Luận văn: Thiết kế công nghệ tạo hình để chế tạo vỏ bugi động cơ đốt trong

Luận văn nghiên cứu công nghệ tạo hình chế tạo chi tiết vỏ bugi động cơ đốt trong. Phân tích, thiết kế và mô phỏng quy trình công nghệ tối ưu.

• Tác giả: Đỗ Thị Mơ
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đắc Trung
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Công Nghệ Tạo Hình Để Chế Tạo Chi Tiết Vỏ Bugi Động Cơ Đốt Trong
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ tạo hình chế tạo vỏ bugi

Công nghệ tạo hình chế tạo vỏ bugi là một lĩnh vực quan trọng trong ngành chế tạo máy hiện đại. Vỏ bugi là chi tiết thiết yếu của động cơ đốt trong, đóng vai trò quan trọng trong quá trình đánh lửa và cháy hỗn hợp khí-xăng. Việc nghiên cứu công nghệ tạo hình vỏ bugi giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí sản xuất. Các phương pháp gia công áp lực truyền thống như cắn, kéo và ép chảy được ứng dụng để tạo hình vỏ bugi với độ chính xác cao. Hiện nay, việc ứng dụng mô phỏng số và các phần mềm CAD/CAM đã nâng cao hiệu quả thiết kế và sản xuất chi tiết bugi.

1.1. Khái niệm và vai trò của vỏ bugi động cơ

Vỏ bugi là chi tiết quan trọng của hệ thống đốt trong động cơ xăng. Nó bao gồm cách điện gốm, điện cực trung tâm và điện cực ngoài. Vai trò chính của vỏ bugi là tạo ra tia lửa điện để đánh lửa hỗn hợp khí-xăng trong buồng cháy. Chất lượng vỏ bugi trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu và độ bền của động cơ.

1.2. Các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm vỏ bugi

Sản phẩm vỏ bugi phải đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Gồm: khả năng chịu nhiệt độ cao (đến 900°C), cách điện tốt, độ cơ học cao, khả năng chống ăn mòn. Độ chính xác hình học và công suất đốt cũng là yêu cầu thiết yếu. Các tiêu chuẩn quốc tế quy định thông số kỹ thuật chi tiết cho từng loại bugi.

II. Công nghệ ép chảy trong chế tạo vỏ bugi

Công nghệ ép chảy là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để chế tạo vỏ bugi động cơ đốt trong. Phương pháp này sử dụng áp lực và nhiệt độ cao để làm chảy vật liệu kim loại, sau đó ép vào khuôn để tạo hình chi tiết. Có hai loại ép chảy chính: ép chảy thuận và ép chảy ngược, mỗi loại có ưu nhược điểm riêng. Ép chảy thuận thích hợp cho các chi tiết có hình dạng phức tạp, trong khi ép chảy ngược cho phép tạo chi tiết với độ chính xác cao hơn. Nhiệt độ gia công, lực ép và tốc độ ép là các thông số quan trọng cần kiểm soát trong quá trình tạo hình vỏ bugi bằng ép chảy.

2.1. Phương pháp ép chảy thuận

Ép chảy thuận là quá trình ép kim loại từ buồng chứa vào khuôn theo một hướng nhất định. Vật liệu được làm nóng đến nhiệt độ gia công nóng (thường 400-800°C tùy loại kim loại), sau đó được ép bằng máy ép thủy lực có lực lớn. Phương pháp này cho phép tạo chi tiết với hình dạng phức tạp và khả năng làm đầy khuôn tốt.

2.2. Phương pháp ép chảy ngược

Ép chảy ngược là quá trình ép vật liệu ngược lại hướng chuyển động của búa ép. Kỹ thuật này cho phép tạo chi tiết có kích thước nhỏ với độ chính xác cao. Vỏ bugi được tạo hình qua nhiều giai đoạn ép chảy ngược. Phương pháp này giảm lực ép cần thiết so với ép chảy thuận, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ khuôn.

III. Ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế công nghệ ép chảy

Mô phỏng số (Finite Element Method - FEM) đã trở thành công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu công nghệ tạo hình vỏ bugi. Các phần mềm mô phỏng như DEFORM, DYNAFORM, ANSYS cho phép mô phỏng quá trình ép chảy trước khi sản xuất thực tế. Thông qua mô phỏng số, kỹ sư có thể dự đoán phân bố ứng suất, biến dạng, nhiệt độ trong quá trình ép chảy. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế khuôn ép, lựa chọn thông số gia công phù hợp và phát hiện lỗi tiềm ẩn trước khi sản xuất. Công nghệ CAD/CAM kết hợp với mô phỏng số đã nâng cao hiệu quả thiết kế và tạo hình chi tiết bugi.

3.1. Phần mềm mô phỏng và phân tích

Các phần mềm chuyên dụng như DEFORM, ANSYS, ABAQUS, DYNAFORM được sử dụng để mô phỏng quá trình ép chảy vỏ bugi. DEFORM đặc biệt hiệu quả trong mô phỏng tạo hình kim loại với khả năng tính toán ứng suất, biến dạng, nhiệt độ với độ chính xác cao. PAM-STAMP được sử dụng để phân tích quá trình ép và dự đoán khuyết tật.

3.2. Phân tích kết quả mô phỏng và tối ưu hóa

Kết quả mô phỏng số cung cấp thông tin chi tiết về phân bố ứng suất, biến dạng trong vỏ bugi. Kỹ sư có thể nhận diện các vùng ứng suất tập trung và khuyết tật tiềm ẩn. Dựa vào kết quả, tiến hành tối ưu hóa thiết kế khuôn, điều chỉnh thông số ép chảy như lực ép, nhiệt độ, tốc độ ép để đạt chất lượng sản phẩm tối ưu.

IV. Các vật liệu và quá trình gia công áp lực

Vật liệu sử dụng trong gia công áp lực phải có khả năng chịu ngoại lực tốt, tính dẻo cao, độ dẫn nhiệt phù hợp. Đối với chế tạo vỏ bugi, các vật liệu như thép carbon C35, thép hợp kim được ưa chuộng vì khả năng chịu nhiệt độ cao, độ cứng tốt. Quá trình gia công áp lực bao gồm các bước như cắn kim loại, kéo, ép chảy được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội tùy theo loại vật liệu và yêu cầu sản phẩm. Việc kiểm soát nhiệt độ gia công là yếu tố quan trọng để đạt được chi tiết với độ chính xác cao, tính chất cơ học tốt. Công nghệ gia công áp lực hiện đại kết hợp với máy ép thủy lực và hệ thống điều khiển CNC đã nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng sản phẩm vỏ bugi.

4.1. Vật liệu và tính chất cơ học

Thép C35 và thép hợp kim là những vật liệu chính được sử dụng trong chế tạo vỏ bugi. Chúng có ứng suất chảy cao (Rm), độ kéo tốt (A), khả năng chịu ứng suất cao ở trạng thái nóng. Tính chất cơ học của vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ gia công, khi nhiệt độ cao, vật liệu dẻo hơn, giảm lực ép cần thiết.

4.2. Quy trình gia công áp lực tổng hợp

Quy trình chế tạo vỏ bugi bao gồm các bước ép chảy liên tiếp, mỗi bước tạo hình một phần của sản phẩm. Từ phôi ban đầu, qua các khuôn ép trung gian đến khuôn cuối cùng. Mỗi bước kiểm soát nhiệt độ, lực ép, tốc độ để đạt hình dạng, kích thước chính xác. Quá trình tạo hình cần kiểm soát chặt chẽ để tránh khuyết tật như rạn nứt, lỗ rỗng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. 9 CHUONG 1: TONG QUANG VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ BẤN PHẨM. CONG NGHE GIA CONG AP LUC WW 1. VAT LIBU TRONG GLA CONG AP LỰC.

CÁC PHƯƠNG PHÁT GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 13 1. Tạo hình ở trạng thải nông và nguội 13 1. Các phương pháp gia công. bon nỉ nnenenereeeerrreeo4 a) Can kim loại b) Kéo kim loại.

©) Ép chảy kem loại. d) Rén tue do số nan ố eco. Sản phẩm gia công áp lực + - 26 1. SAN PHAM VO BUG.

cuc ba nh HH nh khen i28 1. Cầu tạo buợi -. Hoạt động, ứng dụng cũa chỉ tiết bugi 30 1. Các yêu cầu kỹ thuật.

MUC BICH VA NOI DUNG NGHIEN CUU CUA LUẬN VĂN. 37 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ÉP CHẢY ĐỀ CHẾ TẠO VỎ BUGI DỘNG CƠ DÓI THONG.1, CONG NGHE EP CHAY. Khái quát chung. Các phương pháp ép chãy.

Bp chây thuận. cà benh He Hee nu eccc. Lip chấy ngược. ceteris ceed DANH MỤC CÁC KÝ HTỆU, CAC CHE VIET TAT ý hiệu ` nghĩa Bun vido Thủ Nhiệt dô kết tinh lai °C Tre Nhiét dé néng chiy °C Tạ.

Nhigt dé gia cong nóng °C Tạgagøi — Nhiệt độ gia công nguội °C P Luc ép KN Pox Lựeép cực đại KN đz œ„m Ủng suất chính Nimm? Snax Ứng suất cực đại N/mm? s,&, 6 Bidn dang chinh Ra Độ bên kéo. Némm? Re Ung suat chay Nimm? ụ TH số mã sát @ Mức dé bién dang ẹ ‘Mire độ biển dạng chỉnh nhỏ nhất Grose mức độ biến dang chính lớn nhật Kimar Ung suất chảy trung bình Nimm2 ¥ ‘Thé tich bién dang, q Áp lực biến dạng, đọ Tường kinh ban đầu của phôi. b Chiêu dài phôi ban đầu mm. 1 Chiêu dài phôi sau khí ép mm.

TEM Phương pháp phân tử hữu han Các phần mềm mô phỏng, thiết kế đồ hoa: ANSYS, MARC, ABAQUS, PAM-STAMP, LARSTRAN/SHAPE, I-DEAS, CATIA, DYNAFORM, DEFORM, SOLIDWORK, CAD, PRO/ENGINUUR ĐANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ Hinh 1. Một số sản phẩm cắn.3, Sơ dỗ cầu tạo máy gắn.s nh ni Hinh 1. So để kéo kim loại. Máy kéo có bang cuỘn,.

cành theo Hình 1. Sơ để nguyên lý ép kim loại. Kết cầu khuôn ép. ó2 22tr re Hình 1.

Sơ đỗ rên tự do. Sø đó đập kim loại Hình 1. Các sản phẩm độp khói diễn hình. Sản phẩm đập tâm như vỏ ô tô, các sin phim gia dung.

Sản phẩm rỗng Hình 1. Sản phẩm ép,.22222222222 222tr rrrerrire Tĩnh 1. Cau tao bugi. Vị trí dặt buại trong cơ cấu phân phối khi.Đặc tính đánh lửa.

Mối quan hệ điện cực và điện Tĩinh 1. Vừng nhiệt trên Dugi.à co se eeeeerrer Hình 1. Phan bá nhiệt Hình 1. Trạng thái làm việc tốt/không tốt của đầu điện cực Bugi Hình 1.23, Đảnh lửa trên điện Cực.

coi nhieu THình 1. Dâu điện sực bugi Hình 2. Sơ dễ ép chảy thuận. Sơ đỗ ép chảy ngược.

Sơ đồ ép chảy hỗn hợp (ép chảy thuận có võ} MỤC LỰC 909629. LOI CAM ON. 2 MUC LUC - 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT. 25 DANH MUC HINH VE VA DO THL - S6 TÔI MỞ ĐẦU.

9 CHUONG 1: TONG QUANG VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ BẤN PHẨM. CONG NGHE GIA CONG AP LUC WW 1. VAT LIBU TRONG GLA CONG AP LỰC. CÁC PHƯƠNG PHÁT GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 13 1.

Tạo hình ở trạng thải nông và nguội 13 1. Các phương pháp gia công. bon nỉ nnenenereeeerrreeo4 a) Can kim loại b) Kéo kim loại. ©) Ép chảy kem loại.

d) Rén tue do số nan ố eco. Sản phẩm gia công áp lực + - 26 1. SAN PHAM VO BUG. cuc ba nh HH nh khen i28 1.

Cầu tạo buợi -. Hoạt động, ứng dụng cũa chỉ tiết bugi 30 1. Các yêu cầu kỹ thuật. MUC BICH VA NOI DUNG NGHIEN CUU CUA LUẬN VĂN.

37 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ÉP CHẢY ĐỀ CHẾ TẠO VỎ BUGI DỘNG CƠ DÓI THONG.1, CONG NGHE EP CHAY. Khái quát chung. Các phương pháp ép chãy. Bp chây thuận.

cà benh He Hee nu eccc. Lip chấy ngược. Rp chay hén hop. Ép chây ống.

Các bước công nghệ của quá trìnhápép dây - Al 2.4 Thidt bi ép chay a -.2, TĨNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ. sen ren sreecco4đ3 2. Trạng thái ứng suất, lực và công, biển đạng khi ép chảy AB 3. Các gông thức tính loan - aR Kết luận chương 2.

we Sd CHUONG 3: NGHIEN CUU UNG DUNG PHAN MEM DEFORM TRONG MO PHÒNG SỐ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO CHÍ TIẾT VO BUGL BONG CO BOT TRÔNG. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp Kỹ Sử. dc ch hình nh nhe non eo u88 3.

Phương pháp mô phông số.3 Nghiên cứu, phân tích bài toán ép chảy bằng mô phỏng số. PILAN MEM DEFORM 3D 64 3. Giới thiệu chung và phạm vi ứng dựng, 64 3. Giao điện phần mềm Deform 3D và cải dặt các thông só.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 73 CHƯƠNG 4:MÔ PHONG SO QUA TRINH TAO HỈNH CH TIẾT vO BUGI. THIẾT LẬP BÀI TOÁN MO PIIONG QUA TRINII TAO DENI CII TIT V6 BUGT ONG CO BOT TRONG " +5 4. Thiết lập mô hình hình học. cà cà sec sec e c.

Thiết lập mô hình vật liệu - T7 4. Thiết lập mô hình điêu kiện biên.Giải bài toán. TH Hee fete ti eens 80 4.2, PHAN TICH KET QUA MO PHONG. KET LUAN CHUONG 4.

- bet KET LUAN CUA LUAN VAN 93 TÀI LIÊU THAM KHẢO. cà nh Hs nen co ccee.ĐỘ ĐANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ Hinh 1. Một số sản phẩm cắn.3, Sơ dỗ cầu tạo máy gắn.s nh ni Hinh 1. So để kéo kim loại.

Máy kéo có bang cuỘn,. cành theo Hình 1. Sơ để nguyên lý ép kim loại. Kết cầu khuôn ép.

ó2 22tr re Hình 1. Sơ đỗ rên tự do. Sø đó đập kim loại Hình 1. Các sản phẩm độp khói diễn hình.

Sản phẩm đập tâm như vỏ ô tô, các sin phim gia dung. Sản phẩm rỗng Hình 1. Sản phẩm ép,.22222222222 222tr rrrerrire Tĩnh 1. Cau tao bugi.

Vị trí dặt buại trong cơ cấu phân phối khi.Đặc tính đánh lửa. Mối quan hệ điện cực và điện Tĩinh 1. Vừng nhiệt trên Dugi.à co se eeeeerrer Hình 1. Phan bá nhiệt Hình 1.

Trạng thái làm việc tốt/không tốt của đầu điện cực Bugi Hình 1.23, Đảnh lửa trên điện Cực. coi nhieu THình 1. Dâu điện sực bugi Hình 2. Sơ dễ ép chảy thuận.

Sơ đỗ ép chảy ngược. Sơ đồ ép chảy hỗn hợp (ép chảy thuận có võ} LỜI MỞ ĐẦU Nước ta đang hước vào thời kỳ công nghiệp hảa — biện đại hóa, cùng với xu thể phát triển của thời đại, nên kinh tế công nghiệp đang phải triển mạnh mế. Củng, với sự phát triển mạnh rnế của nên kinh tế, sản phẩm có yêu câu chất lượng ngày càng cao, đa đạng về mẫu mã, chủng loại và phải đáp ứng được yêu câu về chất lượng, giãm thời gian sẵn xuất đang là một đòi hồi cấp tết. Do vậy, việc tối ưu hoá công nghệ nhằm nâng cao chất lượng, giảm chỉ phi thiết kể, sản xuất và hạ gia thành sản phẩm luên là tiêu chí hàng đầu cho tắt cả các nhà sân xuất Trước đây, khi công nghệ thông tin chưa phát triển, tối tru hoá công nghệ thường dựa trên kinh nghiệm sẵn xuất và tôi ưu dẫn trong quả trình sẵn xuất mà không cỏ tỉnh tổng quát nên hiệu quá thường không cao.

'ïrong những năm gần đây, củng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thêng tin, điện tử, tự động hoá đã giúp quá trình tối tru hoá công nghệ một cách đơn giản, nhanh chống và chính xác bằng phương pháp mô phòng sé trên máy tính đem lại hiệu quả cao trong nghiên cứu khoa học cũng như trong sản xuất. Ở nước ta hiện nay, mô phỏng số vẫn là một vân dé hau như ehtra được ứng, đụng phổ biển vào sản xuất mà chỉ được nghiền cửu ở một số lrường đại họo cũng, như các viện nghiên cứu. Dễ góp phân vào sự phát triển chung của việc nghiên cứu cổng nghệ nho mé phéng sẻ và thie day kết quả tính toán mô phỏng số vào sân. xuất công nghiệp, luận văn này lập chung nghiên công nghệ ép chây võ buại động, cơ đốt trong nhờ ứng dụng phần mềm I3EFORM, nhằm đưa ra đuợc công nghệ ép chảy tối ưu nhất, nhằm giản chỉ phí thời gian và chỉ phí kinh tế kh chạy thử khuôn ép Cac van dễ nghiên cửa trong luận văn dược trình bày trong, 4 chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ gia công, áp lực, trong đó giới thiệu tất cá các phương pháp gia công về áp lực như cán, kéo, ép kim loại, dập tắm, ĐANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ Hinh 1.

Một số sản phẩm cắn.3, Sơ dỗ cầu tạo máy gắn.s nh ni Hinh 1. So để kéo kim loại. Máy kéo có bang cuỘn,. cành theo Hình 1.

Sơ để nguyên lý ép kim loại. Kết cầu khuôn ép. ó2 22tr re Hình 1. Sơ đỗ rên tự do.

Sø đó đập kim loại Hình 1. Các sản phẩm độp khói diễn hình. Sản phẩm đập tâm như vỏ ô tô, các sin phim gia dung. Sản phẩm rỗng Hình 1.

Sản phẩm ép,.22222222222 222tr rrrerrire Tĩnh 1. Cau tao bugi. Vị trí dặt buại trong cơ cấu phân phối khi.Đặc tính đánh lửa. Mối quan hệ điện cực và điện Tĩinh 1.

Vừng nhiệt trên Dugi.à co se eeeeerrer Hình 1. Phan bá nhiệt Hình 1. Trạng thái làm việc tốt/không tốt của đầu điện cực Bugi Hình 1.23, Đảnh lửa trên điện Cực. coi nhieu THình 1.

Dâu điện sực bugi Hình 2. Sơ dễ ép chảy thuận. Sơ đỗ ép chảy ngược. Sơ đồ ép chảy hỗn hợp (ép chảy thuận có võ} LỜI MỞ ĐẦU Nước ta đang hước vào thời kỳ công nghiệp hảa — biện đại hóa, cùng với xu thể phát triển của thời đại, nên kinh tế công nghiệp đang phải triển mạnh mế.

Củng, với sự phát triển mạnh rnế của nên kinh tế, sản phẩm có yêu câu chất lượng ngày càng cao, đa đạng về mẫu mã, chủng loại và phải đáp ứng được yêu câu về chất lượng, giãm thời gian sẵn xuất đang là một đòi hồi cấp tết. Do vậy, việc tối ưu hoá công nghệ nhằm nâng cao chất lượng, giảm chỉ phi thiết kể, sản xuất và hạ gia thành sản phẩm luên là tiêu chí hàng đầu cho tắt cả các nhà sân xuất Trước đây, khi công nghệ thông tin chưa phát triển, tối tru hoá công nghệ thường dựa trên kinh nghiệm sẵn xuất và tôi ưu dẫn trong quả trình sẵn xuất mà không cỏ tỉnh tổng quát nên hiệu quá thường không cao.