Nghiên cứu công nghệ và thiết kế khuôn dập tạo hình từ phôi ống

Nghiên cứu công nghệ tạo hình chi tiết phức tạp từ phôi ống và thiết kế khuôn dập. Giải pháp tối ưu nâng cao hiệu suất và giảm giá thành sản phẩm.

• Tác giả: Phạm Việt Lâm
• Người hướng dẫn: TS. Lê Trung Kiên
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Và Thiết Kế Khuôn Dập Tạo Hình Chi Tiết Phức Tạp Từ Phôi Ống
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về khuôn dập tạo hình chi tiết phức tạp

Khuôn dập tạo hình chi tiết phức tạp từ phôi ống là một công nghệ gia công áp lực hiện đại, cho phép chế tạo các sản phẩm có hình dạng phức tạp từ phôi ống ban đầu. Công nghệ này được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong chế tạo các chi tiết máy, bánh răng côn, và các bộ phận phức tạp khác. Việc sử dụng khuôn dập giúp nâng cao tính chất lượng sản phẩm, tăng hiệu suất sử dụng vật liệu và giảm đáng kể giá thành sản xuất so với các phương pháp gia công truyền thống như tiện, phay, bào.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của công nghệ dập tạo hình

Gia công áp lực qua khuôn dập là quá trình biến dạng vật liệu kim loại dưới tác động của lực nén mạnh. Phương pháp này áp dụng hiệu quả cho các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao, hình dạng phức tạp và các đặc tính cơ học tốt. Công nghệ được sử dụng trong sản xuất bánh răng, chi tiết khớp nối, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.

1.2. Lợi thế so với phương pháp gia công truyền thống

So với các phương pháp gia công cắt gọt, dập tạo hình mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Hướng thớ kim loại sau dập được sắp xếp tối ưu, tăng độ bền cơ học của chi tiết. Chi phí sản xuất giảm đáng kể do giảm lãng phí vật liệu, thời gian gia công nhanh hơn, và năng suất lao động cao.

II. Quá trình tạo hình phôi ống trong khuôn kín

Quá trình tạo hình phôi ống trong khuôn kín là phương pháp hiện đại để chế tạo các chi tiết có hình dạng phức tạp. Phôi ống được đặt vào khuôn kín, sau đó lực dập được tác động để biến dạng phôi theo hình dáng của khuôn. Quá trình này đòi hỏi hiểu biết sâu sắc về các thông số kích thước hình học, hệ số ma sát, và điều kiện gia công. Việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này đảm bảo chi tiết sau dập đạt đầy đủ yêu cầu về kích thước, hình dạng và tính chất cơ học.

2.1. Mô phỏng số và tối ưu hóa khuôn dập

Mô phỏng số quá trình chén ống giúp dự đoán hành vi vật liệu, xác định lực dập cần thiết, và tối ưu hóa hình dáng khuôn dập. Các phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chi tiết quá trình biến dạng, từ đó điều chỉnh thiết kế khuôn để đạt hiệu quả tối đa.

2.2. Các bước trong quá trình dập khối

Quá trình dập khối thường chia thành nhiều bước. Khi tỷ số chén từ 1:4 đến 1:12, cần thực hiện 3 đến 5 bước dập liên tiếp. Mỗi bước được thiết kế để từng bước thay đổi hình dáng, hạn chế hiện tượng mất ổn định và hình thành khuyết tật.

III. Các khuyết tật thường gặp và cách khắc phục

Trong quá trình dập tạo hình phôi ống, có thể xảy ra các khuyết tật như gấp nếp, mất ổn định, và biến dạng không đều. Hiện tượng mất ổn định của phôi dẫn đến hình thành khuyết tật "gấp" là một vấn đề phổ biến khi gia công các phôi ống có tỷ lệ chiều dài lớn. Để khắc phục, cần thiết kế khuôn dập có hình dáng côn ở phần trên, điều chỉnh hệ số ma sát thích hợp, và áp dụng chiến lược dập đa bước. Đường cong B-spline được sử dụng để xác định hình dáng tối ưu của khuôn.

3.1. Khuyết tật gấp và nguyên nhân hình thành

Khuyết tật "gấp" xuất hiện do phôi mất ổn định trong quá trình chén. Khi lực dập không được phân bố đều, các khu vực trên phôi có thể bị gập vào, tạo nên các vết gấp không mong muốn. Điều này đặc biệt xảy ra khi dập các phôi ống có tỷ lệ chiều dài/đường kính lớn.

3.2. Giải pháp tối ưu hóa và thiết kế khuôn

Thiết kế khuôn dập tối ưu bao gồm hình dáng côn ở phần trên khuôn, giảm diện tích tiếp xúc và hạn chế khuyết tật. Điều chỉnh hệ số ma sát thông qua việc sử dụng chất bôi trơn thích hợp giúp kiểm soát dòng vật liệu. Áp dụng dập đa bước với thiết kế khuôn khác nhau ở mỗi bước đảm bảo chi tiết đạt chất lượng cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn và triển vọng phát triển

Khuôn dập tạo hình chi tiết phức tạp từ phôi ống được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các chi tiết máy chuyên dụng, bánh răng côn, chi tiết khớp nối, và các bộ phận phức tạp khác trong ngành công nghiệp ô tô, máy bay, và cơ khí. Tại Việt Nam, mặc dù công nghệ này còn khá mới với các cơ sở sản xuất và nghiên cứu, nhưng triển vọng phát triển là rất lớn. Việc áp dụng công nghệ này vào quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao tính cạnh tranh của các sản phẩm, tăng hiệu suất, giảm chi phí, và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.1. Các sản phẩm tiêu biểu được dập từ phôi ống

Các chi tiết như bánh răng côn với răng thẳng và răng vòng cung, chi tiết khớp nối, thép ống bạc nổi, và các bộ phận phức tạp khác đều có thể chế tạo hiệu quả bằng công nghệ dập từ phôi ống. Những sản phẩm này yêu cầu độ chính xác cao, hình dạng phức tạp, và tính chất cơ học tốt, đều có thể đáp ứng bởi phương pháp này.

4.2. Triển vọng và hướng phát triển trong tương lai

Công nghệ dập tạo hình phôi ống có triển vọng lớn trong tương lai tại Việt Nam. Việc nâng cao đội ngũ kỹ sư chuyên ngành, đầu tư vào thiết bị và công nghệ, cùng với nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm, sẽ thúc đẩy áp dụng rộng rãi công nghệ này trong các cơ sở sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG PAT HOC BACH KHOA HA NOT PHAM VIET LAM. NGHIEN CUU CONG NGHE VA THIET KE KHUON DAP TẠO TTÌNH CIH TIẾT PHỨC TẠP TỪ PHÔI ÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.LÊ TRUNG KIÊN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cứu của bản thên thực hiện đưới sự hướng dẫn của TS.Lê Trung Kiên Trừ những phân tham khảo đã được ghi rố trong luận văn, những kết quả, số liệu nêu trong, luận văn là trung thực và chưa từng, được ai công bồ trong bát kỳ công trinh nào khác. Tà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2017 Tác giả luận văn Phạm Việt Lâm LOT NOT DAU Tại các cơ sở sản xuất trong nước, việc áp dụng công nghệ gia công áp lực vào chế tạo các sản phẩm còn rất khiêm tốn với tỷ trọng rất thấp mặc dù số lượng các san phẩm cần và phái qua công nghệ gia công áp lực mởi giải quyết được bài toán. xiâng cao co tính, giảm giá thành sản phẩm.

Tại đó, họ mới chỉ chú ý đến công nghệ gia công cất gọi mang tính cỗ điền như tiện, phay, bảo,. để gia công, chế tạo sẵn phẩm. Công nghệ chén ống nói chung và công nghệ chổn ảng nguội nói riêng là vẫn để khả mới mẻ đổi với các trung tâm nghiên cứu, cơ sở sẩn xuất tại Việt Nam. Tại các cơ sở giảng dạy, nghiên cứu, sinh viên được trang bị kiến thức một cách lướt qua với một vài ví đụ và thời gian danh cho nghiên cứu, trao đối rất ít, tại các diễn.

din hoặc mội số công trình nghiên cứu sâu hơn thì đã liệp cận theo hướng hệ thông hóa thành hệ thống căn cử lý luận mả chưa hoặc thiếu tính thực nghiệm để kiểm chứng. Các cơ sở sân xuấi, chế tạo thì thiếu cả kỹ sư chuyên ngành gia công áp lực, nếu có, thì mảng công nghệ chỗn ông chưa được chú ý nhiều dan dén việc chủ dòng, nghiên cửu, triển khai áp dụng còn chưa có hoặc không đảm thay đổi công nghệ cũ vền dĩ mắc nhiễu nhược điểm Chính vì vậy, công nghệ chỗn ông cảng là một vẫn dễ hơản toản mới va xa la đối với thực tế sản xuất mặc đủ các chỉ tiết này hoàn toàn có thê hoặc chắc chắn rang áp dụng công nghệ gia công áp lực vào tiến trình công nghệ chế tạo chỉ tiết là hoàn toàn khá thí. Xuât phát từ thực tế sản xuất đòi hỏi cần phải áp đựng công nghệ mới vào sản. xuất để nâng cao cơ lính, tăng hiệu suất sử đụng vật liệu, giám giá thành sân phẩm, qua nghiên cứu bản vẽ sản phẩm, nhân thay ring, hoan toàn có thể áp đụng công nghệ chỗn ông vào chế tạa sản phẩm ty đẩy xe máy, ông bạc nổi, súng đạn quắc phòng, Mục dịch nghiên cửu công nghệ chén dng Ja tim môi liên hệ giữa các thông số kích thước hình học, làm chủ quá trình công nghệ và đảm bảo chắc chi ring sau DANH MỤC CÁC HÌNH V Tỉnh l.

Sơ đề quá trinh đập khối. Sa để quá trình đập khổ 11 Tinh 1. Cac dang sản phẩm đập khỏi. Hướng thó của sản phẩm sau khi đập tạo hình 13 Hình 1.

So sánh hướng thớ kim loại giữ đúc, cắt gọt và đập. Các cáchtao hình phôi ống 15 Hình I. Chỉ tiết khớp nói được đập từ phôi đặc l§ Tình 1. Chỉ tiết khớp nói sẽ được đập từ phôi ống 16 Hình 1.

Kết câu khuôn khi đập bánh răng côn rắng thắng và sản phẩm đập từ phôi ang. Mô bình bài toán ôn. Mô phông số quá trình chẩn óng. Bài toán tạo hình phdi dng trong khuôn kín - Hùnh 1.

Mô phông hình dạng chỉ tiết tạo hành bằng phôi ống trong khuôn kín. Sơ để nguyên lý tạo hình chỉ mhồ hơn đường kính Ống cơ sở Hình 1. Sơ dẻ nguyên lý tao hình chỉ tiết dẫu lớn hơn dường kính ông cơ sở. Sơ dỗ nguyên lý tạo hình hai đầu chỉ tiết Hình 1.

So dé nguyên công chén phôi. Kết quả sau các quá trình chỗn phôi .19, Phéi bj cong do mất ôn định trong quá trình chồn. Sản phẩm Bu lỏng bị khuyết tật sau khi chồn. Quá trình dập Bu lồng.

= 26 ye SoSbộ ib Tlinh 1. khi tý số chổn l⁄4 = 7 thì cần thiết phải chỗn 3 bước. khi tý số chổn l⁄đ = 12 thi cần thiết phải chỗn 5 bước. Khuén trén có đạng côn đẻ tránh mất ân định khi chén linh 1.

Sụ mắt ổn định của phôi dẫn đến hinh thành khuyết tật “gấp”. Sơ đỏ hình dang phôi mẫu của vân để ống trụ rỗng Tinh 1. Xuất hiện gấp nếp trong quá trinh chỏn. Khuôn mẫu tối ưu và sản phẩm cuối cùng xem xét hình đạng khuôn đập trên trong giai đoạn đều tiên của quá trinh chỗn được xác định bởi đường cong b- spline và sự thay đổi hệ số ma sát.

seevveoosrrrerrrrree v3 DANH MỤC CÁC HÌNH V Tỉnh l. Sơ đề quá trinh đập khối. Sa để quá trình đập khổ 11 Tinh 1. Cac dang sản phẩm đập khỏi.

Hướng thó của sản phẩm sau khi đập tạo hình 13 Hình 1. So sánh hướng thớ kim loại giữ đúc, cắt gọt và đập. Các cáchtao hình phôi ống 15 Hình I. Chỉ tiết khớp nói được đập từ phôi đặc l§ Tình 1.

Chỉ tiết khớp nói sẽ được đập từ phôi ống 16 Hình 1. Kết câu khuôn khi đập bánh răng côn rắng thắng và sản phẩm đập từ phôi ang. Mô bình bài toán ôn. Mô phông số quá trình chẩn óng.

Bài toán tạo hình phdi dng trong khuôn kín - Hùnh 1. Mô phông hình dạng chỉ tiết tạo hành bằng phôi ống trong khuôn kín. Sơ để nguyên lý tạo hình chỉ mhồ hơn đường kính Ống cơ sở Hình 1. Sơ dẻ nguyên lý tao hình chỉ tiết dẫu lớn hơn dường kính ông cơ sở.

Sơ dỗ nguyên lý tạo hình hai đầu chỉ tiết Hình 1. So dé nguyên công chén phôi. Kết quả sau các quá trình chỗn phôi .19, Phéi bj cong do mất ôn định trong quá trình chồn. Sản phẩm Bu lỏng bị khuyết tật sau khi chồn.

Quá trình dập Bu lồng. = 26 ye SoSbộ ib Tlinh 1. khi tý số chổn l⁄4 = 7 thì cần thiết phải chỗn 3 bước. khi tý số chổn l⁄đ = 12 thi cần thiết phải chỗn 5 bước.

Khuén trén có đạng côn đẻ tránh mất ân định khi chén linh 1. Sụ mắt ổn định của phôi dẫn đến hinh thành khuyết tật “gấp”. Sơ đỏ hình dang phôi mẫu của vân để ống trụ rỗng Tinh 1. Xuất hiện gấp nếp trong quá trinh chỏn.

Khuôn mẫu tối ưu và sản phẩm cuối cùng xem xét hình đạng khuôn đập trên trong giai đoạn đều tiên của quá trinh chỗn được xác định bởi đường cong b- spline và sự thay đổi hệ số ma sát. seevveoosrrrerrrrree v3 DANH MỤC CÁC BẢNG Bang 1. Các đạng phôi, các nguyên công công nghệ và các dạng sân phẩm Bang 3. Thanh phan vat liệu thực nghiệm Tảng 3.

Kết quả mô phòng lạo hình đầu chỉ tiết 3. Gia công cơ khí và tạo hình chỉ tiết. Tiện rãnh trên chỉ tiết. Khoan lỗ và taro trên chỉ tiết.

Mô phảng số quả trình biến dang chi tiết ty giảm xóc $6 3. Vài liệu thi nghiệm %6 3. Mó phỏng số quá trình biển dạng chỉ tiết dạng ống trong khuôn kin. Mô bình hình học.

Kết quả mô phỏng xáo định các bước dập tạo hình. 60 Két luận chương 3. THUC NGHIEM DAP TAO HiNH CHI TIET VA DANH GIA TO CHUC SAU TAO BINH, 4. Thực nghiệm chế tạo chỉ tiết ty giảm xe máy 4.

Xem xét tổ chức thớ kim loại tại các vùng của chỉ tiết sau biến ang. 69 Kết luận chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. TÀI LIỆU THAM KHẢO.

Gia công cơ khí và tạo hình chỉ tiết. Tiện rãnh trên chỉ tiết. Khoan lỗ và taro trên chỉ tiết. Mô phảng số quả trình biến dang chi tiết ty giảm xóc $6 3.

Vài liệu thi nghiệm %6 3. Mó phỏng số quá trình biển dạng chỉ tiết dạng ống trong khuôn kin. Mô bình hình học. Kết quả mô phỏng xáo định các bước dập tạo hình.

60 Két luận chương 3. THUC NGHIEM DAP TAO HiNH CHI TIET VA DANH GIA TO CHUC SAU TAO BINH, 4. Thực nghiệm chế tạo chỉ tiết ty giảm xe máy 4. Xem xét tổ chức thớ kim loại tại các vùng của chỉ tiết sau biến ang.

69 Kết luận chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. TÀI LIỆU THAM KHẢO. DANH MỤC CÁC BẢNG Bang 1.

Các đạng phôi, các nguyên công công nghệ và các dạng sân phẩm Bang 3. Thanh phan vat liệu thực nghiệm Tảng 3. Kết quả mô phòng lạo hình đầu chỉ tiết 3. Gia công cơ khí và tạo hình chỉ tiết.

Tiện rãnh trên chỉ tiết. Khoan lỗ và taro trên chỉ tiết. Mô phảng số quả trình biến dang chi tiết ty giảm xóc $6 3. Vài liệu thi nghiệm %6 3.

Mó phỏng số quá trình biển dạng chỉ tiết dạng ống trong khuôn kin. Mô bình hình học. Kết quả mô phỏng xáo định các bước dập tạo hình. 60 Két luận chương 3.

THUC NGHIEM DAP TAO HiNH CHI TIET VA DANH GIA TO CHUC SAU TAO BINH, 4. Thực nghiệm chế tạo chỉ tiết ty giảm xe máy 4. Xem xét tổ chức thớ kim loại tại các vùng của chỉ tiết sau biến ang. 69 Kết luận chương 4.

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. TÀI LIỆU THAM KHẢO. khi chén sản phẩm không gặp bắt cứ khuyết tật công nghệ nảo, đặc biết là khuyết.uận văn được Irình bày trong 4 chương: Chương l: Tống quan về công nghệ dập khải phối ông, Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình tạo hình từ phôi ống Chương 3: Nghiên cứu, tính toán và mô phỏng quá trinh đập tạo hình chỉ tiết phức tạp từ phôi ông Chuøng 4: Thực nghiệm đập tạo hình chỉ tiết vá đánh giá tổ chức kim loại sau tạo hình DANH MỤC CÁC BẢNG Bang 1. Các đạng phôi, các nguyên công công nghệ và các dạng sân phẩm Bang 3.

Thanh phan vat liệu thực nghiệm Tảng 3. Kết quả mô phòng lạo hình đầu chỉ tiết DANH MỤC CÁC HÌNH V Tỉnh l. Sơ đề quá trinh đập khối. Sa để quá trình đập khổ 11 Tinh 1.

Cac dang sản phẩm đập khỏi. Hướng thó của sản phẩm sau khi đập tạo hình 13 Hình 1. So sánh hướng thớ kim loại giữ đúc, cắt gọt và đập. Các cáchtao hình phôi ống 15 Hình I.

Chỉ tiết khớp nói được đập từ phôi đặc l§ Tình 1. Chỉ tiết khớp nói sẽ được đập từ phôi ống 16 Hình 1. Kết câu khuôn khi đập bánh răng côn rắng thắng và sản phẩm đập từ phôi ang. Mô bình bài toán ôn.

Mô phông số quá trình chẩn óng. Bài toán tạo hình phdi dng trong khuôn kín - Hùnh 1.