CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ dập tấm là công nghệ tiên tiến trong gia công kim loại tấm, chi tiết được tạo hình bằng việc tác dụng lực làm biến dạng kim loại tấm, có thể tạo hình hoặc gia công cắt đứt. Sản phẩm của công nghệ dập đạt được chất lượng tốt về cơ tính, chất lượng bề mặt, bảo vệ môi trường tốt, tận dụng được vật liệu thừa. Công nghệ này có thể đạt năng suất, chất lượng sản phẩm rất cao khi ta tích hợp siêu âm.
Vậy tích hợp siêu âm là gì? Siêu âm kim loại hình thành là việc áp dụng sóng siêu âm để tạo các sai lệch mạng và biến dạng dẻo, khuếch tán, sưởi ấm, biến đổi pha và những thay đổi trong ma sát bề mặt. Siêu âm được tích hợp nhằm tạo biến dạng dẻo cho kim loại đc hình thành tốt hơn. Quá trình dập ít mài mòn, giảm lực dập để hình thành, giảm các nguyên công dập và hoàn thiện bề mặt tốt hơn. Hiện nay, dập tấm được xem là không thể thay thế trong các lĩnh vực quan trọng như chế tạo ôtô, hàng không, hàng hải, xây dựng, hàng tiêu dùng và nhiều lĩnh vực khoa học quân sự quốc phòng khác.
Thông qua đồ án này chúng em muốn mang đến cái nhìn sâu rộng nhất về ngành dập tấm. Ngoài ra có thể nghiên cứu thêm về siêu âm để hỗ trợ cho ngành dập và nhiều lĩnh vực cơ khí khác. Tổng quan về tình hình nghiên cứu Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo khuôn dập tích hợp siêu âm. Thay vì dập vuốt sâu thì các lỗi gặp phải là sản phẩm sẽ bị rách và nhăn, nhưng khi chúng ta tích hợp siêu âm thì các lỗi đó được cải thiện đáng kể (Theo nghiên cứu của Lewis Balamuth 1960 -1970 hình dạng của sản phẩm có sóng âm có được hình dạng tốt hơn và không có xảy ra hiện tượng bị nứt mép so với sản phẩm còn lại.
Ngoài ra theo nghiên cứu của U.S Navy (1963) thì siêu âm còn mang lại lợi ích rất lớn trong việc giảm lực dập. Langenecker (1964) cũng có một số đóng góp trong lĩnh vực vuốt sâu. Kết quả cho thấy khi sử dụng siêu âm trong quá trình vuốt thì chiêu sâu vuốt được được tăng lên gấp đôi so với việc vuốt thông thường, lực vuốt được giảm 60%. Kết quả dự kiến Đề tài mang siêu âm vào khuôn dập làm giảm lỗi trên sản phẩm (rách mép), giảm lực dập và nguyên công dập so với bộ khuôn thông thường.
Giới hạn đề tài Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khuôn dập tích hợp siêu âm, transducer ultrasonic 20KHz. Áp dụng cho sản phẩm vuốt, vật liệu inox, đồng. Phương pháp nghiên cứu Từ cơ cở các tài liệu, các nghiên cứu, đề tài đi trước, các bài báo nước ngoài để phát triển và tích hợp bộ siêu âm vào khuôn dập vuốt. Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên mô hình.
Cụ thể: Nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu tổng quan về ngành dập nói chung và dập vuốt nói riêng. - Nghiên cứu tổng quan về siêu âm và ứng dụng của nó. - Nghiên cứu phần mềm mô phỏng hỗ trợ cho quá trình dập. Thực nghiệm: - Nghiên cứu tính toán điểm đặt bộ siêu âm cho tối ưu hóa.
- Nghiên cứu, tính toán bộ khuôn dập vuốt. - Thử nghiệm dập trên bộ khuôn. 2 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM VÀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM Giới thiệu về tình hình nghiên cứu công nghệ dập tấm trên thế giới và tại Việt Nam 2.
Trên thế giới Hiện nay trong ngày công nghiệp dập tấm nói chung và công nghệ chế tạo máy nói riêng thì thế giới đang trong giai đoạn phát triển nhất từ trước tới nay. Bằng chứng là sự phát triển nở rộ của ngành công nghiệp ôtô với các sản phẩm hàng hiệu đạt chất lượng và được ưa chuộng trên khắp thế giới. Sản phẩm chính của ngành dập trong công nghiệp ôtô là sản xuất khung gầm, vỏ xe và các chi tiết máy khác. Bằng việc phát triển các công nghệ số trong tính toán, thiết kế đã giúp tạo ra nhiều mẫu xe có độ chính xác, tính an toàn cao.
Riêng tại khu vực Đông Nam Á mới chỉ có Thái Lan sản xuất được vỏ xe ôtô du lịch và vận tải hạng nhẹ. Ngành công nghiệp dập tấm của thế giới còn tạo ra các sản phẩm cho ngành hàng không vũ trụ như cánh máy bay, vỏ máy bay… Lĩnh vực xây dựng và hàng hải cũng phát triền gắn liền với sự phát triển của công nghệ dập. Tại Việt Nam Ngành dập ở Việt Nam chỉ được biết đến với các sản phẩm gia dụng như nồi, chảo, muỗng, các loại tôn. Vì việc chế tạo khuôn dập lớn đòi hỏi phải có những máy móc lớn có độ chính xác cao nên gây ra nhiều khó khăn cho công nghiệp nước nhà.
Nhưng đến nay đã có nhiều doanh nghiệp đi đầu trong việc phát triển công nghệ dập những chi tiết lơn hơn như vỏ xe du lịch, các loại sản phẩm từ tấm khác. Theo dự kiến, năm 2013 Vinaxuki sẽ xuất xưởng chiếc xe du lịch đầu tiên mang thương hiệu Việt, mà trong đó vỏ xe sẽ được dập trong nước thay vì nhập khẩu từ các công ty nước ngoài. Trước đó một số chi tiết của thân tàu thủy đã được sản xuất trong nước. 3 do an Các kỹ sư phải làm sao để quy trình mô phỏng gần với thực tế nhất.
Điều này một lần nữa khẳng định công nghệ dập tấm ở Việt Nam hoàn toàn có cơ hội cạnh tranh với thế giới vì chúng ta có cơ hội đi tắt đón đầu công nghệ, ứng dụng thành quả của thế giới vận dụng phù hợp với điều kiện trong nước và đội ngũ kỹ sư tương lai có đầy đủ kiến thức về công nghệ dập. Giới thiệu về công nghệ dập kim loại tấm. Trong phạm vi đề tài khuôn dập vuốt siêu âm là công nghệ dập vuốt chỉ giới thiệu mang tính ứng dụng. Những nguyên công khác ngoài công nghệ dập tấm chi đề cập mang tính giới thiệu.1 Khái niệm và đặc điểm Công nghệ dập kim loại tấm là một trong những phương pháp tiên tiến của gia công áp lực để chế tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dải cuộn.
Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu gia công ở trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập “nguội”. Dập tấm được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt trong công nghệ chế tạo ô tô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, đồ dân dụng. Tỷ lệ các chi tiết dập tấm trong một số ngành: Máy điện 60÷70%, ô tô máy kéo 60÷95%, đồ dùng dân dụng 95÷98%.2 Đặc điểm của dập nguội. Dập nguội là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực bao gồm các qui trình công nghệ đặc biệt, phương pháp gia công này không tạo ra phoi.
Các dấu hiệu thể hiện những đặc trưng của phương pháp dập nguội: - Gia công kim loại ở trạng thái nguội. - Thiết bị sử dụng: máy ép, các máy tự động khác nhau tạo ra lực cần thiết để làm biến dạng vật liệu tấm. - Dụng cụ sử dụng: những kiểu khuôn khác nhau để trực tiếp thực hiện những nguyên công cần thiết và làm biến dạng kim loại. - Dạng vật liệu được gia công chủ yếu là kim loại tấm, dải, băng và những vật liệu phi kim loại tấm khác.
Hình dáng kích thước của chi tiết cần dập phù hợp tương đối chính xác với hình dáng và kích thước của các bộ phận làm việc của khuôn (cối và chày). Dập nguội là một trong những phương pháp công nghệ tiến bộ nhất của quá trình sản xuất. Nó có những ưu việt hơn các phương pháp gia công kim loại khác cả về mặt kỹ thuật lẫn về mặt kinh tế. 4 do an Khả năng công nghệ của dập nguội: - Thực hiện các nguyên công phức tạp bằng những hành trình đơn giản của máy ép.
- Chế tạo các chi tiết lắp lẫn có độ chính xác cao, phần lớn không cần gia công tiếp theo. - Lượng tiêu hao vật liệu ít, có thể chế tạo các chi tiết có cơ cấu bền, cứng, nhẹ. Ưu điểm của dập nguội về mặt kinh tế: - Khả năng tiết kiệm được nguyên vật liệu, có thể dễ dàng thu gom phế liệu, tận dụng vật liệu thừa. - Năng suất cao do khả năng tự động hóa cao, nguyên công đơn giản.
- Khả năng sản xuất hàng khối và giảm giá thành sản phẩm. Để đạt được hiệu quả tối ưu nhất khi ứng dụng công nghệ dập nguội thì cần phải giải quyết các vấn đề về kỹ thuật cho các khâu chuẩn bị sản xuất: - Thiết kế kết cấu, hình dáng của chi tiết hợp lý và có tính công nghệ cao để chế tạo chúng kinh tế nhất. - Chọn vật liệu phải phù hợp với sản phẩm để đảm bảo cơ tính vật liệu trong quá trình sản xuất. - Thiết kế một quy trình sản xuất phù hợp quy trình công nghệ dập về kỹ thuật, kinh tế.
- Kết cấu khuôn phải được tính toán hợp lý, đảm bảo khả năng công nghệ, độ bền, độ cứng vững trong quá trình sản xuất. - Chọn và sử dụng hợp lý kiểu và công suất máy ép. - Tổ chức môi trường làm việc phù hợp với sản phẩm và qui mô sản xuất. - Giữa quy trình công nghệ dập và thiết kế khuôn phải có quan hệ mật thiết mặc dù có thể thực hiện độc lập riêng lẻ.3 Phân loại các nguyên công cơ bản Dập nguội gồm nhiều nguyên công khác nhau, việc phân biệt sẽ dựa vào các dấu hiệu sau: - Theo tính chất và loại biến dạng.
- Theo nguyên công dập. Theo tính chất biến dạng thì dập nguội được chia ra hai nhóm: biến dạng cắt tách vật liệu và biến dạng dẻo. Nhóm thứ nhất gồm những biến dạng làm chia cắt vật liệu, bằng cách cắt, tách phần này rời với phần khác hoặc cắt trích (cắt một phần nhưng không tách ra hoàn toàn). 5 do an Nhóm biến dạng dẻo là những biến dạng thay đổi hình dáng hình học của chi tiết và không xảy ra phá hủy vật liệu.
Theo tính chất và loại biến dạng chủ yếu có các hình thức biến dạng sau: - Cắt tách phần vật liệu này với phần vật liệu khác theo một đường viền kín hoặc hở. - Uốn: biến đổi phôi phẳng thành chi tiết cong. - Dập vuốt: Biến đổi phôi phẳng thành dạng chi tiết có hình dáng bất kỳ.