Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tấm

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tấm, tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Tân
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
• Trường học: Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
• Đề tài: Luận Văn Thạc Sĩ Nghiên Cứu Tính Toán Phương Án Trải Mẫu Cho Nguyên Công Uốn Kim Loại Tấm
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục đích của đề tài
• 1.2. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kế hoạch thực hiện
• 1.6. Tiểu kết chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Công nghệ uốn
• 2.2. Kích thước của phôi khi uốn
• 2.3. Vật liệu dùng cho nguyên công uốn
• 2.4. Lực uốn khi uốn khuôn V
• 2.5. Tiểu kết chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP KHI TRẢI MẪU
• 3.1. Vấn đề đường hàn, đường uốn
• 3.2. Vấn đề tiêu hao vật liệu
• 3.3. Vấn đề chồng và tách rời
• 3.4. Tiểu kết chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA PHÔI KHI UỐN BẰNG THỰC NGHIỆM
• 4.1. Nghiên cứu xác định kích thước của phôi khi uốn bằng thực nghiệm
• 4.2. Kiểm tra — đối chứng
• 4.3. Xây dựng chương trình tính kích thước mẫu trải và vị trí uốn
• 4.4. Tiểu kết chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: TIÊU CHÍ LỰA CHỌN
• 5.1. Tiêu chí mềm (Soft criteria)
• 5.2. Triển khai thuật toán
• 5.3. Tiểu kết chương 5
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.3. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1: Code xử lý chọn phương án mẫu trải cho một sản phẩm cho trước
• Phụ lục 2: Code xác định kích thước phôi và vị trí uốn
• Phụ lục 3: Bảng qui cách và tiêu chuẩn thép tấm [nguồn: satthep]
• Phụ lục 4: Ký hiệu và đặc tính của hợp kim nhôm [Nguồn: viccons]

Tóm tắt

I. Hướng dẫn tính toán trải mẫu uốn kim loại tấm từ A Z

Tính toán phương án trải mẫu là bước nền tảng và quyết định trong quy trình gia công kim loại tấm. Một mẫu trải được tính toán chính xác không chỉ đảm bảo độ chính xác sau uốn của chi tiết mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sử dụng vật liệu và chi phí sản xuất. Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Thanh Tân (2013) đã đi sâu vào việc giải quyết bài toán này, chỉ ra rằng các phương pháp truyền thống dựa trên kinh nghiệm hoặc các phần mềm có sẵn thường bỏ qua các yếu tố quan trọng như đặc tính vật liệu, thông số công nghệ. Việc tính toán phôi uốn chính xác đòi hỏi một cách tiếp cận khoa học, kết hợp giữa lý thuyết, thực nghiệm và các thuật toán tối ưu. Bài viết này sẽ tổng hợp và phân tích các phương pháp cốt lõi từ nghiên cứu trên, cung cấp một cái nhìn toàn diện về cách tiếp cận hiện đại trong việc khai triển hình gò, từ đó giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất trên các thiết bị hiện đại như máy chấn CNC.

1.1. Tầm quan trọng của việc khai triển hình gò chính xác

Khai triển hình gò, hay tính toán mẫu trải, là công đoạn đầu tiên trong toàn bộ chuỗi sản xuất chi tiết uốn. Một sai sót nhỏ ở giai đoạn này có thể dẫn đến sai lệch kích thước lớn ở sản phẩm cuối cùng, gây lãng phí nguyên vật liệu và tốn thời gian sửa chữa. Theo tài liệu nghiên cứu, kích thước phôi cho một sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu, phương pháp gia công và các thông số đầu vào. Nếu việc tính toán bỏ qua các yếu tố này, ngay cả những thiết bị hiện đại nhất cũng không thể đạt được độ chính xác mong muốn. Do đó, một phương pháp tính toán phôi uốn chuẩn xác là tiền đề cho việc tự động hóa và nâng cao năng suất.

1.2. Tổng quan các phương pháp gia công uốn kim loại tấm

Công nghệ uốn kim loại tấm bao gồm nhiều phương pháp, trong đó ba phương pháp phổ biến nhất sử dụng chày và cối là uốn ba điểm (Air Bending), uốn chạm đáy (Bottoming) và uốn tạo hình (Coining). Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng về lực uốn, độ chính xác và khả năng kiểm soát hiện tượng springback. Air Bending là phương pháp linh hoạt nhất, cho phép tạo ra nhiều góc uốn khác nhau chỉ bằng việc điều chỉnh hành trình chày. Nghiên cứu tập trung vào phương pháp này vì tính ứng dụng rộng rãi của nó trong công nghiệp. Việc hiểu rõ bản chất của từng phương pháp là cơ sở để lựa chọn thông số tính toán phù hợp, đặc biệt là các giá trị như bend allowance và bend deduction.

II. Thách thức lớn khi tính toán phôi uốn kim loại tấm thủ công

Việc tính toán kích thước mẫu trải là một trong những vấn đề tồn tại lớn trong ngành gia công cơ khí. Hiện nay, người thiết kế thường tính toán theo các công thức kinh nghiệm hoặc dựa vào các chức năng mặc định của phần mềm tính toán trải phôi như SolidWorks, Inventor. Tuy nhiên, cách tiếp cận này bộc lộ nhiều hạn chế. Thứ nhất, nó không tính đến sự khác biệt về cơ tính của từng loại vật liệu cụ thể, chẳng hạn như hợp kim Nhôm Magiê AA5052 được nghiên cứu trong luận văn. Thứ hai, các yếu tố như bán kính uốn tối thiểu, chiều dày vật liệu và góc uốn có ảnh hưởng phi tuyến tính đến kết quả, đòi hỏi phải có dữ liệu thực nghiệm để hiệu chỉnh. Hiện tượng springback (biến dạng đàn hồi ngược) cũng là một thách thức lớn, gây sai lệch góc uốn nếu không được bù trừ chính xác trong quá trình tính toán. Những vấn đề này dẫn đến việc phải thử và sai nhiều lần, làm giảm năng suất và tăng chi phí.

2.1. Sai số từ hiện tượng springback và lý thuyết biến dạng dẻo

Hiện tượng springback xảy ra khi kim loại có xu hướng đàn hồi trở lại một phần về hình dạng ban đầu sau khi bỏ lực uốn. Độ lớn của springback phụ thuộc vào mô đun đàn hồi của vật liệu, bán kính uốn, và chiều dày tấm. Các công thức kinh nghiệm thường đưa ra một hệ số bù trừ cố định, không đủ chính xác cho các ứng dụng đòi hỏi dung sai chặt chẽ. Lý thuyết biến dạng dẻo cho thấy rằng trong quá trình uốn, các lớp vật liệu phía ngoài bị kéo dài và các lớp phía trong bị nén lại. Việc xác định chính xác vị trí đường trung hòa trong uốn là chìa khóa để tính toán chiều dài phôi không đổi, nhưng vị trí này lại dịch chuyển tùy thuộc vào các yếu tố công nghệ.

2.2. Hạn chế của các phần mềm CAD và công thức thực nghiệm

Mặc dù các phần mềm như SolidWorks sheet metal hay Inventor cung cấp các công cụ mạnh mẽ để thiết kế và trải phôi, chúng thường sử dụng các bảng tính hoặc công thức chung cho hệ số K (K-factor). Các giá trị mặc định này có thể không phù hợp với một vật liệu hoặc quy trình sản xuất cụ thể tại một xưởng gia công. Luận văn chỉ ra rằng, để đạt độ chính xác sau uốn cao, cần phải xây dựng một cơ sở dữ liệu K-factor riêng thông qua phương pháp thực nghiệm. Việc chỉ dựa vào phần mềm mà không có sự kiểm chứng và hiệu chỉnh có thể dẫn đến sai số tích lũy, đặc biệt với các chi tiết có nhiều lần uốn.

III. Bí quyết xác định hệ số K và Bend Allowance trong uốn tấm

Để giải quyết các thách thức nêu trên, việc hiểu và áp dụng đúng các tham số kỹ thuật là cực kỳ quan trọng. Cốt lõi của việc tính toán phôi uốn chính xác nằm ở việc xác định đúng hai giá trị: Bend Allowance (lượng bù trừ cho phần cung uốn) và hệ số K (K-factor). Bend Allowance là chiều dài của cung tròn tại đường trung hòa trong uốn, là phần chiều dài thực tế cần thêm vào để tạo ra góc uốn mong muốn. Trong khi đó, K-factor là một tỉ lệ xác định vị trí của đường trung hòa so với chiều dày tấm kim loại. Giá trị này không phải là hằng số, mà thay đổi phụ thuộc vào vật liệu, bán kính uốn, chiều dày và phương pháp uốn. Nghiên cứu đã chứng minh rằng, thay vì dùng các giá trị K-factor chung chung, việc tiến hành thực nghiệm để xây dựng bảng K-factor cho từng loại vật liệu cụ thể sẽ mang lại độ chính xác vượt trội.

3.1. Lý thuyết về đường trung hòa và vai trò của hệ số K

Khi một tấm kim loại được uốn, lớp vật liệu bên ngoài bị kéo và lớp bên trong bị nén. Tồn tại một lớp ở giữa không bị kéo hay nén, gọi là đường trung hòa trong uốn (Neutral Axis). Chiều dài của lớp này không thay đổi trong suốt quá trình uốn. Hệ số K (K-factor) được định nghĩa là tỷ lệ giữa khoảng cách từ mặt trong của tấm đến đường trung hòa và chiều dày của tấm (K = t/T). Vị trí của đường trung hòa (và do đó là K-factor) quyết định chiều dài phôi cần thiết. Một K-factor lớn hơn (ví dụ 0.5) cho thấy đường trung hòa dịch ra phía ngoài, thường xảy ra với vật liệu mềm hoặc bán kính uốn lớn. Ngược lại, K-factor nhỏ hơn (ví dụ 0.33) cho thấy đường trung hòa dịch vào trong.

3.2. Phân biệt Bend Allowance và Bend Deduction để tính phôi

Bend Allowance (BA) và Bend Deduction (BD) là hai khái niệm quan trọng nhưng thường bị nhầm lẫn. Bend Allowance là chiều dài của đường trung hòa tại vùng uốn, được cộng vào tổng chiều dài của các cạnh thẳng để ra chiều dài phôi tổng (L = A + B + BA). Ngược lại, Bend Deduction là lượng vật liệu cần "trừ đi" từ tổng chiều dài của hai cạnh ngoài nếu chúng được kéo dài đến giao điểm ảo (L = A + B - BD). Cả hai đều dùng để tính toán cùng một kết quả cuối cùng là chiều dài phôi phẳng. Việc lựa chọn sử dụng BA hay BD phụ thuộc vào phương pháp đo lường và quy ước của người thiết kế hoặc phần mềm.

IV. Phương pháp tối ưu hóa phương án trải mẫu dựa trên thuật toán

Ngoài việc tính toán chính xác kích thước phôi, một sản phẩm 3D phức tạp có thể có rất nhiều phương án trải mẫu khác nhau. Việc lựa chọn phương án nào để sản xuất sẽ ảnh hưởng lớn đến chi phí và độ phức tạp của các công đoạn sau. Luận văn đã đề xuất áp dụng thuật toán để tự động tìm ra phương án trải mẫu tối ưu dựa trên các tiêu chí kinh tế - kỹ thuật. Thay vì lựa chọn theo cảm tính, phương pháp này sử dụng lý thuyết đồ thị để mô hình hóa sản phẩm, trong đó các mặt phẳng là các đỉnh (node) và các đường uốn/hàn là các cạnh (edge). Từ đó, các thuật toán như tìm cây bao trùm nhỏ nhất (Minimum Spanning Tree) được áp dụng để tối ưu hóa phôi liệu. Cách tiếp cận này giúp loại bỏ yếu tố chủ quan của người thiết kế và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu, hướng tới một quy trình gia công kim loại tấm thông minh và hiệu quả.

4.1. Ứng dụng lý thuyết đồ thị để giảm thiểu chiều dài đường hàn

Một trong những tiêu chí tối ưu hàng đầu là giảm thiểu chiều dài đường hàn. Chi phí cho việc hàn thường cao hơn nhiều so với uốn, đồng thời quá trình hàn có thể làm thay đổi cơ tính vật liệu tại vùng ảnh hưởng nhiệt. Bằng cách mô hình hóa sản phẩm dưới dạng đồ thị, trong đó trọng số của mỗi cạnh là chi phí (hoặc chiều dài) của đường uốn hoặc đường hàn tương ứng, bài toán trở thành tìm một cây bao trùm có tổng trọng số nhỏ nhất. Kết quả là một phương án trải mẫu với tổng chiều dài đường hàn ngắn nhất có thể, giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng kết cấu sản phẩm. Đây là một bước tiến quan trọng so với việc khai triển hình gò thủ công.

4.2. Tiêu chí độ sít chặt compactness để tăng hiệu quả sản xuất

Độ sít chặt của mẫu trải là một tiêu chí quan trọng khác. Một mẫu trải có hình dạng gọn gàng, "sít chặt" sẽ dễ dàng hơn trong việc vận chuyển, sắp xếp trên tấm phôi để cắt (nesting) và kẹp chặt trên máy chấn CNC. Ngược lại, một mẫu trải có hình dạng phức tạp, nhiều nhánh dài có thể gây ra va chạm trong quá trình uốn hoặc khó định vị. Thuật toán có thể đánh giá độ sít chặt bằng cách tính chu vi của mẫu trải hoặc sử dụng các chỉ số tôpô. Phương án được chọn sẽ là phương án có chu vi nhỏ nhất hoặc độ sít chặt tôpô cao nhất, giúp quá trình sản xuất diễn ra thuận lợi và giảm thiểu rủi ro.

V. Case study Xây dựng phần mềm và thực nghiệm trên nhôm AA5052

Lý thuyết sẽ không hoàn chỉnh nếu thiếu đi thực nghiệm và ứng dụng thực tiễn. Luận văn đã tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm chi tiết trên vật liệu hợp kim Nhôm Magiê AA5052, một vật liệu phổ biến trong ngành hàng không và điện lạnh. Quá trình nghiên cứu bao gồm các bước: cắt mẫu, kiểm tra cấu trúc tế vi, đo độ cứng, và tiến hành uốn với các thông số khác nhau về chiều dày, bán kính và góc uốn. Dữ liệu thu thập được sử dụng để xây dựng các phương trình hồi quy thực nghiệm, xác định mối quan hệ chính xác giữa các thông số này và giá trị Bend Allowance. Kết quả của nghiên cứu là sự ra đời của chương trình phần mềm “Bend allowance and Flatten V 1.0”, một công cụ chuyên dụng giúp tự động hóa việc tính toán phôi uốn và lựa chọn phương án trải mẫu, chứng minh tính hiệu quả của phương pháp.

5.1. Quy trình phương pháp thực nghiệm xác định hệ số K

Quá trình thực nghiệm được tiến hành một cách bài bản. Các mẫu thử từ hợp kim nhôm AA5052 với các chiều dày khác nhau được chuẩn bị. Sau đó, chúng được uốn trên máy chấn CNC AMADA với các bộ chày cối có bán kính khác nhau để tạo ra các góc uốn đa dạng. Sau mỗi lần uốn, các kích thước thực tế của chi tiết được đo lường cẩn thận. Dữ liệu này sau đó được xử lý thống kê để tìm ra giá trị hệ số K (K-factor) và Bend Allowance chính xác cho từng trường hợp. Kết quả cho thấy K-factor không phải là hằng số mà thay đổi một cách có quy luật, từ đó xây dựng được một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy cho việc tính toán.

5.2. Tích hợp thuật toán vào phần mềm tính toán trải phôi tự động

Dựa trên kết quả thực nghiệm và các thuật toán đã phát triển, chương trình “Bend allowance and Flatten V 1.0” được xây dựng. Phần mềm này cho phép người dùng nhập các thông số của chi tiết uốn (dưới dạng file CAD), vật liệu, chiều dày, bán kính và góc uốn. Chương trình sẽ tự động thực hiện hai nhiệm vụ chính: 1) Sử dụng dữ liệu thực nghiệm để tính toán phôi uốn với độ chính xác sau uốn cao nhất. 2) Phân tích tất cả các phương án trải mẫu khả thi và đề xuất phương án tối ưu dựa trên tiêu chí (chiều dài đường hàn ngắn nhất, độ sít chặt cao nhất) do người dùng lựa chọn. Công cụ này là một ví dụ điển hình về việc ứng dụng kết quả nghiên cứu khoa học vào giải quyết vấn đề thực tiễn trong sản xuất.

VI. Tương lai ngành gia công kim loại tấm và hướng phát triển mới

Nghiên cứu về tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tấm đã mở ra nhiều hướng đi mới cho ngành sản xuất. Việc tự động hóa khâu đầu tiên và quan trọng nhất này là tiền đề để xây dựng một quy trình sản xuất tích hợp hoàn toàn (CIM - Computer Integrated Manufacturing). Thay vì phụ thuộc vào kinh nghiệm con người, các quyết định trong tương lai sẽ được hỗ trợ bởi các hệ thống thông minh, sử dụng dữ liệu thực và các thuật toán tối ưu. Hướng phát triển của đề tài không chỉ dừng lại ở việc tính toán cho một loại vật liệu mà có thể mở rộng cho nhiều loại vật liệu khác nhau. Hơn nữa, việc tích hợp các công nghệ như phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để mô phỏng quá trình uốn và dự đoán chính xác hiện tượng springback sẽ làm tăng thêm độ tin cậy của hệ thống.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và những đóng góp chính

Tóm lại, công trình nghiên cứu đã thành công trong việc chỉ ra những hạn chế của phương pháp tính toán mẫu trải truyền thống và đề xuất một giải pháp toàn diện. Những đóng góp chính bao gồm: (1) Xây dựng quy trình thực nghiệm để xác định các thông số uốn chính xác cho một vật liệu cụ thể (AA5052). (2) Phát triển các thuật toán để tự động lựa chọn phương án trải mẫu tối ưu dựa trên các tiêu chí kinh tế - kỹ thuật. (3) Tích hợp các kết quả này vào một công cụ phần mềm ứng dụng thực tế. Đây là cơ sở dữ liệu đầu vào quan trọng cho các bước tiếp theo trong quy trình CAPP (Computer Aided Process Planning) như xác định thứ tự uốn và lựa chọn dụng cụ.

6.2. Hướng phát triển Tích hợp AI và mô phỏng quá trình uốn

Trong tương lai, hệ thống có thể được cải tiến bằng cách tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) để tự động học hỏi từ dữ liệu sản xuất thực tế, liên tục cập nhật và cải thiện độ chính xác của mô hình tính toán. Việc kết hợp với các phần mềm mô phỏng quá trình uốn sử dụng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) sẽ cho phép dự đoán các khuyết tật tiềm ẩn và tối ưu hóa quy trình ngay từ giai đoạn thiết kế. Mục tiêu cuối cùng là một hệ thống hoàn toàn tự động, từ bản vẽ 3D đến sản phẩm hoàn thiện, với hiệu quả và độ chính xác cao nhất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TONG QUAN Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Các chi tiết được tạo hình từ kim loại tắm hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và trong kỹ thuật. Trong nên sản xuất hiện đại việc phát triển bền vững và đi kèm với bảo vệ môi trường là tiết kiệm chỉ phí sản xuất và ngày càng tối ưu công nghệ. Giá thành của sản phâm phụ thuộc rất nhiều vào giá thành nguyên vật liệu và chi phí chế tạo.

Việc nghiên cứu sao cho giảm bớt các nguyên công thừa , giảm chi phí sản xuất và nâng cao độ chính xác gia công là việc làm hết sức cần thiết để giảm giá thành sản phẩm và giảm tiêu hao năng lượng. Việc làm này không những quan trọng trong ngành gia công kim loại tắm mà còn ở khắp mọi lĩnh vực Công nghệ gia công kim loại tắm hiện nay đang phát triển gồm các hướng: Gò, Dập nguội, Uốn, (hình 1. Trong đó: Uốn tam là phương pháp tạo hình kim loại từ phôi tấm, phôi được uốn dọc theo đường uốn thẳng để tạo ra sản phẩm ba chiều. Uốn là một trong những nguyên công thông dụng nhất.

Uốn không chỉ tạo hình dạng cần thiết, tạo nên gân, gờ, đường gấp nếp mà còn tạo nên những kết cấu tăng độ cứng vững cho chỉ tiết. Trong quá trình này thường là tấm hoặc đải kim loại được biến dạng trong cung tròn quanh trục thắng nằm vuông góc với trục trung hòa. Kim loại bị biến dạng déo trong vùng dẻo kim loại để lại phần cong sau khi bỏ lực tác dụng. Khi uốn các thớ chịu kéo nén khác nhau.

Phôi để uốn có thể là phôi thanh, phôi hình, nhưng phôi tam và đải là phổ biến hơn cả và các sản phẩm tạo thành từ uốn tắm ngày càng lớn trong các ngành công nghiệp như: hàng không, điện, máy công cụ, điện lạnh, ôtô. Các chỉ tiết tạo thành từ kim loại tấm không những quan trọng về kết câu ,mà còn TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 1 HD: TS. Nguyén Thi Hong Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tâm ảnh hưởng đên độ thâm mĩ của sản phâm. Vì vậy ở đây chỉ đê cập đên uôn tâm (sheet metal bending).

Dap tam A - Cắt vật liệu | B - Thay ddi hình dáng phôi| C - Dập liên hợp nam | a | I- Uốn | | I I - Dập vuốt| ae =) ae ép | LÍ | || LÍ — 8. 2 Moo 0 or +} }}} 4 tf =. « f s = “lo © = = = 2 = 8 - —= E ^lc lá ế 3 =|5|-== = ~x< ‹® |, DB l= fic c s|= — =|.s|8|cl|Š £I'||S|S = 6slsSle @ | ls ll el 2 e8lslS £;£ = — G oO = — = a; = | S|=l|s|E|5 =| S| * ala‘? =l|£ =llals|ồö|®Đ 3s |3 | #. BPS Rls] sls cls 1B.

a | | 2|q ‹ DB] | alala | oa: ©S|5|m œ‹|OS|5|C ¬|©|>||l|= 5 |—¬ | | | ||G||ui|_—1 ~ ¬ainaIœ = |lcile2|#|l|c|m|øl l=l|lailœ||= |lei 3 e&i |3 | |3 |õ || = || |x BỊ |=l|ai|e= Hình 1. 1: Phân loại các nguyên công dập tam [5] Nguyên công uôn tâm được thực hiện trên các máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực, máy uốn tấm nhiều trục, máy uốn profile chuyên đùng. Hiện nay các máy uốn CNC đã dân xuất hiện ở các hội chợ triển lãm và thực tế sản xuất với khả năng công nghệ rất cao: thay đổi hình dáng kích thước chỉ tiết, uốn chính xác, uốn với nhiều góc độ và bán kính khác nhau chỉ chọn chày và cối cho phù hợp với nguyên công và kết hợp với robot để gấp, thay đổi hướng phéi,.4 minh hoa máy uốn CNC trên máy gắn nhiều chày và cối (có thể thay đổi), cữ chặn phôi và robot cho phép uốn chỉ tiết với nhiều thông số khác nhau. Như vậy ta thấy việc gia công kim loại tấm nói chung và gia công bằng nguyên công uốn nói riêng đã phát triển tới mức tự động và bán tự động để góp phần giảm sai số do chủ quan của người vận hành như: thao tác uốn, chọn dụng cụ uốn (ựa chọn dụng cụ tự động), chỉnh cữ chặn phôi ( động), điều chỉnh tốc độ biến dạng đốc độ của chày hoặc cối), kiêm tra góc uốn thông qua cảm biễn đo góc, kẹp phôi thông qua robot, thứ tự uốn (được fự động),.

và thiết kế kim loại tắm (dùng các phần mêm như đã mô tả ở trên). Việc thiết kế kim loại tắm cũng được hỗ trợ bởi các phần mềm chuyên về kim loại tắm, tuy nhiên việc trải mẫu như thế nào vần phụ thuộc chủ quan vào người thiệt kê, dựa vào một vài tiêu chí nào đó và kích TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 2 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tâm thước phôi khi uốn vẫn còn phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện gia công. Tóm lại việc phát triển của nguyên công uốn kim loại tắm dựa vào thành tựu của khoa học công nghệ để góp phần nâng cao độ chính xác và giúp cho việc uốn kim loại tắm ngày càng tối ưu, nhưng việc tìm phương án để cho mẫu trải hợp lý để giúp các bước sau diễn ra thuận lợi và thấy việc ứng dụng khoa học công nghệ vào uốn kim loại tắm một cách nổi bật.

Cần nghiên cứu dé tim phương án trải mẫu hợp lý cần nghiên cứu làm rõ.2 ta thấy chỉ một hình hợp đơn giản, nhưng có rất nhiều phương an trai (hinh 1.3), néu hình phức tạp hơn thì sẽ rất vat va dé tim tất cả các phương án trải và thường người thiết kế dựa vào kinh nghiệm của mình để chọn ra một phương án nào đó, tuy nhiên liệu phương án đó có thuận lợi hay không hầu như cũng chưa rõ. TH 6 TH? THS TH 9 | TH 10 TH 1 TH3 TH4 THB TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 3 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tâm Hình 1. 3: Các phương án có thể trải ra của một sản phẩm kim loại tắm Búa ⁄ (24 4 | Géc u6n 3 ee `x Chỉ tiết uôn - 4 nh.

Sea | Phôi : ông Chày 7 exsazasy ri: 2z nh ng, Đô dịch | “(| X lều chuyenân VOTKA goed | ‘chiy - chày \ } N 7 .khuônXV ko + ¥ ) Chié / Khuôn Ví ane © Chiêu. khuônV rong Khuôn V Hình 1. 4: Qui trình uốn và các bộ phận của máy uốn [4J Máy uốn NC. Trạm đôi hướng phôi —— — Hệ thống cử hành trình Robot — Hình 1.

5: Máy uốn CNC TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 4 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tâm Nguyên công uốn nói riêng và gia công kim loại tắm nói chung đều dựa trên các thành quả của khoa học kỹ thuật về: + Khoa học vật liệu: Biến dạng dẻo, cơ tính vật liệu, cầu tạo kim loại và hợp kim,. + Cơ học: Lực, ứng suất, biến dạng, cơ cau,. + Toán học: các thuật toán, tối ưu hóa,.

+_ Tin học và kỹ thuật số: điều khiến tự động, lập trình,. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, việc tự động hóa dé nang cao năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm bớt sức lao động của con người ngành gia công áp lực trong đó có nguyên công uốn đã đóng vai trò không thê thiếu trong công nghiệp cơ khí, ngày nay đang được nghiên cứu và phát triển mạnh theo các hướng + Nâng cao độ chính xác và độ bóng của sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công cơ khí. + _ Ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả năng gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm. + Chế tạo thiết bị có công suất lớn để có thể gia công được các chỉ tiết có khối lượng và kích thước lớn.

+ _ Cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất để nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm. Cơ khí hóa hiện đại hóa hiện nay đang được áp dụng mạnh mẽ, việc áp dụng cơ khí, tin học và tự động hóa đã cho ra đời các máy CNC đã góp phần vào nâng cao độ chính xác, gia công được các biên dạng phức tạp. Trong đó các máy dập ƠNC, đột dập CNC, uốn CNC cũng đang được nghiên cứu và phát triển rất mạnh (hình 1.5) đề cho ra đời thế hệ máy gần như tự động hoàn toàn. Tuy nhiên việc nghiên cứu trải mẫu vẫn còn là một vẫn đề tồn động trong ngành gia công kim loại tấm đặc biệt là nguyên công uốn, trải mẫu là khâu đầu tiên trong toàn bộ qui trình sản xuất, nếu trải mẫu không đạt hiệu quả sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác và năng suất của toàn hệ thông.

Vì vậy đê tài nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 5 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tâm cho nguyên công uốn kim loại tắm thành công sẽ là cơ sở đữ liệu đầu vào cho việc xác định thứ tự uốn, tính toán lựa chọn dụng cụ để có thể tiễn hành gia công chi tiết. Đề thực hiện sản xuất các chỉ tiết bằng nguyên công uốn trên máy CNC, quy trình lập kế hoạch sản xuất như hình 1.5 được sử dụng. Có thể thấy sự lựa chọn thông số từ bước trước sẽ hạn chế các lựa chọn của bước sau.

Ví dụ như phương án lựa chọn thiết kế của mẫu trải sẽ quyết định phương án lựa chọn về dụng cụ và trình tự uốn. Ta thay qui trình lập kế hoạch sản xuất là một chuỗi liên tục các hoạt động: dữ liệu thiết kế (CAD), dụng cụ, thông số vật liệu, thiết bị,. thông số đi trước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến bước tiếp theo. Qui trình lập kế hoạch “TT Bộ sắ (od.

2 CAD Lập kế hoạch Quảnlý | Pt| xếptựvàthứ +» ow 4 » (do tim muccao) kK kể hoach ee S x 4 XS điềuZz Lập || Gấp || Ké khiến kê chi hoa hoach tiét ch OO ¬. và chu ` XY dung yen cu độn 8 Hình 1.