CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của ngành sản xuất và gia công cơ khí, công nghệ gia công áp lực đóng một vai trò quan trọng, trong việc chế tạo các chi tiết máy và sản phẩm đơn giản như nồi, chảo, dụng cụ y tế,.đến các sản phẩm có hình dạng phức tạp như khung sườn, phụ tùng xe máy, xe địa hình, ô tô,. Quy trình gia công áp lực đảm bảo khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao bên cạnh đó giúp tăng năng suất sản xuất với chi phí giảm xuống đáng kể. Sự tiết kiệm nguyên vật liệu và khả năng tận dụng phế liệu làm cho phương pháp này trở thành lựa chọn ưu việt trong môi trường sản xuất ngày nay.
Đặc biệt, quá trình biến dạng dẻo nguội không chỉ mang lại độ chính xác cao cho sản phẩm mà còn tăng độ bền của chi tiết, thỏa các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng ngày càng khắt khe trong công nghiệp hiện đại. Để đáp ứng được các yêu cầu này, trên thế giới đã có các công trình nghiên cứu về công nghệ dập như sau: - Theo bài báo: “State-of-the-Art of Stamping-Forging Process with sheet metal blank” của nhóm tác giả XinYun Wang, Junsong Jin and Lai Deng [1], đã đưa ra các đánh giá về sự phát triển của quá trình dập kim loại tấm, sự khác nhau của các quá trình dập, phương hướng kết hợp dập các khuôn và ứng dụng của mỗi phương pháp đó. - Theo bài báo: “A Stamping Die Design Procedure for Part Springback and Compensation” của nhóm tác giả E. Firat [2], đã nêu ra những nguyên nhân làm méo mó biến dạng của sản phẩm sau khi dập, bên cạnh đó nhóm tác giả áp dụng các thuật toán phần mềm để mô phỏng số liệu, những rủi ro có thể xảy ra từ đó đánh giá và đưa ra phương hướng giải pháp khắc phục vấn đề.
- Theo bài báo: “Analysis and optimization of stamping and forming process of bearing outer ring” của nhóm tác giả Shichao Zhu, Yuly Ding, Bing Long, Hun Guo, Linhan Ouyang, Wengang Chen, Zhengyi Jiang [3], đã phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm như: tốc độ dâp, độ dày tấm, hệ số ma sát, …Thông qua những số liệu thu nhập được để mô phỏng phân tích kết quả. Từ đó tối ưu quá trình sản xuất. - Theo bài báo: “Temperature conditions during ‘cold’ sheet metal stamping” của nhóm tác giả Michael P. Rolfe [4], đã phân tích sự ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình dập nguội.
Hiện nay, trong và ngoài nước, nhiều công ty và nhà máy đang phát triển mạnh mẽ trong việc áp dụng công nghệ khuôn dập nguội để sản xuất các sản phẩm đa dạng về kích thước và hình dạng. Điều này tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho các sinh viên mới tốt nghiệp. Để tham gia vào ngành sản xuất sản phẩm, sinh viên cần có kiến thức vững về qui trình thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập nguội. Chính vì lý do này, nhóm tác giả đã quyết định nghiên cứu về các 1 khía cạnh này, nhờ sự hỗ trợ của giáo viên hướng dẫn nhóm tác giả đã lên ý tưởng và thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập cho sản phẩm anchorage_shock absorber vật liệu SPFH590”.
Với mục đích là cung cấp tài liệu tham khảo về quy trình thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập hoàn chỉnh. Tính cấp thiết của đề tài Nhận thức rõ những ứng dụng đa dạng và quy mô lớn của công nghệ gia công áp lực và mục tiêu được trải nghiệm cũng như mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào công tác nghiên cứu và giảng dạy của giảng viên và sinh viên. Ý tưởng về chế tạo bộ khuôn dập tấm bằng cách áp dụng phương pháp và lý thuyết của công nghệ gia công áp lực, các nguyên lý và cơ cấu để tạo nên bộ khuôn giúp sinh viên có cái nhìn bao quát và sâu sắc hơn về kim loại, gia công cũng như đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng yêu cầu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.
Ý nghĩa khoa học Đề tài sản phẩm đóng góp nguồn tài liệu và kiến thức công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp gia công áp lực cho giảng viên và sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và sự phát triển của các ngành công nghiệp trong nước và trên thế giới nói chung. Ý nghĩa thực tiễn Sản phẩm của đề tại tại ra 2 bộ khuôn giúp Công ty Cổ phần Công nghiệp chính xác Việt Nam (VPIC) tạo ra sản phẩm khách hàng yêu cầu, đem lại lợi ích kinh tế cho công ty. Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Thiết kế, tính toán, gia công khuôn bằng phần mềm Autocad, NX. - Nghiên cứu về công nghệ gia công áp lực và cụ thể là phương pháp dập tấm.
- Nắm vững quy trình sản xuất sản phẩm. - Hiểu về các cơ tính, thành phần của các vật liệu chế tạo khuôn và sản phẩm. - Tiến hành đo đạc, thử nghiệm và đánh giá và ứng dụng vào sản xuất hàng loạt. - Đáp ứng các yêu cầu cụ thể từ phía khách hàng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Bản vẽ ANCHORAGE_SHOCK ABSORBER của khách hàng. - Công nghệ dập cắt đục và công nghệ dập vuốt. 2 - Vật liệu SPFH590.
Phạm vi nghiên cứu - Sản phẩm ANCHORAGE_SHOCK ABSORBER, vật liệu SPFH590, kích thước 152. - Bộ khuôn thứ nhất là khuôn cắt đục, vật liệu SKD11, SS41, SCM440, S50C, kích thước 800 × 480 × 380 (mm3). - Bộ khuôn thứ hai là khuôn dập vuốt, vật liệu SKD11, SS41, SCM440, S50C, SKT4, SLD, S45C, kích thước 710 × 400 × 340 (mm3). Phương pháp nghiên cứu 1.
Cơ sở pháp luận Cơ sở pháp luận của đề tài được xây dựng trên những cơ sở chính sau đây: - Đánh giá nhu cầu thị trường. - Khả năng công nghệ. - Quy trình chế tạo. - Kiểm soát chất lượng.
- Thử nghiệm và đánh giá. Phương pháp nghiên cứu cụ thể - Thu thập số liệu: Chọn sản phẩm thích hợp cho đề tài, ví dụ như một chi tiết dập nguội, thu thập dữ liệu về kích thước và đặc tính kỹ thuật của sản phẩm. - Thu thập tài liệu: Tham khảo thông số kỹ thuật từ các chi tiết tương tự đã sản xuất, dựa vào đó để bổ sung hoặc xác nhận dữ liệu. - Phương pháp so sánh: So sánh nhiều giải pháp thiết kế khuôn dập nguội.
Đánh giá hiệu suất của mỗi giải pháp dựa trên độ chính xác, hiệu quả sản xuất và chi phí. - Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm khoa học để đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ. + Áp dụng phần mềm Autocad để thiết kế từng tấm khuôn riêng biệt. + Áp dụng phần mềm NX để dựng 3D khuôn hoàn chỉnh và gia công từng tấm khuôn.
+ Áp dụng phần mềm Pam_Stamp để mô phỏng, tính toán độ biến dạng của sản phẩm sau khi dập để đưa ra hướng giải pháp tối ưu và tiết kiệm thời gian khi thiết kế. Kết cấu của đề tài Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập cho sản phẩm vật liệu SPFH590” gồm 7 chương và Tài liệu tham khảo: Chương 1: Tổng quan về đề tài. Chương 2: Tổng quan về công nghệ gia công áp lực. Chương 3: Cơ sở lý thuyết.
Chương 4: Chọn phương án thiết kế các bộ khuôn. Chương 5: Tính toán và thiết kế. Chương 6: Gia công, lắp ráp và thử nghiệm các bộ khuôn. Chương 7: Kết luận.
Tài liệu tham khảo. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC 2. Công nghệ gia công áp lực 2. Khái niệm chung Quá trình công nghệ gia công áp lực bao gồm một loạt các công đoạn và kỹ thuật, nhằm biến dạng kim loại (dạng băng hoặc tấm) để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết, trong đó sự thay đổi về độ dày của vật liệu là không đáng kể [5].
Phân loại [5]: - Dập tấm: Chế tạo các chi tiết từ phôi dạng tấm có thể được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội. Tuy nhiên, thông thường, việc dập ở trạng thái nguội, hay dập nguội, thường thuận tiện hơn. - Dập nóng thể tích (rèn khuôn): Là phương pháp biến đổi, biến dạng kim loại trong lòng khuôn dưới tác động của lực từ đầu chày hoặc đầu máy ép để tạo ra sản phẩm có kích thước và hình dạng mong muốn. Phương pháp này thường được áp dụng trong sản xuất hàng loạt.
- Rèn tự do: Biến dạng kim loại dưới lực dập từ đầu chày máy hoặc lực ép từ máy ép mà không cần sử dụng khuôn. Phương pháp này cho phép kim loại biến dạng mà không bị hạn chế bởi khuôn bên trong. Rèn tự do thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc khi cần sửa chữa linh kiện. - Cán: Là cách biến dạng kim loại bằng cách đặt phôi giữa hai trục quay của máy.
Trong quá trình này, phôi bị biến dạng và di chuyển qua các đầu máy và chi tiết, sử dụng chủ yếu lực ma sát để tạo ra sản phẩm cán. - Kéo: Là phương pháp kéo dài phôi qua khuôn kéo, trong đó lỗ khuôn có hình dạng và kích thước nhỏ hơn so với phôi ban đầu. Quá trình này tạo ra bề mặt sản phẩm nhẵn bóng và độ chính xác cao trong chi tiết. - Ép: Là phương pháp chế tạo các thỏi hoặc ống bằng kim loại màu hoặc hợp kim.
Trong quá trình này, kim loại được nung nóng và đặt vào khuôn ép. Dưới tác động của chày ép, kim loại trải qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước chi tiết cần chế tạo. - Miết (tiện dựng): Là phương pháp chế tạo các chi tiết có dạng tròn xoay từ kim loại tấm mỏng. Nó có thể thay thế các phương pháp dập tấm, giúp tránh cần phải tóp miệng, viền mép hay uốn vành sau khi đã dập tấm.
- Gò: Là phương pháp biến dạng kim loại để tạo hình, sau đó kết nối các bộ phận bằng hàn, tán đinh. Trong sửa chữa ô tô, nghề làm đồng thường kết hợp công nghệ gò và hàn. Ứng dụng của công nghệ gia công áp lực Là một phương pháp phổ biến trong ngành sản xuất kim loại nên được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp. - Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí: Sản xuất các dụng cụ cắt, khuôn đúc để tạo ra các sản phẩm yêu cầu độ bền và chính xác cao.
- Ngành ô tô: Sản xuất các thành phần của xe hơi như bộ khung, động cơ, và các bộ phận nội thất thông qua việc dập và ép các tấm kim loại.
