CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong bối cảnh cạnh tranh chiến lược giữa các cường quốc diễn ra gay gắt, xu hướng quan hệ quốc tế thay đổi mạnh, kinh tế thế giới suy yếu. Cách mạng công nghiệp 4.0 tác động sâu sắc đến mọi quốc gia và lĩnh vực đời sống, xã hội…các quốc gia trên thế giới đã đưa ra không ít công nghệ khác nhau nhằm thúc đẩy sự phát triển của đất nước. Công nghệ gia công áp lực – hiện nay rất phát triển, do đây có nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ khác.
Gia công kim loại áp lực là một lĩnh vực cơ bản của chế tạo máy. Quy trình công nghệ gia công áp lực cho phép sản xuất các sản phẩm có hình dạng, kích thước phức tạp song vẫn đảm bảo tốt chất lượng máy, năng suất cao và giá thành sản phẩm thấp. Trong đó, công nghệ dập tạo hình là một phần của công nghệ gia công áp lực. Công nghệ này đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp ô tô, hàng không, quân sự và gia dụng tại các nước phát triển như Nhật Bản, Anh, Đức, Mỹ.
Và ở Việt Nam, hiện nay, công nghệ dập có thể được xem là một công nghệ có tiềm năng lớn, mang về giá trị lợi nhuận hàng tỉ đô. Tuy nhiên, ngay tại Việt Nam, do chưa được chú trọng đầu tư nên quy mô vẫn khá nhỏ, chưa đáp ứng đủ nhu cầu của đời sống và sản xuất. Đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự, việc sản xuất, chế tạo các loại vũ khí, trang thiết bị quân sự vẫn lệ thuộc vào nước ngoài. Do đó, chủ đề “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo khuôn dập nguội” là một chủ đề cấp bách, cần thiết và rất thực tế trong giai đoạn này.
Hơn nữa, chủ đề này sẽ giúp nhóm hiểu rõ hơn về công nghệ và giải quyết một số yếu tố kỹ thuật. Với mục đích ứng dụng các chủ đề đã học vào thực tế và tạo ra những sản phẩm thiết thực phục vụ cho đời sống, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu thực trạng ngành dập trên thị trường và đưa ra những đề xuất cùng với hướng dẫn của giáo viên – Từ thầy GVHD TS. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các thông số kỹ thuật của quy trình dập kim loại tấm và đưa ra dự đoán về khả năng định hình và hướng loại bỏ khuyết tật. 1 - Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài có tính ứng dụng cao và kết quả nghiên cứu được phản ánh trực tiếp trong thiết kế, chế tạo sản phẩm cơ khí và chế tạo khuôn mẫu của Việt Nam.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục đích của nghiên cứu là giải quyết các vấn đề sau: - Áp dụng công nghệ tạo hình kim loại tấm để sản xuất các bộ phận máy móc có độ chính xác cao, chất lượng cao. - Nghiên cứu và đánh giá các đặc tính và độ chính xác của công nghệ dập khuôn thông qua các bài toán mô phỏng số và thực hiện các điều chỉnh có ý nghĩa đối với quy trình gia công thực tế. - Sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng quá trình thiết kế để đưa ra phương án chế tạo khuôn hợp lý và chính xác nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.
Đối tượng nghiên cứu - Công nghệ gia công áp lực, đặc biệt là công nghệ tạo hình kim loại tấm. - Phần mềm mô phỏng và xử lý số liệu: Solidworks, Creo - Máy dập tại xưởng trường 1. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các loại khuôn dập đang có trên thị trường. - Tìm những điểm cần cải thiện, những điểm cần học hỏi và mục tiêu chung nhóm hướng tới – không kém quan trọng.
- Triển khai những khâu đầu tiên tính toán lực dập, khe hở, tính bền, vật liệu, giá thành vật liệu… - Lên ý tưởng về kết cấu, 3D… - Tìm hiểu phương pháp gia công, cách lắp ráp vận hành. 2 - Chọn vật liệu từng chi tiết khuôn, các bộ phận thay thế của máy dập cần bảo trì. - Tiến hành gia công, lắp ráp. - Thực hiện thử kiểm nghiệm độ bền, tiếng ồn, khả năng vận hành.
- Khắc phục, sửa chữa các vấn đề của máy, khuôn dập. - Hoàn thiện máy, khuôn dập. - Tìm ra tất cả tính năng của máy vừa bảo trì để cung cấp thông tin cho người dùng. Phương pháp nghiên cứu 1.
Cơ sở pháp luận - Dựa vào nhu cầu thị trường sử từ các sản phẩm cơ khí được sản xuất bằng phương pháp dập nguội ngày càng cao. - Dựa vào khả năng công nghệ có thể tạo ra sản phẩm từ khuôn dập. - Cơ sở lý thuyết chế tạo khuôn dập. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp lý thuyết - Phương pháp thu nhập số liệu - Phương pháp phân tích tổng hợp 1.
Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp nhóm bao gồm 6 chương, trong đó chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu về thiết kế và chế tạo khuôn dập nguội, chương 3 đề cập đến cơ sở lý thuyết của công nghệ dập tạo hình kim loại tấm, chương 4 nói đến các phương hướng và giải pháp để giải quyết các vấn đề về khuôn cắt đục, chương 5 liên quan đến tính toán, thiết kế và mô phỏng khuôn và chương 6: chế tạo thực nghiệm – đánh giá. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu về khuôn dập tấm 2. Khái niệm chung [1] “Dập tấm là môt phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm biến dạng kim loại dập tấm (băng hoặc dải) để thu được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phoi”.
Quá trình biến dạng công nghệ dập tạo hình Phương pháp dập tấm kim loại được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc lạnh, nhưng chủ yếu dập nguội là phương pháp chính. Phương pháp dập kim loại tấm sử dụng lực bên ngoài để tạo ra biến dạng dẻo của tấm hoặc tấm thép. Đây là phương pháp không gây ô nhiểm môi trường vì không tạo ra bất kỳ khí thải độc hại nào. [1] Công nghệ dập tạo hình kim loại tấm là công nghệ tạo ra các chi tiết (cụm chi tiết) có hình dạng và kích thước từ tấm kim loại bằng cách biến dạng và định hình phôi kim loại bằng dụng cụ đặc biệt gọi là khuôn dập.
Công nghệ tạo hình cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ. Công nghệ này được ứng dụng hầu hết các ngành công nghiệp hóa chất, y tế, quốc phòng, xây dụng, giao thông vân tải. Do vậy, gia công áp lực nói chung và công nghệ dập tạo hình nói riêng có một vị trí rất lớn trong công nghiệp nặng. [1] Về phát triển lâu dài Việt Nam nhóm cần xây dựng một chiến lược phát triển ngành gia công áp lực một cụ thể và cho phép chính sách các doanh nghiệp nước ngoài vào để tăng trình đồ chuyên môn.
Vì công nghệ và thiết bị gia công bằng phương pháp áp lực là một trong những tiêu chí đánh giá tiềm năng và độ phát triển của một quốc gia. Vì vậy, cần phải có sự đột phá và đổi mới sự phát triển ngành gia công áp lực. Ưu, nhược điểm công nghệ dập tạo hình bằng gia công áp lực a. So với công nghệ đúc [2]: - Ưu điểm: + Dễ tự đông hóa và cơ tính hóa.
+ Tăng chất lượng bề ngoài sản phẩm bằng cách gia công áp lực kim loại sẽ cho độ bóng cao, chính xác đến từng chi tiết. + Có khả năng biến tổ chức sợi của kim loại thành tổ chức sợi, có khả năng tạo ra các tổ chức sợi uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính cho sản phẩm. + Năng suất cao vì thế giá thành sản phẩm thấp, tiết kiếm được thời gian sản xuất. + Độ bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết đúc.
- Nhược điểm: + Chỉ phù hợp với gia công hàng lượt, vì chi phí ban đầu cao (khuôn, thiết bị, máy móc). + Không chế tạo được các loại vật liệu dẻo. + Đòi hỏi phải có trình độ tay nghề cao. + Tính toán quy trinh phức tạp.
+ Điều kiện làm việc nặng nhọc. + Đặc biệt không sản xuất được các khuôn phức tạp hay các chi tiết có kết cấu phức tạp. So với công nghệ gia công cắt gọt [2]: - Ưu điểm: + Năng suất cao. + Gia công được các hình dạng chi tiết lớn.
5 + Thích hợp cho các cá nhân hay tổ chức sản xuất hàng loạt. - Nhược điểm: + Độ chính xác và độ bóng thấp hơn so với gia công cắt gọt. + Đòi hỏi phải có trình độ tay nghề cao. + Thời gian sẽ gia công lâu hơn và tốn nhiều chi phí sản xuất.
Định nghĩa khuôn dập tấm Khuôn dập là một dụng cụ đặc biệt bao gồm nhiều bộ phận và các chi tiết được lắp ghép thành một tổ hợp, nhằm thực hiện một hoặc một số nguyên công trên những thiết bị thích hợp tạo ra một hoặc một số chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết bằng cách tác dụng áp lực làm cho vật liệu kim loại bị biến dạng dẻo (uốn, dập, vuốt, tạo hình…) hoặc bị biến dạng phá hủy (cắt, đột…) [1]. Phân loại Dựa vào tính công nghệ và đặc điểm biến dạng của kim loại, khuôn dập tấm được phân loại thành các dạng sau [1]: + Khuôn cắt đột: Thường được dùng để tạo các chi tiết phẳng hoặc tạo lỗ trên các chi tiết rỗng, chi tiết cong hoặc tạo phôi cho các nguyên công khác. Khuôn cắt đột lại chia thành nhiều loại như khuôn đột lỗ, khuôn cắt, khuôn cắt trích… + Khuôn dập vuốt: Để biến phôi phẳng hoặc rỗng thành các chi tiết rỗng có hình dạng mặt cắt ngang. + Khuôn tạo hình: gồm các loại như: khuôn tóp, lên vành, dập nổi… Phân loại theo mức độ phức tạp của khuôn: + Khuôn đơn giản (khuôn đơn): Sau một lần dập chỉ thực hiện được một công việc nhất định.
+ Khuôn liên tục: Cứ mỗi làn dập máy nó có thể thực hiện hai công việc hai công việc trở lên. 6 + Khuôn phối hợp: Chi tiết được hoàn thành sau một lần dập có nghĩa là tất cả các nguyên công được tạo thành sản phẩm được thực hiện cùng một lúc.