Luận văn: Ứng dụng CAE để dự báo biến dạng ngược và tối ưu dập liên hoàn

Luận văn nghiên cứu ứng dụng CAE dự báo biến dạng ngược và tối ưu thông số dập liên hoàn, đưa ra giải pháp thiết kế khuôn mẫu hiệu quả.

• Tác giả: Phan Thanh Cảnh
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Đức Toàn
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí
• Đề tài: Ứng dụng CAE để dự báo biến dạng ngược và lựa chọn thông số hợp lý cho sản phẩm dập liên hoàn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng CAE trong dự báo biến dạng ngược

CAE (Computer Aided Engineering) là công nghệ mô phỏng số hiện đại giúp dự báo và phân tích các hiện tượng vật lý trong quá trình gia công. Trong lĩnh vực dập liên hoàn, ứng dụng CAE đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán biến dạng ngược - hiện tượng vật liệu kim loại tự động trở về hình dạng ban đầu sau khi loại bỏ lực tác động. Phần mềm ABAQUS được sử dụng rộng rãi để mô phỏng quá trình đàn hồi ngược của các chỉ tiết sau uốn. Công nghệ này giúp các kỹ sư tối ưu hóa thông số công nghệ, dự báo chính xác khả năng tạo hình, và khắc phục các sai hỏng có thể xảy ra trong sản xuất thực tế.

1.1. Khái niệm biến dạng ngược trong dập tạo hình

Biến dạng ngược (springback) là hiện tượng tự động khôi phục hình dạng của vật liệu kim loại sau khi lực dập tắm được loại bỏ. Điều này xảy ra do các ứng suất dư lại trong vật liệu. Hiểu rõ hiện tượng này giúp thiết kế khuôn dập chính xác hơn.

1.2. Vai trò của CAE trong thiết kế sản phẩm dập liên hoàn

CAE cho phép mô phỏng toàn bộ quá trình dập trước khi sản xuất thực tế. Các kỹ sư có thể kiểm tra ảnh hưởng của các yếu tố như ma sát, khoảng cách, và bán kính góc lượn của cối đến hiệu suất tạo hình, giảm chi phí sản xuất và thời gian phát triển sản phẩm.

II. Phương pháp mô phỏng số ABAQUS cho dập tạo hình tắm

Phần mềm ABAQUS là công cụ mô phỏng thương mại mạnh mẽ được sử dụng để tính toán thiết kế khuôn dập liên hoàn. Quy trình mô phỏng bao gồm xây dựng mô hình 3D, định nghĩa điều kiện biên, tính chất vật liệu, và các tham số công nghệ. Phần mềm này cho phép kỹ sư phân tích ứng suất, biến dạng, và dự báo hiện tượng đàn hồi ngược với độ chính xác cao. Kết hợp với Unigraphics NX cho thiết kế 3D, các nhà nghiên cứu có thể tối ưu hóa từng chi tiết của bộ khuôn. Kết quả mô phỏng cung cấp thông tin quý báu để điều chỉnh thông số công nghệ như áp lực, tốc độ, và nhiệt độ dập.

2.1. Quy trình mô phỏng toàn bộ quá trình đập

Quy trình bao gồm: xây dựng mô hình CAD, mô phỏng quá trình biến dạng dẻo, và phân tích hiện tượng đàn hồi ngược. Các tham số như ma sát, khoảng cách chày-cối, và bán kính góc lượn được nhập vào mô phỏng để dự báo chính xác hành vi vật liệu.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dập

Các yếu tố chính bao gồm: ma sát giữa khuôn và chỉ tiết, khoảng cách thiết kế, bán kính góc lượn, tính chất vật liệu, và điều kiện dập. Mô phỏng CAE giúp định lượng ảnh hưởng của mỗi yếu tố đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Thiết kế và tối ưu hóa bộ khuôn dập liên hoàn

Trên cơ sở kết quả mô phỏng CAE, quá trình thiết kế bộ khuôn dập liên hoàn được thực hiện với sự chính xác cao. Các thông số được lựa chọn dựa trên phân tích tối ưu hóa từ phần mềm mô phỏng. Nhà thiết kế sử dụng phần mềm CAD 3D để xây dựng mô hình chi tiết của các thành phần khuôn: cối, chày, và các chi tiết điều hướng. Mục tiêu là lựa chọn thông số hợp lý nhằm giảm thiểu biến dạng ngược, nâng cao độ chính xác kích thước, và kéo dài tuổi thọ khuôn. Quá trình này đòi hỏi lặp lại mô phỏng nhiều lần với các tham số khác nhau để tìm ra phương án tối ưu nhất cho sản xuất thực tế.

3.1. Lựa chọn thông số công nghệ tối ưu

Dựa trên kết quả mô phỏng ABAQUS, các tham số như áp lực dập, tốc độ dập, nhiệt độ tiền nung, và khoảng cách khuôn được lựa chọn tối ưu để đạt độ chính xác cao nhất. Phân tích độ nhạy tham số giúp xác định yếu tố nào có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng sản phẩm.

3.2. Quy trình thiết kế và chế tạo khuôn

Quy trình bao gồm: xây dựng mô hình CAD chi tiết, kiểm tra khả năng chế tạo, tính toán lực dập, và thiết kế hệ thống tải trọng. Khuôn được thiết kế để chống chịu áp lực cao, giảm mài mòn, và đảm bảo độ bền dài hạn trong sản xuất hàng loạt.

IV. Ứng dụng thực tiễn và quy trình công nghệ gia công

Kết quả từ nghiên cứu CAE được ứng dụng trực tiếp trong sản xuất thực tế để chế tạo sản phẩm dập liên hoàn chất lượng cao. Quy trình công nghệ gia công bao gồm các bước: chuẩn bị vật liệu, dập tắm, kiểm tra kích thước, và xử lý bề mặt. Các chỉ tiết điển hình được lựa chọn để lập quy trình công nghệ chi tiết, bao gồm tốc độ dập, số lần dập, và các yêu cầu kiểm tra chất lượng. Phương pháp này mang tính thực tế cao, cho phép sản xuất đồ dùng gia dụng đa dạng về mẫu mã và chủng loại. Tuy nhiên, để tăng độ tin cậy của giải pháp, cần tiến hành gia công thử nghiệm và so sánh kết quả thực tế với dự báo mô phỏng.

4.1. Quy trình công nghệ gia công chỉ tiết dập

Quy trình bao gồm: chuẩn bị sơ liệu (cắt, làm sạch), nung tiền xử lý, dập tắm chính, tách sản phẩm, và kiểm tra chất lượng. Mỗi bước được tối ưu hóa dựa trên kết quả mô phỏng CAE để đạt hiệu suất cao nhất.

4.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: cung cấp phương pháp mô phỏng để dự báo hiện tượng đàn hồi ngược và tối ưu hóa thiết kế. Ý nghĩa thực tiễn: giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, và rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm mới cho các nhà sản xuất đồ dùng gia dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương IT,. CHUONG II: TÍNH TOÁN THIẾT KÉ KHUÔN DAP LIÊN HOÀN. Phân tích chỉ tiết Tu - 46 3. Quy trình công nghệ:.

Thiết kế các bước đột dập.4, Tinh loán thông số công nghệ và chọn máy gia công: 59 3. Kích thước làm việc va dung sai chế tạo chày cối đột lễ 59 3. Tính lực công nghệ. Kết luận chương TT 64 CHƯƠNG IV: SU DUNG PHAN MEM ABAQUS MO PHONG THU NGHIỆM QUÁ TRÌNH DẬP TỪ ĐÓ LỒI ƯU HÓA.

THONG $0 GIA CONG 65 4. Ứng dụng phần mém phan tích hiện tượng đản hồi sau quá trình tạo hình, từ đó áp dụngNà quá thu được vào sắn phẩm. Kết luận chương [V. sexy S11 TH E110 re ca 79 KÉT LUẬN.

a BO TAI LIEU THAM KHẢO.81 iii triển của công nghệ thông tin, quy trình thử nghiệm đã có thể rút ngắn đi rất nhiều nhờ vào những phần mềm chuyên dụng khác nhau. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đổi tượng, phạm vi nghiên cứu. Mục đích của nghiên cứu là -_ Giảm chi phí tính toán, thiết kế so với phương pháp. truyền thống nhờ ứng dụng phương pháp số.

- Git độ chính xác ở mức yêu cầu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tải tập trung vào sản phẩm gia công áp lực dang tắm, sử dụng công nghệ dập liên hoàn. Trên cơ sở tính toán lý thuyết cho một số sản phẩm điển hình, nghiên cứu thực hiện mô phỏng quá trình biến dạng ngược của chỉ tiết trên phần mềm chuyên dụng, đồng thời kết hợp với tính toán lý thuyết để có được bộ thông. số tối ưu phục vụ quả trình thiết kế chỉ tiết.

Phạm vi nghiên cứu mới chỉ dừng ở việc nghiên cửu lý thuyết và mô phỏng số. Nghiên cửu để xuất phương pháp để có thể tiễn hành thử nghiệm kiểm chứng cho từng bài toán thiết kể, chế tạo thực tế sau này. Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả Cầu trúc luận văn gồm 4 chương: Chương l Tổng quan về đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết và một số phần mềm mô phỏng tỉnh toán Chương 3: Tính toán thiết kế khuôn dập liên hoàn Chương 4: Mô phỏng quy trình dập xác định bộ thông số tối ưu trên cơ Sở SỐ Kết luận: Từ nghiên cứu tổng quan các vấn đề xảy ra trong quy trình tính toán và thiết kế sản phẩm dập tắm dựa trên công nghệ dập liên hoàn, đề tài đưa ra giải pháp ứng dụng phương pháp số dựa trên một số phần mềm mô phỏng như ABAQUS va Unigraphics NX để tính toán và thiết kế sản phẩm Nghiên cứu nhằm xây dựng iv một phương pháp, quy trình phục vụ việc tính toán thiết kế sản phẩm dập tắm nói riêng và sẽ ứng dụng cho các sản phẩm gia công áp lực khác. Nghiên cứu thực hiện mô phỏng quá trình đàn hồi ngược của chỉ tiết sau uốn trên ABAQUS, tìm ra phương án tối ưu cũng như thông số ảnh hưởng trong quá trình dập tắm sau đó thiết kế bộ khuôn dập liên hoàn, từ đó đưa ra quy trình thiết kế và chế tạo khuôn dập cho sản phẩm, sau đỏ lập quy trình công nghệ gia công mốt số chỉ tiết điển hình cho bộ khuôn dập liên hoàn.

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết với mô phỏng. Trên cơ sở lý thuyết, để tài thực hiện việc tính toán thiết kế khuôn liên hoàn để gia công sản phẩm dập tâm. Sử dụng phần mềm thiết kế 3D, mô phỏng số chuyên dùng đề thiết kế cũng như điều chỉnh các thông số phủ hợp, chon phương án tối ưu cho quá trình gia công thực tế đ. Ý nghĩa của đề tài: _ 7 Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các thông số công nghệ, ứng dụng phần mêm mô phỏng sô trong quá trình dập tạo hình kim loại tâm, đưa ra dự báo về khả năng tao hình, tìm được các phương án tối ưu và hướng khắc phục những sai hỏng có thê xảy ra trong quá trình gia công.

- Ý nghĩa thực tig Để tải mang tính thực tế cao, kết quả được ứng dụng trựctiếp trong thiết kế chế tạo đỗ dùng gia dụng tạo ra các sản phẩm đa dạng về mẫu mã và chủng loại e. Kết luận chung của luận văn. Nghiên cửu được thực hiện và đạt một số kết quả sau Thực hiện phân tích lý thuyết về công nghệ gia công áp lực, công nghệ dập tắm và các phần mềm ứng dụng, tìm hiểu về công nghệ khuôn mẫu và gia công cơ khí để thực hiên tính toán thiết kế khuôn dập liên hoàn. Sử dụng kết hợp phần mềm ABAQUS và Unigraphics NX để tính toán và thiết kế sản phẩm.

Mô phỏng quá trình đàn hồi ngược của chỉ tiết sau uốn trên ABAQUS, tim ra phương án tối ưu cũng như thông số ảnh hưởng trong quả trình dập tắm sau đó thiết kế bộ khuôn dập liên hoàn, từ đó đưa ra quy trình thiết kế và TOM TAT LUAN VA THAC SI Đề tai: UNG DUNG CAE DE DU BAO BIEN DANG NGUOC VA LUA CHON THONG SO HOP LY CHO SAN PHAM DAP LIEN HOAN. Tác giả luân văn: Phan Thanh Cảnh Khóa: 2019A. Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Toàn Từ khóa (Keyword): Công nghê dập tắm, khuôn dập liên hoàn, CAE, biến dạng ngược. Nội dung tóm tắt: a.

Lý do chọn đề tài Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí. Công nghệ gia công áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ. Do vậy, gia công áp lực có một vị trí rất lớn trong công nghiệp chế tạo phụ tùng ôtô, máy kéo, xe máy, hàng dân dụng và quốc phòng với hai lĩnh vực lớn là công nghệ cán kéo và công nghệ dập tạo hình. Trong nhánh công nghệ dập tạo hình có công nghệ dập tắm được sử dụng nhiều và rộng rãi.

Chẳng hạn, một chiếc xe máy có tới 80% chỉ tiết phụ tùng được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực. Gần đây, nghành chế tạo, sản xuất ống thép và cán lốc cũng như những bình, bồn chứa, đường Ống trong nghành dầu khí, ngành sản xuất xi măng cũng đang sử dụng công nghệ này. Do vậy, đề tài nghiên cứu “ Ứng dụng CAE để dự báo biến dạng ngược và lựa chọn thông số hợp lý cho sản phẩm đâp liên hoàn” đã được đề xuất với một giải pháp tính toán, mô phỏng bô thông số công nghệ phục vụ quá trình sản xuất trong thực tiễn dựa trên cơ sở ứng dụng phương pháp số Trong quá trinh sản xuất, khuôn đa phan sử dụng phương pháp thủ công đó là thiết kế và chế tao xong rồi mới thực hiện dập thử để tìm ra thông số tối ưu nhất của khuôn để sản phẩm đạt cơ tính cao nhất. Ngày nay nhờ sự phát TOM TAT LUAN VA THAC SI Đề tai: UNG DUNG CAE DE DU BAO BIEN DANG NGUOC VA LUA CHON THONG SO HOP LY CHO SAN PHAM DAP LIEN HOAN.

Tác giả luân văn: Phan Thanh Cảnh Khóa: 2019A. Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Toàn Từ khóa (Keyword): Công nghê dập tắm, khuôn dập liên hoàn, CAE, biến dạng ngược. Nội dung tóm tắt: a. Lý do chọn đề tài Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí.

Công nghệ gia công áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ. Do vậy, gia công áp lực có một vị trí rất lớn trong công nghiệp chế tạo phụ tùng ôtô, máy kéo, xe máy, hàng dân dụng và quốc phòng với hai lĩnh vực lớn là công nghệ cán kéo và công nghệ dập tạo hình. Trong nhánh công nghệ dập tạo hình có công nghệ dập tắm được sử dụng nhiều và rộng rãi. Chẳng hạn, một chiếc xe máy có tới 80% chỉ tiết phụ tùng được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực.

Gần đây, nghành chế tạo, sản xuất ống thép và cán lốc cũng như những bình, bồn chứa, đường Ống trong nghành dầu khí, ngành sản xuất xi măng cũng đang sử dụng công nghệ này. Do vậy, đề tài nghiên cứu “ Ứng dụng CAE để dự báo biến dạng ngược và lựa chọn thông số hợp lý cho sản phẩm đâp liên hoàn” đã được đề xuất với một giải pháp tính toán, mô phỏng bô thông số công nghệ phục vụ quá trình sản xuất trong thực tiễn dựa trên cơ sở ứng dụng phương pháp số Trong quá trinh sản xuất, khuôn đa phan sử dụng phương pháp thủ công đó là thiết kế và chế tao xong rồi mới thực hiện dập thử để tìm ra thông số tối ưu nhất của khuôn để sản phẩm đạt cơ tính cao nhất. Ngày nay nhờ sự phát LỜI CẢM ƠN Loi dau tién em xin chân thành cam on nha trường đã tạo mọi điều kiện cho. học viên cao học chủng em có một môi trường học tập tốt nhất vả giúp chúng em tiếp cân được những kiến thức thực tế hữu ích cho cuộc sóng.

Cảm ơn các thảy cô giảng viên trong bộ môn: "GIA CÔNG VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP" đã truyền đạt hét những kiến thức căn bản nhất cho em với một sự nhiệt tình, lòng nhiệt huyết với học trỏ, với công việc. Các thầy cô luôn có những lời động viên, giúp đỡ kịp thời, luôn đôn đốc và định hưởng, góp ý cho em để giúp chủng em có một quả trình lâm luận văn thạc sỹ đạt hiệu quả cao nhất. Một lần nữa em cũng xin chân thành cảm ơn thấy hưởng dân là thấy GS.Nguyễn Đức Toàn đã giảng dạy, giúp đỡ trực tiếp em trong sudt trinh lam luận văn thạc sỹ. Thây đã xây dựng cho chúng em những nén tang kién thức chuyên môn để có thể hoàn thành tốt kĩ năng từ trong nhà trường và cũng, lam tién dé cho công việc của chúng em sau nảy.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn nhà trường và các thay cô giáo! Học viên Phan Thanh Cảnh TOM TAT LUAN VA THAC SI Đề tai: UNG DUNG CAE DE DU BAO BIEN DANG NGUOC VA LUA CHON THONG SO HOP LY CHO SAN PHAM DAP LIEN HOAN. Tác giả luân văn: Phan Thanh Cảnh Khóa: 2019A. Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Toàn Từ khóa (Keyword): Công nghê dập tắm, khuôn dập liên hoàn, CAE, biến dạng ngược. Nội dung tóm tắt: a.

Lý do chọn đề tài Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí. Công nghệ gia công áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ.