Hcmute thiết kế, phân tích và chế tạo bộ khuôn dập liên tục sản phẩm bán lẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN DẬP LIÊN TỤC SẢN PHẨM BÁN LẺ S K C 0 9 MÃ SỐ: T2013-89 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUÔN DẬP LIÊN TỤC SẢN PHẨM BÁN LẺ Mã số: T2013-89 Chủ nhiệm đề tài: Th.S Trần Mai Văn TP HCM, 12/2013 Luan van NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác TT 01 02 Họ tên TRẦN MAI VĂN lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc giao Chữ ký Quản lý đề tài Bộ môn CNTĐ, Khoa CKM Khảo sát thực tiễn ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị ngồi nước Nội dung phối hợp nghiên cứu II Luan van Họ tên người đại diện đơn vị MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH VI DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU IX PHẦN MỞ ĐẦU XIII Lý chọn nghiên cứu Error! Bookmark not defined Mục tiêu nghiên cứu XIII Phạm vi nghiên cứu XIII Phương pháp nghiên cứu: XIV Phần 1: Cơ Sở Lý Thuyết 1 Tổng quan công nghệ dập 1.1 Khái niệm dập 1.2 Kim loại 1.3 Phân loại nguyên công dập Tính tốn thiết kế khn dập 2.1 Yêu cầu chung việc thiết kế chế tạo khuôn dập 2.2 Phân loại khuôn 2.3 Cấu trúc loại khuôn dập theo tiêu chuẩn Misumi 10 2.4 Vật liệu làm khuôn 11 2.5 Độ bền chi tiết làm việc khuôn .13 2.6 Nguyên tắc thiết kế vẽ lắp khuôn 14 Nguyên công dập cắt – đột lỗ 15 3.1 Kích thước làm việc chày cối 15 3.2 Lực cắt hình đột lỗ 16 3.3 Khe hở chày cối 18 Nguyên công uốn 18 4.1 Xác định chiều dài phôi uốn 19 4.2 Xác định góc đàn hồi uốn 20 4.3 Các lực cần phải có để uốn chọn máy dập 20 Lý thuyết CAE mô 22 5.1 Tại phải sử dụng CAE mô 22 5.2 Biểu đồ biến dạng giới hạn (FLD – Forming Limmit Diagram) 22 III Luan van Giới thiệu phần mềm eta/Dynaform 5.6 26 6.1 Tổng quan eta/Dynaform 5.6 26 6.2 Các công cụ Dynaform 5.6 .26 Phần 2: Thiết Kế Và Gia Công Bộ Khuôn Cho Sản Phẩm Bản Lề 29 Giới thiệu sản phẩm lề 29 7.1 Đặc điểm chi tiết 29 7.2 Yêu cầu kỹ thuật 29 7.3 Ứng dụng .29 Kích thước thiết kế chi tiết 30 Nguyên lý hoạt động khuôn 32 Các nguyên công tạo sản phẩm 32 9.1 9.1.1 Đối với khuôn dập cắt – đột lỗ 32 9.1.2 Đối với khuôn uốn .33 9.2 Mơ hình khn 3D 35 9.3 Nguyên lý hoạt động khuôn dập cắt – đột lỗ 39 9.4 Nguyên lý hoạt động khuôn uốn 39 10 Lựa chọn máy 40 11 Thiết kế chi tiết khuôn 41 11.1 Khuôn dập cắt – đột lỗ 41 11.1.1 Tính tốn chày – cối khe hở .41 11.1.2 Xác định lực cắt P 46 11.1.3 Độ dày cối .47 11.1.4 Xác định chiều cao chày .47 11.1.5 Xác định chiều dày áo chày 48 11.1.6 Tính tốn đệm cao su 48 11.1.7 Xác định khoảng cách lỗ định vị 49 11.1.8 Thiết kế cối 50 11.1.9 Thiết kế gạt 50 11.1.10 Thiết kế áo chày 50 11.1.11 Thiết kế 50 11.1.12 Thiết kế đế 50 11.1.13 Tính tốn chốt dẫn hướng 51 IV Luan van 11.1.14 Tính tốn bu lơng 52 11.1.15 Thiết kế cán (đầu trục ép) 53 11.2 12 Khuôn uốn .53 11.2.1 Uốn sơ 53 11.2.2 Uốn hoàn chỉnh 59 Các phiếu công nghệ 61 12.1 Khuôn dập cắt – đột lỗ 61 12.2 Khuôn uốn sơ .63 12.3 Khuôn uốn hoàn chỉnh: 64 Phần 3: Phân Tích Sản Phẩm Trên Phần Mềm eta/Dynaform 5.6 65 13 Mô nguyên công dập cắt – đột lỗ 65 13.1 Import chi tiết vào môi trường Dynaform 65 13.2 Thiết lập thành phần khuôn 66 13.3 Thiết lập thơng số cho q trình mơ .69 13.4 Kết mô 71 13.5 Các yếu tố liên quan 72 14 13.5.1 Khe hở chày cối 72 13.5.2 Tốc độ dịch chuyển chày 78 13.5.3 Lực chặn phôi 80 Mô nguyên công uốn 81 14.1 Import chi tiết vào môi trường Dynaform .82 14.2 Định nghĩa thành phần khuôn .82 14.3 Thiết lập thông số đầu vào 86 14.4 Kết mô 88 14.5 Các yếu tố liên quan 91 14.5.1 Bán kính uốn .91 14.5.2 Tốc độ chày 97 15 So sánh kết tính tốn lý thuyết q trình mơ 102 16 Kết dập thử 103 Phần 4: KẾT LUẬN 105 Kết luận 105 Tài Liệu Tham Khảo 106 V Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH TT 1.1 2.1 2.2 2.3 TÊN HÌNH ẢNH Các ngun cơng dập Khn cắt tạo hình Khn đột lỗ Khuôn uốn 4.1 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 6.1 7.1 7.2 8.1 8.2 8.3 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 10.1 10.2 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 Cơng nghệ uốn điển hình Phương biến dạng kim loại 3D Biến dạng kim loại mặt phẳng Mẫu thử Dạng tiêu biểu biểu đồ FLD Biến dạng vị trí khác sản phẩm Phân chia vùng biểu đồ FLD Biểu đồ biến dạng giới hạn vùng đặc trưng khác Giao diện phần mềm Dynaform 5.6 Bản lề Ứng dụng lề Kích thước cố định trước uốn Kích thước xoay trước uốn Kích thước cố định xoay sau uốn hồn chỉnh Ngun cơng Ngun cơng Nguyên công Nguyên công Chi tiết sau uốn sơ Chi tiết sau uốn hoàn chỉnh Chi tiết sau lả lỗ Các cơng đoạn hồn thành sản phẩm Bộ khuôn dập cắt – đột lỗ Kết cấu khuôn dập cắt – đột lỗ Bộ khuôn uốn sơ Kết cấu khuôn uốn sơ Bộ khn uốn hồn chỉnh Kết cấu khn uốn hồn chỉnh Cách đặt chi tiết vào khuôn uốn sơ Cách đặt chi tiết vào khuôn uốn hoàn chỉnh Máy dập thủy lực Máy dập H&M MD60 Kích thước chày dập đột lỗ theo tiêu chuẩn Misumi Kích thước danh nghĩa chi tiết Kích thước danh nghĩa chi tiết Kích thước danh nghĩa chi tiết Kích thước khai triển phơi dập VI Luan van TRANG 12 12 13 21 24 25 25 26 26 27 28 30 31 32 32 33 33 34 34 34 35 35 35 36 36 37 38 39 39 40 40 41 42 42 43 46 46 47 48 51 11.6 11.7 11.8 11.9 11.10 11.11 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13.12 13.13 13.14 13.15 13.16 13.17 13.18 13.19 13.20 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 14.10 14.11 14.12 14.13 14.14 14.15 14.16 14.17 14.18 Chốt dẫn hướng theo tiêu chuẩn Misumi Chi tiết sau dập cắt đứt Tổng chiều dài đường uốn chi tiết Kích thước thiết kế chày Trục dẫn hướng theo tiêu chuẩn Misumi Tổng chiều dài đường uốn Import mơ hình chày vào Dynaform Các thông số mesh Phôi cối dập sau mesh Bảng định nghĩa thành phần khuôn Định nghĩa phôi dập Bảng định nghĩa cối, chày chặn Cối, chày chặn sau định nghĩa Thiết lập khoảng cách chày, chặn với phôi Thẻ Process Thiết lập thông số cho closing Thiết lập thông số cho drawing Biểu đồ FLD chi tiết Biểu đồ lực dập theo phương Z Biểu đồ FLD với giá trị khe hở khác Biểu đồ lực dập chày với giá trị khe hở khác Biểu đồ mối quan hệ khe hở số lượng phần tử biến dạng εmajor ≥ 0.8 Biểu đồ mối quan hệ khe hở lực dập Biểu đồ FLD với tốc độ dịch chuyển chày khác Biểu đồ tốc độ dịch chuyển chày với lực dập Phơi khơng có lực chặn Chi tiết sau uốn Chi tiết thiết kế dạng surface Thiết lập thông số mesh Lựa chọn lệnh Copy phần tử để định nghĩa phôi Phôi định nghĩa Thêm thành phần khuôn Định nghĩa chày Định nghĩa binder Định nghĩa binder Chọn hướng cho binder Chọn vật liệu bề dày phôi Thiết lập khoảng cách chày phôi Thiết lập thông số cho closing Thiết lập thông số cho drawing Bề dày sản phẩm bước cuối Độ nhăn lớp chi tiết Độ nhăn lớp VII Luan van 53 55 56 57 60 61 67 67 68 68 69 69 70 71 71 72 72 73 74 77 77 78 79 81 82 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 87 87 88 88 88 89 89 90 91 14.19 14.20 14.21 14.22 14.23 14.24 14.25 14.26 14.27 14.28 14.29 16.1 16.2 16.3 Bán kính uốn số điểm chi tiết Biểu đồ lực chày theo phương Z Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.56 mm Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.6 mm Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.65 mm Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.7 mm Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.5 mm Biểu đồ FLD bán kính uốn bán kính chày 2.45 mm Đồ thị bán kính chày bán kính sản phẩm Bán kính chi tiết tốc độ chày thay đổi Biểu đồ lực dập với tốc độ chày khác Chi tiết sau dập cắt Chi tiết sau uốn sơ Chi tiết sau uốn hoàn chỉnh VIII Luan van 91 92 93 94 95 96 97 98 99 101 102 104 104 105 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Bảng 11.1 Bảng 11.2 Bảng 11.3 Bảng 11.4 Bảng 11.5 Bảng 11.6 Bảng 11.7 Bảng 11.8 Bảng 11.9 Bảng 11.10 Bảng 11.11 Bảng 11.12 Bảng 11.13 Bảng 11.14 Bảng 11.15 Bảng 11.16 Bảng 11.17 Bảng 12.1 Bảng 12.2 Bảng 12.3 Bảng 12.4 Bảng 12.5 Bảng 12.6 Bảng 12.7 Bảng 12.8 Bảng 12.9 Bảng 12.10 Bảng 12.11 Bảng 12.12 Bảng 12.13 Bảng 12.14 TÊN BẢNG BIỂU Các dạng thép Cacbon chủ yếu Các nguyên công dập Vật liệu định mức độ cứng phận làm việc khuôn dập tùy theo vật liệu Công thức xác định lực cắt Công thức xác định lực cắt hình khn có mép cắt song song Trở lực cắt (sức bền cắt) (N/mm2 ) Trị số khe hở Z chày cối (mm) Hệ số Kr Lực riêng để nắn hiệu chuẩn Kích thước thực hành cối (Lm) chày (Ln) Trường dung sai kích thước chi tiết dập Giới hạn bền số vật liệu Độ hở hai phía chày cối Hệ số Km Giá trị qnp theo độ dày vật liệu Độ cứng hệ số n cao su Giá trị khe hở cực đại gạt chày Khối lượng chi tiết Khối lượng chi tiết Các trị số hệ số Xr tùy theo r/s uốn Các trị số (1 – Xr) áp dụng cho tỉ số r/s Khối lượng chi tiết Khối lượng chi tiết Khối lượng chi tiết Khối lượng chi tiết Khối lượng chi tiết Phiếu công nghệ gia công đế Phiếu công nghệ gia công đế Phiếu công nghệ gia công cối Phiếu công nghệ gia công gạt Phiếu công nghệ gia công áo chày Phiếu công nghệ gia công chày chày Phiếu công nghệ gia công chày Phiếu công nghệ gia công đế Phiếu công nghệ gia công cối Phiếu công nghệ gia công chày Phiếu công nghệ gia công áo chày Phiếu công nghệ gia công đế Phiếu công nghệ gia công đế Phiếu công nghệ gia công cối IX Luan van TRANG 14 18 19 20 20 23 23 44 45 45 45 49 50 51 52 54 54 56 57 58 58 59 59 62 63 63 63 64 64 64 64 65 65 65 65 65 66 66 Hình 14.22: Biểu đồ FLD bán kính uốn chi tiết bán kính chày 2.6 mm 93 Luan van Hình 14.23: Biểu đồ FLD bán kính uốn chi tiết bán kính chày 2.65 mm 94 Luan van Hình 14.24: Biểu đồ FLD bán kính uốn chi tiết bán kính chày 2.7 mm 95 Luan van Hình 14.25: Biểu đồ FLD bán kính uốn chi tiết bán kính chày 2.5 mm Hình 14.26: Biểu đồ FLD bán kính uốn chi tiết bán kính chày 2.45 mm  Nhận xét: 96 Luan van Bảng 14.1: Kích thƣớc chày bán kính sản phẩm Bán kính chày (mm) Bán kính sản phẩm Lực dập N 2.45 1.608 10*10^3 2.5 1.605 11*10^3 2.56 1.629 10.7*10^3 2.6 1.832 8*10^5 2.65 1.737 2*10^7 2.7 1.606 10*10^3 Hình 14.27: Đồ thị bán kính chày bán kính sản phẩm  Với bán kính chày từ 2.45 – 2.56 mm bán kính uốn sản phẩm ổn định Trong khoảng bán kính lực dập chi tiết ổn định, mức dao động lực dập nhỏ  Quan sát bán kính sản phẩm ta thấy với bán kính chày dập 2.56 sản phẩm có đường uốn đặn, bị van Bán kính chày 2.56 mm cho kết mô tốt 14.5.2.Tốc độ chày Để xem xét yếu tố tốc độ chày ảnh hưởng đến trình uốn cần thực mô với tốc độ khác yếu tố khác không đổi 97 Luan van (a) V = 400 mm/s (b) V = 800 mm/s (c) V = 1200 mm/s 98 Luan van (d) V = 1500 mm/s (e) V = 2000 mm/s Hình 14.28: Bán kính chi tiết tốc độ chày khác 99 Luan van Lực dập*E-4 Thời gian*E-4 Hình 14.29: Biểu đồ lực dập với tốc độ chày khác  Nhận xét: Bảng 14.2: Bảng giá trị tốc độ chày thay đổi Tốc độ chày (mm/s) Hình dạng đƣờng cong uốn Lực dập 400 Ít bị van 6.2 * 10^3 Thời gian dập(giây) (Mô phỏng) 32 * 10^ -3 800 Ít bị ô van 7.2 * 10^3 19 * 10^ -3 1200 Ít bị van 7.5 * 10^3 11 * 10^ -3 1500 Ít bị van 25 * 10^8 9* 10^ -3 2000 Bị ô van 14 * 10^9 7.2 * 10^ -3 100 Luan van  Tốc độ dịch chày tăng làm cho lực dập tăng, thời gian dập giảm xuống Khi tốc độ tăng đến giá trị làm cho sản phẩm dập bị ô van công vênh  Tốc độ dịch chày nên nằm khoảng 800 – 1200 (mm/s) để đảm bảo chi tiết bị cong vênh, đồng thời giảm lực dập  Với giá trị tốc độ chọn từ 800 – 1200 mm/s lực dập để uốn chi tiết nhỏ đáp ứng máy dập 101 Luan van 15 So sánh kết tính tốn lý thuyết q trình mơ Bảng 15.1: Q trình dập cắt Khe hở chày cối Lí thuyết 0.09 mm Mơ 0.08 – 0.1 mm Lực dập 26 24 – 35 Lực chặn 11000 N 5000 Bán kính chày Lí thuyết 2.56 mm Mô 2.45 – 2.56 mm Lực dập 0.62 – 0.75 Bảng 15.2: Quá trình uốn  Nhận xét:  Trong q trình mơ phần mềm cho kết gần sát với kết tính tốn lí thuyết  Tuy nhiên số trường hợp có sai số tương đối lớn phần mềm kết tính tốn kết lực chặn phôi lực dập  Nguyên nhân sai số:  Phần mềm xây dựng dựa lí thuyết phần tử Trong q trình mơ có q trình chia lưới giới hạn Với kích thước lưới khác cho kết khác  Vật liệu dùng q trình mơ vật liệu tiêu chuẩn cung cấp phần mềm  Do sai số phần mềm việc phân tích tính tốn  Do người học thao tác cịn có nhiều thiếu sót 102 Luan van 16 Kết dập thử Sau dập thử ta kết sau: Hình 16.1: Chi tiết sau dập cắt Hình 16.2: Chi tiết sau uốn sơ 103 Luan van Hình 16.3: Chi tiết sau uốn hồn chỉnh  Nhận xét:  Các kích thước chiều dài sau dập cắt đột lỗ xác so với kích thước thiết kế  Sản phẩm khơng bị cong vênh  Bán kính uốn hồn chỉnh 6.4mm, sai lệch với kích thước thiết kế 6.5mm  Bề dày sản phẩm trên phần uốn thay đổi không nhiều so với bề dày 1.5mm 104 Luan van Phần 4: Kết luận Kết luận Sau q trình tìm hiểu cơng nghệ dập ứng dụng phần mềm Dynaform vào trình phân tíchvà chế tạo, nghiên cứu đạt kết sau:  Hiểu sở lý thuyết phương pháp dập  Tính tốn thiết kế hồn chỉnh thành phần khuôn dập cắt dập uốn cho chi tiết lề  Phân tích q trình dập cắt dập uốn phần mềm, so sánh với kết tính tốn tìm thơng số hợp lí cho q trình Ứng dụng phần mềm mơ trình dập định hướng quan trọng cho q trình dập Mơ giúp cho việc đốn nhanh hư hỏng xảy đồng thời kiểm tra tối ưu thông số tính tốn phần thiết kế Tiết kiệm thời gian rủi ro cho trình chế tạo Giới hạn định hƣớng nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng phần mềm Dynaform để mô trình dập cắt đứt dập uốn Với lượng kiến thức phần mềm Dynaform chưa đủ để thực trình “Spring Back” uốn chi tiết Với hạn chế đồ án cần phát triển thêm Đặc biệt mô đánh giá mức độ đàn hồi vật liệu sau trình uốn ứng dụng khn vào q trình sản xuất 105 Luan van Tài Liệu Tham Khảo [1] Atlat khuôn [2] Lê Nhương Kỹ thuật dập nguội NXB công nhân kỹ thuật Hà Nội – 1981 [3] Mc Graw – hill Handbook of die design [4] Nguyễn Mậu Đằng Công nghệ tạo hình kim loại NXB Khoa học Kỹ thuật Năm 2005 [5] Nguyễn Giảng, Lê Nhương Sổ tay dập nguội Tập NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội-1972 [6] Phạm Đăng Minh Lý thuyết khuôn [7] Phụ lục tiêu chuẩn Việt Nam 2008 [8]Phụ lục tiêu chuẩn Việt Nam 8301/2009 [9]V.L Martrenco, L.I Rudman Dịch giả: Võ Trần Khúc Nhã Sổ tay thiết kế khuôn dập NXB Hải Phòng Tháng 03-2005 Trang web [10]http://www.meslab.org/mes/threads/20337-Forming-Limit-Diagram-Bieu-do-gioi-hanbien-dang.html [11] http://tinchuan8668.vn/vi/shops/Chay-dot-dap-Thang/SPC-SHC-PHC-L-SPC-L-SHCL-PHC-299.html [12] http://in.misumi-ec.com/contents/tech/press/2.html [13]http://www.steelss.com/Carbon-steel/s50c.html [14]http://tinchuan8668.vn/vi/shops/Truc-dan-huong-co-vai-Stripper/SGOH-451.html [15] http://www.tinnhan.com.vn/san-pham/cao-su-in.html [16]http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=tool_steel_d2 106 Luan van S K L 0 Luan van ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG THIẾT KẾ, PHÂN TÍCH VÀ CHẾ TẠO BỘ KHN DẬP LIÊN TỤC SẢN PHẨM BÁN LẺ Mã... khe hở chàyvà cối Dập dấu Tạo vết lõm bề mặt chi tiết đểsau khoan lỗ Dập ép Luan van Tính tốn thiết kế khuôn dập 2.1 Yêu cầu chung việc thiết kế chế tạo khuôn dập Khuôn dập chế tạo đưa vào sử dụng... Gia công lắp ráp khuôn  Dập sản phẩm Cách tiếp cận  Thiết kế gia công khuôn dập liên tục gồm nguyên công: dập cắtđột lỗ khuôn uốn  Dập sản phẩm hoàn chỉnh  Ứng dụng phần mềm thiết kế mô biến