CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TRÊN KHUÔN LIÊN TỤC 1.1 Công nghệ tạo hình tấm Công nghệ dập tạo hình tấm là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Đây là một loại hình công nghệ đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ôtô, công nghiệp hàng không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng, thực phẩm, hóa chất, y tế… Vật liệu dùng trong dập tấm: thép cácbon, thép hợp kim mềm, đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, niken, thiếc, chì vv…và vật liệu phi kim như: giấy cáctông, amiăng, da … ¾ Ưu điểm của sản xuất dập tấm: - Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn; - Có thể chế tạo những chi tiết phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể chế tạo hoắc chế tạo khó khăn; - Độ chính xác của các chi tiết dập tấm tương đối cao; - Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn; - Tiết kiệm nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hóa và tự động hóa do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm; - Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo và quĩ lương; - Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm; - Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao. - Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu kim loại mà còn gia công những vật liệu phi kim như: techtolit, hetinac, các loại chất dẻo.
1 ¾ Nhược điểm của sản xuất dập tấm: - Đầu tư ban đầu lớn (khuôn, thiết bị), do đó chỉ thích hợp với gia công hàng loạt; - Yêu cầu đội ngũ kĩ sư và công nhân lành nghề, có trình độ; - Tính toán công nghệ phức tạp. Các sản phẩm của dập tấm khá đa dạng ở nhiều lĩnh vực, ta có thể liệt kê một số sản phẩm đặc trưng như sau: Hình 1-1 Đồ gia dụng Hình 1-2 Dụng cụ học tập 2 Hình 1-3 Dụng cụ y tế Hình 1-4 Sản phẩm quân sự Hình 1-5 Sản xuất vỏ ô tô 3 Hình 1-6 Sản xuất các chi tiết trong xe máy Hình 1-7 Sản phẩm mái lợp Hình 1-8 Sản phẩm điện tử 4 Hình 1-9 Sản phẩm, linh kiện máy tính Sở dĩ được ứng dụng rộng rãi như vậy là do nhiều ưu điểm nổi bật so với những loại hình công nghệ khác: - Có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao; - Năng suất cao, giá thành sản phẩm hạ; - Tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu; - Độ bền của chi tiết tăng cao.2 Công nghệ dập liên tục 1.1 Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng khuôn dập liên tục Dập liên tục là công nghệ đặc thù mà ở đó khuôn liên tục tích hợp nhiều nguyên công dập tấm trên cùng một hành trình của máy dập. Việc thiết kế cũng như chế tạo khuôn dập liên tục là một quá trình phức tạp tỉ mỉ đòi hỏi nguời thiết kế phải nắm vững tất cả các nguyên công công nghệ trong dập tấm. Đồng thời nắm vững các công nghệ gia công chế tạo tiên tiến hiện nay.
Việc ứng dụng các công nghệ thiết kế mô phỏng và gia công hiện đại đã ngày càng làm tăng độ chính xác, tốc độ, hiệu quả của khuôn dập liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các chi tiết loạt lớn, có tính lắp lẫn cao, giá thành hạ cho các ngành công nghiệp. 5 Khuôn dập liên tục (gọi tắt là khuôn liên tục) là khuôn dập bao gồm nhiều cặp chày cối được bố trí trên cùng một đế khuôn thực hiện các nguyên công dập tấm khác nhau (dập vuốt, uốn, dập nổi, dập cắt.) sau một hành trình của máy ép. Mỗi một vị trí làm việc (một cặp chày cối) thực hiện một hoặc nhiều bước công nghệ riêng biệt, nhờ cơ cấu cấp phôi tự động phôi được chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các vị trí để hoàn thành chi tiết cần chế tạo. Sản phẩm được hình thành sau lần dập ở lòng khuôn cuối cùng, mỗi lần dập sẽ cho ra một sản phẩm.
Mỗi hành trình của đầu trượt sẽ thực hiện rất nhiều nguyên công công nghệ khác nhau. Việc thực hiện tuần tự các nguyên công khiến cho khuôn dập liên hoàn có khả năng tự động hóa rất cao. Luôn đi cùng khuôn liên tục đó chính là hệ thống cấp phôi tự động. Nó đóng vai trò quyết định đến khả năng tự động hóa của mỗi nhà máy.
Khuôn liên tục cần đến sự dịch chuyển phôi một cách chính xác đến tuyệt đối mới đtôi lại sản phẩm có chất lượng cao. Khuôn liên tục có thể phân loại như sau: - Khuôn liên tục thực hiện các nguyên công dập vuốt - Khuôn liên tục thực hiện các nguyên công uốn - Khuôn liên tục dập cắt - Khuôn liên tục bao gồm nhiều nguyên công khác nhau (uốn, vuốt, đột, cắt…) Hình 1-10 Khuôn liên tục để dập vuốt trên băng 6 Hình 1-11 Khuôn liên tục thực hiện nguyên công uốn 1. Chày uốn Hình 1-12 Khuôn liên tục dập cắt Hình 1-13 Khuôn liên tục hỗn hợp (uốn, vuốt, đột, cắt…) 7 Các tiêu chí lựa chọn ứng dụng khuôn liên tục: - Chi tiết chế tạo cần phải qua nhiều nguyên công dập tấm khác nhau - Năng suất sản xuất yêu cầu cao (dạng sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn) - Sản phẩm yêu cầu về độ đồng đều và độ chính xác cao - Máy móc thiết bị có khả năng đáp ứng yêu cầu cao: máy dập có độ chính xác cao, có thiết bị dỡ cuộn, nắn phôi và hệ thống cấp phôi tự động chính xác Trên thế giới khuôn dập liên tục được ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất: điện, điện tử, máy bay, ô tô, phụ tùng cơ khí, đồ gia dụng… Tại Việt Nam đang bước đầu ứng dụng công nghệ này vào sản xuất trong lĩnh vực gia công các chi tiết trong xe máy, động cơ điện… Hình 1-14 Các chi tiết được chế tạo bằng khuôn dập liên tục 8 Hình 1-15 Khuôn dập liên tục roto & stato Hình 1-16 Khuôn liên tục dập các chi tiết của xe ô tô 9 Hình 1-17 Khuôn dập liên tục chi tiết trong bô xe máy Sở dĩ khuôn dập liên tục được ứng dụng rộng rãi như vậy bởi loại khuôn này có nhiều ưu điểm nổi bật so với những loại hình công nghệ khác: - Tổ chức kim loại mịn, cơ tính sản phẩm cao - Độ bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết làm bằng phương pháp dập khác do quá trình dập xảy ra liên tục - Tiết kiệm thời gian và hạn chế sai số một cách tối đa do không mất thời gian gá đặt và sai số gá đặt - Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao, giá thành hạ - Gia công được các chi tiết phức tạp một cách năng suất, hiệu quả Trong tương lai, việc ứng dụng công nghệ dập tấm liên tục sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ bởi những hiệu quả và lợi ích to lớn mà nó mang lại cho các ngành sản xuất công nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà trên cả thế giới 1.2 Thiết bị và khuôn dung trong dập tấm và dập liên hoàn ¾ Một số loại máy dùng trong gia công áp lực Ngày nay những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước công nghiệp phát triển đã chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện đại, các thiết bị phục vụ công nghệ gia công bằng áp lực. Các loại máy được sử dụng trong công nghệ dập tạo hình ngày càng được nghiên cứu phát triển và đa dạng hóa.
Chúng được sản xuất phục vụ yêu cầu thực tế và thiết kế tối ưu đtôi lại nguồn lợi cho quá trình sản xuất. Nhưng trên cơ bản thường sử dụng một số loại máy điển hình như sau: 10 Máy búa hơi nước không khí nén Máy búa không Máy búa: Máy khí nén khi làm việc lực tác dụng vào vật rèn là tự động Máy búa cơ khí Máy dập Máy búa thủy lực Máy ép cơ khí Máy ép: Máy khi làm việc lực tác dụng vào vật rèn là lực tĩnh Máy ép thủy lực Dựa vào cách phân loại theo dấu hiệu động học ta có các loại thiết bị sau: - Các máy búa + Có đặc điểm các chuyển động của máy không dựa vào liên kết không cứng + Có tốc độ va đập < 20m/s - Các máy ép thủy lực: Có đặc điểm các chuyển động cỉa máy không dựa vào các liên kết không cứng nhưng khác máy búa ở đường cong biểu diễn tốc độ - Các máy ép cơ khí Chuyển động của máy là nhờ liên kết cứng - Các máy cán rèn quay + Các bộ phận của máy thực hiện chuyển động quay + Vận tốc là hằng số - Các máy dập xung Có tốc độ làm việc lớn ≤ 300m/s 11 Đối với khuôn dập liên tục chủ yếu dùng trên máy dập trục khuỷu Máy ép trục khuỷu Máy ép cơ khí được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp chế tạo máy và dụng cụ, công nghiệp xây dựng, thực phẩm,… Một chi tiết quan trọng của máy là trục khuỷunên máy còn có tên gọi là máy ép trục khuỷu. Máy có lực ép danh nghĩa từ rất nhỏ dưới 25kN đến rất lớn 100. Máy ép trục khuỷu dùng chủ yếu để dập tấm, dập thể tích nóng, nguội, cắt phôi và thực hiện nhiều nguyên công khác trong GCAL x Ưu điểm: - Sử dụng máy và kết cấu máy đơn giản - Chế tạo được các chi tiết có hình dạng phức tạp, chất lượng bề mặt chi tiết cao mà không cần qua gia công cắt gọt - Năng suất máy cao, xưởng không ồn, sạch, nền móng ít rung động như máy búa x Nhược điểm: - Ít vạn năng trong các nguyên công dập thể tích, không thực hiện được các nguyên công vuốt, ép tụ.