Nghiên cứu công nghệ khuôn dập liên tục và vật liệu cho chi tiết ô tô

Nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ khuôn dập liên tục và vật liệu chế tạo chi tiết ứng dụng trong ngành ô tô, xe máy. Luận văn thạc sĩ ngành cơ khí.

• Tác giả: Phạm Tuần Khoa
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Trung Kiên
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ khuôn dập phối hợp liên tục và cấu trúc vật liệu của chỉ tiết ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô xe máy
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Công nghệ khuôn dập liên tục trong ngành ô tô xe máy

Khuôn dập liên tục là công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và xe máy hiện đại. Công nghệ này cho phép tạo hình các chỉ tiết kim loại phức tạp với độ chính xác cao và năng suất vượt trội. Khuôn dập phối hợp liên tục hoạt động theo nguyên tắc: dải phôi được đưa vào khuôn, thực hiện các nguyên công cắt, uốn, đập và định hình theo từng bước liên tiếp. Mỗi lần máy dập hoạt động, dải phôi sẽ tiến lên một bước, tạo ra sản phẩm hoàn thiện sau khi qua tất cả các công đoạn. Công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn giảm chi phí nhân công, hạn chế phế liệu và đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng nhất.

1.1. Khái niệm và đặc điểm khuôn dập liên tục

Khuôn dập liên tục là hệ thống khuôn phức tạp gồm nhiều tâm chạy, cơi uốn, đầu cắt và các thiết bị định vị. Đặc điểm nổi bật là khả năng tự động hóa quy trình sản xuất, từ cắt phôi, uốn, đập cho đến định hình trong một chu kỳ hoạt động liên tục. Điều này tạo nên tính hiệu quả cao và khả năng tái lặp lại chính xác. Khuôn được thiết kế với cấu trúc phân lớp, mỗi lớp đảm nhận một hay nhiều nguyên công riêng biệt, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.

1.2. Ứng dụng thực tiễn trong sản xuất ô tô xe máy

Trong ngành ô tô và xe máy, khuôn dập liên tục được sử dụng để sản xuất các chỉ tiết như bu lông, chạy định tâm, bạc dẫn hướng và các bộ phận phức tạp khác. Công nghệ này giúp các nhà sản xuất giảm thời gian chu kỳ sản xuất từ 5-10 giây cho mỗi sản phẩm, nâng cao năng suất lên hàng chục nghìn sản phẩm mỗi ngày. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng đối với sản xuất hàng loạt các bộ phận tiêu chuẩn, đảm bảo độ nhất quán cao.

II. Thiết kế công nghệ và quy trình sản xuất

Thiết kế công nghệ khuôn dập liên tục là quá trình phức tạp yêu cầu sự hiểu biết sâu sắc về vật liệu, cơ khí và công nghệ chế tạo. Quy trình bắt đầu từ phân tích bản vẽ sản phẩm, xác định các nguyên công cần thiết, sắp xếp dải phôi, tính toán kích thước phối ban đầu và hệ số sử dụng vật liệu. Tiếp theo, kỹ sư phải lựa chọn phương án công nghệ tối ưu, xác định trung tâm áp lực, thiết kế các thành phần khuôn như tâm cắt, cơi uốn, chạy định tâm. Cuối cùng, bản vẽ khuôn chi tiết được vẽ và gửi tới phân xưởng chế tạo. Toàn bộ quá trình này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế để đảm bảo khuôn hoạt động hiệu quả.

2.1. Các bước thiết kế khuôn chi tiết

Quy trình thiết kế khuôn dập liên tục bao gồm các bước chính: (1) Phân tích công nghệ: xác định các nguyên công cắt, uốn, đập; (2) Tính toán phối: xác định kích thước dải phôi ban đầu, sắp xếp hợp lý để giảm phế liệu; (3) Thiết kế chi tiết: thiết kế từng thành phần khuôn; (4) Lựa chọn vật liệu: chọn loại thép phù hợp có độ cứng cao; (5) Vẽ bản vẽ: tạo bản vẽ khuôn và các chỉ tiết công dụng.

2.2. Lựa chọn vật liệu và thiết bị sản xuất

Vật liệu chế tạo khuôn thường là thép công cụ chất lượng cao như SKD11, D2, hoặc các loại thép hợp kim khác để chịu được áp lực cao và tác dụng lặp đi lặp lại. Thiết bị sản xuất bao gồm máy dập có công suất phù hợp, máy tiện, máy phay và các thiết bị kiểm tra chất lượng hiện đại. Lựa chọn thiết bị phải phù hợp với tôn độ sản xuất và độ chính xác yêu cầu.

III. Cấu trúc vật liệu và kiểm tra chất lượng

Cấu trúc vật liệu của các chỉ tiết sản xuất bằng khuôn dập liên tục phụ thuộc vào loại vật liệu ban đầu, quá trình biến dạng và xử lý nhiệt sau dập. Kiểm tra cầu trúc vật liệu là bước quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao và có độ bền cần thiết. Các phương pháp kiểm tra bao gồm: kiểm tra cơ tính (độ cứng, độ bền kéo), kiểm tra hình học kích thước bằng dụng cụ đo lường chính xác, kiểm tra khuyếm tật bề mặt và cấu trúc bên trong bằng phương pháp siêu âm hoặc tia X. Ngoài ra, phân tích cấu trúc kim loại qua kính hiển vi cho phép phát hiện các vết nứt vi mô, tính chất kết tinh và sự phân bố các pha trong vật liệu.

3.1. Phân tích cấu trúc vật liệu sau gia công

Cấu trúc vi mô của sản phẩm sau dập liên tục cho thấy sự thay đổi hạt tinh thể và độ cứng ở các vùng khác nhau. Quá trình biến dạng dẻo làm thay đổi hướng tinh thể, tạo nên độ bền cao hơn so với vật liệu ban đầu. Kiểm tra bằng kính hiển vi quang học cho phép quan sát sự phân bố pha, độ lỗ xốp và các khuyếm tật. Phân tích này giúp xác định xem sản phẩm có đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và khả năng sử dụng trong thực tế.

3.2. Quy trình kiểm tra và đảm bảo chất lượng

Kiểm tra chất lượng sản phẩm thực hiện theo từng giai đoạn: kiểm tra sản phẩm sau mỗi công đoạn, kiểm tra sản phẩm hoàn thiện cuối cùng. Các tiêu chí kiểm tra bao gồm: kích thước hình học, độ cứng (HV, HRC), độ bền kéo, khả năng chịu lực, tính chất bề mặt. Ngoài ra, kiểm tra ngẫu nhiên từ mỗi lô sản phẩm giúp phát hiện sai sót sớm. Sử dụng phần mềm quản lý chất lượng hiện đại giúp ghi nhận và theo dõi dữ liệu kiểm tra một cách hiệu quả.

IV. Bảo dưỡng sửa chữa khuôn và xu hướng phát triển

Bảo dưỡng và sửa chữa khuôn dập liên tục là yếu tố quan trọng để kéo dài tuổi thọ khuôn và đảm bảo chất lượng sản xuất liên tục. Độ bền khuôn phụ thuộc vào tần suất bảo dưỡng định kỳ, vệ sinh, bôi trơn đúng cách, và kiểm tra các bộ phận bị mòn. Sửa chữa khuôn bao gồm việc thay thế các bộ phận bị hư hỏng như tâm cắt, cơi uốn, hoặc khắc phục các lỗi về kích thước thông qua gia công lại. Xu hướng phát triển tương lai của công nghệ khuôn dập liên tục hướng tới tự động hóa hoàn toàn, sử dụng cảm biến thông minh để giám sát chất lượng thời gian thực, tích hợp trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quá trình sản xuất.

4.1. Quy trình bảo dưỡng định kỳ khuôn

Bảo dưỡng định kỳ khuôn dập liên tục thực hiện theo lịch trình: kiểm tra hàng ngày trước khi sản xuất, bảo dưỡng hàng tuần với vệ sinh và bôi trơn, kiểm tra chi tiết hàng tháng. Các công việc bảo dưỡng bao gồm: làm sạch phôi rơi, kiểm tra mài mòn của tâm cắt, kiểm tra lỏng của các bu lông, bôi trơn các bộ phận chuyển động. Sử dụng dầu chuyên dùng giúp giảm ma sát, tránh ăn mòn các bộ phận, kéo dài tuổi thọ khuôn và nâng cao hiệu suất sản xuất.

4.2. Xu hướng phát triển công nghệ khuôn tương lai

Tương lai công nghệ khuôn dập liên tục sẽ phát triển theo hướng Công nghiệp 4.0 với sự tích hợp IoT, cảm biến thông minh và phân tích dữ liệu lớn. Các khuôn mới sẽ được trang bị hệ thống giám sát thời gian thực để phát hiện lỗi sớm. Sử dụng chất liệu mới có độ cứng cao hơn, khả năng chịu nhiệt tốt sẽ nâng cao hiệu suất. Thiết kế tối ưu hóa bằng máy tính (CAD/CAM/CAE) và mô phỏng quá trình dập giúp thiết kế khuôn nhanh hơn, chính xác hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE CONG NGHỆ DẠP TRÊN KHUÔN LIÊN TỤC 1.1 _ Công nghệ tạohìnhtấm. So 5c sserrrrrrresrrrrerreeT 12 — Công nghệ đậpênlục. Khải niệm, đặc điểm và ứng dụng khuôn dập liên tục.

Thiếtbị và khuôn đang trong đập tâm và đập liên hoàn. THANH PHẢN KẾT CẤU VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ: KHUÔN LIÊN TỰ 2.1 Các chỉ tiết chỉnh trong khuôn lên tục 16 2.2 Cáo nguyên công chỉnh.22 — Nguyên công uên 19 2.3 Nguyên công đậpvuốt.3 Thiết kế khuôn Bên tục 23 2. Các bước thiết kế và đặc điểm thiết kế khuôn liền tụe. KêLoẫu một số chỉ HẤI chính của khuôn liên tục 4? 2.3 VậL liệuchế lạo các chỉ liết lùm việc của khuôn đập 50 2.4 Sử dụng khuônđập.5 Độ bến khuôn đập $6 2.6 Sửa chữa va bảo quản khuôn đập.

PHẦN TÍCH THIẾT KÉ CÔNG NGHỆ, KHUÔN, CHE TAO SAN PHAM VA KIEM TRA CAU TRÚC VẬT LIEU.1 Thiếtkế công nghệ.1 Lựa chọn phương án công nghệ 58 3.2 __ Phân tích và lựa chọn phương án cổng nghệ 60 3.2 Xác địnhkích thước phối.ì west netesee se 60 3.1 Tỉnh phối ban đầu 60 3.2 Sấp xếp phổi va phan chia cdo phan cắt bỏ phế liện.3 Bê tri các nguyên cổng,.24 Tính toán hệ số sử đụng vậtliệu él 3.3 Tinh toan cae théng sd cng ngha ccc seseasseesensaesanseenensses OD 3. Xác dink lye clit d6t phi. ecsssssstsnenenetes essences OD 3.3 Xác định trung tâm áp lực khuôn. OF Hinh 2-16 Cac loai chdt G4y.ccccccsssussessssssuassetinssensassessessennssesiassersee Hình 2-17 Bạc dẫn hưởng.

Hình 3-18 Chót định vị Ilinh 2-19 M số loại bu lông chìm. Hình 2-20 Một số loại chày đổt. cách eeec 1 Chay dinh tam 2 Ông cân rời và ông cân liên Hình 2-23 Tiêu chuẩn chọn chiểu dày tâm mặt cắt. Hình 3-24 Mã kẹp và tiêu chuẩn nrá kẹp [inh 2-25 Chay uén Hình 2-26 Phương án giữ chân chảy cắt.

con Hình 2-27 Tắm gạt trên khuổn. con nh Hee Hình 3-38 VỊ trí tắm lát Linh 2-29 ‘Tm ảo chây, Hình 2-30 Tâm chống hin. Tinh 2-31 Tiên chuẩn tăm đề trên. Hình 2-32 Tiêu chuẩn chiêu caa khuôn Hinh 2-33 Kho: khuén tiều chuẩn.

Hình 2-34 Trụ va bạc đấn hướng Tinh 2-35 Cac kiển cuống khuôn Hình 2-36 hương pháp kẹp chật phân đưới khuôn đập. Hình 2 7 Kẹp chặt đễ khuôn dưới bằng dòn kẹp có ụ dễ diều chính. Hình 3-38 Kẹp chặt phân trên của khuôn đập với đầu trượt mráy Linh 3-1 Bản vẽ sản phẩm - Hình 3-2 Hình ảnh sán phẩm khi hoàn thận. Hình 3-3: Dái phôi được thực hiện trên khuôn liên tục.

Hình 3-4 Kết quả thu đuợc của sản phẩm sau khi trải phôi phẳng Hình 3-5 Phân chia các phân cắt bỏ phế liệu. Hinh 3-6 Su db bé tri các nguyên công trên đái phôi. 1ĩình 3-7 Nửa trên của khuôn khi tháo bỏ các tâm chạy. Hình 3-8 Nửa dưới của khuôn.

con He erruee Hình 3-9 Các lớp khuôn. Hữnh 3-10 nửa khuôn Iình 3-11 nửa khuôn đưới Hình 3-12 Quả trình tạo hình của dải phỏi trong quả trình đập. Tinh 3-13 Vị trí của các đụng cụ cắt đột trên khuôn Hình 3-14 khuôn sau khi lắp hoàn chỉnh. DANH MUC HINH VE Linh 1-1 Bé gia dung.

2 Hình 1-2 Dụng cụ học tập.2 Hình 1-3 Dụng cụ y1ế wd Linh 1-4 Sản phẩm quan sir 3 Hinh 1-5 San xndt vo 6 t6 ".- 3 Hình 1-6 Sản xuất các chỉ tiết trong xe máy 4 Tình 1-7 Sản phẩm mai lop 4 Hình 1-8 Sản phẩm điện tử - 4 Hình 1-9 Săn phẩm, linh kiện máy tính. se sesrereerrrereoee S Hình 1-10 Khuôn liên te đễ đập vuối trên băng. 6 Tình 1-11 Khuôn liên tục thục hiện nguyên công uễn 7 Hình 1-12 Khuôn liên tục đập cất. _— 7 Hinh 1-13 Khuôn liền tục hỗn hợp (uỗn, vuôt, "dt, cất.

Jn 7 Lĩnh 1-14 Các chỉ tiết được chế tạo bằng khuôn dập liền tục 8 Hình 1-15 Khuôn dập liên tue roto & stato. 9 Hình 1-16 Khuôn liên tục đập các chỉ tiết của xeô tô 29 Tinh 1-17 Khudn dap lign tuc clr tiét tương bộ xe máy. 10 Hình 1-18 May ép trục khuỷn vạn năng chuyên dùng cắt, uôn, đập vuốt, dập khối 13 Lũnh 1-19 Máy ép trụe khuỹn song đồng và tam động chuyên dùng dập vuôi. 13 Hình1-20 Các bộ phân của máy áp trục khuýu.

wld Hinh 2-1 Sodé tông thể của một bộ khuôn đập liên tục ¬ LG Hình 2-2Các phương pháp và nguyên lý cắt. 1 Hình 2-3 Quá trình cắt vật liệu tắm bằng khuôn. TỂ Hình 3-4 Các sơ đồ uỗu một số clủ tiết điển lủnh,. Trình 2-5 Nguyên lý va dung cu tao hình nguyên công, dap vuốt 2 Hình 2-6 Lrạng thái ng suất phân bô trên vành chỉ tiết nguyên công đập vuối.

23 Hình 2-7 Bản vẽ trải phôi và thứ tự các nguyễn cổng. 24 Hình 3-8 Thiết kế khuờn IIeo bản võ trai phối 24 Liinh 2-9 Tiên chuẩn vẻ khoảng cách lễ bu lãng 26 Hin s18 Em. Tinh 2-11 Stopper lagi 1 28 Hình 2-12 Stopper loại 2 29 Hình 2-13 Dẫn hướng ụ va dẫn hướng trong,. 2 Hình 3-14 Chỗt nâng töu.

se siseriisrreeeeeie 30 T†ình 2-15 Tiên chuẩn chốt nâng 31 ĐÈ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu công nghệ khuôn dập phối hợp Hân tục và câu trúc vật liệu của chỉ tiết mg dụng trong công nghiệp ô tô xe máy Giáo viên hưởng dẫn “Kỳ và ght rõ họ tên Hinh 2-16 Cac loai chdt G4y.ccccccsssussessssssuassetinssensassessessennssesiassersee Hình 2-17 Bạc dẫn hưởng. Hình 3-18 Chót định vị Ilinh 2-19 M số loại bu lông chìm. Hình 2-20 Một số loại chày đổt. cách eeec 1 Chay dinh tam 2 Ông cân rời và ông cân liên Hình 2-23 Tiêu chuẩn chọn chiểu dày tâm mặt cắt.

Hình 3-24 Mã kẹp và tiêu chuẩn nrá kẹp [inh 2-25 Chay uén Hình 2-26 Phương án giữ chân chảy cắt. con Hình 2-27 Tắm gạt trên khuổn. con nh Hee Hình 3-38 VỊ trí tắm lát Linh 2-29 ‘Tm ảo chây, Hình 2-30 Tâm chống hin. Tinh 2-31 Tiên chuẩn tăm đề trên.

Hình 2-32 Tiêu chuẩn chiêu caa khuôn Hinh 2-33 Kho: khuén tiều chuẩn. Hình 2-34 Trụ va bạc đấn hướng Tinh 2-35 Cac kiển cuống khuôn Hình 2-36 hương pháp kẹp chật phân đưới khuôn đập. Hình 2 7 Kẹp chặt đễ khuôn dưới bằng dòn kẹp có ụ dễ diều chính. Hình 3-38 Kẹp chặt phân trên của khuôn đập với đầu trượt mráy Linh 3-1 Bản vẽ sản phẩm - Hình 3-2 Hình ảnh sán phẩm khi hoàn thận.

Hình 3-3: Dái phôi được thực hiện trên khuôn liên tục. Hình 3-4 Kết quả thu đuợc của sản phẩm sau khi trải phôi phẳng Hình 3-5 Phân chia các phân cắt bỏ phế liệu. Hinh 3-6 Su db bé tri các nguyên công trên đái phôi. 1ĩình 3-7 Nửa trên của khuôn khi tháo bỏ các tâm chạy.

Hình 3-8 Nửa dưới của khuôn. con He erruee Hình 3-9 Các lớp khuôn. Hữnh 3-10 nửa khuôn Iình 3-11 nửa khuôn đưới Hình 3-12 Quả trình tạo hình của dải phỏi trong quả trình đập. Tinh 3-13 Vị trí của các đụng cụ cắt đột trên khuôn Hình 3-14 khuôn sau khi lắp hoàn chỉnh.

Hinh 2-16 Cac loai chdt G4y.ccccccsssussessssssuassetinssensassessessennssesiassersee Hình 2-17 Bạc dẫn hưởng. Hình 3-18 Chót định vị Ilinh 2-19 M số loại bu lông chìm. Hình 2-20 Một số loại chày đổt. cách eeec 1 Chay dinh tam 2 Ông cân rời và ông cân liên Hình 2-23 Tiêu chuẩn chọn chiểu dày tâm mặt cắt.

Hình 3-24 Mã kẹp và tiêu chuẩn nrá kẹp [inh 2-25 Chay uén Hình 2-26 Phương án giữ chân chảy cắt. con Hình 2-27 Tắm gạt trên khuổn. con nh Hee Hình 3-38 VỊ trí tắm lát Linh 2-29 ‘Tm ảo chây, Hình 2-30 Tâm chống hin. Tinh 2-31 Tiên chuẩn tăm đề trên.

Hình 2-32 Tiêu chuẩn chiêu caa khuôn Hinh 2-33 Kho: khuén tiều chuẩn. Hình 2-34 Trụ va bạc đấn hướng Tinh 2-35 Cac kiển cuống khuôn Hình 2-36 hương pháp kẹp chật phân đưới khuôn đập. Hình 2 7 Kẹp chặt đễ khuôn dưới bằng dòn kẹp có ụ dễ diều chính. Hình 3-38 Kẹp chặt phân trên của khuôn đập với đầu trượt mráy Linh 3-1 Bản vẽ sản phẩm - Hình 3-2 Hình ảnh sán phẩm khi hoàn thận.

Hình 3-3: Dái phôi được thực hiện trên khuôn liên tục. Hình 3-4 Kết quả thu đuợc của sản phẩm sau khi trải phôi phẳng Hình 3-5 Phân chia các phân cắt bỏ phế liệu. Hinh 3-6 Su db bé tri các nguyên công trên đái phôi. 1ĩình 3-7 Nửa trên của khuôn khi tháo bỏ các tâm chạy.

Hình 3-8 Nửa dưới của khuôn. con He erruee Hình 3-9 Các lớp khuôn. Hữnh 3-10 nửa khuôn Iình 3-11 nửa khuôn đưới Hình 3-12 Quả trình tạo hình của dải phỏi trong quả trình đập. Tinh 3-13 Vị trí của các đụng cụ cắt đột trên khuôn Hình 3-14 khuôn sau khi lắp hoàn chỉnh.

LỮI CẢM ON "Trong quả trình làm luận văn tốt nghiệp tôi đã cô gẫng hoàn thành mét cach tot nhất nhiệm vụ được giao. Tuy nhiền, không tránh khói thiếu sót cũng như hạn ché trong quá trình thực hiện, song luận văn tối nghiệp là bước đậm quan trọng để tối có thêm hiểu biết oting như kinh nghiêm trước khi làm các công việc của mốt cản. bộ khoa học kỹ thuật 'Tôi xin chân thành cảm ơn các thây, cô trong bộ mỏn và các bạn đã tân tỉnh chỉ báo, giúp đố, góp ý để tối có thễ hoàn thành luận văn và học hỏi được nhiều diều thông qua luận vẫn tối nghiệp nảy. Tôi xin chân thánh căm ơn! Tóm tắt nội dưng luận văn Tên đề tài: Nghiên cứn công nghệ khuôn đập phdi hop liên tục và cầu trúc vật liệu của chỉ tiết ứng dung trong ngành công nghiệp ỗ tô xe máy.

Học viên: Phạm Tuân Khoa. Liướng dẫn khoa học: P\ Lê Trung Kiên Nội dung nghiên cửu của luận văn bao gồm. -_ Giới thiện chưng về cỏng nghệ dập trên khuôn liên tục: 'Trính bày vẻ cổng nghệ đập tôm trên khuôn liên tục, cơ sở các quá trình công nghệ trên khuôn liên tục, phương pháp thiết kẻ, vật Hậu ché tao, trình tự lắp ráp khuôn và lắp dặt khuôn trên máy đập - _ Nghiên cứu thiết kế khuôn cho chí tiết cúa ô tô bằng công nghệ dập hẻn tục - Sử đụng phần mềm Unigraphies X12 thiết kẻ khuôn liên tụ HỌC VIÊN 'Ký và ghỉ rõ họ tàn LỮI CẢM ON "Trong quả trình làm luận văn tốt nghiệp tôi đã cô gẫng hoàn thành mét cach tot nhất nhiệm vụ được giao. Tuy nhiền, không tránh khói thiếu sót cũng như hạn ché trong quá trình thực hiện, song luận văn tối nghiệp là bước đậm quan trọng để tối có thêm hiểu biết oting như kinh nghiêm trước khi làm các công việc của mốt cản.

bộ khoa học kỹ thuật 'Tôi xin chân thành cảm ơn các thây, cô trong bộ mỏn và các bạn đã tân tỉnh chỉ báo, giúp đố, góp ý để tối có thễ hoàn thành luận văn và học hỏi được nhiều diều thông qua luận vẫn tối nghiệp nảy. Tôi xin chân thánh căm ơn!