CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tính cấp thiết của đề tài. Thời đại hiện nay, với xu thế tự động hoá toàn cầu hóa, các quốc gia trên thế giới đã đưa ra nhiều công nghệ khác nhau nhằm thúc đẩy sự phát triển của đất nước trên mọi lĩnh vực. Hiện nay công nghệ gia công áp lực rất phát triển do có nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ khác.
Gia công kim loại áp lực là việc sử dụng ngoại lực để tác động đến phôi kim loại, làm biến dạng dẻo theo những hình dáng như mong muốn và cũng là một lĩnh vực cơ bản của chế tạo máy. Quy trình công nghệ gia công áp lực cho phép sản xuất các sản phẩm có hình dạng, kích thước phức tạp mà vẫn đảm bảo chất lượng máy tốt, năng suất cao và giá thành thấp. Trong đó, công nghệ dập tạo hình là một phần của công nghệ gia công áp lực. Công nghệ này đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp ô tô, hàng không, quân sự và gia dụng tại các nước phát triển.
Dù vậy, ngay tại nước ta, công nghệ dập cho đến nay đã có một số tiến bộ nhưng quy mô còn nhỏ, chưa thể đáp ứng được nhu cầu của đời sống và sản xuất. Do đó, chủ đề “Thiết kế và chế tạo khuôn dập vuốt” là một chủ đề cấp bách, cần thiết và rất thực tế trong giai đoạn này. Hơn nữa, chủ đề này sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về công nghệ và giải quyết một số yếu tố kỹ thuật. Với mục đích ứng dụng các chủ đề đã học vào thực tế và tạo ra những sản phẩm thiết thực phục vụ cho cuộc sống.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các thông số kỹ thuật của quy trình dập vuốt kim loại tấm và mô phỏng để đưa ra dự đoán về khả năng định hình và hướng loại bỏ khuyết tật. - Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài có tính ứng dụng cao và kết quả nghiên cứu được sẽ phản ánh trực tiếp trong thiết kế để chế tạo sản phẩm cơ khí và chế tạo khuôn mẫu của nước ta. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục đích của nghiên cứu là giải quyết các vấn đề sau: - Áp dụng công nghệ tạo hình kim loại tấm để sản xuất các bộ phận máy móc có độ chính xác cao, chất lượng cao.
- Nghiên cứu và đánh giá các đặc tính và độ chính xác của công nghệ dập khuôn thông qua các bài toán mô phỏng số và thực hiện các điều chỉnh có ý nghĩa đối với quy trình gia công thực tế. 1 - Sử dụng phần mềm Deform 3D để mô phỏng quá trình thiết kế để đưa ra phương án chế tạo khuôn hợp lý và chính xác nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Công nghệ gia công áp lực, đặc biệt là công nghệ tạo hình kim loại tấm.
- Phần mềm mô phỏng và xử lý số liệu: ceo parametric, Deform 3D. - Máy dập tại xưởng. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các loại khuôn dập vuốt đang có trên thị trường. - Tìm những điểm cần cải thiện, những điểm cần học hỏi và quan trọng hơn hết là mục tiêu mà em hướng tới.
- Tính toán lực dập, khe hở, tính bền, vật liệu, giá thành vật liệu… - Lên ý tưởng về kết cấu, 3D… - Tìm hiểu phương pháp gia công, cách lắp ráp vận hành. - Chọn vật liệu từng chi tiết khuôn, các bộ phận thay thế của máy dập cần bảo trì. - Tiến hành gia công, lắp ráp. - Chạy thử kiểm nghiệm độ bền, tiếng ồn, khả năng vận hành.
- Khắc phục, sửa chữa các vấn đề của khuôn dập, hoàn thiện khuôn dập. Kết cấu của ĐATN Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương, trong đó chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu về thiết kế và chế tạo khuôn dập, chương 3 tính toán thiết kế khuôn dập vuốt, chương 4 mô phỏng để tìm ra phương án tối ưu, chương 5 là chế tạo thực nghiệm – đánh giá, chương 6 kết luận. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Công nghệ dập vuốt. Dập vuốt là một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặt phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết các chi tiết dập vuốt thường có hình dạng khác nhau như hình tròn xoay, hình hộp, trục đối xứng hoặt không đối xứng.
- Phương pháp dập vuốt giúp gia công những chi tiết thành mỏng từ đơn giản đến phức tạp mà những phương pháp cán, đúc, rèn khuôn, kéo không làm được - Những chi tiết gia công dập vuốt sẽ có bề mặt láng bóng và có độ chính xác cao. - Có thể sử dụng ngay các chi tiết được sản xuất bằng gia công dập vuốt hoặc chỉ qua xử lý một vài công đoạn nhỏ nữa thôi. - Giá thành sản phẩm dập vuốt khá rẻ do gia công tự động hóa có năng suất cao.3 Nhược điểm. - Với những chi tiết có hình thù phức tạp thì việc chế tạo khuôn dập vuốt rất khó và tốn kém nên chỉ hợp với sản xuất chi tiết số lượng lớn.4 Các sản phẩm từ Công nghệ dập vuốt.
- Các sản phẩm từ công nghệ dập vuốt như Thiết bị & dụng cụ gia đình (bồn rủa chén), mặt hàng gia dụng (lon hộp thực phẩm bằng kim loại), công cụ phòng cháy chữa cháy (bình chữa cháy), bộ phận máy bay, công nghiệp ô tô… a b 3 Hình 2.1: (a) Khay đựng thức ăn (B) Bồn rửa chén.1: (c) Nồi cơm điện (d) Các loại ống và nắp đẩy ô tô.1e: Xô, thùng, hộp thức ăn.2 Lý thuyết biến dạng dẻo: 4 - Tính biến dạng của kim loại là kết quả của quá trình dịch chuyển tương đối giữa các chất điểm hoặc phân tử của kim loại do ngoại lực, nhiệt độ hoặc các yếu tố khác tác động đến hình dạng, kích thước của nó. - Mọi phương pháp gia công áp lực đều dựa trên việc thực hiện quá trình biến dạng dẻo. - Khi có tải trọng tác dụng lên kim loại, ba giai đoạn biến dạng xảy ra: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy.1 Vùng biến dạng đàn hồi: - Kim loại biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực mà khi lực còn nhỏ mẫu chỉ biến dạng đàn hồi, đặc trưng của giai đoạn này là khi dỡ bỏ tải trọng, mẫu lại phục hồi trở lại chiều dài ban đầu. Đây là biến dạng mà tại đó ứng suất xuất hiện trong kim loại không vượt quá giới hạn đàn hồi của nó.2 Vùng biến dạng dẻo: - Nếu ngoại lực tác dụng tăng lên khiến ứng suất trong mẫu vượt quá giới hạn đàn hồi thì vật liệu bắt đầu quá trình chảy dẻo.
Trong vùng này nếu dỡ bỏ tải trọng thì mẫu không phục hồi được chiều dài ban đầu mà vẫn bị giãn dài ra một đoạn và trên đường cong ứng suất biến dạng được thể hiện bằng mức độ biến dạng dư εP. - Trong tất cả các phương pháp gia công áp lực thì quá trình biến dạng được thực hiện trong vùng đàn hồi dẻo. - Độ dẻo của kim loại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, với hầu hết các kim loại trở nên dễ uốn hơn khi nhiệt độ tăng. - Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể khác nhau và cường độ liên kết giữa các nguyên tử khác nhau, do đó có độ dẻo khác nhau.3 Vùng biến dạng phá huỷ: - Biến dạng phá huỷ: Nếu lực tác dụng vượt quá giới hạn đàn hồi ban đầu của kim loại thì biến dạng tiếp tục và dẫn đến sự phá hủy kim loại.4 Phân loại các phương pháp biến dạng: - Biến dạng nén: cán, rèn, rèn tự do, rèn khuôn, ép chảy… - Biến dạng kéo – nén: kéo, dập vuốt, uốn vành, miết.
- Biến dạng kéo: kéo dãn, dập phình. - Biến dạng uốn: uốn thép. - Biến dạng cắt: trượt, xoắn, dập cắt.2a: Phương pháp dập vuốt.2b: Các phương pháp gia công áp lực. Giới thiệu về công nghệ dập tạo hình kim loại tấm 2.
Khái niệm về công nghệ dập tạo hình kim loại tấm Dập kim loại tấm là một phần của quy trình công nghệ bao gồm nhiều quá trình công nghệ khác nhau làm biến dạng tấm kim loại để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết theo nhu cầu, sư biến đổi không đáng kể của chiều dày vật liệu S, không gây lãng phí. 6 Dập tấm thường được thực hiện khi phôi nguội nên còn được gọi là dập nguội. Chiều dày phôi S nhỏ (thường S ≤ 4mm). Còn đối với chiều dày vật liệu lớn thì sẽ sử dụng phương pháp dập nóng.
Nguyên công là một phần của quy trình kỹ thuật được thực hiện bởi một hoặc nhiều công nhân tại một vị trí cụ thể trên máy và bao gồm tất cả các tác động cần thiết để xử lý một phôi cụ thể.3a: Công nghệ dập nguội kim loại tấm. Phân loại công nghệ dập tấm Dựa vào đặc điểm biến dạng của kim loại, người ta có thể chia thành hai nhóm chính. - Nhóm biến dạng cắt vật liệu: Khi tạo hình các chi tiết, các nguyên công của nhóm này thường yêu cầu thực hiện biến dạng phá hủy vật liệu tại vùng cắt. Tách một phần vật liệu khỏi phần khác dọc theo một đường viền kín hoặc không khép kín.
- Nhóm biến dạng dẻo vật liệu: Tạo hình chi tiết phôi và diện tích bề mặt dựa trên biến dạng dẻo vật liệu và hầu hết là sự dịch chuyển kim loại phân bố lại. Trong hầu hết các trường hợp, độ dày của vật liệu làm việc ít thay đổi hoặc thay đổi nhỏ nhưng không chú ý.3b: Phân loại các nguyên công dập tấm. Quy trình dập tấm có thể dập từng thao tác riêng lẻ hoặc kết hợp hai hay nhiều thao tác trên cùng một khuôn. Hạn chế duy nhất của phương pháp này là khuôn phức tạp, khó chế tạo, độ chính xác gia công khó, khó lắp ráp và sửa chữa hoặc thay thế khi hư hỏng.
Do đó, các dạng liên tục rất phù hợp cho sản xuất hàng loạt và tự động hóa sản xuất. Ưu, nhược điểm của công nghệ dập tấm Ưu điểm của sản xuất dập tấm: + Thực hiện các nhiệm vụ phức tạp thông qua các chuyển động đơn giản của thiết bị và bộ khuôn. + Có khả năng sản xuất các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao mà các phương pháp gia công khác không thể hoặc gặp nhiều thách thức. + Kết cấu các chi tiết dập chắc chắn, bền và nhẹ, không hao phí kim loại nhiều.