trục của góc vo tròn để lắp then trên trục và trên bánh răng phải đồng trục với nhau, vì vậy ta phải gắn ràng buộc đồng trục cho hai góc vo tròn này với nhau.
- Mặt phẳng bên chứa then của trục và bánh răng phải nằm trên cùng một mặt phẳng, vì vậy ta phải gắn ràng buộc đồng phẳng cho hai mặt phẳng này.
- Vậy là ta đã hạn chế tất cả các bậc tự do của bánh răng lắp với trục có then, bây giờ bánh răng không thể xoay quanh trục cũng như không thể di chuyển được nữa.
Câu 14: Mô phỏng quá trình lắp ráp các khối rắn với nhau được thực hiện theo nguyên tắc nào? Lợi ích của việc mô phỏng lắp ráp?
Trả lời:
*. Nguyên tắc của quá trình mô phỏng lắp ráp các khối rắn với nhau:
- Bất cứ một chi tiết nào muốn di chuyển thì phải có hướng để di chuyển, cũng như nếu muốn quay thì phải có một trục quay nhất định. Quá trình mô phỏng lắp ráp các khối rắn với nhau chính là dựa trên nguyên tắc này.
- Trong môi trường lắp ráp để có các hướng di chuyển cho các khối rắn thì ta gắn các trục toạ độ cho khối rắn và cho khối rắn di chuyển hoặc quay theo các trục này.
*. Lợi ích của việc mô phỏng quá trình lắp ráp:
- Mô phỏng quá trình lắp ráp giúp cho người xem có thể hình dung ra kiểu lắp ghép giữa các mối lắp, người xem có thể biết được chi tiết nào lắp trước, chi tiết nào lắp sau, từ đó biết cách lắp ráp chi tiết sau khi có các chi tiết hoàn chỉnh.
Nút thank ở trên.
Nguồn clc07(theo k43ccm1)
