Chương 1 TONG QUAN Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Các chỉ tiết được tạo hình từ kim loại tắm hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và trong kỹ thuật. Trong nền sản xuất hiện đại việc phát triên bền vững và đi kèm với bảo vệ môi trường là tiết kiệm chỉ phí sản xuất và ngày càng tối ưu công nghệ. Giá thành của sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào giá thành nguyên vật liệu và chi phí chế tạo.
Việc nghiên cứu sao cho giảm bớt các nguyên công thừa , giảm chỉ phí sản xuất và nâng cao độ chính xác gia công là việc làm hết sức cần thiết để giảm giá thành sản phẩm và giảm tiêu hao năng lượng. Việc làm này không những quan trọng trong ngành gia công kim loại tắm mà còn ở khắp mọi lĩnh vực Công nghệ gia công kim loại tắm hiện nay đang phát triển gồm các hướng: Gò, Dập nguội, Uốn, (hình 1. Trong đó: Uốn tam là phương pháp tạo hình kim loại từ phôi tắm, phôi được uốn dọc theo đường uốn thắng dé tạo ra sản phẩm ba chiều. Uốn là một trong những nguyên công thông dụng nhất.
Uốn không chỉ tạo hình dạng cần thiết, tạo nên gân, gờ, đường gấp nếp mà còn tạo nên những kết cấu tăng độ cứng vững cho chỉ tiết. Trong quá trình này thường là tắm hoặc dải kim loại được biến dạng trong cung tròn quanh trục thắng nằm vuông góc với trục trung hòa. Kim loại bị biến dạng dẻo trong vùng đẻo kim loại để lại phần cong sau khi bỏ lực tác đụng. Khi uốn các thớ chịu kéo nén khác nhau.
Phôi để uốn có thể là phôi thanh, phôi hình, nhưng phôi tấm và dải là phô biến hơn cả và các sản phẩm tạo thành từ uốn tắm ngày càng lớn trong các ngành công nghiệp như: hàng không, điện, máy công cụ, điện lạnh, ôtô,. Các chỉ tiết tạo thành từ kim loại tắm không những quan trọng về kết cấu ,mà còn TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 1 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tắm ảnh hưởng đến độ thâm mĩ của sản phâm. Vì vậy ở đây chỉ đề cập đến uốn tắm (sheet metal bending).
A - Cắt vật liệu Dập tấm B - Thay đổi hình dáng phôi € - Dập liên hợp ° 3. = = Š oS - ° a ® El! Islellel2 =| | | | gal sole a = 'el.s||s|s =|£/< =l|=|z l slcls Sls =|8|zlš EIgøl|lSIš5zll lszlE|šS[ |sllzlgl-elsS s|#|š S|=Z|< 5 &|Sl| |-|s|š 2l Ell<|SIElS SI|E|5|S|S =lS|= = =Ì<= x a a a % »s | |z. ve | Jos los} s|S|.ø| |®@| ›I@ls|slsI|#llalis| =|ss| |8l8|®@ ©l|Oöla ö|olölo| 5|ol|>||^lS s||Z|aiIrlF|S|i3l|al|al =| iajala =|ai|e 4 || || |=|a || | |aa SZ||= |a|e |x# | | || | |s|x BỊ |“ |ei|= Hình 1. 1: Phân loại các nguyên công đập tắm [5] Nguyên công uôn tâm được thực hiện trên các máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực, máy uốn tắm nhiều trục, máy uốn profile chuyên dùng.
Hiện nay các máy uốn CNC đã dần xuất hiện ở các hội chợ triển lãm và thực tế sản xuất với khả năng công nghệ rất cao: thay đổi hình dáng kích thước chỉ tiết, uốn chính xác, uốn với nhiều góc độ và bán kính khác nhau chỉ chọn chày và cối cho phù hợp với nguyên công và kết hợp với robot để gấp, thay đôi hướng phôi,.4 minh họa máy uốn CNC trên máy gắn nhiều chày và cối (có £hể thay đổi), cữ chặn phôi và robot cho phép uốn chỉ tiết với nhiều thông số khác nhau. Như vậy ta thấy việc gia công kim loại tắm nói chung và gia công bằng nguyên công uốn nói riêng đã phát triển tới mức tự động và bán tự động để góp phần giảm sai số do chủ quan của người vận hành như: thao tác uốn, chọn dụng cụ uốn (lựa chọn dụng cụ tự động), chỉnh cữ chặn phôi (1 động), điều chỉnh tốc độ biến đạng (ốc độ của chày hoặc cổi), kiểm tra góc uốn thông qua cảm biến đo góc, kẹp phôi thông qua robot, thứ tự uốn (được f động),. và thiết kế kim loại tấm (dùng các phần mềm như đã mô tả ở trên). Việc thiết kế kim loại tắm cũng được hỗ trợ bởi các phần mềm chuyên về kim loại tắm, tuy nhiên việc trải mẫu như thế nào vẫn phụ thuộc chủ quan vào người thiết kế, dựa vào một vài tiêu chí nào đó và kích TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 2 HD: TS.
Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tắm thước phôi khi uốn vẫn còn phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện gia công. Tóm lại việc phát triển của nguyên công uốn kim loại tắm dựa vào thành tựu của khoa học công nghệ để góp phần nâng cao độ chính xác và giúp cho việc uốn kim loại tắm ngày càng tối ưu, nhưng việc tìm phương án để cho mẫu trải hợp lý để giúp các bước sau diễn ra thuận lợi và thấy việc ứng dụng khoa học công nghệ vào uốn kim loại tắm một cách nổi bật. Cần nghiên cứu đề tìm phương án trải mẫu hợp lý cần nghiên cứu làm rõ.2 ta thấy chỉ một hình hợp đơn giản, nhưng có rất nhiều phương án trải (hình 1.3), nếu hình phức tạp hơn thì sẽ rất vất vả để tìm tất cả các phương án trải và thường người thiết kế dựa vào kinh nghiệm của mình đề chọn ra một phương án nào đó, tuy nhiên liệu phương án đó có thuận lợi hay không hầu như cũng chưa ro. 2: Sén phém don gian thiết kế từ kim loại tấm a T _— | | -T— 1 | po TT | | T | | | | | | | | | | | | | | | LÍ | | | | LÍ | | | | | | LÌ | THE TH? TH8 TH9 | TH 10 | | C1 T T T TT TI J | | | LỊ | | LỊ | | | | | i | I | | pp — LÍ L1 Ị Ï —— ] —— | | | po | I | _——tT—] | || | l TH TH2 TH3 TH4 TH TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 3 HD: TS.
Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tắm Hình 1. 3: Các phương án có thể trải ra của một sản phẩm kim loại tắm Búa Chay 7, | * | Góc uốn Z r1 oe & ~< ~y Chi tiết uén. is Khoang | Phôi ,F=====-> ng nốt Đô dich | { x chuyen 2 gồcy chày | khuén V Khuôn V <CRe khuôn V Hình I. 4: Qui trình uốn và các bộ phận của máy uốn [4] Máy uốn NC.
Trạm đôi hướng phôi Hệ thống cử hành trình Robot Hình 1. 5: Máy uốn CNC TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 4 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tắm Nguyên công uốn nói riêng và gia công kim loại tắm nói chung đều dựa trên các thành quả của khoa học kỹ thuật về: + Khoa học vật liệu: Biến dạng dẻo, cơ tính vật liệu, cầu tạo kim loại và hợp kim,. + Cơ học: Lực, ứng suất, biến dang, cơ cấu,.
+ Toán học: các thuật toán, tối ưu hóa,. + Tin học và kỹ thuật số: điều khiển tự động, lập trình,. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, việc tự động hóa để nâng cao năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm bớt sức lao động của con người ngành gia công áp lực trong đó có nguyên công uốn đã đóng vai trò không thể thiếu trong công nghiệp cơ khí, ngày nay đang được nghiên cứu và phát triển mạnh theo các hướng + _ Nâng cao độ chính xác và độ bóng của sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công cơ khí. + _ Ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả năng gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.
+ Ché tao thiét bi có công suất lớn để có thé gia công được các chỉ tiết có khối lượng và kích thước lớn. + _ Cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất để nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm. Cơ khí hóa hiện đại hóa hiện nay đang được áp dụng mạnh mẽ, việc áp dụng cơ khí, tin học và tự động hóa đã cho ra đời các máy CNC đã góp phần vào nâng cao độ chính xác, gia công được các biên dạng phức tạp. Trong đó các máy dập CNC, dét dap CNC, uốn CNC cũng đang được nghiên cứu và phát triển rất mạnh (hình 1.5) để cho ra đời thế hệ máy gần như tự động hoàn toàn.
Tuy nhiên việc nghiên cứu trải mẫu vẫn còn là một vấn đề tồn động trong ngành gia công kim loại tấm đặc biệt là nguyên công uốn, trải mẫu là khâu đầu tiên trong toàn bộ qui trình sản xuất, nếu trải mẫu không đạt hiệu quả sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác và năng suất của toàn hệ thống. Vì vậy đề tài nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu TH: Nguyễn Thanh Tân Trang 5 HD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu tính toán phương án trải mẫu cho nguyên công uốn kim loại tắm cho nguyên công uốn kim loại tắm thành công sẽ là cơ sở đữ liệu đầu vào cho việc xác định thứ tự uốn, tính toán lựa chọn dụng cụ để có thể tiến hành gia cong chi tiết. Để thực hiện sản xuất các chỉ tiết bằng nguyên công uốn trên máy CNC, quy trình lập kế hoạch sản xuất như hình 1.5 được sử dụng.
Có thể thấy sự lựa chọn thông số từ bước trước sẽ hạn chế các lựa chọn của bước sau. Ví dụ như phương án lựa chọn thiết kế của mẫu trải sẽ quyết định phương án lựa chọn về dụng cụ và trình tự uốn. Ta thấy qui trình lập kế hoạch sản xuất là một chuỗi liên tục các hoạt động: dữ liệu thiết kế (CAD), dụng cụ, thông số vật liệu, thiết bị,. thông số đi trước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến bước tiếp theo.
Qui trình lập kế hoạch ^_ 1Á Bộ sắp Phần cứng CAD Ầ Lập kệ hoạch Quản lý xếp thứ IBW ; l¢t+—»| (dò tìm mức cao) le kéhoach PF tự va “É AL Wal 4 \ diéu SS. ié “Sr Lập || Gấp || Kế khiến kế chỉ || hoạ † hoạch || tiết ch và chu dụng yên cụ độn 5 Hình 1.