Ứng dụng phần mềm cad cam thiết kế khuôn dập nắp capo ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ KHUÔN DẬP NẮP CAPO Ô TƠ NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ : 7520103 Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Văn Tùng Sinh viên thực : Đỗ Văn Hồng Mã sinh viên : 1851060504 Lớp : K63 - KTCK Khóa học : 2018 - 2022 Hà Nội, 2022 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Khoá luận tốt nghiệp kết nghiên cứu riêng tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Trần Văn Tùng, đảm bảo tính trung thực tuân thủ quy định trích dẫn, thích tài liệu tham khảo Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan này! Hà Nội, ngày 03 tháng 10 năm 2022 Sinh viên (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, em thầy giáo giảng dạy tận tình, truyền dạy kiến thức bổ ích để em có kiến thức quan trọng cho chuyên ngành em sau Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô trường đặc biệt thầy cô khoa Cơ điện cơng trình giúp đỡ tạo điều kiện để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Và em chân thành cảm ơn thầy TS Trần Văn Tùng trực tiếp hướng dẫn em việc chọn đề tài dẫn khoa học quý giá suốt trình triển khai, nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Đến khóa luận tốt nghiệp em hoàn thành, kinh nghiệm kiến thức hạn hẹp nên tránh khỏi sai sót nên em mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy, để em học thêm nhiều kinh nghiệm hồn thành khóa luận tốt Em xin chân thành cảm ơn! DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản phẩm sau dập Hình 1.2 chi tiết dạng trịn xoay Hình 1.3 Các chi tiết hình hộp Hình 1.4 Khuôn dập chi tiết vỏ xe ô tô du lịch Hình 1.5 Các công đoạn tạo chi tiết dập vuốt Hình 1.6 sơ đồ vị trí Hình 1.7 dập vuốt thuận ngược Hình 1.8 Các máy ép thủy lực thường dùng 10 Hình 1.9 Máy ép trục khuỷu 11 Hình 1.10: Sơ đồ trình thiết kế chế tạo chi tiết 12 Hình 1.11: Sơ đồ thiết kế công nghệ chế tạo chi tiết dạng 13 Hình 1.12: Sơ đồ q trình tính tốn thiết kế khn dập 14 Hình 1.13: Khn phơi dập tạo hình 14 Hình 1.14: Các lỗi thường gặp dập vuốt 17 Hình 1.16 Sản phẩm bị đàn hồi lại 18 Hình 1.17: Tổng quan chi tiết vỏ ô tô 19 Hình 1.18: Chày vuốt thiết phải tiến vào cối 23 Hình 1.19: Các trạng thái tiếp xúc chày cối dập vuốt 25 Hình 1.20: So sánh mức độ đồng chiều sâu dập vuốt 26 Hình 1.21: So sánh mức độ đồng góc kéo phơi 26 Hình 1.22: Các hình thức cắt biên 29 Hình 1.23: Gấp mép mặt cong 30 Hình 1.24: Một số hình dạng mặt chặn phôi 32 Hình 1.25: Giảm chiều sâu dập vuốt 33 Hình 1.26: Điều kiện không bị nhăn dập vuốt 33 Hình 1.27: Sơ đồ khai triển thuận 34 Hình 1.28: Sơ đồ khai triển góc 34 Hình 1.29: Khn dập vuốt đơn động Hình 1.30: Khn dập vuốt song động 39 Hình 1.31: Kết cấu điển hình khn dập vuốt nắp cabin 41 Hình 1.32: Máy ép thuỷ lực 400 (Hình trái) máy ép thuỷ lực 44 1500 (hình phải) 44 Hình 2.1: Hình ảnh thực tế loại nắp capo xe ô tô 45 Hình 2.2: Mô hình 3D chi tiết 46 Hình 2.3: Phương dập tạo hình chi tiết 47 Hình 2.4: Hình dạng phơi khai triển 48 Hình 2.5: Kích thước phơi 48 Hình 2.6: Phơi dải cách ép sản phẩm 49 Hình 3.2 Chọn đường phân khn cho chi tiết 53 Hình 3.2 Tạo mặt phân khuôn cho chi tiết 54 Hình 3.4 Tạo hình chữ nhật theo kích thước khn 54 Hình 3.5 Tạo hai nửa khn khn 55 Hình 3.6 Lịng khn lịng khn 56 Hình 3.7: Trình tự bước mơ số 57 Hình 3.8 Sản phẩm mong muốn sau dập tạo hình 58 Hình 3.9 Mơ hình khn dập chi tiết 58 Hình 3.10 Mơ hình chia lưới phôi 59 Hình 3.11 Phân bố biến dạng vùng khác sản phẩm 59 Hình 3.12 Phân bố chiều dày sản phẩm 60 Hình 3.13 Sai lệch kích thước sản phẩm 61 Hình 4.1: Phơi cần gia cơng 62 Hình 4.2: Chọn máy gia công 62 Hình 4.3: Chọn gốc toạ độ gia công 63 Hình 4.4: Chọn kích thước phơi gia cơng 63 Hình 4.5: Chọn hướng gia công phôi 64 Hình 4.6: Chọn mặt gia cơng 64 Hình 4.7: Hình ảnh chọn dao gia cơng 65 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM 1.1 Vài nét thiết kế công nghệ dập 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Khái niệm phương pháp dập vuốt 1.1.3 Quy trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, sản xuất chi tiết dạng 11 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình dập vuốt 16 1.2 Cơ sở kiến thức công nghệ dập vỏ ô tô 19 1.2.1 Định nghĩa phân loại chi tiết vỏ ô tô 19 1.2.2 Thiết kế công nghệ dập chi tiết vỏ 22 1.2.3 Khuôn dập vuốt chi tiết vỏ 38 1.2.4 Vật liệu sử dụng công nghệ dập vỏ ô tô 41 1.2.5 Ví dụ thiết bị thực 43 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO Ô TÔ 45 2.1 Xây dựng quy trình cơng nghệ 45 2.1.1 Phân tích hình dáng hình học chi tiết 45 2.2.2 Xác định phương dập 46 2.1.3 Phần bù công nghệ 47 2.1.4 Tính tốn phơi 47 2.2 Chọn phương án công nghệ 49 2.3 Tình tốn cơng nghệ Lựa chọn thiết bị cho nguyên công 51 2.3.1 Ngun cơng dập tạo hình 51 2.3.2 Nguyên công cắt mép: 52 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH CHI TIẾT 53 3.1 Các buớc thực tốn mơ 53 3.2 Mô trình dập tạo hình 56 3.2.1 Các bước thực toán mô 57 3.2.2 Kết mô số 59 CHƯƠNG IV: GIA CÔNG KHUÔN DẬP NẮP CAPO Ô TÔ 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 LỜI NĨI ĐẦU Trên tiến trình hội nhập phát triển kinh tế, năm gần đây, Việt Nam đạt thành công đáng kể sản xuất công nghiệp Để tiếp tục tăng trưởng tăng trưởng bền vững, thách thức đặt cho phải xây dựng phát triển sản xuất chun mơn hóa cao, sản phẩm hàng hoá đa dạng, mềm dẻo, thoả mãn mục tiêu cạnh tranh thị trường nội địa bước chiếm lĩnh thị trường giới Đứng trước thách thức vận hội, Việt nam đầu tư không ngừng vào lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp lấy khí làm trọng tâm đầu tư Đây kinh nghiệm thành công nhiều nước giới Hiện tại, khí Việt Nam tương đối lạc hậu Do vậy, mục tiêu trước mắt lâu dài đặt cho phải cải tiến nâng cấp thiết bị không ngừng phát triển, cập nhật công nghệ sản xuất tiên tiến Trong sản xuất Cơ khí, gia cơng áp lực (GCAL) ln thể tính ưu việt suất cao, chất lượng tốt, sản phẩm đa dạng phong phú khả thay đổi kiểu loại dễ dàng, phù hợp với sản xuất loạt lớn, nên đầu tư phát triển nhanh thiết bị công nghệ Lĩnh vực GCAL coi trọng tâm chiến lược phát triển khí Việt Nam vịng 10 năm tới Trong vài năm gần đây, nhiều đề tài cấp bộ, cấp quốc gia, cấp thành phố đề tài hợp tác quốc tế thực nhiều trường đại học, Viện nghiên cứu doanh nghiệp tập trung nghiên cứu thiết kế quy trình cơng nghệ sản xuất chi tiết xe ô tô, xe máy, thiết bị chịu áp lực, tàu thủy, y sinh… đồng thời nghiên cứu chế tạo thiết bị thực quy trình cơng nghệ Hiện nay, Việt nam có nhiều doanh nghiệp sản xuất tơ lĩnh vực sản xuất ô tô ưu tiên phát triển, song chủ yếu lắp ráp Nhiều doanh Trên tiến trình hội nhập phát triển kinh tế, năm gần đây, Việt Nam đạt thành công đáng kể sản xuất công nghiệp Để tiếp tục tăng trưởng tăng trưởng bền vững, thách thức đặt cho phải xây dựng phát triển sản xuất chun mơn hóa cao, sản phẩm hàng hố đa dạng, mềm dẻo, thoả mãn mục tiêu cạnh tranh thị trường nội địa bước chiếm lĩnh thị trường giới Đứng trước thách thức vận hội, Việt nam đầu tư không ngừng vào lĩnh vực sản xuất công nghiệp lấy khí làm trọng tâm đầu tư Đây kinh nghiệm thành công nhiều nước giới Hiện tại, khí Việt Nam lạc hậu với hầu hết máy móc cơng nghệ năm 70, 80 kỷ trước Do vậy, mục tiêu trước mắt lâu dài đặt cho phải cải tiến nâng cấp thiết bị không ngừng phát triển, cập nhật công nghệ sản xuất tiên tiến Nhiều doanh nghiệp muốn nâng cao tỷ lệ nội địa hóa việc sản xuất chi tiết khung vỏ xe chi tiết khác xe Trong công nghiệp sản xuất ôtô, gia công áp lực có vai trị quan trọng Hầu hết chi tiết vỏ xe ô tô chế tạo phương pháp gia công áp lực, cụ thể cơng nghệ tạo hình vật liệu Tại chỗ cần độ cứng vững ghép từ hai ba lớp với nhau, lớp ghép với phương pháp hàn gấp mép Trên chi tiết người ta làm thêm gân, gờ để tăng độ cứng vững chi tiết mà khơng ảnh hưởng đến mỹ quan Đối với chi tiết có hình dạng phức tạp chia phần đơn giản để thuận tiện q trình dập vuốt, sau hàn lại với Ngoài chi tiết vỏ ra, trang bị nội thất xe, chi tiết máy, động cơ, có nhiều chi tiết tạo phương pháp gia công áp lực Trong tương lai gia công áp lực phát triển mạnh mẽ với phát triển ngành sản xuất ôtô Việt Nam Ở nước ta, thiết kế công nghệ khn mẫu chi tiết vỏ có kích thước lớn, hình dạng khơng gian phức tạp u cầu kỹ thuật cao chế tạo ô tô vấn đề mẻ lĩnh vực khí nói chung gia cơng áp lực nói riêng Chúng ta biết vỏ tơ hình thành thơng qua lắp ghép xác phương pháp hàn gấp mép chi tiết vỏ với yêu cầu kỹ thuật, độ xác lắp ghép cao Do đó, việc thiết kế cơng nghệ dập, thiết kế chế tạo khn mẫu có nét đặc thù so với chi tiết thông thường Nếu không nắm nét đặc thù có biện pháp cơng nghệ thích hợp thiết kế cơng nghệ chế tạo khn khó tránh khỏi tổn thất lớn kinh tế, lẽ giá thành khuôn dập ô tơ cao Trên sở đó, tơi định theo đuổi đề tài: “Ứng dụng phần mềm CAD/CAM thiết kế khuôn dập nắp capo ô tô” để đưa giải pháp kỹ thuật phù hợp với dạng chi tiết lớn, có biên dạng phức tạp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tận tình giúp đỡ thầy TS Trần Văn Tùng, trường Đại học Lâm Nghiệp giúp em q trình hồn thành đồ án Lời cảm ơn đến Khoa Cơ Điện – Cơng Trình Trường đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện cho em trình học tập Hình 3.6 Lịng khn lịng khn 3.2 Mơ q trình dập tạo hình Khi tính tốn công nghệ chế tạo chi tiết cắp capo xe ô tơ con, ngun cơng khó khăn định tới chất lượng sản phẩm cuối ngun cơng dập tạo hình Chính vậy, để đảm bảo cho thiết kế thành công, ta phải nghiên cứu tiến hành mơ số q trình dập tạo hình Hơn nữa, việc tính tốn thơng số cơng nghệ, kích thước, hình dạng khn cách xác cần thiết phải thực mô số Vì nội dung trình bày chương này, ta nghiên cứu tốn mơ dập tạo hình chi tiết nắp capo xe tơ Các ngun cơng khác khơng tính tốn mơ Như trình bày chương 1, thơng qua mơ số ta xác định phân bố vùng biến dạng khác sản phẩm, ứng suất, biến dạng chất lượng sản phẩm Nếu cần thiết phải thay đổi kết cấu khuôn mẫu hay thông số công nghệ cho phù hợp ta thực tối ưu mô số Kết cuối mô số sử dụng việc thiết kế chế tạo bề mặt lịng khn với tiêu chí chất lượng sản phẩm tốt, không xảy khuyết tật sản phẩm nhăn, rách hay có khả bị đàn hồi lại 56 3.2.1 Các bước thực tốn mơ Trình tự thực mơ hình hóa q trình mô thực theo bước sau đây: Tiền xử lý (Pre-Processing): Tiền xử lý mô đun đầu vào, bao gồm bước sau: + Xây dựng mơ hình hình học + Định kiểu phần tử + Lựa chọn mơ hình vật liệu + Chia lưới phần tử hữu hạn + Xây dựng toán tiếp xúc + Xây dựng toán biên Giải toán (Solution) Tính tốn phần tử hữu hạn để xác định phân bố ứng suất, biến dạng, chuyển vị, nhiệt độ … Hậu xử lý (Post-Processing) Xem xét phân tích kết đánh giá chất lượng sản phẩm Nếu cần thiết phải điều chỉnh ta quay trở lại bước thay đổi thơng số đầu vào Hình 3.7: Trình tự bước mô số Xuất phát từ sản phẩm, ta xây dựng mơ hình hình học sản phẩm 57 cách thiết kế phần mềm solidworks Sản phẩm biểu diễn đưới dạng surface biên dạng mơ hình hình học sản phẩm sở để thiết kế bề mặt chày cối Biên dạng chày thiết kế dựa bề mặt sản phẩm, biên dạng cối suy từ biên dạng chày với khoảng cách chày cối 1,1 mm, độ dầy sản phẩm mm Hình 3.8 Sản phẩm mong muốn sau dập tạo hình Như vậy, ta có mơ hình khn dập chi tiết nắp capo xe hình 3.8 Mơ hình biểu diễn dạng mặt, trước hết ta quan tâm đến biên dạng tạo hình chi tiết Hình 3.9 Mơ hình khn dập chi tiết Từ mơ hình khn (phơi, chày, cối), ta tiến hành chia lưới cho phôi, chia lưới cho cối, chày đặt điều kiện biên tiếp xúc Điều kiện biên 58 tiếp xúc mặt phôi tiếp xúc với chày dập tiếp xúc với mặt cối Hình 3.10 Mơ hình chia lưới phơi Trên hình 3.10 trình bày mơ hình chia lưới phần tử hữu hạn cho phôi 3.2.2 Kết mô số Sau tiến hành mô phỏng, ta có kết sau: Hình 3.11 Phân bố biến dạng vùng khác sản phẩm Hình 3.11 biểu diễn vùng biến dạng khác sản phẩm Qua kết hình 3.11, ta kết luận chất lượng sản phẩm, vùng xuất khuyết tật nhăn rách sản phẩm Kết mô cho thấy sản phẩm khơng có vùng màu xanh (vùng có chất lượng sản phẩm tốt) Trên sản phẩm có phần lớn màu xám thể phôi không bị biến dạng Mức độ biến dạng nhỏ 1%, chi tiết chủ yếu bị uốn Chính sau 59 tạo hình xong chi tiết bị đàn hồi lại gây sai số hình dạng kích thước sản phẩm Trên sản phẩm ta nhận thấy xuất nhiều vùng màu tím, thể chi tiết bị nhăn Như vậy, ta thấy bề mặt chày tiếp xúc với phơi thời điểm đầu trình dập dẫn đến tượng nhăn sản phẩm Hình 3.12 Phân bố chiều dày sản phẩm Trên hình 3.12 biểu diễn kết biến mỏng sản phẩm Vùng màu đỏ thể sản phẩm bị biến mỏng nhiều nhất, ta thấy vùng màu đỏ xuất vị trí bề mặt, góc lượn mép sản phẩm, điều cho thấy vùng dễ bị rách Nhưng chủ yếu ta quan sát vùng bị nhăn sản phẩm Ở đây, ta nhận thấy rõ kim loại vùng sản phẩm không bị biến dạng dẻo, mà biến dạng đàn hồi Với mức độ biến dạng nhỏ (