Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy dập cao tốc

Tìm hiểu công nghệ và thiết kế chi tiết của máy dập cao tốc, ứng dụng trong sản xuất hiện đại với hiệu suất vượt trội và độ chính xác cao.

• Tác giả: Nguyễn Đình Tấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Phạm Văn Nghệ
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Cơ Khí
• Đề tài: Máy Dập Cao Tốc: Công Nghệ và Thiết Kế
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Máy Dập Cao Tốc

Máy dập cao tốc là thiết bị công nghiệp hiện đại được sử dụng rộng rãi trong gia công áp lực kim loại. Đây là công nghệ tiên tiến cho phép cắt, đột lỗ và tạo hình các sản phẩm kim loại với độ chính xác cao và hiệu suất vượt trội. Máy dập CNC kết hợp công nghệ điều khiển số với cấu trúc máy tiên tiến, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất. Những máy này có khả năng thực hiện các công việc phức tạp như cắt hình, đột lỗ các chỉ trết và tạo hình chính xác trên các loại vật liệu khác nhau. Với tốc độ hoạt động nhanh và độ lặp lại cao, máy dập cao tốc đã trở thành giải pháp không thể thiếu cho các nhà máy sản xuất hiện đại.

1.1. Định Nghĩa và Chức Năng Chính

Máy dập cao tốc là thiết bị chuyên dụng trong gia công kim loại bằng áp lực, có chức năng cắt, đột lỗ, và tạo hình các sản phẩm. Máy hoạt động dựa trên nguyên lý áp dụng lực mạnh tức thời để tách, biến dạng hoặc tạo hình vật liệu. Cấu trúc gồm chảy (đầu công cụ trên), cối (khuôn dưới) và hệ thống truyền động. Khác với máy ép truyền thống, máy dập cao tốc CNC có tốc độ đập nhanh, độ chính xác cao và khả năng tự động hóa toàn bộ quy trình.

1.2. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Hiện Đại

Máy dập cao tốc được áp dụng rộng rãi trong sản xuất các linh kiện điện tử, thiết bị điện gia dụng, công nghiệp ô tô và máy móc. Với khả năng gia công áp lực chính xác, máy giúp giảm thời gian sản xuất, tăng năng suất lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các máy CNC Vipros 255, HPS1500, V20-1225 là những dòng máy được tin dùng trên thế giới hiện nay.

II. Công Nghệ và Thiết Kế Cơ Bản

Thiết kế máy dập cao tốc phải đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật khắt khe để đảm bảo hiệu suất, độ chính xác và tuổi thọ máy. Cấu trúc máy dập CNC bao gồm khung máy, hệ thống truyền động, cơ cấu chấp hành và hệ thống điều khiển tự động. Mỗi thành phần được thiết kế chi tiết để đạt độ cứng cao, giảm rung động và tăng độ chính xác của các chuyển động. Công nghệ cao tốc yêu cầu các vật liệu chất lượng cao, độ dẫn nhiệt tốt và khả năng chịu lực tốt. Hệ thống điều khiển phải đảm bảo quá trình gia công kim loại diễn ra an toàn, hiệu quả với các thông số tối ưu.

2.1. Cấu Trúc Khung Máy và Các Thành Phần Chính

Khung máy dập cao tốc được thiết kế với độ cứng cao, thường sử dụng các vật liệu như gang dẻo hoặc thép chất lượng cao. Cấu trúc này phải chịu được lực tác động lớn trong quá trình gia công áp lực. Các thành phần chính bao gồm: trục chính, hệ thống chảy-cối, cơ cấu chấp hành, và hệ thống làm mát. Thiết kế chi tiết mỗi bộ phận đảm bảo độ chính xác, khả năng chịu lực và tuổi thọ dài hạn.

2.2. Hệ Thống Điều Khiển CNC và Tự Động Hóa

Máy dập CNC sử dụng hệ thống điều khiển số máy tính để quản lý toàn bộ quy trình sản xuất. Hệ thống này cho phép lập trình các chuyển động phức tạp, điều chỉnh tốc độ, và kiểm soát lực gia công một cách chính xác. Công nghệ PLC, NC, CNC hiện đại cho phép máy hoạt động tự động, giảm can thiệp của con người, nâng cao chất lượng và sản lượng sản phẩm đáng kể.

III. Các Phương Pháp Tính Toán Lực và Thiết Kế

Tính toán chính xác lực cắt và công biến dạng là nền tảng để thiết kế máy dập cao tốc hiệu quả. Các phương pháp tính toán dựa trên lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực, xem xét các yếu tố như loại vật liệu, kích thước sản phẩm, hình dạng chảy-cối và khe hở giữa chảy cối. Quá trình cắt bằng khuôn diễn ra theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, và tách rời vật liệu. Để xác định lực đập, kỹ sư phải tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng tại mỗi giai đoạn. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm chiều dày vật liệu, độ cứng, độ dẻo, và dung sai kích thước của chảy cối khuôn.

3.1. Nguyên Tắc Tính Toán Lực Cắt và Công Biến Dạng

Lực cắt được xác định dựa trên công thức: Lực = Chu vi cắt × Chiều dày vật liệu × Cường độ cắt. Trong quá trình gia công áp lực, công biến dạng phụ thuộc vào diện tích tiết diện bị cắt, chiều dài quá trình biến dạng và tính chất vật liệu. Thiết kế chi tiết máy phải đảm bảo động cơ và hệ thống truyền động có đủ khả năng cung cấp lực này. Sai số trong tính toán có thể dẫn đến quá tải máy hoặc sản phẩm chất lượng kém.

3.2. Ảnh Hưởng của Các Yếu Tố Vật Liệu và Hình Học

Loại vật liệu, chiều dày kim loại, độ cứng và độ dẻo tác động lớn đến lực cắt cần thiết. Hình dạng chảy cối ảnh hưởng đến phân bố lực và chất lượng sản phẩm. Khe hở giữa chảy cối phải được tính toán chính xác - quá nhỏ gây chảy từng, quá lớn tạo sản phẩm kém chất lượng. Dung sai trên kích thước của công cụ quyết định độ chính xác sản phẩm cuối cùng, đặc biệt khi đột lỗ các chỉ trết hoặc cắt hình phức tạp.

IV. Các Dòng Máy Dập CNC Tiêu Biểu Trên Thế Giới

Trên thị trường quốc tế, có nhiều dòng máy dập cao tốc CNC hiện đại từ các nhà sản xuất hàng đầu. Máy CNC Vipros 255 của hãng Amada (Nhật Bản) nổi tiếng với độ chính xác cao và công nghệ tiên tiến. HPS1500 của Tailift (Đài Loan) là máy đột dập có khả năng gia công sản phẩm lớn với hiệu suất cao. Máy đột CNC V20-1225 của LVD (Bỉ) được thiết kế cho các ứng dụng đặc biệt yêu cầu độ chính xác cực cao. Mỗi dòng máy có những ưu điểm riêng, phù hợp với các nhu cầu sản xuất khác nhau. Việc lựa chọn máy dập CNC phù hợp phụ thuộc vào quy mô sản xuất, loại sản phẩm, độ chính xác yêu cầu và ngân sách đầu tư.

4.1. Đặc Điểm Kỹ Thuật của Các Máy Nổi Bật

Máy CNC Vipros 255 Amada có công suất cao, tốc độ đập lên đến 600 cú/phút, độ chính xác ±0.1mm. HPS1500 của Tailift được trang bị hệ thống điều khiển hiện đại, khả năng gia công chiều dài tối đa 1500mm. Máy V20-1225 LVD nổi bật với thiết kế chi tiết các đầu dao đa năng, cho phép cắt, đột, và tạo hình linh hoạt. Các máy này đều sử dụng công nghệ CNC tiên tiến, hệ thống bôi trơn tự động và an toàn cao.

4.2. So Sánh Khả Năng Công Nghệ và Ứng Dụng Thực Tế

Mỗi máy dập cao tốc CNC có điểm mạnh riêng: Vipros 255 phù hợp sản xuất hàng loạt các chi tiết nhỏ, HPS1500 thích hợp gia công sản phẩm kích thước lớn, V20-1225 tối ưu cho các sản phẩm yêu cầu thiết kế chi tiết và độ chính xác cực cao. Khả năng gia công áp lực của các máy này được chứng minh qua các ứng dụng thực tế trong điện tử, ô tô, máy móc, đạt năng suất 50-200 sản phẩm/giờ tùy loại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA BAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA HA NOI NVI HNTG NEANDN NGUYEN DINH TAN THA 99 SHDN ONGO HNYON NGHIEN CUU CONG NGHE VA THIET KE MAY DAP CAO TOC LUAN VAN THAC si KHOA HOC CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ 600Z YOHA Hà Nội —2011 Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN BO GIÁO DUC VA DAO TAO TRUGNG DAI AOC BACH KHOA HA NOT đoắt, NGUYEN DINH TAN NGHIEN CUU CONG NGHE VA THIET KE MAY DAP CAO TOC Chuyên ngành: CÔNG XGHỆ CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÓA HỌC CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. PHAM VAN NGHE Hà Nội —2011 LOI CAM ON Sau một năm học tập và nghiên cứu tại Viên Co Khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nổi, cùng với sự đông viên và giúp đỡ của các thầy cô trong Viên, đồn nay tôi đã hoàn thành khóa học và dat được kết quả mơng nruốn. Qua đây tôi xin bày lỏ lỏng biểt ơn tới các ac 06 trong Viện đổ tận tình giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa học của minh. “Tôi xin chân thành cảm ơn các thấy, các cô trong Bộ môn Gia công áp lưc — Trường Dại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trinh làm luận văn "Tôi xin chân thanh cam on PGS.TS Pham Van Nghệ đã nhiệt tình hưởng dẫn và giúp đỡ lôi trong quá trình làm luận văn này.

Xân chân thành gửi lời cảm ơn đến các thấy giáo phân biện đã đọc luận văn và đồng gớp cho tôi những ý kiến quý báu và bổ ích Nhân đây, tôi cũng xin bảy tố lòng biết ơn tới Ban giảm hiệu, Phòng Tổ chức cán bộ, Ban chú nhiệm khoa Cơ Khi (Công Nghệ cữ), các thầy, các cô trong, bộ môn Công nghệ chả tạo máy - Trường Dại học Hải Phòng , cửng gia đỉnh và người thân của tôi đã luôn tạo điêu kiền, động viền và giúp đỡ tối trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn của mình. ‘Xin chan thanh cém on! Tac gia NGUYÊN BÌNH TẤN Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN 3. Giới thiệu một số máy đột dập CNC 33 2. Máy dét CNC Vipros 255 của hãng Amada (Nhat Ban).

May dét CNC HPS1500 của hãng Tailift @Đài Loan). Máy đột CNC V20 - 1225 cúa hãng LVD (Bí). Các biên dạng chày đột. Các biên dạng chày tiên chuẩn.

Các biên dang chày không tiêu chuẩn. Các bộ phận chỉnh của máy đập cao tốc CNC. Cơ cẩu chấp hành. Hệ thông điều khiến.

CƠ SỐ TÍNH TOÁN HIE TKE Al 3. Các phương pháp tỉnh toản lực và công biển dạng trên cơ sở lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực - cee al 3. Cơ sở của phương pháp tỉnh loàu lý thuyết 41 3. Mội số phương pháp xác định lực cắt cà 42 3.

Nguyễn công cất. Trạng thái ứng suất và biến dạng,. Các giai đoạn của quá trinh cắt bằng khuôn. Xác định hư cất đột đột - 4 3.

Xác định Iwe day và tháo gỡ sẵn phẩm. Những yếu tô ảnh hưởng tởi lực cất $0 3. Xác định khe hở giữa chảy và cối - Sl 3. Dung sai trên kích thước làm việc của chảy cối khuên cất.

Kích thước lâm việc cửa chảy côi khi cắt hình và đột lỗ các chỉ trết phức ". Dô chính xác khi cắt hình, đột 16. Các phương pháp cắt hình và đột lỗ chính xác. 57 Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN I8 [inh 1.

Mét 86 loai may ép truc Khuyu 19 Hinh 1. Mat 36 loai may ép thity luc 20 Hinh 1. Mat sd loai may bia dign hinh 21 Hinh 1. So 46 phan loai may kiéu quay 22 -Hinh 1.

May can ron 24 Tinh 1. Mayrén quay va sản phẩm thực hiện 25 Tĩnh 1. May miết và sắm phẩm thực hiện 26 — lnh1 26. Máyrátvành và sản phẩm thực hiện 27 ‘Hinh 1.

Mat cat dao dia mong BFY 28 — Hình2. Máy đột dập CNC 28 _ Hình 2. Một số sản phẩm gia công trên mày đột đập CNC 30 Hinh 2. Kél cau khung mày dội đập CNC 3I — Hình3.4 Kếtcẫuđầu nhiều dao 32 __ Tĩình2.

Kết cầu một số đầu đao 33 Th 2. May dt CNC Vipros 255 34 ‘[linh2. May d6t CNC IIPSIS00 35 inh 2. May dt CNC V20- 1225 36 Hinh 2.

Các biển dạng chảy tiêu chuẩn 37. Các biên dạng chảy Không tiêu chuẩn 38 _ Hình 3. Phân bố biển đạng tong quá hình cất đột 39 _ Tĩnh 3. Trạng thái ứng suất và biến dạng bong qua trinh cdl ving | 40 Hình 3.

Trạng thái ứng suất và biến đạng trong quả trình cắt vùng 2 AY Tĩình 3.4 Mũc đồ lím sầu câu chày vào vật liên 42 — Hình3. Chảy cối cómépcấtnghiềng 43 — Hình3. Sơ đồ tac dung cua lc ma sat 44 — Hình 3. Các dạng kết cầu cúa lỗ côi 45 _ Hình 38.

Kích thước làm việc của chày cối Khi cất hình và đột lỗ các chí Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN MUC LUC LOT CAM DOAN. - - 2 MỤC 1ỤC 3 DANH MỤC CÁC BẰNGGBIÊU - - 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ,.Z MO BAU wll 1, Ly do chon để tải. Mục địch, đổi tượng và phạm vi nghiên cứu của để tài. Ý nghĩa khoa học và ÿ nghĩa thực tiễn của để tài - 13 3.

Ÿ nghĩa khoa học của để tài - 12 3. Ý Ngiữa thực tiễn của để tải. TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIÁ CÔXG LÁP LỰC, ". Giới thiệu về các công nghệ trong gia công áp lực.

Công nghệ đập tâm. Công nghệ đập Khỏi. Các phương phap gia công đặc biệt l6 12. Giới thiệu các Thiết bị thực hiện công nghệ gia công áp lực 13 1.

May ép true khuyu - 23 1. May ép thuy hye cee 24 1.4, Cac may dang quay. MAY DAP CNC- UNG DUNG VA KHA NANG CÔNG NGHỆ 2E 2. Sự phát triển của PLC, NC, CNC, DNC.

Khả năng công nghệ của các máy CNC ean nscessesersennncentenee seine en 3Ô Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN I8 [inh 1. Mét 86 loai may ép truc Khuyu 19 Hinh 1. Mat 36 loai may ép thity luc 20 Hinh 1. Mat sd loai may bia dign hinh 21 Hinh 1.

So 46 phan loai may kiéu quay 22 -Hinh 1. May can ron 24 Tinh 1. Mayrén quay va sản phẩm thực hiện 25 Tĩnh 1. May miết và sắm phẩm thực hiện 26 — lnh1 26.

Máyrátvành và sản phẩm thực hiện 27 ‘Hinh 1. Mat cat dao dia mong BFY 28 — Hình2. Máy đột dập CNC 28 _ Hình 2. Một số sản phẩm gia công trên mày đột đập CNC 30 Hinh 2.

Kél cau khung mày dội đập CNC 3I — Hình3.4 Kếtcẫuđầu nhiều dao 32 __ Tĩình2. Kết cầu một số đầu đao 33 Th 2. May dt CNC Vipros 255 34 ‘[linh2. May d6t CNC IIPSIS00 35 inh 2.

May dt CNC V20- 1225 36 Hinh 2. Các biển dạng chảy tiêu chuẩn 37. Các biên dạng chảy Không tiêu chuẩn 38 _ Hình 3. Phân bố biển đạng tong quá hình cất đột 39 _ Tĩnh 3.

Trạng thái ứng suất và biến dạng bong qua trinh cdl ving | 40 Hình 3. Trạng thái ứng suất và biến đạng trong quả trình cắt vùng 2 AY Tĩình 3.4 Mũc đồ lím sầu câu chày vào vật liên 42 — Hình3. Chảy cối cómépcấtnghiềng 43 — Hình3. Sơ đồ tac dung cua lc ma sat 44 — Hình 3.

Các dạng kết cầu cúa lỗ côi 45 _ Hình 38. Kích thước làm việc của chày cối Khi cất hình và đột lỗ các chí Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN DANH MỤC CÁC HÌNH VẾ, ĐỎ THỊ SIT TEN HINH 1 Hinh 1. Mots6 sim phim ctia céng nghé dap tam 2 -Hinh 1. Dap khoi tren khuén ho 3 Hình 1.

Dập khổi tiên khuôn kín ¿ —__ Tình L4, Một số sản phẩu dạng Ông chế mạo lừ công nghệ dặp chải lông cao ap s Tfinh 1. Mét sé 34n pham dang tắm chế tạo từ công nghệ đập chất lông cao ap ° Thình 1. Một số sân phẩm đạng khối chẻ fạo từ công nghệ đập chất lông cao ap 7 Hình 1. 8ơ đồ bố hí hệ thông đập thủy tĩnh 5 _ Tĩnh 1£.

Sơ đổ công nghệ tao hình sản phẩm bằng đập thủy cơ „ —_ Lnh 1#. 8ơ đỗ ông nghề tạo hình sản phẩm bảng sự kết hợp giủa đập thuy tinh va dap vuốt thường. So dd dap bằng môi trường đàn hồi Barbe LAT Một số sản phẩm chế tạo từ cổng nghệ đập bằng môi trường, đản hễi 12 — Iình1 12. Sơ đỗ công nghé tao hình băng xmg lượng của chất nỗ jạ Hin 113.

Mot 56 sim phẩm chế tạo tử công nghệ tạo hình bằng xung lượng của chat nd 14 Hinh 1. So a} céng nghé tạo hình bằng xung lượng điện thuỷ lực js — TẠH LIễ. Một số sản phim chế tạo là công nghệ tao hình bảng xang lượng điện thuý lực 16 _ Hình 1. Sơ đỗ công nghệ tạo hình bẵng xung lực của từ trường qx Hint Mất số sim phẩm chế lạo Hừ công nghệ lạo hình bằng xung lực của từ trưởng.

Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN LOI CAM BOAN Tôi lên là: NGUYÊN ĐÌNTH TÂN Hoge viên lớp: Cho học CNCK 2009-2010 Dưới sự hướng dẫn của PGS. PHẠM VĂN NGHỆ tôi nhận nghiên cứu dễ tài; * Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập cao tốc” Tôi xin cam doan, luận văn này là quá trình nghiên cửu của bán thân, Nêu có sai sót gì tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả NGUYÊN ĐÌNH TÂN Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đập can tắc 'Viện SDH - DHBKAN 3. Giới thiệu một số máy đột dập CNC 33 2. Máy dét CNC Vipros 255 của hãng Amada (Nhat Ban).

May dét CNC HPS1500 của hãng Tailift @Đài Loan). Máy đột CNC V20 - 1225 cúa hãng LVD (Bí). Các biên dạng chày đột. Các biên dạng chày tiên chuẩn.

Các biên dang chày không tiêu chuẩn. Các bộ phận chỉnh của máy đập cao tốc CNC. Cơ cẩu chấp hành. Hệ thông điều khiến.

CƠ SỐ TÍNH TOÁN HIE TKE Al 3. Các phương pháp tỉnh toản lực và công biển dạng trên cơ sở lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực - cee al 3. Cơ sở của phương pháp tỉnh loàu lý thuyết 41 3. Mội số phương pháp xác định lực cắt cà 42 3.

Nguyễn công cất. Trạng thái ứng suất và biến dạng,. Các giai đoạn của quá trinh cắt bằng khuôn. Xác định hư cất đột đột - 4 3.

Xác định Iwe day và tháo gỡ sẵn phẩm.