Báo cáo môn học công nghệ sản xuất mâm xe forged cnc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÂM XE FORGED CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Tên đề tài: Công nghệ sản xuất mâm xe Forged CNC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÂM XE FORGED CNC

1.1 Giới thiệu về mâm xe ô tô 1

1.2 Giới thiệu về công nghệ sản xuất mâm xe Forged CNC 2

Phần 2: NỘI DUNG 3

2.1 Khái niệm và phân loại 3

2.2 Quy trình sản xuất 4

2.2.1 Chuẩn bị phôi 4

2.2.2 Ép tiện và tạo hình mâm xe 7

2.2.3 Tiện và phay thân mâm xe 12

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

CNC: Computer Numerical Control

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Mâm xe BMW 741M 21 inch .1

Hình 1.2.1 Mâm Forged CNC BBS RI-S 19 inch - Chuẩn nhôm 6061-T6 2

Hình 1.2.2 Mâm xe BMW Forged CNC 795M 20 inch - Chuẩn nhôm 6061-T6 2

Hình 2.1.1 Mâm Forged CNC 3

Hình 2.2 Tổng quan quy trình sản xuất mâm 4

Hình 2.2.1.1 Phôi mâm hợp kim nhôm 6061 – T6 4

Hình 2.2.1.2 Ứng dụng của hợp lim nhôm 6061 5

Hình 2.2.1.3 Công đoạn cắt khối hợp kim nhôm 6

Hình 2.2.2.1 Phôi đưa vào nung nóng ở nhiệt độ cao 7

Hình 2.2.2.2 Cánh tay robot đưa phôi mâm và máy ép 8

Hình 2.2.2.3 Máy nén nén phôi mâm dưới áp lực cao và nhiệt độ 8

Hình 2.2.2.4 Phôi mâm dưới tác dụng nhiệt độ và máy ép 9

Hình 2.2.2.5 Tạo phần thân cho mâm xe 9

Hình 2.2.2.6 Thân mâm 10

Hình 2.2.2.7 Mâm lấy ra khỏi khuôn 10

Hình 2.2.2.8 Mâm đưa vào bể nước để giảm nhiệt độ 11

Hình 2.2.3.1 Robot đưa mâm vào trong máy CNC 12

Hình 2.2.3.2 Vận chuyển mâm thông qua băng chuyền đến kho chứa 12

Hình 2.2.4.1 Máy CNC 13

Hình 2.2.4.2 Gá cố định mâm vào máy CNC 14

Hình 2.2.4.3 Kỹ thuật viên điều chỉnh thông số trước khi gia công 14

Hình 2.2.4.4 Gia công lỗ trên mâm 15

Hình 2.2.4.5 Gia công bề mặt mâm 15

Hình 2.2.4.6 Nan hoa trên mâm 16

Hình 2.2.5.1 Vận chuyển mâm đến quy trình xử lý bề mặt 16

Hình 2.2.5.2 Đánh bóng các chi tiết trên mâm .17

Hình 2.2.6.1 Gá mâm chuẩn bị sơn 18

Hình 2.2.6.2 Phun sơn 19

Hình 2.2.6.3 Xưởng sưởi hồng ngoại 19

Hình 2.2.7 Khắc bằng mũi khoan nhỏ 20

Hình 2.2.8.1 Kỹ thuật viên đang kiểm tra chất lượng 21

Hình 2.2.8.2 Kiểm tra khả năng giữ áp và va đập 22

Hình 2.2.8.3 Kỹ thuật viên dán nhãn đạt chất lượng 23

Hình 2.2.9 Mâm xe Forged CNC lắp trên xe 24

Hình 3.2 Mâm xe Forged CNC Rolls Royce 26

Hình 4.1 Mâm xe BMW Forged CNC Style 646 20 inch 28

Hình 4.2 Mâm xe Mercedes Benz GLC63 19 inch Custom Forged nhôm 6061-T6 29 Hình 4.3 Mâm xe Porsche Cayenne RS Spyder 20 inch Forged CNC 29

Hình 4.4 Mâm xe Vinfast Forged CNC 666M 18 inch 30

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1 Phân công nhiệm vụ trong nhóm v Bảng 2 Thành phần của hợp kim nhôm 6061 – T6 5

Bảng 3 So sánh mâm Forged CNC và mâm sắt 27

Bảng 1 Phân công nhiệm vụ trong nhóm

Nội dung thực hiện Sinh viên thực hiện Nhóm tự đánh giá mức độ hoàn thành

(Tốt / Khá / Kém)

Phần 1: TỔNG QUAN Phần 3: KẾT LUẬN Thiết kế bài thuyết trình

Phần 2: NỘI DUNG

2.1 Khái niệm và phân loại TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế bài thuyết trình

Nguyễn Lê Nhân Hiếu Tốt

PHẦN 1 : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về mâm xe ô tô:

- Mâm xe ô tô hay còn được gọi là lazang xe ô tô, vành bánh xe Đây là phần khung hợp kim (thông thường làm từ hợp kim nhôm khối lượng nhẹ) lắp ở phần bánh xe Bộ phận này thường kết nối trực tiếp phần lốp với trục xe giúp truyền lực của trục xuống lốp giúp xe chuyển động

Hình 1.1 Mâm xe BMW 741M 21 inch

- Tùy theo kích cỡ và tải trọng của trục xe, mâm xe kết nối với trục bằng số lượng các khớp khác nhau Đối với xe có tải trọng thấp, số lượng khớp nối dao động từ 4 - 6 khớp Đối với xe có tải trọng lớn, số lượng khớp nối dao động tối đa 10 khớp Mâm xe sở hữu nhiều hình dáng và kích cỡ riêng phù hợp với từng loại xe

- Mâm xe là bộ phận gần tiếp xúc với mặt đường nên nó cũng là một bộ phận quan trọng chịu tải trọng của khung xe và đảm bảo an toàn cho người lái và các phụ kiện hoạt động trên chiếc xe của bạn Mâm xe tốt, chất lượng sẽ mang đến cho người dùng cảm giác lái cực êm, thuận tay lái, giúp phụ kiện chắc chắc không bị rung lắc Ngoài ra nó còn mang đến vẻ thẩm mỹ hoàn hảo hơn cho chiếc xe của bạn

1.2 Giới thiệu công nghệ sản xuất mâm Forged CNC:

So với các công nghệ sản xuất mâm hiện nay như đúc, nén với áp suất cao hay composite ,…thì mâm Forged CNC được biết đến như một kỹ thuật hiện đại, tạo nên loại mâm xe cao cấp nhất trên thị trường với nhiều ưu điểm vượt trội Được chế tạo từ hợp kim nhôm 6061-T6 (vật liệu sử dụng trong thân vỏ máy bay), mâm sau đó trải qua các công đoạn tạo hình, xử lý bề mặt và kiểm tra nghiêm ngặt để tạo ra những mâm xe với chất lượng tuyệt vời: độ chính xác cao, chịu tải tốt, đẹp và an toàn

Hình 1.2.1 Mâm Forged CNC BBS RI-S 19 inch - Chuẩn nhôm 6061-T6

Hình 1.2.2 Mâm xe BMW Forged CNC 795M 20 inch - Chuẩn nhôm 6061-T6

PHẦN 2: NỘI DUNG

2.1 Khái niệm và phân loại 2.1.1 Khái niệm:

- Công nghệ sản xuất mâm forged CNC là quy trình tạo ra các mâm xe ô tô sử dụng công nghệ gia công CNC (Computer Numerical Control) và phương pháp đúc nóng (Forged) Qua quy trình này, khối kim loại (thường là nhôm hoặc hợp kim nhôm) được gia công bằng máy tiện CNC để tạo ra hình dạng và cấu trúc mong muốn của mâm Sau đó, quá trình đúc nóng giúp gia tăng độ cứng, độ bền cũng như giảm trọng lượng của mâm Tiếp theo, máy tiện CNC tiếp tục sử dụng để hoàn thiện mâm bằng cách tạo các chi tiết nhỏ và thực hiện các hoạt động như sơn phủ hoặc mạ crome Công nghệ này có thể tùy chỉnh cao, mang lại độ chính xác, độ bền cùng với trọng lượng nhẹ

Hình 2.1.1 Mâm Forged CNC

- Mâm forged CNC được ưa chuộng trong ngành công nghiệp ô tô và là lựa chọn phổ biến cho những người đam mê sửa xe và chơi xe

2.1.2 Phân loại

Có thể phân loại mâm forged CNC thành 3 loại: + Mâm 1 Piece (mâm rèn 1 mảnh monoblock) + Mâm 2 Piece Forged (mâm rèn 2 mảnh) + Mâm 3 Piece Forged (mâm rèn 3 mảnh)

2.2 Quy trình sản xuất

Hình 2.2 Tổng quan quy trình sản xuất mâm

2.2.1 Chuẩn bị phôi

Quá trình chuẩn bị phôi mâm Forged CNC bao gồm các bước sau:

- Chuẩn bị nguyên liệu:

+ Phôi mâm Forged CNC được làm từ hợp kim nhôm 6061-T6 Hợp kim nhôm 6061-T6 có độ bền cao, độ cứng tốt và khả năng chống ăn mòn tốt Phôi mâm được gia công thô theo hình dạng của mâm xe

Hình 2.2.1.1 Phôi mâm hợp kim nhôm 6061 – T6

+ Hợp kim nhôm 6061-T6 là loại hợp kim nhôm phổ biến được sử dụng để sản xuất mâm xe, khung xe, cánh cửa,

Hình 2.2.1.2 Ứng dụng của hợp lim nhôm 6061

+ Ý nghĩa của các ký tự trong tên gọi: 6061 là mã số của hợp kim nhôm T6 là ký hiệu của quá trình xử lý nhiệt

Bảng 2 Thành phần của hợp kim nhôm 6061 – T6

- Cắt phôi: Phôi được cắt thành từng phần theo đúng kích thước

Hình 2.2.1.3 Công đoạn cắt khối hợp kim nhôm

2.2.2 Ép tiện và tạo hình mâm xe

- Nung nóng phôi mâm: Phôi mâm được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 400°C

Nhiệt độ này sẽ làm cho hợp kim nhôm mềm và dễ dàng bị biến dạng

Hình 2.2.2.1 Phôi đưa vào nung nóng ở nhiệt độ cao

- Phôi mâm vào máy nén áp lực cực cao:

+ Phôi mâm đưa vào máy nén

Hình 2.2.2.2 Cánh tay robot đưa phôi mâm và máy ép

+ Máy nén nén phôi xuống dưới áp lực cao

Hình 2.2.2.3 Máy nén nén phôi mâm dưới áp lực cao và nhiệt độ

- Kéo dãn phôi mâm: Phôi được đưa và khuôn, máy ép với áp lực cực cao và nhiệt độ

sẽ tác dụng lực lên phôi mâm, giúp phôi mâm được kéo dãn theo hình dạng của mâm xe + Phôi đưa vào khuôn tạo hình

Hình 2.2.2.4 Phôi mâm dưới tác dụng nhiệt độ và máy ép

+ Máy ép chuyển động tịnh tiến ép vào phôi chuyển động quay, dưới tác dụng của lực từ máy ép, làm phôi bị kéo dãn theo yêu cầu thiết kế

Hình 2.2.2.5 Tạo phần thân cho mâm xe

+ Hình dáng mâm dần hình thành

Hình 2.2.2.6 Thân mâm

+ Robot lấy mâm ra khỏi khuôn tạo hình

Hình 2.2.2.7 Mâm lấy ra khỏi khuôn

- Xử lý nhiệt: Mâm được làm nguội nhanh chóng để giữ được hình dạng sau khi rèn

Hình 2.2.2.8 Mâm đưa vào bể nước để giảm nhiệt độ

2.2.3 Tiện và phay thân mâm xe:

- Xử lý bề mặt mâm

Hình 2.2.3.1 Robot đưa mâm vào trong máy CNC

- Sau khi được tiện và phay xung quanh, mâm được đưa đến kho chứa

Hình 2.2.3.2 Vận chuyển mâm thông qua băng chuyền đến kho chứa

Hình 2.2.3.3 Kho chứa mâm chuẩn bị gia công CNC

2.2.4 Gia công CNC

- Sau khi tiện và phay phần thân mâm, mâm xe tiếp tục được đưa vào máy CNC để gia công các chi tiết theo thiết kế Các chi tiết được gia công bao gồm lỗ ốc, lỗ thông hơi, nan hoa,

Hình 2.2.4.1 Máy CNC

- Lắp mâm xe vào máy CNC

Hình 2.2.4.2 Gá cố định mâm vào máy CNC

- Chương trình gia công: Máy CNC sẽ được lập trình để gia công các chi tiết bề mặt của mâm

Hình 2.2.4.3 Kỹ thuật viên điều chỉnh thông số trước khi gia công

- Gia công: Máy CNC sẽ sử dụng các mũi khoan, mũi phay, để gia công các chi tiết trên mâm xe

Hình 2.2.4.4 Gia công lỗ trên mâm

Hình 2.2.4.5 Gia công bề mặt mâm

- Gia công nan hoa: Mũi phay kết hợp với nước để gia công

Hình 2.2.4.6 Nan hoa trên mâm

- Đánh bóng bề mặt mâm: loại bỏ cạnh sắt và dấu gia công

Hình 2.2.5.2 Đánh bóng các chi tiết trên mâm

2.2.6 Sơn

- Sau khi xử lý bề mặt, mâm được đưa đến quy trình sơn

Hình 2.2.6.1 Gá mâm chuẩn bị sơn

- Mâm được gá trên giá đỡ, xung quanh có các đầu phun sơn

Hình 2.2.6.2 Phun sơn

- Mâm đi qua sưởi hồng ngại để làm khô và bám dính tốt hơn

Hình 2.2.6.3 Xưởng sưởi hồng ngoại

2.2.7 Khắc tên và các ký hiệu

- Sau khi đã trải qua các giai đoạn trên, mâm xe được khắc các chữ, ký hiệu, tên hãng

hoặc tùy theo yêu cầu khách hàng

Hình 2.2.7 Khắc bằng mũi khoan nhỏ

2.2.8 Kiểm tra chất lượng

- Mâm xe ô tô là một bộ phận quan trọng của xe, chịu trách nhiệm nâng đỡ và bảo vệ lốp xe Do đó, việc kiểm tra chất lượng mâm xe ô tô là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách

Hình 2.2.8.1 Kỹ thuật viên đang kiểm tra chất lượng

- Trước khi bánh xe thành phẩm được tung ra thị trường thì phải trải qua hàng loạt các bài kiểm tra gồm có:

+ Kiểm tra độ bền của vành xe và khả năng giữ không khí của lốp sau khi va chạm mạnh Thử nghiệm va đập trọng lượng 500 đến 600 kg được thả rơi từ độ cao 230mm để đánh giá khả năng chống va đập của mâm xe

Hình 2.2.8.2 Kiểm tra khả năng giữ áp và va đập

+Sau khi mâm xe đạt hết những tiêu chuẩn về độ bền, độ an toàn thì sẽ được dán các nhãn đạt chất lượng là bằng chứng cho những lần kiểm tra khắc khe để đảm bảo đạt chất lượng đưa đến tay người dùng

Hình 2.2.8.3 Kỹ thuật viên dán nhãn đạt chất lượng

2.2.9 Thành phẩm

Hình 2.2.9 Mâm xe Forged CNC lắp trên xe

3 Ưu và nhược điểm của công nghệ sản xuất mâm Forged CNC 3.1 Ưu điểm:

- Cấu trúc vững chắc: Mâm Forged CNC được sản xuất từ khối phôi nguyên khối, do đó có cấu trúc vững chắc hơn mâm đúc thông thường Mâm có khả năng chịu tải cao hơn, ít bị biến dạng khi va chạm và có độ bền bỉ lâu hơn

- Trọng lượng nhẹ: Mâm Forged CNC có trọng lượng nhẹ hơn mâm đúc thông

thường do được sản xuất từ khối phôi nguyên khối Điều này giúp giảm trọng lượng xe và cải thiện khả năng vận hành

- Tính thẩm mỹ cao: Mâm Forged CNC có thể được gia công với nhiều kiểu dáng và hoa văn khác nhau, mang lại tính thẩm mỹ cao cho xe

3.2 Nhược điểm:

- Chi phí cao: Mâm Forged CNC có chi phí sản xuất cao hơn mâm đúc thông thường Ví dụ: Bộ 4 mâm xe Forged CNC tùy biến mẫu từ A - Z 006 ROLLS ROYCE

Từ 16 -24 inch với giá từ 22 triệu đến 72triệu (thời điểm hiện tại)

Hình 3.2 Mâm xe Forged CNC Rolls Royce

(Khối phôi nguyên khối có giá thành cao hơn hợp kim nhôm nóng chảy.Quy trình sản xuất mâm Forged CNC phức tạp hơn mâm đúc thông thường.Chi phí sản xuất cao hơn dẫn đến giá thành của mâm Forged CNC cũng cao hơn mâm đúc thông thường Mâm Forged CNC thường có giá thành gấp 2-3 lần mâm đúc thông thường)

- Quá trình sản xuất phức tạp: Mâm Forged CNC được sản xuất theo quy trình phức tạp, đòi hỏi công nghệ và kỹ thuật cao dẫn đến thời gian sản xuất 1 bộ mâm trung bình từ 4 – 6 tuần

3.3 So sánh giữa mâm Forged CNC với mâm Sắt:

Ưu điểm - Cấu trúc vững chắc

+ Mâm Forged CNC là lựa chọn phù hợp cho những người yêu thích sự nhẹ nhàng,

tinh tế, thẫm mỹ và muốn cải thiện hiệu suất vận hành của xe

+ Mâm sắt là lựa chọn phù hợp cho những người muốn tiết kiệm chi phí và có nhu cầu sử dụng xe Off-Road

4 Ứng dụng:

- Mâm Forged CNC hiện nay được ứng dụng trên các dòng xe thể thao và xe hiệu suất

cao Mâm Forged CNC có thể giúp xe cải thiện hiệu suất, tính thẩm mỹ và độ bền

- Một số dòng xe sử dụng mâm Forged CNC bao gồm:

+ Các dòng xe thể thao: BMW, Audi R8, Porsche 911, Ferrari 488, Lamborghini Aventador, Vinfast,

Hình 4.1 Mâm xe BMW Forged CNC Style 646 20 inch

+ Các dòng xe hiệu suất cao: Mercedes-AMG GT, Audi RS6, BMW M5, Porsche Panamera Turbo,

Hình 4.2 Mâm xe Mercedes Benz GLC63 19 inch Custom Forged nhôm 6061-T6

Hình 4.3 Mâm xe Porsche Cayenne RS Spyder 20 inch Forged CNC

+ Chẳng hạn, Vinfast LUX A2.0, trên thị trường có mâm Forged CNC 666M 18 inch Mã sản phẩm: VFLUXA666M18, với thông số:

PCD: 5 x 120

(PCD: Khoảng cách giữa các lỗ bắt ốc trên mâm xe Trong trường hợp này, PCD là 5 x 120, nghĩa là có 5 lỗ bắt ốc, mỗi lỗ cách tâm mâm 120 mm)

Center Bore: 72.6 mm

(Center Bore: Đường kính lỗ khoét ở tâm mâm xe Đường kính này phải phù hợp với kích thước trục bánh xe của xe Trong trường hợp này, Center Bore là 72.6 mm)

Thông số 4 mâm bằng nhau: 8.0Jx18 ET30

(8.0Jx18: Kích thước mâm xe Trong trường hợp này, mâm xe có đường kính là 18 inch, rộng 8 inch

ET30: Độ âm của mâm xe Độ âm là khoảng cách giữa bề mặt tiếp xúc của mâm xe với lốp và tâm bánh xe Trong trường hợp này, độ âm là 30 mm)

Sản xuất tại: MADE IN TAIWAN

Hình 4.4 Mâm xe Vinfast Forged CNC 666M 18 inch

PHẦN 3: KẾT LUẬN

Công nghệ sản xuất mâm Forged CNC đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô và xe hơi Nó khiến ô tô trở nên hoàn thiện hơn, thẫm mỹ hơn mang đến nhiều nâng cấp đáng kể so với các công nghệ hiện có Điều này đảm bảo rằng mâm có kích thước, hình dạng và đường cong chính xác theo thiết kế, đồng thời đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết Chế tạo bằng hợp kim nhôm với cấu trúc vật liệu rắn giúp mâm nhẹ, có khả năng chịu tải trọng lớn, nhờ đó tăng cường hiệu suất lái xe, giảm trọng lượng không cần thiết và giúp tiết kiệm nhiên liệu

Ngoài ra, công nghệ sản xuất mâm Forged CNC còn giúp việc gia công trở nên linh hoạt hơn khi ta dễ dàng chỉnh sửa các kích thước với máy CNC tạo nên các chi tiết khó, độc đáo theo mọi nhu cầu của khách hàng Qua các quy trình sử lý bề mặt mài, mạ crom hoặc sơn tĩnh điện giúp mâm trở nên mịn màng, độ bóng cao và độ hoàn thiện tốt hơn

Tóm lại, chúng ta có thể thấy đây là một công nghệ sản xuất mâm hiện đại Tuy vẫn còn một số hạn chế nhỏ như khá đắt tiền, thời gian sản xuất lâu nhưng những ưu điểm vượt trội của nó là không thể bàn cãi Vì vậy, nó cần được nghiên cứu, cải tiến để quy trình sản xuất ngày càng hoàn thiện hơn giúp mâm Forged CNC dễ dàng tiếp cận với nhiều tệp khách hàng hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Mâm xe AZ Giới thiệu về mâm FORGED CNC và các công nghệ sản xuất mâm xe ô tô phổ biến hiện nay.

[4] Dương Anh Auto Quận 9 Ngày 31/01/2020 Quy trình tóm tắt nhanh sản xuất mâm Forged CNC

https://www.youtube.com/watch?v=92NPVTePkKI

[5] Mâm xe độ Ngày 09/01/2023 Mâm Forged CNC nhôm 6061-T6 cho Porsche Cayenne 2017

https://www.youtube.com/watch?v=XA7BkD48Lzw

[6] Mâm xe độ Ngày 06/06/2021 Vinfast Lux A lên mâm 18 inch Forged CNC nhôm 6061 T6 style BMW 666M

https://www.youtube.com/watch?v=dPKSAyYhnHs

[7] RAYS WHEELS Ngày 25/07/2023.RAYS - Forged Wheels Factory -Technical Manufacturing Process

https://www.youtube.com/watch?v=f5glBHADoug&t=12s

[8].Amazing Technology Ngày 12/03/2016 Engineering technology from Japan:

CNC Machine - Wheel Machines https://youtu.be/hZSeYAAzki4

[9] Lemon Films Ngày 22/09/2023 Quy trình sản xuất hàng loạt bánh xe nhôm rèn

hiện đại - Nhà máy bánh xe hợp kim Đài Loan https://youtu.be/pdySnVuXSIY