Giáo trình Thiết kế cơ khí theo tham số và hướng đối tượng - Chương 5: Thiết kế chi tiết dạng tấm

Ch−ơng 5 
Thiết kế chi tiết dạng tấm (Sheet metal) 
Ch−ơng này sẽ giới thiệu tổng quan về môi tr−ờng thiết kế chi tiết dạng tấm của 
Autodesk Inventor, trình tự làm việc, các công cụ tạo các chi tiết dạng tấm. Ta sẽ tìm hiểu 
cách sử dụng các công cụ trong môi tr−ờng Part Model để tạo ra các chi tiết mà sẽ đ−ợc 
nhận dạng trong môi tr−ờng thiết kế chi tiết dạng tấm. Các tài liệu bổ sung, các ví dụ trình 
diễn, h−ớng dẫn các b−ớc xem trên online Help và Tutorials. 
5.1. Giới thiệu chung 
Trong môi tr−ờng thiết kế chi tiết dạng tấm ta có thể tạo các chi tiết dạng tấm và 
các Feature bằng cách sử dụng cả hai loại công cụ là thiết kế mô hình chi tiết (Part model) 
và các công cụ chuyên dùng cho thiết kế chi tiết tấm (Sheet Metal). 
- Sự khác nhau giữa Part Model và Sheet Metal: 
Rất nhiều các công cụ Sheet Metal đ−ợc dựa trên cơ sở các công cụ trong Part 
Model nh−ng đã đ−ợc tối −u cho Sheet Metal. Ví dụ, khi tạo một mặt của tấm kim loại ta 
cũng chọn một biên dạng phác thảo giống nh− trong lệnh Extrude. Hệ thống sẽ đùn biên 
dạng phác thảo bằng chiều dày vật liệu đồng thời có thể bổ sung các mặt uốn cong. Các 
công cụ phát triển riêng cho thiết kế chi tiết tấm(Sheet Metal) bao gồm Bend(uốn cong) 
và Corner Seam(đ−ờng viền góc). 
 - Sheet Metal làm gì môi tr−ờng thiết kế: 
Khi tạo một chi tiết trong môi tr−ờng Sheet Metal. Ta tạo các mặt chính sau đó bổ 
sung thêm các yếu tố phụ. Ví dụ, ta có thể tạo các mặt rời nhau sau đó bổ sung các mặt 
uốn cong ở mép. Công cụ Bend sẽ tạo các mặt uốn cong trên đ−ờng biên dạng hoặc có thể 
mở rộng hoặc cắt xén các mặt nếu cần thiết. Nếu hai mặt song song Bend sẽ tạo ra một 
mặt nối giữa chúng. Nếu thay đổi góc của một mặt sao cho hai mặt cắt nhau. Hệ thống sẽ 
tự động thay mặt nối bằng mặt uốn cong. 
 - Tạo vật khai triển. 
Dùng công cụ Flat Pattern để tạo vật khai triển. Vật khai triển đ−ợc tạo trong cửa 
sổ thứ hai và một biểu t−ợng đ−ợc đặt tại đỉnh của cửa sổ duyệt. Khi thay đổi mô hình vật 
khai triển cũng sẽ tự động thay đổi theo. 
- Cách tạo các Feature ghép: 
Nếu chi tiết có các đặc điểm với nhiều biến dạng vật liệu nh− các mái hắt ta có thể 
dùng các công cụ tạo mô hình Feature. Ta sẽ xem hình dáng bên ngoài của Feature khi ta 
quan sát vật khai triển và ta có thể gán kích th−ớc tới Feature trong bản vẽ. Nếu ta tạo các 
Feature này nh− là các phần tử thiết kế, công cụ phân tích vật khai triển sẽ nhận ra chúng 
và hiển thị chúng nh− là vật khai triển trong không gian 3D. 
5.2. Các tiện ích: 
- Face: Tạo mặt uốn cong ở vị trí có thể. 
- Flange: Tạo một mặt trên toàn bộ chiều rộng đồng thời tạo các mặt uốn. Tạo có 
thể tạo gờ biên dạng. 
- Bend: Kéo dài hoặc cắt bỏ các mặt khi cần thiết để tạo mặt uốn. Lệnh Fold tạo 
mặt uốn trên đ−ờng phác thảo, tạo các mặt uốn đúp giữa hai mặt song song, các mặt 
không đồng phẳng. Sử dụng lệnh Unfold ta có thể cắt quanh mặt uốn. 
- Hem: Tạo đ−ờng viền gấp hoặc uốn 1800 trên một cạnh hoặc đ−ờng viền đúp. 
- Flat pattern: Tự động cập nhật để mang lại kết quả của sự thay đổi tới mô hình. 
5.3. Trình tự làm việc: 
Phần này trình bày tổng quan về cách tạo một chi tiết dạng tấm. Trên online Help 
và Tutorial cung cấp những thông tin và ví dụ cụ thể hơn. Khi Ta làm việc trong Sheet 
Metal, Design Doctor giúp ta phát hiện và sửa các lỗi. 
5.3.1. Lập kế hoạch làm việc: 
Các chi tiết tấm thông th−ờng là các đ−ờng bao, các vỏ bọc và khung các giá đỡ. 
Ta có thể thiết kế trong cụm lắp và hoàn thiện hình dáng tr−ớc khi hoàn thiện các phần 
chi tiết. Ví dụ, khi thiết kế giá đỡ ta tạo các mặt rời và sau đó lắp chúng trong cụm lắp. 
Sau đó ghép các mặt đó với các mặt uốn và hoàn thiện mô hình. Điều này sẽ đem 
lại hiệu xuất cao từ việc thiết kế phối cảnh và nó làm đơn giản hoá quá trình chỉnh sửa. 
Một ví dụ nữa, ta có thể xoá và tạo các mặt uốn để tối −u hoá tấm trải phẳng khi 
chế tạo chi tiết. 
5.3.2. Chuyển tới môi tr−ờng thiết kế chi tiết tấm(Sheet metal) 
Thiết kế chi tiết tấm là môi tr−ờng thiết kế tối −u đầu tiên cho thiết kế mô hình chi 
tiết. Autodesk Inventor nhận ra mô hình và chi tiết tấm là các kiểu con của files chi tiết. 
Ta hoàn toàn có thể thay đổi các kiểu con dạng Part Model mặc định thành Sheet 
Metal. Kiểu con Sheet Metal chỉ ra rằng chi tiết là một chi tiết tấm cho phép sử dụng 
thanh công cụ Sheet Metal và bổ sung các tham số của Sheet Metal. Khi ta chuyển lại nó 
thành mô hình chi tiết thì các tham số chi tiết tấm vẫn đ−ợc l−u giữ nh−ng khi đó hệ thống 
sẽ coi nó là mô hình chi tiết. 
- Để cho phép sử dụng môi tr−ờng Sheet Metal: 
Mở một file mẫu Sheet Metal hoặc là chọn một mặt của chi tiết trong file Part, sau 
đó chọn Application-> Sheet metal. Hệ thống cho phép sử dụng thanh công cụ Sheet 
Metal và bổ sung các tham số Sheet Metal tới file. 
5.3.3. Cài đặt các kiểu Sheet Metal. 
Một chi tiết Sheet Metal có các tham số mô tả chi tiết và cách tạo ra nó. Ví dụ các 
Sheet Metal th−ờng có cùng chiều dày thì các mặt uốn cong th−ờng có cùng bán kính. 
Nút Sheet Metal Styles là biểu t−ợng đầu tiên trên thanh công cụ Sheet Metal. 
D−ới đây mô tả một cách tổng quan về Sheet Metal Styles. Có thể xem Help để biết về 
diễn tả đầy đủ của các cài đặt này 
- Sheet tab: Đ−ợc chia ra các tham số của Sheet và Flat Pattern. Tham số Sheet 
bao gồm kiểu vật liệu (Material Type) và chiều dày (Thickness). 
Các tham số Flat Pattern định nghĩa giới hạn cho phép uốn cong đ−ợc tính toán. 
Với ph−ơng án Linear Unfold nhập vào phần trăm thập phân của chiều dày vật liệu cho 
Linear Offset. Linear Offset là vị trí của trục trung gian của mặt uốn cong. 
Với Bend Table khoảng cách thẳng đ−ợc định nghĩa bằng kiểu vật liệu, chiều dày, 
bán kính uốn cong và mặt uốn. 
- Bend tab: Danh sách các tham số trong Bend tab định nghĩa các mặt uốn cong. 
Ta có thể nhập giá trị cho bán kính uốn cong, bổ sung hình dáng và kích cỡ. 
- Corner tab: Danh sách các tham số trong Corner tab định nghĩa góc nối. Ta có 
thể nhập giá trị cho góc nối và chỉnh sửa và thay đổi kích th−ớc. 
- Để nhập các kiểu Sheet metal: 
Kích chuột vào nút Sheet Metal Styles. Có một số kiểu mặc định cho chi tiết. Ta 
có thể đặt một vài kiểu nh− bán kính uốn cong( Bend Radius) khi tạo một Feature. Các 
cài đặt khác nh− chiều dày (Thickness) gán cho toàn bộ chi tiết và không thể gán cho một 
Feature riêng. 
5.3.4. Tạo các mặt 
B−ớc đầu tiên trong quá trình thiết kế hầu hết các chi tiết Sheet Metal là tạo một 
mặt. Công cụ tạo mặt giống nh− công cụ Extrude trong mô hình chi tiết. Chỉ có một điểm 
khác chính là công cụ Face thì luôn luôn bổ sung thêm một Boolean. Chiều sâu Extrude 
chính là chiều dày. Nếu có một mặt trên chi tiết ta hoàn toàn có thể tạo một mặt uốn cong 
hoặc một đ−ờng viền giống nh− ta tạo một mặt mới. 
- Cách tạo mặt: 
 Kích chuột vào nút công cụ Face. Nếu có nhiều hơn một biên dạng trên mặt phác 
thảo thì chọn biên dạng cần tạo mặt. Nếu một đ−ờng thẳng của biên dạng trùng khớp với 
một cạnh mô hình có sẵn. Một mặt uốn cong sẽ tự động đ−ợc tạo ra giữa các mặt đó. Nếu 
đ−ờng thẳng trong phác thảo không trùng, kích chuột vào nút More(>>) và chọn cạnh trên 
một mặt có sẵn để tạo mặt uốn cong. Có thể nhập giá trị bán kính uốn cong. 
Khi có phác thảo đ−ợc gắn với 
một cạnh của tấm. Công cụ 
Face tự động cung tròn uốn 
Mặt phẳng phác thảo đ−ợc tạo trên cạnh của một 
chi tiết tấm khác 
- Cách tạo gờ biên dạng ( Contour flange) 
Kích chuột vào công cụ Contour Flange. Trên một mặt Sheet Metal có sẵn, kích 
vào cạnh để xem tr−ớc gờ tạo ra. Nhập vào giá trị d−ới Shape và sử dụng Flip Offset and 
Flip Direction để đặt h−ớng phát triển của gờ. Kích chuột vào nút phát triển theo một 
h−ớng hoặc hai h−ớng để tạo gờ. Để định nghĩa mặt uốn cong dùng các tuỳ chọn phía 
d−ới Bend, xoá hộp kiểm Bend Relief nếu không muốn chèn một mặt uốn nổi. Kích chuột 
vào Apply để tiếp tục bổ sung các gờ hoặc kích chuột vào OK để đóng hộp thoại. 
Phác thảo biên dạng gờ 
 Chọn cạnh cần tạo gờ 
5.6. Tạo các lỗ và các tấm cắt 
- Cắt mặt phẳng: 
5.3.5. Tạo các mảnh cắt và các lỗ 
 Các công cụ cắt (Cut) t−ơng tự nh− ông cụ Face. Công cụ cắt luôn luôn thực hiện 
phép toán trừ lôgic (cắt bỏ đi). Ta không thể tạo mặt uốn với công cụ cắt. Ta có thể chọn 
tuỳ chọn giới hạn nh− là Through All cho feature.Các feature cắt làm đơn giản hoá việc 
chỉnh sửa mô hình. Ta có thể tạo các mặt chữ nhật đơn giản mà định nghĩa kích cỡ của chi 
tiết, sau đó dùng Cut để cắt bỏ những chỗ cắt. Nếu ta dùng Cut để tạo các Design Element 
ta có thể tạo th− viện các hình dạng lỗ cần đục và dể dàng chèn chúng vào trong chi tiết. 
T có thể phác thảo một biên dạng kín qua một mặt uốn cong thẳng góc đ−ợc trải ra và 
l ại bỏ phần biên dạng cắt qua một hoặc nhiều mặt. Phần cắt sẽ đ−ợc bao kín xung quanh 
m
t
t
Tấm tạo thành sau khi 
tạo gờ a
oặt uốn thẳng góc theo cấu hình nếp gấp của chi tiết tấm. Kiểu cắt bớt này đ−ợc tạo ra 
rên chi tiết tấm tr−ớc khi nó đ−ợc uốn cong. 
- Để tạo mảnh cắt: 
Kích vào nút Cut sau đó chọn biên dạng cần cắt chọn kiểu cắt và h−ớng cắt. Dùng 
uỳ chọn Extents để có thể cắt qua nhiều mặt. 
 Tạo biên dạng cần cắt Các tấm sau khi bị cắt 
 - Cắt qua mặt uốn cong 
 Trong thanh công cụ Sketch mở rộng nút Project Geometry và kích vào nút Project 
Flat Pattern. Trên vật khai triển tạo một biên dạng kín. Sau đó chọn biên dạng và kích 
chuột vào nút Cut. Trong hộp thoại Cut chọn Cut Across Bend. Với tuỳ chọn này thì 
Extents luôn là chiều dày và không thể thay đổi. 
 Mặt uốn cong khi ch−a cắt Mặt uốn cong sau khi cắt 
 Công cụ Hole giống nh− công cụ Hole trong mô hình chi tiết. Ta có thể tạo ren trong 
lỗ và một số tuỳ chọn khác. 
5.3.6. Tạo gờ mép (Flange) 
 Flange là một công cụ mạnh mà làm đơn giản hoá thiết kế mô hình. Ví dụ để tạo một 
cánh cửa ta tạo một mặt và sau đó bổ sung một mặt với cùng chiều dày và uốn cong cạnh 
mà không cần bổ sung biên dạng. Ta có thể thay đổi chiều dài của Flange bằng cách sử 
dụng khoảng offset từ 2 đối t−ợng tham chiếu. 
- Tạo Flange: 
Kích chuột vào công cụ Flange và chọn 1 cạnh. Flange sẽ đ−ợc hiển thị tr−ớc. Xác 
định h−ớng tạo gờ, chọn chiều dài mặt gờ và giá trị khoảng offset nếu yêu cầu. Nhập giá 
trị cho chiều sâu và góc của mặt gờ. Thay đổi bán kính uốn cong nếu cần thiết. 
5.3.7. Tạo mặt uốn cong và các đ−ờng nối (Bend và Seam): 
 Autodesk Inventor ta có thể tạo các mặt uốn cong bằng công cụ Face hoặc bổ sung 
chúng riêng. Nếu tạo một chi tiết đơn giản nh− dạng hàng rào. Cách nhanh nhất là tạo mặt 
uốn cong trong lệnh Face. Nếu chi tiết phức tạp hơn thì có thể tạo các mặt uốn cong riêng. 
Điều này sẽ làm cho việc chỉnh sửa đơn giản hơn. Trong lệnh Bend ta có thể tạo các mặt 
uốn theo đ−ờng phác thảo hoặc các đ−ờng chiếu và có thể định dạng các cạnh với nhiều 
loại đ−ờng viền đơn hoặc đúp. 
Gán các đ−ờng nối góc sau khi tạo các mặt kề nhau. Khi tạo đ−ờng nối góc một 
trong các cạnh sẽ gối lên cạnh khác. Nếu các mặt đồng phẳng công cụ Corner Seam sẽ tạo 
ra một đầu nối. Ta có thể tách các mặt đã đ−ợc nối và xẻ các góc trên mô hình để thể hiện 
tình trạng mối nối. Một vài kiểu gờ ở góc có sẵn trong Corner Seam. 
Sử dụng các tuỳ chọn trên menu ngữ cảnh của cửa sổ duyệt ta có thể chuyển đổi 
một mặt uốn cong thành mối nối góc và ng−ợc lại. 
- Tạo mặt uốn cong từ 2 mặt: 
Kích chuột vào công cụ Bend và chọn một cạnh trên mỗi mặt. Hệ thống sẽ cắt hoặc 
mở rộng các mặt để tạo mặt uốn cong, chỉnh sửa mặt uốn cong nếu thấy cần thiết. 
 Hai mặt tr−ớc khi uốn Hai mặt sau khi uốn 
 -Tạo mặt uốn cong từ một đ−ờng của phác thảo: 
 Kích chuột vào công cụ Fold và chọn một biên dạng phác thảo. Xác định góc và 
dùng các tuỳ chọn để định nghĩa mặt uốn cong. Các lựa chọn sẽ đ−ợc phản ánh bằng các 
mũi tên xem tr−ớc. Kích chuột vào Apply hoặc OK để tạo mặt uốn cong. 
Chi tiết tr−ớc khi uốn cong Chi tiết sau khi uốn cong qua 
 đ−ờng thẳng 1 góc 40o
 -Tạo đ−ờng nối góc: 
Kích chuột vào công cụ Corner Seam và chọn một cạnh trên mỗi mặt. Chọn cạnh 
cần chồng lên sau đó nhập vào giá trị cho khe hở (gap). Nếu cần thiết ta có thể chọn kiểu 
chồng 2 mặt. 
 Hai tấm tr−ớc khi nối góc Hai tấm sau khi nối góc 
- Xẻ một góc của solid: 
Kích chuột vào công cụ Corner Seam và chọn hai mặt kề sát nhau. Sử dụng các lựa 
chọn trong hộp thoại Corner Seam mà ta sẽ tạo một nối góc mới. 
- Để chuyển đổi góc: 
Kích chuột phải vào một góc hoặc một mặt uốn cong trong cửa sổ duyệt sau đó 
kích chuột vào Convert to Corner or Convert to Bend. Định nghĩa góc hoặc mặt uốn 
cong mà ta sẽ tạo ra. 
5.3.8. Tạo vật khai triển (Flat Pattern): 
Công cụ Flat Pattern khai triển mô hình chi tiết dạng tấm và hiển thị vật khai triển 
này trên cửa sổ thứ hai. Vật khai triển và mô hình có thể hiển thị cùng một thời điểm. 
Trên vật khai triển một mặt uốn cong đ−ợc biểu diễn bằng một đ−ờng tâm và đ−ờng 
biên dạng trong và ngoài. Các phần tử thiết kế (Design Element) trên vật khai triển 
đ−ợc hiển thị nh− mô hình 3D. Khi tạo vật khai triển hệ thống sẽ tính toán kích th−ớc 
toàn bộ hoặc khoảng hở của chi tiết. 
Vật khai triển tự động cập nhật khi thay đổi trên mô hình. Nếu mô hình không trải 
phẳng đ−ợc, vật khai triển tự động cập nhật ngay khi mô hình t−ơng thích trở lại. Điều 
này giúp ta dễ dàng khảo sát các lựa chọn khi chế tạo nh− thay đổi mặt uốn cong và 
đ−ờng nối góc. 
- Để tạo vật khai triển: 
Kích chuột vào Flat Pattern trên thanh công cụ Sheet Metal. Nếu chọn một mặt thì 
công cụ trải phẳng sẽ tạo vật khai triển cho mặt đó. Vật khai triển sẽ đ−ợc tạo trên cửa sổ 
thứ 2 và một biểu t−ợng vật khai triển đ−ợc tạo trong cửa sổ duyệt. 
- Để xác định khoảng hở của vật khai triển: 
Kích chuột phải vào biểu t−ợng của vật khai triển trong cửa sổ duyệt và chọn Extents. 
Một dòng nhắc hiển thị các giá trị X và Y. 
 Chi tiết tr−ớc khi khai triển Chi tiết sau khi khai triển 
Các vật khai triển đ−ợc tạo bằng phần mềm MetalBender từ dữ liệu Software + 
Engineering 
5.4. Các công cụ thiết kế chi tiết tấm. 
Bộ công cụ trong môi tr−ờng thiết kế chi tiết tấm bao gồm một số các công cụ 
trong Part Model và công cụ tạo Sketch và bổ sung một số công cụ của Sheet Metal. 
TT Nút Công cụ Chức năng 
1 
Styles Cài đặt tham số cho các kiểu chi tiết tấm 
2 
Flat Pattern Tạo vật khai triển của chi tiết tấm 
3 
Face Tạo mặt chi tiết tấm 
4 
Contour 
Flange 
Bổ sung gờ của đ−ờng biên dạng của chi tiết tấm 
5 
Cut Cắt bỏ theo một biên dạng từ một mặt của chi tiết tấm
6 
Flange Tạo một gờ trên một cạnh của chi tiết tấm. 
7 
Hem Tạo một đ−ờng viền trên chi tiết chi tiết tấm 
8 
Fold Tạo một mặt uốn cong theo một đ−ờng phác thảo trên 
một mặt của chi tiết tấm. 
9 
Corner Seam Tạo một góc nối giữa hai mặt của chi tiết tấm. 
10 
Bend Tạo mặt uốn cong giữa các mặt của chi tiết tấm. 
11 
Hole Tạo một lỗ. Công cụ này giống nh− trong thiết kế mô 
hình chi tiết. 
12 
Corner Round Vê tròn góc. 
13 
Corner 
Chamfer 
Vát mép các góc 
14 
View Catalog Mở mẫu các phần tử thiết kế 
15 Insert Design 
Element 
Chèn một phần tử thiết kế 
16 Create Design 
Element 
Tạo một phần tử thiết kế từ một Feature có sẵn 
Mẹo: 
- Tự động tạo mặt uốn cong với một mặt: 
Phác thảo biên dạng cho mặt mới sao cho có một đ−ờng thẳng nằm trên một cạnh của 
mô hình trên mặt có sẵn. Công cụ mặt sẽ tự động tạo mặt uốn cong giữa các mặt. 
- Tạo các phần tử thiết kế ( Design Element) của các hình dáng chuẩn: 
Tạo các hình dáng chuẩn sử dụng công cụ Cut hoặc các công cụ mô hình Feature nh− 
Revolve. Xây dựng th− viện các hình dạng này với chức năng Design Element. 
- Tạo các phần tử thiết kế của các Feature đ−ợc ép vào nhau: 
Các feature Cut có thể đ−ợc ghi nh− là các phần tử thiết kế hoặc đ−ợc dùng để tạo các 
phần tử thiết kế. 
- Tạo các mặt rời sau đó bổ sung các mặt uốn cong và các đ−ờng nối góc: 
Ban đầu ta tập trung giải quyết theo mục đích thiết kế sau đó tối −u hoá các chi tiết 
để chế tạo. 
- Tạo các lỗ vát sử dụng hộp thoại Hole: 
Dùng hộp thoại Hole để tạo các lỗ vát bảo đảm các lỗ đ−ợc nhận ra và hiển thị chính 
xác. Nếu các lỗ thông đ−ợc tạo ra và sau đó tạo vát, chúng khong thể nhận ra và hiển 
thị chính xác.