Gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm hay còn gọi là dập nguội là công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ gia công kim loại bằng áp lực đang đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất hiện nay, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công cơ khí Theo thống kê, các chi tiết máy và sản phẩm được chế tạo bằng phương pháp rèn và dập nguội chiếm tỷ lệ đáng kể trên thị trường thế giới Cụ thể, trong ngành chế tạo ôtô, các chi tiết như cửa xe, khung xe được sản xuất bằng công nghệ này chiếm tới 85%, trong khi đó tỷ lệ này là 80% trong ngành chế tạo thiết bị điện tử, điện lạnh và gần như 100% trong ngành sản xuất đồ dùng gia đình như xoong, nồi, muỗng inox.
Gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm là công nghệ biến dạng kim loại tấm bằng áp lực để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp ô tô, hàng không, quốc phòng và sản xuất hàng tiêu dùng Ưu điểm của phương pháp dập tấm là có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao, năng suất cao, giá thành sản phẩm thấp, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đồng thời tăng độ bền của chi tiết thông qua quá trình biến dạng dẻo nguội.
Nhóm chúng em đã quyết định nghiên cứu và tìm hiểu quy trình chế tạo một bộ khuôn dập tấm để dập ra một chi tiết máy từ bản vẽ khách hàng, nhằm ứng dụng công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm vào thực tế Quá trình nghiên cứu này giúp chúng em đúc kết kiến thức chuyên môn về công nghệ gia công kim loại và kinh nghiệm thực tiễn về lĩnh vực khuôn dập tấm Thông qua đề tài này, chúng em mong muốn đóng góp tri thức và sức lực cho nền công nghiệp sản xuất nước nhà và trở thành một phần của nguồn nhân lực có kiến thức chuyên môn về lĩnh vực khuôn dập tấm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Sản phẩm của đề tài đóng góp một phần quan trọng vào sự phát triển của ngành cơ khí hiện nay, khẳng định vị thế và tầm quan trọng của ngành cơ khí Việt Nam cũng như trên toàn thế giới Ngành cơ khí đóng vai trò then chốt, là nền tảng thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, khẳng định vị thế không thể thiếu trong sự phát triển kinh tế - xã hội.
Sản phẩm của đề tài này có tiềm năng ứng dụng thực tế cao trong các ngành công nghiệp cơ khí hiện nay, đặc biệt là khi được tích hợp vào các cụm chi tiết trên xe máy, ô tô và các phương tiện khác Việc áp dụng sản phẩm này có thể đóng góp một phần quan trọng vào sự phát triển của ngành công nghiệp trong tương lai, giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng của các sản phẩm cơ khí.
Mục tiêu nguyên cứu đề tài
- Thiết kế ra bộ khuôn hoàn chỉnh, xây dựng mô hình khuôn 3D bằng phần mềm Creo và NX
- Tìm hiểu về công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nói chung và phương pháp áp lực dập tấm nói riêng
- Trau dồi kiến thức về quy trình chế tạo sản phẩm dập tấm
- Đáp ứng theo yêu cầu của khách hàng.
Đối tượng và phạm vi nguyên cứu
- Sản phẩm (Bản vẽ chi tiết)
- Công nghệ dập cắt và công nghệ dập vuốt
Sản phẩm dập ra là một linh kiện lắp ráp quan trọng trong tổ hợp máy được lưu hành trên thị trường Quá trình chế tạo chi tiết dập đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ các bước công nghệ nghiêm ngặt, bao gồm cả khâu kiểm tra và tạo ra 2 bộ khuôn dập phù hợp Để hạn chế phế phẩm, có thể áp dụng các phương pháp như mô phỏng quá trình dập bằng phần mềm chuyên dụng và dập thử các biên dạng khác nhau để tìm ra biên dạng thích hợp, đảm bảo sản phẩm đầu ra đạt yêu cầu kỹ thuật.
Phương pháp nghiên cứu
- Dựa vào nhu cầu thị trường sử từ các sản phẩm cơ khí được sản xuất bằng phương pháp dập nguội ngày càng cao
- Dựa vào khả năng công nghệ có thể tạo ra sản phẩm từ khuôn dập
- Cơ sở lý thuyết chế tạo khuôn dập
1.5.2 Phương pháp nguyên cứu cụ thể
- Tiến hành tìm hiểu, thu nhập tài liệu có liên quan đến sảm phẩm với tính năng tương tự trên thị trường, nhu cầu người dùng
- Khảo sát kích thước, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
- Khảo sát thực tế ở xưởng của công ty
- Sơ đồ của qui trình chế tạo chi tiết
- Bản vẽ bán thành phẩm ở các nguyên công khi dập qua nhiều nguyên công
- Sơ đồ xếp hình vật liệu
- Kế hoạch sản xuất chi tiết hàng năm
- Điều kiện kỹ thuật nghiệm thu
- Các thông số kỹ thuật của thiết bị
Từ đó, chúng tôi tiến hành phân tích và tổng hợp các lý thuyết và thực nghiệm để chỉnh sửa sản phẩm, đảm bảo rằng sản phẩm không chỉ phù hợp với quy trình sản xuất mà còn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của khách hàng.
Kết cấu của đề tài
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập cho sản phẩm vật liệu
SPFH590” gồm 6 chương chính, Kết luận – Đề nghị và Tài liệu tham khảo:
Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài
Chương 3: Cơ sở lý thuyết
Chương 4: Phương hướng và các giải pháp
Chương 5: Tính toán, thiết kế khuôn
Chương 6: Sản phẩm – Kết quả
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Quá trình biến dạng công nghệ dập tạo hình
Phương pháp dập tấm kim loại thường được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc lạnh, nhưng phương pháp dập nguội là phương pháp phổ biến nhất Quá trình này sử dụng lực bên ngoài để tạo ra biến dạng dẻo của tấm hoặc tấm thép, giúp tạo hình sản phẩm theo yêu cầu Đồng thời, phương pháp dập kim loại tấm cũng là một lựa chọn thân thiện với môi trường vì không tạo ra khí thải độc hại, góp phần bảo vệ môi trường.
Công nghệ dập tạo hình kim loại tấm là quy trình biến dạng và định hình phôi kim loại bằng khuôn dập để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước phức tạp từ tấm kim loại Công nghệ này cho phép sản xuất các sản phẩm có chất lượng cơ tính tốt, năng suất cao và giá thành hợp lý Ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hóa chất, y tế, quốc phòng, xây dựng và giao thông vận tải, công nghệ dập tạo hình đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp nặng.
Để thúc đẩy sự phát triển lâu dài của Việt Nam, chúng ta cần xây dựng một chiến lược phát triển ngành gia công áp lực cụ thể và hiệu quả, đồng thời tạo điều kiện cho các doanh nghiệp nước ngoài tham gia để nâng cao trình độ chuyên môn Công nghệ và thiết bị gia công bằng phương pháp áp lực là một trong những tiêu chí quan trọng đánh giá tiềm năng và độ phát triển của một quốc gia Do đó, việc đột phá và đổi mới trong sự phát triển ngành gia công áp lực là hết sức cần thiết.
Ưu, nhược điểm công nghệ dập tạo hình bằng gia công áp lực
a So với công nghệ đúc [2]:
+ Dễ tự đông hóa và cơ tính hóa
+Tăng chất lượng bề ngoài sản phẩm bằng cách gia công áp lực kim loại sẽ cho độ bóng cao, chính xác đến từng chi tiết
Quá trình biến tổ chức sợi của kim loại thành tổ chức sợi có thể tạo ra các tổ chức sợi uốn, xoắn khác nhau, từ đó làm tăng cơ tính cho sản phẩm, giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất của sản phẩm.
+ Năng suất cao vì thế giá thành sản phẩm thấp, tiết kiếm được thời gian sản xuất
+ Độ bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết đúc
+ Chỉ phù hợp với gia công hàng lượt, vì chi phí ban đầu cao ( khuôn, thiết bị, máy móc) + Không chế tạo được các loại vật liệu dẻo
+ Đòi hỏi phải có trình độ tay nghề cao
+ Tính toán quy trinh phức tạp
+ Điều kiện làm việc nặng nhọc
+ Đặc biệt không sản xuất được các khuôn phức tạp hay các chi tiết có kết cấu phức tạp b So với công nghệ gia công cắt gọt [2]:
+ Gia công được các hình dạng chi tiết lớn
+ Thích hợp cho các cá nhân hay tổ chức sản xuất hàng loạt
+ Độ chính xác và độ bóng thấp hơn so với gia công cắt gọt
+ Đòi hỏi phải có trình độ tay nghề cao
+ Thời gian sẽ gia công lâu hơn và tốn nhiều chi phí sản xuất.
Định nghĩa khuôn dập tấm
Khuôn dập là một dụng cụ đặc biệt được tạo thành từ nhiều bộ phận và chi tiết lắp ghép, giúp thực hiện một hoặc nhiều nguyên công trên các thiết bị phù hợp Qua quá trình tác dụng áp lực, khuôn dập làm cho vật liệu kim loại bị biến dạng dẻo hoặc phá hủy, tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết.
Phân loại
Dựa vào tính công nghệ và đặc điểm biến dạng của kim loại , khuôn dập tấm được phân loại thành các dạng sau [3]:
Khuôn cắt đột là một loại khuôn được sử dụng rộng rãi trong gia công cơ khí, giúp tạo ra các chi tiết phẳng hoặc tạo lỗ trên các chi tiết rỗng, chi tiết cong Ngoài ra, khuôn cắt đột còn được dùng để tạo phôi cho các nguyên công khác, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong quá trình sản xuất Với nhiều loại khuôn khác nhau như khuôn đột lỗ, khuôn cắt, khuôn cắt trích, khuôn cắt đột đáp ứng được nhu cầu đa dạng của các ngành công nghiệp khác nhau.
+ Khuôn dập vuốt: Để biến phôi phẳng hoặc rỗng thành các chi tiết rỗng có hình dạng mặt cắt ngang
+ Khuôn tạo hình: gồm các loại như: khuôn tóp, lên vành, dập nổi, …
Phân loại theo mức độ phức tạp của khuôn:
+ Khuôn đơn giản (khuôn đơn): Sau một lần dập chỉ thực hiện được một công việc nhất định
+ Khuôn liên tục: Cứ mỗi làn dập máy nó có thể thực hiện hai công việc hai công việc trở lên
Khuôn phối hợp là loại khuôn được thiết kế để thực hiện nhiều nguyên công cùng một lúc, giúp tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh sau chỉ một lần dập, tiết kiệm thời gian và tăng hiệu quả sản xuất.
Ngoài ra còn phân loại khuôn dập tấm theo kết cấu khuôn:
+ Khuôn không có dẫn hướng: Rất hiếm khuôn không sử dụng dẫn hướng
+ Khuôn có dẫn hướng: hầu hết các loại khuôn đều thường sử dụng dẫn hướng
2.2 Các vật liệu dạng tấm chế tạo khuôn
Thép tấm SS41 (SS400)
Thép tấm SS41 (hay còn được gọi là SS400) là mác thép tấm theo tiêu chuẩn JIS
G3101 của Nhật Bản Đây là loại thép có giới hạn độ bền kéo từ khoảng 400 – 510 Mpa
Bảng 2.1 Các thành phần hóa học của thép SS41
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 2.2 Tên gọi của thép SS41 theo tiêu chuẩn từng nước
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
CT42/CT51 TCVN Việt Nam
A36 ASTM Châu ÂU b Ứng dụng
- Được áp dụng trong các lĩnh vực chế tạo máy, chế tạo tàu thuyền và các đồ gia dụng cơ khí,…
- Cán phôi dạng dây kích thước ∅6, ∅8 hay là dạng thanh kích thước ∅30, ∅40
Thép tấm SKD11
Thép SKD11 là mác thép tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản, thường được ứng dụng trong ngành cơ khí khuôn mẫu và chi tiết máy, đặc biệt là chế tạo khuôn dập nguội Ưu điểm của thép SKD11 là độ cứng cao, khả năng chịu mài mòn tốt, thích hợp tôi ở nhiệt độ cao và có tính gia công, mài và cắt dây tốt.
Bảng 2.3 Các thành phần hóa học của thép SKD11[3*]
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 2.4 Các tên gọi của thép SKD11 theo Tiêu chuẩn từng nước[3*]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
2310 SS Thụy Điển b Ứng dụng [3]
- Dùng để sản xuất tấm trong khuôn dập đột, khuôn dập nguội sản xuất hàng loạt, khuôn gạch không nung,…
- Dùng làm dao xả tôn, chấn tôn và dao xả bang inox
- Chế tạo các chi tiết cần độ chính xác cao, sản xuất hàng loạt …
- Trục khuỷu, trục cán, trục điều hướng
- Các chi tiết chịu lực như con lăn, bánh răng,… c Nhiệt luyện, xử lí nhiệt Thép SKD11
Sau quá trình nhiệt luyện, tôi và ram đạt độ cứng khoảng 58-60HRC, cho thấy đây là vật liệu đòi hỏi kỹ thuật nhiệt luyện phức tạp hơn so với các vật liệu khác Để đạt được hiệu quả nhiệt luyện tối ưu, cần đảm bảo nhiệt độ tôi và thời gian giữ nhiệt chính xác, tránh sai sót có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Thép SCM440
Là thép hợp kim Crôm – Molypden với lượng Cacbon trung bình Lượng Crôm thường chứa 0.8 – 1.2% giúp tạo độ cứng tương đối cho loại thép này [2*]
Bảng 2.5 Các thành phần hóa học của thép SCM440 [2*]
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 2.6 Các tên gọi của thép SCM440 theo tiêu chuẩn từng nước [2*]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
SCM440 JIS4105 Nhật Bản a Tính chất vật lý của thép JIS SCM440
- Khối lượng riêng của SCM440: 7,8kg/cm3
- Hệ số co gión nhiệt: 12,5 àm/m°C ở 0 - 120°C
- Độ dẫn nhiệt: 42,6 W/mK ở 100°C b Tính chất cơ học của thép hợp kim SCM440
- Độ cứng: 48-52HRC / 217-235 HBS (Thử nghiệm ở nhiệt độ phòng 25°C)
Thép SCM440 sau khi xử lý nhiệt có thể đạt độ cứng từ 58 HRC đến 60 HRC, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội Với độ ổn định thành phần tốt và ít chứa yếu tố có hại, thép SCM440 sở hữu độ tinh khiết cao, lớp khử nhiễu nhỏ và ít khuyết tật bề mặt Ngoài ra, thép SCM440 còn có tỷ lệ nứt lạnh thấp, độ cứng nóng tốt và độ dẻo dai tốt, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe trong nhiều ứng dụng khác nhau.
2.3 Yêu cầu kĩ thuật của các loại khuôn dập [5]
- Gia công, lắp ráp khuôn mẫu đảm bảo độ chính xác cao
- Những bề mặt làm việc và tiếp xúc của các chi tiết thuộc khuôn phải có độ bóng cao
- Đảm bảo đúng chế dộ nhiệt luyện cho từng chi tiết để đạt đô cứng cần thiết
- Chọn vật liệu sao cho phù hợp với từng loại chi tiết của khuôn
- Áp dụng triệt để các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn
Đảm bảo độ bền và tuổi thọ khuôn cao là yếu tố quan trọng trong sản xuất Độ bền của khuôn được xác định bằng số lượng sản phẩm có thể tạo ra từ khi bắt đầu dập cho đến khi sửa khuôn Cụ thể, đối với khuôn dập cắt có độ bền trung bình, số sản phẩm tạo ra trước khi phải sửa chữa khuôn thường nằm trong khoảng từ 17.000 đến 22.000 chi tiết, và đến khi khuôn hỏng hoàn toàn có thể tạo ra từ 500.000 đến 700.000 chi tiết.
2.4 Khái quát công nghệ dập cắt
Khái niệm nguyên công cắt
Cắt là một nguyên công gia công không phoi quan trọng, giúp loại bỏ một phần hoặc toàn bộ kim loại khỏi tấm vật liệu Quá trình cắt được thực hiện thông qua việc sắp xếp các lưới cắt theo hình dạng mong muốn Trong đó, vật liệu được cắt bởi hai lưỡi cắt hợp với nhau một góc cạnh của dao 𝛽, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cao trong gia công.
Khi chày tiếp xúc vào phôi, lưỡi cắt sẽ ép vào vật liệu cho đến khi ứng suất vượt quá giá trị ứng suất cắt cho phép, dẫn đến sự hình thành nứt vỡ vật liệu tại mép cắt của cối Quá trình này tiếp tục diễn ra khi vết nứt phát triển vào trong tấm và cuối cùng tách rời vật liệu, tạo ra hình dạng mong muốn.
Hình 2.2 Qúa trình cắt vật liệu dạng tấm bằng khuôn
+ u: Khe hở một bên chày và cối
+uL: Khe hở một bên chày cối lớn nhất
Hình 2 1 Các phương pháp và nguyên lý cắt
Hình 2.3 Khe hở chi tiết mẫu thực tế
Việc xác định khe hở đối với khuôn cắt có thể coi là một yếu tố quan trọng, quyết định đến chất lượng của chi tiết thành phẩm Bởi vì, ngoài việc phụ thuộc vào chất lượng của chày cối, biên dạng của chi tiết có đẹp và mịn hay không còn phụ thuộc vào khe hở chính xác giữa chày và cối.
Kết cấu khuôn cắt - đột [3]
Kết cấu của khuôn cắt - đột rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và độ chính xác của sản phẩm Mặc dù vậy, về mặt kết cấu, mỗi khuôn đều có các bộ phận cơ bản với các công dụng giống nhau.
+ Cụm đế khuôn dùng để gá kẹp các chi tiết, các bộ phận làm việc của khuôn và bộ phận dẫn hướng cho khuôn
+ Cụm các chi tiết làm việc chủ yếu bao gồm chày, cối, áo chày, áo cối, và các chi tiết đệm, đẩy tháo gỡ sản phẩm hoặc phế liệu,…
Cụm các chi tiết định vị, dẫn hướng phôi đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất, cho phép thực hiện các thao tác tự động hoặc bán tự động như cấp phôi, thu hồi, phân loại sản phẩm và di chuyển sản phẩm sang thiết bị khác để thực hiện nguyên công tiếp theo.
Về nguyên lý, khuôn cắt thường được sử dụng theo các sơ đồ sau [3] :
Hình 2.4 Sơ đồ kết cấu khuôn cắt thuận và nghịch
Kết cấu khuôn cắt là một yếu tố quan trọng trong sản xuất, và có nhiều loại kết cấu khuôn cắt khác nhau Một số loại kết cấu khuôn cắt phổ biến bao gồm khuôn cắt thuận không có chặn phôi, khuôn cắt thuận có chặn phôi cố định và khuôn cắt thuận có chặn phôi di động Ngoài ra, còn có kết cấu khuôn cắt nghịch không và có chặn phôi, mỗi loại đều có đặc điểm và ứng dụng riêng trong sản xuất Việc lựa chọn loại kết cấu khuôn cắt phù hợp sẽ giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm và tăng hiệu quả sản xuất.
Khái quát công nghệ dập vuốt (dập lận)
Dập vuốtlà một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết
Có hai phương pháp dập vuốt:
+ Dập vuốt không chủ định làm giảm chiều dày vật liệu được gọi là dập vuốt không biến mỏng
Dập vuốt có chủ định làm giảm chiều dày của phôi, đặc biệt là chiều dày thành chi tiết, được gọi là dập vuốt có biến mỏng vật liệu Loại công nghệ này thường được áp dụng cho phôi đã trải qua quá trình dập vuốt lần đầu không biến mỏng, thường bắt đầu từ phôi phẳng.
Hình 2.5 Sơ đồ các phương pháp dập vuốt khác nhau [2]
2.5.3 Một số đặc điểm của khuôn dập vuốt [3]
Khuôn dập vuốt (dập lận) là một loại khuôn được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong quá trình dập lân, giúp biến dạng vật liệu dạng tấm thành các hình dạng khác nhau theo yêu cầu của sản xuất Quá trình này đòi hỏi sự chính xác và độ tin cậy cao, do đó khuôn dập vuốt phải được chế tạo với độ chính xác và chất lượng cao.
Trong quy trình dập lận, những chỗ vành khăn của nguyên liệu sẽ được định hình thành sản phẩm mong muốn Do thể tích vật liệu không đổi, chiều cao của sản phẩm sau khi dập lận phải lớn hơn chiều rộng của vành để đảm bảo độ chính xác và chất lượng của sản phẩm.
Dập lận diễn ra nhờ biến dạng đàn hồi cùng kèm theo sự dịch chuyển hầu hết kim loại thành hình chi tiết
2.5.4 Phương pháp chống nhăn trong dập vuốt sâu a Hiện tượng nhăn trong dập vuốt sâu
Một trong những khuyết tật thường gặp trong quá trình vuốt sâu là sự nhăn nheo của chi tiết kim loại tấm, đặc biệt là trên bộ phận vành hoặc bề mặt của bộ phận này Sự nhăn nheo này xảy ra do bề mặt của vật liệu bị ứng suất vuốt phân tán do lực vuốt và ứng suất tiếp ép hướng tâm trong quá trình dập Để phòng ngừa nhăn nheo, sản phẩm của quá trình vuốt sâu cần được chế tạo chính xác, đồng thời có thể áp dụng các phương pháp chống nhăn ở vùng vuốt sâu để đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Một phương pháp hiệu quả để loại bỏ nếp nhăn ở những vùng đã được sử dụng áp lực chặn phôi là thực hiện quy trình dập lận Trong quá trình này, các áp lực chặn phôi được áp dụng đồng đều để rút tất cả phôi khỏi cối, giúp loại bỏ nếp nhăn một cách dễ dàng.
Tăng áp lực có thể tạo ra một số thành công đáng kể trong quá trình gia công Việc áp dụng lực khí nén hoặc thủy lực cho phép điều chỉnh áp lực chặn phôi theo từng cấp bậc của máy, từ đó mở rộng khả năng gia công và cho phép tăng chiều sâu cho phép của phôi, giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Thiết kế chày và cối:
Thiết kế chày và miệng (khoang) của cối để được tối ưu nhằm giảm thiểu nguy cơ nhăn
Khi thiết kế sản phẩm vuốt, việc chọn bán kính mặt bích đủ rộng là yếu tố quan trọng để chống mòn và hạn chế đáng kể nguy cơ nhăn Đồng thời, giảm độ phức tạp và không đối xứng cũng là những yếu tố cần xem xét Kết hợp nhiều nguyên công vuốt trong quá trình sản xuất sẽ mang lại nhiều lợi ích trong việc ngăn ngừa nhăn ở những sản phẩm vuốt sâu, giúp tạo ra sản phẩm chất lượng cao hơn.
Sử dụng gân vuốt và khe hở giữa chày và cối trong quá trình dập vuốt
Quá trình dập vuốt các chi tiết hình trụ thường gặp phải sự không đồng nhất về lực kéo phôi vào miệng cối ở các góc khác nhau của đường bao Cụ thể, lực kéo phôi ở phần thẳng nhỏ hơn so với phần cong, và lực kéo phôi ở phần cong tăng thêm nếu bán kính cong ở góc của cối nhỏ hơn Điều này dẫn đến độ cao không đồng nhất của chi tiết hình trụ đã được dập vuốt, với chiều cao lớn hơn ở phần góc hộp và nhỏ hơn ở phần thành thẳng Ngoài ra, sự không đồng đều trong quá trình kéo dọc phôi theo đường bao của cối cũng gây ra sự không đồng đều trong trạng thái ứng suất ở thành phần hộp của chi tiết, dẫn đến biến dạng chi tiết như đứt hoặc rách.
Qua quá trình tìm hiểu về tầm quan trọng của gia công tạo hình kim loại tấm, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về công nghệ dập tấm và các giải pháp công nghệ ứng dụng trong công nghiệp Việc nắm rõ tầm quan trọng của gia công tạo hình kim loại tấm và các công nghệ ứng dụng hiện đại giúp hình thành lý luận và có thể áp dụng vào sản xuất một cách hiệu quả.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về gia công áp lực
Gia công kim loại bằng áp lực là một phương pháp gia công hiệu quả, sử dụng ngoại lực tác động trực tiếp lên kim loại ở thể rắn, có thể ở nhiệt độ cao (nóng) hoặc nhiệt độ thấp (nguội) Quá trình này áp dụng cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại, giúp thay đổi hình dáng của chi tiết (vật thể) mà không làm phá hủy tính liên kết và tính bền dẻo của kim loại.
3.1.2 Phân loại [4] Đối với các kim loại ở trạng thái mềm, nguội thường dùng các phương pháp như kéo dây, dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò Các sản phẩm làm bằng thép có khối lượng lớn hay chiều dài lớn thường cán nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy
Dập tấm là quá trình chế tạo các loại chi tiết từ phôi có dạng tấm, có thể được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội Tuy nhiên, phương pháp dập tấm thường được thực hiện ở trạng thái nguội, còn gọi là dập nguội, do tính tiện nghi và hiệu quả cao hơn.
Dập nóng thể tích, còn được biết đến với tên gọi rèn khuôn, là phương pháp biến đổi và biến dạng kim loại thông qua tác dụng lực từ đầu chày hoặc đầu máy ép, giúp tạo ra sản phẩm có kích thước và hình dạng mong muốn Phương pháp này thường được ứng dụng trong sản xuất hàng loạt hoặc hàng loạt lớn, mang lại hiệu quả cao trong việc tạo ra các sản phẩm có độ chính xác và chất lượng cao.
Rèn tự do là phương pháp biến dạng kim loại thông qua tác dụng của lực dập từ đầu chày máy hoặc lực ép từ máy ép, không cần sử dụng khuôn Điều này cho phép kim loại biến dạng tự do mà không bị hạn chế bởi lòng khuôn bên trong Do đó, phương pháp này đặc biệt thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc nhu cầu sửa chữa linh kiện.
Quá trình cán là phương pháp biến dạng kim loại bằng cách sử dụng hai trục quay của máy cán Khi đó, phôi kim loại sẽ bị biến dạng và di chuyển nhờ lực ma sát tạo ra giữa đầu máy và chi tiết, từ đó tạo ra sản phẩm cán với hình dạng và kích thước mong muốn.
Kéo và ép là hai phương pháp chế tạo quan trọng trong sản xuất công nghiệp Kéo là phương pháp kéo dài phôi qua khuôn kéo, tạo ra sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng và độ chính xác chi tiết cao Trong khi đó, ép là phương pháp chế tạo các thỏi hoặc ống kim loại màu và hợp kim bằng cách cho kim loại nung nóng vào khuôn ép, sau đó sử dụng chày ép để tạo hình và kích thước chi tiết cần thiết.
Miết (tiện dựng) là phương pháp chế tạo chi tiết có dạng tròn xoay từ kim loại tấm mỏng, giúp thay thế các phương pháp dập tấm truyền thống Quá trình này cho phép tạo ra các chi tiết tròn xoay mà không cần phải thực hiện các bước như tóp miệng, viền mép, uốn vành, giúp tiết kiệm thời gian và tăng hiệu quả sản xuất.
Gò là phương pháp tạo hình kim loại thông qua các quy trình biến dạng dẻo để chuyển đổi phôi tấm hoặc thanh thành hình dạng mong muốn Sau đó, các mối ghép như hàn, tán đinh hoặc ghép mí được sử dụng để kết nối các bộ phận đã gò thành sản phẩm hoàn chỉnh Trong lĩnh vực sửa chữa ô tô, nghề làm đồng kết hợp công nghệ gò và công nghệ hàn để tạo ra các sản phẩm chất lượng cao.
Biến dạng của kim loại [4]
Kim loại dưới tác động của nội lực và ngoại lực sẽ sinh ra biến dạng Trong đó:
Ngoại lực là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình gia công kim loại, được định nghĩa là lực tác động từ bên ngoài lên vật liệu, thường do con người hoặc thiết bị gây ra Ngoại lực bao gồm bốn thành phần chính: lực chính, phản lực, lực ma sát và lực quán tính, mỗi thành phần đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công kim loại.
Nội lực là lực xuất hiện bên trong vật thể khi có tác dụng của ngoại lực, đồng thời cũng có thể hình thành do tác dụng của các hiện tượng hóa lý như nung nóng hoặc làm nguội Khi nội lực xuất hiện, nó gây ra ứng suất bên trong vật thể, và nếu ứng suất này vượt quá giới hạn nhất định, vật thể sẽ bị biến dạng, cong vênh hoặc nứt nẻ.
Lực chính là yếu tố quan trọng quyết định sự biến dạng của vật liệu kim loại, được tạo ra khi người hoặc thiết bị tác dụng lực thông qua dụng cụ gia công như đầu búa, khuôn rèn, trục cán, vào kim loại Hướng của lực chính thường song song với hướng chuyển động của dụng cụ gia công, và theo nguyên tắc cộng véc tơ, nhiều lực chính có thể được tập hợp thành một lực thống nhất Điểm đặt lực cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến sự biến dạng của vật liệu.
Phản lực là lực ngược chiều xuất hiện để ngăn chặn chuyển động tự do của vật bị tác dụng lực, thường sinh ra ở những bộ phận của thiết bị có chiều ngược với trục chính Phản lực chỉ xuất hiện khi có lực chính tác động lên vật, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và ổn định chuyển động của thiết bị.
Lực ma sát là lực xuất hiện khi hai vật chuyển động tương đối lên nhau, có chiều ngược với chiều chuyển động của vật và được xác định bằng tích số của hệ số ma sát và phản lực tiếp tuyến Lực ma sát đóng vai trò quan trọng trong việc cản trở chuyển động của kim loại khi chúng bị biến dạng, gây ra bởi sự tương tác giữa các bề mặt tiếp xúc.
Lực quán tính là lực xuất hiện do sự di chuyển và biến dạng của các chất điểm hoặc vật thể, gây ra bởi sự thay đổi gia tốc Theo định luật 3 Newton, lực quán tính được tính bằng tích của khối lượng và gia tốc của vật thể, phản ánh mối quan hệ trực tiếp giữa khối lượng và gia tốc trong chuyển động.
3.2.2 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
Khi chịu tác động của ngoại lực, kim loại thường trải qua ba giai đoạn biến dạng quan trọng, bao gồm biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy Giai đoạn đầu tiên là biến dạng đàn hồi, tại đó kim loại có thể phục hồi hình dạng ban đầu khi ngoại lực được loại bỏ Tiếp theo là biến dạng dẻo, giai đoạn mà kim loại bắt đầu thay đổi hình dạng vĩnh viễn Cuối cùng, nếu ngoại lực vượt quá giới hạn chịu đựng của chi tiết, kim loại sẽ bước vào giai đoạn phá hủy, dẫn đến mất hoàn toàn khả năng chịu lực.
- Là biến dạng mà luôn luôn tỉ lệ thuận với lực tác dụng, nếu dưng tác dụng lực thì chi tiết sẽ về trạng thái ban đầu
Khi kim loại chịu tác động của ngoại lực, các nguyên tử trong mạng tinh thể sẽ bị biến dạng đàn hồi, dẫn đến sự thay đổi khoảng cách giữa chúng Tuy nhiên, khi ngoại lực được loại bỏ, lực liên kết sẽ giúp các nguyên tử trở về vị trí cân bằng ban đầu, kết thúc quá trình biến dạng đàn hồi.
Biến dạng dẻo là một dạng biến dạng mà sau khi bỏ lực tác dụng, vật thể vẫn giữ lại một phần biến dạng dư, mà không có dấu hiệu phá hủy trên các phần tử của vật thể Biến dạng này xảy ra khi ứng suất do ngoại lực vượt quá giới hạn đàn hồi của chi tiết, đồng thời vẫn tồn tại biến dạng đàn hồi trong quá trình biến dạng dẻo.
- Gia công áp lực là quá trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo của kim loại để làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết
Khi ứng suất sinh ra vượt quá giới hạn bền của kim loại, nó sẽ gây ra quá trình biến dạng phá hủy chi tiết Đây là giai đoạn thứ ba trong quá trình biến dạng của kim loại, xảy ra khi kim loại không còn khả năng chịu đựng ứng suất tác động lên nó, dẫn đến sự phá hủy cấu trúc và mất đi hình dạng ban đầu của chi tiết.
Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại [4] 18 1 Ảnh hưởng của ứng suất chính
3.3.1 Ảnh hưởng của ứng suất chính Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng Có 3 dạng ứng suất chính: ứng suất đường, ứng suất mặt và ứng suất khối Ứng suất chính làm cho vật thể biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng phá hủy và ảnh hưởng quyết định đến ứng suất tiếp Ứng suất tiếp sẽ gây ra sự trượt và song tinh làm cho vật thể biến dạng dẻo Ứng suất tiếp càng lớn thì biến dạng dẻo càng nhiều Ứng suất tiếp đạt trị số cực đại τmax tại các mặt tinh thể làm với phương của lực tác dụng một góc bằng 45 o Trị số τmax này phụ thuộc vào trạng thái ứng suất chính và giá trị của chúng
3.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính đối với tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại
Khi tác động của ứng suất kéo giảm và ứng suất nén tăng, tính dẻo của kim loại sẽ tăng lên đáng kể Cụ thể, trạng thái ứng suất kéo khối làm giảm tính dẻo của kim loại so với trạng thái ứng suất kéo mặt và đường Ngược lại, trạng thái ứng suất nén khối lại làm tăng tính dẻo của kim loại hơn so với ứng suất nén mặt và đường Điều này cho thấy sự phụ thuộc của tính dẻo kim loại vào loại ứng suất và trạng thái tác động.
3.3.3 Ảnh hưởng của thành phần hóa học
Thành phần hóa học của kim loại và hợp kim đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định tính dẻo và biến dạng của chúng Thành phần hóa học này bao gồm nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim và tạp chất, trong đó nguyên tố cơ bản tạo nên nền tảng của hợp kim, nguyên tố hợp kim giúp cải thiện các tính chất của hợp kim, còn tạp chất có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng của hợp kim.
Nguyên tố cơ bản đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các tổ chức cơ sở, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim, quyết định đến các tính chất cơ học của vật liệu.
Khi hợp kim hóa, nguyên tố hợp kim tạo ra các liên kết kim loại với kim loại cơ sở, bao gồm các hợp chất hóa học và hợp chất điện tử Những liên kết này thường có tổ chức tinh thể phức tạp, dẫn đến sự hình thành của kim loại và hợp kim rất cứng và giòn.
Nguyên tố tạp chất đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại Sự hiện diện của tạp chất, đặc biệt là các tạp chất phi kim loại như S, P, O, N, H, có thể làm giảm mạnh tính dẻo của kim loại Các tạp chất dễ cháy thường tập trung ở vùng tinh giới hạn, gây ra sự rối loạn mạng tinh thể và làm giảm tính dẻo của kim loại.
3.3.4 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng Đầu tiên, cần phân biệt tốc độ biến dạng và tốc độ hành trình của thiết bị Ví dụ: một vật dài 100mm và một vật khác dài 10mm đều được kéo dài trên một máy kéo có tốc độ hành trinh máy là 10m/s nhưng tốc độ biến dạng của vật thứ nhất là 10%/s và của vật thứ hai là 100%/s
3.3.5 Ảnh hưởng tới tổ chức và cơ tính kim loại
Tốc độ biến dạng càng tăng thì sự vỡ nát của các hạt càng lớn, độ hạt càng giảm do đó cơ tính tăng lên
Tổ chức kim loại vật đúc thường có dạng nhánh cây, hạt không đều và chứa nhiều khuyết tật như xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co, Tuy nhiên, thông qua quá trình biến dạng dẻo, các khuyết tật này có thể được khử bỏ, đồng thời tăng độ mịn chặt của kim loại, từ đó làm tăng cơ tính của vật liệu.
Biến dạng dẻo có thể tạo được các loại thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính sản phẩm
3.3.6 Ảnh hưởng tới lý tính kim loại
Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường trong kim loại
Tính dẫn điện của kim loại bị ảnh hưởng đáng kể bởi biến dạng dẻo Khi kim loại bị biến dạng dẻo, mạng tinh thể bị sai lệch, làm phá vỡ tính liên tục của điện trường trong tinh thể Điều này tạo ra những rào chắn cản trở sự chuyển động tự do của điện tử, dẫn đến tăng điện trở của kim loại.
Biến dạng dẻo có ảnh hưởng đáng kể đến tính dẫn nhiệt của vật liệu Khi biến dạng dẻo xảy ra, mạng tinh thể và vùng tinh giới bị xô lệch, dẫn đến giảm biên độ giao động nhiệt của các điện tử Kết quả là khả năng dẫn nhiệt của vật liệu bị giảm đáng kể do biến dạng dẻo làm cản trở sự truyền dẫn nhiệt hiệu quả.
Biến dạng dẻo trong kim loại có thể làm thay đổi đáng kể từ tính của nó Cụ thể, quá trình này làm thay đổi cách bố trí từ trường cơ bản, dẫn đến giảm độ thấm từ, độ từ giảo và độ từ dư Đồng thời, lực khử từ và vòng trễ từ tăng lên, ảnh hưởng đến tính chất từ của kim loại.
Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực [4]
3.4.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại đồng thời với biến dạng dẻo
Khi biến dạng dẻo kim loại, biến dạng đàn hồi có thể xảy ra đồng thời với biến dạng dẻo Trong quá trình này, quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Hooke, thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính giữa biến dạng đàn hồi và lực tác động lên vật liệu.
Khi gia công, chi tiết thường trải qua biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, dẫn đến kích thước của chi tiết sau khi gia công khác với kích thước của nó khi đang trong quá trình gia công Một ví dụ cụ thể là góc uốn của chi tiết thường không giống với góc uốn khi đang thực hiện quá trình uốn, tức là khác với góc của khuôn uốn được sử dụng.
Căn cứ vào định luật này, khi thiết kế khuôn dập cần chú ý lượng dư biến dạng dư do biến dạng đàn hồi gây ra
3.4.2 Định luật ứng suất dư
“Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân bằng nhau”
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
Yêu cầu của đề tài và thông số đề tài
- Kích thước hình học và hình dáng sản phẩm phải phù hợp yêu cầu của bản vẽ
- Độ khớp giữa các tấm khuôn cần đạt chính xác cao đặc biệt là chày và cối
- Bề mặt lòng khuôn và các điểm tiếp xúc cần có độ bóng cao
- Đảm bảo kích thước trong dung sai cho phép
- Không bị rách, các vành bề mặt chi tiết ít bị nhăn
- Dung sai khuôn đạt mức độ thấp nhất
4.1.2 Vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết
Vật liệu chi tiết: SPFH590
Vật liệu SPFH590 là loại thép tấm cán nóng (Strutural hot rolled steel) được sản xuất theo tiêu chuẩn JIS G3134 của Nhật Bản, với thành phần và cơ tính tương tự như thép 09Mn2 theo TCVN Loại thép này nổi bật với cường độ cao và được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng tạo hình và tính hàn tốt, giúp đáp ứng nhu cầu của nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
Ý nghĩa tên của thép SPFH590:
+ H: chế tạo bằng phương pháp cán nóng (Hot rolled steel)
+ 590: giới hạn bền kéo nhỏ nhất của vật liệu (MPa)
Thép SPFH590 sở hữu đặc tính của thép cacbon kết hợp với các nguyên tố quan trọng như Mangan, Photpho, Lưu huỳnh, Silicon, mang lại khả năng giữ nguyên đặc tính ngay cả khi bề dày giảm đi đáng kể Điều này giúp các chi tiết, linh kiện làm từ thép SPFH590 đạt hiệu quả kinh tế cao nhờ vào trọng lượng nhẹ hơn và tiết kiệm nguyên vật liệu hơn.
Ngoài ra, thành phần như trên giúp loại thép này có khả năng tăng cường độ dai , làm giảm tính dẻo của và làm cho giòn hơn
Ứng dụng của vật liệu này rất đa dạng, bao gồm sản xuất đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các bộ phận của xe trượt tuyết, mâm xe, và các linh kiện khác, phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống hàng ngày và công nghiệp.
Bảng 4.1 Thành phần các chất có trong vật liệu 09Mn2 [11]
Bảng 4.2 Thành phần các chất có trong vật liệu SPFH590 [11]
Tính cơ học của vật liệu [1*]:
+ Min Tensile Strength (Giới hạn bền kéo nhỏ nhất): 590 MPa
+ Min Yield Strength (Giới hạn bền uốn nhỏ nhất): 452 MPa
+ Min Elongation (Độ giãn dài tối thiểu): 21%
Bảng 4.3 Tên gọi của thép SPFH590 theo tiêu chuẩn từng nước [1*]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
Nguyên tố C Si Mn P S Al
Nguyên tố C Si Mn P S Al
Qui trình chế tạo sản phẩm
4.2.1 Lên phương án các bước công nghệ chế tạo chi tiết
+ Phương án 1: Thử công đoạn dập vuốt ra sản phẩm mẫu so sánh với khách hàng
Khi sản phẩm mẫu đạt yêu cầu, quy trình sản xuất sẽ chuyển sang công đoạn cắt đột sau khi dập thử công đoạn dập vuốt Đối với sản xuất hàng loạt vừa (10,000 chiếc/năm), quy trình sẽ bắt đầu với công đoạn M1-2 (dập cắt đột) và tiếp theo là công đoạn M2-2 (dập vuốt).
+ Phương án 2: Làm công đoạn M2-1 (dập cắt biên dạng) công đoạn M2-2 (dập vuốt)
Phương án 3 là thử công đoạn dập vuốt ra sản phẩm mẫu để so sánh với yêu cầu của khách hàng Nếu sản phẩm mẫu đạt yêu cầu, chúng ta sẽ tiến hành công đoạn cắt biên dạng và sản xuất hàng loạt với số lượng vừa phải, khoảng 10,000 chiếc/năm Quá trình sản xuất này bao gồm 3 công đoạn chính: M1-3 (dập cắt biên), M2-3 (dập vuốt) và M3-3 (đột lỗ), giúp tạo ra sản phẩm cuối cùng đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Ta tiến hành phân tích những điểm lợi và bất lợi ở mỗi phương án trên:
Phương án 1 là một giải pháp hiệu quả giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quá trình sản xuất Bằng cách lường trước và xác định sai số ngay từ đầu, doanh nghiệp có thể đối chiếu với yêu cầu của khách hàng và tìm ra giải pháp tốt nhất để xử lý Điều này không chỉ giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất, mà còn giúp rút ngắn thời gian lao động của công nhân, từ đó tăng lợi nhuận cho công ty.
Nếu công đoạn hai dập không đúng yêu cầu, điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến công đoạn một, dẫn đến sai biên dạng cắt Nguy cơ phải làm mới lại chày và cối theo biên dạng kết quả là rất cao, từ đó làm tăng chi phí sản xuất và mất thời gian gia công lại chày và cối.
Phương án 3 đòi hỏi thêm một công đoạn là đột lỗ, điều này không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn kéo dài thời gian lao động của công nhân, dẫn đến lợi nhuận không được tối ưu hóa.
Hình 4.4 Sản phẩm từ thép SPFH590
Bảng 5.33 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Bảng 5.34 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắt
Bảng 5.35 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Bảng 5.36 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Hình 4.5 Sản phẩm từ thép SPFH590
Bảng 5.1 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Bảng 5.2 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắt
Bảng 5.3 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Bảng 5.4 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắtHình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Khi thực hiện nhiều công đoạn sản phẩm, việc gá đặt nhiều lần có thể dẫn đến sai số ngày càng cao, làm giảm độ chính xác của sản phẩm Điều này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Kết luận: Phương án 1 là phương án tối ưu hóa nhất
4.2.2 Qui trình chế tạo sản phẩm
Hình 4.5 Sơ đồ qui tình chế tạo sản phẩm
Tuy trải qua nhiều công đoạn nhưng chỉ có 2 bước công nghệ chính để thành hình sản phẩm:
+ Nguyên công 1: Dập cắt kết hợp đột lỗ
+ Nguyên công 2: Dập lận (dập vuốt)
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Triển khai hình
Từ file 3D khách hàng, sử dụng phần mềm NX9 để trải hình [9]
Bước 1: Chọn lệnh Offser surface Offset đường lận vào giữa (độ dày tôn là
2,6mm nên offset vào 1,3mm) (Hình 5.2) Ẩn chi tiết đi
Hình 5.1 File 3D của khách hàng
Hình 5.1 File 3D của khách hàng
Hình 5.1 File 3D của khách hàng
Hình 5.1 File 3D của khách hàng Hình 5.2 Offset surface chi tiết
Bước 2: Vào lệnh Type chọn Intemedia Unform (Hình 5.3) Vào Unform Region chọn những mặt cần trải (Hình 5.4) Vào Target Region chọn những mặt không cần trải (Hình 5.5)
Hình 5.3 Vào type chọn Intermedia Unform
Hình 5.3 Vào type chọn Intermedia Unform
Hình 5.3 Vào type chọn Intermedia Unform
Hình 5.3 Vào type chọn Intermedia Unform
Hình 5.3 Vào type chọn Intermedia Unform Hình 5.4 Vào Unform Region chọn những mặt cần trải
Hình 5.4 Vào Unform Region chọn những mặt cần trải
To proceed with meshing, navigate to Analyze Formability and select One-step, then choose Middle Surface and input a thickness of 2.6mm Next, select the meshing option, noting that a finer mesh will result in a more accurate representation of the design.
Hình 5.5 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải
Hình 5.5 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải
Hình 5.5 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải
Hình 5.5 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải
Hình 5.5 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải Hình 5.6 Chia lưới cho chi tiết
Bước 4: Tắt lệnh chia lưới và chọn bung hình ta thu được biên dạng cắt 2D (Hình 5.7)
Trải hình là bước quan trọng không thể thiếu trong quá trình thiết kế khuôn, đòi hỏi sự tuân thủ tuyệt đối các tiêu chuẩn đã được quy định bởi mỗi cá nhân hoặc tổ chức Việc thực hiện đúng tiêu chuẩn trải hình sẽ giúp đảm bảo chất lượng và hiệu quả của khuôn, đồng thời tránh những sai sót không đáng có trong quá trình sản xuất.
Thành lập các bước công nghệ (công đoạn gia công chính)
Mỗi sản phẩm đều cần được chia thành các công đoạn sản xuất cụ thể để đảm bảo kiểm soát chất lượng và hiệu quả gia công Tùy thuộc vào quy mô và đặc thù của từng cá nhân hay công ty, sẽ có những tiêu chuẩn riêng để phân chia và quản lý các công đoạn này.
Hình 5.7 Biến dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.7 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.8 Kích thước thu được sau khi trải hình
Hình 5.8 Kích thước thu được sau khi trải hình
Hình 5.8 Kích thước thu được sau khi trải hình
Hình 5.8 Kích thước thu được sau khi trải hình
Hình 5.8 Kích thước thu được sau khi trải hình
Theo tiêu chuẩn của VPIC [9], sau khi triển khai hình và dựa theo phướng án đã chọn, ta có 2 công đoạn lần lượt như sau:
+ Công đoạn 1: M1-2 (BLANKING – Dập cắt đục)
+ Công đoạn 2: M2-2 (DRAWING – Dập vuốt)
Tính toán và thiết kế bộ khuôn dập vuốt
5.3.1 Tính toán lực dập vuốt
Ta có công thứ tính lực dập vuốt cần thiết [9]:
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt-đột
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.9 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
Hình 5.10 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập lận
Hình 5.10 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập lận
Hình 5.10 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập lận
Hình 5.10 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập lận
+ 𝑃 𝑣 : Lực dập vuốt cần thiết (Tf)
+ 𝑃 𝑐 : Lực cắt biên dạng và đột lỗ cần thiết (Tf) Theo tài liệu [9], có công thức tính 𝑃 𝑐 như sau:
+ 𝐶 : Tổng chu vi biên dạng cắt (mm)
+ t : Chiều dày chi tiết (mm) Để xác định diện tích và chu vi hình dạng của chi tiết, ta sử dụng phần mềm AutoCAD:
Bước 1: Sử dụng phần mềm AutoCAD để tính toán diện tích và chu vi
Bước 2 : Sử dụng thông số từ phần mềm để tính toán lực cắt và tìm máy dập có thông số thích hợp
+ Chu vi biên dạng cắt ngoài (Length): 𝐶 1 = 150,6 𝑚𝑚 2
+ Chu vi biên dạng lỗ đột (Circumference): 𝐶 2 = 15,71 𝑚𝑚 2
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.11 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Trong một chu kì dập cắt sẽ dập 2 sản phẩm cùng lúc, vì vậy 𝑷 𝒄 sẽ được tính như sau:
Thay vào công thức, ta tính được 𝑷 𝒗 :
Ta có công thức tính lực dập của máy cần chọn [9]:
+ 𝑃 𝑚 : Lực dập của máy (Tf)
Khuôn dập vuốt (Drawing) là kỹ thuật gia công kim loại quan trọng, thường được thực hiện bằng cách sử dụng tấm chạy để kẹp chặt toàn bộ bề mặt tấm phôi Điều này giúp giảm thiểu tình trạng nhăn và nứt trên nguyên liệu, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi uốn cong.
Do kích thước tấm chạy quá nhỏ, không thể bố trí lò xo và hành trình dập khá lớn, nên chúng tôi không sử dụng lò xo để đẩy tấm chạy Thay vào đó, giải pháp hiệu quả hơn là sử dụng đội hơi để đánh tấm chạy, đảm bảo hiệu suất và độ chính xác cao.
Để đáp ứng lực dập vuốt cần thiết và tích hợp chức năng đánh tấm chạy bằng đội hơi, cũng như tận dụng công nghệ có sẵn của công ty VPIC, chúng tôi lựa chọn máy dập 1 trục khuỷu SEYI SN1-60 khung chữ C với lực dập tối đa lên đến 60 Tf.
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.12 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột
5.3.2 Thông số máy dập 1 trục khuỷu SEYI SN1-60 [11]:
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1- 60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C
Hình 5.13 Máy dập 1 trục khuỷu SN1-60 khung chữ C Hình 5.14 Kí hiệu các kích thước bao hình của máy
Hình 5.14 Kí hiệu các kích thước bao hình của máy
Hành trình ép (đi xuống) (D) mm 130
Số lần dập trong một phút
Chiều cao khuôn (DxH) mm 300 Điều chỉnh thêm hành trình trượt mm 70
Kích thước bề mặt tấm trượt mm 480x400 Đường kớnh lỗ lắp ty chày mm ỉ50,8
Kích thước bàn gá tĩnh (ExF) mm 900x520 Độ dày bàn gá tĩnh (T) mm 130
Chiều cao bàn gá tĩnh (tính từ mặt nền xưởng) (Z) mm 900
Chiều rộng không gian làm việc của máy (R) mm 544
Chiều sâu không gian làm việc của máy tính từ tâm tấm trượt đến mặt trong cùng (K) mm 270
Vị trí trục truyền động (CxSxU) mm 450x1285x478
Công suất động cơ chính kWxP 5,5x4
Công suất động cơ truyền động phụ kWxP 0,4x4
Kích thước chân đế máy (AxB) mm 940x1315
Vị trí lắp bulong xuống nền xưởng (MxN) mm 840x1115
Kích thước bao hình của máy (WxLxH) mm 1085x1620x2540 Áp suất khí nén làm việc MPa 0,55
Bảng 5.65 Thông số và các kích thước của máy
Hình 5.15 Ký hiệu các kích thước của bàn gá tĩnh
Bảng 5.66 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnhHình 5.15 Ký hiệu các kích thước của bàn gá tĩnh
Bảng 5.67 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.68 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnhHình 5.15 Ký hiệu các kích thước của bàn gá tĩnh
Bảng 5.69 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnhHình 5.15 Ký hiệu các kích thước của bàn gá tĩnh
Bảng 5.70 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.71 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.72 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Hình 5.17 Ký hiệu các kích thước của rãnh chữ T
Hình 5.17 Ký hiệu các kích thước của rãnh chữ T
Hình 5.16 Ký hiệu các kích thước của tấm trượt (bàn gá động)
Bảng 5.113 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập vuốtHình 5.16 Ký hiệu các kích thước của tấm trượt (bàn gá động)
Bảng 5.114 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập vuốt
Bảng 5.115 và 5.116 cung cấp thông tin chi tiết về kích thước của rãnh chữ T và các chi tiết thuộc khuôn dập vuốt, bao gồm tên gọi, kích thước và công dụng của từng chi tiết Hình 5.16 minh họa ký hiệu các kích thước của tấm trượt (bàn gá động), giúp người đọc dễ dàng hiểu và áp dụng vào thực tế Những thông tin này đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và sản xuất khuôn dập vuốt, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cao trong quá trình gia công.
Bảng 5.2 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.98 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.99 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.100 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.101 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.102 Các kích thước (mm) của bàn gá tĩnh
Bảng 5.4 Các kích thước (mm) của rãnh chữ T
Bảng 5.225 Các kích thước (mm) của rãnh chữ T
Bảng 5.3 Các kích thước (mm) của tấm trượt (bàn gá động)
Bảng 5.169 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập vuốtHình 5.16 Ký hiệu các kích thước của tấm trượt (bàn gá động)
Bảng 5.170 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập vuốt
Bảng 5.171 Các kích thước (mm) của rãnh chữ T Bảng 5.172 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc
Thiết kế chày và cối dập vuốt
Thiết kế chày vuốt theo biên dạng trong của chi tiết SKD11 cần được thực hiện cẩn thận Do bán kính trong của chi tiết lớn hơn độ cao cạnh vuốt và độ cao cạnh vuốt nhỏ hơn 4 lần độ dày chi tiết, nên bán kính chày sẽ được làm nhỏ lại từ 5% đến 10% so với bán kính trong của chi tiết theo tiêu chuẩn VPIC Điều này đảm bảo nguyên liệu sẽ được phân tán đều vào 2 góc khi dập, mang lại kết quả tối ưu.
- Cối vuốt ôm theo biên dạng ngoài sản phẩm (Vật liệu SKD11)
- Khi thiết kế cối vuốt cần lưu ý:
+ Bán kính (RC) bo của đầu cối có kích thước: RC = Min 2t [9] (Hình5.19)
+ Chiều sâu lận (TL) của cối: TL = Min (4÷5)t [9] (Hình 5.19)
Hình 5.18 Chày vuốt dạng 2D và 3D
Hình 5.18 Chày vuốt dạng2D và 3D
Hình 5.18 Chày vuốt dạng2D và 3D
Hình 5.18 Chày vuốt dạng2D và 3D Hình 5.19 Cối vuốt dạng 2D và 3D
+ Để dập phôi, chày cối phải chịu áp lực lớn, ngoài ra khuôn dập còn chịu ứng suất uốn lớn, lực va đập và lực ma sát
+ Diện tích tiếp xúc lớn nên khuôn dập không bị nóng lên nhiều (< 200°𝐶)
- Với điều kiện chày cối phải đạt được yêu cầu sau:
Độ cứng của thép là một yếu tố quan trọng khi dập vuốt, và nó cần phải đạt đến giới hạn dưới khoảng HRC 58-60 Đối với các loại thép cứng như thép kỹ thuật điện (tôn silic) hoặc có chiều dài lớn hơn yêu cầu, độ cứng HRC cần đạt trên 60, thậm chí là 62 Tuy nhiên, đối với thép SPFH 590, độ cứng thấp chỉ cần đạt HRC 58 là đủ Ngoài ra, không nên nhiệt luyện HRC quá 62 vì điều này có thể làm khuôn làm việc dễ bị nứt mẻ.
5.4.3 Thiết kế bộ khuôn dập vuốt
Theo Tiêu chuẩn VPIC [9], một bộ khuôn dập vuốt có cấu tạo như sau:
Hình 5.20 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Bảng 5.240 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết a Các chi tiết của bộ khuôn dập vuốt
Tên chi tiết Vật liệu Kích thước Công dụng Đầu chày C45 Định vị và kẹp chặt nửa khuôn trên lên đầu trượt của máy
Cố định các chi tiết lên nửa khuôn trên
Tấm giữ chân dẫn hướng
SS41 𝑡 = 25𝑚 Giữ cố định chốt dẫn hướng và chày trong quá trình dập
Tấm cối SKD11 𝑡 = 44𝑚𝑚 Kết hợp với chày để tạo ra biên dạng sản phẩm
Chày SKD11 𝑡 = 65,4𝑚𝑚 Kết hợp với cối để tạo ra biên dạng sản phẩm
Tấm chạy SKD11 𝑡 = 35𝑚𝑚 Để đẩy chi tiết lên không bị kẹt vào cối và dùng để kẹp chặt chi tiết trong quá trình dập
Tấm đệm SS41 𝑡 = 20 𝑚𝑚 Tiết kiệm được vật liệu cho tấm cối và tấm chạy (tiết kiệm chi phí)
Tấm đế phụ SS41 𝑡 = 35 𝑚𝑚 Giúp khuôn phân tán lực (Nếu độ dày của tấm để phụ quá mỏng thì dẫn đến tình trạng công khuôn)
Chân đế SS41 𝑡 = 72 𝑚m Tăng độ cứng vững cho khuôn
Tấm đế dưới SS41 𝑡 = 25 mm Định vị và cố định các chi tiết khuôn dưới với nhau
Tấm đánh SS41 𝑡 = 25𝑚𝑚 Tấm đánh và chốt đánh kết hợp với nhau để đẩy tấm chạy
SS41 𝐹 = 63.4𝑚𝑚 Tấm đánh và chốt đánh kết hợp với nhau để đẩy tấm chạy
Các then định vị chi tiết
SKD11 Dùng để định vị chi tiết, khống chế 6 bậc tự do
Bảng 5.5 Tên, kích thước và công dụng của các chi tiết bô khuôn dập vuốt
Stop khuôn trên S50C Giúp cho người công nhân canh hành trình tấm động dễ hơn
Khi canh hành trình tấm động, điểm tiếp xúc giữa khuôn trên và khuôn dưới chính là hành trình tối của chày vuốt (hay nửa khuôn trên) trong một chu kỳ dập, đánh dấu điểm kết thúc của một chu kỳ hoàn chỉnh.
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.21 Nửa trên của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt
Hình 5.22 Nửa dưới của khuôn dập vuốt Hình 5.23 Bộ khuôn dập vuốt hoàn chỉnh
Hình 5.23 Bộ khuôn dập vuốt hoàn chỉnh
5.4.4 Mô phỏng dập lận, cắt laze biên dạng trải hình, tiến hành dập thử và kiểm tra a Mô phỏng dập lận
Phần mềm Pam stam là hệ thống mô phỏng dập hoàn thiện được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và quy trình sản xuất, giúp tối ưu hóa thiết kế và mô phỏng quy trình một cách hiệu quả, giảm thiểu lãng phí nguyên vật liệu Với khả năng thực hiện công việc nhanh chóng và đơn giản, phần mềm cho phép người sử dụng quan sát chi tiết sản phẩm chỉ trong vài giây, dự báo khả năng hình thành sản phẩm hoặc chu kì của sản phẩm Ngoài ra, phần mềm còn hỗ trợ phân tích độ nhăn, rách, thiếu hụt kim loại, giúp cải thiện quá trình gia công và sản xuất cho các loại khuôn khác nhau, từ đó tìm ra giải pháp tối ưu để tăng năng suất sản xuất và giảm chi phí sản xuất.
Các thông số đầu vào như chày và cối vuốt, vật liệu chi tiết, biên dạng trải hình đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất Khi áp dụng các thông số này, kết quả thu được sẽ được thể hiện như ở Hình 5.24 Tiếp theo, quá trình cắt laze biên dạng trải hình và dập thử sẽ được tiến hành để hoàn thiện sản phẩm.
Trước khi thực hiện dập vuốt thử, cần chuẩn bị phôi hình thành từ nguyên công dập cắt bằng cách cắt laze biên dạng 2D từ file 3D của khách hàng Đây là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác và chất lượng của sản phẩm sau khi dập vuốt.
Hình 5.24 Kết quả mô phỏng
Hình 5.24 Kết quả mô phỏng
Hình 5.24 Kết quả mô phỏng
Hình 5.24 Kết quả mô phỏng
Hình 5.24 Kết quả mô phỏng
Sau khi thực hiện dập thử công đoạn dập vuốt, kết quả cho thấy chi tiết sản phẩm vẫn còn nhiều bavia và kích thước góc bo chưa đạt yêu cầu của khách hàng.
Kết hợp kết quả mô phỏng và kết quả từ lần dập thực tế, ta có thể tiến hành điều chỉnh biên dạng trải hình thành nhiều phương án khác nhau (OP) để bù trừ các hư hỏng từ lần dập thử trước, từ đó tối ưu hóa quá trình dập và đạt được kết quả mong muốn.
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.25 Phôi cắt laze biên dạng trải hình
Hình 5.26 Kết quả sau lần dập vuốt thử đầu tiên
Hình 5.26 Kết quả sau lần dập vuốt thử đầu tiên
Hình 5.26 Kết quả sau lần dập vuốt thử đầu tiên
Hình 5.26 Kết quả sau lần dập vuốt thử đầu tiên
Hình 5.26 Kết quả sau lần dập vuốt thử đầu tiên
Để đánh giá chính xác các phương án thiết kế, chúng tôi đã triển khai các biên dạng khác nhau và tiến hành dập vuốt thử nghiệm Quá trình này cho thấy phương án OP5 đạt được kết quả tốt nhất với các góc lận ở các cạnh bo của chi tiết được tối ưu hóa, hạn chế tối đa việc để lại bazo Ngoài ra, chúng tôi cũng thực hiện quét 3D để kiểm tra biên dạng và dung sai của chi tiết, đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình sản xuất.
Sau khi dập thử ra chi tiết gần đạt yêu cầu, bước tiếp theo là tiến hành quét 3D chi tiết để kiểm tra kích thước, biên dạng và dung sai của chi tiết, đảm bảo chúng đáp ứng các tiêu chuẩn yêu cầu.
Dựa trên kết quả quét 3D, các dung sai biên dạng chi tiết đều đạt yêu cầu, cho phép chúng ta lựa chọn biên dạng trải hình OP5 để thiết kế Khuôn dập cắt một cách chính xác và hiệu quả.
Thiết kế khuôn dập cắt kết hợp đột lỗ
5.5.1 Tính toán phôi và xếp line (xếp hình) cho chi tiết
Trong công nghệ dập tấm, chi phí nguyên liệu vật liệu chiếm tỷ trọng lớn, khoảng 50-70% giá thành sản phẩm Do đó, việc sử dụng kim loại một cách tiết kiệm và giảm thiểu phế liệu là phương pháp hiệu quả nhất để giảm giá thành sản phẩm Mỗi 1% giảm khối lượng phế liệu có thể giúp giảm 0,4-0,5% giá thành sản phẩm, vì vậy việc xếp hình sản phẩm một cách tối ưu là vô cùng quan trọng.
+ L&D: lần lượt kích thước dài-rộng của linh kiện
+ T: Chiều dày tấm vật liệu
+ a: Khoảng cách từ mép linh kiện ra mép rìa tấm vật liệu
+ b: Khoảng cách giữa 2 mép ngoài cùng của linh kiện
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.31 Các phương pháp xếp line theo chuẩn VPIC [9]
Hình 5.32 Cách sắp xếp linh kiện trên tấm tôn dùng cho khuôn cắt hoặc cắt đột lỗ
Hình 5.32 Cách sắp xếp linh kiện trên tấm tôn dùng cho khuôn cắt hoặc cắt đột lỗ
Hình 5.32 Cách sắp xếp linh kiện trên tấm tôn dùng cho khuôn cắt hoặc cắt đột lỗ
Hình 5.32 Cách sắp xếp linh kiện trên tấm tôn dùng cho khuôn cắt hoặc cắt đột lỗ
Hình 5.32 Cách sắp xếp linh kiện trên tấm tôn dùng cho khuôn cắt hoặc cắt đột lỗ
Vì chi tiết có độ dày 𝑡 = 2,6𝑚𝑚 nên ta có: a = b = T = 0,8 × 2,08 mm
Từ tính toán và các tiêu chuẩn xếp hình, ta sử dụng phần mềm AutoCAD lập ra 3 phương án như hình dưới:
Kết luận: Từ Hình 5.33, chọn phương án 3 vì tận dụng được tối đa tiết diện bề mặt trên tấm vật liệu
5.5.2 Tính toán lực cắt – đột lỗ
Lực cắt là yếu tố quan trọng trong quá trình gia công nguyên liệu để tạo ra linh kiện Để chọn máy phù hợp, cần tính toán lực cắt cần thiết, được ký hiệu là P c, dựa trên công thức tính toán cụ thể.
+ 𝑃 𝑐 : Lực cắt cần thiết để cắt biên dạng và đột lỗ (Tf)
+ 𝐶 : Chu vi biên dạng cắt (mm)
+ t : Chiều dày chi tiết (mm)
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
Hình 5.33 Các phương án xếp hình
47 Để xác định diện tích và chu vi hình dạng của chi tiết, ta thực hiện như các bước sau:
Bước 1: Sử dụng phần mềm AutoCAD để tính toán diện tích và chu vi chi tiết tạo thành sau công đoạn dập cắt
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo mm
Hình 5.34 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo
Hình 5.35 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.35 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Hình 5.35 Thông số diện tích (Area) và chu vi (Circumference) của lỗ cắt đột theo mm
Bước 2 : Sử dụng thông số từ phần mềm để tính toán lực cắt và tìm máy dập có thông số thích hợp
+ Chu vi biên dạng cắt ngoài (Length): C 1 =
+ Chu vi biên dạng lỗ đột (Circumference): 𝐶 2 = 15,71 𝑚𝑚 2
Trong một chu kì dập cắt sẽ dập 2 sản phẩm cùng lúc, vì vậy 𝑷 𝒄 sẽ được tính như sau:
Ta tính toán lực của máy cần chọn theo công thức theo tiêu chuẩn VPIC [9]:
+ 𝑃 𝑚 : Lực của máy dập (Tf)
+ 𝑃 𝑐 : Lực cắt biên dạng và đột lỗ cần thiết (Tf)
Từ các tính toán trên và điều kiện trang thiết bị của công ty VPIC, ta chọn máy dập 1 trục khuỷu SEYI khung chữ C loại 60 TF
5.5.3 Tính toán, thiết kế chày – cối khuôn cắt
Dựa trên bản vẽ chi tiết cần gia công, quy trình công nghệ gia công và đặc tính của sản phẩm, việc lựa chọn vật liệu làm chày, cối phù hợp đóng vai trò quan trọng Trong đó, SKD11 là lựa chọn lý tưởng với các đặc điểm nổi bật, đáp ứng yêu cầu gia công chính xác và hiệu quả.
+ Độ cứng có thể đạt từ từ 58HRC đến 60HRC
Vật liệu này sở hữu những chi tiết có khả năng chịu mài mòn tốt, đồng thời vẫn đảm bảo độ dẻo cần thiết, giúp hạn chế tối đa tình trạng nứt, bể trong quá trình sử dụng, mang lại sự an tâm và độ bền cho người dùng.
49 a Tính toán kích thước chốt đục
Từ yêu cầu kích thước lỗ đục là D = ∅5 0 +0.2 (𝑚𝑚) thì ta tính đường kính chốt đục (d) theo công thức sau [9]:
+ TH2: Nếu Miền dung sai < 0,2 thì d = 𝐷 + 𝑇 𝑚𝑎𝑥 −0,02
Kích thước chốt đục: d = ∅5,1 0 +0.01 (𝑚𝑚) Đặc biệt khi thiết kế tấm chạy thì chốt đục với tấm chạy phải có khe hở theo quy định
[9] là 0,2 mm theo phương hướng ra ngoài dọc theo biên dạng chi tiết
Vì độ dày của chi tiết 𝑡 = 2,6 < 8𝑚𝑚 nên không cần chốt đẩy bazo
Hình 5.36 Khe hở giữa chốt đục và tấm chạy theo tiêu chuẩn VPIC [9]
Hình 5.36 Khe hở giữa chốt đục và tấm chạy theo tiêu chuẩn VPIC [9]
Hình 5.36 Khe hở giữa chốt đục và tấm chạy theo tiêu chuẩn VPIC [9]
Hình 5.36 Khe hở giữa chốt đục và tấm chạy theo tiêu chuẩn VPIC [9]
Đối với các sản phẩm có chiều dày không vượt quá 5mm, loại chốt đục JECTORPUNCHES theo Catalog Misumi là lựa chọn phù hợp Để tính toán biên dạng chày cối, việc xác định khe hở (Z) của chày và cối là bước quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình gia công và chất lượng sản phẩm.
+ Chọn khe hở lớn hơn tiêu chuẩn linh kiện dập ra sẽ bị bavia, bề mặt linh kiện bị kéo , gây biến dạng chi tiết
+ Còn chọn khe hở nhỏ hơn tiêu chuẩn linh kiện khi dập ra sẽ bị bavia, khiến tuổi thọ khuôn giảm
Dựa theo tiêu chuẩn khe hở chày và cối của công ty VPIC [9], ta có công thức tính khe hở giữa chày và cối như sau:
Vì khuôn cắt theo biên dạng chi tiết, biên dạng cối (kích thước cối) sẽ giống với biên dạng của chi tiết
Đối với biên dạng chày, kích thước của chày sẽ được xác định bằng cách lấy biên dạng chi tiết dời mỗi phía vào trong theo phương hướng đã xác định, với khoảng khe hở đã tính toán là 0,208mm.
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
Hình 5.37 Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi
5.5.4 Thiết kế bộ khuôn dập cắt – đột lỗ a Các bộ phận của bộ khuôn dập cắt
Tên chi tiết Vật liệu Kích thước Công dụng Đầu chày C45 Định vị và kẹp chặt nửa khuôn trên lên đầu trượt của máy
Tấm đế trên SS41 𝑡 = 20𝑚𝑚 Cố định các chi tiết lên nửa khuôn trên
𝑡 = 29𝑚𝑚 Phân tán lực tác động cùa cối, giúp tăng tuổi thọ của tấm đế khuôn trên, ngăn cối lún vào đến khuôn trên
Tấm chặn chốt đục SS41
𝑡 = 20𝑚𝑚 Chặn chốt đục không bị đẩy lên trên
Tấm giữ chốt đục SS41 𝑡 = 25𝑚𝑚
Cố định chốt đục không bị rung lay nhằm tránh ảnh hưởng đến kích thước lỗ cắt đục
Hình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 2.22 Quá trình cắt vật liệu dạng tấm bằng khuônHình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 2.23 Quá trình cắt vật liệu dạng tấm bằng khuônHình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 2.24 Quá trình cắt vật liệu dạng tấm bằng khuônHình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 2.25 Quá trình cắt vật liệu dạng tấm bằng khuônHình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Hình 5.38 Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC
Bảng 5.6 Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắt
Tấm cối SKD11 𝑡 = 25𝑚𝑚 Tạo hình sản phẩm
Chày SKD11 𝑡 = 57𝑚𝑚 Kết hợp với cối để tạo ra sản phẩm
Tấm đánh chi tiết và tấm chạy
Tấm đánh chi tiết và tấm chạy là hai bộ phận quan trọng trong quá trình dập Tấm đánh chi tiết có chức năng gạt phôi rớt khỏi cối, giúp sản phẩm dập không bị dính vào cối, từ đó dễ dàng lấy ra Ngược lại, tấm chạy có vai trò kẹp chặt chi tiết trước khi tạo hình, đảm bảo quá trình dập diễn ra chính xác và hiệu quả.
Tấm giữ chân dẫn hướng
Giữ cố định chốt dẫn hướng và chày trong quá trình dập
Tấm đế phụ SS41 𝑡 = 35𝑚 Giúp khuôn phân tán lực
Chân đế SS41 𝑡 = 20𝑚𝑚 Kê cao khuôn cho phù hợp với đế máy tăng độ cứng cho khuôn
SS41 𝑡 = 25𝑚𝑚 Định vị và cố định các chi tiết khuôn dưới với nhau
Tấm đánh chạy trên SS41 𝑡 = 18𝑚𝑚 Dùng để hổ trợ đánh tấm chi tiết
Giúp cho người công nhân canh hành trình tấm động dễ hơn
Khi canh hành trình tấm động, điểm tiếp xúc giữa khuôn trên và khuôn dưới chính là hành trình tối của chày vuốt (hay nửa khuôn trên) trong một chu kỳ dập, quyết định trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả của quá trình dập.
Chi tiết bảo vệ đệm cao su
Chống lún đệm cao su gây ra trọng lượng của nửa khuôn trên khi khuôn không còn làm việc Đệm cao su Cao su
Đệm cao su có vai trò quan trọng trong việc giảm chấn, gây tiêu hao lực tác động và tránh gây hư hại các chi tiết khác Khi làm việc, đệm cao su giúp tấm chạy giữ chặt linh kiện, đồng thời hỗ trợ tháo tấm chạy khi không làm việc Ngoài ra, tính lực đàn hồi của đệm cao su cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống.
Ta có công thức tính lực đàn hồi của cao su:
+1: Chiều dài nén của cao su (mm)
+ N: Áp lực của cao su trên 1mm chiều dài (kgf/F) (N và F tra theo tiêu chuẩn
Vì cao su có tác dụng giúp tấm chạy giữ chặt linh kiện khi làm việc và giúp tháo tấm chạy sau khi làm việc nên:
Khi thiết kế kết cấu khuôn, việc lựa chọn số lượng miếng đệm cao su phù hợp là rất quan trọng, trong trường hợp này, chúng ta chọn 13 miếng đệm cao su Tuy nhiên, việc bố trí cao su cũng cần được thực hiện một cách đồng đều để đảm bảo lực khuôn được phân bố đều đặn Nếu bố trí cao su không đồng đều, lực kẹp chặt linh kiện sẽ không đồng đều, dẫn đến hiện tượng nghiên khuôn và sản phẩm dập không đạt yêu cầu như mong muốn.
Hỡnh 5.39 Biều đồ thể hiện 2 thụng số N và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
Biểu đồ 1 Biều đồ thể hiện 2 thụng số A và F của đệm cao su ỉ25-L43
- Là chi tiết giúp định vị chính xác hai phần khuôn (nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới) trong suốt quá trình đóng mở khuôn
- Ta chọn chốt dẫn hướng theo Catalog Misumi [12]:
Trước khi tấm chạy kẹp chặt chi tiết, cần đảm bảo khoảng cách giữa chúng từ 2-5mm Đồng thời, chốt dẫn hướng phải di chuyển vào tấm cối ít nhất một lần đường kính của chốt dẫn hướng để đảm bảo quá trình kẹp chặt diễn ra chính xác và hiệu quả.
+ Khi bố trí dẫn hướng chúng ta phải cách mép khuôn ≥ 𝐷
Bộ khuôn dập thường được trang bị 4 chốt dẫn hướng, do đó để tránh lắp đặt sai chiều, người ta thường bố trí một chốt dẫn hướng lệch đi khoảng 3-5mm hoặc sử dụng loại dẫn hướng khác Bên cạnh đó, cử nhún là chi tiết quan trọng giúp định vị tấm phôi với chày-cối, đảm bảo bộ khuôn dập đúng vị trí chi tiết đã được xếp hình, từ đó tạo ra sản phẩm chính xác và chất lượng.
Hình 5.40 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.39 Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi
Hình 5.41 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.40 Công dụng của cử nhún để định vị tấm phôi
Hình 5.42 Nửa dưới của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.41 Nửa dưới của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.41 Nửa dưới của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.43 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.42 Nửa trên của bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
Hình 5.44 Bộ khuôn hoàn chỉnh
Hình 5.43 Bộ khuôn hoàn chỉnh
Các bước công nghệ chế tạo chày – cối 2 bộ khuôn
5.6.1 Các bước công nghệ chế tạo chày – cối nguyên công dập lận a Chày lận
- Nguyên công 1: Cắt dây tạo phôi
- Nguyên công 2: Mài mặt đáy đạt cấp chính xác 9
- Nguyên công 2: Phay tạo hình biên dạng chày đạt cấp chính xác 7, phay hốc đạt cấp chính xác 11
- Nguyên công 3: Lần lượt khoan lỗ, taro ren và khoan lỗ mồi để cắt dây
- Nguyên công 4: Phay lỗ bậc
- Nguyên công 5: Xử lý nhiệt chi tiết để đạt độ cứng 58-60HRC
- Nguyờn cụng 6: Cắt dõy lỗ ỉ6 dẫn hướng ty đẩy chi tiết đạt cấp chớnh xỏc 7
- Nguyên công 7: Mài các bề mặt làm việc của chày đạt cấp chính xác 5 b Cối lận
- Nguyên công 1: Mài 2 mặt trên dưới của tấm cối lận đạt cấp chính xác 9
- Nguyên công 2: Phay mặt tạo chuẩn, phay thô biên dạng 3D chi tiết (chừa lượng dư
0.5 mm để phay tinh lại)
- Nguyên công 3: Lần lượt khoan, taro các lỗ ren và khoan mồi để cắt dây các lỗ dẫn hướng
- Nguyên công 4: Phay lỗ bậc để bắt lục giác và phay lỗ bậc 2 lỗ dẫn hướng
- Nguyên công 5: Xử lý nhiệt để đạt độ cứng 58-60HRC
- Nguyờn cụng 6: Cắt dõy lỗ dẫn hướng ỉ16 và ỉ20 đạt cấp chớnh xỏc 7
- Nguyờn cụng 7: Phay suốt lỗ bắt chốt định vị (gồm 10 lỗ ỉ6 và 2 lỗ ỉ8) đạt cấp chính xác 6
- Nguyên công 8: Phay tinh biên dạng 3D của lỗ cối đạt cấp chính xác 6
- Nguyên công 6: Đánh bóng nhám bề mặt cối vuốt đạt cấp chính xác 5
5.6.2 Các bước công nghệ chế tạo chày – cối nguyên công dập cắt – đột lỗ a Chày cắt
Nguyên công 1 là bước đầu tiên quan trọng trong quy trình gia công, đó là cắt dây tạo phôi Khi thực hiện bước này, cần lưu ý rằng phôi chày cắt phải được tạo ra từ biên ngoài chi tiết đến mép phôi, cách nhau ít nhất là 5mm Điều này sẽ giúp dễ dàng kẹp chặt và gá đặt phôi, đảm bảo quá trình gia công được thực hiện chính xác và hiệu quả.
- Nguyên công 2: Mài 2 mặt trên dưới của chày đạt cấp chính xác 9
- Nguyên công 3: Lần lượt khoan các lỗ và taro ren, khoan lỗ thoát phoi
- Nguyên công 4: Tôi chân không (xử lý nhiệt) chi tiết để đạt độ cứng 58-60HRC
- Nguyên công 5: Sau khi xử lý nhiệt, tiến hành cắt dây tạo biên dạng chày đạt cấp chính xác 5
- Nguyên công 6: Đánh bóng mặt chày b Cối cắt
- Nguyên công 1: Mài 2 mặt trên dưới tấm cối đạt cấp chính xác 9
- Nguyên công 2: Phay bề mặt tạo chuẩn đạt cấp chính xác 10
- Nguyên công 3: Lần lượt khoan, taro lỗ ren và khoan các lỗ mồi đề cắt dây biên dạng cối cắt
- Nguyên công 4: Phay các lỗ bậc để bắt lục giác
- Nguyên công 4: Tôi chân không (xử lý nhiệt) chi tiết để đạt độ cứng 58-60 HRC
- Nguyờn cụng 4: Cắt dõy 2 biờn dạng cối và 4 lỗ dẫn hướng ỉ20 đạt cấp chớnh xỏc 7
- Nguyờn cụng 5: Phay suốt 2 lỗ định vị ỉ8 đạt cấp chớnh xỏc 6
- Nguyên công 5: Đánh bóng bề mặt cối đạt cấp chính xác 6.
Lắp ráp, kiểm tra và sửa các chi tiết khuôn
5.7.1 Yêu cầu kỹ thuật lắp ráp khuôn
Trước khi lắp ráp, tất cả các bộ phận của khuôn phải trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt Điều này bao gồm việc đảm bảo các kích cỡ và dung sai nằm trong miền quy định và các kích cỡ lỗ tương ứng có độ nhám và độ nhẵn phù hợp với bản vẽ chế tạo.
Thành trong cối và thành bên của chày cần phải được thiết kế sao cho ngang bằng với nhau và vuông góc với lòng cối cũng như bề mặt lắp khuôn Điều này giúp hạn chế tối đa việc chày va đập với lòng cối khi rơi vào, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng Đồng thời, khe hở Z giữa chày và cối cũng cần phải đạt giá trị khe hở quy định để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất của thiết bị.
Khi đưa chày đã căn chỉnh đúng vô miệng cối thì khe hở chày – cối cần đều trên toàn biên dạng của chày
Khuôn có đa dạng cỡ và hình dạng khác nhau, nhưng các chi tiết cấu tạo cơ bản của chúng lại tương đối giống nhau Quá trình lắp ráp khuôn đòi hỏi thực hiện các thao tác cơ bản theo một trình tự nhất định để đảm bảo khuôn được hoàn thiện và hoạt động hiệu quả.
+ Bước 1: Lắp ráp các đế khuôn
Khi lắp ráp khuôn, các đế khuôn thường được lắp ráp sau cùng Cụm đế khuôn trên và đế khuôn dưới đã được gia công hoàn thiện trước khi gắn bạc dẫn hướng và trục chỉ hướng vào cụm đế khuôn đã cố định chúng với đế Quá trình này bao gồm việc lắp bạc dẫn hướng chặt với đế trên và trụ dẫn hướng chặt với đế dưới, đảm bảo sự ổn định và chính xác cho khuôn.
+ Bước 2: Lắp cụm chày trên thanh gá chày
Khi lắp khuôn dập, người thợ thường sử dụng những thanh thép mỏng có độ dày tương ứng với khoảng hở tối ưu (Zmin) để khoan tại các điểm cần thiết trên cối Quá trình này giúp tạo khoảng hở đều giữa chày và cối, tùy theo chu vi gia công cụ thể Sau đó, chày và cối sẽ được lắp ráp lồng vào nhau để tạo thành bộ cụm chày - cối hoàn chỉnh.
Bước 3: Để đảm bảo khuôn được lắp ráp chính xác, cần định vị và siết chặt từng bộ phận và mỗi cụm của khuôn sau khi liên kết từng cụm với nhau Sau đó, tiếp tục siết và khóa chốt định vị giữa các cụm với nhau để đảm bảo khuôn được cố định chắc chắn và không bị dịch chuyển trong quá trình sử dụng.
+ Bước 4: Gá kẹp và thử khuôn trên máy dập: nửa khuôn trên nắp vào đầu trượt, căn chỉnh nửa khuôn dưới theo nửa khuôn trên
5.7.3 Kiểm tra khuôn trước khi đưa vào vận hành
Quá trình kiểm tra khuôn được tiến hành theo hai bước:
Bước đầu tiên trong quá trình kiểm tra khuôn là đánh giá tổng thể cấu trúc và kích cỡ cơ bản của khuôn để phát hiện các sai lệch có thể xảy ra do quy trình lắp đặt hoặc khoảng cách giữa lỗ chày và trục chỉ hướng với thân khuôn, cũng như khoảng cách giữa lỗ cối và các thiết bị định vị hoặc dẫn phôi liệu Quá trình kiểm tra này giúp xác định các sai lệch trong quá trình lắp ráp, đảm bảo khuôn được lắp đặt chính xác và an toàn.
Bước 2: Tiến hành dập thử nghiệm một số chi tiết cụ thể để kiểm tra khả năng lắp ghép của khuôn Nếu kiểu dáng, kích cỡ và các thông số ngoài của khuôn đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật, chứng tỏ khả năng lắp ghép của khuôn ổn định Việc lắp ghép này chỉ được thực hiện khi gá lắp ráp khuôn trên máy dập thử nghiệm, đảm bảo quá trình kiểm tra được chính xác và đáng tin cậy.
Trước khi lắp khuôn lên máy dập, cần thực hiện một số bước quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động Đầu tiên, điều chỉnh đầu gạt máy về mức thấp nhất để tránh va chạm không mong muốn Đồng thời, nới lỏng ốc của lò xo giữa cuống khuôn để giảm áp lực không cần thiết Ngoài ra, việc lau sạch bề mặt làm việc của khuôn và bôi dầu mỡ cho chày - cối cũng như các chi tiết làm việc quan trọng là cần thiết để giảm ma sát và tăng tuổi thọ cho máy.
5.7.4 Các phương pháp sửa chửa và thay thế linh kiện cho khuôn dập tấm
Quy trình sửa chữa khuôn căn cứ vào mức độ hư hỏng và khối lượng công việc để quyết định phương pháp sửa chữa
Sửa chữa khuôn định kỳ hoặc dựa trên chất lượng sản phẩm tạo ra là một quy trình quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của khuôn Khi phát hiện ra các vấn đề như khuôn bị mòn, dao cưa tạo ra bavia, hoặc các chi tiết phụ như bánh răng, khóa cố định hoặc lò xo ép bị hỏng, cần tiến hành sửa chữa ngay lập tức Các chi tiết bị hư hỏng hoặc mài mòn sẽ được thay thế, chẳng hạn như vết đứt của dao hoặc thay chốt cố định bằng vít và bu lông, với khối lượng thay thế không vượt quá 15% tổng số chi tiết trong khuôn Quá trình thay thế có thể được thực hiện ngay trên máy hoặc tại nơi sản xuất để đảm bảo sự tiện lợi và hiệu quả.
Khi thực hiện thay thế toàn bộ bộ phận trong khuôn, cần đảm bảo thay thế từ 25 đến 30% tổng trọng lượng của bộ phận đó Quá trình sửa chữa này nên được thực hiện tại xưởng sửa chữa chuyên nghiệp Trong trường hợp cối chày gặp rung động trong quá trình nghiền, nguyên nhân thường do ghép nối cối với áo cối hoặc chày với áo chày không đều Để khắc phục tình trạng này, có thể áp dụng biện pháp như nén chặt các chày với áo chày hoặc sử dụng mũi đột chấn để nén các chày lại với áo chày.
Theo tiêu chuẩn công ty VPIC[9] , ta có bảng tần xuất bảo trì bảo dưỡng các chi tiết:
TẦN SUẤT BẢO DƯỠNG ĐỊNH KỲ CỦA 2 BỘ KHUÔN
STT TÊN CÁC CHI TIẾT SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM ĐÃ DẬP
Bảng 5.7 Tần suất bảo dưỡng các chi tiết của 2 bộ khuôn
KẾT QUẢ - SẢN PHẨM
Kết quả đạt được từ đề tài
- Hai bộ khuôn dập cắt – đột lỗ và khuôn dập vuốt làm việc ổn định, không có dấu hiệu hư hại trên bộ khuôn và máy dập
- Chi tiết dập ra đạt yêu cầu kĩ thuật cho trong bản vẽ.
Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.1 Sản phẩm thu được
Hình 6.2 Bộ khuôn dập cắt - đột lỗ hoàn thiện
Hình 6.2 Bộ khuôn dập cắt - đột lỗ hoàn thiện
Hình 6.2 Bộ khuôn dập cắt - đột lỗ hoàn thiện
Hình 6.2 Bộ khuôn dập cắt - đột lỗ hoàn thiện
Hình 6.3 Bộ khuôn dập vuốt hoàn chỉnh
Bảng 5.272 Các kích thước (mm) của tấm trượt (bàn gá động)Hình 6.3 Bộ khuôn dập vuốt hoàn chỉnh
Bảng 5.273 Các kích thước (mm) của
Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện thiết một bộ khuôn dập, chúng em đã có những cơ hội:
+ Hiểu thêm thiết kế sản phẩm trên phần mềm NX hoặc Creo
+ Phân tích mô phỏng biên dạng trên phần mềm Pam stam và cách trải hình tối ưu
Việc xây dựng mô hình 3D đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và gia công, giúp mang lại cái nhìn tổng quan và thực tế về sản phẩm Quá trình này cho phép giảm thiểu tối đa sai sót trong khâu thiết kế và gia công, từ đó đảm bảo chất lượng và độ chính xác cao hơn.
+ Trong quá trình thiết kế khuôn, chúng em biết về quy trình thiết kế một bộ khuôn, kiểm tra khuôn
+ Trong quá trình tính toán khuôn chúng em hiểu thêm về các công dụng của các chi tiết phụ như: lò xo, dẫn hướng
+ Tìm hiểu tầm quan trọng của công nghệ dập tấm ở Việt Nam hiện nay
- Bảng vẽ thiết kế 2D được hoàn chỉnh
- Quá trình tính toán thực hiện đúng theo tiêu chuẩn đặt ra
- Khuôn được lắp đặt thành công trên máy va dập ra sản phầm đúng theo yêu cầu của khách hàng
- Năng suất làm việc cao, chi phí sản xuất lại thấp
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã gặp phải một số hạn chế về thời gian và kinh nghiệm thiết kế khuôn thực tế Vì vậy, đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi những sai sót và hạn chế Chúng em mong muốn nhận được sự giúp đỡ, góp ý và phê bình từ quý thầy cô và bạn bè để hoàn thiện và phát triển đề tài, mang lại ý nghĩa trọn vẹn và giá trị cao hơn.
Trong quá trình hoàn thiện đồ án, nhóm chúng tôi có một số kiến nghị nhằm đạt được kết quả hoàn chỉnh hơn Cụ thể, chúng tôi đề xuất tăng góc bán kính trong chi tiết nền lớn hơn so với cao cạnh vuốt để tối ưu hóa góc bo, giúp nâng cao hiệu quả và tính thẩm mỹ của sản phẩm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Trần Quốc Hùng, Dung sai - Kỹ thuật đo, NHÀ XUẤT ĐẠI HỌC QUỐC GIA
[2] Nguyễn Mậu Đằng, Công nghệ tạo hình kim loại tấm, NHÀ XUẤT BẢN
KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI
[3] PGS.TS Lê Trung Kiên, ThS Lê Gia Bảo, Thiết chế và chế tạo khuôn dập,
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI
[4] PGS.TS Hoàng Trọng Bá, Nguyễn Tác Ánh, Giáo trình Công nghệ Kim loại, ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM, Năm 2006
[5] Nguyễn Văn Đoàn, Giáo trình Đồ gá và Khuôn dập, NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG – XÃ HỘI
[6] V.L Martenco, L.I Rudman, Biên dịch: Võ Trần Khúc Nhã, Sổ tay Thiết kế
Khuôn dập tấm, NHÀ XUẤT BẢN HẢI PHÒNG
[7] Đỗ Hữu Nhơn, Nguyễn Ngọc Giao, Nguyễn Mậu Đằng, Hỏi đáp về Dập tấm và Cán kéo kim loại, NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
[8] Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình, Giáo trình Cơ sở Công nghệ Chế tạo máy,
NHÀ XUẤT ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
[9] Công ty CP Công ngiệp Chính xác Việt Nam VPIC, Tiêu chuẩn thiết kế nội bộ
[10] Đỗ Minh Kỳ, Lưu Đức Bình, Nghiên cứu thiết kế tham số cho khuôn cắt đột,
Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, Công ty TNHH Sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải, 2020
[11] Nghiêm Hùng, Sách Tra cứu thép, gang thông dụng, NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI
HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
[12] Catalogue SEYI C Frame Crank Press SN1, SN2 Series
[13] Catalogue Misumi Standard components for press die - Stripper guide pins &
[14] Catalogue Misumi Standard components for press die - Punches
[15] Catalogue Misumi Standard components for press die – Urathane Spring
[16] Catalogue Misumi Standard components for press die – Components
SPFH590 is a type of steel tube that meets the JIS G3134 standard, offering a unique combination of mechanical and chemical properties The chemical composition of SPFH590 steel includes a specific percentage of carbon, silicon, manganese, phosphorus, and sulfur, which provides the desired mechanical and chemical properties This steel tube is designed to meet the requirements of various industries, including automotive and construction, where high strength and durability are essential With its excellent mechanical properties, SPFH590 steel tube is an ideal choice for applications that require high performance and reliability.
[2*] Các đặc tính, tính chất của thép SCM440, link: https://thepductrung.com/thep- tron-dac/bang-chao-gia-thep-tron-dac-scm440-scm420-scr440-scr420- 509.html
[3*] Các đặc tính, tính chất của thép SKD11, link: https://thepphuthinh.com/tin- tuc/thep-skd11-la-gi-72.html
[4*] Các đặc tính, tính chất của thép SS41, link: https://thuanphatvalve.com/tin- tuc/thep-ss400-la-gi-1911.html
[5*] Difference Between Progressive Die Stamping And Transfer Press Stamping
Processes, link: https://blog.thepipingmart.com/other/difference-between- progressive-die-stamping-and-transfer-press-stamping-processes/
[6*] Die (Manutacturing), link: https://en.wikipedia.org/wiki/Die_%28manufacturing%29
[7*] What is Stamping Die, link” https://www.iqsdirectory.com/articles/metal- stamping/die-stamping.html
[8*] Sản phẩm từ vật liệu SPFH590, link: https://ja.nc- net.or.jp/company/90638/product/detail/172338/
[9*] Sản phẩm từ vật liệu SPFH590, link: https://bike4u.cz/produkt/prevodnik-24z- prowheel-spfh590-cerna-24677?cid8
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
GIẤY XÁC NHẬN CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
I CÁC BÊN THAM GIA CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
- Tên (tổ chức, cá nhân): CÔNG TY CP CÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC VIỆT NAM (VPIC)
- Địa chỉ: Khu Công Nghiệp Hố Nai, Lô Vlll-1, Đường 6, X Hố Nai 3, H Trảng Bom, Đồng Nai
- Điện thoại: (0251) 3981706, 3981708 Email: pndat@vpic-group.com
- Website: www.vpic-group.com
- Người đại diện: Trần Xuân Phong
- Lĩnh vực sản xuất, kinh doanh chính: Gia công chi tiết, linh kiện theo yêu cầu (phụ tùng ô tô, xe hơi, …)
Nhóm thực hiện đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ khuôn dập sản phẩm vật liệu SPFH590" thuộc Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh là đơn vị đứng sau dự án nghiên cứu và chế tạo bộ khuôn dập này.
- Người đại diện: Huỳnh Kim Mổ
- Địa chỉ: Hố Nai 3, Trảng Bom, Đồng Nai (Cư xá VPIC)
- Điện thoại: 0379684094 Email: 19143033@student.hcmute.edu.vn
- Lĩnh vực sản xuất, kinh doanh chính: Thiết kế
II NỘI DUNG CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ / MÁY MÓC
1 Công nghệ / máy móc chuyển giao
- Tên công nghệ / máy móc: Bộ khuôn dâp cắt và dập vuốt
- Lĩnh vực công nghệ / máy móc chuyển giao: Dập tấm
- Thời hạn văn bản thỏa thuận chuyển giao công nghệ:
2 Đối tượng công nghệ / máy móc chuyển giao
Bí quyết kỹ thuật, bí quyết công nghệ
Phương án, quy trình công nghệ; giải pháp, thông số, bản vẽ, sơ đồ kỹ thuật; công thức, phần mềm máy tính, thông tin dữ liệu
Giải pháp hợp lý hóa sản xuất, đổi mới công nghệ
3 Hình thức chuyển giao công nghệ / máy móc
Chuyển giao công nghệ / máy móc độc lập
Hình thức khác (ghi tên hình thức khác nếu có)
4 Phương thức chuyển giao công nghệ / máy móc
Chuyển giao tài liệu về công nghệ / máy móc Đào tạo
Cử chuyên gia tư vấn kỹ thuật
Chuyển giao máy móc, thiết bị đi kèm đối tượng công nghệ là một quá trình quan trọng, thường được thực hiện thông qua các phương thức như chuyển giao tài liệu về công nghệ, đào tạo và cử chuyên gia tư vấn kỹ thuật Quá trình này không chỉ giúp chuyển giao tri thức và kỹ năng cần thiết mà còn đảm bảo rằng đối tượng công nghệ được triển khai một cách hiệu quả và đúng mục đích.
Phương thức chuyển giao khác (ghi tên phương thức khác nếu có)
5 Sản phẩm công nghệ tạo ra:
- Tên, ký hiệu sản phẩm: VA-CHS7002077&80
- Tiêu chuẩn chất lượng (theo TCVN, tiêu chuẩn cơ sở, quốc tế, ):
+ Kết quả kiểm nghiệm: sản phẩm đạt yêu cầu
+ Kiểm tra chất lượng sản phẩm từ công ty