NGHIÊN cứu CÔNG NGHỆ dập tạo HÌNH CHÍNH xác ở TRẠNG THÁI nửa NÓNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÝ THỊ THANH LÝ THỊ THANH HUYỀN NGÀNH CHẾ TẠO NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH CHÍNH XÁC Ở TRẠNG THÁI NỬA NĨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CHẾ TẠO MÁY KHOÁ Hà Nội – Năm 2012 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÝ THỊ THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH CHÍNH XÁC Ở TRẠNG THÁI NỬA NĨNG Chun ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị, bảng Lời mở đầu Chương 1- TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT DẠNG KHỐ 1.1 Sơ lược sản xuất 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.2 Sơ lược công ngh 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3 Nhiệt độ công 1.4 Sự khác biệt dậ 1.5 Mục đích nghiên Chương 2- NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ DẬP KHỐI CHÍNH XÁC 2.1 Khái niệm cơng ngh 2.2 Sơ đồ công nghệ dậ 2.3 Yêu cầu công nghệ 2.4 Thiết bị dập khối ch 2.5 Ưu nhược điểm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 2.6 Các dạng sản phẩm điển hình 2.7 Các yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng đến q trình dập khối xác Chương 3- NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG SỐ TRONG CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI 3.1 Giới thiệu phương pháp 3.2 Giới thiệu phần mềm m Chương 4- MÔ PHỎNG SỐ VÀ TỐI ƯU THƠNG SỐ NHIỆT ĐỘ TRONG TẠO HÌNH CHI TIẾT KHỚP NỐI CHỮ THẬP 4.1 Thiết lập toán mơ 4.2 Phân tích kết mơ KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tn T t t1÷t2 G Le P Pmax max 1,2,3 Do Ho Dk Hk Rm Re Hệ số ma sát V Tốc độ dập Møc ®é biÕn d¹ ng logarit FEM Các phần mềm mơ phỏng, thiết kế đồ hoạ: ANSYS, MARC, ABAQUS, PAM-STAMP, LARSTRAN/SHAPE, I-DEAS, CATIA, DYNAFORM, DEFORM, SOLIDWORK, CAD, PRO/ENGINEER -3 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5a 1.5b 1.6a 1.6b 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 2.1 - TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 2 3 3 3 1 3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Mơ hình khn Sơ đồ cơng nghệ dập khối xác khn kín Sơ đồ cơng nghệ để Sơ đồ khn kín có cấu đối áp Sơ đồ khn kín cấu đẩy Sản Sản phẩm bánh sơ đồ khn dập khối xác Khuôn dập khối Những ưu điểm mô Trình tự tối ưu hố cơng nghệ nhờ mơ Q trình mơ Giao diện phầm mềm Deform Các nút lệnh công cụ Giao diện ban đầu Deform Lựa chọn chế độ nhiệt dập Lựa chọn Nhập mơ hình hình học cho đối tượng Thư viện vật liệu phần mềm44 Đồ thị lực dập Lưới biến dạng Dòng chảy kim loại Chi tiết khớp nối Lắp ráp khớp trục truyền động Mơ hình phơi Mơ hình chày ép Mơ hình khn - TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 Lựa chọn vật liệu cho phôi Các đường cong chảy vật liệu Mơ hình67c Q trình tạo hình Lưới biến dạng Mức độ biến dạng Lực biến dạng Trạng thái ứng suất Sản phẩm sau dập Lưới biến dạng cho trường hợp dập nửa nóng ép từ phía So sánh76cá Hình ảnh mơ sản phẩm thực tế 82 83 DANH MỤC CÁC BẢNG Ác dạng phôi, nguyên công công nghệ dạng sản phẩm dập Bảng thông số dập nguội Bảng thông số dập nửa nóng ép từ phía Bảng thơng số dập nửa nóng ép từ phía Bảng thơng số dập nóng - TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Vì kích thước đầu vào phơi kích thước u cầu sản phẩm nên trình tạo hình gần giống Hình 4.10 thể số bước điển hình từ phơi tạo hình thành sản phẩm - 75 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4.10 Quá trình tạo hình * Lưới biến dạng Lưới biến dạng trường hợp: dập nguôi, dập nửa nóng ép từ phía, dập nóng tương tự Mơ hình ban đầu dập ta chọn chày ép có hướng dập từ xuống nên kim loại bị dồn từ xuống dồn xung quanh điền đầy vào lịng khn (Hình 4.11) - 76 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4.11 Lưới biến dạng * Mức độ biến dạng Hình 4.12 cho thấy mức độ biến dạng trường hợp dập tương đối giống trường hợp có số bước dập gần nhau, hình dạng lúc đầu (phơi) cuối (sản phẩm) giống Như vậy, với kích thước hình học chi tiết số lần dập tạo hình nhiều mức độ biến dạng ngược lại Mức độ biến dạng lớn = 3.0 Ngồi ra, mức độ biến dạng cịn thể vùng màu: Vùng màu xanh đậm thể độ biến dạng vùng ít, vùng màu đỏ cam thể mức độ biến dạng nhiều Trên hình vẽ thể mức độ biến dạng nhiều vị trí góc vng khớp chữ thập, vùng khớp có mức độ biến dạng Trạng thái nguội Nửa nóng - Nóng 77 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4.12 Mức độ biến dạng * Lực biến dạng Trạn P - 78 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Khi dập tạo hình trạng thái nhiệt độ khác lực biến dạng khác nhau, dập tạo hình nhiệt độ cao lực biến dạng thấp Lực biến dạng thay đổi theo bước dập ( trình bày mục 4.2.1) Trên Hình 4.13 thể đồ thị lực biến dạng cho trường hợp: Dập nguội- lực biến dạng lớn bước dập 160: P max = 92,6 Dập nửa nóng- lực biến dạng lớn bước dập 161: P max = 58.2 Dập nóng- lực biến dạng lớn bước dập 162: P max = 15.8 * Trạng thái ứng suất Hình 4.14 thể ứng suất lớn nhiệt độ dập nhỏ, dập trạng thái nguội ứng suất lớn max=450 max=991 MPa, dập trạng thái nửa nóng ứng suất lớn MPa, dập trạng thái nóng ứng suất lớn max=120 MPa Ứng suất dập nguội lớn nhiều so với dập nóng Trạng thái 99 - 79 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Kết q trình mơ dập tạo hình ta sản phẩm hình 4.15 Hình 4.15 Sản phẩm sau dập Từ kết mô dập khối chi tiết khớp nối chữ thập cho trường hợp: dập nguội, dập nửa nóng ép từ phía, dập nóng ta có nhận xét: trình tạo hình, mức độ biến dạng, lưới biến dạng tương đương Trạng thái ứng suất, lực biến dạng khác nhiều, dập tạo hình trạng thái nguội trạng thái ứng suất, lực biến dạng lớn nhất, dập tạo hình trạng thái nóng trạng thái ứng suất, lực biến dạng nhỏ Khi nhiệt độ biến dạng cao xảy tiêu hao vật liệu trình dập, bề mặt chi tiết xấu, biến dạng nhiệt độ thấp lực dập ứng suât lớn làm tốn lượng,có thể gây tải cho máy Để tránh tượng xảy ra, ta chọn phương pháp dập tạo hình trang thái nửa nóng 4.2.3 So sánh phương pháp dập tạo hình trạng thái nửa nóng dập từ phía (từ xuống) dập từ phía (từ xuống từ lên) Lưới biến dạng phương pháp dập từ phía thể hình 4.17 Dòng chảy kim loại dồn từ từ vào chảy dồn xung quanh, biến dạng kim loại đồng - 80 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4.16 Lưới biến dạng cho trường hợp dập nửa nóng ép từ phía Ta khảo sát kết phương pháp để tìm biện pháp tối ưu Hình 4.17 thể hình ảnh lưới biến dạng, mức độ biến dạng, ứng suất biến dạng, lực biến dạng phương pháp Về lưới biến dạng, ứng suất biến dạng lực biến dạng tương tự nhau, trình tạo hình phương pháp khác nhau: dập từ phía có trình tạo hình diễn chậm dập từ phía, thời gian q trình dập từ phía hết 1.9 giây, thời gian q trình dập từ phía hết 0.95 giây (thể bảng 4.2, 4.3) Lưới biến dạng phương pháp có khác biệt lớn Dập phía từ xuống, kim loại bị dồn xuống phía hướng lên chảy xung quanh, sản phẩm dễ bị cong vênh, dễ tạo khuyết tật Trong trường hợp dập từ phía biến - 80 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com dạng đồng hơn, dòng kim loại chảy đều, chất lượng sản phẩm tốt hơn, chế tạo khuôn cho trường hợp khó Dập từ phía Lưới biến dạng Mức độ biến dạng Ứng suất - 81 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lực biến dạng P max = 58,2 P max = 52.6 Hình 4.17 So sánh kết dập nửa nóng ép từ phía dập nửa nóng ép từ phía *Kết luận Qua so sánh trường hợp ta thấy: Mức độ biến dạng, ứng suất, lực biến dạng tương đương phương pháp dập từ phía biến dạng đồng hơn, dịng kim loại chảy đều, chất lượng sản phẩm tốt hơn, nên chọn dập tạo hình chi tiết khớp nối chữ thập phương pháp dập nửa nóng ép từ phía *Kết mơ dập thực tế Hình 4.18 trình bày hình ảnh bước dập 1, bước dập 9, bước dập 15, bước dập 22, bước dập 29 mô phần mềm Deform với dập chi tiết thực tế - 82 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4.18 Hình ảnh mơ chi tiết dập thực tế Kết mô thực tế tương đối giống nhau, chi tiết dập thực tế đảm bảo đạt yêu cầu vè hình dáng, kích thước - 83 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com KẾT LUẬN Cùng với phát triển kinh tế, nhu cầu sản phẩm có chất lượng cao đa dạng mẫu mã ngày lớn Các sản phẩm dập khối xác có yêu cầu kỹ thuật cao thị trường nước quan tâm Hiện chưa có nhiều sở nước sản xuất sản phẩm Một số sở đầu tư thiết bị, máy móc để thực cơng nghệ dập khối, nhiên việc tính tốn thơng số cơng nghệ đầu vào dựa nhiều vào kinh nghiệm kỹ sư công nghệ Do vậy, việc thiết kế, thay đổi mẫu mã sản phẩm nhiều thời gian Nhằm tối ưu hố cơng nghệ, phần nghiên cứu luận văn nghiên cứu công nghệ dập khối xác, qua nghiên cứu tính tốn thơng số ảnh hưởng đến trình tạo hình dập khối như: trạng thái ứng suất, trạng thái biến dạng, lực dập, nhiệt độ dập, tìm hiểu phát triển phương án ứng dụng công nghệ “ảo” tương tự công nghệ dập khối Việc thiết kế công nghệ thực với trợ giúp phần mềm DEFROM-3D phân tích tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn Để thực mô số với phần mềm DEFROM-3D, tập chung nghiên cứu tổng hợp kiến thức trình tự tiến hành toán biến dạng lớn Để tiến hành mô số trước hết phải xây dựng mô hình tốn dập xác DEFROM-3D bao gồm mơ hình hình học, mơ hình vật liệu, mơ hình tiếp xúc điều kiện biên liên quan đến trình dập trạng thái nhiệt độ khác Các mơ hình gần với thực tế kết mơ xác nhiêu Trong phần nghiên cứu luận văn, thiết lập mơ hình nhiệt điều kiện biên có liên quan để mơ tả sát thực q trình dập khối xác chi tiết khớp nơí chữ thập trạng thái nhiệt độ Mơ hình ứng dụng triển khai thực mô số với trợ giúp phần mềm DEFROM-3D - 84 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Qua phân tích đánh giá kết mơ giúp cho người thiết kế không phát triển mặt lý thuyết mà cịn nhanh chóng tối ưu cơng nghệ Các kết tối ưu nhờ mô số ứng dụng thực tế sản xuất Các kết nghiên cứu mô số luận văn dừng lại lý thuyết, phần nghiên cứu luận văn triển khai thí nghiệm dập khối chi tiết thực tế để chứng minh tính đắn kết mô số khả ứng dụng mơ số tính tốn, thiết kế khuôn mẫu thực tế - 85 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Giảng (2004), Thuộc tính học vật rắn, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Tiến Đào, Nguyễn Tiến Dũng (1999), Công nghệ khí ứng dụng CAD-CAM-CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Trần Văn Cứu, Nguyễn Trung Kiờn (2008), Cụng nghệ dập tạo hỡnh khối, Nhà xuất Bỏch khoa, Hà Nội Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Như Huynh (2005), Ma sát bôi trơn gia công áp lực, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Tất Tiến (2004), Lý thuyết biến dạng dẻo, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Tất Tiến, Nguyễn Đắc Trung (2006), Lý thuyết dập tạo hình, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội http://www.cvjoint.org Nguyễn Đắc Trung, Lê Thái Hùng, Nguyễn Như Huynh, Nguyễn Trung Kiên (2011), Mô số trình biến dạng, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Đắc Trung, Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Mậu Đằng, Nguyễn Trung Kiên, Lê Trung Kiên Lê Gia Bảo (2010), Công nghệ gia công áp lực, Bộ môn gia công áp lực-Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 Phạm Văn Nghệ (Chủ biên) (2005), Máy búa máy ép thuỷ lực, Nhà xuất Giáo dục 11 Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc (2005), Máy ép khí, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 12 Nguyễn Mậu Đằng (Chủ biên) (2006), Cơng nghệ tạo hình tấm, Nhà xuất - 86 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 Phạm Văn Nghệ (Chủ biên) (2006), Cơng nghệ tạo hình khối, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội - 87 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... phương pháp dập khối, ta sử dụng phần mềm Deform 3D để mô cho trường hợp: dập tạo hình trạng thái nguội, trạng thái nửa nóng dập trạng thái nóng Nghiên cứu dập tạo hình trạng thái nửa nóng có cơng... vực dập khối xác khn kín Chính luận văn tập trung giải vấn đề sau: - Nghiên cứu công nghệ dập khối xác trạng thái nửa nóng - Ứng dụng cơng nghệ dập khối xác để dập chi tiết khớp nối chữ thập - Nghiên. .. tiêu nghiên cứu luận văn khảo sát chọn dập tạo hình trạng thái nửa nóng (khoảng nhịêt độ nằm sát với nhiệt độ kết tinh lại) để đảm bảo yếu tố 1.4 Sự khác biệt dập nóng dập nửa nóng Dập nóng - Tạo