Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------------------- Trần Đình Hƣng NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ ÉP CHẢY CÁC CHI TIẾT MICRO KẾT HỢP VỚI NGUỒN NĂNG LƢỢNG SIÊU ÂM Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC T.S Lê Trung Kiên Hà Nội -2018 17057204868311000000 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Mục lục LỜI NÓI ĐẦU. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT SIÊU NHỎ VÀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM .1 Tổng quan tình hình nghiên cứu .2 Tổng quan về chi tiết siêu nhỏ .3 Tổng quan về công nghệ tạo hình các chi tiết siêu nhỏ .1 Công nghệ tạo hình sản phẩm dạng khối .1 Khái niệm và phân loại .2 Dập khối trong khuôn hở .3 Dập khối trong khuôn kín .2 Công nghệ tạo hình sản phẩm dạng tấm .1 Khái niệm và phân loại .2 Công nghệ cán tạo hình bề mặt.3 Cắt hình đột lỗ .4 Tổng quan về thiết bị gia công các chi tiết siêu nhỏ .1 Đặc điểm của các thiết bị siêu nhỏ .2 Một vài thiết bị điển hình .5 Tổng quan về công nghệ siêu âm .1 Khái niệm siêu âm .2 Phân loại sóng siêu âm .3 Các thông số trong siêu âm .1 Phƣơng trình truyền sóng siêu âm và siêu âm.2 Tốc độ âm thanh trong chất rắn .4 Năng lƣợng âm (E) .4 Tính chất của siêu âm .5 Cấu tạo bộ siêu âm .27 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí 1.2 Bộ chuyển đổi .3 Bộ khuếch đại Bosster.6 So sánh thiết bị tạo hình chi tiết siêu nhỏ và thiết bị tạo hình chi tiết thông thƣờng30 1.1 Kích thƣớc .3 Cấu tạo thiết bị .7 Ứng dụng của siêu âm trong gia công các chi tiết siêu nhỏ .8 Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình tạo hình chi tiết Micro .1 Kích thƣớc hạt .2 Ảnh hƣởng của ma sát .3 ảnh hƣởng của tốc độ. 37 CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ .1 Thông số kỹ thuật. 40 - Chi tiết cần gia công .2 Sơ đồ động và nguyên lý tạo hình chi tiết .3 Sơ đồ máy và các cụm chi tiết chính .2 Các cụm chi tiết chính .2 Cụm vít me – đai ốc.3 Cơ cấu chấp hành.4 Cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer .4 Tính toán và lựa chọn các cụm chi tiết chính .1 Máy ép nén khí .2 Nguồn phát sóng siêu âm .3 Xilanh- Piston khí nén .5 Bộ chuyển đổi Tranducer .6 Van điện từ.
57 CHƢƠNG III: CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH. 58 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí 3.1 Thiết bị ép chảy có tích hợp siêu âm .2 Ổ đỡ trục chính .3 Trục chính.1 Bản vẽ thiết kế .2 Hình ảnh chế tạo chi tiết thực tế .4 Cụm mang bộ chuyển đổi Tranducer .1 Bản vẽ thiết kế .2 Hình ảnh chi tiết trong thực tế .5 Quy trình lắp ráp phần cơ khí. 81 Tài liệu tham khảo. 83 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sử dụng kết quả của người khác. Tác giả Trần Đình Hƣng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân tác giả, còn phải kể đến những sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè và gia đình. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Lê Trung Kiên, người đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn các thầy cô thuộc bộ môn Gia Công Áp Lực - Viện Cơ khí - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã có những góp ý quý báu về nội dung của đề tài. Đồng thời, tôi cũng xin gửi tới các bạn bè, đồng nghiệp đã cùng tôi trao đổi và giúp tôi tháo gỡ nhiều vướng mắc trong quá trình thực hiện. Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và người thân, những người luôn bên cạnh tôi, chỗ dựa tinh thần giúp tôi vượt qua những khó khăn trong thời gian qua. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Một vài sản phẩm của công nghệ micro forming [10] .2: Sơ đồ nguyên lý dập thể tích trong khuôn hở .3: Mặt phân khuôn với một vài chi tiết đơn giản .4: Hình: cấu tạo rãnh thoát biên .5: Các loại rãnh thoát biên.6: Một số sản phẩm được dập khối trong khuôn hở .7: Sơ đồ nguyên lý quá trình dập thể tích trong khuôn kín .8: Một số sản phẩm được dập khối trong khuôn kín .9: (a) Nguyên lý ép chảy xuôi; (b) Nguyên lý ép chảy ngược .10: Một vài hình ảnh khuôn ép chảy .11: Một vài sản phẩm của công nghệ ép chảy .12: Nguyên lý tạo hình bề mặt .13: Các loại khuôn cán với các hoa văn khác nhau .15: Sơ đồ nguyên lý cắt đột bằng khuôn .16: Sơ đồ nguyên lý cắt trên máy cắt dao thẳng .17: Khuôn cắt đột và sản phẩm .18: Sơ đồ nguyên lý nguyên công uốn .19: Ứng dụng trong thực tế .20: Sản phẩm công nghệ uốn .21: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt chi tiết tròn xoay .22: Một vài sản phẩm của công nghệ dập vuốt .23: Máy tiện chi tiết siêu nhỏ .24: Máy phay chi tiết siêu nhỏ và một vài sản phẩm .25: Máy cắt dây các chi tiết siêu nhỏ và một vài sản phẩm .26: Máy ép chảy và một số sản phẩm ép .29: Sóng dọc - ngang .30: Cấu tạo bộ phát siêu âm .31: Sơ đồ khối của bộ phát sóng siêu âm .33: Bộ khuếch đại booster .34: thiết bị ép chảy có tích hợp siêu âm và sản phẩm .31 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Hình 1.35: Sản phẩm thu được sau quá trình ép chảy.36: (a) Thiết đặt quá trình dập vuốt, (b) Khuôn dập vuốt .1: Chi tiết tiếp điểm chân điện tử .2: Biểu đồ lực ép phụ thuộc hành trình chày trong quá trình ép chảy chi tiết tiếp điểm điện tử.
3: Đồ thị lực với các vận tốc khác nhau .4: Sơ đồ động của máy ép khí nén có tích hợp siêu âm .7: Kiểm nghiệm bền cụm trục chính của thiết bị .8: Cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer .9: máy nén khí mini .10: Bộ nguồn phát sóng siêu âm .11: Xi lanh khí nén .12: Hình ảnh vít me- đai ốc .13: Động cơ giảm tốc .14: Cụm siêu âm .15: Van điện từ .16: Cấu tạo van điện từ .17: Van điều chỉnh áp suất khí nén. 1: Bản vẽ chi tiết đế máy. 2: Bản vẽ chi tiết tấm bàn ép. 3: Bản vẽ chi tiết ổ đỡ trục chính.
4: Bản vẽ trục chính. 5:Bản vẽ lắp cụm thân máy. 6: Bản vẽ bích trên. 7: Bản vẽ thanh giằng.
8: Bản vẽ bích dưới. 9: Bản vẽ lắp cụm chứa bộ phát sóng siêu âm. 10: Bản vẽ bích trên. 11: Bản vẽ tấm giằng.
12: Bản vẽ bích dưới. 13: Quy trình lắp ráp cụm đế máy .75 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Hình 3. 14: Lắp ráp đầu chuyển đổi Tranducer vào cụm khung. 15: lắp ráp cụm thân máy.
16: Lắp ráp cụm thân máy vào trục chính. 17: Lắp ổ trượt bi vào cụm thân. 18: Lắp trục dẫn hướng và lò xo. 19: Lắp ghép cụm nối.
20: Lắp ghép động cơ và vít me đai ôc .80 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Danh mục bảng Bảng 1. 1: Tốc độ âm thanh trong chất rắn. 2: bảng hệ số khuếch đại theo màu sắc bosster. 3: so sánh kết quả dập khi có và không có siêu âm.
1: Thông số kỹ thuật của thiết bị máy ép khí nén có tích hợp siêu âm. 2: Bảng kê chi tiết sơ đồ máy ép khí nén. 3: Bảng kê chi tiết cụm bàn máy. 4: Bảng kê chi tiết cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer.
5: Khối lượng cụm thân và cụm chứa đầu siêu âm được. 6: Bảng kê chi tiết cụm siêu âm. 1: Bảng quy cách chế tạo các cụm chi tiết máy. 2: Hình ảnh chế tạo chi tiết thực tế.
3: Hình ảnh chi tiết được chế tạo thực tế .74 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí LỜI NÓI ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Những năm gần đây, ngoài những sản phẩm máy móc, sinh hoạt cuộc sống phục vụ những nhu cầu thiết yếu. Xã hội càng phát triển dẫn đến các nhu cầu của thực tế đòi hỏi những sản phẩm nhỏ nhẹ, tích hợp nhiều chức năng đã làm xuất hiện cuộc cách mạng trong công nghệ và thiết kế chi tiết nhỏ, dẫn đến nhiều ứng dụng trong ngành chế tạo thiết bị vi tính, điện thoại, đồ dùng y tế… Các quy trình được sử dụng để đạt được kích thước nhỏ như vậy là rất nhiều và nó thay đổi từ kỹ thuật thông thường sang các công nghệ phức tạp hơn, nghiên cứu về lĩnh vực này được gọi là Microforming- tạo hình siêu nhỏ. Nó được định nghĩa là sản xuất các chi tiết với kích thước rất nhỏ trong phạm vi vài mm tới các chi tiết có kích thước nhỏ hơn tới µm. Chế tạo các chi tiết có kích thước bình thường và các chi tiết có kích thước cỡ vài micromet có những sự khác biệt nhau rất lớn.
Đặc biệt khi ta nghiên cứu và tích hợp thêm sự tác động của sóng siêu âm vào công nghệ tạo hình siêu nhỏ sẽ tạo biến dạng dẻo cho kim loại được hình thành tốt hơn. Quá trình ép ít có mài mòn, giảm được lực ép và bề mặt được hoàn thiện tốt hơn. Thông qua luận văn này em muốn em muốn mang đến cái nhìn sâu rộng nhất về công nghệ tạo hình chi tiết siêu nhỏ đặc biệt ở đây là thiết bị tạo hình. Trong đó thiết bị đã được nghiên cứu và tích hợp thêm sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình tạo hình.
Kết quả dự kiến Nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép chảy các chi tiết siêu nhỏ, xây dựng thiết kế chế tạo thiết bị ép có tích hợp được thiết bị với nguồn năng lượng siêu âm.