Đồ án thiết kế khuôn dập vỏ bình xăng - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Đồ án nghiên cứu công nghệ dập tấm và quy trình thiết kế khuôn dập chi tiết vỏ bình xăng. Tổng hợp tính toán lực dập, kết cấu khuôn và bản vẽ kỹ thuật chi tiết.

• Tác giả: Nguyễn Huy Toàn
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Đắc Trung
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ và thiết kế khuôn dập chi tiết vỏ bình xăng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan công nghệ và thiết kế khuôn dập vỏ bình xăng

Dập vuốt kim loại tấm đóng vai trò trọng yếu trong công nghiệp sản xuất linh kiện ô tô xe máy. Quá trình chế tạo vỏ bình xăng yêu cầu độ chính xác cao về kích thước và chất lượng bề mặt. Chi tiết này có hình dạng không gian phức tạp với độ cong thay đổi liên tục. Do đó, việc nghiên cứu quy trình công nghệ tạo hình đòi hỏi phương pháp tính toán chuẩn xác.

Quy trình gia công áp lực tấm tạo ra các sản phẩm rỗng từ phôi phẳng ban đầu. Vật liệu kim loại biến dạng dẻo dưới tác dụng của chày và cối dập. Lực ép tạo hình cần vượt qua giới hạn chảy nhưng phải nằm dưới giới hạn bền của vật liệu. Kỹ sư cần xác định kích thước phôi phẳng tối ưu nhằm tiết kiệm vật tư và đảm bảo độ điền đầy lòng khuôn. Hệ thống công nghệ hoàn chỉnh bao gồm nguyên công cắt phôi, dập vuốt sơ bộ, dập tinh, cắt vành mép và đột lỗ lắp ghép. Sự đồng bộ giữa máy dập và bộ khuôn quyết định năng suất dây chuyền sản xuất hàng khối.

1.1. Đặc điểm kết cấu hình học của vỏ bình xăng xe máy

Vỏ bình xăng xe máy gồm hai nửa vỏ ghép lại bằng phương pháp hàn kín. Mỗi nửa vỏ sở hữu biên dạng cong 3D phức tạp với nhiều góc lượn chuyển tiếp. Chiều sâu dập vuốt phân bố không đều dọc theo thân chi tiết. Các vị trí đáy và thành bên chịu mức độ biến dạng khác nhau trong suốt hành trình ép. Vật liệu chế tạo thường là thép tấm cán nguội chất lượng cao có độ dẻo tốt. Chiều dày tấm dao động từ 0.8 mm đến 1.2 mm nhằm tối ưu trọng lượng. Hình học phức tạp đòi hỏi bán kính góc lượn của chày cối phải được thiết kế chuẩn xác để tránh tạo ứng suất tập trung.

1.2. Vai trò của công nghệ dập vuốt trong chế tạo vỏ bình

Công nghệ dập vuốt định hình phôi kim loại phẳng thành chi tiết rỗng mà không làm thay đổi đáng kể thể tích vật liệu. Phương pháp này mang lại năng suất gia công rất cao và độ lặp lại kích thước chuẩn xác. Bề mặt chi tiết sau dập giữ được độ nhẵn bóng cao, giảm thiểu các bước hoàn thiện cơ khí tiếp theo. Đặc tính cơ lý của chi tiết được nâng cao nhờ hiện tượng hóa bền biến dạng trong quá trình dập nguội. Hơn nữa, việc ứng dụng dập vuốt liên hoàn giúp tự động hóa dây chuyền, hạ giá thành sản xuất và đáp ứng nhu cầu lắp ráp công nghiệp quy mô lớn.

II. Phân tích khuyết tật biến dạng dập khuôn vỏ bình xăng

Quá trình dập vuốt vỏ bình xăng luôn tiềm ẩn nhiều rủi ro biến dạng nguy hiểm. Trạng thái ứng suất tại các vùng trên phôi biến thiên rất phức tạp trong hành trình chày đi xuống. Hiện tượng nhăn vành phôi thường xuất hiện do ứng suất nén tiếp tuyến vượt quá giới hạn ổn định của tấm kim loại mỏng. Nếu không kiểm soát tốt, các sóng nhăn sẽ bị kéo vào khe hở giữa chày và cối. Tình trạng này gây kẹt phôi và phá hỏng kết cấu khuôn dập.

Ngược lại, vùng đáy và góc lượn chịu tác động của ứng suất kéo cực đại. Khi ứng suất kéo vượt qua giới hạn bền của vật liệu, hiện tượng biến mỏng quá mức hoặc rách đáy sẽ xảy ra. Khe hở giữa chày và cối dập ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chi tiết. Khe hở quá nhỏ làm tăng ma sát, gây trầy xước bề mặt và mòn dụng cụ. Khe hở quá lớn làm giảm độ chính xác hình học và tăng độ đàn hồi ngược sau khi dập. Việc cân bằng lực chặn phôi là yếu tố then chốt để hạn chế tối đa các khuyết tật này.

2.1. Hiện tượng nhăn vành và cơ chế hình thành nếp nhăn

Nếp nhăn xuất hiện chủ yếu ở phần vành phôi tự do trong giai đoạn đầu dập vuốt. Lực ép của chày đẩy vật liệu chảy vào lòng cối, tạo ra ứng suất nén theo phương tiếp tuyến. Khi tỷ số giữa đường kính phôi và chiều dày tấm lớn, vành phôi dễ mất ổn định cục bộ. Các nếp lượn sóng hình thành và phát triển nhanh chóng. Khi các nếp nhăn này bị kéo qua mép cối, chúng tạo ra lực cản chuyển động đột ngột. Điều này dẫn đến sự phân bố vật liệu không đồng đều và làm hỏng biên dạng phẳng của vành ép.

2.2. Cơ chế biến mỏng vật liệu và hiện tượng nứt rách đáy

Hiện tượng rách đáy xảy ra tại vị trí bán kính góc lượn của chày nơi ứng suất kéo tập trung cao nhất. Vùng này truyền toàn bộ lực kéo cần thiết để biến dạng phần vành phôi còn lại. Khi lực cản ma sát hoặc lực chặn phôi quá lớn, kim loại bị kéo căng vượt giới hạn dãn dài cho phép. Thành chi tiết bắt đầu biến mỏng cục bộ và tạo thành vết thắt. Sự phát triển nhanh của vết thắt gây rách toạc chi tiết ngay trong hành trình dập. Kiểm soát độ nhẵn bề mặt khuôn và bôi trơn thích hợp giúp giảm thiểu nguy cơ phá hủy này.

III. Giải pháp công nghệ và quy trình thiết kế khuôn dập

Ứng dụng công nghệ mô phỏng số CAE hỗ trợ dự đoán chính xác ứng xử dẻo của tấm kim loại. Phương pháp phần tử hữu hạn phân tích toàn diện biểu đồ giới hạn tạo hình FLD trước khi chế tạo khuôn thực tế. Phần mềm mô phỏng giúp kỹ sư phát hiện sớm các vùng màu đỏ cảnh báo nguy cơ rách và vùng màu tím cảnh báo nếp nhăn. Qua đó, các thông số bán kính lượn chày cối và lực chặn phôi được tinh chỉnh tối ưu trên mô hình 3D.

Kết cấu bộ khuôn dập vỏ bình xăng được xây dựng theo tiêu chuẩn cơ khí chính xác cao. Cụm chày và cối chế tạo từ thép hợp kim làm việc nguội có độ cứng và khả năng chống mài mòn vượt trội. Lực chặn phôi được cung cấp bởi hệ thống đệm khí nén hoặc lò xo đàn hồi nhằm duy trì áp lực ổn định. Các nguyên công cắt vành và đột lỗ được bố trí hợp lý trong sơ đồ dây chuyền dập. Việc gia công lòng khuôn trên máy phay CNC đa trục đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt và dung sai biên dạng cực nhỏ.

3.1. Ứng dụng mô phỏng số tối ưu hóa quá trình dập vuốt

Mô phỏng số là bước bắt buộc trong quy trình thiết kế khuôn dập hiện đại. Mô hình 3D của phôi, chày, cối và tấm chặn được chia lưới phần tử hữu hạn chi tiết. Thuật toán phân tích quá trình trượt tiếp xúc, ma sát và sự thay đổi chiều dày tấm kim loại theo thời gian thực. Biểu đồ lực dập và biểu đồ biến dạng cung cấp cơ sở định lượng để lựa chọn công suất máy ép phù hợp. Nhờ mô phỏng, kỹ sư loại bỏ các thử nghiệm dập thực nghiệm tốn kém, rút ngắn 50% thời gian phát triển bộ khuôn mới.

3.2. Thiết kế kết cấu bộ khuôn dập vuốt có tấm chặn phôi

Kết cấu khuôn dập vuốt bao gồm áo khuôn trên, áo khuôn dưới, chày, cối và tấm chặn vật liệu. Tấm chặn phôi ép chặt mép vành vào mặt cối với áp lực tính toán chuẩn xác. Tấm chặn triệt tiêu hoàn toàn khả năng hình thành nếp nhăn mà không làm tăng lực kéo quá mức. Khe hở giữa chày và cối được thiết lập bằng 1.1 đến 1.2 lần chiều dày vật liệu. Các chốt dẫn hướng trụ bi đảm bảo độ đồng tâm tuyệt đối giữa chày và cối trong suốt hành trình chuyển động lên xuống.

IV. Đánh giá ứng dụng công nghệ thiết kế khuôn dập vỏ bình

Quy trình nghiên cứu công nghệ và thiết kế khuôn dập vỏ bình xăng chứng minh tính hiệu quả cao trong công nghiệp gia công kim loại tấm. Sự kết hợp giữa lý thuyết gia công áp lực cổ điển và công cụ mô phỏng số hiện đại đem lại giải pháp toàn diện cho sản xuất. Sản phẩm dập thử nghiệm đạt độ bền cơ học cao, biên dạng sắc nét và không xuất hiện khuyết tật bề mặt. Tỷ lệ biến mỏng nằm trong phạm vi tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép của ngành chế tạo xe máy.

Việc chuẩn hóa thiết kế bộ khuôn giúp doanh nghiệp làm chủ công nghệ chế tạo trong nước. Giải pháp giảm đáng kể sự phụ thuộc vào linh kiện khuôn mẫu nhập khẩu giá thành cao. Năng lực gia công CNC chính xác đảm bảo tuổi thọ làm việc lâu dài của bộ khuôn dập vuốt qua hàng trăm nghìn chu kỳ ép. Đây là nền tảng quan trọng thúc đẩy tỷ lệ nội địa hóa ngành công nghiệp phụ trợ ô tô xe máy, nâng cao năng lực cạnh tranh của các xưởng cơ khí chế tạo.

4.1. Hiệu quả kinh tế và độ tin cậy trong sản xuất hàng khối

Ứng dụng khuôn dập vuốt chuyên dụng giúp rút ngắn chu kỳ gia công một sản phẩm xuống chỉ còn vài giây. Quy trình giảm tỷ lệ phế phẩm xuống dưới mức 1%, tiết kiệm tối đa phôi liệu thép tấm đắt tiền. Độ bền khuôn cao cho phép dập liên tục hàng trăm nghìn sản phẩm mà không cần sửa chữa lớn. Chi phí khấu hao dụng cụ trên từng đơn vị sản phẩm giảm đáng kể. Hiệu quả kinh tế vượt trội này giúp các nhà máy tự tin mở rộng quy mô sản xuất và tối ưu hóa lợi nhuận.

4.2. Khả năng mở rộng cho các sản phẩm cơ khí dập tấm phức tạp

Quy trình tính toán và thiết kế khuôn dập vỏ bình xăng có thể chuyển giao linh hoạt cho nhiều chi tiết kim loại tấm khác. Các sản phẩm như nắp ca-pô, vách ngăn động cơ, chậu rửa inox hoặc bình chịu áp lực đều áp dụng nguyên lý tương tự. Phương pháp mô phỏng số kết hợp chế tạo CNC tạo thành quy trình chuẩn khép kín trong ngành khuôn mẫu. Việc làm chủ công nghệ này mở ra tiềm năng sản xuất các linh kiện dập tấm phức tạp cho ngành hàng không, đóng tàu và năng lượng tái tạo.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Gia công kim loại bằng áp lực là một lĩnh vực cơ bản của ngành cơ khí chế tạo, cho phép chế tạo các sản phẩm có hình dáng phức tạp với chất lượng cơ tính cao, năng suất lớn và tiết kiệm vật liệu. Trong đó, công nghệ dập tạo hình kim loại tấm được ứng dụng sâu rộng trong các ngành công nghiệp chế tạo ô tô, xe máy, hàng không, điện tử và dân dụng tại các quốc gia phát triển. Tại Việt Nam, lĩnh vực dập tạo hình tấm đã có những bước tiến nhất định nhưng quy mô còn hạn chế; công nghiệp phụ trợ trong nước vẫn phụ thuộc nhiều vào linh kiện nhập khẩu. Quá trình thiết kế khuôn và công nghệ dập tấm ở các cơ sở sản xuất nội địa chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thủ công, phương pháp thử - sai làm tăng chi phí và thời gian chế thử.

Đề tài "Nghiên cứu công nghệ và thiết kế khuôn dập chi tiết vỏ bình xăng" do sinh viên Nguyễn Huy Toàn thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đắc Trung (Bộ môn Gia công áp lực, Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 2016) được xây dựng nhằm giải quyết bài toán thiết kế công nghệ và khuôn mẫu cho sản phẩm dập vuốt sâu trong ngành sản xuất xe máy.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 3 nội dung:

1. Ứng dụng công nghệ tạo hình kim loại tấm để chế tạo chi tiết cơ khí dạng vỏ mỏng đạt độ chính xác và chất lượng hình học cao.
2. Đánh giá đặc điểm và độ chính xác của quá trình dập tạo hình thông qua bài toán mô phỏng số, từ đó hiệu chỉnh hợp lý các thông số công nghệ trước khi đưa vào sản xuất thực tế.
3. Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế kết cấu khuôn và mô phỏng quá trình gia công khuôn trên máy công cụ CNC, đưa ra phương án chế tạo khuôn mẫu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm:

• Tính toán quy trình công nghệ dập tạo hình vỏ bình xăng (khai triển phôi, xếp hình, tính lực công nghệ và chọn thiết bị).
• Thiết lập mô hình và mô phỏng số quá trình biến dạng dẻo trên phần mềm Dynaform.
• Thiết kế kết cấu các bộ khuôn công nghệ (khuôn cắt phôi, khuôn dập vuốt, khuôn cắt vành và đột lỗ) và lập trình gia công khuôn trên máy CNC.

Đối tượng nghiên cứu là công nghệ dập tạo hình kim loại tấm, kết cấu khuôn dập, cùng các phần mềm hỗ trợ kỹ thuật Dynaform và Catia. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chi tiết nửa thân dưới của vỏ bình xăng xe máy, chế tạo từ thép không gỉ SUS 304 có chiều dày tấm $S = 1,5\text{ mm}$.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết biến dạng dẻo kim loại và cơ học công nghệ dập tấm. Quá trình tác dụng ngoại lực lên vật liệu được khảo sát qua ba giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy. Khả năng biến dạng dẻo của kim loại chịu ảnh hưởng đồng thời bởi các yếu tố: nhiệt độ gia công, trạng thái ứng suất chính, ứng suất dư bên trong phôi, ma sát tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ, cấu trúc tổ chức kim loại và tốc độ biến dạng. Trong dập tạo hình, kim loại chịu trạng thái ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn so với trạng thái ứng suất nén mặt hoặc ứng suất đường.

Về mặt công nghệ, đồ án tổng hợp các giải pháp tạo hình kim loại tấm cơ bản và hiện đại:

• Công nghệ dập vuốt thông thường và dập vuốt sâu: Biến đổi phôi phẳng thành chi tiết rỗng thông qua chuyển động của chày ép phôi vào cối. Để kiểm soát hiện tượng nhăn do ứng suất nén tiếp tuyến và nứt rách do ứng suất kéo hướng kính, đồ án áp dụng hệ thống bích chặn phôi (sử dụng đệm cơ khí, khí nén hoặc thủy lực), bố trí gân vuốt để điều hòa trở lực kéo phôi dọc theo đường bao lòng cối và xác định khe hở làm việc $Z$ giữa chày và cối. Đối với chi tiết hình hộp, khe hở ở phần thành thẳng được xác định là $Z = 1,2S$, trong khi ở các góc cong được mở rộng lên $Z = (1,3 - 1,4)S$ nhằm hạn chế hiện tượng tăng dày cục bộ.
• Các công nghệ tạo hình tấm mở rộng: Công nghệ miết (miết tạo hình, miết biến cứng bề mặt, miết ép biến mỏng); công nghệ dập thủy cơ (ứng dụng chất lỏng cao áp tạo đối áp làm tăng giới hạn tạo hình); công nghệ dập thủy tĩnh (sử dụng áp suất chất lỏng định hình phôi tấm hoặc phôi ống vào lòng cối).
• Lý thuyết bôi trơn và ma sát: Sử dụng chất bôi trơn có chất độn (bột phấn hoạt thạch, graphit, bột gỗ) tạo màng ngăn chịu áp lực cao, ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp giữa phôi và bề mặt cối, giảm ma sát và tăng tuổi thọ khuôn.

Phương pháp nghiên cứu được tác giả triển khai kết hợp giữa lý thuyết giải tích và công nghệ tính toán số:

• Phương pháp giải tích công nghệ: Xác định kích thước phôi khai triển, tính diện tích phôi, chu vi cắt, bán kính góc lượn, và tính toán lực công nghệ (lực cắt, lực dập vuốt, lực cắt vành đột lỗ) dựa trên công thức thực nghiệm chuyên ngành gia công áp lực.
• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEA): Ứng dụng phần mềm chuyên dụng Dynaform để thiết lập bài toán dập tấm, chia lưới phần tử, gán mô hình vật liệu, đặt điều kiện biên và mô phỏng động học biến dạng nhằm dự báo khuyết tật.
• Phương pháp mô hình hóa và lập trình CAM: Sử dụng phần mềm Catia để thiết kế mô hình khối 3D chi tiết, trải phẳng biên dạng phôi, thiết kế cụm kết cấu khuôn dập và mô phỏng đường chạy dao gia công CNC.

---

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công nghệ

Để gia công chi tiết thân dưới vỏ bình xăng, tác giả tiến hành so sánh ba phương án phân chia nguyên công công nghệ:

Tiêu chí	Phương án 1	Phương án 2 (Phương án chọn)	Phương án 3
Quy trình nguyên công	- NC 1: Cắt phôi cuộn/tấm thành dải phôi - NC 2: Cắt phôi biên dạng từ phôi dải - NC 3: Dập vuốt - NC 4: Cắt mép - NC 5: Đột lỗ	- NC 1: Cắt phôi cuộn thành dải phôi - NC 2: Cắt phôi theo biên dạng - NC 3: Dập vuốt tạo hình - NC 4: Cắt mép và đột lỗ đồng thời	- NC 1: Cắt phôi dải từ phôi tấm - NC 2: Cắt phôi theo biên dạng và dập vuốt kết hợp - NC 3: Cắt mép và đột lỗ đồng thời
Ưu điểm	Kết cấu từng bộ khuôn đơn giản, dễ gia công chế tạo.	Đảm bảo độ chính xác của sản phẩm, giảm số lượng khuôn và số lần gá đặt so với Phương án 1.	Số lượng khuôn ít nhất, rút ngắn chu kỳ sản xuất.
Nhược điểm	Sử dụng nhiều bộ khuôn (5 nguyên công), làm tăng chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm.	Yêu cầu khuôn cắt mép phối hợp đột lỗ có độ chính xác lắp ráp cao hơn khuôn đơn.	Khuôn liên hợp cắt - vuốt phức tạp, chế tạo và bảo dưỡng khó khăn, độ chính xác sản phẩm khó ổn định.

Phương án 2 được lựa chọn nhờ sự cân bằng giữa tính khả thi chế tạo khuôn mẫu, độ chính xác hình học của chi tiết và chi phí đầu tư thiết bị.

Vật liệu được chọn để chế tạo chi tiết là thép không gỉ Austenitic SUS 304 (SS304) dày $1,5\text{ mm}$, có giới hạn bền kéo $\sigma_b \ge 520\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} \ge 205\text{ MPa}$. Vật liệu này đáp ứng yêu cầu chống ăn mòn hóa học khi tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu xăng dầu và có độ dẻo cao phù hợp cho nguyên công dập vuốt sâu.

Kết quả tính toán kích thước phôi và thông số công nghệ:

• Khai triển phôi trên phần mềm Catia: Do chi tiết có biên dạng uốn phức tạp, phôi ban đầu được xác định có dạng hình chữ nhật bao ngoài nhằm bù lượng dư cắt mép và phần bù công nghệ.
• Xếp hình phôi: Phôi dải được pha cắt từ phôi cuộn với chiều rộng dải $B = 550\text{ mm}$. Hệ số sử dụng vật liệu đạt được là $K_s = 79,8%$.
• Lực cắt phôi biên dạng: Xác định theo công thức $P = L \cdot S \cdot \sigma_c$ (với chu vi cắt $L = 1650\text{ mm}$, chiều dày $S = 1,5\text{ mm}$, trở lực cắt $\sigma_c = 0,8\sigma_b = 416\text{ N/mm}^2$). Lực cắt tính toán là $P = 1.325.520\text{ N}$ ($\approx 132,5\text{ tấn}$).
• Lực dập vuốt sơ bộ: Xác định qua tổng chiều dài vùng uốn đo trên mô hình Catia là $L = 856,966\text{ mm}$, bề dày $S = 1,5\text{ mm}$, $\sigma_b = 520\text{ N/mm}^2$. Lực dập tính toán là $P = 668.460\text{ N}$ ($\approx 66,8\text{ tấn}$).
• Lực cắt vành biên và đột lỗ: Tính với chu vi cắt và hệ số điều chỉnh $k = 1,1$, lực cắt xác định là $P = 703.560\text{ N}$ ($\approx 70,3\text{ tấn}$).

Dựa trên lực công nghệ lớn nhất và kích thước bao của phôi, tác giả lựa chọn thiết bị tạo hình là máy ép thủy lực 4 cột 200 tấn, có các thông số kỹ thuật:

• Lực ép danh nghĩa: $P_h = 200\text{ tấn}$.
• Kích thước bàn máy: $1300 \times 900\text{ mm}$.
• Tốc độ hành trình không tải đi xuống: $120\text{ mm/s}$.
• Tốc độ ép: $10\text{ mm/s}$.
• Chiều cao toàn bộ máy: $4000\text{ mm}$.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Công nghệ tạo hình kim loại tấm

Chương này tổng quan về vai trò của gia công áp lực trong cơ khí hiện đại. Tác giả nêu bật đặc điểm của dập tấm: áp dụng chủ yếu ở trạng thái nguội với phôi tấm $S \le 4\text{ mm}$, độ chính xác chi tiết cao, bảo đảm tính lắp lẫn mà không cần gia công cắt gọt bổ sung. Chương 1 liệt kê các sản phẩm dập tấm điển hình trong công nghiệp ô tô (mui xe, cánh cửa, khung gầm, ống xả), hàng không, quân sự và dân dụng. Đồng thời, tác giả hệ thống hóa các nguyên công dập cắt, uốn, vuốt và giới thiệu các nhóm thiết bị gia công tạo hình như máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực và máy uốn lốc. Phần kết luận chương chỉ rõ sự phụ thuộc của công nghiệp phụ trợ trong nước vào nguồn linh kiện nhập khẩu và nhu cầu cấp thiết trong việc tính toán khoa học công nghệ dập tấm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết công nghệ dập tạo hình kim loại tấm

Chương 2 trình bày lý thuyết cơ bản về biến dạng dẻo kim loại thông qua mối quan hệ lực - biến dạng và phân tích ba trạng thái ứng suất chính: ứng suất đường, ứng suất mặt và ứng suất khối. Tác giả phân tích các nhân tố kỹ thuật ảnh hưởng đến tính dẻo: nhiệt độ nung, ứng suất dư, tổ chức mạng tinh thể, tốc độ biến dạng và ma sát ngoài.

Trọng tâm của chương là nguyên công dập vuốt thông thường và vuốt sâu. Tác giả phân loại chi tiết dập vuốt thành 3 nhóm (tròn xoay, hình hộp, hình phức tạp) và phân tích nguyên nhân gây ra khuyết tật nhăn và rách vành. Để khắc phục hiện tượng này, chương nghiên cứu cơ chế hoạt động của bích chặn phôi (điều khiển cơ khí, khí nén, thủy lực và CNC), tối ưu hóa bán kính góc lượn của chày - cối, bố trí gân vuốt ở các thành phẳng để cân bằng trở lực kéo với góc cong, và xác định tỷ lệ khe hở chày - cối $Z$ giữa vùng thành thẳng ($1,2S$) và góc hộp ($(1,3 - 1,4)S$). Ngoài ra, chương giới thiệu các công nghệ biến dạng tiên tiến gồm công nghệ miết (miết tạo hình, miết biến cứng, miết biến mỏng), dập thủy cơ có đối áp chất lỏng, dập thủy tĩnh phôi tấm/ống, cùng kỹ thuật bôi trơn sử dụng chất bôi trơn chứa chất độn (graphit, bột talc, bột gỗ).

Chương 3: Tính toán quy trình công nghệ dập chi tiết

Nội dung chương 3 đi sâu vào bài toán chế tạo vỏ bình xăng xe máy. Chi tiết khảo sát là nửa thân dưới của bình xăng kết cấu hàn hai nửa, có đặc điểm vỏ mỏng, độ sâu dập vuốt lớn, biên dạng đối xứng và yêu cầu độ kín khít chống rò rỉ nhiên liệu.

Tác giả so sánh các mác thép không gỉ (Austenitic, Ferritic, Duplex, Martensitic) và lựa chọn inox SUS 304 ($\sigma_b \ge 520\text{ MPa}$, $\sigma_{ch} \ge 205\text{ MPa}$). Mô hình 2D và 3D của sản phẩm được thiết lập trên phần mềm thiết kế. Sau khi so sánh 3 phương án quy trình công nghệ, phương án 2 được lựa chọn. Tác giả tính toán khai triển phôi trên phần mềm Catia, định hình phôi dập chữ nhật, xác định dải phôi cắt $B = 550\text{ mm}$ với hệ số sử dụng vật liệu $K_s = 79,8%$. Các thông số lực được xác lập: lực cắt phôi ($1.325.520\text{ N}$), lực dập vuốt ($668.460\text{ N}$), lực cắt vành đột lỗ ($703.560\text{ N}$), làm căn cứ lựa chọn máy ép thủy lực 4 cột 200 tấn.

Chương 4: Mô phỏng quá trình biến dạng

Chương 4 thiết lập bài toán kiểm tra biến dạng dẻo trên phần mềm Dynaform nhằm thay thế phương pháp thử - sai truyền thống. Trình tự mô phỏng số bao gồm: nhập mô hình hình học bề mặt chi tiết, chia lưới phần tử hữu hạn cho phôi và các bề mặt tiếp xúc của khuôn (cối dập, chày dập, tấm chặn), định nghĩa thông số vật liệu SS304 và xác lập các điều kiện biên chuyển động, lực chặn, ma sát tiếp xúc.

Kết quả mô phỏng trên Dynaform được biểu diễn trực quan qua biểu đồ biến dạng (Forming Limit Diagram - FLD) với các mã màu nhận diện khuyết tật:

• Vùng màu tím: Kim loại xuất hiện hiện tượng nhăn bề mặt.
• Vùng màu xám: Kim loại bị kéo căng.
• Vùng màu hồng: Kim loại biến dạng mức độ ít và có nguy cơ nhăn.
• Vùng màu xanh: Kim loại biến dạng thuận lợi, đạt chất lượng tạo hình tốt nhất.
• Vùng màu vàng và màu đỏ: Kim loại bị biến mỏng quá mức, tiềm ẩn nguy cơ nứt và rách thành phẩm. Đồng thời, phần mềm trích xuất biểu đồ lực dập theo hành trình ép của chày, cho phép kiểm chứng độ tin cậy của kết quả tính toán giải tích ở Chương 3.

Chương 5: Thiết kế khuôn và lập trình gia công khuôn trên máy CNC

Dựa trên mục lục và nhiệm vụ đồ án, chương 5 triển khai thiết kế kết cấu ba bộ khuôn phục vụ quy trình công nghệ: khuôn cắt phôi biên dạng, khuôn dập vuốt tạo hình thân bình xăng, và khuôn liên hợp cắt vành - đột lỗ. Sau khi hoàn thiện kết cấu khuôn, tác giả sử dụng module CAM của phần mềm Catia để mô phỏng bề mặt lòng khuôn, thiết lập chiến lược chạy dao và xuất chương trình gia công điều khiển số (G-code) cho máy phay CNC.

---

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể sau:

• Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo nửa thân dưới vỏ bình xăng xe máy gồm 4 nguyên công: cắt phôi dải từ phôi cuộn, cắt phôi theo biên dạng, dập vuốt tạo hình, cắt vành kết hợp đột lỗ đồng thời.
• Xác định kích thước phôi chữ nhật tối ưu từ mô hình trải phẳng Catia, thiết kế sơ đồ xếp hình dải phôi $B = 550\text{ mm}$ với hệ số sử dụng vật liệu đạt $K_s = 79,8%$.
• Xác lập đầy đủ các thông số lực công nghệ: lực cắt phôi ($1.325.520\text{ N}$), lực dập vuốt ($668.460\text{ N}$), lực cắt mép và đột lỗ ($703.560\text{ N}$); từ đó lựa chọn chính xác máy ép thủy lực 4 cột 200 tấn đáp ứng yêu cầu gia công.
• Ứng dụng thành công phần mềm Dynaform để mô phỏng quá trình tạo hình, nhận diện chính xác các vị trí khuyết tật nguy hiểm (vùng nhăn màu tím/hồng, vùng rách nứt màu vàng/đỏ) và xác định vùng biến dạng an toàn (màu xanh).
• Thiết kế kết cấu các bộ khuôn công nghệ và ứng dụng phần mềm Catia phục vụ lập trình gia công lòng khuôn trên máy CNC.

Về mặt đóng góp so với nghiên cứu và thực tế sản xuất trong nước: Đồ án chuyển đổi quy trình thiết kế khuôn truyền thống từ kinh nghiệm cảm tính sang quy trình kỹ thuật tích hợp CAD/CAE/CAM. Việc mô phỏng số trên Dynaform giúp kiểm soát thông số lực, khe hở và lực chặn trước khi gia công cơ khí, giúp giảm thiểu số lần chế thử khuôn, rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất và giảm chi phí phế phẩm.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Theo phạm vi thực hiện và nội dung tài liệu:

• Hạn chế: Thuyết minh đồ án tập trung vào tính toán lý thuyết giải tích và mô phỏng số trên phần mềm; chưa có điều kiện chế tạo bộ khuôn mẫu vật lý thực tế để dập thử nghiệm mẫu thật trên máy ép thủy lực nhằm đối chứng trực tiếp với kết quả mô phỏng Dynaform. Ngoài ra, việc xác định số lượng và kích thước gân vuốt chống nhăn trên khuôn dập hộp mới dừng ở mức khuyến nghị giải pháp kinh nghiệm mà chưa được tối ưu hóa tham số bằng mô phỏng số.
• Hướng phát triển: Hoàn thiện gia công thực tế cụm khuôn trên máy phay CNC; tiến hành dập thử sản phẩm vỏ bình xăng trên máy ép thủy lực 200 tấn; đo kiểm kích thước thực tế và độ dày thành chi tiết sau khi dập để hiệu chỉnh mô hình phần tử hữu hạn trong Dynaform; mở rộng nghiên cứu công nghệ dập thủy cơ cho các biên dạng bình xăng phức tạp hơn.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Gia công áp lực, Cơ điện tử và Chế tạo khuôn mẫu.

Các nội dung có giá trị tham khảo cụ thể bao gồm:

• Phương pháp luận triển khai phôi và tính toán xếp hình dải phôi nhằm tối ưu hóa hệ số sử dụng vật liệu $K_s$.
• Công thức và các bước tính toán lực công nghệ dập cắt, dập vuốt và cắt mép cho vật liệu thép không gỉ SUS 304.
• Quy trình từng bước cài đặt bài toán phần tử hữu hạn trong Dynaform: chia lưới công cụ, gán vật liệu kim loại tấm, đặt lực chặn và phân tích biểu đồ giới hạn tạo hình (FLD).
• Phương pháp phối hợp các công cụ CAD/CAE/CAM (Catia - Dynaform) trong thiết kế sản phẩm cơ khí dạng tấm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả lại chọn vật liệu inox 304 (SS304) để chế tạo chi tiết vỏ bình xăng?

Chi tiết vỏ bình xăng là nơi chứa nhiên liệu xăng dầu dễ cháy nổ, yêu cầu độ bền cơ học cao, độ kín khít tuyệt đối và khả năng chống ăn mòn hóa học tốt. Inox 304 thuộc nhóm thép Austenitic, có giới hạn bền kéo $\sigma_b \ge 520\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} \ge 205\text{ MPa}$, sở hữu độ dẻo cao, khả năng hàn tốt và tốc độ hóa bền rèn phù hợp cho công nghệ dập vuốt sâu.

2. Vì sao phương án công nghệ số 2 được lựa chọn thay vì phương án 1 và phương án 3?

Phương án 1 chia nhỏ thành 5 nguyên công đơn lẻ khiến số lượng bộ khuôn nhiều, làm tăng chi phí chế tạo khuôn và giá thành sản phẩm. Phương án 3 ghép nguyên công cắt phôi và dập vuốt làm kết cấu khuôn liên hợp quá phức tạp, khó chế tạo, lắp ráp và khó đảm bảo độ chính xác. Phương án 2 tích hợp hợp lý nguyên công cắt mép và đột lỗ đồng thời, vừa giảm được số lượng khuôn vừa đảm bảo độ chính xác hình học của chi tiết.

3. Thiết bị dập nào được lựa chọn và căn cứ vào các thông số kỹ thuật nào?

Tác giả lựa chọn máy ép thủy lực 4 cột 200 tấn. Lựa chọn này căn cứ vào lực công nghệ lớn nhất cần thiết (lực cắt phôi biên dạng $132,5\text{ tấn}$, lực dập vuốt $66,8\text{ tấn}$, lực cắt vành đột lỗ $70,3\text{ tấn}$) và kích thước bao lớn của phôi chữ nhật, phù hợp với kích thước bàn máy $1300 \times 900\text{ mm}$ và tốc độ ép $10\text{ mm/s}$.

4. Các mã màu trên biểu đồ biến dạng Dynaform biểu thị trạng thái gì của phôi dập?

Biểu đồ biến dạng sau khi dập vuốt trong Dynaform quy ước:

• Màu xanh: Kim loại biến dạng tốt nhất, đạt yêu cầu tạo hình.
• Màu xám: Kim loại bị kéo căng.
• Màu tím và màu hồng: Kim loại biến dạng ít hoặc xuất hiện nếp nhăn.
• Màu vàng và màu đỏ: Kim loại bị biến mỏng quá mức, cảnh báo nguy cơ nứt và rách thành phẩm.

5. Biện pháp kỹ thuật nào được áp dụng để khắc phục hiện tượng nhăn và lệch ứng suất khi dập vuốt chi tiết hình hộp?

Để chống nhăn và phân bố đều ứng suất kéo phôi dọc theo đường bao lòng cối, tác giả đưa ra ba giải pháp: sử dụng bích chặn phôi (điều chỉnh lực ép bằng đệm khí nén hoặc thủy lực), bố trí gân vuốt nhân tạo ở các phần thành phẳng để tăng trở lực kéo tương đương với các góc cong, và điều chỉnh khe hở chày - cối $Z$ không đồng đều với $Z = 1,2S$ ở phần thẳng và $Z = (1,3 - 1,4)S$ ở các góc cong.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Huy Toàn đã giải quyết hoàn chỉnh quy trình công nghệ và thiết kế khuôn dập cho chi tiết thân dưới vỏ bình xăng xe máy từ vật liệu thép không gỉ SUS 304. Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích truyền thống và công nghệ mô phỏng số trên phần mềm Dynaform, giúp kiểm soát hiệu quả các thông số công nghệ và dự báo chính xác các khuyết tật biến dạng. Kết quả thiết kế khuôn và lập trình gia công trên Catia thể hiện giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn, đóng góp vào việc nội địa hóa quy trình thiết kế khuôn mẫu trong ngành công nghiệp phụ trợ cơ khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Qua phần tổng quan về công nghệ dập tạo hình ta rút ra được một số vấn đề như sau: Gia công kim loại bằng áp lực là một phương pháp công nghệ chính trong sản xuất cơ khí. Công nghệ gia công áp lực tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ. Do vậy, gia công áp lực có một vị trí rất lớn trong công nghiệp. Tuy nhiên ở Việt Nam cho tới nay, trong lĩnh vực công nghiệp phụ trợ việc thiết kế công nghệ dập tạo hình vẫn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và việc tính toán vẫn chưa được nghiên cứu tổng quát, chưa có nhiều ứng dụng.

các linh kiện,phụ tùng ô tô,xe máy đang phải nhập nhiều từ nước ngoài. Vấn đề này là rất cấp bách, cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn trong giai đoạn hiện nay. Hơn nữa điều này sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về công nghệ này và giải quyết được một số yếu tố kỹ thuật công nghệ. Và góp phần nâng cao sản xuất nội địa,đẩy mạnh nền kinh tế trong nước.

SVTH:Nguyễn Huy Toàn 11 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ KÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM 2. Cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại Tính biến dạng của kim loại. Khi kim loại chịu tác dụng của tải trọng sẽ có ba giai đoạn biến dạng: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến dạng phá huỷ. Đồ thị quan hệ giữa lực và biến dạng Biến dạng đàn hồi (oa): dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại bị biến dạng, nếu thôi lực tác dụng thì biến dạng sẽ mất đi và kim loại lại về trạng thái ban đầu.

Đó là biến dạng mà ứng suất sinh ra trong kim loai không vượt quá giới hạn đàn hồi. Biến dạng dẻo (bc): Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi.biến dạng dẻo là dạng biến dạng vĩnh cửu, nó làm thay đổi hình dáng của kim loại sau khi thôi tác dụng. Biến dạng phá huỷ(cd):Nếu lực tác dụng vượt quá giới hạn đàn hồi ban đầu của kim loại thì đến lúc đó lực không cần tăng nữa, biến dạng vẫn tiếp tục và dẫn đến phá huỷ kim loại. Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của của ngoại lực mà không phá bị phá huỷ.

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng nhiệt, tính dẻo tăng. SVTH:Nguyễn Huy Toàn 12 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC Quá trình biến dạng dẻo kim loại chịu ảnh hưởng của các nhân tố như: nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài, vv. nên làm cho bên trong kim loại sinh ra ứng suất dư, ngay cả sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại. Những nhân tố ảnh hưởng tới qúa trình biến dạng dẻo Ảnh hưởng của nhiệt độ Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết các kim loại khi tăng nhiệt độ thì tính dẻo tăng.

Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính             a) b) c) Hình 2. Các trạng thái ứng suất a) Ứng suất đường; b) Ứng suất mặt;. c) Ứng suất khối.

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại. Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo. Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng. Trong gia công áp lực thường gặp trạng thái ứng suất khối.

Trạng thái ứng suất khối : SVTH:Nguyễn Huy Toàn 13 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC Trạng thái ứng suất mặt :    max  1 2 2 Trạng thái ứng suất đường :   max  2 Nếu  1  2  3 thì  = 0 nghĩa là không gây ra biến dạng. Điều kiện để kim loại biến dạng dẻo bị phá huỷ: max  giới hạn Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất đường thì điều kiện biến dạng dẻo là: Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất mặt thì điều kiện biến dạng dẻo là: Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất khối thì điều kiện biến dạng dẻo là: ; Ảnh hưởng của ứng suất dư: Sự tồn tại của ứng suất dư bên trong kim loại sẽ làm cho tính dẻo của kim loại giảm. Nếu ứng suất dư lớn có thể làm cho vật biến dạng hoặc phá huỷ. Ảnh hưởng của ma sát ngoài: Ma sát ngoài làm thay đổi hình thức tác dụng lực, do đó làm thay đổi trạng thái ứng suất chính của vật thể.

Ngoài ra ma sát ngoài còn cản trở biến dạng tự do của vật thể, làm cho vật thể biến dạng không đồng đều, tăng lực và công biến dạng, cản trở sự biến dạng hay cắt đứt của kim loại dưới tác dụng của lực cắt thép Ảnh hưởng của thành phần hoá học và tổ chức kim loại : Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể khác nhau, lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau, chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt. Đối với hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức, cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm. Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một pha dẻo hơn hợp kim có cấu trúc nhiều pha. Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại.

Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng: SVTH:Nguyễn Huy Toàn 14 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC Tăng tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại. Ngoài ra, tốc độ biến dạng tăng còn làm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt còn làm kim loại đạt đến nhiệt độ mà tại đó tính dẻo thấp hoặc do hiệu ứng nhiệt mà nhiệt độ của kim loại tăng dần lên làm cho kim loại chuyển từ vùng giòn sang vùng dẻo, điều này cũng ảnh hưởng đến tốc độ tác dụng lực để cắt thép, đó là chu kỳ cắt hay cũng chính là năng suất cắt thép. Vậy để cắt được thép tấm thì lực cần thiết tác dụng phải tạo ra trong kim loại ứng suất lực lớn, đồng thời tốc độ biến dạng phải đạt một trị số nhất định để kim loại dễ dàng bị đứt rời ra khỏi tấm cắt. Công nghệ dập vuốt thông thường 2.

Nguyên công dập vuốt 2.1 Khái niệm phương pháp dập vuốt Dập vuốt là một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết. Các chi tiết được dập vuốt thường có hình dạng rất khác nhau và được chia thành các nhóm như sau : Nhóm chi tiết có hình dạng tròn xoay (đối xứng trục), ví dụ như đáy của nồi hơi, các chi tiết hình trụ, các loại bát đĩa kim loại, chi tiết của đèn pha, vỏ đèn, chụp đèn … Nhóm các chi tiết có dạng hình hộp như các thùng nhiên liệu của động cơ, vỏ hộp, vỏ bọc các thiết bị điện tử … Nhóm các chi tiết dạng phức tạp như các chi tiết vỏ ô tô, chi tiết của máy kéo,máy bay .3 Các chi tiết hình hộp SVTH:Nguyễn Huy Toàn 15 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC Hình 2.4 Khuôn dập chi tiết vỏ xe ô tô du lịch Tùy theo chiều cao của chi tiết, người ta có thể dập một hay nhiều nguyên công để tạo ra chi tiết. ở nguyên công đầu, phôi phẳng có đường kính D được dập vuốt để tạo ra thành phôi rỗng có đường kính d1 và chiều cao h1. ở các nguyên công sau, phôi rỗng được tiếp tục dập vuốt để nhằm mục đích tăng chiều cao và giảm đường kính (hoăc giảm tiết diện ngang) của phôi.5 Các công đoạn tạo ra chi tiết Các chi tiết thường được dập vuốt với phôi ở trạng thái nguội mà không cần phải nung phôi.

Trừ khi dập vuốt các chi tiết từ các tấm kim loại dày (S > 20 mm) thì người ta có thể nung phôi để giảm trở lực biến dạng. khi dập vuốt các chi tiết từ phôi tấm bằng hợp kim nhôm, để nâng cao mức độ biến dạng sau mỗi nguyên công, người ta SVTH:Nguyễn Huy Toàn 16 GVHD:PGS.TS Nguyễn Đắc Trung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC có thể nung nóng cục bộ vùng biến dạng dẻo. Để chế tạo các chi tiết dập vuốt, người ta sử dụng các kim loại tấm có tính dẻo cao như thép cacbon thấp chất lượng và thép kết cấu hợp kim thấp, nhôm , hợp kim nhôm , và các kim loại khác … Dập vuốt được tiến hành trong các khuôn chuyên dùng bao gồm các bộ phận làm việc như : cối có mép làm việc được lượn tròn, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu. Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối S/D lớn thì khuôn dập vuốt không thể không dùng tấm chặn.

Giữa chày và cối có một khe hở Z, trị số khe hở Z tùy thuộc vào phương pháp dập (có biến mỏng thành hoặc không biến mỏng thành); chiều dày vật liệu phôi S và thứ tự nguyên công. Khi dập vuốt ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy của chi tiết dập vuốt còn phần vành của phôi được tự do và không chịu tác dụng của ngoại lực. Trong quá trình dập vuốt không biến mỏng , phần mép vành của phôi có thể không kéo hết vào trong cối đồng thời sẽ xuất hiện các ứng suất kéo và ứng suất nén. Thành phần ứng suất nén sẽ tác động theo hướng tiếp tuyến (hướng vòng) vì vậy với một tỷ số giữa đường kính chi tiết dập vuốt và đường kính phôi nhất định có thể gây ra hiện tượng nhăn ở vành.

Điều đó sẽ dẫn đến việc kéo các sóng nhăn này vào trong khe hở giữa chày và cối với ứng suất kéo rất lớn gây phế phẩm hàng loạt do đứt đáy hay bị rách.