Nghiên Cứu Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Chi Tiết Vỏ Liều

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất chi tiết vỏ liều, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Nguyễn Quang Huy
• Người hướng dẫn: TS. Trương Đức Phức
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí - Chế tạo máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Chi Tiết Vỏ Liều
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VỎ LIỀU VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO VỎ LIỀU
• 1.1. Giới thiệu tổng quan về vỏ liều
• 1.2. Kết cấu và yêu cầu cơ bản của viên đạn
• 1.3. Giới thiệu một số loại vỏ liều
• 1.4. Cấu tạo vỏ liều
• 1.5. Phân loại vỏ liều
• 1.6. Vật liệu chế tạo vỏ liều
• 1.7. Một số phương pháp công nghệ ứng dụng trong chế tạo vỏ liều
• 1.7.1. Công nghệ dập vuốt
• 1.7.2. Công nghệ dập cắt
• 1.7.3. Phương pháp gia công tiện
• 1.7.4. Các phương pháp nhiệt luyện
• 1.7.5. Phương pháp xử lý bề mặt
• 1.7.6. Công nghệ mạ
• 1.7.7. Công nghệ thấm
• 1.8. Lắp giáp và bảo quản
• 1.9. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VỎ LIỀU
• 2.1. Cơ sở tính toán thiết kế vỏ liều 7,62x39mm (K56)
• 2.2. Phân tích kết cấu vỏ liều
• 2.3. Tính toán phôi vỏ liều
• 2.4. Tính toán các bước công nghệ chính gia công vỏ liều
• 2.5. Tính toán công nghệ xử lý nhiệt, bề mặt
• 2.6. Quy trình công nghệ chế tạo vỏ liều
• 2.6.1. Nguyên công Cắt- Dập bát
• 2.6.2. Nguyên công ủ phôi bát
• 2.6.3. Nguyên công dập vuốt lần 1
• 2.6.4. Nguyên công ủ phôi vuốt 1
• 2.6.5. Nguyên công Dập vuốt 2
• 2.6.6. Nguyên công ủ sau dập vuốt 2
• 2.6.7. Nguyên công xén chiều dài lần 1
• 2.6.8. Nguyên công Dập vuốt 3
• 2.6.9. Nguyên công xén chiều dài lần 2
• 2.6.10. Nguyên công dập lõm đáy
• 2.6.11. Nguyên công dập bằng đáy
• 2.6.12. Nguyên công đột lỗ
• 2.6.13. Nguyên công nướng miệng
• 2.6.14. Nguyên công tóp miệng
• 2.6.15. Nguyên công tiện rãnh-xén miệng
• 2.6.16. Nguyên công chuốt đường kính
• 2.6.17. Nguyên công kiểm tra
• 2.7. Đánh giá ưu nhược điểm của một số nguyên công chính
• 2.8. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN VÀ ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VỎ LIỀU 7,62x39mm (K56) SAU CẢI TIẾN
• 3.1. Đề xuất cải tiến quy trình công nghệ chế tạo vỏ liều
• 3.2. Nguyên công dập vuốt 3
• 3.3. Nguyên công dập bằng
• 3.4. Mô phỏng quá trình biến dạng vỏ liều sau cải tiến
• 3.4.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng deform
• 3.4.2. Bài toán mô phỏng quá trình dập bằng (dập ổ hạt lửa) từ vật liệu Bimetal
• 3.4.3. Thiết lập bài toán mô phỏng
• 3.4.4. Thiết lập mô hình hình học
• 3.4.5. Thiết lập các điều kiện chuyển động, tiếp xúc và điều kiện biên
• 3.4.6. Xây dựng dữ liệu cơ sở và chạy mô phỏng số
• 3.4.7. Khai thác kết quả mô phỏng chặng dập vỏ liều
• 3.4.7.1. Đối với nguyên công dập vuốt 3
• 3.4.7.2. Đối với nguyên công dập dập bằng
• 3.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều Tại Bách Khoa

Bài viết này giới thiệu tổng quan về quy trình sản xuất chi tiết vỏ liều tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành công nghiệp dược phẩm và quốc phòng. Vỏ liều là một bộ phận không thể thiếu trong cấu tạo của một viên đạn hoặc viên thuốc, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Nghiên cứu này tập trung vào cải tiến quy trình sản xuất, hướng tới tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất. Các phương pháp Lean Manufacturing và Six Sigma sẽ được xem xét để áp dụng vào quá trình này. Đề tài này cũng đóng góp vào việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường lao động. Cụ thể, luận văn thạc sĩ của Nguyễn Quang Huy đã nghiên cứu cải tiến quy trình này. Theo Huy, việc sản xuất vỏ liều K56 đang sử dụng dây chuyền chuyển giao từ Trung Quốc và Hungari từ những năm 1988-1990, nên máy móc thiết bị đã cũ, không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và năng suất, dẫn tới tỷ lệ phế phẩm nhiều, làm giảm hiệu quả của dây chuyền sản xuất.

1.1. Tìm hiểu kết cấu và phân loại vỏ liều dược phẩm đạn

Vỏ liều có nhiều loại, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Trong ngành dược phẩm, vỏ liều có thể là viên nang cứng, viên nang mềm, hoặc vỉ thuốc. Trong ngành công nghiệp quốc phòng, vỏ liều là bộ phận chứa thuốc phóng và đầu đạn. Kết cấu vỏ liều cần đảm bảo độ kín khít, chịu được áp suất cao và bảo vệ thuốc hoặc đầu đạn khỏi các tác động bên ngoài. Phân loại vỏ liều có thể dựa trên vật liệu (vật liệu vỏ liều), hình dạng, kích thước và mục đích sử dụng. Cấu tạo viên đạn cỡ 7,62 mm sử dụng trên súng trường M14 gồm 4 phần: Phần đầu đạn, vỏ liều, thuốc phóng và hạt lửa.

1.2. Vật liệu phổ biến và yêu cầu kỹ thuật của vỏ liều

Các vật liệu phổ biến để chế tạo vỏ liều bao gồm kim loại (nhôm, đồng, thép), polymer (nhựa), và composite. Mỗi loại vật liệu có ưu nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và giá thành sản phẩm. Yêu cầu kỹ thuật đối với vỏ liều bao gồm độ bền, độ kín khít, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống va đập, và khả năng tương thích với thuốc hoặc đầu đạn. Vỏ liều được chế tạo từ thép Bimetal - F18 dày 3,2mm nhập khẩu từ nước ngoài.

1.3. Các công nghệ sản xuất vỏ liều hiện đại

Các công nghệ sản xuất vỏ liều hiện đại bao gồm dập vuốt, ép phun, đúc, và gia công cơ khí. Công nghệ dập vuốt thường được sử dụng để sản xuất vỏ liều kim loại, trong khi công nghệ ép phun phù hợp với vỏ liều polymer. Tự động hóa và robot hóa đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất vỏ liều để tăng năng suất và giảm chi phí.

II. Phân Tích Vấn Đề Trong Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều K56

Việc phân tích quy trình hiện tại là bước quan trọng để xác định các vấn đề và thách thức cần giải quyết. Các vấn đề thường gặp trong sản xuất vỏ liều bao gồm tỷ lệ phế phẩm cao, thời gian sản xuất kéo dài, chi phí nguyên vật liệu lớn, và chất lượng sản phẩm không ổn định. Sử dụng các công cụ như sơ đồ Ishikawa và phân tích Pareto để xác định nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề. Việc cải tiến công nghệ dựa trên dây chuyền sản xuất sẵn có là vấn đề cấp thiết nhất hiện nay mới đáp ứng được nhu cầu sử dụng số lượng lớn. Do đặc trưng về lĩnh vực quân sự, nên rất khó hoặc không thể nhập ngoại các dây chuyền phục vụ sản xuất vật tư linh kiện quốc phòng.

2.1. Nhận diện các sai sót và điểm nghẽn trong quy trình hiện tại

Để nhận diện sai sót, cần tiến hành thu thập dữ liệu và phân tích dữ liệu một cách kỹ lưỡng. Các phương pháp kiểm soát chất lượng như kiểm soát thống kê (Statistical Process Control - SPC) có thể được sử dụng để theo dõi và đánh giá quá trình sản xuất. Điểm nghẽn thường xảy ra ở các công đoạn có năng suất thấp hoặc thời gian chờ đợi kéo dài. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng (simulation) có thể giúp xác định các điểm nghẽn tiềm ẩn.

2.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng máy móc và trang thiết bị

Đánh giá hiệu quả sử dụng máy móc và trang thiết bị là một phần quan trọng của phân tích quy trình. Các chỉ số OEE (Overall Equipment Effectiveness) có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả tổng thể của thiết bị. Việc bảo trì máy móc định kỳ và bảo dưỡng thiết bị thường xuyên là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

2.3. Rủi ro và các vấn đề an toàn lao động trong sản xuất

An toàn lao động là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quy trình sản xuất vỏ liều. Các rủi ro tiềm ẩn bao gồm tai nạn lao động, tiếp xúc với hóa chất độc hại, và tiếng ồn lớn. Cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động và cung cấp đầy đủ trang thiết bị bảo hộ cá nhân cho người lao động.

III. Phương Pháp Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều K56 Của Bách Khoa

Dựa trên kết quả phân tích, có thể đề xuất các phương pháp cải tiến quy trình. Các phương pháp này có thể bao gồm tối ưu hóa thiết kế vỏ liều, lựa chọn vật liệu phù hợp hơn, cải tiến công nghệ sản xuất, tự động hóa các công đoạn, và áp dụng các nguyên tắc Lean Manufacturing như 5S và Kaizen. Thiết kế dụng cụ ở nguyên công dập vuốt 3 tạo biên dạng bên trong sản phẩm phù hợp với tính toán công nghệ và thay thế vật liệu làm dụng cụ, không sử dụng nguyên công dập lõm trên quy trình, từ đó giảm được tỷ lệ hỏng sản phẩm, tiêu hao dụng cụ giảm, rút ngắn thời gian gia công sản phẩm.

3.1. Áp dụng phương pháp Lean Manufacturing và Six Sigma

Lean Manufacturing tập trung vào việc loại bỏ lãng phí trong quá trình sản xuất, trong khi Six Sigma tập trung vào việc giảm thiểu sai sót và cải thiện chất lượng. Việc kết hợp cả hai phương pháp này có thể mang lại hiệu quả cao trong việc cải tiến quy trình. Các công cụ như PDCA (Plan-Do-Check-Act) có thể được sử dụng để triển khai các dự án cải tiến.

3.2. Tự động hóa và robot hóa quy trình sản xuất vỏ liều

Tự động hóa và robot hóa có thể giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động, và cải thiện độ chính xác của quy trình sản xuất. Các robot có thể được sử dụng để thực hiện các công việc lặp đi lặp lại, nguy hiểm, hoặc đòi hỏi độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc triển khai tự động hóa cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.

3.3. Kiểm soát chất lượng và phòng sạch trong sản xuất vỏ liều

Kiểm soát chất lượng là một yếu tố then chốt trong sản xuất vỏ liều. Cần thiết lập các quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt ở từng công đoạn sản xuất để phát hiện và loại bỏ các sản phẩm không đạt yêu cầu. Trong ngành dược phẩm, việc sản xuất vỏ liều cần được thực hiện trong môi trường phòng sạch để đảm bảo độ tinh khiết và an toàn của sản phẩm.Tuân thủ các tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practice) và GDP (Good Distribution Practice).

IV. Ứng Dụng Mô Phỏng Để Tối Ưu Hóa Quy Trình Dập Vỏ Liều

Việc sử dụng phần mềm mô phỏng có thể giúp tối ưu hóa quy trình bằng cách dự đoán và đánh giá hiệu quả của các thay đổi trước khi thực hiện chúng trong thực tế. Mô hình hóa và simulation cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư kiểm tra các kịch bản khác nhau, điều chỉnh các thông số quy trình, và xác định các điều kiện tối ưu để đạt được hiệu suất cao nhất.

4.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng Deform và ứng dụng

Phần mềm mô phỏng Deform là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng các quá trình gia công kim loại, bao gồm cả dập vuốt. Phần mềm này cho phép người dùng mô phỏng quá trình biến dạng của vật liệu, dự đoán ứng suất và biến dạng, và tối ưu hóa thiết kế khuôn mẫu. Bài toán mô phỏng quá trình dập bằng (dập ổ hạt lửa) từ vật liệu Bimetal73 cần thiết lập mô hình hình học, thiết lập các điều kiện chuyển động, tiếp xúc và điều kiện biên, xây dựng dữ liệu cơ sở và chạy mô phỏng số.

4.2. Thiết lập bài toán mô phỏng quá trình dập bằng

Để thiết lập bài toán mô phỏng quá trình dập bằng, cần xác định các thông số đầu vào, bao gồm vật liệu, hình dạng khuôn mẫu, lực dập, và điều kiện ma sát. Cần xây dựng mô hình hình học của khuôn mẫu và vỏ liều, chia lưới phần tử, và gán các thuộc tính vật liệu. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế khuôn mẫu và quy trình dập.

4.3. Phân tích kết quả mô phỏng và tối ưu hóa quy trình

Kết quả mô phỏng cần được phân tích một cách cẩn thận để đánh giá hiệu quả của quy trình dập. Các thông số quan trọng cần được theo dõi bao gồm ứng suất, biến dạng, lực dập, và nhiệt độ. Dựa trên kết quả phân tích, có thể điều chỉnh các thông số quy trình để đạt được kết quả tốt nhất. Sau khi thực hiện mô phỏng có thể khai thác kết quả mô phỏng chặng dập vỏ liều đối với nguyên công dập vuốt 3 và đối với nguyên công dập bằng.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Cải Tiến Quy Trình Tại DN

Các kết quả nghiên cứu cần được đánh giá và so sánh với quy trình sản xuất hiện tại để xác định hiệu quả của các cải tiến. Các chỉ số KPI (Key Performance Indicators) như năng suất, tỷ lệ phế phẩm, và chi phí sản xuất cần được theo dõi và đánh giá. Thành công của luận văn nghiên cứu cải tiến công nghệ chế tạo vỏ liều dùng cho đạn 7,62×39mm (K56) có ý nghĩa rất lớn, chúng ta có thể chủ động đáp ứng số lượng lớn sản phẩm phục vụ Quân đội.

5.1. Đánh giá hiệu quả cải tiến năng suất và chất lượng sản phẩm

Việc đánh giá hiệu quả của các cải tiến cần được thực hiện một cách khách quan và dựa trên dữ liệu thực tế. Cần so sánh các chỉ số KPI trước và sau khi thực hiện cải tiến để xác định mức độ cải thiện. Cụ thể qua quá trình thay đổi công nghệ chặng dập bằng đã giảm tỷ lệ hỏng còn 6% sản phẩm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

5.2. Giảm chi phí sản xuất và tối ưu hóa sử dụng vật liệu

Giảm chi phí sản xuất là một mục tiêu quan trọng của cải tiến quy trình. Cần tìm kiếm các giải pháp để tối ưu hóa sử dụng vật liệu, giảm lãng phí, và tăng năng suất. Việc thay thế vật liệu đắt tiền bằng vật liệu rẻ tiền hơn cũng có thể giúp giảm chi phí.

5.3. Các ứng dụng thực tế và triển vọng phát triển

Các ứng dụng thực tế của cải tiến quy trình cần được ghi nhận và chia sẻ để khuyến khích các doanh nghiệp khác áp dụng. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp cải tiến quy trình mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.Từ những phân tích ở trên cho thấy việc nghiên cứu, thiết kế cải tiến chế tạo loại đạn 7,62×39 mm (K56) dùng cho súng tiểu liên AK, súng trung liên RPD nhu cầu rất lớn, vì vậy cần nghiên cứu nhu cầu sản xuất hàng loạt lớn, lên đòi hỏi năng suất cao, dây chuyền sản xuất tối ưu, các máy móc thiết bị tối ưu hóa sản xuất.

VI. Kết Luận Về Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều Tại BK HN

Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất vỏ liều tại Đại học Bách Khoa Hà Nội là một đóng góp quan trọng cho ngành công nghiệp dược phẩm và quốc phòng. Các phương pháp và giải pháp được đề xuất có thể giúp các doanh nghiệp tăng năng suất, giảm chi phí, và cải thiện chất lượng sản phẩm. Công nghệ dập nguội cho thép Bimetal - F18 áp dụng cho sản xuất vỏ liều.

6.1. Tổng kết các kết quả nghiên cứu chính và ý nghĩa thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu chính cần được tóm tắt và nhấn mạnh. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu cần được giải thích rõ ràng và cụ thể. - Nghiên cứu thay đổi rút ngắn nguyên công đáp ứng sản xuất hàng loạt trên dây chuyền hiện có của Nhà máy và giảm tỷ lệ hỏng trên chặng, tăng năng suất.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng phát triển

Cần đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục cải tiến quy trình sản xuất vỏ liều. Các tiềm năng phát triển của ngành công nghiệp này cần được khai thác một cách tối đa.- Nghiên cứu cải tiến kết cấu chày cối và giảm nguyên công, tăng tuổi thọ của dụng cụ nâng cao chất lượng và năng suất trong sản xuất vỏ liều đạn 7,62u39mm (K56) của Nhà máy.

6.3. Đề xuất chính sách và giải pháp hỗ trợ phát triển ngành

Cần đề xuất các chính sách và giải pháp hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp sản xuất vỏ liều. Điều này có thể bao gồm hỗ trợ tài chính, đào tạo nguồn nhân lực, và khuyến khích đầu tư vào công nghệ mới.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu trang bị vũ khí đạn dược cho quân đội và lực lượng an ninh ngày càng tăng cao, việc sản xuất các loại đạn với số lượng lớn và chi phí hợp lý trở thành vấn đề cấp thiết. Đặc biệt, đạn cỡ 7,62×39mm (K56) được sử dụng phổ biến trong các loại súng tiểu liên AK, trung liên RPD, với sản lượng khoảng 5 triệu viên/năm tại Nhà máy Z113. Tuy nhiên, dây chuyền sản xuất hiện tại được chuyển giao từ những năm 1988-1990, thiết bị đã cũ kỹ, không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và năng suất, dẫn đến tỷ lệ phế phẩm cao, làm giảm hiệu quả sản xuất. Việc nhập khẩu dây chuyền mới gặp nhiều khó khăn do đặc thù quốc phòng, do đó cải tiến công nghệ dựa trên dây chuyền hiện có là giải pháp khả thi và cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào cải tiến quy trình sản xuất chi tiết vỏ liều đạn 7,62×39mm (K56) nhằm rút ngắn nguyên công, sử dụng nguyên vật liệu giá rẻ trong nước, giảm tỷ lệ hỏng, tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế, tính toán công nghệ dập nguội, cải tiến dụng cụ và nguyên công dập vuốt trên dây chuyền hiện có tại Nhà máy Z113, với thời gian thực hiện trong giai đoạn 2021-2023. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất đạn phục vụ quốc phòng, đồng thời góp phần làm chủ công nghệ chế tạo vỏ liều trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình công nghệ chế tạo máy, đặc biệt là công nghệ dập nguội và dập vuốt. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết dập vuốt kim loại: Phân tích quá trình biến dạng vật liệu khi dập vuốt, bao gồm dập vuốt không biến mỏng thành và dập vuốt có biến mỏng thành. Các khái niệm chính như hệ số dập vuốt, lực dập vuốt, lực chặn phôi, trạng thái ứng suất và biến dạng vật liệu được sử dụng để tính toán và thiết kế nguyên công.

2. Lý thuyết xử lý nhiệt và bề mặt: Áp dụng các phương pháp nhiệt luyện như ủ, thường hóa, tôi thép để khôi phục tính dẻo, tăng độ bền và độ cứng của vật liệu thép Bimetal F18. Công nghệ xử lý bề mặt như sơn tĩnh điện được nghiên cứu để bảo vệ sản phẩm khỏi ăn mòn và tăng tuổi thọ.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: vật liệu Bimetal F18, nguyên công dập vuốt 3, nguyên công dập bằng, hệ số biến mỏng kn, lực dập vuốt Pt, khe hở giữa chày và cối, và công nghệ tóp miệng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực tế tại Nhà máy Z113, tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn vật liệu và các nghiên cứu trước đây về công nghệ dập nguội và chế tạo vỏ liều. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các sản phẩm vỏ liều 7,62×39mm (K56) được sản xuất trên dây chuyền hiện có với số lượng hàng nghìn sản phẩm để đánh giá tỷ lệ hỏng và năng suất.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tính toán công nghệ dựa trên lý thuyết dập vuốt và xử lý nhiệt.
• Thiết kế và chế tạo dụng cụ cải tiến cho nguyên công dập vuốt 3 và dập bằng.
• Mô phỏng quá trình biến dạng vật liệu bằng phần mềm Deform để đánh giá hiệu quả cải tiến.
• Thực nghiệm sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm sau cải tiến.
• So sánh tỷ lệ hỏng, năng suất và tiêu hao dụng cụ trước và sau cải tiến.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2021 đến tháng 4/2023, bao gồm các giai đoạn khảo sát, thiết kế, mô phỏng, chế tạo dụng cụ, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Rút ngắn nguyên công và giảm tỷ lệ hỏng: Việc loại bỏ nguyên công dập lõm và thay đổi thiết kế chày dập vuốt 3 đã giảm tỷ lệ hỏng sản phẩm ở nguyên công dập bằng từ mức cao xuống còn khoảng 6%. Điều này đồng nghĩa với việc giảm tiêu hao dụng cụ và thời gian gia công, góp phần tăng năng suất sản xuất.

2. Tăng năng suất sản xuất: Cải tiến quy trình công nghệ đã giúp tăng năng suất sản xuất vỏ liều 7,62×39mm (K56) trên dây chuyền hiện có, với mức tăng năng suất ước tính trên 15% so với quy trình cũ, nhờ giảm số lần nguyên công và thời gian gia công.

3. Ứng dụng vật liệu thép Bimetal F18: Vật liệu thép Bimetal F18 dày 3,2mm được sử dụng làm phôi vỏ liều, có cơ tính phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, đồng thời giá thành thấp hơn nhiều so với đồng thau truyền thống. Thành phần hóa học và chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đảm bảo độ bền từ 305 đến 395 MPa và độ giãn dài ≥ 37%.

4. Mô phỏng biến dạng vật liệu: Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Deform cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng vật liệu sau cải tiến nguyên công dập bằng và dập vuốt 3 phù hợp với tính toán công nghệ, giúp giảm nguy cơ hỏng sản phẩm và tăng tuổi thọ dụng cụ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm tỷ lệ hỏng là do thiết kế lại chày dập vuốt 3 phù hợp với tính toán công nghệ, đồng thời loại bỏ nguyên công dập lõm không cần thiết, giúp giảm biến dạng quá mức và hao mòn dụng cụ. So với các nghiên cứu trước đây về công nghệ dập nguội, kết quả này khẳng định hiệu quả của việc tối ưu hóa nguyên công và dụng cụ trong sản xuất hàng loạt.

Việc sử dụng vật liệu thép Bimetal F18 thay thế đồng thau không chỉ giảm chi phí nguyên liệu mà còn đảm bảo tính ổn định cơ học và công nghệ trong quá trình dập nguội. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự phù hợp giữa lý thuyết và thực tế, giúp nhà máy chủ động kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ hỏng trước và sau cải tiến, bảng thống kê năng suất sản xuất, và hình ảnh mô phỏng phân bố ứng suất trên sản phẩm. Điều này giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của các giải pháp cải tiến.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai áp dụng quy trình cải tiến trên toàn bộ dây chuyền sản xuất: Động viên nhà máy Z113 áp dụng nguyên công dập vuốt 3 và dập bằng đã cải tiến nhằm giảm tỷ lệ hỏng xuống dưới 6% và tăng năng suất ít nhất 15% trong vòng 12 tháng tới.

2. Đào tạo kỹ thuật viên và công nhân vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ dập nguội và vận hành dụng cụ mới cho đội ngũ kỹ thuật và công nhân nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và duy trì chất lượng sản phẩm.

3. Tăng cường bảo trì và kiểm tra dụng cụ: Thiết lập quy trình bảo trì định kỳ và kiểm tra dụng cụ dập để kéo dài tuổi thọ, giảm thiểu hỏng hóc và chi phí thay thế, với tần suất kiểm tra 3 tháng/lần.

4. Nghiên cứu tiếp tục cải tiến vật liệu và công nghệ xử lý bề mặt: Khuyến khích nghiên cứu ứng dụng các vật liệu mới và công nghệ xử lý bề mặt như sơn tĩnh điện để nâng cao độ bền và khả năng chống ăn mòn của vỏ liều, dự kiến thực hiện trong 2 năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư tại các nhà máy sản xuất đạn dược: Giúp hiểu rõ quy trình công nghệ, các điểm cải tiến để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

2. Chuyên gia nghiên cứu và phát triển công nghệ chế tạo máy: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn về công nghệ dập nguội, dập vuốt và xử lý nhiệt trong sản xuất chi tiết kim loại.

3. Sinh viên và học viên ngành kỹ thuật cơ khí, chế tạo máy: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng công nghệ dập nguội và cải tiến quy trình sản xuất trong lĩnh vực quốc phòng.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách quốc phòng: Hỗ trợ đánh giá hiệu quả công nghệ sản xuất đạn dược trong nước, từ đó xây dựng các chính sách phát triển công nghiệp quốc phòng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Cải tiến quy trình sản xuất vỏ liều có tác động như thế nào đến chi phí sản xuất?
   Cải tiến giúp giảm số nguyên công và tỷ lệ hỏng, từ đó giảm tiêu hao dụng cụ và nguyên vật liệu, ước tính giảm chi phí sản xuất khoảng 10-15%, đồng thời tăng năng suất sản xuất.

2. Vật liệu thép Bimetal F18 có ưu điểm gì so với đồng thau truyền thống?
   Thép Bimetal F18 có giá thành thấp hơn, cơ tính phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, dễ gia công dập nguội và có độ bền cao, giúp giảm chi phí nguyên liệu mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3. Phần mềm mô phỏng Deform được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Deform mô phỏng quá trình biến dạng vật liệu trong nguyên công dập vuốt và dập bằng, giúp đánh giá phân bố ứng suất, biến dạng và dự đoán tỷ lệ hỏng, từ đó tối ưu thiết kế dụng cụ và quy trình.

4. Làm thế nào để giảm tỷ lệ hỏng sản phẩm trong quá trình dập vuốt?
   Bằng cách thiết kế lại chày dập phù hợp, điều chỉnh khe hở giữa chày và cối, sử dụng chất bôi trơn thích hợp và áp dụng xử lý nhiệt đúng quy trình để khôi phục tính dẻo của vật liệu.

5. Cải tiến này có thể áp dụng cho các loại đạn khác không?
   Có thể áp dụng nguyên tắc cải tiến quy trình và thiết kế dụng cụ cho các loại đạn khác có cấu tạo tương tự, tuy nhiên cần nghiên cứu điều chỉnh phù hợp với đặc tính vật liệu và kích thước sản phẩm.

Kết luận

• Đã nghiên cứu và cải tiến thành công quy trình sản xuất chi tiết vỏ liều đạn 7,62×39mm (K56) bằng phương pháp dập nguội, giảm nguyên công và tỷ lệ hỏng xuống còn khoảng 6%.
• Ứng dụng vật liệu thép Bimetal F18 giúp giảm chi phí nguyên liệu mà vẫn đảm bảo chất lượng và độ bền sản phẩm.
• Mô phỏng quá trình biến dạng vật liệu bằng phần mềm Deform hỗ trợ tối ưu thiết kế dụng cụ và quy trình công nghệ.
• Cải tiến quy trình đã tăng năng suất sản xuất ước tính trên 15%, góp phần nâng cao hiệu quả dây chuyền sản xuất hiện có.
• Đề xuất triển khai áp dụng quy trình cải tiến, đào tạo nhân lực và nghiên cứu tiếp tục để nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất trong thời gian tới.

Luận văn này là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà sản xuất đạn dược, chuyên gia kỹ thuật và các cơ quan quản lý trong lĩnh vực quốc phòng. Để tiếp tục phát huy kết quả, cần tổ chức áp dụng rộng rãi và nghiên cứu mở rộng cho các loại đạn khác nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của lực lượng vũ trang.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VỎ LIỀU VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO VỎ LIỀU 1. Giới thiệu tổng quan về vỏ liều 1. Kết cấu và yêu cầu cơ bản của viên đạn Hiện nay trong nước và trên thế giới lực lượng quân đội và các lực lượng an ninh trật tự thường sử dụng các loại đạn phổ biến dùng trên các loại súng ngắn, súng trường và các loại pháo cao xạ sử dụng các loại đạn kích thước khác nhau như: cỡ đạn từ 5,56mm, 7,62mm, 23mm, 25mm, 30mm…. Dùng để chiến đấu và huấn luyện diễn tập.

Cấu tạo viên đạn cỡ 7,62 mm sử dụng trên súng trường M14. Một số thông số hình học chính của đạn cỡ 7,62×39 (K56) mm như sau: - Cỡ đạn: 7,62 mm; - Kiểu vỏ liều: Hình chai, không vành; - Đường kính cổ: 8,57 mm; - Đường kính thân: 11,34 mm; - Đường kính vành: 11,35 mm; - Chiều dài vỏ đạn: 38,7 mm; - Chiều dài tổng: 56 mm. * Kết cấu viên đạn. Viên đạn gồm có 4 phần: Phần đầu đạn, vỏ liều, thuốc phóng và hạt lửa.

- Đầu đạn: Là phần tử được bắn ra khỏi miệng nòng và thực hiện các công dụng cơ bản của đạn: tiêu diệt mục tiêu, có nghĩa thực hiện tác dụng sát thương, ngăn chặn, xuyên, gây cháy và các tác dụng khác. 4 - Vỏ liều: Dùng để chứa liều phóng, liên kết với đầu đạn và hạt lửa, bịt kín khí thuốc khi bắn. - Thuốc phóng: Là chất cháy có dạng hình cầu, hình trụ hoặc dẹt. Khi nhận được nguồn cháy (hạt lửa) thuốc phóng cháy kèm theo sự hình thành một lượng khí thuốc, đồng thời nhiệt độ tăng đột ngột (tới 2500 qC) và áp suất tăng sẽ đẩy đầu đạn ra khỏi vỏ liều.

Thuốc phóng cháy trong viên đạn - Hạt lửa: Để mồi cháy liều thuốc phóng. Hạt lửa có thuốc phóng nhạy với nhiệt và tác dụng va đập. * Yêu cầu cơ bản của viên đạn Hiệu quả tác dụng tại mục tiêu, tác dụng sát thương được xác định bằng độ xuyên sâu vào lớp thịt và thực hiện tác dụng bên trong. Đạn phải có đặc tính thuật phóng ổn định.

Vận tốc đầu nòng của đầu đạn và áp suất lớn nhất của khí thuốc pmax trong phạm vi cho phép. Đạn cần phải có khả năng ổn định nhiệt: Sau khi nhiệt độ tăng +50 qC và giảm đến -50 qC, khi trở lại nhiệt độ bình thường, thì giá trị các đặc tính thuật phóng của đạn không được thay đổi. Đảm bảo tản mát của đầu đạn khi tới mục tiêu là nhỏ nhất. Hoạt động an toàn tin cậy khi sử dụngvà đạn bảo quản được lâu dài.

Sản phẩm viên đạn cắt bổ thực tế 5 1. Giới thiệu một số loại vỏ liều Vỏ liều là một phần tử cơ bản của viên đạn đảm bảo hoạt động tin cậy khi sử dụng trên các loại súng, thuận tiện nạp đạn vào buồng nòng, trong quá trình bắn đảm bảo độ bền không bị nứt, rách, và không gây hóc tắc, đảm bảo an toàn cho người sử dụng. - Các loại vỏ liều súng ngắn thường dùng: + Vỏ liều súng ngắn 7,62u25 (K54); + Vỏ liều súng 9×18 Makarov (đạn K59); + Vỏ liều súng 9×19 Parabellum (9mm Luger); + Vỏ liều cao su 10×22mm; + Vỏ liều đạn hơi 7,62mm sử dụng trong diễn tập huấn luyện. Vỏ liều dùng cho súng ngắn a, Vỏ liều đạn 9x19mm; b, Vỏ liều đạn cao su - Vỏ liều súng trường: + Vỏ 7,62u39 (K56) sử dụng trên súng trường bán tự động CKC, súng tiểu liên AK47, Trung liên RPD, RPK; + Vỏ liều 7,62u51mm dùng cho súng M14, M60; + Vỏ liều 12,7u108mm dùng cho súng máy 12,7mm; Hình 1.

Vỏ liều dùng cho súng trường 6 Hình 1. Viên đạn có kiểu vỏ liều hình chai gờ bằng Hình 1. Viên đạn có kiểu vỏ liều có dạng hình trai gờ lồi Hình 1. Viên đạn có vỏ liều dạng trụ gờ bằng 1.

Cấu tạo vỏ liều Vỏ liều dùng để chứa thuốc phóng, định vị đạn trong nòng, bịt kín khí thuốc khi bắn. Vỏ liều thường có dạng hình chai (ngắn, dài) hoặc hình trụ (nhưng thành vỏ liều vẫn có độ côn nhỏ). Phần đáy vỏ liều thường có gờ hoặc rãnh cắt để tỳ vào buồng đạn và tháo đạn ra khỏi nòng. Mỗi phần vỏ liều có công dụng riêng, tương ứng với điều kiện làm việc nó có các kích thước và hình dạng xác định.

Các phần chính của vỏ liều Miệng vỏ liều để giữ chắc chắn đầu đạn, đồng thời tạo khả năng bịt kín tốt hơn khí thuốc phóng. Trong một số mẫu, miệng vỏ liều đóng vai trò định vị đạn trong buồng. Các kích thước của miệng được xác định bằng bề dày thành, bằng phương pháp kẹp chặt đầu đạn và cỡ của nó. Độ bền liên kết của đầu đạn và vỏ liều được đặc trưng bằng lực và công rút đầu đạn khi bắn.

Lực rút đầu đạn đạt được tương ứng với bề dày thành và chiều dài phần miệng, bằng sự căng giữa nó và phần dẫn của đầu đạn, bằng các cơ tính của miệng, bằng phương pháp liên kết giữa miệng và đầu đạn. Vai vỏ liều là phần chuyển tiếp từ miệng đến thân, nó là một trong các đoạn bịt kín khí thuốc, trong một số kết cấu, nó là phần định vị cho đạn cũng như là phương tiện triệt tiêu động năng của đạn khi nạp. Vì vậy phần vai phải có bề dày không lớn và giới hạn chảy không cao. Sự nén dẻo nào đó phần vai cho phép trong quá trình nạp đạn được thực hiện tin cậy hơn trong các vỏ liều đồng thau.

Trong các vỏ liều thép khi bắn sự nén nêu trên trở lên khó khăn hơn, do đó có thể phát sinh sự đóng khóa nòng không hoàn toàn. Thân vỏ liều dùng để chứa và bảo vệ liều phóng, phần trên của nó còn là phương tiện bịt kín. Thân vỏ liều cần phải đảm bảo yêu cầu bịt kín, cứng, tin cậy rút vỏ liều ra. Phần bịt kín khí thuốc là phần thân trên của thân.

Đáy vỏ liều dùng để chứa hạt lửa, đóng khóa nòng, nạp đạn, giảm biến dạng thân và vai khi bắn. Hình dạng và bề dày đáy được xác định tùy thuộc vào kích thước vỏ liều và hạt lửa, giá trị áp suất khí thuốc cực đại, kết cấu buồng đạn. Bề mặt trong của đáy có thể phẳng hay lồi ở giữu. Trong đáy có một hốc chứa hạt lửa và làm các lỗ truyền lửa để tia lửa từ hạt lửa truyền đến đốt cháy thuốc phóng 8 Hình 1.

Kết cấu phần đáy vỏ liều a, Mặt trong có 2 lỗ truyền lửa b, Có lỗ truyền lửa trung tâm c, Có lỗ truyền lửa xiên góc Bề dày đáy vỏ liều được xác định với điều kiện đảm bảo che kín lỗ khuyết ở đáy mặt cắt rãnh nòng dưới cần hất vỏ liều, đóng khóa nòng,. để loại trừ sự đứt thành vỏ liều khi bắn. Các kích thước của cái móc vỏ liều và lỗ khuyết trên mặt cắt rãnh nòng sẽ tăng khi tăng đường kính đáy vỏ liều. Bởi vậy chiều dày đáy cần tăng tỷ lệ với đường kính.

Phân loại vỏ liều a, Theo hình dạng kết cấu Vỏ liều có 2 loại là hình trụ và hình chai. Loại hình chai dùng cho đạn của súng trường, súng tự động, súng cỡ lớn và hình trụ cho đạn súng ngắn và súng ổ quay. Kết cấu vỏ liều thường dùng a, Súng trường với gờ đáy lồi; b, Súng tự động; c, Súng lục dạng hình trụ 1. Lỗ truyền lửa; 5.

ổ lắp hạt lửa 9 b, Theo phương pháp định vị trong buồng đạn Vỏ liều định vị trong buồng đạn: - Gờ đáy vào rãnh ngắn của phần rãnh nòng; - Vai vào vai buồng đạn; - Miệng vào gờ lồi của buồng đạn; - Gờ lồi trên thân vỏ liều vào rãnh ngắn của phần rãnh nòng. Vỏ liều Phần vai vỏ liều định vị Buồng nòng súng Hình 1. Vị trí vỏ liều khi được định vị trong nòng súng Khi định vị đạn bằng vai, bề mặt định vị là vai vỏ liều và vai buồng đạn. Vì kích thước cơ bản là chiều dài thân vỏ đạn nên để đảm bảo khe hở dọc trục nhỏ nhất, thì cần phải chế tạo chính xác hơn các kích thước bên ngoài của vỏ liều và các phần tử của bộ phận khóa nòng.

Khi định vị đạn bằng gờ đáy thì bề mặt định vị là mặt cắt (mặt đầu) phần rãnh nòng súng và mặt trước gờ đáy (hình 1. Giá trị giới hạn của khe hở giữa đáy vỏ đạn và mặt gương khóa nòng lúc này được xác định bằng dung sai về bề dày gờ đáy và các phần tử bộ phận khóa nòng. Các phương pháp định vị trong buồng đạn a, Vai b, Gờ đáy c, Gờ lồi trên thân d, Miệng vỏ liều 1. Vật liệu chế tạo vỏ liều Vật liệu chế tạo vỏ liều có 2 loại khác nhau: bằng kim loại (thép các bon hàm lượng thấp, đồng thau hay bimetal và phi kim loại (các tông, polyetylen…).

Các yêu cầu đối với vật liệu để chế tạo vỏ liều như sau: - Độ dẻo cao khi dập nguội, đảm bảo biến dạng đàn hồi-dẻo khi bắn mà không phá hủy độ bền; - Khả năng bền do được biến dạng để nhận được các cơ tính cần thiết; - Độ bền cao đảm bảo tin cậy của vỏ liều khi bắn; - Không thay đổi cơ tính trong quá trình bảo quản lâu dài; - Tính công nghệ cao, dễ gia công biến dạng dẻo và gia công cắt gọt; - Giá thành hạ và sẵn có trên thị trường; Vật liệu tốt nhất theo quan điểm thỏa mãn các yêu cầu khai thác là đồng thau mác L68, L70 nhưng có giá thành cao. Đồng thau có tính dẻo cao, có khả năng tăng bền mạnh; giới hạn bền Vb = 300-350 MPa, độ dãn dài tương đối G=50-55 %, độ thắt tương đối < =45-50 %. 11 Hiện nay nhà máy đang sử dụng loại vật liệu thép Bimetal F18 (dày 3,2mm) có giá thành giẻ và đảm bảo chất lượng sản phẩm cũng như công nghệ chế tạo ổn định. Bimetal là vật liệu không đồng nhất, nó được tạo nên bởi hai hay nhiều thành phần kim loại liên kết bền chắc với nhau, trong đó ít nhất một thành phần trội hơn về thể tích là một kim loại hoặc một hợp kim.

Bimetal là vật liệu nhiều pha, các pha tạo nên Bimetal thường rất khác nhau về bản chất, không hoà tan lẫn nhau và phân cách nhau bằng ranh giới pha. Pha liên tục trong toàn khối vật liệu và trội hơn so với các pha khác về thể tích được gọi là pha nền, pha phân bố gián đoạn trong toàn khối vật liệu hoặc ít hơn so với các pha khác về thể tích được gọi là pha dán, phủ hoặc pha cốt.