CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, trong ngành sản xuất nói chung cũng như ngành gia công cơ khí nói riêng, các chi tiết máy hoặc sản phẩm kim loại được gia công với công nghệ gia công kim loại bằng áp lực chiếm một phần không nhỏ trên thị trường thế giới. Cụ thể, các chi tiết được chế tạo từ phương pháp rèn và dập nguội (phân loại của công nghệ gia công áp lực) trong ngành chế tạo ô tô (cửa xe, khung xe, …) chiếm 85%, trong ngành chế tạo radio, tivi, máy móc điện tử, điện lạnh chiếm 80%, còn trong ngành chế tạo đồ dùng gia đình (xoong, nồi, muỗng inox, …) hầu như chiếm tới 100%. Gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm (hay còn gọi là dập nguội) là công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi từ lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp hàng không, công nghiệp quốc phòng cho đến công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, thực phẩm, hóa chất, y tế,… Sở dĩ có nhiều ứng dụng rộng rãi như vậy là do có những ưu điểm nổi bật hơn so với loại hình công nghệ khác: có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên… Thấy được những ứng dụng trên nhiều lĩnh vực với quy mô lớn của công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm, nhóm quyết định nghiên cứu và tìm hiểu quy trình chế tạo một bộ khuôn dập tấm dựa trên yêu cầu dập ra một chi tiết máy từ bản vẽ khách hàng.
Xuyên suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này, chúng em mong rằng sẽ đúc kết những kiến thức của ngành kỹ thuật nói chung cũng như kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn về công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm nói riêng. Từ đây, chúng em sẽ là một phần của nguồn nhân lực có kiến thức chuyên môn về lĩnh vực khuôn dập tấm để đóng góp tri thức và sức lực cho nền công nghiệp sản xuất nước nhà.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học Sản phẩm đề tài đóng góp một phần vào ngành cơ khí hiện nay và khẳng định tầm quan trọng của ngành cơ khí Việt Nam nói riêng và cả thế giới nói chung. Nghiên cứu các thông số công nghệ trong quá trình dập tấm, đưa ra các dự báo về khả năng tạo hình và hướng khắc phục những sai hỏng. Qua đó ngành cơ khí đóng vai trò là ngành chủ chốt, là nền tảng thúc đẩy sự phát triển các ngành công nghiệp khác.2 Ý nghĩa thực tiễn 1 Sản phẩm đề tài đóng góp vào ứng dụng thực tế cho các ngành công nghiệp cơ khí hiện nay, đặc biệt sản phẩm sẽ được lắp ráp vào các cụm của chi tiết trên xe máy, ô tô, … Qua đó phần nào đóng góp vào một phần cho sự phát triển ngành công nghiệp trong tương lai.3 Mục tiêu nguyên cứu đề tài - Thiết kế ra bộ khuôn hoàn chỉnh, xây dựng mô hình khuôn 3D bằng phần mềm Creo.
- Tìm hiểu về công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nói chung và phương pháp áp lực dập tấm nói riêng. - Trau dồi kiến thức về quy trình chế tạo sản phẩm dập tấm. - Đáp ứng theo yêu cầu của khách hàng. - Nâng cao trình độ nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn mẫu trong công nghiệp.4 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Sản phẩm (Bản vẽ chi tiết).
- Công nghệ dập cắt và công nghệ dập lận. - Vật liệu SPFH590, độ dày t = 1,8 mm.2 Phạm vi nghiên cứu Sản phẩm được dập ra là một linh kiện lắp ráp trong tổ hợp máy được lưu hành ngoài thị trường. Đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu vào quy trình chế tạo ra chi tiết dập, cụ thể là các bước công nghệ, khâu kiểm tra và quy trình tạo ra 2 bộ khuôn dập. Ngoài ra cũng có những phương pháp để hạn chế phế phẩm như mô phỏng quá trình dập bằng phần mềm chuyên dụng, dập thử các biên dạng khác nhau nhằm tìm ra được biên dạng thích hợp để sản phẩm đầu ra đạt yêu cầu kỹ thuật đúng với yêu cầu của khách hàng.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở pháp luận - Dựa vào nhu cầu thị trường sử dụng 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.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể - Tiến hành tìm hiểu, thu nhập tài liệu có liên quan đến sảm phẩm với tính năng tương tự trên thị trường, nhu cầu người dùng. - Khảo sát kích thước, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. - Khảo sát thực tế ở xưởng của công ty.
- Sơ đồ của quy trình chế tạo chi tiết. - Bản vẽ bán thành phẩm ở các nguyên công khi dập qua nhiều nguyên công. - Sơ đồ xếp hình vật liệu. 2 - Dập mẫu sản phẩm.
- Kế hoạch sản xuất chi tiết hàng năm. - Điều kiện kỹ thuật nghiệm thu. - Các thông số kỹ thuật của thiết bị. ➔ Từ đó phân tích và tổng hợp những lý thuyết và thực nghiệm nhằm chỉnh sửa sản phẩm phù hợp trong sản xuất và phù hợp với yêu cầu của khách hàng đề ra.6 Kết cấu của đề tài Đề tài: “Thiết kế và chế tạo khuôn dập sản phẩm kim loại tấm” gồm 7 chương chính, Kết luận – Đề nghị và Tài liệu tham khảo: Chương 1: Giới thiệu.
Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài. Chương 3: Cơ sở lý thuyết. Chương 4: Phương hướng và các giải pháp. Chương 5: Tính toán, thiết kế.
Chương 6: Gia công, lắp ráp và dập thử nghiệm. Chương 7: Kết quả và sản phẩm đạt được. Kết luận – Đề nghị. Tài liệu tham khảo.
3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC 2.1 Tổng quan về gia công áp lực 2.1 Khái niệm [3] Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác động trực tiếp lên kim loại ở nhiệt độ cao (nóng) hoặc nhiệt độ thấp (nguội) với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại nhằm thay đổi hình dáng của chi tiết (vật thể) mà không phá hủy tính liên kết và tính bền dẻo của kim loại.2 Phân loại [3] Đối với các kim loại ở trạng thái mềm, nguội thường dùng các phương pháp như kéo dây, dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò. Các sản phẩm làm bằng thép có khối lượng lớn hay chiều dài lớn thường cán nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy. - Dập tấm: chế tạo các loại chi tiết từ phôi có dạng tấm, có thể được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội, nhưng thông thường sẽ dập ở trạng thái nguội tiện nghi hơn hay còn gọi là dập nguội. - Dập nóng thể tích (rèn khuôn): là phương pháp biến đổi, biến dạng kim loại (dưới tác dụng lực từ đầu chày hay đầu máy ép) trong lòng khuôn có kích thước và hình dạng sản phẩm cần chế tạo.
Rèn khuôn thường dùng trong sản xuất hàng loạt. - Rèn tự do: là phương pháp biến dạng kim loại dưới tác dụng của lực dập từ đầu chày máy hay lực ép từ máy ép. Vì không dùng khuôn nên kim loại khi biến dạng không bị hạn chế bởi lòng khuôn bên trong. Rèn tự do thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc nhu cầu sửa chữa linh kiện.
- Cán: là phương pháp biến dạng kim loại giữa 2 trục quay của máy cán. Phôi sẽ bị biến dạng và di chuyển ma sát giữa đầu máy và chi tiết dùng chủ yếu lực ma sát tạo ra sản phẩm cán. - Kéo: là phương pháp kéo dài phôi qua khuôn kéo (lỗ khuôn có hình dạng và kích thước nhỏ hơn tiết diện của phôi ban đầu). Kéo có đặc điểm là bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ chính xác chi tiết cao.
- Ép: là phương pháp chế tạo các thỏi hoặc các ống thường bằng kim loại màu và hợp kim của chúng. Kim loại sau khi nung nóng cho vào khuôn ép, dưới tác dụng của chày ép, kim loại chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước chi tiết cần chế tạo. - Miết (tiện dựng): phương pháp chế tạo chi tiết có dạng tròn xoay từ kim loại tấm mỏng. Miết có thể thay thế các phương pháp dập tấm mà sau khi dập tấm phải tóp miệng, viền mép, uốn vành,… - Gò: là phương pháp sử dụng các quy trình biến dạng dẻo kim loại để tạo hình các phôi ở dạng tấm hoặc thanh ra hình dạng mong muốn, sau đó sử dụng các loại mối ghép tháp được hoặc không tháo được (hàn, tán đinh, ghép mí,…) để kết nối các bộ phận đã gò thành bộ phận hoàn chỉnh.
Trong ngành sửa chữa ô tô, nghề làm đồng là kết hợp giữa công nghệ gò và công nghệ hàn.2 Ưu và nhược điểm công nghệ tạo hình bằng gia công áp lực 2.1 So với công nghệ đúc [1] - 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 loạt, vì chi phí 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 trình phức tạp. + Điều kiện làm việc nặng nhọc. + Đặc biệt không sản xuất được các khuôn phức tạp hay chi tiết có kết cấu phức tạp.2 So với công nghệ gia công cắt gọt [1] - Ưu điểm: + Năng suất cao. + Gia công được các hình dạng chi tiết lớn.
+ 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.