Thiết Kế Công Nghệ và Chế Tạo Khuôn Dập Tạo Hình

Đồ án nghiên cứu môn học thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán kỹ thuật.

• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Đề tài: Thiết Kế và Chế Tạo Khuôn Dập Tạo Hình Tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH TẤM
• 1.1. Tổng quan về công nghệ tạo hình tấm
• 1.2. Phân loại
• 1.3. Các sản phẩm công nghệ điển hình
• 1.4. Khuôn và thiết bị dập kim loại tấm
• 1.5. Sản phẩm điển hình của công nghệ dập tấm
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT
• 2.1. Chọn phương án công nghệ tối ưu
• 2.2. Khai triển phôi, lựa chọn phôi đầu vào, xếp hình sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
• 3.1. Tính toán các nguyên công
• 3.2. Lựa chọn thiết bị
• 3.3. Mô phỏng quá trình dập tạo hình
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUÔN
• 4.1. Chọn vật liệu làm khuôn
• 4.2. Thiết kế các bộ phận chính của khuôn
• 4.2.1. Trị số khe hở tối ưu
• 4.2.2. Kích thước làm việc của chày cối cắt hình, đột lỗ
• 4.2.3. Chọn chiều cao mép cối
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khám phá quy trình thiết kế khuôn dập tại Bách Khoa Hà Nội

Thiết kế và chế tạo khuôn dập tạo hình là một lĩnh vực cốt lõi trong ngành cơ khí, đóng vai trò then chốt trong sản xuất hàng loạt. Tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (HUST), đây không chỉ là một môn học mà còn là một lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt tại Viện Cơ khí. Quy trình đào tạo và nghiên cứu tại đây kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết nền tảng và ứng dụng thực tiễn, đảm bảo sinh viên và kỹ sư có đủ năng lực để giải quyết các bài toán công nghệ phức tạp. Công nghệ tạo hình kim loại tấm được xem là phương pháp sản xuất hiệu quả, có khả năng tự động hóa cao, tiết kiệm vật liệu và nâng cao cơ tính sản phẩm. Các đồ án tốt nghiệp khuôn dập tại BKHN thường tập trung vào việc giải quyết các vấn đề thực tế từ doanh nghiệp, từ thiết kế khuôn dập liên hoàn cho các chi tiết phức tạp đến khuôn dập vuốt cho các sản phẩm có chiều sâu lớn. Nền tảng kiến thức được xây dựng vững chắc, giúp sinh viên làm chủ từ khâu phân tích sản phẩm, lựa chọn công nghệ đến việc hoàn thiện một bộ khuôn dập hoàn chỉnh.

1.1. Vai trò của công nghệ dập tạo hình trong sản xuất

Công nghệ dập tạo hình là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, không tạo phoi, dựa trên tính biến dạng dẻo của vật liệu. Phương pháp này có nhiều ưu điểm vượt trội: năng suất cao, độ chính xác đồng đều, hệ số sử dụng vật liệu có thể đạt 80-90%. Đặc biệt, quá trình biến dạng dẻo nguội giúp tăng cường cơ tính của sản phẩm. Các sản phẩm từ công nghệ tạo hình kim loại tấm hiện diện trong mọi lĩnh vực, từ vỏ ô tô, xe máy, linh kiện điện tử đến đồ gia dụng. Chính vì vậy, việc làm chủ thiết kế khuôn mẫu và công nghệ dập là yêu cầu sống còn đối với nền công nghiệp hiện đại.

1.2. Năng lực đào tạo chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy HUST

Viện Cơ khí Bách Khoa Hà Nội là đơn vị hàng đầu cả nước về đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí. Chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy tại đây trang bị cho sinh viên kiến thức toàn diện về quy trình công nghệ chế tạo khuôn, vật liệu, và các thiết bị hiện đại. Sinh viên được tiếp cận với các phòng thí nghiệm CAD/CAM/CNC tiên tiến, nơi thực hành gia công khuôn dập trên các máy móc thực tế. Các đồ án và công trình nghiên cứu khoa học sinh viên BKHN luôn được khuyến khích, tạo ra một môi trường học thuật năng động và gắn liền với thực tiễn sản xuất.

II. Top 5 thách thức trong chế tạo khuôn dập kim loại tấm

Quá trình chế tạo khuôn dập tạo hình, dù mang lại hiệu quả kinh tế cao, vẫn tồn tại nhiều thách thức kỹ thuật đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm. Thách thức lớn nhất nằm ở việc đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ của khuôn. Một sai sót nhỏ trong thiết kế hoặc gia công cơ khí chính xác có thể dẫn đến sản phẩm lỗi hàng loạt, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Việc lựa chọn vật liệu làm khuôn dập phù hợp với từng ứng dụng cụ thể cũng là một bài toán khó, cần cân bằng giữa chi phí, độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền nhiệt. Hơn nữa, việc tính toán các thông số công nghệ như lực dập, lực chặn, khe hở giữa chày và cối đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối. Cuối cùng, việc bảo trì và sửa chữa khuôn dập cũng là một yếu tố quan trọng nhưng thường bị xem nhẹ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và vòng đời của khuôn.

2.1. Vấn đề lựa chọn vật liệu làm khuôn dập tối ưu

Việc chọn vật liệu làm khuôn dập quyết định trực tiếp đến tuổi thọ và chất lượng sản phẩm. Theo tài liệu nghiên cứu tại BKHN, các chi tiết làm việc chính như chày, cối thường sử dụng thép hợp kim dụng cụ như SKD11 (dập nguội) hoặc SKD61 (dập nóng) theo tiêu chuẩn JIS, yêu cầu nhiệt luyện đạt độ cứng 60-62 HRC. Trong khi đó, các chi tiết phụ như áo khuôn, tấm chặn có thể dùng thép cacbon S45C để tối ưu chi phí. Việc lựa chọn sai vật liệu có thể gây mài mòn nhanh, nứt vỡ khuôn hoặc làm giảm chất lượng bề mặt sản phẩm.

2.2. Phức tạp trong tính toán thông số công nghệ

Tính toán chính xác các thông số công nghệ là nền tảng của một bộ khuôn thành công. Các yếu tố như lực cắt, lực dập vuốt, lực chặn phôi phải được xác định dựa trên chiều dày, loại vật liệu và hình dạng chi tiết. Ví dụ, trong đồ án được phân tích, lực dập vuốt được tính toán dựa trên công thức P = π.d.S.σk. Sai sót trong tính toán có thể dẫn đến việc chọn sai thiết bị (máy ép không đủ lực), hoặc gây ra các khuyết tật trên sản phẩm như nhăn, rách hoặc biến mỏng không đều.

III. Hướng dẫn thiết kế khuôn dập tạo hình theo chuẩn BKHN

Quy trình thiết kế khuôn dập tạo hình tại Bách Khoa Hà Nội được chuẩn hóa và tuân theo một trình tự logic chặt chẽ, từ phân tích chi tiết đến hoàn thiện bản vẽ chế tạo. Bước đầu tiên và quan trọng nhất là phân tích bản vẽ sản phẩm, xác định các yêu cầu kỹ thuật và đưa ra các phương án công nghệ khả thi. Sau khi chọn được phương án tối ưu, quá trình khai triển phôi được thực hiện để xác định hình dạng và kích thước phôi ban đầu. Tiếp theo, các thông số công nghệ được tính toán chi tiết. Giai đoạn thiết kế 3D bắt đầu bằng việc sử dụng các phần mềm thiết kế khuôn (CATIA, NX, SolidWorks) để dựng mô hình chi tiết của khuôn, bao gồm chày, cối, tấm dẫn hướng, và các cơ cấu phụ trợ. Toàn bộ quy trình này đảm bảo tối ưu hóa thiết kế khuôn về cả chức năng và khả năng chế tạo.

3.1. Phân tích và lựa chọn phương án công nghệ chế tạo

Trước khi thiết kế, việc đưa ra nhiều phương án công nghệ và lựa chọn phương án tối ưu là bắt buộc. Ví dụ, với chi tiết nắp vỏ động cơ trong tài liệu, phương án 3 (Cắt phôi phối hợp dập vuốt -> Phối hợp đột lỗ -> Cắt vành và dập gân) được chọn vì rút gọn được số nguyên công và giảm số lượng khuôn cần chế tạo. Việc lựa chọn này dựa trên kinh nghiệm và phân tích kỹ thuật, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và chi phí đầu tư.

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo khuôn dập liên hoàn

Với sản xuất hàng loạt lớn, khuôn dập liên hoàn là giải pháp hàng đầu. Thiết kế loại khuôn này đòi hỏi phải tính toán và bố trí các nguyên công (cắt, uốn, dập vuốt, đột lỗ) một cách hợp lý trên cùng một đế khuôn. Phôi dạng dải sẽ được di chuyển qua từng trạm để thực hiện tuần tự các bước tạo hình. Điều này yêu cầu kỹ sư phải có kiến thức sâu về cả thiết kế khuôn mẫu và động học máy, đảm bảo sự đồng bộ và chính xác trong toàn bộ quá trình.

IV. Bí quyết tối ưu hóa thiết kế khuôn dập bằng mô phỏng

Công nghệ mô phỏng số (CAE) đã cách mạng hóa ngành thiết kế khuôn mẫu. Thay vì phải chế tạo thử và sửa chữa tốn kém, các kỹ sư tại Bách Khoa Hà Nội sử dụng các phần mềm chuyên dụng để dự đoán và khắc phục các vấn đề tiềm ẩn ngay trên máy tính. Mô phỏng quá trình dập tấm cho phép phân tích các hiện tượng phức tạp như biến mỏng, nhăn, rách vật liệu, và sự đàn hồi của sản phẩm sau khi dập. Dựa trên kết quả mô phỏng, các thông số thiết kế như bán kính góc lượn, lực chặn, hay hình dạng phôi có thể được điều chỉnh để đạt được kết quả tốt nhất. Việc này không chỉ giúp rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm mà còn nâng cao đáng kể chất lượng và độ tin cậy của khuôn, là bước không thể thiếu trong quy trình công nghệ chế tạo khuôn hiện đại.

4.1. Ứng dụng mô phỏng quá trình dập tấm AutoForm Dynaform

Các phần mềm như AutoForm hay Dynaform là công cụ đắc lực. Trong tài liệu tham khảo, phần mềm Dynaform được sử dụng để mô phỏng nguyên công dập vuốt. Kết quả cho thấy lực ép tối đa là 35 tấn và phát hiện xu hướng nhăn nhẹ ở phần thành. Trích dẫn từ đồ án: "Nhận xét: Phần thành có xu hướng nhăn nhẹ, cuối quá trình tạo hình nên bố trí nguyên công cắt thành chi tiết.". Thông tin này cực kỳ giá trị, giúp kỹ sư đưa ra quyết định cải tiến quy trình công nghệ trước khi chế tạo khuôn thật.

4.2. Phân tích biến dạng và biến mỏng vật liệu qua CAE

Mô phỏng cho phép hiển thị trực quan mức độ biến mỏng của phôi. Đồ thị phân bố cho thấy vùng biến mỏng rõ nhất nằm tại bán kính góc lượn, với mức độ 7.5% (hệ số 0,925). Dữ liệu này giúp xác định các vùng có nguy cơ bị rách và từ đó có thể tối ưu hóa thiết kế khuôn, chẳng hạn như tăng bán kính lượn của chày hoặc điều chỉnh lực chặn để vật liệu chảy vào lòng cối một cách đồng đều hơn, đảm bảo chất lượng và độ bền cho sản phẩm cuối cùng.

V. Case study Chế tạo khuôn dập từ đồ án tốt nghiệp BKHN

Lý thuyết và thực hành luôn song hành tại Viện Cơ khí Bách Khoa Hà Nội. Các đồ án tốt nghiệp khuôn dập không chỉ dừng lại ở bản vẽ thiết kế mà còn được hiện thực hóa thông qua quá trình gia công khuôn dập thực tế. Sinh viên được trực tiếp tham gia vào việc lập trình và vận hành các máy gia công hiện đại tại phòng thí nghiệm CAD/CAM/CNC. Từ một khối thép thô, các chi tiết khuôn như chày, cối được tạo hình với độ chính xác cao. Quá trình này giúp sinh viên hiểu rõ những khó khăn thực tế trong gia công cơ khí chính xác, từ việc chọn dao, thiết lập chế độ cắt đến các vấn đề về dung sai và độ nhám bề mặt. Sau khi chế tạo, khuôn được lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định và tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật.

5.1. Quy trình gia công khuôn dập tại phòng thí nghiệm

Quá trình gia công khuôn dập bắt đầu từ việc chuẩn bị phôi, sau đó tiến hành gia công thô và tinh trên các máy phay, tiện CNC. Các bề mặt chức năng và lòng khuôn yêu cầu độ chính xác cao thường được gia công bằng các phương pháp tiên tiến như gia công tia lửa điện (EDM) hoặc cắt dây. Sau khi gia công, các chi tiết được nhiệt luyện để đạt độ cứng yêu cầu, rồi được mài phẳng và lắp ráp. Mỗi bước đều được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng cuối cùng của bộ khuôn.

5.2. Kỹ thuật bảo trì và sửa chữa khuôn dập hiệu quả

Tuổi thọ của khuôn không chỉ phụ thuộc vào thiết kế và vật liệu mà còn vào quá trình sử dụng và bảo dưỡng. Bảo trì và sửa chữa khuôn dập là một phần quan trọng của quy trình. Việc làm sạch khuôn sau mỗi ca làm việc, kiểm tra định kỳ các chi tiết dẫn hướng, lò xo, và mài lại các bề mặt cắt khi bị mòn là những công việc cần thiết. Hiểu biết về bảo trì giúp kéo dài tuổi thọ khuôn, duy trì sự ổn định của quá trình sản xuất và giảm thiểu chi phí thay thế.

VI. Tương lai ngành thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Việt Nam

Ngành thiết kế và chế tạo khuôn mẫu tại Việt Nam, với sự đóng góp to lớn từ các trung tâm đào tạo hàng đầu như Đại học Bách Khoa Hà Nội, đang có những bước phát triển mạnh mẽ. Tương lai của ngành gắn liền với tự động hóa, ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào việc tối ưu hóa thiết kế khuôn, và phát triển các loại vật liệu mới có độ bền cao hơn. Sinh viên tốt nghiệp từ chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy HUST với nền tảng kiến thức vững chắc về công nghệ dập tạo hình và kỹ năng sử dụng các phần mềm hiện đại đang có cơ hội nghề nghiệp rộng mở. Sự hợp tác chặt chẽ giữa nhà trường và doanh nghiệp sẽ tiếp tục là động lực thúc đẩy sự phát triển của ngành, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của nền công nghiệp sản xuất Việt Nam trên trường quốc tế.

6.1. Xu hướng tự động hóa và công nghệ 4.0 trong ngành

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang tác động sâu sắc đến ngành khuôn mẫu. Các hệ thống CAD/CAM/CNC ngày càng thông minh hơn, tích hợp các thuật toán tối ưu hóa tự động. Việc sử dụng robot để cấp phôi và lấy sản phẩm, kết hợp với các hệ thống kiểm tra chất lượng bằng hình ảnh (vision inspection) đang dần trở thành tiêu chuẩn. Xu hướng này đòi hỏi các kỹ sư tương lai không chỉ giỏi về cơ khí mà còn phải có kiến thức về lập trình, tự động hóa và phân tích dữ liệu.

6.2. Cơ hội việc làm cho sinh viên Viện Cơ khí BKHN

Sinh viên tốt nghiệp từ Viện Cơ khí Bách Khoa Hà Nội luôn được các doanh nghiệp trong và ngoài nước săn đón, đặc biệt trong lĩnh vực thiết kế khuôn mẫu. Với khả năng làm chủ các phần mềm thiết kế khuôn, kiến thức về quy trình công nghệ chế tạo khuôn và kinh nghiệm thực hành, họ có thể đảm nhận nhiều vị trí như kỹ sư thiết kế, kỹ sư R&D, kỹ sư lập trình CAM, hay quản lý sản xuất. Nhu cầu nhân lực chất lượng cao trong ngành này vẫn rất lớn, mở ra một con đường sự nghiệp đầy hứa hẹn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình NGUYỄN XUÂN MINH minh.vn Ngành Kỹ thuật cơ khí Chuyên ngành Gia công áp lực Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thu Chữ ký của GVHD Bộ môn: Gia công áp lực Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2/2022 i ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu ii ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu iii ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH. CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH TẤM.1 Tổng quan về công nghệ tạo hình tấm.7 1 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu 1.3 Các sản phẩm công nghệ điển hình:.4 Khuôn và thiết bị dập kim loại tấm.5 Sản phẩm điển hình của công nghệ dập tấm. THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT. Chọn phương án công nghệ tối ưu. Khai triển phôi, lựa chọn phôi đầu vào, xếp hình sản phẩm. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.1 Tính toàn các nguyên công. Nguyên công cắt hình. Nguyên công dập vuốt:. Nguyên công dập tạo gân:. Tổng lực tác dụng.2 Lựa chọn thiết bị.3 Mô phỏng quá trình dập tạo hình. THIẾT KẾ KHUÔN.1 Chọn vật liệu làm khuôn.2 Thiết kế các bộ phận chính của khuôn.1 Trị số khe hở tối ưu.2 Kích thước làm việc của chày cối cắt hình, đột lỗ.3 Kích thước làm việc của chày cối dập vuốt.4 Trụ bạc dẫn hướng.30 KẾT LUẬN PHẦN I. CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH KIM LOẠI KHỐI. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH KIM LOẠI KHỐI.1 Tổng quan về công nghệ tạo hình khối.2 Phân loại công nghệ dập tạo hình khối.1 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích trong khuôn kín.2 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích trong khuôn hở.3 Sơ đồ nguyên lý ép chảy.34 2 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu 5.3 Các thiết bị và khuôn được sử dụng trong công nghệ tạo hình khối.1 Các thiết bị được sử dụng trong công nghệ tạo hình khối.2 Khuôn sử dụng trong công nghệ tạo hình khối.4 Một số sản phẩm điển hình. THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT.1 Phân tích chi tiết.2 Phân tích và lựa chọn phương án công nghệ.1 Một số phương án công nghệ đưa ra.2 Quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm. XÂY DỰNG BẢN VẼ VẬT DẬP.1 Xác định nhóm chính xác vật dập.2 Xác định mặt phân khuôn.3 Xây dựng bản vẽ vật dập.1 Xác định chỉ số ban đầu của vật dập.2 Bản vẽ vật dập.48 Xác định kích thước và hình dạng rãnh thoát biên.4 Xác định khối lượng phôi và chọn phôi ban đầu.5 Chọn máy và các thiết bị thực hiện.1 Chọn chế độ gia công. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG.1 Các bước cài đặt một bài toán mô phỏng trong Deform.2 Cài đặt các thông số cho bài toán mô phỏng chi tiết.3 Kết quả mô phỏng.1 Nguyên công chồn.2 Nguyên công dập thô.3 Nguyên công dập tinh. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHUÔN DẬP CHI TIẾT KHỐI . Tính toán, thiết kế lòng khuôn tinh:. Miệng khuôn cặp kìm:. Thiết kế lòng khuôn tinh:.63 3 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu 9. Tính toán, thiết kế lòng khuôn thô:. Vị trí các lòng khuôn:. Mặt kiểm tra:. Đuôi én và thanh chêm:.67 KẾT LUẬN PHẦN II.69 TÀI LIỆU THAM KHẢO.70 4 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.2 Khung xe ô tô.3 Sản phẩm trong sinh hoạt .4 Sản phẩm trong sản xuất ô tô.5 Sản phẩm của công nghệ dập tấm khác.6 Khuôn công nghệ dập tấm.7 Khuôn dập liên tục.8 Máy đột dập CNC.9 Các sản phẩm của công nghệ dập tấm.10 Máy ép trục khuỷu.11 Máy ép thủy lực.1 Bản vẽ chi tiết.2 Mô hình 3D chi tiết ( cắt dọc đường tâm).1 Máy ép thủy lực song động.2 Máy ép trục khuỷu OCP-200.3 Đồ thị dập vuốt.4 Đồ thị phân bố vùng phá hủy.5 Đồ thị phân bố mức độ biến mỏng.1 Kích thước cối đột lỗ ở thành.2 Kích thước chày đột lỗ ở thành.3 Hình dáng cối cắt.4 Bảng tra góc thoát .5 Hình dáng trụ bạc dẫn hướng.7 Khuôn phối hợp cắt phôi và dập vuốt.1 Dập tạo hình trong khuôn kín.2 Sơ đồ dập trong khuôn hở.3 Sơ đồ ép chảy thuận, nghịch.4 khuôn ép chảy nhôm.6 Máy ép trục khuỷu dập nóng.7 Máy ép ma sát trục vít.9 Máy búa hơi nước không khí nén.37 5 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu Hình 5.10 Khuôn dập khối.11 Khuôn dập càng gạt.1 Cụm chi tiết khớp nối bộ đồng tốc.2 Bản vẽ chi tiết.3 Mô hình 3D chi tiết.1 Mặt phân khuôn chi tiết.2 Thể tích vật dập đo được trên NX.3 Bản vẽ vật dập.4 Rãnh thoát biên.1 Kết quả mô phỏng lực dập.2 Kết quả mô phỏng ứng suất.3 Flow net của chi tiết sau khi dập.4 Vận tốc, hướng di chuyển của vật liệu.5 Kết quả mô phỏng lực dập.6 Kết quả mô phỏng ứng suất.7 Flow net của chi tiết sau khi dập.8 Vận tốc, hướng di chuyển của vật liệu.9 Kết quả mô phỏng lực dập.10 Kết quả mô phỏng ứng suất.11 Flow net của chi tiết sau khi dập.12 Vận tốc, hướng di chuyển của vật liệu.1 Kích cỡ miệng khuôn cặp kìm.2 Kích cỡ lòng khuôn tinh.3 Kích cỡ lòng khuôn thô.4 Vị trí các lòng khuôn.68 6 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ gia công áp lực (GCAL) là một phương pháp chế tạo chính trong lĩnh vực sản xuất cơ khí. Đây là phương pháp gia công không phoi, dựa vào khả năng biến dạng dẻo của kim loại. Phương pháp này không những tiết kiệm được vật liệu mà còn tăng cơ tính của sản phẩm. Việc ứng dụng khả năng tự động hóa cao nên thường được dung trong sản suất hang loạt và hang khối lớn, vì thế giá thành sản phẩm hạ nhiều so với nhừng phương pháp chế tạo khác trong sản suất cơ khí. Vì thế GCAl là ngành không thể thiếu trong một nền công nghiệp phát triển. Tại các nước công nghiệp phát triển GCAl là ngành có số sản phẩm chiếm tý lệ cao (30 ÷ 35% sản phẩm cơ khí). Ở Việt nam những năm gần đây, công nghệ GCAL ngày càng phát triển mạnh mẽ trong việc chế tạo các sản phẩm cơ khí hiện đại như công nghệ sản suất ôtô, xe máy, vũ khí quân sự, quốc phòng,.… việc hoàn thiện và phát triển các công nghệ gia công áp lực là hết sức quan trọng và cần thiết trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại nền công nghiệp cơ khí của nước nhà hiện nay. Em được giao thiết kế quy trình công nghệ và khuôn cho 2 chi tiết điển hình dạng tấm và khối, đó là nắp vỏ động cơ và khớp nối chữ thập. Trong quá trình thực hiện đồ án này, em được sự giúp đỡ nhiệt tình của cô Nguyễn Thị Thu cũng như các thầy cô khác trong bộ môn GCAL. Do kiến thức của em còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đánh giá phê bình của thầy cô để em có thể hoàn thiện thêm. Em xin cảm ơn Sinh viên Nguyễn Xuân Minh 7 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu I. CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH TẤM 1.1 Tổng quan về công nghệ tạo hình tấm Công nghệ tạo hình kim loại tấm là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Đây là một loại hình công nghệ đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp hàng không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng, thực phẩm, hóa chất, y tế…Sở dĩ được ứng dụng rộng rãi như vậy là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác: có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao; năng suất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên… Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm (băng hoặc dải) để nhận 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. Ưu điểm - Khả năng cơ khí hóa, tự động hóa cao. - Năng suất cao, tiết kiệm thời gian và chi phí chung. - Độ chính sác sản phẩm cao, độ lắp lẫn tốt. - Sản xuất được nhiều chi tiết có độ phức tạp cao. - Nâng cao cơ tính của kim loại. - Hệ số sử dụng vật liệu kim loại cao, có thể đạt tới 80 – 90% (cao hơn rất nhiều so với gia công cơ). Nhược điểm - Vốn đấu tư lớn. - Yêu cầu đội ngũ công nhân, kỹ sư có trình độ chuyên môn cao. - Tính toán công nghệ tương đối phức tạp 1.2 Phân loại: - Dựa vào đặc điểm biến dạng: 8 ĐA thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu  Biến dạng cắt vật liệu: tách một phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác theo một đường bao khép kín hoặc không khép kín, kim loại bị phá vỡ liên kết giữa các phân tử (phá hủy) tại vùng cắt.  Biến dạng dẻo vật liệu: thay đổi hình dạng và kích thước bề mặt của phôi bằng cách phân phối lại và chuyển dịch thể tích kim loại để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết nhờ tính dẻo của kim loại và không bị phá hủy tại vùng biến dạng. - Dựa vào cách thức tạo hình sản phẩm: Hình 1.3 Các sản phẩm công nghệ điển hình: Công nghệ tạo hình kim loại tấm được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân cũng như quốc phòng, bao gồm: - Trong dân dụng: các sản phẩm về khung cửa, bàn ghế, tủ. các loại đồ dùng dụng cụ gia đình như nồi, chảo, . - Trong ngành công nghiệp điện tử: các loại vỏ điện thoại, vỏ tivi, vỏ máy tính, vỏ chíp điện tử, vỏ tụ điện, .