CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, trong ngành sản xuất nói chung cũng như ngành gia công cơ khí nói riêng, các chi tiết máy hoặc sản phẩm kim loại được gia côn
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, trong ngành sản xuất nói chung cũng như ngành gia công cơ khí nói riêng, các chi tiết máy hoặc sản phẩm kim loại được gia công với công nghệ gia công kim loại bằng áp lực chiếm một phần không nhỏ trên thị trường thế giới Cụ thể, các chi tiết được chế tạo từ phương pháp rèn và dập nguội (phân loại của công nghệ gia công áp lực) trong ngành chế tạo ô tô (cửa xe, khung xe, …) chiếm 85%, trong ngành chế tạo radio, tivi, máy móc điện tử, điện lạnh chiếm 80%, còn trong ngành chế tạo đồ dùng gia đình (xoong, nồi, muỗng inox, …) hầu như chiếm tới 100%
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 thước mong muốn Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi từ lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp hàng không, công nghiệp quốc phòng cho đến công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, thực phẩm, hóa chất, y tế,… Sở dĩ có nhiều ứng dụng rộng rãi như vậy là do có những ưu điểm nổi bật hơn so với loại hình công nghệ khác: có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên…
Thấy được những ứng dụng trên nhiều lĩnh vực với quy mô lớn của công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm, nhóm quyết định nghiên cứu và tìm hiểu quy trình chế tạo một bộ khuôn dập tấm dựa trên yêu cầu dập ra một chi tiết máy từ bản vẽ khách hàng Xuyên suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này, chúng em mong rằng sẽ đúc kết những kiến thức của ngành kỹ thuật nói chung cũng như kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn về công nghệ gia công kim loại bằng phương pháp dập tấm nói riêng Từ đây, chúng em sẽ là một phần của nguồn nhân lực có kiến thức chuyên môn về lĩnh vực khuôn dập tấm để đóng góp tri thức và sức lực cho nền công nghiệp sản xuất nước nhà.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Sản phẩm đề tài đóng góp một phần vào ngành cơ khí hiện nay và khẳng định tầm quan trọng của ngành cơ khí Việt Nam nói riêng và cả thế giới nói chung Nghiên cứu các thông số công nghệ trong quá trình dập tấm, đưa ra các dự báo về khả năng tạo hình và hướng khắc phục những sai hỏng Qua đó ngành cơ khí đóng vai trò là ngành chủ chốt, là nền tảng thúc đẩy sự phát triển các ngành công nghiệp khác
Sản phẩm đề tài đóng góp vào ứng dụng thực tế cho các ngành công nghiệp cơ khí hiện nay, đặc biệt sản phẩm sẽ được lắp ráp vào các cụm của chi tiết trên xe máy, ô tô, … Qua đó phần nào đóng góp vào một phần cho sự phát triển ngành công nghiệp trong tương lai.
Mục tiêu nguyên cứu đề tài
- Thiết kế ra bộ khuôn hoàn chỉnh, xây dựng mô hình khuôn 3D bằng phần mềm Creo
- 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
- Nâng cao trình độ nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn mẫu trong công nghiệp.
Đối tượng và phạm vi nguyên cứu
- Sản phẩm (Bản vẽ chi tiết)
- Công nghệ dập cắt và công nghệ dập lận
- Vật liệu SPFH590, độ dày t = 1,8 mm
Sản phẩm được dập ra là một linh kiện lắp ráp trong tổ hợp máy được lưu hành ngoài thị trường Đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu vào quy trình chế tạo ra chi tiết dập, cụ thể là các bước công nghệ, khâu kiểm tra và quy trình tạo ra 2 bộ khuôn dập Ngoài ra cũng có những phương pháp để hạn chế phế phẩm như mô phỏng quá trình dập bằng phần mềm chuyên dụng, dập thử các biên dạng khác nhau nhằm tìm ra được biên dạng thích hợp để sản phẩm đầu ra đạt yêu cầu kỹ thuật đúng với yêu cầu của khách hàng.
Phương pháp nghiên cứu
- Dựa vào nhu cầu thị trường sử dụng 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 nghiên 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 quy 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 phân tích và tổng hợp những lý thuyết và thực nghiệm nhằm chỉnh sửa sản phẩm phù hợp trong sản xuất và phù hợp với yêu cầu của khách hàng đề ra.
Kết cấu của đề tài
Đề tài: “Thiết kế và chế tạo khuôn dập sản phẩm kim loại tấm” gồm 7 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
Chương 6: Gia công, lắp ráp và dập thử nghiệm
Chương 7: Kết quả và sản phẩm đạt được
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC
Tổng quan về gia công áp lực
Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác động trực tiếp lên kim loại ở nhiệt độ cao (nóng) hoặc nhiệt độ thấp (nguội) với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại nhằm thay đổi hình dáng của chi tiết (vật thể) mà không phá hủy tính liên kết và tính bền dẻo của kim loại
2.1.2 Phân loại [3] 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: chế tạo các loại chi tiết từ phôi có dạng tấm, có thể được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội, nhưng thông thường sẽ dập ở trạng thái nguội tiện nghi hơn hay còn gọi là dập nguội
- Dập nóng thể tích (rèn khuôn): là phương pháp biến đổi, biến dạng kim loại (dưới tác dụng lực từ đầu chày hay đầu máy ép) trong lòng khuôn có kích thước và hình dạng sản phẩm cần chế tạo Rèn khuôn thường dùng trong sản xuất hàng loạt
- Rèn tự do: là phương pháp biến dạng kim loại dưới tác dụng của lực dập từ đầu chày máy hay lực ép từ máy ép Vì không dùng khuôn nên kim loại khi biến dạng không bị hạn chế bởi lòng khuôn bên trong Rèn tự do thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc nhu cầu sửa chữa linh kiện
- Cán: là phương pháp biến dạng kim loại giữa 2 trục quay của máy cán Phôi sẽ bị biến dạng và di chuyển ma sát giữa đầu máy và chi tiết dùng chủ yếu lực ma sát tạo ra sản phẩm cán
- Kéo: là phương pháp kéo dài phôi qua khuôn kéo (lỗ khuôn có hình dạng và kích thước nhỏ hơn tiết diện của phôi ban đầu) Kéo có đặc điểm là bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ chính xác chi tiết cao
- Ép: là phương pháp chế tạo các thỏi hoặc các ống thường bằng kim loại màu và hợp kim của chúng Kim loại sau khi nung nóng cho vào khuôn ép, dưới tác dụng của chày ép, kim loại chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước chi tiết cần chế tạo
- Miết (tiện dựng): phương pháp chế tạo chi tiết có dạng tròn xoay từ kim loại tấm mỏng Miết có thể thay thế các phương pháp dập tấm mà sau khi dập tấm phải tóp miệng, viền mép, uốn vành,…
- Gò: là phương pháp sử dụng các quy trình biến dạng dẻo kim loại để tạo hình các phôi ở dạng tấm hoặc thanh ra hình dạng mong muốn, sau đó sử dụng các loại mối ghép tháp được hoặc không tháo được (hàn, tán đinh, ghép mí,…) để kết nối các bộ phận đã gò thành bộ phận hoàn chỉnh Trong ngành sửa chữa ô tô, nghề làm đồng là kết hợp giữa công nghệ gò và công nghệ hàn
Ưu và nhược điểm công nghệ tạo hình bằng gia công áp lực
2.2.1 So với công nghệ đúc [1]
+ 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
+ Có khả năng biến tổ chức sợi của kim loại thành tổ chức sợi, có khả năng tạo ra các tổ chức sợi uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính cho 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 loạt, vì chi phí 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 trình phức tạp
+ Điều kiện làm việc nặng nhọc
+ Đặc biệt không sản xuất được các khuôn phức tạp hay chi tiết có kết cấu phức tạp
2.2.2 So với công nghệ gia công cắt gọt [1]
+ 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.
Biến dạng của kim loại [3]
Kim loại dưới tác động của nội lực và ngoại lực sẽ sinh ra biến dạng, trong đó:
+ Ngoại lực: là lực từ bên ngoài tác dụng lên kim loại gia công, do người hoặc thiết bị gây nên, do sự ma sát hay chuyển động của vật thể gây nên Ngoại lực bao gồm lực chính, phản lực, lực ma sát và lực quán tính
+ Nội lực: là lực xuất hiện trong nội bộ vật thể khi có tác dụng của ngoại lực Nội lực cũng có thể xuất hiện do tác dụng của những hiện tượng hóa lý Ví dụ như khi nung nóng hoặc làm nguội, bên trong vật thể xuất hiện nội lực Nội lực cũng gây ra ứng suất bên trong vật thể Khi ứng suất này vượt quá giới hạn nhất định sẽ làm cho vật thể biến dạng, cong vênh, nứt nẻ
- Lực chính: là do người, thiết bị thông qua dụng cụ gia công (như đầu búa, khuôn rèn, trục cán,…) tác dụng lực vào kim loại gây ra biến dạng Hướng lực chính song song với hướng chuyển động của dụng cụ gia công Theo nguyên tắc cộng véc tơ, có thể tập hợp nhiều lực chính tác dụng vào một vật gia công thành một lực thống nhất Lực chính có ảnh hưởng quyết định tới sự biến dạng của vật Điểm đặt lực cũng ảnh hưởng tới sự biến dạng
- Phản lực: là lực ngăn không cho vật bị tác dụng lực chuyển động tự do theo hướng lực tác dụng của vật chính Phản lực thường sinh ra ở những bộ phận của thiết bị, có chiều ngược với trục chính và chỉ sinh ra khi có lực chính
- Lực ma sát: là lực sinh ra khi 2 vật chuyển động tương đối lên nhau, có chiều ngược với chiều chuyển động của vật và có trị số bằng tích số của hệ số ma sát và phản lực tiếp tuyến Lực ma sát cản trở chuyển động của kim loại khi biến dạng
- Lực quán tính: Là lực gây ra do sự di động các gia tốc của các chất điểm vật thể khi biến dạng Theo định luật 3 Newton, trị số lực quán tính bằng tích số của khối lượng và gia tốc
2.3.2 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
Khi chịu tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽ biến dạng lần lượt theo 3 giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy (vượt quá giới hạn lực chịu đựng của chi tiết)
+ Là biến dạng mà luôn luôn tỉ lệ thuận với lực tác dụng, nếu ngưng tác dụng lực thì chi tiết sẽ về trạng thái ban đầu
+ Dưới tác dụng của ngoại lực, các nguyên tử trong mạng tinh thể của kim loại do biến dạng đàn hồi mà lệch khỏi vị trí cân bằng, từ đó khoảng cách giữa các nguyên tử sẽ thay đổi (biến dạng đàn hồi) Ngưng tác dụng ngoại lực thì lực liên kết sẽ đưa các nguyên tử trở về vị trí cân bằng, không còn biến dạng (trở về vị trí ban đầu)
+ Là biến dạng mà sau khi đã bỏ lực tác dụng vẫn còn một phần biến dạng dư được giữ lại và trên các phần tử của vật thể không nhận thấy có sự phá hủy (làm co giãn giới hạn của chi tiết) Biến dạng dẻo xảy ra khi ứng suất sinh ra do ngoại lực vượt quá giới hạn đàn hồi Trong quá trình biến dạng dẻo vẫn tồn tại biến dạng đàn hồi
+ 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
- Phá hủy: Khi ứng suất sinh ra vượt quá giới hạn bền của kim loại, trong kim loại xảy ra quá trình thứ ba gọi là biến dạng phá hủy chi tiết.
Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại [3]
2.4.1 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
2.4.2 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 càng ít và ứng suất nén càng nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao, trạng thái ứng suất kéo khối làm cho kim loại kém dẻo hơn so với trạng thái ứng suất kéo mặt và đường Trạng thái ứng suất nén khối làm cho kim loại có tính dẻo cao hơn ứng suất nén mặt và đường
2.4.3 Ảnh hưởng của thành phần hóa học
Thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại và hợp kim Thành phần hóa học của hợp kim được quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim và tạp chất:
+ Nguyên tố cơ bản: Nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh hưởng quyết định tới tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim
+ Nguyên tố hợp kim: Khi hợp kim hóa, nguyên tố hợp kim có thể tạo với kim loại cơ sở những liên kết kim loại (các hợp chất hóa học, hợp chất điện tử,…) Các liên kết kim loại này thường có tổ chức tinh thể phức tạp làm cho kim loại và hợp kim rất cứng và giòn + Nguyên tố tạp chất: Tạp chất trong kim loại ảnh hưởng lớn tới tính dẻo của nó Trong kim loại càng nhiều tạp chất (nhất là các tạp chất phi kim loại như S, P, O, N, H,…) đều làm
8 giảm mạnh tính dẻo của kim loại Tạp chất dễ cháy thường tập chung ở vùng tinh giới hạn gây rối loạn mạng tinh thể tại đấy, từ đây tính dẻo kim loại kém đi
2.4.4 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 trình máy là 10m/s nhưng tốc độ biến dạng của vật thứ nhất là 10%/s và của vật thứ hai là 100%/s
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
2.4.5 Ảnh hưởng tới tổ chức và cơ tính kim loại
Tổ chức kim loại vật đúc có dạng nhánh cây, hạt không đều, có nhiều khuyết tật như xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co,… nhờ biến dạng dẻo các khuyết tật trên được khử bỏ, tăng độ mịn chặt của kim loại làm cho cơ tính tăng lên
Biến dạng dẻo có thể tạo được các loại thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính sản phẩm
2.4.6 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: Biến dạng dẻo tạo ra sự sai lệch trong mạng tinh thể làm tính liên tục của điện trường trong tinh thể bị phá vỡ, ngoài ra còn tạo ra những rào chắn cản trở sự chuyển động tự do của điện tử Đây là nguyên nhân làm tăng điện trở của kim loại
+ Tính dẫn nhiệt: Biến dạng dẻo làm giảm tính dẫn nhiệt, nguyên do từ việc biến dạng dẻo làm xô lệch mạng, xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ giao động nhiệt của các điện tử do đó giảm khả năng dẫn nhiệt
+ Từ tính: Biến dạng dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trường cơ bản trong kim loại do đó làm thay đổi từ tính Độ thấm từ, độ từ giảo và độ từ dư giảm, lực khử từ và vòng trễ từ tăng.
Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực
2.5.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại đồng thời với biến dạng dẻo [3]
“Khi biến dạng dẻo kim loại, biến đạn đàn hồi có thể xảy ra đồng thời với biến dạng dẻo Quan hệ giữa lực và biến dạng khi biến dạng đàn hồi tuân theo định luật HUC”
Vì có biến dạng đàn hồi khi biến dạng dẻo nên kích thước của chi tiết sau khi gia công khác với kích thước của nó khi đang gia công Ví dụ: Góc uốn của chi tiết khác với góc khi đang uốn (tức là khác với góc của khuôn uốn)
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
2.5.2 Định luật ứng suất dư [3]
“Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân bằng nhau”
Do sự biến dạng không đều toàn thể tích kim loại, sự phân bố nhiệt không đều, thành phần tổ chức kim loại không đều nên sau khi gia công trong kim loại còn tồn tại ứng suất dư, đặc biệt ứng suất dư loại một là quan trọng nhất (là ứng suất được cân bằng trên toàn thể tích vật thể)
2.5.3 Định luật thể tích không đổi [12]
“Khi gia công áp lực, thể tích của vật thể trước biến dạng luôn bằng thể tích vật thể sau biến dạng”
Khi gia công, áp lực được áp dụng một cách đều đặn và mạnh mẽ lên bề mặt vật liệu Quá trình này chỉ làm thay đổi hình dạng bề mặt bằng cách kéo dãn và biến dạng các phân tử kim loại mà không gây ra sự thay đổi về khối lượng hoặc thể tích nên thể tích trước và sau khi biến dạng là không thay đổi
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khuôn dập tấm
Dập tấm là môt phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm biến dạng kim loại dập tấm (băng hoặc dải) để thu được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phoi.
3.1.2 Quá trình biến dạng công nghệ dập tạo hình
Phương pháp dập tấm kim loại được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội, nhưng chủ yếu dập nguội là phương pháp chính Phương pháp dập kim loại tấm sử dụng lực bên ngoài để tạo ra biến dạng dẻo của tấm hoặc tấm thép Đây là phương pháp không gây ô nhiễm môi trường vì không tạo ra bất kỳ khí thải độc hại nào [2]
Công nghệ dập tạo hình kim loại tấm là công nghệ tạo ra các chi tiết (cụm chi tiết) có hình dạng và kích thước từ tấm kim loại bằng cách biến dạng và định hình phôi kim loại bằng dụng cụ đặc biệt gọi là khuôn dập Công nghệ tạo hình cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ Công nghệ này được ứng dụng hầu hết các ngành công nghiệp hóa chất, y tế, quốc phòng, xây dụng, giao thông vận tải Do vậy, gia công áp lực nói chung và công nghệ dập tạo hình nói riêng có một vị trí rất lớn trong công nghiệp nặng [2]
Về phát triển lâu dài Việt Nam cần xây dựng một chiến lược phát triển ngành gia công áp lực một cụ thể và cho phép chính sách các doanh nghiệp nước ngoài vào để tăng trình độ chuyên môn Vì công nghệ và thiết bị gia công bằng phương pháp áp lực là một trong những tiêu chí đánh giá tiềm năng và độ phát triển của một quốc gia Vì vậy, cần phải có sự đột phá và đổi mới sự phát triển ngành gia công áp lực
3.1.3 Định nghĩa khuôn dập tấm
Khuôn dập là một dụng cụ đặc biệt bao gồm nhiều bộ phận và các chi tiết được lắp ghép thành một tổ hợp, nhằm thực hiện một hoặc một số nguyên công trên những thiết bị thích hợp tạo ra một hoặc một số chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết bằng cách tác dụng áp lực làm cho vật liệu kim loại bị biến dạng dẻo (uốn, dập, vuốt, tạo hình, v.v.) hoặc bị biến dạng phá hủy (cắt, đột, v.v) [2]
Dựa vào tính công nghệ và đặc điểm biến dạng của kim loại, khuôn dập tấm được phân loại thành các dạng sau [2]:
+ Khuôn cắt đột: Thường được dùng để tạo các chi tiết phẳng hoặc tạo lỗ trên các chi tiết rỗng, chi tiết cong hoặc tạo phôi cho các nguyên công khác Khuôn cắt đột lại chia thành nhiều loại như khuôn đột lỗ, khuôn cắt,…
+ 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 lần dập máy nó có thể thực hiện hai công việc hai công việc trở lên
+ Khuôn phối hợp: Chi tiết được hoàn thành sau một lần dập có nghĩa là tất cả các nguyên công được tạo thành sản phẩm được thực hiện cùng một lúc
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.
Các vật liệu dạng tấm chế tạo khuôn
3.2.1 Thép tấm SS41 (SS400) [10] a Khái niệm
Thép tấm SS41 (hay còn được gọi là SS400) là mác thép tấm theo tiêu chuẩn JIS G3101 của Nhật Bản (đây là tiêu chuẩn vật liệu của Nhật Bản cho các tấm, lá, dải thép cán nóng dùng cho kết cấu)
Bảng 3.1 Các thành phần hóa học của thép SS41
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 3.2 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 Đặc tính cơ học
- Độ bền kéo của thép SS41 được biểu thị bằng Newton trên milimét và tối thiểu phải là 400N/𝑚𝑚 2 (MPa) và tối đa có thể là 510N/𝑚𝑚 2 (MPa)
- Cường độ chảy tối thiểu là 205 đến tối thiểu 245N/𝑚𝑚 2 (MPa) tùy thuộc vào độ dày
- Cường độ chảy cho độ dày dưới 16 mm là tối thiểu 245N/𝑚𝑚 2 (MPa) trong khi đối với các đồng hồ đo cao hơn trên 100 mm là tối thiểu 205N/𝑚𝑚 2 (MPa)
- Đặc tính tính kéo dài của thép SS41 thay đổi theo phạm vi độ dày Phạm vi phần trăm tối thiểu cho độ giãn dài là 17% độ dày đến 16 mm, 21% đối với độ dày đến 40 mm và 23% lớn hơn 50 mm
- Độ cứng Brinell khoảng 160 HB c Ứng dụng
- Được áp dụng trong các lĩnh vực chế tạo máy, chế tạo tàu thuyền, vật liệu xây dựng và các đồ gia dụng cơ khí,…
- Cán phôi dạng dây kích thước ∅6, ∅8 hay là dạng thanh kích thước ∅30, ∅40
- Ứng dụng trong công nghệ cắt plasma
3.2.2 Thép tấm SKD11 a Khái niệm
Thép SKD11 là mác thép gọi theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản và được ứng dụng trong ngành cơ khí khuôn mẫu, chi tiết máy, đặc biệt là được sử dụng nhiều nhất trong chế tạo khuôn dập nguội
Bảng 3.3 Các thành phần hóa học của thép SKD11[9]
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 3.4 Các tên gọi của thép SKD11 theo Tiêu chuẩn từng nước [9]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
2310 SS Thụy Điển b Đặc tính cơ học
- Độ bền, độ cứng cao, chống va đập tốt, chống ăn mòn tốt
- Có khả năng chịu được nhiệt độ cao, độ dẻo dai tốt giúp cho khả năng chống biến dạng đạt hiệu quả cao
- Độ cứng sau khi nhiệt luyện cao gần bằng 60HRC (trước khi xử lí nhiệt chỉ đạt mức 21HRC - 25HRC)
- Độ thấm tôi tuyệt vời, ứng suất tôi thấp nhất c Ứng dụng [2]
- 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
- 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,… d Nhiệt luyện, xử lí nhiệt Thép SKD11
Xử lý nhiệt thép SKD11 là việc sử dụng các phương pháp kỹ thuật để nâng cao độ cứng (HRC) Thông thường phương pháp “tôi chân không” sẽ được sử dụng cho thép SKD11 để đem lại chất lượng tốt nhất và đạt tính thẩm mỹ cao
Sau khi nhiệt luyện tôi và ram, độ cứng đạt tầm trên 58-60 HRC Đây là vật liệu khá khó nhiệt luyện so với các vật liệu khác Khi nhiêt luyện phải đảm bảo đúng về nhiệt độ tôi và thời gian giữ nhiệt đạt độ vừa tới để hiệu quả nhiệt luyện tốt nhất
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 [8]
Bảng 3.5 Các thành phần hóa học của thép SCM440 [8]
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 3.6 Các tên gọi của thép SCM440 theo tiêu chuẩn từng nước [8]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
15 b Tính chất vật lý của thép JIS SCM440
- Khối lượng riêng của SCM440: 7,8kg/𝑐𝑚 3
- Hệ số co gión nhiệt: 12,5 àm/m°C ở 0 - 120°C
- Độ dẫn nhiệt: 42,6 W/mK ở 100°C c Tính chất cơ học của thép hợp kim SCM440
- Độ cứng: 48-52HRC / 217-235 HBS (Thử nghiệm ở nhiệt độ phòng 25°C)
- Sau khi xử lý nhiệt, thép SCM440 có thể đạt độ cứng từ 58 HRC đến 60 HRC d Ưu điểm của Thép SCM440 Độ ổn định thành phần tốt và ít chứa yếu tố có hại, độ tinh khiết của thép cao, lớp khử nhiễu nhỏ, ít có khuyết tật bề mặt, tỷ lệ nứt lạnh thấp, độ cứng nóng tốt, độ dẻo dai tốt e Ứng dụng
- Thích hợp cho các chi tiết máy chịu tải trọng lớn, chịu mài mòn cao và va đập mạnh như bánh răng, trục truyền động của động cơ, đinh ốc, bulong,
- Chế tạo các tấm trong khuôn mẫu (khuôn ép nhựa, khuôn ép trấu,…).
- Chế tạo động cơ ô tô, xe gắn máy và chi tiết máy công nghiệp.
Thép S45C (hay còn gọi là thép SC45) là một loại thép Cacbon trung bình có bền cao, chất lượng tốt, được đặt theo tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản, có độ cứng trong khoảng từ 35HRC - 45HRC
Bảng 3.7 Các thành phần hóa học của thép S45C [8]
Thành phần hóa học Hàm lượng (%)
Bảng 3.8 Các tên gọi của thép S45C theo tiêu chuẩn từng nước [8]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
S45C JIS4051 Nhật Bản b Đặc tính cơ học
- Độ bền kéo tối đa 690 N/𝑚𝑚 2 , giới hạn chảy tối đa 490 N/𝑚𝑚 2
- Nhiệt độ ủ tối đa 600 độ C, tôi max 850°C và ram max 200°C
- Có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền, khả năng chống mài mòn tốt.
- Chịu được tải trọng cao, có tính đàn hồi tốt, chịu được những va đập mạnh và áp lực tàn dư nhỏ c Ứng dụng
- Được áp dụng trong các lĩnh vực xây dựng, cơ khí, đóng tàu, hóa dầu,…
- Chế tạo các công cụng gia công: cắt phay, khoan bit, cưa vòng, vít vòi,…
- Sản xuất các công cụ tạo hình, đầu ép đùn lạnh, khuôn đúc, khuôn đùn.
3.2.5 Vật liệu chi tiết (SPFH590)
- Vật liệu chi tiết: SPFH590
Sơ lược về vật liệu SPFH590: là loại thép tấm cán nóng (Strutural hot rolled steel) theo tiêu chuẩn JIS G3134 của Nhật Bản, có cường độ cao và được áp dụng nhiều bởi khả năng tạo hình (Formability) và tính hàn (Weldability) tốt
- Ý nghĩa tên của tên 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 mang đặc tính của thép cacbon cùng với những nguyên tố như Mangan, Photpho, Lưu huỳnh, Silicon,… Các chi tiết, linh kiện được làm từ loại vật liệu này có khả năng giữ nguyên các đặc tính ngay cả khi bề dày bị giảm đi đáng kể Điều này mang lại hiệu quả về mặt kinh tế cao khi sản phẩm nhẹ hơn và ít tốn nguyên vật liệu hơn Ngoài ra, các thành phần như trên giúp loại thép này có khả năng tăng cường độ dai, làm giảm tính dẻo và làm cho thép giòn hơn
- Tính cơ học của vật liệu [7]:
+ Min Tensile Strength (Giới hạn bền kéo nhỏ nhất): 590 Mpa Min
+ Min Yield Strength (Giới hạn bền uốn nhỏ nhất): 420 Mpa Min
+ Min Elongation (Độ giãn dài tối thiểu): 21% Min
Bảng 3.9 Thành phần các chất có trong vật liệu SPFH590 [7]
Nguyên tố C Si Mn P S Al
Bảng 3.10 Tên gọi của thép SPFH590 theo tiêu chuẩn từng nước [7]
Tên gọi Tiêu chuẩn Quốc gia
- Ứng dụng [7]: dùng để làm 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, các linh kiện ô tô…
Hình 3.1 Một số sản phẩm từ thép SPFH590.
Yêu cầu kĩ thuật của các loại khuôn dập [4]
- 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 độ nhiệt luyện cho từng chi tiết để đạt độ cứng cần thiết
- Thiết kế các bộ phận khuôn có thể dễ dàng thay thế hoặc sửa chữa khi 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, tuổi thọ khuôn cao
- Độ bền của khuôn được xác định bằng số lượng sản phẩm từ khi bắt đầu dập cho đến khi sửa khuôn Đối với khuôn dập cắt có độ bền trung bình thì số sản phẩm khi bắt đầu đập đến khi phải sửa chữa khuôn là từ 17.000 ÷ 22.000 chi tiết và đến khi khuôn hỏng hoàn toàn là 500.000 ÷ 700.000 chi tiết.
Khái quát công nghệ dập cắt
3.4.1 Khái niệm nguyên công cắt
Cắt là một nguyên công gia công không phoi nhằm loại bỏ tất cả hoặc một phần kim loại khỏi một tấm vật liệu Phương pháp cắt được sắp xếp theo hình dạng của lưới cắt Vật liệu được cắt bởi hai lưỡi cắt hợp với nhau một góc cạnh của dao 𝜃 [2]
Hình 3.2 Các phương pháp và nguyên lý cắt
Khi chày tiếp xúc vào phôi lưỡi cắt ép vào vật liệu đến khi ứng suất vượt quá giá trị ứng suất cắt cho phép Tại mép cắt của cối có sự hình thành nứt vỡ vật liệu, vết nứt phát triển vào trong tấm và tách rời vật liệu [2]
Hình 3.3 Quá 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
+ uS: Khe hở một bên chày cối nhỏ nhất
Việc xác định khe hở đối với khuôn cắt cực kỳ quan trọng Vì biên dạng của chi tiết có chính xác, đẹp và mịn hay không ngoài phụ thuộc chày cối ra thì còn phụ thuộc vào khe hở giữa chày và cối
3.4.2 Kết cấu khuôn cắt - đột [2]
Kết cấu của khuôn cắt - đột rất đa dạng, phong phú và rất khác nhau tùy theo hình dạng, kích thước và độ chính xác của sản phẩm Tuy nhiên, về mặt kết cấu, mỗi khuôn đều có các bộ phận với các công dụng gần như giống nhau là:
+ 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, chốt đục, 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, tự động hoặc bán tự động cấp phôi và thu hồi, phân loại sản phẩm hoặc 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 [2]:
Hình 3.4 Sơ đồ kết cấu khuôn cắt thuận và nghịch
Chú thích: a Kết cấu khuôn cắt thuận không có chặn phôi b Kết cấu khuôn cắt thuận có chặn phôi cố định c Kết cấu khuôn cắt thuận có chặn phôi di động d Kết cấu khuôn cắt nghịch không và có chặn phôi.
Khái quát công nghệ dập vuốt
Dập vuốt là một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết 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 (chủ yếu là chiều dày thành chi tiết) được gọi là dập vuốt có biến mỏng vật liệu (hay dập vuốt có biến mỏng) Đa số các trường hợp dập vuốt có biếng mỏng được thực hiện với phôi đã được dập vuốt lần đầu không biến mỏng (từ phôi phẳng)
Không biến mỏng Có biến mỏng
Không có tấm chặn Có tấm chặn phôi Với sự thay đổi đường kính không đáng kể
Có sự thay đổi đường kính (dập liên hợp)
Trong sản xuất loại nhỏ
Trên máy búa Dập bằng áp lực thủy tĩnh, cao su hoặc chất lỏng
Có sử dụng nguồn năng lượng xung để biến dạng
Dập vuốt bằng năng lượng xung
Hình 3.5 Sơ đồ các phương pháp dập vuốt [1]
3.5.3 Một số đặc điểm của khuôn dập vuốt [2]
Khuôn dập vuốtđược chế tạo để sử dụng vào việc dập lận, biến dạng vật liệu dạng tấm thành những hình thù khác nhau theo yêu cầu của sản xuất
Trong quy trình dập lận, những chổ vành khăn của nguyên liệu sẽ thành hình sản phẩm mong muốn Vì thể tích vật liệu không đổi nên lúc dập lận thành hình sản phẩm phải lớn hơn chiều bề rộng của vành
Dập lận diễn ra nhờ biến dạng đàn hồi cùng kèm theo sự dịch chuyển hầu hết kim loại thành hình chi tiết
3.5.4 Ưu và nhược điểm của khuôn dập vuốt
+ Gia công được các chi tiết có thành mỏng từ đơn giản đến phức tạp
+ Chi tiết gia công có độ chính xác cao và bề mặt có độ bóng loáng
+ Quá trình dập gần như không sinh ra phoi như rèn và đúc
+ Chi tiết sau khi gia công có thể sử dụng ngay hoặc chỉ cần xử lý qua vài công đoạn nhỏ khác
+ Những chi tiết có hình dạng phức tạp việc chế tạo khuôn rất khó và tốn kém nên chỉ phù hợp với sản xuất số lượng lớn
3.5.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dập vuốt [11]
- Tính chất cơ học và trạng thái bề mặt của vật liệu
- Hình dạng hình học phần làm việc của chày và cối
- Chất lượng khuôn và chất bôi trơn
3.5.6 Phương pháp chống nhăn trong dập vuốt [11] a Hiện tượng nhăn trong dập vuốt
Một trong các khuyết tật xảy ra nhiều nhất trong quá trình dập vuốt đó là sự nhăn nheo của chi tiết kim loại tấm và thường thấy trên bộ phận vành hoặc bề mặt của bộ phận này
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 Nhăn có thể phòng ngừa được nếu sản phẩm của quá trình dập vuốt được chế tạo chính xác b Nguyên nhân gây ra hiện tượng nhăn rách trong dập vuốt
- Hình dạng phôi và độ dày phôi
- Hình dạng của chi tiết cần dập vuốt
- Áp lực chặn phôi: khi lực chặn lớn sẽ làm cho chi tiết bị đứt, ngược lại khi lực chặn nhỏ sẽ làm cho phần vành chi tiết bị nhăn
- Độ sâu và bán kính góc của chi tiết
- Khe hở giữa phôi, mặt bích chặn phôi, bề mặt chày và cối c Các phương pháp chống nhăn ở vùng vuốt
+ Phương pháp dễ dàng để loại bỏ nếp nhăn ở những vùng đã được dùng áp lực chặn phôi Trong quy trình dập lận, một số áp lực chặn phôi được sử dụng trong suốt thời gian rút tất cả phôi khỏi cối
+ Khi tăng áp lực kết quả tạo ra một số thành công Một lực khí nén hoặc thủy lực cho phép thay đổi áp lực chặn phôi theo từng cấp bậc của máy Điều này đồng nghĩa cho gia tăng chiều sâu cho phép của phôi
Hình 3.6 Dùng mặt bích chặn phôi
- Thiết kế chày và cối:
+ Thiết kế chày và miệng (khoang) của cối để được tối ưu nhằm giảm thiểu nguy cơ nhăn
+ Chọn một bán kính mặt bích đó đủ rộng nhằm chống mòn và hạn chế đáng kể nguy cơ nhăn Ngoài ra, xem xét việc giảm độ phức tạp và không đối xứng nếu có Kết hợp nhiều nguyên công vuốt trong quá trình sẽ có nhiều lợi ích đối với việc ngăn ngừa nhăn ở những sản phẩm vuốt sâu
- Sử dụng gân vuốt và khe hở giữa chày và cối trong quá trình dập vuốt:
+ Trong quá trình dập vuốt (dập lận) những chi tiết hình trụ thì lực kéo phôi vào trong miệng cối ở các góc khác nhau của đường bao là không giống nhau Ở những phần thẳng lực kéo phôi vào trong miệng cối nhỏ hơn so với ở phần cong, thay vào đấy ở những phần cong thì lực kéo phôi vào trong cối sẽ tăng thêm nếu bán kính cong ở góc của cối nhỏ hơn Chính vì thế nên những chi tiết cao ở hình trụ đã được dập vuốt thường có độ cao không đồng nhất Chiều cao ở những phần góc hộp sẽ lớn hơn ở những 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 điều đó sẽ dẫn đến sự biến dạng chi tiết (đứt hoặc rách)
→ Kết luận: Qua quá trình tìm hiểu về tầm quan trọng của gia công tạo hình kim loại tấm và giới thiệu về các giải pháp công nghệ ứng dụng trong công nghiệp trong nước, hiện nay và thế giới đã giúp có cái nhìn tổng quan về công nghệ dập tấm, hình thành lý luận và có thể áp dụng vào sản xuất
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
Hình 4.1 Bản vẽ của khách hàng về chi tiết cần dập
- Kích thước tổng thể sau khi chi tiết hoàn thiện:
Phương án và quy trình chế tạo
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 (chi tiết dập được cắt laser để thử khuôn) → So sánh với khách hàng (sản phẩm mẫu đạt yêu cầu) → Làm công đoạn cắt đột sau khi dập thử công đoạn dập vuốt → Sản xuất hàng loạt vừa (4600 pcs/năm), tiến hành công đoạn M1-2 (dập cắt đột) rồi đến công đoạn M2-2 (dập vuốt)
- Phương án 2: Làm công đoạn M1-2 (dập cắt biên dạng) → công đoạn M2-2 (dập vuốt) → Kiểm tra (sản phẩm đạt yêu cầu) → Tiến hành sản xuất hàng loạt
- Phương án 3: Thử công đoạn dập vuốt ra sản phẩm mẫu → So sánh với khách hàng (sản phẩm mẫu đạt yêu cầu) → Làm công đoạn cắt biên dạng → Sản xuất hàng loạt vừa
(4600 pcs/năm), tiến hành 3 công đoạn M1-3 (dập cắt biên) → công đoạn M2-3 (dập vuốt) → công đoạn M3-3 (đột lỗ slot và lỗ tròn)
Tiến hành phân tích những điểm lợi và bất lợi ở mỗi phương án trên:
+ Phương án 1: Khi đi thực nghiệm tạo ra sản phẩm trước, sẽ lường trước các sai số có thể xảy ra ở đâu (từ khuôn dập hay từ chi tiết), có mẫu để đối chiếu với yêu cầu từ bản vẽ của khách hàng từ đó tìm ra giải pháp tốt nhất xử lý (thay đổi, chỉnh sửa chày và cối hoặc chỉnh sửa lại biên dạng của chi tiết cho phù hợp) Dẫn đến làm tăng năng suất, giảm chi phí sản xuất, giúp cho thời gian lao động của công nhân được rút ngắn đi (loại bỏ những công đoạn thay đổi kết cấu khuôn khi sản phẩm cuối cùng bị sai lệch với bản vẽ khách hàng), tăng lợi nhuận cho công ty
+ Phương án 2: Khi công đoạn hai dập lận không đúng được theo yêu cầu cảu khách hàng, dẫn đến công đoạn một dập cắt đột sẽ sai biên dạng cắt Nguy cơ rất cao phải làm mới lại chày và cối theo biên dạng kết quả làm chi phí sản xuất tăng lên và mất thời gian gia công lại chày và cối, thậm chí trong nhiều trường hợp phải làm mới lại hoàn toàn chày và cối hoặc nghiêm trọng hơn là làm mới lại cả khuôn
+ Phương án 3: Thêm công đoạn đột lỗ ở cuối cùng giúp làm giảm độ biến dạng cũng như giảm sai lệch dung sai của lỗ nhưng việc làm thêm một công đoạn là đột lỗ dẫn đến chi phí sản xuất cao và tăng thời gian lao động của công nhân kết quả lợi nhuận không được cao Ngoài ra khi làm nhiều công đoạn sản phẩm phải gá đặt nhiều lần dẫn đến sai số một ngày càng cao Phương án không khả thi với thực tế trong môi trường kinh doanh
→Kết luận: Chọn phương án 1 vì là phương án tối ưu hóa nhất Đảm bảo chi tiết dập ra đạt yêu cầu của khách hàng, tối ưu được các quy trình và thời gian vận hành, mang lại lợi nhuận cao về kinh tế cho công ty
4.2.2 Quy trình chế tạo sản phẩm
Trải hình thành biên dạng 2D
Thiết kế khuôn dập lận
Mô phỏng quá trình dập lận
C hư a đạ t Thiết kế khuôn cắt - đột
Lên phương án xếp line Đạt Nguyên công dập cắt
Hình 4.2 Quy trình chế tạo sản phẩm của công ty VPIC
Tuy trải qua nhiều công đoạn nhưng chỉ có 2 bước công nghệ chính để thành hình sản phẩm hoàn thiện như sau:
+ Nguyên công 1: Dập cắt kết hợp đột lỗ (chi tiết được dập cắt biên theo biên dạng đã trải hình trên bản vẽ 2D đồng thời đột các lỗ trên chi tiết)
+ Nguyên công 2: Dập lận (hoàn thành dập vuốt chi tiết theo bản vẽ khách hàng)
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
Triển khai hình
5.1.1 Khái niệm Đối với một sản phẩm cong có uốn lượn (hình U, hình lượn sóng,v.v) phải tính được biên dạng tổng thể của chi tiết khi chưa uốn lượn, nhằm mục đích cắt được biên dạng phẳng từ đó dập ra sản phẩm hoàn chỉnh Triển khai hình là bước rất quan trọng trong quá trình thiết kế khuôn nó quyết định trực tiếp đến quá trình thiết kế khuôn vì thế phải tuân thủ tuyệt đối các tiêu chuẩn trải hình mà mỗi cá nhân hay tổ chức đã quy định [17]
Có 2 phương pháp để có thể triển khai hình để tìm ra biên dạng phẳng của chi tiết: Triển khai hình bằng phương pháp thủ công và triển khai hình bằng phằng mềm
5.1.2 So sánh hai phương pháp triển khai hình
Bảng 5.1 So sánh phương pháp triển khai hình thủ công và phần mềm NX
Phương pháp triển khai Ưu điểm Nhược điểm
+ Chủ động và linh hoạt được thời gian cho dự án
+ Đảm bảo độ chính xác cao đối với các chi tiết phức tạp
+ Tốn nhiều thời gian tính toán và phân tích
+ Với các chi tiết phức tạp đòi hỏi cao về kĩ năng và tư duy của người triển khai
+ Thời gian triển khai nhanh
+ Kết quả hình triển khai đảm bảo tương đối về độ chính xác
+ Phụ thuộc nhiều vào kỹ năng phần mềm của người triển khai
+ Khó khắn trong việc chỉnh sửa khi chi tiết cần thay đổi trong thực tế
→ Kết luận: Sau nhưng phân tích về ưu nhược điểm của cả hai phương pháp triển khai hình Sản phẩm khách hàng gửi không có chỉnh sửa gì về kết cấu, đồng thời để đảm bảo về thời gian sản xuất Chọn phương pháp triển khai hình bằng phần mềm NX
5.1.3 Giới thiệu phương pháp triển khai hình thủ công
Triển khai hình bằng phương pháp thủ công tức từ những thông số từ bảng vẽ khách hàng, tiến hành tính toán, phân tích và đưa chi tiết về dạng phẳng (hình dạng khi chưa bị uốn cong) Để có thể triển khai hình bằng phương pháp thủ công cần có những thông số sau: Bán kính trong của đoạn thẳng bị uốn cong (r), chiều dày của chi tiết được uốn (t), tham số (x) và giá trị cần bù (b)
Hình 5.1 Một số biên dạng thường gặp khi triển khai hình
+ a: Biên dạng đơn giản chỉ một cung bán kính trong (r: mm)
+ b: Biên dạng phức tạp chứa hơn một cung bán kính trong (r: mm)
Bảng 5.2 Bảng tra tham số (x) của công ty VPIC [6] r/t (mm) x r/t (mm) x
* Lưu ý: Khi tỉ lệ bán kính trong chia chiều dày chi tiết (r/t) lớn hơn 6,5 mm sự thay đổi hình dạng tiết diện chi tiết không đáng kể [6] Để tính được giá trị cần bù tiến hành tính như sau: Khi có được giá trị bán kính trong (r) và chiều dày (t) của chi tiết lấy tỉ lệ r/t Sau khi có được tỉ lệ, tra bảng tham số (bảng 5.2) và đối chiếu được tham số (x)
Khi đó giá trị cần bù được tính: b = t × x (mm)
Sau khi tính được giá trị cần bù (b), từ file chi tiết 2D tiến hành Offset bán kính trong (r) hướng vào trong chi tiết một khoảng cần bù (b) đã tính
Hình 5.2 Khoảng cách cần bù (b) sau khi tính
Sau khi Offset khoảng giá trị bù (b), được một cung có chiều dài l, từ đó tính được biên dạng cần triển khai O (biên dạng ban đầu khi chưa bị uốn cong) như sau:
+ Đối với biên dạng chi tiết chỉ có một cung bán kính trong (r):
+ O: Biên dạng triển khai (mm)
+ l: Chiều dài cung sau khi Offset giá trị bù (b) (mm)
+ L: Đoạn thẳng nối với phần uốn cong (mm)
Hình 5.3 Chi tiết sau khi triển khai
+ Đối với biên dạng chi tiết có nhiều hơn một bán kính trong (r1, r2,… rn):
+ O: Biên dạng triển khai (mm)
+ l 1 , l 2 , l n : Chiều dài cung sau khi Offset giá trị bù (b) (mm)
+ L 1 , L 2 , L n : Đoạn thẳng bên ngoài nối với phần uốn cong (mm)
+ x 1 , x 2 , x n : Đoạn thẳng bên trong nói với phần uốn cong (mm)
Hình 5.4 Chi tiết sau khi triển khai
5.1.4 Triển khai hình bằng phần mềm NX
Như đã phân tích và lựa chọn trước đó, tiến hành triển khai hình bằng phần mềm NX cho chi tiết cần dập qua các bước dưới đây:
Từ file 3D khách hàng, sử dụng phần mềm NX (sử dụng phiên bản NX9 có sẵn trên máy tính của công ty VPIC) để trải hình [6]
Hình 5.5 Chi tiết 3D của khách hàng
- Bước 1 : Trong hộp thoại Home chọn More → Trong More chọn Offser surface → Offset đường lận vào giữa (độ dày chi tiết là 1,8mm nên offset vào 0,9mm) → Ẩn chi tiết đi
6 Apply để kết thúc lệnh
4.Chọn bề mặt cần Offset
Hình 5.6 Offset surface chi tiết
- Bước 2: Vào Find command tìm và chọn lệnh Analyze Formability–One step → Từ Type chọn Intemedia Unform → Vào Unform Region chọn những mặt cần trải (hình 5.7) → Vào Target Region chọn những mặt không cần trải (hình 5.8)
1 Chọn lệnh Analyze Formability–One step
3 Chọn những mặt cần trải hình
Những mặt cần trải hình
Hình 5.7 Vào Unform Region chọn những mặt cần trải
Chọn những mặt không cần trải hình
Những mặt không cần trải hình
Hình 5.8 Vào Target Region chọn những mặt không cần trải
- Bước 3: Tiến hành chia lưới, vào lệnh Find Command tìm và chọn lệnh Analyze
Formabilyti–One-step → Thickness chọn Middle Surface → Nhập độ dày 1,8mm → Chọn chia lưới (Chia lưới càng mịn thì triển khai hình càng đúng)
1 Chọn lệnh Analyze Formabilyti–One-step
2 Chọn Middle Surface và nhập 1,8 mm
3 Chọn Apply để hoàn tất lệnh
Hình 5.9 Chia lưới cho chi tiết
- Bước 4: Tắt lệnh chia lưới và chọn bung hình, thu được biên dạng cắt 2D
Hình 5.10 Chi tiết mô phỏng biên dạng trước khi bung hình
Hình 5.11 Biên dạng 2D sau khi trải hình chi tiết 3D
Hình 5.12 Kích thước thu được sau khi trải hình (Lần triển khai OP).
Thành lập các bước công nghệ (công đoạn gia công chính)
Mỗi sản phẩm, đều phải chia công đoạn khi tiến hành sản xuất để có thể kiểm soát các công đoạn gia công Tùy phụ thuộc vào mỗi cá nhân hay công ty đều có chuẩn, cách chế tạo riêng
Theo tiêu chuẩn của công ty VPIC [6], sau khi triển khai hình và dựa theo phướng án đã chọn, có 2 công đoạn lần lượt như sau:
+ Công đoạn 1: M1-2 (BLANKING – Dập cắt đột)
Hình 5.13 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập cắt đục
+ Công đoạn 2: M2-2 (FORMING – Dập vuốt)
Hình 5.14 Bản vẽ chi tiết ở nguyên công dập vuốt.
Các yêu cầu khi thiết kế chày cối khuôn
5.3.1 Khe hở giữa chày cối và giữa chốt đục với tấm chạy
Khi thiết kế khuôn, để đảm bảo khuôn được vận hành trơn tru, chi tiết được dập ra đạt chất lượng như mong muốn và độ bền của khuôn được duy trì Giữa chày, cối, tấm chạy và giữa tấm chạy với chốt đục cần có khoảng hở vì trong quá trình khuôn vận hành các chi tiết này sẽ trượt lên nhau
Hình 5.15 Khe hở giữa chày cối (a) và khe hở giữa chốt đục với tấm chạy (b)
Những lưu ý khi chọn khe hở [6]:
+ Chọn khe hở lớn hơn tiêu chuẩn: Linh kiện khi dập ra sẽ bị bavia, bề mặt linh kiện bị kéo không phẳng
+ Chọn khe hở nhỏ hơn tiêu chuẩn: Linh kiện khi dập ra sẽ bị bavia, tuổi thọ của khuôn giảm
+ Khi cắt lấy hình chi tiết thì sẽ offset chày, khi cắt lấy lỗ chi tiết thì sẽ offset cối + Đối với khuôn cắt, khe hở giữa chày cối và tấm chạy được quy định là 0,2 mm
Bảng 5.3 Bảng tham chiếu khe hở chày và cối theo chiều dày vật liệu [6]
Loại vật liệu Chiều dày vật liệu t (mm)
Khe hở chày và cối về 1 phía (mm) Sắt cứng
Sát mềm SPCC, SPHC, SPCE,… t < 3.2 t > 3.2
Bảng 5.4 Bảng tham chiếu khe hở tấm chạy và chốt đục theo chiều dày vật liệu [6]
Chiều dày vật liệu t (mm)
Khe hở giữa miếng chạy và chốt đục về 1 phía (mm) t < 0.6 0.15 t > 0.6 0.2 ~ 0.3
5.3.2 Tính toán góc lận của chi tiết
Khi chi tiết cú gúc lận ò > 90° thỡ phải tớnh đến độ đàn hồi của chi tiết và phải thiết kế góc lận của chày và tấm cối thích hợp so với bản vẽ chi tiết (thường nhỏ hơn 1°~2° đối với cỏc gúc lận từ 90°< ò < 135°, hay từ 3°~5° đối với cỏc gúc lận ò > 135°)
Hình 5.16 Tiêu chuẩn đối với góc lận của chày và cối vuốt.
Tính toán, thiết kế bộ khuôn dập vuốt
5.4.1 Tính toán lực dập vuốt
Theo tiêu chuẩn của công ty VPIC, có công thứ tính lực dập vuốt cần thiết:
+ P v : Lực dập vuốt cần thiết (Tf)
+ C : Tổng chu vi biên dạng dập (mm)
+ τ c : Ứng suất cắt (N/mm 2 ) (Tra theo tiêu chuẩn JIS VPIC [6])
+ t: Chiều dày chi tiết (mm) Để xác định diện tích và chu vi hình dạng của chi tiết, sử dụng phần mềm Autocad:
* Bước 1: Sử dụng phần mềm Autocad tính toán chu vi biên dạng dập (Length):
- Chu vi biên dạng cắt ngoài của chi tiết (Length): C = 115,92 × 2 = 231,84 mm
Chu vi một bên biên dạng dập vuốt
Kích thước chu vi (một bên) của biên dạng dập vuốt
Hình 5.17 Thông số chu vi (Length) biên dạng dập lận theo đơn vị mm
- Ứng suất cắt τ c = 590 N/mm 2 = 59Kgf/mm 2 [6]
- Chiều dày chi tiết t = 1,8 mm.
* Bước 2: Sử dụng thông số từ phần mềm để tính toán lực dập và chọn máy dập có thông số thích hợp
Từ các thông số đã xác định ở bước 1, tiến hành tính lực dập của sản phẩm:
Trong một chu kì dập cắt, chỉ dập một sản phẩm, vì vậy P v sẽ được tính như sau:
Có công thức tính lực dập máy để chọn máy dập thích hợp [6]:
+ P m : Lực dập của máy (Tf)
Khuôn dập vuốt thường dùng tấm chạy để kẹp chặt toàn bộ bề mặt tấm phôi trước khi tiến hành uốn cong, điều này giúp cho nguyên liệu ít bị nhăn và nứt
Vì chi tiết cần dập có yêu cầu về dung sai bé, hành trình dập nhỏ và khi dập cần có sự ổn định cao nên không sử dụng đội hơi để đánh tấm chạy mà thay vào đó sử dụng lò xo để đẩy tấm chạy
➔ Vì chu vi tổng của chi tiết khá lớn không thể bố trí trên máy dập nhỏ thích hợp với lực dập vuốt đã tính, tận dụng những trang thiết bị, công nghệ có sẵn của công ty VPIC, chọn máy dập 1 trục khuỷu SEYI SN1-80 khung chữ C loại cho lực dập tối đa là 80 Tf
5.4.2 Thông số máy dập 1 trục khuỷu SEYI SN1-80 Tf [15]
Hình 5.18 Máy dập 1 trục khuỷu SN1- 80 khung chữ C của công ty VPIC
Hình 5.19 Kí hiệu các kích thước bao hình của máy dập SN1 [15]
Bảng 5.5 Thông số và các kích thước của máy SN1-80 [15]
Hành trình ép (đi xuống) (D) mm 150
Số lần dập trong một phút
Chiều cao khuôn (DxH) mm 330
40 Điều chỉnh thêm hành trình trượt mm 80
Kích thước bề mặt tấm trượt mm 560x460 Đường kớnh lỗ lắp ty chày mm ỉ50,8
Kích thước bàn gá tĩnh (ExF) mm 1050x600 Độ dày bàn gá tĩnh (T) mm 140
Chiều cao bàn gá tĩnh (tính từ mặt nền xưởng) (Z) mm 900
Chiều rộng không gian làm việc của máy (R) mm 614
Chiều sâu không gian làm việc của máy tính từ tâm tấm trượt đến mặt trong cùng (K) mm 310
Vị trí trục truyền động (CxSxU) mm 507x1445x512
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 1050x1480
Vị trí lắp bulong xuống nền xưởng (MxN) mm 950x1230
Kích thước bao hình của máy (WxLxH) mm 1195x1785x2755 Áp suất khí nén làm việc MPa 0,55
Hình 5.20 Ký hiệu các kích thước tấm trượt bàn gá động của máy dập SN 80 Tf [15]
Bảng 5.6 Các kích thước của tấm trượt bàn gá động [15]
Surfacof Bolster Round Type (Standard)
Hình 5.21 Ký hiệu các kích thước của bàn gá tĩnh [15]
Bảng 5.7 Các kích thước của bàn gá tĩnh [15]
Size of T-Slot Size of T-Slot
Hình 5.22 Ký hiệu các kích thước của rãnh chữ T máy dập [15]
Bảng 5.8 Các kích thước của rãnh chữ T máy dập theo mm [15]
5.4.3 Thiết kế chày vuốt, cối vuốt và tấm chạy a Chày vuốt
Thiết kế phần làm việc chày vuốt theo biên dạng trong của chi tiết Theo tiêu chuẩn VPIC [6], bán kính (R) chày sẽ làm nhỏ hơn từ 5% - 10% bán kính trong của chi tiết (r) nhằm mục đích khi dập nguyên liệu sẽ được phân tán đều vào 2 góc Khoét dưới đáy chày một đoạn 0,2 mm nhằm mục đích chi tiết sau khi dập giữ nguyên được hình dáng theo của chày (tránh tình trạng chi tiết bị đàn hồi một phần sang hai phía)
Hình 5.23 Tiêu chuẩn khi thiết kế chày khuôn dập vuốt [6]
Hình 5.24 Bản vẽ chi tiết thiết kế chày của khuôn dập vuốt
Hình 5.25 Bản vẽ 3D chày vuốt của khuôn dập vuốt b Cối vuốt
Thông qua việc xem xét hình dạng tổng thể chi tiết sau khi dập Theo tiêu chuẩn VPIC, thiết kế tấm cối thành hai tấm Left và Right lắp chặt vào tấm dẫn hướng Mục đích của việc thiết kế tấm cối như thế là để có thể dễ dàng chỉnh sửa, thay đổi kích thước của tấm cối, đồng thời giúp giảm giá thành khi xi mạ (kích thước tấm cối nhỏ)
Cối vuốt được thiết kế ôm theo biên dạng ngoài sản phẩm Theo tiêu chuẩn chày cối khuôn lận của công ty VPIC, kích thước từ chân bán kính của chi tiết đến phần cao nhất là a lớn hơn 4 lần bề dầy chi tiết (t), nên thiết kế cối không ôm vào chân bán kính chi tiết
Hình 5.26 Tiêu chuẩn thiết kế chày cối khuôn lận theo tiêu chuẩn VPIC
- Khi thiết kế cối vuốt cần lưu ý:
+ Bán kính (RC) bo của đầu cối có kích thước: R c = Min 2 × t (mm) [6]
+ Chiều sâu lận (TL: phần làm việc) của cối: T L = Min (4 ÷ 5) × t (mm) [6]
Hình 5.27 Tiêu chuẩn khi thiết kế tấm cối của khuôn dập vuốt [6]
Hình 5.28 Bản vẽ thiết kế 2D của cối vuốt
Hình 5.29 Bản vẽ 3D tấm cối của khuôn dập vuốt c Tấm chạy Đối với khuôn dập vuốt, khi thiết kế tấm chạy để đảm bảo chi tiết được giữ cố định trong quá trình dập và trượt vào tấm cối thuận lợi nhất cần phải:
+ Phần tấm chạy phải được ngậm trong cối tối thiểu 10 mm
+ Vật liệu để làm tấm chạy phải từ SKD11 trở lên để đảm bảo độ bền
+ Vì tác dụng của tấm chạy là trượt vào tấm cối và cố định chi tiết nên chỉ cần thiết kế phần trượt của tấm chạy tại bốn góc của tấm
Hình 5.30 Tiêu chuẩn khi thiết kế tấm chạy trong khuôn dập vuốt
Hình 5.31 Bản vẽ thiết kế tấm chạy
Hình 5.32 Bản vẽ 3D tấm chạy
5.4.4 Tính toán, lựa chọn lò xo và thiết kế cữ định vị a Tính toán và lựa chọn lò xo
Lò xo là chi tiết giúp nén và nâng tấm đỡ chốt đẩy trở về vị trí ban đầu sau khi dập
Lò xo sử dụng trong khuôn mẫu có cơ chế hoạt động giống như lò xo nén tiêu chuẩn nhưng chịu lực nén cao hơn rất nhiều, thường được chế tạo từ thép hợp kim Chrome và được tôi luyện trong dầu
Theo quy định của công ty VPIC, khi thiết kế khuôn dập lận chỉ được sử dụng lò xo loại từ SWH trở lên
Hình 5.33 Các thông số cơ bản của lò xo SWH
+ F lò xo : Hành trình nén của lò xo (mm)
+ D: Đường kính ngoài của lò xo (mm)
+ d: Đường kính trong của lò xo (mm)
+ L: Chiều cao tự do của lò xo (mm)
Hành trình nén của lò xo (𝐹 𝑙ò 𝑥𝑜 ) sẽ bằng tổng của hành trình của khuôn (𝐹 ℎ𝑡 ) và độ nén khi lò xo ở trạng thái nghỉ (3mm):
+ F lò xo : Hành trình nén của lò xo (mm)
+ F ht : Khoảng cách từ mặt trên cối vuốt đến mặt trên tấm chạy (mm)
Theo như thiết kế từ chày cối và tấm chạy, xác định được vị trí tấm chạy từ đó xác định được F ht = 17 (mm):
Hình 5.34 Khoảng cách từ mặt trên cối vuốt đến mặt tên tấm chạy
Bảng 5.9 Bản tra thụng số lũ xo SWH ỉ20 [17]
Spring constant N/mm {kgf/mm}
Theo tiêu chuẩn của công ty VPIC [6], khi lựa chọn loại lò xo khuôn dập vuốt chỉ được chọn loại lò xo có hành trình nén ở mức độ trung bình, tức theo như bảng tra thông số lò xo bên trên (Bảng 5.9) chỉ được chọn loại lò xo ở cột có F = L × 21,6%
Hình 5.35 Các thông số của lò xo SWH đã chọn
Từ lò xo đã chọn, có được thông số lò xo ở mức chịu lực cao nhất P lò xo = 108 Kgf
Vì lò xo có tác dụng nâng tấm đỡ chốt đẩy lên để giúp tấm chạy kẹp chặt chi tiết nên:
P lò xo > P nđ (Lực nâng tấm đỡ chốt đẩy) Theo tiêu chuẩn công ty VPIC, có lực nâng tấm đỡ chốt đẩy được tính:
Số lượng lò xo cần lắp vào khuôn:
→ n lò xo (số lượng lò xo) > P nđ
108 = 7,98 (cái) Vậy số lượng lò xo tối thiểu cần lắp vào khuôn là 8 cái
+ Khi sắp xếp lò xo vào khuôn cần bố trí lò xo được đều với nhau nhằm giúp lực được phân bố điều khuôn
+ Lỗ chứa lò xo phải lớn hơn đường kính ngoài của lò xo 2 mm
Hình 5.36 Vị trí lò xo được bố trí trên tấm giữ lò xo
Hình 5.37 Các lò xo được bố trí trên tấm giữ lò xo (3D)
54 b Thiết kế và bố trí cữ định vị chi tiết Đối với khuôn dập vuốt, chi tiết cần được khống chế 5 bậc tự do (trừ phương tịnh tiến theo trục z), tránh trường hợp chi tiết bị sai lệch vị trí trong quá trình dập dẫn đến chi tiết không đạt tiêu chuẩn
* Lưu ý: Khi thiết kế vị trí các cữ định vị cần tránh vị trí chày vuốt dập xuống, nhằm hạn chế khoan lỗ thoát trên chày vuốt
Theo như bảng vẽ Layout, chi tiết đục lỗ ∅8,45 mm ở giữa, nên thiết kế một cữ định vị có đường kính định vị bằng với lỗ đục để khống chế 2 bậc tự do theo phương x và phương y của chi tiết
Hỡnh 5.38 Bản vẽ chi tiết (2D) cữ định vị lỗ ỉ8,45 mm Đối với các bậc tự do xoay quanh trục x, y, z, sử dụng các định vị đặt tại bốn góc của chi tiết để chống xoay
Cữ định vị chi tiết
Hình 5.39 Chi tiết khi được định vị trên khuôn
5.4.5 Kết cấu bộ khuôn dập vuốt sau khi thiết kế a Kết cấu cơ bản của bộ khuôn dập vuốt
Theo Tiêu chuẩn VPIC [6], một bộ khuôn dập vuốt có cấu tạo như sau:
Hình 5.40 Cấu tạo cơ bản của bộ khuôn dập vuốt lò xo
Bảng 5.10 Bản chú thích các tấm của khuôn dập vuốt [6]
STT Tên Chiều dày (mm) Vật liệu Xử lý nhiệt Độ cứng
3 Chày lận Phụ thuộc vào chi tiết SKD11 x 58-60HRC
4 Tấm cối lận Phụ thuộc vào chi tiết SKD11 hoặc SLD x 58-60HRC
5 Tấm chạy Phụ thuộc vào khoảng chạy SKD11 x 58-60HRC
6 Tấm đệm Phụ thuộc vào khoảng chạy SS41 - -
7 Tấm đế phụ Phụ thuộc vào lực dập SS41 - -
8,12 Chân đế Phụ thuộc DH máy SS41 - -
10 Chốt đẩy Phụ thuộc vào khoảng chạy SS41 - -
11 Tấm đở chốt đẩy 15~20 SS41 - -
13 Tấm giữ lò xo Phụ thuộc vào chiều dài lò xo SS41 - -
- Chức năng của các tấm trong khuôn:
+ Tấm đế trên (1) cótác dụng để kẹp vào phần di động của máy, và cố định toàn bộ phần khuôn trên vào đế trên của máy dập
+Tấm đóng dao (2) (hay còn gọi là tấm giữ chân chày lận) có tác dụng cố định chày và dẫn hướng Nó xác định vị trí tương quan chính xác giữa chày lận và tấm cối lận thông qua dẫn hướng vì vậy tấm đóng dao phải được gia công thật chính xác
+ Chày lận (3) và tấm cối lận (4) tham gia vào quá trình dập lận chi tiết được gia công chính xác theo biên dạng lận (góc độ) của chi tiết
+Tấm chạy (5) có tác dụng kẹp chặt phôi ban đầu trong quá trình dập giúp sản phẩm luôn ổn định, đồng thời đẩy chi tiết lên sau khi lận xong
+ Tấm đệm (6) có tác dụng chêm thêm để tạo khoảng không cho tấm chạy và khoảng chạy phụ thuộc vào chiều cao cạnh lận tính theo tiêu chuẩn
+ Tấm đế phụ (7) cótác dụng đỡ và cố định toàn bộ phần dưới của khuôn
Mô phỏng dập lận
Sau khi thiết kế hoàn tất khuôn dập lận, tiến hành thực hiện mô phỏng quá trình dập lận để đánh giá và sửa đổi, thiết kế lại các chi tiết của bộ khuôn dập lận trong trường hợp kết quả mô phỏng sản phẩm sau khi dập không đạt theo tiêu chuẩn bản vẽ khách hàng
Mô phỏng quá trình dập lận được thực hiện dưới sự hỗ trợ của phần mềm Pam stam, đây là một hệ thống mô phỏng dập hoàn thiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ sư thiết kế và kỹ sư quy trình nhằm tối ưu thiết kế và mô phỏng quy trình một cách hiệu quả và giảm thiểu lãng phí nguyên vật liệu, phân tính đánh giá mô hình thiết kế một cách trực quan
Với khả năng thực hiện những công việc một cách nhanh chóng và đơn giản qua việc mô phỏng giúp người sử dụng có thể quan sát quá trình khuôn hoạt động, dập ra sản phẩm chỉ một vài giây nhằm dự báo trước khả năng hình thành sản phẩm và chu kì của tạo ra sản phẩm Ngoài ra, nhờ khả năng phân tích về độ nhăn, rách, thiếu hụt kim loại, phần mềm hỗ trợ cải thiện quá trình gia công hay sản xuất cho các loại khuôn sử dụng một công đoạn hay nhiều công đoạn dập khác nhau Từ đó sẽ phân tích rút gọn cách làm khuôn ít bị xảy ra sự cố, tăng độ chính xác, tìm ra giải pháp tối ưu cho khuôn để tăng năng suất sản xuất và giảm chi phí sản xuất
Từ các thông số đã thiết kế được gồm có: chày vuốt, cối vuốt, vật liệu chi tiết và biên dạng trải hình, tiến hành mô phỏng trên phần mềm Pam stam và thu được kết quả như sau:
Hình 5.49 Kết quả mô phỏng
Hình 5.50 Những sai lệch mô phỏng
Hình 5.51 Sản phẩm thu được
- Nhận xét từ kết quả mô phỏng:
+ Chi tiết sau khi kích thước các góc lận đạt theo tiêu chuẩn, không biến dạng trong quá trình dập
+ Vật liệu SPFH590 có đặt tính phù hợp với chày cối thiết kế, sản phẩm vẫn giữ được hình dạng, bề dày của sản phẩm và cơ tính
Sau khi kết quả mô phỏng đạt, tiến hành gia công song song bộ khuôn dập vuốt và lên phương án thiết kế bộ khuôn dập cắt – đột lỗ
→Từ kết quả mô phỏng trên, xem xét được biên dạng trải hình 2D ban đầu (lần trải hình OP, hình 5.12) từ bản vẽ 3D của khách hàng thì biên dạng của chi tiết ở vị trí các góc lận sau khi dập không bị biến dạng, tại các góc bo kích thước đạt tiêu chuẩn, ở các viền của chi tiết không có bavia xót lại Tiến hành lấy biện dạng trải hình thiết kế khuôn cắt dập đột lỗ.
Thiết kế khuôn dập cắt kết hợp đột lỗ
5.6.1 Tính toán và xếp hình cho chi tiết a Các thông số trên mạch line tole
Trong công nghệ dập tấm, chi phí về nguyên liệu vật liệu của chi tiết thường chiếm khoảng (50 ÷ 70)% giá thành sản phẩm Vì vậy phương pháp hiệu quả nhất để giảm giá thành sản phẩm là sử dụng kim loại sao cho tiết kiệm nhất, giảm phế liệu đến mức thấp nhất Nếu giảm được 1% khối lượng phế liệu thì giá thành sản phẩm có thể giảm (0,4 ÷ 0,5)%, do đó cần phải xếp hình sản phẩm sao cho tối ưu nhất
Theo tiêu chuẩn của công ty VPIC [6], có một số phương pháp xếp hình như sau:
Hình 5.52 Phương pháp xếp line theo biên dạng cong hoặc R >2t
Hình 5.53 Phương pháp xếp line theo biên dạng thẳng, song song
Hình 5.54 Phương pháp xếp line theo biên dạng có góc nhọn
Hình 5.55 Các thông số tấm mạch line tole
+ L&D: lần lượt kích thước dài và rộng của chi tiết xếp (mm)
+ a: Khoảng cách an toàn từ mép linh kiện ra mép rìa tấm vật liệu (mm)
+ b: Khoảng cách an toàn giữa hai mép ngoài cùng của chi tiết xếp (mm)
+ c: chiều rộng của mạch line tole (mm)
+ t: chiều dày của mạch line tole (mm)
+ Tiêu chuẩn chiều dài mạch line tole của công ty VPIC là 1219 mm
Theo tiêu chuẩn của công ty VPIC, khoảng cách an toàn a và b được xác định theo các trường hợp sau:
Một mạch line tole đạt tiêu chuẩn là một mạch line tole phải thỏa các điều kiện sau: + Số lượng chi tiết được xếp vào line tole là nhiều nhất
+ Diện tích của mạch line tole là nhỏ nhất Để xác định được tỉ lệ phần trăm của mạch line tole sau khi xếp cần tính:
+ Diện tích mạch line tole (S):
S = c × 1219 (mm 2 ) + Diện tích tổng số chi tiết xếp được vào mạch line tole (A):
+ A: Diện tích tổng số chi tiết xếp trong line tole (mm 2 )
+ B: Diện tích của một chi tiết xếp (mm 2 )
+ n ct : Số chi tiết xếp trong mạch line tole
Tỉ lệ phần trăm diện tích tổng số chi tiết được xếp trong line tole (Z) được tính:
+Khi xếp bằng nhiều cách khác nhau nhưng tỉ lệ phần trăm diện tích tổng số chi tiết được xếp trong mạch line tole dưới 65% (tức Z 0,6 mm, theo tiêu chuẩn công ty VPIC [6], chọn khe hở của chốt đục lỗ và tấm chạy là 0,2 mm
- Bản vẽ thiết kế 2D và hình chiếu 3D của chố đục lỗ tròn:
Hình 5.68 Bản vẽ chi tiết chốt đục lỗ tròn
Hình 5.69 Bản vẽ 3D chốt đục lỗ tròn
- Bản vẽ thiết kế 2D và hình chiếu 3D của chố đục slot:
Hình 5.70 Bản vẽ chi tiết chốt đục slot
Hình 5.71 Bản vẽ 3D chốt đục slot b Tính toán biên dạng chày cối
Vì chi tiết dập có chiều dày t = 1,8 mm, nên khe hở giữa chày và cối về một phía là:
Khuôn cắt theo biên dạng chi tiết nên biên dạng cối sẽ giống với biên dạng của chi tiết (tức biên dạng phần làm việc của cối sẽ giống với biên dạng của chi tiết Đối với biên dạng chày sẽ lấy biên dạng chi tiết dời vào trong một khoảng bằng khoảng khe hở đã tính là 0,144 mm để tạo nên khe hở giữa chày và cối
Hình 5.72 Khe hở chày, cối và tấm chạy
- Bản vẽ thiết kế 2D và hình chiếu 3D của chày cắt và cối cắt:
Hình 5.73 Bản vẽ chi tiết chày cắt và tấm cối
Hình 5.74 Bản vẽ 3D chày cắt
Hình 5.75 Bản vẽ 3D tấm cối
5.6.5 Tính toán độ bền mỏi của chày cắt Để đảm bảo an toàn trong quá trình dập: Ứng suất mỏi phải nhỏ hơn ứng suất cho phép nghĩa là chày cắt hoạt động dưới mức ứng suất mà nó có thể chịu đựng một cách an toàn trong suốt vòng đời của nó Điều này đảm bảo rằng chày cắt sẽ không bị hỏng do mỏi dưới điều kiện làm việc bình thường
85 Để xác định được độ bền mỏi của chày cắt, thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Xác định các thông số cần tính
+ Diện tích bề mặt cắt A = 7303,91 mm 2
Diện tích bề mặt cắt của chày cắt Biên dạng chày cắt
Hình 5.76 Diện tích bề mặt chày cắt
- Bước 2: Tính toán ứng suất mỏi
+ Ứng suất mỏi được tính bằng công thức: σ f = P c
Trong đó: σ f : Ứng suất mỏi (MPa)
P c : Lực cắt tác dụng (kgf)
A: Diện tích bề mặt cắt (mm²)
+ Chuyển đổi lực từ kgf sang Newton (1 kgf ≈ 9.81 N):
P c = 56700 × 9,81 = 556227 N + Ứng suất mỏi của chày cắt được tính: σ f =P c
- Bước 3: Xác định giới hạn mỏi của thép SKD11 [19]
Giới hạn mỏi của SKD11 thường phụ thuộc vào điều kiện xử lý nhiệt và ứng suất SKD11 đã được xử lý nhiệt đạt độ cứng 58-60 HRC, với giới hạn mỏi khoảng 700 MPa đến 900 MPa cho điều kiện tiêu chuẩn
Bước 4: Xác định ứng suất cho phép [6]
Hệ số an toàn thường được sử dụng trong khoảng 1.5 đến 2.5 Sử dụng hệ số an toàn ở mức trung bình là 2:
Xét ứng suất mỏi của vật liệu ở mức thấp nhất, khi đó ứng suất cho phép, σ cho phép được tính như sau: σ cho phép = σ mỏi hệ số an toànp0
2 = 350 MPa Bước 5: So sánh ứng suất mỏi và ứng suất cho phép
So sánh ứng suất mỏi tính toán được với ứng suất cho phép: σ f = 79,11 MPa < σ cho phép = 350 MPa Kết Luận:
Chày và cối làm bằng vật liệu SKD11 với độ cứng 58-60 HRC, hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về ứng suất mỏi dưới lực dập của máy
5.6.6 Tính toán, lựa chọn cao su, dẫn hướng và thiết kế cữ định vị a Tính toán và lựa chọn cao su
Là chi tiết giúp tấm chạy kẹp chặt tấm linh kiện trong quá trình khuôn hoạt động và giúp đẩy tấm chạy trở về vị trí ban đầu sau khi hoàn thành công đoạn dập
Theo tiêu chuẩn công ty VPIC [6], hành trình của cao su được tính:
F cao su = t + 2 + 3 (mm) Trong đó:
+ t: Chiều dày của chi tiết (mm)
+ 2: Đột hụt của chày và cối
+ 3: Độ nén của cao su ở trạng thái khuôn nghỉ
Bảng 5.16 Bảng tra thông số cao su [18]
GIA CÔNG, LẮP RÁP VÀ DẬP THỬ NGHIỆM
Gia công các tấm trong khuôn
6.1.1 Gia công bộ khuôn dập cắt đột lỗ a Tấm đế trên
Hình 6.1 Bản vẽ tấm đế trên khuôn dập cắt đột lỗ
Bảng 6.1 Phiếu công nghệ gia công tấm đế trên khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 200 1 Nguyờn cụng 4 Phay chuẩn phụi End mill ỉ25R2 1500 2000 0.5 Nguyờn cụng 5 Phay rónh kẹp End mill ỉ25R2 5000 1600 0.5
Nguyờn cụng 6 Khoan 16 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Phay 12 lỗ bậc ỉ14 End mill ỉ10 600 1500 0.5
Nguyờn cụng 8 Khoan 2 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Hình 6.2 Bản vẽ tấm đệm khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.2 Phiếu công nghệ gia công tấm đệm khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyên công 4 Phay chuẩn phôi End mill ỉ20R2 1500 2000 0.5
Nguyên công 5 Phay rãnh thoát tấm đánh End mill ỉ20R2 4000 2000 0.5
Nguyờn cụng 6 Khoan 12 lỗ ỉ9 Drill ỉ 9 50 500 1
Hình 6.3 Bản vẽ tấm đánh khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.3 Phiếu công nghệ gia công tấm đánh khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Phay biên dạng End mill ỉ16R2 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 3 Khoan 4 lỗ ỉ7 Drill ỉ7 50 500 1
Nguyờn cụng 4 Khoan 4 lỗ bậc ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
109 d Tấm chặn chân chốt đục
Hình 6.4 Bản vẽ tấm chặn chân chốt khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.4 Phiếu công nghệ gia công tấm chặn chân chốt khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyên công 4 Phay chuẩn phôi End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 2 lỗ ỉ7 Drill ỉ7 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Khoan 2 lỗ bậc ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 4 lỗ ỉ14 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 20 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M8×1 Taro e Tấm giữ chân chốt đục
Hình 6.5 Bản vẽ tấm giữ chân chốt khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.5 Phiếu công nghệ gia công tấm giữ chân chốt khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyờn cụng 4 Phay lỗ bậc ỉ13.5 End mill ỉ8 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 5 Phay thụ lỗ ỉ10 End mill ỉ8 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 6 Phay tinh lỗ ỉ10 End mill ỉ8 1000 2300 0.5
Nguyờn cụng 7 Phay chuẩn phụi End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 8 Phay 4 lỗ ỉ23 Endmill ỉ20 1500 1500 0.5
Nguyờn cụng 9 Khoan 18 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
10 Cắt dây chốt đục Bộ phận Wirecut tiến hành cắt dây
112 f Tấm cối và chày cắt
Hình 6.6 Bản vẽ tấm cối và chày cắt khuôn cắt đột lỗ Bảng 6.6 Phiếu công nghệ gia công tấm cối và chày cắt khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Phay chuẩn phôi End mill ỉ16R2 1500 2300 0.5
Nguyên công 3 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 4 Doa 4 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyên công 5 Phay rãnh thoát tay End mill ỉ16R2 3000 2000 0.5
Nguyờn cụng 6 Khoan 9 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 2 lỗ bậc ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 6 lỗ bậc ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyên công 9 Cắt dây 2 lỗ dẫn hướng ỉ20 Wire cut
Nguyờn cụng 10 Cắt dõy lỗ đục ỉ10.55 Wire cut
Nguyên công 11 Cắt dây lỗ slot Wire cut
Nguyên công 12 Cắt dây tấm chày Wire cut
Hình 6.7 Bản vẽ tấm cối phụ khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.7 Phiếu công nghệ gia công tấm cối phụ khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyờn cụng 4 Khoan mồi 2 lỗ ỉ11.8 Drill ỉ11.8 50 500 1
Nguyờn cụng 5 Phay 2 lỗ bậc ỉ35 End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 6 Phay 2 lỗ ỉ30 End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyên công 7 Phay chuẩn phôi End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 8 Khoan 5 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 9 Khoan 5 lỗ bậc ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1 h Tấm chạy và tấm đánh chi tiết
Hình 6.8 Bản vẽ tấm đánh chi tiết và tấm chạy khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.8 Phiếu công nghệ gia công tấm đánh chi tiết và tấm chạy khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 2 Khoan mồi 2 lỗ ỉ5.8 Drill ỉ5.8 50 500 1
Nguyên công 3 Phay 2 rãnh theo biên dạng cối End mill ỉ6 1200 2600 0.5
Nguyên công 4 Phay chuẩn phôi End mill ỉ16R2 1500 2300 0.5
Nguyên công 5 Phay rãnh thoát tay End mill ỉ16R2 3000 2300 0.5
Nguyờn cụng 6 Khoan 4 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 7 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyờn cụng 8 Khoan 8 lỗ M8 Drill ỉ6.8 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M8×1.25 Taro
Cắt dây 4 lỗ dẫn hướng ỉ20 Wire cut
11 Cắt dõy 8 lỗ ỉ6 Wire cut
12 Cắt dây 2 rãnh slot Wire cut
13 Cắt dõy 1 lỗ ỉ10.4 Wire cut
14 Cắt dây biên dạng tấm chày Wire cut i Tấm giữ chân dẫn hướng
Hình 6.9 Bản vẽ tấm giữ chân dẫn hướng khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.9 Phiếu công nghệ gia công tấm giữ chân dẫn hướng khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyên công 1 Phay chuẩn phôi End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 2 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 3 Phay 4 lỗ bậc ỉ20- ỉ23D5 End mill ỉ12 1500 2100 0.5
Nguyờn cụng 4 Phay 2 rónh slot End mill ỉ6 1500 2600 0.5
Nguyên công 5 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Doa 4 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 9 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 8 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 9 Khoan 1 lỗ ỉ13 Drill ỉ13 50 500 1
Hình 6.10 Bản vẽ tấm đế phụ khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.10 Phiếu công nghệ gia công tấm đế phụ khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1 Nguyên công 4 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyờn cụng 5 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 250 1 Nguyờn cụng 6 Phay chuẩn phụi End mill ỉ8 1500 2400 0.5 Nguyờn cụng 7 Phay 2 rónh slot End mill ỉ8 1500 2400 0.5
Nguyờn cụng 8 Khoan 1 lỗ ỉ15 Drill ỉ15 50 500 1
Nguyờn cụng 9 Khoan 8 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 10 Khoan 4 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 11 Khoan 4 lỗ ỉ18 Drill ỉ18 50 500 1
Nguyờn cụng 12 Khoan 8 lỗ ỉ17 Drill ỉ17 50 500 1
Nguyờn cụng 13 Khoan 4 lỗ M8 Drill ỉ6.8 50 500 1
Nguyên công 14 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyờn cụng 15 Khoan 9 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 16 Taro lỗ ren M10×1.5 Taro
Nguyờn cụng 17 Khoan 8 lỗ ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 18 Khoan 4 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 19 Taro lỗ ren M10×1 Taro
Nguyờn cụng 20 Khoan 4 lỗ M12 Drill ỉ10.5 50 500 1
Nguyên công 21 Taro lỗ ren M12×1 Taro
Hình 6.11 Bản vẽ chân đế khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.11 Phiếu công nghệ gia công chân đế khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1
Nguyờn cụng 4 Khoan 2 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 5 Taro lỗ ren M10x1 Taro bằng tay
Nguyờn cụng 6 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 4 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 8 Taro lỗ ren M10x1 Taro l Tấm đế dưới
Hình 6.12 Bản vẽ tấm đế dưới khuôn cắt đột lỗ
Bảng 6.12 Phiếu công nghệ gia công tấm đế dưới khuôn cắt đột lỗ
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1
Nguyên công 4 Phay chuẩn phôi End mill ỉ20R2 3000 2000 0.5
Nguyên công 5 Phay thô rãnh kẹp End mill ỉ20R2 4000 1600 0.5
Nguyờn cụng 6 Phay tinh rónh kẹp End mill ỉ12 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 7 Khoan 8 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 2 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyờn cụng 10 Khoan 8 lỗ M12 Drill ỉ10.5 50 500 1
Nguyên công 11 Taro lỗ ren M12×1 Taro
Nguyờn cụng 12 Khoan 4 lỗ M12 Drill ỉ10.5 50 500 1
Nguyên công 13 Taro lỗ ren M12×1 Taro
Nguyờn cụng 14 Khoan 8 lỗ ỉ14 Drill ỉ18 50 500 1
Hình 6.13 Bản vẽ chốt đột lỗ slot
Bảng 6.13 Phiếu công nghệ gia công chốt đột lỗ slot
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 2 Khoan 2 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 3 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyên công 4 Cắt dây biên dạng chốt Wirecut
Nguyên công 5 Cắt dây biên dạng đục Wirecut
6.1.2 Gia công bộ khuôn dập vuốt a Tấm đế trên
Hình 6.14 Bản vẽ tấm đế trên khuôn dập vuốt
Bảng 6.14 Phiếu công nghệ gia công tấm đế trên khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyên công 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 200 1
Nguyờn cụng 4 Phay chuẩn phụi End mill ỉ12 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 8 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyên công 6 Khoan 6 lỗ bậc ỉ14 End mill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 4 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 2 lỗ ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 9 Khoan 8 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 10 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyờn cụng 11 Khoan 6 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 12 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyờn cụng 13 Khoan 2 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 14 Taro lỗ ren
Nguyờn cụng 15 Khoan 4 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 16 Taro lỗ ren M10×1 Taro b Tấm đệm trên
Hình 6.15 Bản vẽ tấm đệm trên khuôn dập vuốt
Bảng 6.15 Phiếu công nghệ gia công tấm đệm trên khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyên công 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 200 1
Nguyờn cụng 4 Phay chuẩn phụi End mill ỉ12 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 8 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Khoan 2 lỗ ỉ10 Drill ỉ10 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 2 lỗ ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 4 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren
M10×1.5 Taro c Tấm giữ chân dẫn hướng
Hình 6.16 Bản vẽ tấm giữ chân dẫn hướng khuôn dập vuốt
Bảng 6.16 Phiếu công nghệ gia công tấm giữ chân dẫn hướng khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyên công 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 200 1
Nguyờn cụng 4 Phay chuẩn phụi End mill ỉ12 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 2 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyên công 6 Khoan 2 lỗ bậc ỉ14 End mill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 6 lỗ ỉ10 Drill ỉ10 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 6 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyên công 10 Phay thô rãnh thoỏt phụi End mill ỉ20R2 4500 2000 0.5
Nguyên công 11 Phay tinh rãnh thoỏt phụi End mill ỉ12 1000 2000 0.5 d Chày vuốt
Hình 6.17 Bản vẽ chày vuốt
Bảng 6.17 Phiếu công nghệ gia công chày vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyên công 1 Phay thô 3D biên dạng chày End mill ỉ16R2 1500 2000 0.5 Nguyờn cụng 2 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 3 Khoan 2 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 4 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyờn cụng 5 Khoan 1 lỗ ỉ10 Drill ỉ10 50 500 1
Nguyên công 6 Khoan 6 lỗ bậc ỉ10 Drill ỉ10 50 500 1
Nguyên công 7 Phay thô hạ bậc
Nguyên công 8 Phay tinh hạ bậc
Nguyờn cụng 9 Phay thụ bo gúc R2 End mill ỉ12 1500 2100 0.5 Nguyên công 10 Phay tinh góc R2 Ballmill R3 1700 3500 0.5
Nguyờn cụng 11 Cắt dõy 2 lỗ ỉ8 Wirecut
Nguyờn cụng 12 Cắt dõy 6 lỗ ỉ6 Wirecut e Tấm dẫn hướng
Hình 6.18 Bản vẽ tấm dẫn hướng khuôn dập vuốt
Bảng 6.18 Phiếu công nghệ gia công tấm dẫn hướng khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1 Nguyờn cụng 2 Phay chuẩn phụi End mill ỉ20R2 1500 2000 0.5
Nguyên công 3 Phá thô theo biên dạng cối End mill ỉ20R2 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 4 Khoan 6 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 5 Khoan 6 lỗ bậc ỉ14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Cắt dõy 2 lỗ ỉ8 Wirecut
Nguyờn cụng 7 Cắt dõy 1 lỗ ỉ16 Wirecut
Nguyờn cụng 8 Cắt dõy 1 lỗ ỉ20 Wirecut
Nguyên công 9 Cắt dây biên dạng cối Wirecut f Cối vuốt
Hình 6.19 Bản vẽ tấm cối khuôn dập vuốt
Bảng 6.19 Phiếu công nghệ gia công tấm cối khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyên công 1 Phay thô biên dạng chày End mill ỉ16R2 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 2 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 3 Khoan 2 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 4 Khoan 2 lỗ M8 Drill ỉ6.8 50 500 1
Nguyên công 5 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyờn cụng 6 Phay thụ bo gúc R4 End mill ỉ12 1500 2100 0.5 Nguyên công 7 Phay tinh góc R4 Ballmill R3 1700 3500 0.5
Nguyờn cụng 8 Cắt dõy 2 lỗ ỉ6 Wirecut g Tấm đệm dưới
Hình 6.20 Bản vẽ tấm đệm dưới khuôn dập vuốt
Bảng 6.20 Phiếu công nghệ gia công tấm đệm dưới khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1 Nguyờn cụng 2 Phay chuẩn phụi End mill ỉ16R2 1500 2300 0.5 Nguyờn cụng 3 Phay thụ rónh thoỏt End mill ỉ16R2 3500 2300 0.5
Nguyờn cụng 4 Phay tinh rónh thỏt End mill ỉ12 1500 2300 0.5
`Nguyờn cụng 5 Khoan 4 lỗ ỉ7 Drill ỉ7 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Khoan 8 lỗ ỉ9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 1 lỗ ỉ18 Drill ỉ18 50 500 1
Nguyờn cụng 8 Khoan 1 lỗ ỉ22 Drill ỉ22 50 500 1 h Tấm chạy
Hình 6.21 Bản vẽ tấm chạy khuôn dập vuốt
Bảng 6.21 Phiếu công nghệ gia công tấm chạy khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 2 Khoan 4 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 3 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyên công 4 Mài kích thước 20mm
Nguyờn cụng 5 Cắt dõy 1 lỗ ỉ6 Wirecut
Nguyên công 6 Cắt dây theo biên dạng tấm chạy Wirecut i Tấm đế phụ
Hình 6.22 Bản vẽ tấm đế phụ khuôn dập vuốt
Bảng 6.22 Phiếu công nghệ gia công tấm đế phụ khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Center drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 2 lỗ định vị ỉ7.8 Drill ỉ7.8 50 500 1
Nguyên công 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ8 Reamer ỉ8 50 200 1
Nguyên công 4 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyên công 5 Doa 4 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1
Nguyờn cụng 6 Phay chuẩn phụi End mill ỉ12 1500 2000 0.5
Nguyờn cụng 7 Khoan 4 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyên công 8 Khoan 4 lỗ bậc ỉ18 Drill ỉ18 50 500 1
Nguyờn cụng 9 Khoan 4 lỗ ỉ18 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 10 Khoan 1 lỗ ỉ19 Drill ỉ19 50 500 1
Nguyờn cụng 11 Khoan 1 lỗ ỉ23 Drill ỉ23 50 500 1
Nguyờn cụng 12 Khoan 4 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 13 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyờn cụng 14 Khoan 10 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 15 Taro lỗ ren M8×1 Taro
Nguyờn cụng 16 Khoan 4 lỗ M12 Drill ỉ10.5 50 500 1
Nguyên công 17 Taro lỗ ren M12×1 Taro
Hình 6.23 Bản vẽ tấm đỡ chốt đẩy khuôn dập vuốt Bảng 6.23 Phiếu công nghệ gia công tấm đỡ chốt đẩy khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 2 Khoan mồi 2 lỗ ỉ31 Drill ỉ15.8 30 300 1 Nguyờn cụng 3 Phay 2 lỗ ỉ31 Endmill ỉ16 1500 2300 0.5
Nguyờn cụng 4 Bo gúc R5 Endmill ỉ16 1000 2300 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 4 lỗ ỉ7 Drill ỉ7 50 500 1
Nguyờn cụng 6 Khoan 4 lỗ bậc ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Hình 6.24 Bản vẽ chân đế khuôn dập vuốt
Bảng 6.24 Phiếu công nghệ gia công chân đế khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 2 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1
Nguyờn cụng 4 Khoan 2 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 5 Taro lỗ ren M10x1 Taro
Nguyờn cụng 6 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 7 Khoan 3 lỗ M10 Drill ỉ8.8 50 500 1
Nguyên công 8 Taro lỗ ren M10x1 Taro l Tấm giữ lò xo
Hình 6.25 Bản vẽ tấm giữ lò xo khuôn dập vuốt
Bảng 6.25 Phiếu công nghệ gia công tấm giữ lò xo khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyờn cụng 3 Phay 8 lỗ ỉ22 Endmill ỉ16 1500 2300 0.5
Nguyờn cụng 4 Phay 2 lỗ ỉ32 Endmill ỉ16 1500 2300 0.5
Nguyờn cụng 5 Khoan 5 lỗ M8 Drill ỉ 6.8 50 500 1
Nguyên công 6 Taro lỗ ren M8×1 Taro m Tấm đế dưới
Hình 6.26 Bản vẽ tấm đế dưới khuôn dập vuốt
Bảng 6.26 Phiếu công nghệ gia công tấm đế dưới khuôn dập vuốt
Nguyên công Trình tự gia công Loại dao
Nguyờn cụng 1 Khoan lấy dấu Drill ỉ12 70 1000 1
Nguyên công 2 Khoan mồi 4 lỗ định vị ỉ9.8 Drill ỉ9.8 50 500 1
Nguyờn cụng 3 Doa 4 lỗ định vị ỉ10 Reamer ỉ10 50 250 1
Nguyên công 4 Phay thô rãnh kẹp End mill ỉ16R2 3000 2300 0.5
Nguyên công 5 Phay tinh rãnh kẹp End mill ỉ16R2 700 2300 0.5
Nguyờn cụng 6 Khoan mồi 8 lỗ ỉ22 Drill ỉ15.8 30 300 1 Nguyờn cụng 7 Phay 8 lỗ bậc ỉ22 End mill ỉ12 1500 2300 0.5
Nguyờn cụng 8 Khoan 2 lỗ M6 Drill ỉ5 50 500 1
Nguyên công 9 Taro lỗ ren M6×1 Taro
Nguyờn cụng 10 Khoan 5 lỗ ỉ 9 Drill ỉ9 50 500 1
Nguyờn cụng 11 Khoan 10 lỗ ỉ11 Drill ỉ11 50 500 1
Nguyờn cụng 12 Khoan 5 lỗ ỉ 14 Drill ỉ14 50 500 1
Nguyờn cụng 13 Khoan 10 lỗ ỉ18 Drill ỉ18 50 500 1
Nguyờn cụng 14 Khoan 4 lỗ M12 Drill ỉ10.5 50 500 1
Nguyên công 15 Taro lỗ ren M12×1 Taro
Lắp ráp khuôn
6.2.1 Yêu cầu kỹ thuật lắp ráp khuôn
- Trước khi các tấm khuôn được lắp ráp lại với nhau, tất cả các chi tiết của khuôn phải được đo lường và kiểm tra lại thật chính xác bằng thước kẹp, thước panme, máy đo tọa độ (CMM)
- Đối với các tấm khuôn phẳng: Bề mặt lắp ráp khuôn phải có độ nhám bề mặt đạt tiêu chuẩn độ nhám lắp ráp, không bavia, sắc cạnh Các kích thước bao và dung sai phải được bảo đảm trong miền dung sai quy định, các kích thước lỗ trong tấm phải có độ nhám và độ nhẵn phù hợp với bản vẽ chế tạo
- Đối với các tấm khuôn hình trụ, chốt đục tròn: Kích thước đường kính phải đảm bảo theo đúng bản vẽ chế tạo
- Khe hở (Z) của chày và cối khuôn cắt cần được kiểm tra và đo lường thật chính xác trên toàn bộ biên dạng dập sau khi lắp ráp
- Khi lắp ráp giữa chày và cối cần được đảm bảo về độ vuông góc tức thành trong của cối và thành bên của chày phải vuông góc với nhau, tránh trường hợp chày va đập khi chày chạy vào cối
6.2.2 Các bước lắp ráp khuôn
- Bước 1: Lắp ráp các đế khuôn
+ Các đế khuôn trên và đế khuôn dưới được gia công hoàn thiện
+ Lắp chặt bạc dẫn hướng với đế khuôn trên và lắp chặt trụ dẫn hướng với đế khuôn dưới Cần phải đảm bảo chính xác vị trí của chúng trên các tấm khuôn không bị sai lệch + Điều chỉnh cụm đế khuôn trên và cụm đế khuôn dưới ăn khớp với nhau
- Bước 2: Lắp cụm chày trên thanh gá chày
+ Để đảm bảo về khe hở giữa chày và cối được cách đều trên toàn bộ bề mặt biên dạng, sử dụng những thanh thép mỏng có độ dày như nhau để tạo khoảng hở giữa chày và tấm cối
+ Đặt nhiều thanh thép mỏng vào những điểm cần thiết trên tấm cối để duy trì được khoảng hở đã tạo
+ Đặt chày vào sao cho chày và tấm cối lòng vào nhau thông qua khoảng hở đã tạo
+ Kiểm tra lại theo biên dạng chày và tấm cối để đảm bảo khe hở theo biên dạng chày và tấm cối đã cách đều nhau trên toàn bộ biên dạng dập
- Bước 3: Định vị liên kết và siết chặt các tấm lại với nhau
+ Đặt các tấm khuôn theo đúng vị trí như trên bảng vẽ thiết kế
+ Dùng định vị ren đóng chặt vào để cố định vị trí các tấm
+ Sử dụng bu lông, ốc, vít siết chặt các tấm sau khi đã được cố định Cần đảm bảo lắp đủ số lượng và đúng vị trí từng loại bu lông theo như bảng vẽ thiết kế
- Bước 4 : Gá kẹp và thử khuôn trên máy dập
+ Gắn nửa khuôn trên vào đầu trượt của máy Đảm bảo khuôn trên được lắp chặt và đúng với tâm máy dập
+ Đặt nửa khuôn dưới vào vị trí dưới đầu trượt Điều chỉnh cho ăn ăn khớp với nửa khuôn trên, đảm bảo nửa khuôn dưới được lắp chặt
+ Tiến hành các thao tác vận hành để đảm bảo khuôn hoạt động ổn định.
Dập thử nghiệm khuôn
Sau khi phân tích mô phỏng quá trình dập vuốt trên phần mềm Pam Stam đạt kết quả như mong muốn, tiến hành thực hiện quá trình dập lận thử để đánh giá chi tiết sau khi dập thực tế một cách trực quan Để dập lận thử tiến hành thực hiện theo các bước:
+ Bước 1: Xếp hình chi tiết để cắt laser
Hình 6.27 Xếp hình cắt laser
+ Bước 2: Chuẩn bị nguyên liệu cắt laser
Nguyên liệu: Thép tấm SPFH590, chiều dày t = 1,8 mm
Hình 6.28 Nguyên liệu dùng để cắt laser
+ Bước 3: Tiến hành đặt tấm nguyên liệu theo thiết kế ở bước 1 lên máy cắt laser và lập trình cho máy cắt ĐẦU CẮT RAYTOOLS - THỤY SĨ
THANH RĂNG YYC ĐÀI LOAN
HỘP SỐ HUNPHREY - ĐÀI LOAN ĐỘNG CƠ YASKAWA - NHẬT NGUỒN CẮT LASER IPR - ĐỨC
TỦ ĐIỆN MITSUBISHI MÁY TINH
Hình 6.30 Chi tiết sau khi được cắt laser
+ Bước 4: Lắp đặt khuôn lên máy dập
Hình 6.31 Khuôn dập vuốt được gá lên máy dập
+ Bước 5: Đặt chi tiết đã cắt laser vào máy dập và tiến hành dập thử
Hình 6.32 Đặt chi tiết cắt laser cố định vào khuôn
Hình 6.33 Chi tiết sau khi được dập thử
Nhận xét chi tiết sau công đoạn dập vuốt thử:
+ Các kích thước tổng thể sau khi đo bằng dụng cụ có sẵn như thước kẹp, panme cho ra kết quả đạt tiêu chuẩn
+ Chi tiết sau khi dập tại góc lận không bị biến dạng, đúng như trong mô phỏng + Trên chi tiết không có các vết nhăn do va đập vào chày cối.
Kiểm tra và đánh giá sản phẩm dập
Khi dập thử được tổng thể chi tiết đạt yêu cầu về kích thước đường bao và hình dạng, tiến hành quét 3D chi tiết bằng máy Quantum FaroArm (máy đo CMM) nhằm kiểm tra kích thước biên dạng, dung sai của chi tiết so với bản vẽ khách hàng
Thông số máy quét 3D Quantum FaroArm:
Hình 6.34 Các kích thước máy quét 3D Quantum FaroArm [14]
Bảng 6.27 Bảng tra thông số máy quét 3D Quantum FaroArm [14]
1.5m/Gage 15.7 in (398 mm) 8.4 in (213 mm) 2.5m 24.8 in (629 mm) 17.5 in (444 mm) 3.0m 29.7 in (755 mm) 22.4 in (569 mm) 3.5m 34.6 in (879 mm) 27.3 in (694 mm) 4.0m 39.5 in (1004 mm) 32.2 in (819 mm)
-Lấy chi tiết dập vuốt thử được quét 3D so sánh với chi tiết 3D của khách hàng:
Hình 6.36 Quét 3D mô phỏng chi tiết tại phòng CMM công ty VPIC
Hình 6.37 Chi tiết 3D của khách hàng
Phân tích kết quả quét 3D:
Hình 6.44 Dải màu biên dạng và dung sai chi tiết đạt
Hình 6.45 Dải màu biên dạng và dung sai chi tiết đạt theo tiêu chuẩn
Hình 6.46 Dải màu biên dạng và dung sai chi tiết không đạt
+ Biên dạng của sản phẩm đã đạt theo tiêu chuẩn và kích thước trên thiết kế
+ Kích thước và biến dạng tại các vị trí khác nhau trên sản phẩm nằm trong miền giới hạn chấp nhận được
Có thể tiến hành các bước tiếp theo trong quy trình chế tạo sản phẩm
6.4.2 Lưu trình BOM (PFD) - QC
Sau các công đoạn thiết kế, chế tạo, dập thử nghiệm để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu từ hai bộ khuôn dập cắt đột lỗ và bộ khuôn dập vuốt Theo quy trình chế tạo sản phẩm, sau khi thỏa những yêu cầu như trên, tiến hành sản xuất hàng loạt chi tiết theo số lượng mà khách hàng đã đặt ra yêu cầu cho mỗi năm Nhưng trước khi qua công đoạn đó để đảm bảo hơn về chất lượng của sản phẩm cũng như lợi nhuận và chi phí có thể phát sinh thêm thì phải thực hiện thêm công đoạn kiểm tra tổng thể quy trình tạo ra sản phẩm và kiểm tra các kích thước của sản phẩm được dập ra từ hai bộ khuôn có đạt theo yêu cầu bản vẽ hay không Đây được gọi là lưu trình BOM – QC
BOM được hiểu là một lưu trình chế tạo sản phẩm, kiểm soát tổng quan về các bước chế tạo ra một chi tiết, từ các thông số có trên chi tiết khi tiếp nhận bản vẽ từ khách hàng, những thay đổi của khách hàng về bản vẽ, các công đoạn được lập ra để chế tạo sản phẩm đến việc đánh giá và đưa ra các chỉnh sửa về sản phẩm sau khi được dập ra
QC là các công đoạn kiểm soát có trong BOM, nó thực hiện nhiệm vụ kiểm tra chất lượng qua từng các công đoạn, từ công đoạn nhập nguyên liệu, chế tạo các bộ khuôn, đến công đoạn sản phẩm được nhập vào kho
Mục đích cần phải thực hiện lưu trình BOM-QC này là nhằm đánh giá lại con hàng trước và sau khi dập ra thành phẩm đã đạt và chưa đạt được những gì, để tiến hành chỉnh sửa và thay đổi các công đoạn một cách hợp lí
Dưới đây là lưu trình BOM– QC của chi tiết:
Hình 6.47 Lưu trình BOM của chi tiết
Sơ đồ lưu trình chế tạo sản phẩm cho thấy được các yêu cầu khách hàng về vật liệu, cơ tính, chiều dày và 3D sản phẩm và các công đoạn tạo ra sản phẩm Được tạo ra bởi 6 bước:
- Nhập nguyên liệu và kiểm tra: Nguyên liệu được nhập phải đúng theo các tiêu chuẩn mà khách hàng đặt ra
- Cắt nguyên liệu: Nguyên liệu phải được cắt chính xác theo như thiết kế
- Dập cắt hình dùng bộ khuôn: BM-V18921-M1-1
- Dập định hình dùng bộ khuôn: BM-V18921-M1-2
- Kiểm tra: Sản phẩm sau khi dập sẽ được kiểm tra tổng thể
- Nhập kho: Sản phẩm đạt chuẩn sẽ được đưa vào kho, chờ ngày giao hàng
Hình 6.48 Công đoạn nhập, kiểm tra và cắt nguyên liệu
- Nhập nguyên liệu và kiểm tra: Cần phải kiểm tra lại chính xác lại nguyên liệu, chiều dày, cơ tính, ngoại quan của vật liệu trước khi tiến hành cắt
- Cắt nguyên liệu: tiếp tục kiểm tra lại nguyên liệu và kích thước line tole khi đã xếp hình để tiến hành cắt xã nguyên liệu, sau khi cắt kiểm tra lại ngoại quan và xử lý bavia
Hình 6.49 Công đoạn dập cắt hình (a)
Hình 6.50 Công đoạn dập cắt hình (b)
Hình 6.51 Kích thước công đoạn dập cắt hình
- Công đoạn dập cắt hình cần kiểm tra các kích thước cần kiểm soát như:
+ Kích thước lỗ sau khi đột, đây được coi là kích thước quan trọng nhất vì nó được dùng để định vị cho công đoạn dập định hình
+ Dung sai vị trí theo yêu cầu bản vẽ của khách hàng
+ Kiểm tra lại ngoại quan và xử lý bavia
Hình 6.52 Công đoạn dập định hình và kiểm tra
Hình 6.53 Kích thước dập định hình và kiểm tra
- Công đoạn dập định hình cần kiểm tra:
+ Kiểm tra kích thước rộng và cao, lấy A làm mặt chuẩn (A là mặt đáy của sản phẩm) + Dung sai biên dạng
+ Ngoại quan sản phẩm: để tránh trầy xước, khuyết tật
- Công đoạn kiểm tra tiến hành kiểm tra lại các kích thước quan trọng:
+ Đường kính lỗ đục, chiều rộng và chiều cao
+ Độ dày chi tiết và ngoại quan
- Công đoạn nhập kho: Sau khi kiểm tra và đạt yêu cầu với bản vẽ, tiến hành nhập kho
* Sau quá trình kiểm tra trên, xem xét cần chỉnh sửa những chi tiết nào trên khuôn cho phù hợp, để sản phẩm dập ra đạt theo tiêu chuẩn về kích thước và dung sai trên bản vẽ khách hàng là tối ưu nhất Sản phẩm dập ra hoàn thiện khi đã thông qua các bước chỉnh sửa thì ta sẽ tiến hành sản xuất hàng loạt
Hình 6.54 Sản phẩm được dập hàng loạt tại công ty VPIC
KẾT QUẢ VÀ SẢN PHẨM ĐẠT ĐƯỢC
Kết quả đạt được từ đề tài
7.1.1 Kiến thức và kỹ năng làm việc
Trong quá trình thiết kế hai bộ khuôn dập cắt - đột lỗ và bộ khuôn dập vuốt để thực hiện đề tài, ngoài việc vận dụng được những kiến thực đã học trên trường lớp và các lý thuyết được tiếp thu ở công ty trong xuyên suốt quá trình thực tập vào thực tiễn, nhóm còn tiếp thu được nhiều kinh nghiệm bổ ích:
- Học được khả năng làm việc nhóm, biết cách phân bố công việc một cách hợp lí cho từng thành viên để hoàn thành dự án theo đúng như kế hoạch đề ra
- Hiểu rõ được các quy trình thiết kế, chế tạo ra một sản phẩm cơ khí do bản thân thực hiện trên cương vị là một sinh viên cơ khí thực tập và làm nền tảng để trở thành một kỹ sư cơ khí trong tương lai
- Học hỏi và rút ra được nhiều bài học từ môi trường kỹ sư cơ khí thực tế như: An toàn lao động, kĩ năng thực hiện phần mềm, kĩ năng quan sát và đánh giá về một sản phẩm cơ khí, hiểu được thêm nhiều thao tác vận hành máy, bảo vệ môi trường,…
7.1.2 Về đề tài thực hiện
Sản phẩm đạt được sau khi thực hiện đề tài gồm:
- Hai bộ khuôn dập cắt- đột lỗ và bộ khuôn dập vuốt làm việc ổn định, không có dấu hiệu hư hại trên bộ khuôn và đã được đưa vào vận hành tại công ty VPIC
- Chi tiết đạt yêu cầu bản vẽ khách hàng của hai bộ khuôn dập cắt-đột lỗ và bộ khuôn dập vuốt.
Sản phẩm thực tế thu được từ đề tài
7.2.1 Bộ khuôn dập cắt-đột lỗ
Bộ khuôn dập cắt đột lỗ được ghép lại từ 23 chi tiết được thiết kế và một số chi tiết khác như cữ nhún, chốt dẫn hướng, sơ mi (được dùng theo tiêu chuẩn có tại công ty VPIC), mỗi chi tiết có số lượng và được làm từ các loại vật liệu khác nhau, các thông số này được thể hiện trên bản vẽ 2D và được ghép lại với nhau bằng chốt định vị, bu lông
Tổng khối lượng của bộ khuôn được ước tính là khoảng 250 Kg, trong đó nửa bộ khuôn trên có khối lượng là 110 Kg
Dưới đây là bộ khuôn dập cắt đột lỗ được thiết kế, gia công hoàn chỉnh và đã được đưa vào sản xuất tại công ty VPIC:
Hình 7.1 Kết cấu bên trong nửa khuôn trên
Hình 7.2 Kết cấu bên trong nửa khuôn dưới
Hình 7.3 Bộ khuôn dập cắt – đột lỗ (Hướng nhìn ngang)
Hình 7.4 Bộ khuôn dập cắt – đột lỗ (Hướng nhìn thẳng)
- Sản phẩm thu được sau khi dập thực tế:
Hình 7.5 Sản phẩm từ công đoạn dập cắt-đột lỗ
7.2.2 Sản phẩm thu được của công đoạn dập vuốt
Bộ khuôn dập vuốt được thiết kế với tổng thể 23 chi tiết (mỗi chi tiết có số lượng và được làm từ các loại vật liệu khác nhau, các thông số này được thể hiện trên bản vẽ) được ghép lại với nhau bằng định vị và bu lông Trong đó, một số chi tiết của bộ khuôn được thiết kế và sử dụng từ vật liệu tồn kho của công ty VPIC như: Lò xo SWH và Stop phụ ở nửa khuôn trên Việc tận dụng được tồn kho như thế giúp cho giá thành thiết kế khuôn được tối ưu hơn và đem lại lợi nhuận cao hơn
Tổng thể của bộ khuôn dập vuốt được ước tính vào khoảng 85 Kg, trong đó nửa bộ khuôn trên có khối lượng 40 Kg
Bộ khuôn dập vuốt thực tế:
Hình 7.6 Kết cấu bên trong nửa khuôn trên
Hình 7.7 Kết cấu bên trong nửa khuôn dưới
Hình 7.8 Bộ khuôn dập vuốt
- Sản phẩm thu được sau khi dập thực tế:
Hình 7.9 Sản phẩm từ công đoạn dập vuốt
Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện thiết kế hai bộ khuôn dập, chúng em đã có những cơ hội tìm hiểu và học hỏi được nhiều thứ:
+ Hiểu thêm về thiết kế khuôn và phân tích sản phẩm trên phần mềm Auto CAD,
+ Phân tích mô phỏng biên dạng trên phần mềm Pam stam và cách trải hình tối ưu
+ Việc xây dựng mô hình 3D rất cần thiết Giúp cách nhìn tổng quan về khuôn một cách thực tế nhất Giảm tối thiểu tối đa sai sót trong khâu thiết kề và gia công
+ Trong quá trình thiết kế khuôn, chúng em biết về quy trình thiết kế, kiểm tra và lắp ráp một bộ 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, sơ mi…
+ Tìm hiểu được tầm quan trọng của công nghệ dập tấm ở Việt Nam hiện nay
- Bản vẽ thiết kế 2D được hoàn chỉnh
- Bản vẽ thiết kế 3D 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 khoảng thời gian có hạn và còn thiếu kinh nghiêm thiết kế khuôn thực tế để hoàn thành đề tài Chúng em không tránh khỏi những sai sót, chúng em mong được sự giúp đỡ, phê bình, đóng góp của quý thầy, cô và bạn bè để đề tài nghiên cứu có đầy đủ ý nghĩa và hoàn thiện hơn
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án nhóm em có một số kiến nghị để có kết quả hoàn chỉnh hơn như sau: Ở khuôn dập cắt - đột lỗ, độ hụt giữa chày cắt và tấm chạy nên được thiết kế với khoảng cách bằng 0 đối với tole có độ dày mỏng, để tránh tình trạng kẹt chi tiết khi dập
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Nguyễn Mậu Đằng, Công nghệ tạo hình kim loại tấm, NHÀ XUẤT BẢN
KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI
[2] PGS.TS Lê Trung Kiên, ThS Lê Gia Bảo, Thiết chế và chế tạo khuôn dập,
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI
[3] PGS.TS Hoàng Trọng Bá, Nguyễn Tác Ánh, Giáo trình Công nghệ Kim loại, ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM, Năm 2006
[4] Nguyễn Văn Đoàn, Giáo trình Đồ gá và Khuôn dập, NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG – XÃ HỘI
[5] Nguyễn Văn Đoàn, Giáo trình Đồ gá và Khuôn dập, NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG – XÃ HỘI
[6] Công ty CP Công ngiệp Chính xác Việt Nam VPIC, Tiêu chuẩn thiết kế nội bộ
[7] Bảng thành phần hóa học, đặc tính và tiêu chuẩn của thép SPFH590
John D Verhoeven, Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist
[8] Các đặc tính, tính chất của thép SCM440
John E Bringas, Handbook of Comparative World Steel Standards
[9] Các đặc tính, tính chất của thép SKD11
Rafael Colás and George E Totten, Tool Steels
John E Bringas, Handbook of Comparative World Steel Standards
[11] Yếu tố ảnh hưởng tới khuôn dập vuốt và hiện tượng nhăn rách khi dập vuốt
W H Cubberly, Tool and Manufacturing Engineers Handbook
[12] Định luật thể tích không đổi Đặng Phương Giang và Nguyễn Đình Thành, Cơ sở vật liệu kỹ thuật, NHÀ
XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI
Công ty TNHH Toàn Đắc Lộc, Danh mục sản phẩm máy cắt laser
[14] Các kích thước máy quét 3D Quantum FaroArm
Công ty Tinh Hà – Đại lý ủy quyền hãng máy đo FARO, Danh mục sản phẩm
[15] Catalogue SEYI C Frame Crank Press SN1, SN2 Series
[16] Catalogue Misumi Standard components for press die – Stripper guide pins &
[17] Catalogue Misumi Standard components for press die – Urathane Spring
[18] Catalogue Misumi Standard components for press die – Economy Urathanes
[19] Ralph I Stephens, Ali Fatemi, Robert R Stephens, Henry O Fuchs, Metal
GIẤY XÁC NHẬN CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ