Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm khuôn dập nguội cho chi tiết body work

Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp nhóm bao gồm 6 chương, trong đó chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu về thiết kế và chế tạo khuôn dập nguội, chương 3 đề cập đến cơ sở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

GVHD: TS VÕ XUÂN TIẾN SVTH: BÙI THÁI BÌNH

NGUYỄN TẤN PHONG PHÊ TRẦN PHÚC THỊNH

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

VÀ THỬ NGHIỆM KHUÔN DẬP NGUỘI

CHO CHI TIẾT BODY WORK

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm

khuôn dập nguội cho chi tiết Body work

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm

khuôn dập nguội cho chi tiết Body work

Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ XUÂN TIẾN

Sinh viên thực hiện: BÙI THÁI BÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ 02 / năm học 2023 - 2024Giảng viên hướng dẫn: VÕ XUÂN TIẾN

Sinh viên thực hiện: Bùi Thái Bình MSSV: 20144362 Điện thoại 0354979855 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Phong Phê MSSV: 20144437 Điện thoại 0394384814 Sinh viên thực hiện: Trần Phúc Thịnh MSSV: 20144466 Điện thoại 0855784624

1 Đề tài tốt nghiệp:

- Mã số đề tài: CKM-176

- Tên đề tài: Nghiên Cứu, Tính Toán, Thiết Kế, Chế Tạo Và Thử Nghiệm

Khuôn Dập Nguội Cho Chi Tiết BodyWork

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tài liệu thiết kế khuôn dập nguội

- Vật liệu học

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu và tính toán hoàn chỉnh 01 khuôn dập

- Thiết kế và chế tạo tổng hoàn bộ khuôn đã thiết kế

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ………

Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 24/06/2024

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024

(Ký, ghi rõ họ tên)

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cha mẹ, những người đã hỗ trợ em trong suốt những ngày còn đi học và tạo cho em một môi trường tốt nhất để em có thể nung nấu giấc mơ của bản thân hoàn sắc nhất Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo

đã hướng dẫn em trong suốt thời gian qua và tất cả các bạn – những người đã đồng hành, giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Khi giải quyết các vấn đề của đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, sơ suất trong quá trình làm việc Vì vậy, nhóm nghiên cứu rất mong nhận được những

ý kiến đóng góp chân thành và thẳng thắn của các thầy, cô để nhóm tiếp tục hoàn thiện kiến thức và hỗ trợ cho các công việc sau này

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Trong đồ án thiết kế khuôn dập cắt đục, nhóm sẽ phải đảm nhận nhiều bước và công việc khác nhau Đầu tiên, quá trình thiết kế khuôn dập mở đầu bằng việc nghiên cứu về các thông số kỹ thuật của sản phẩm – bao gồm kích thước, hình dạng, vật liệu

và các yêu cầu về chất lượng sản phẩm Điều này sẽ cho phép nhóm thực hiện hiểu

rõ hơn yêu cầu cần thực hiện và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp

Bước kế, nhóm sẽ triển khai tính toán, thiết kế các bộ phận trong khuôn dập và bảo trì máy dập Các bộ phận trên bao gồm chày cối, dẫn hướng, chốt, tấm đế khuôn của bộ khuôn và bàn kẹp, cấu trúc khung, hệ thống điều khiển và các bộ phận khác của máy dập nhằm tạo nên sự chính xác, độ bền và hiệu quả cao trong quá trình dập Song, nhóm sẽ tiến hành vẽ bản vẽ kỹ thuật của khuôn dập Bản vẽ này sẽ bao gồm thông tin chi tiết về kích thước, hình dạng, vị trí và các yếu tố khác của các bộ phận trong khuôn dập Mục đích việc này giúp đảm bảo rằng quá trình sản xuất khuôn dập được thực hiện đúng theo yêu cầu và có thể tái tạo khi cần thiết

Sau khi hoàn thành bản vẽ kỹ thuật, nhóm sẽ tiến hành chuẩn bị các công cụ và thiết bị cần thiết để thực hiện quá trình dập Việc này bao gồm: chọn mua và lắp đặt các bộ phận, máy móc và các thành phần khác để đảm bảo khuôn dập hoạt động một cách hiệu quả và an toàn

Tiếp theo, nhóm sẽ sử dụng các công cụ, phần mềm mô phỏng để kiểm tra và đánh giá hiệu suất của khuôn dập trước khi áp dụng trong quá trình sản xuất thực tế Quá trình này giúp đảm bảo rằng khuôn dập hoạt động một cách ổn định, đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn và tiết kiệm chi phí sản xuất

Cuối cùng, khi đã mô phỏng và có bản vẽ chi tiết kết cấu khuôn thì nhóm sẽ tiến hành gia công và thực nghiệm dập thử trực tiếp trên máy dập đã bảo trì

Như vậy, đồ án thiết kế khuôn dập là một nhiệm vụ khá phức tạp, yêu cầu kỹ năng

kỹ thuật cơ khí vững chắc và khả năng sử dụng phần mềm, các công cụ thiết kế và

mô phỏng hiện đại Qua đó, nhóm sẽ có khả năng tạo ra các khuôn dập hiệu quả và tiết kiệm chi phí, góp phần vào quá trình sản xuất các sản phẩm kim loại

ABSTRACT

In the die cutting design project, the team will have to take on many different steps and jobs First, the die design process begins with the study of product specifications – including size, shape, material, and quality requirements This will allow the implementation team to better understand what is required and come up with appropriate design solutions

In the next step, the team will do the calculation and design of the parts in the the mold and maintain the stamping machine The above parts include punch, guide, pin, die base plate, etc of mold and clamp, frame structure, control system and other parts

of the press to create high precision, durability and efficiency in the stamping process After that, the team will proceed to draw technical drawings of the stamping mold This drawing will include detailed information about the size, shape, position and other elements of the parts in the mold The purpose of this is to help to ensure that the die manufacturing process is carried out as required and can be reproduced when necessary

After completing the technical drawing, the team will prepare the necessary tools and equipment to perform the stamping process This includes: purchasing and installing parts, machines and other components to ensure that the die operates efficiently and safely

Next, the team will use simulation tools and software to test and evaluate the performance of the die before applying it in the actual production process This process helps to ensure that the die operates stably, achieves the desired product quality and saves production costs

Finally, when the simulation and detailed drawing of the mold structure is available, the team will conduct machining and test stamping directly on the maintained press

As such, a die design project is a complex task, requiring solid mechanical engineering skills and the ability to use modern design and simulation software and

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv

ABSTRACT v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5.1 Cơ sở pháp luận 3

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3

1.6 Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

2.1 Giới thiệu về khuôn dập tấm 4

2.1.1 Khái niệm chung 4

2.1.2 Quá trình biến dạng công nghệ dập tạo hình 4

2.1.3 Ưu, nhược điểm công nghệ dập tạo hình bằng gia công áp lực 5

2.1.4 Định nghĩa khuôn dập tấm 6

2.1.5 Phân loại 6

2.2 Thông số máy ép thủy lực khung chữ C Profi Press có tại xưởng 7

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

3.1 Tổng quan về gia công áp lực 10

3.1.1 Khái niệm 10

3.1.2 Phân loại 10

3.2 Biến dạng của kim loại 11

3.2.1 Phân loại ngoại lực 11

3.2.2 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo 12

3.3 Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại 13

3.3.1 Ảnh hưởng của ứng suất chính 13

3.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính đối với tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại 13

3.3.3 Ảnh hưởng của thành phần hóa học 13

3.3.4 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng 14

3.3.5 Ảnh hưởng tới tổ chức và cơ tính kim loại 14

3.3.6 Ảnh hưởng tới lý tính kim loại 14

3.4 Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực 15

3.4.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại đồng thời với biến dạng dẻo 15

3.4.2 Định luật ứng suất dư 15

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 16

4.1 Yêu cầu và thông số của đề tài 16

4.1.1 Yêu cầu đề tài 16

4.1.2 Vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 16

4.2 Quy trình chế tạo sản phẩm 19

4.2.1 Lên phương án các bước công nghệ chế tạo chi tiết 19

4.2.2 Quy trình chế tạo sản phẩm 20

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 21

5.1 Thông số thiết kế sản phẩm 21

5.1.1 Xây dựng ý tưởng thiết kế 21

5.1.2 Vật liệu chế tạo chi tiết 22

5.2 Thiết kế bộ khuôn cắt đục 22

5.2.1 Tiểu chuẩn để xếp tôn, khoảng cách mạch tôn 22

5.2.2 Tiêu chuẩn chọn chiều dày tấm cối (mặt cắt) 24

5.2.3 Tiêu chuẩn sắp xếp vị trí lỗ bulong 24

5.2.4 Tiêu chuẩn sắp xếp vị trí lỗ dẫn hướng 26

5.2.5 Tiêu chuẩn về chốt đục và chày cắt 29

5.2.8 Tiêu chuẩn kích thước phần cắt và góc côn của mặt cắt 33

5.2.9 Tiêu chuẩn khe hở cắt, khe hở giữa chốt và tấm chạy 34

5.3 Quy trình làm khuôn cắt đục 36

5.3.1 Xem xét thiết kế tính toán phôi và xếp line cho tiết 36

5.3.2 Tính toán lực cắt – đột lỗ 38

5.3.3 Tính toán, thiết kế chày – cối khuôn cắt 40

5.3.4 Tính toán, thiết kế chốt đục 40

5.3.5 Tính toán biên dạng chày cối 42

5.3.6 Thiết kế bộ khuôn dập cắt – đột lỗ 43

5.3.7 Tính lực đàn hồi của đệm cao su 45

5.4 Mô phỏng và kiểm nghiệm độ bền sản phẩm 49

5.4.1 Mô phỏng quy trình cắt đục của bộ khuôn 49

5.4.2 Mô phỏng kiểm nghiệm bền 57

5.4.3 Kiểm nghiệm độ bền mỏi cho chày, cối 61

5.5 Các bước công nghệ chế tạo chi tiết trong khuôn 61

5.5.1 Quy trình công nghệ gia công tấm đế khuôn trên 61

5.5.2 Quy trình công nghệ gia công tấm giữ chân chốt đục lò xo 62

5.5.3 Quy trình công nghệ gia công tấm kep chi tiết trên 03, 04 63

5.5.4 Quy trình công nghệ gia công chốt đục 65

5.5.5 Quy trình công nghệ gia công cối cắt 66

5.5.6 Quy trình công nghệ gia công tấm chạy 67

5.5.7 Quy trình công nghệ gia công tấm giữ chân cao su và dẫn hướng 68

5.5.8 Quy trình công nghệ gia công tấm kep dưới chi tiết trên 09, 10 69

5.5.9 Quy trình công nghệ gia công tấm đế khuôn dưới 70

5.6 Lắp ráp, kiểm tra và điều chỉnh các chi tiết khuôn 70

5.6.1 Yêu cầu kỹ thuật về lắp ráp khuôn 70

5.6.2 Lắp ráp khuôn 71

5.6.3 Thực hiện lắp ráp khuôn 72

5.6.4 Kiểm tra khuôn 75

5.6.5 Các phương pháp sửa chữa và thay thế linh kiện cho khuôn dập tấm 75

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ - SẢN PHẨM 77

6.1 Kết quả đạt được từ đề tài 77

6.2 Sản phẩm thu được 77

KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ 79

Kết luận 79

Đề nghị 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số máy ép thủy lực khung chữ C Profi Press có tại xưởng 8

Bảng 5.1: Thành phần hóa học SUS 304 22

Bảng 5.2: Các kiểu bố trí dẫn hướng 28

Bảng 5.3: Tên gọi, kích thước và công dụng các chi tiết thuộc khuôn dập cắt 43

Bảng 5.4: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm đế khuôn trên 61

Bảng 5.5: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm giữ chân chốt đục và lò xo 62

Bảng 5.6: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm kẹp chi tiết trên 03 63

Bảng 5.7: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm kẹp chi tiết trên 04 64

Bảng 5.8: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm chốt đục 65

Bảng 5.9: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm cối cắt 66

Bảng 5.10: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm chạy 67

Bảng 5.11: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm giữ chân cao su và dẫn hướng 68

Bảng 5.12: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm kẹp chi tiết 09 69

Bảng 5.13: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm kẹp chi tiết 10 69

Bảng 5.14: Bảng quy trình công nghệ gia công tấm đế khuôn dưới 70

Bảng 5.15: Tần suất bảo dưỡng các chi tiết của bộ khuôn 76

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 2.1: Máy ép thủy lực khung chữ C 7

Hình 2.2: Các tính năng đặt biệt của máy ép thủy lực Profi Press 9

Hình 4.1: Sản phẩm từ SUS304 18

Hình 4.2: Sơ đồ qui tình chế tạo sản phẩm 20

Hình 5.1: Sản Phẩm 21

Hình 5.2: Bảng tra nguyên liệu SUS304 22

Hình 5.3: Bảng tra đối với linh kiện cong R>2t 23

Hình 5.4: Bảng tra đối với linh kiện thẳng, song song hoặc nhọn 23

Hình 5.5: Bảng tra tiêu chuẩn chọn chiều dày tấm cối 24

Hình 5.6: Bảng tra tiêu chuẩn khoản cách bulong ra mép khuôn 25

Hình 5.7: Bảng tra tiêu chuẩn khoản cách giữa các lỗ bulong 25

Hình 5.8: Bảng tra tiêu chuẩn kích thước bắt lỗ bulong 26

Hình 5.9: Bảng tra tiêu chuẩn khoảng cách giữa mép khuôn với lỗ dẫn hướng 27

Hình 5.10: Bảng tra tiêu chuẩn khoảng cách giữa mép khuôn với lỗ dẫn hướng 27

Hình 5.11: Bảng tra tiêu chuẩn khoảng cách giữa mép khuôn với lỗ dẫn hướng 29

Hình 5.12: Bảng tiêu chuẩn về lò xo và cao su 30

Hình 5.13: Bảng tra tiêu chuẩn khoảng cách giữa mép cắt tới mép khuôn 32

Hình 5.14: Tiêu chuẩn kích thước phần cắt và góc côn của mặt cắt 33

Hình 5.15: Hình dáng mép cắt của cối cắt hình và dột lỗ 33

Hình 5.16: Khe hở chày cối 35

Hình 5.17: Công thức tính khe hở cắt 35

Hình 5.18: Bảng tra khe hở cắt và dung sai chốt đục 36

Hình 5.19: Bản vẽ kích thước sản phẩm 37

Hình 5.20: Triển khai xếp hình 37

Hình 5.21: Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo biên dạng ngoài 38

Hình 5.22: Thông số diện tích (Area) và chu vi (Length) của chi tiết theo biên dạng lỗ39 Hình 5.23: Tiêu chuẩn chốt đục lỗ theo Misumi 41

Hình 5.24: Kết cấu bộ khuôn cắt theo tiêu chuẩn của công ty VPIC 43

Hình 5.25: Bảng tiêu chuẩn về lò xo và cao su 45

Hình 5.26: Biều đồ thể hiện 2 thông số N và F của đệm cao su Ø20-L30 46

Hình 5.27: Chốt dẫn hướng có rãnh dầu theo tiêu chuẩn Misumi 47

Hình 5.28: Cử nhún 48

Hình 5.29: Nhập dữ liệu đầu vào 49

Hình 5.30: Tấm tôn sau khi nhập thông số 50

Hình 5.31: Chiều duy chuyển của cối và chốt đục 51

Hình 5.32: Hành trình 52

Hình 5.33: Khoảng hở 53

Hình 5.34: RUN 53

Hình 5.35: Sản phẩm khi sắp cắt đứt 54

Hình 5.38: Hình ảnh các điểm bavia 55

Hình 5.39: Biểu đồ lực 56

Hình 5.40: Chọn mặt phẳng liên kết 57

Hình 5.41: Tải trọng tác dụng lên chi tiết 57

Hình 5.42: Chọn vật liệu 58

Hình 5.43: Chia lưới 58

Hình 5.44: Run 59

Hình 5.45: Ứng xuất tương đương của các chi tiết 60

Hình 5.46: Biểu đồ đường S-N của SKD11 61

Hình 5.47: Tấm đế khuôn trên 62

Hình 5.48: Tấm giữ chân chốt đục và lò xo 63

Hình 5.49: Tấm kẹp chi tiết trên 03 64

Hình 5.50: Tấm kẹp chi tiết trên 04 65

Hình 5.51: Tấm chốt đục 66

Hình 5.52: Tấm cối cắt 67

Hình 5.53: Tấm chạy 68

Hình 5.54: Lắp ráp cụm khuôn trên 72

Hình 5.55: Lắp ráp cụm khuôn dưới 74

Hình 5.56: Lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh 74

Hình 6.1: Sản phẩm sau khi dập thử 77

Hình 6.2: Bộ khuôn hoàn chỉnh (hình chiếu đứng) 78

Hình 6.3: Bộ khuôn hoàn chỉnh (hình chiếu cạnh) 78

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh cạnh tranh chiến lược giữa các cường quốc diễn ra gay gắt, xu hướng quan hệ quốc tế thay đổi mạnh, kinh tế thế giới suy yếu Cách mạng công nghiệp 4.0 tác động sâu sắc đến mọi quốc gia và lĩnh vực đời sống, xã hội…các quốc gia trên thế giới

đã đưa ra không ít công nghệ khác nhau nhằm thúc đẩy sự phát triển của đất nước Công nghệ gia công áp lực – hiện nay rất phát triển, do đây có nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ khác

Gia công kim loại áp lực là một lĩnh vực cơ bản của chế tạo máy Quy trình công nghệ gia công áp lực cho phép sản xuất các sản phẩm có hình dạng, kích thước phức tạp song vẫn đảm bảo tốt chất lượng máy, năng suất cao và giá thành sản phẩm thấp Trong

đó, công nghệ dập tạo hình là một phần của công nghệ gia công áp lực Công nghệ này

đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp ô tô, hàng không, quân

sự và gia dụng tại các nước phát triển như Nhật Bản, Anh, Đức, Mỹ

Và ở Việt Nam, hiện nay, công nghệ dập có thể được xem là một công nghệ có tiềm năng lớn, mang về giá trị lợi nhuận hàng tỉ đô Tuy nhiên, ngay tại Việt Nam, do chưa được chú trọng đầu tư nên quy mô vẫn khá nhỏ, chưa đáp ứng đủ nhu cầu của đời sống

và sản xuất Đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự, việc sản xuất, chế tạo các loại vũ khí, trang thiết bị quân sự vẫn lệ thuộc vào nước ngoài Do đó, chủ đề “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo khuôn dập nguội” là một chủ đề cấp bách, cần thiết và rất thực

tế trong giai đoạn này Hơn nữa, chủ đề này sẽ giúp nhóm hiểu rõ hơn về công nghệ và giải quyết một số yếu tố kỹ thuật Với mục đích ứng dụng các chủ đề đã học vào thực tế

và tạo ra những sản phẩm thiết thực phục vụ cho đời sống, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu thực trạng ngành dập trên thị trường và đưa ra những đề xuất cùng với hướng dẫn của giáo viên – Từ thầy GVHD TS Võ Xuân Tiến

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các thông số kỹ thuật của quy trình dập kim loại tấm

và đưa ra dự đoán về khả năng định hình và hướng loại bỏ khuyết tật

- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài có tính ứng dụng cao và kết quả nghiên cứu được phản ánh trực tiếp trong thiết kế, chế tạo sản phẩm cơ khí và chế tạo khuôn mẫu của Việt Nam

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục đích của nghiên cứu là giải quyết các vấn đề sau:

- Áp dụng công nghệ tạo hình kim loại tấm để sản xuất các bộ phận máy móc có

độ chính xác cao, chất lượng cao

- Nghiên cứu và đánh giá các đặc tính và độ chính xác của công nghệ dập khuôn thông qua các bài toán mô phỏng số và thực hiện các điều chỉnh có ý nghĩa đối với quy trình gia công thực tế

- Sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng quá trình thiết kế để đưa ra phương

án chế tạo khuôn hợp lý và chính xác nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Công nghệ gia công áp lực, đặc biệt là công nghệ tạo hình kim loại tấm

- Phần mềm mô phỏng và xử lý số liệu: Solidworks, Creo

- Máy dập tại xưởng trường

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các loại khuôn dập đang có trên thị trường

- Tìm những điểm cần cải thiện, những điểm cần học hỏi và mục tiêu chung nhóm hướng tới – không kém quan trọng

- Triển khai những khâu đầu tiên tính toán lực dập, khe hở, tính bền, vật liệu, giá thành vật liệu…

- Lên ý tưởng về kết cấu, 3D…

- Chọn vật liệu từng chi tiết khuôn, các bộ phận thay thế của máy dập cần bảo trì

- Tiến hành gia công, lắp ráp

- Thực hiện thử kiểm nghiệm độ bền, tiếng ồn, khả năng vận hành

- Khắc phục, sửa chữa các vấn đề của máy, khuôn dập

- Hoàn thiện máy, khuôn dập

- Tìm ra tất cả tính năng của máy vừa bảo trì để cung cấp thông tin cho người dùng

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở pháp luận

- Dựa vào nhu cầu thị trường sử từ các sản phẩm cơ khí được sản xuất bằng phương pháp dập nguội ngày càng cao

- Dựa vào khả năng công nghệ có thể tạo ra sản phẩm từ khuôn dập

- Cơ sở lý thuyết chế tạo khuôn dập

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp lý thuyết

- Phương pháp thu nhập số liệu

- Phương pháp phân tích tổng hợp

1.6 Kết cấu của Đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp nhóm bao gồm 6 chương, trong đó chương 2 trình bày về tổng quan nghiên cứu về thiết kế và chế tạo khuôn dập nguội, chương 3 đề cập đến cơ sở lý thuyết của công nghệ dập tạo hình kim loại tấm, chương 4 nói đến các phương hướng và giải pháp để giải quyết các vấn đề về khuôn cắt đục, chương 5 liên quan đến tính toán, thiết

kế và mô phỏng khuôn và chương 6: chế tạo thực nghiệm – đánh giá

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu về khuôn dập tấm

2.1.1 Khái niệm chung [1]

“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”

2.1.2 Quá trình biến dạng công nghệ dập tạo hình

Phương pháp dập tấm kim loại được thực hiện ở trạng thái nóng hoặc lạnh, 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 nhiểm môi trường vì không tạo ra bất kỳ khí thải độc hại nào [1]

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 vân 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 [1]

Về phát triển lâu dài Việt Nam nhóm 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 đồ 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

2.1.3 Ưu, nhược điểm công nghệ dập tạo hình bằng gia công áp lực

a So với công nghệ đúc [2]:

- Ưu điểm:

+ 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

- Nhược điểm:

+ Chỉ phù hợp với gia công hàng lượt, vì chi phí ban đầu cao (khuôn, thiết

bị, máy móc)

+ Không chế tạo được các loại vật liệu dẻo

+ Đòi hỏi phải có trình độ tay nghề cao

+ Tính toán quy trinh phức tạp

+ Điều kiện làm việc nặng nhọc

+ Đặc biệt không sản xuất được các khuôn phức tạp hay các chi tiết có kết cấu phức tạp

b So với công nghệ gia công cắt gọt [2]:

- Ưu điểm:

+ Năng suất cao

+ Gia công được các hình dạng chi tiết lớn

+ Thích hợp cho các cá nhân hay tổ chức sản xuất hàng loạt

- Nhược điểm:

+ 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

+ Khuôn dập vuốt: Để biến phôi phẳng hoặc rỗng thành các chi tiết rỗng có hình dạng mặt cắt ngang

+ Khuôn tạo hình: gồm các loại như: khuôn tóp, lên vành, dập nổi…

Phân loại theo mức độ phức tạp của khuôn:

+ Khuôn đơn giản (khuôn đơn): Sau một lần dập chỉ thực hiện được một công việc nhất định

+ Khuôn liên tục: Cứ mỗi làn dập máy nó có thể thực hiện hai công việc hai công việc trở lên

+ Khuôn phối hợp: 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

2.2 Thông số máy ép thủy lực khung chữ C Profi Press có tại xưởng

Hình 2.1: Máy ép thủy lực khung chữ C [7]

Bảng 2.1: Thông số máy ép thủy lực khung chữ C Profi Press có tại xưởng [7]

Hình 2.2: Các tính năng đặt biệt của máy ép thủy lực Profi Press [7]

A: Máy ép thủy lực khung chữ C này được trang bị bàn máy cơ khí hóa phía dưới

có các rãnh chữ T Xi lanh được cơ khí hóa ở cuối để điều chỉnh các công cụ và khuôn mẫu

B: Hành trình xi lanh dễ dàng điều chỉnh bằng các công tắc hành trình ở bên cạnh máy ép

C: Hoạt động của các mô hình PPCD này được thực hiện bằng nút ấn hai tay với đun bảo mật cấp IV Sự an toàn cho các mẫu khung C này được đảm bảo bởi hai màn chắn bảo vệ cố định và khoảng mở 600 mm phía trước

mô-D: Bảng điều khiển có bộ vận hành thủ công hoặc bán tự động và bộ cho hai tốc độ

xi lanh khác nhau (tốc độ làm việc nhanh và tốc độ làm việc chậm) Nó cũng chứa một công tắc áp suất và áp kế

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Tổng quan về gia công áp lực [3]

3.1.1 Khái niệm

Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác động trực tiếp lên kim loại ở các thể rắn 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

3.1.2 Phân loại

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 hay hàng loạt lớn

- 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 oto, nghề làm đồng là kết hợp giữa công nghệ gò và công nghệ hàn

3.2 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

3.2.1 Phân loại ngoại lực

- 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 Niu tơn, trị số lực quán tính bằng tích số của khối lượng

và gia tốc

3.2.2 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Khi chiu tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽ biến dạng theo 3 giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy (vượt quá giới hạn lực chịu đựng của chi tiết)

Biến dạng dẻo:

- 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 dàn 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

3.3 Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại [3] 3.3.1.Ảnh hưởng của ứng suất chính

Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng Có 3 dạng ứng suất chính: ứng suất đường, ứng suất mặt và ứng suất khối

- Ứng suất chính làm cho vật thể biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng phá hủy và ảnh hưởng quyết định đến ứng suất tiếp

- Ứng suất tiếp sẽ gây ra sự trượt và song tinh làm cho vật thể biến dạng dẻo Ứng suất tiếp càng lớn thì biến dạng dẻo càng nhiều Ứng suất tiếp đạt trị số cực đại

𝜏 tại các mặt tinh thể làm với phương của lực tác dụng một góc bằng 45 Trị số

𝜏 này phụ thuộc vào trạng thái ứng suất chính và giá trị của chúng

3.3.2 Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính đối với tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại

Khi tác động của ứng suất kéo 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

3.3.3 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 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 3.3.4 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Đầu tiên, cần phân biệt tốc độ biến dạng và tốc độ hành trình của thiết bị Ví dụ: một vật dài 100mm và một vật khác dài 10mm đều được kéo dài trên một máy kéo có tốc độ hành trinh máy là 10 𝑚 𝑠⁄ nhưng tốc độ biến dạng của vật thứ nhất là 10 % 𝑠 và của vật thứ hai là 100 % 𝑠

3.3.5 Ảnh hưởng tới tổ chức và cơ tính kim loại

Tốc độ biến dạng càng tăng thì sự vỡ nát của các hạt càng lớn, độ hạt càng giảm

do đó cơ tính tăng lên

Tổ chức kim loại vật đúc 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

3.3.6 Ảnh hưởng tới lý tính kim loại

Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường trong kim loại

- Tính dẫn điện: 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

3.4 Các định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực [3]

3.4.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại đồng thời với biến dạng dẻo

“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

3.4.2 Định luật ứng suất dư

“Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân bằng nhau”

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 1 là quan trọng nhất (là ứng suất được cân bằng trên toàn thể tích vật thể)

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP

4.1 Yêu cầu và thông số của đề tài

4.1.1 Yêu cầu đề tài

- Kích thước hình học và hình dáng sản phẩm phải phù hợp yêu cầu của bản vẽ

- Độ ăn khớp giữa các tấm khuôn cần đạt chính xác cao đặc biệt là chày và cối

- Bề mặt lòng khuôn và các điểm tiếp xúc cần có độ bóng cao

- Đảm bảo kích thước trong dung sai cho phép

- Không bị rách, các vành bề mặt chi tiết ít bị nhăn

- Dung sai khuôn đạt mức độ thấp nhất

4.1.2 Vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết

Vật liệu chi tiết: SUS304

Sơ lược về vật liệu SUS304 [1*]:

SUS 304 bắt nguồn từ tên tiếng Nhật cho thép không gỉ SS304 hoặc AISI 304 Vật liệu SUS304 là tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản và là một trong những loại thép không

gỉ được sử dụng thường xuyên nhất

Cấu tạo của nó bao gồm 18% Crom và 8% Niken

Trong môi trường nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp, nó có thể giữ được độ bền và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời Ở nhiệt độ phòng, nó cũng có khả năng chống ăn mòn, khả năng hàn, khả năng gia công lạnh và các đặc tính cơ học tuyệt vời

Ý nghĩa tên của thép SUS304:

+ S: thép (Steel)

+ U: sử dụng (Use)

+ S: không gỉ (Stainless)

Đặc tính [2*]:

SUS304 sở hữu các đặc tính cơ học tuyệt vời Đây là một trong những loại thép không gỉ có khả năng chịu nhiệt tốt, duy trì độ bền ngay cả trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau Ngoài ra, nó có khả năng chống ăn mòn tốt trong điều kiện nhiệt độ thường

Độ bền kéo của SUS304 vào khoảng 520 MPa, cao hơn so với SS400 (400 MPa) Tuy nhiên, cường độ năng suất của loại thép không gỉ này thấp hơn so với 205 Inox SUS304 được xem là loại thép nhẹ điển hình Đặc tính của vật liệu này là dễ gia công cứng nên khi thực hiện gia công nguội, độ bền của nó tăng lên rất nhiều

Nhiệt độ tới hạn trên an toàn của thép không gỉ (Stainless Steel) SUS304 rơi vào khoảng 450°C đến 600°C Tuy nhiên, độ bền của nguyên liệu sẽ giảm khi sử dụng nhiệt độ cao Ở nhiệt độ 750°C, độ bền của SUS304 chỉ bằng khoảng so với khi nó ở nhiệt độ bình thường Lúc này, nguyên liệu có thể bị biến dạng và ảnh hưởng tới quá trình sản xuất

Bên cạnh đó, nếu thép không gỉ SUS304 được đun nóng trên 10 phút ở nhiệt độ 600°C đến 800°C, nó có thể bị dãn nở do nhiệt, kéo theo sự suy giảm khả năng chống

ăn mòn Chính vì thế, khi lựa chọn sử dụng inox SUS304 để chế tạo các chi tiết máy ở các vị trí có nhiệt độ cao cần phải đặc biệt lưu ý

Ngoài ra SUS304 sau khi trải qua quá trình rèn, kéo với tốc độ xử lý nhanh trên nguyên liệu tấm mỏng cũng dễ bị dãn nở và biến dạng khi ở nhiệt độ cao (trên 450°C) trong thời gian dài (trên 1 giờ)

Inox (Stainless Steel) SUS304 có thể được sử dụng ở nhiệt độ thấp (ngay cả nhiệt độ ni tơ lỏng (-196℃) mà không cần bận tâm về độ giòn SUS304 lại không cần

xử lý bề mặt trong khi thép thông thường sẽ cần xử lý bề mặt bằng cách mạ hoặc sơn trước khi đưa vào sản xuất

Ứng dụng [1*]:

So với vật liệu thép, SUS304 có độ bền tương đương và khả năng chống gỉ cực tốt Nó được sử dụng cho các sản phẩm tương đối cao cấp và đắt tiền vì nó đắt và mất thời gian gia công Chính vì thế, nó thường được lựa chọn làm chi tiết máy hay đồ gá…

Inox 304 có khả năng gia công tuyệt vời, khả năng hàn, khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt, độ bền nhiệt độ thấp và các đặc tính cơ học Đồng thời nó cũng được sử dụng

để dập hay uốn, không bị cứng khi xử lý nhiệt

SS 304 thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, trang trí nội thất, thực phẩm và y tế, v.v

Trong các sản phẩm gia dụng, nó được gọi là “thép không gỉ 18-8” và được sử dụng cho bộ đồ ăn như thìa và nĩa

Hình 4.1: Sản phẩm từ SUS304

4.2 Quy trình chế tạo sản phẩm

4.2.1 Lên phương án các bước công nghệ chế tạo chi tiết

- Phương án 1: Thử công đoạn dập ra sản phẩm → Làm công đoạn đục → Tiến hành công đoạn cắt ra sản phẩm hoàn thiện (Phương án bao gồm 2 bộ khuôn)

- Phương án 2: Làm công đoạn đục biên dạng sảm phẩm → Tiến hành công đoạn cắt sản phẩm hoàn thiện (Phương án bao gồm 1 bộ khuôn)

- Phương án 3: Làm công đoạn đục và cắt ra sản phẩm hoàn thiện (Phương án bao gồm 1 bộ khuôn)

Sau khi lên phương án, nhóm tiến hành phân tích những điểm lợi và bất lợi ở mỗi phương án đã lên:

- Phương án 1: khi đi thực nghiệm trước nhóm sẽ lường trước sai số ở đâu, có mẫu để đối chiếu với yêu cầu thiết kế nhóm đã đề ra Tuy nhiên do phương án chia ra 2

bộ khuôn sẽ làm tăng chi phí sản xuất

- Phương án 2: chỉ có 1 bộ khuôn, nhưng bao gồm 2 bước nên kích thước cho bộ khuôn khá lớn, chi phí cũng như độ chính xác tăng

- Phương án 3: tuy chỉ có 1 bộ khuôn, song kích thước bộ khuôn hợp lý – nhỏ hơn

2 phương án trên, nên chi phí gia công thấp hơn

→ Kết luận: Phương án 3 là phương án tối ưu hóa nhất

4.2.2 Quy trình chế tạo sản phẩm

Hình 4.2: Sơ đồ qui tình chế tạo sản phẩm Tuy trải qua nhiều công đoạn nhưng chỉ có 1 bước công nghệ chính để thành hình sản phẩm: Dập cắt kết hợp đục lỗ

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

5.1 Thông số thiết kế sản phẩm

5.1.1 Xây dựng ý tưởng thiết kế

Bia là một trong những đồ uống phổ biến trên toàn thế giới, và việc mở nắp chai bia là một phần quan trọng của trải nghiệm thưởng thức bia Do đó, dụng cụ khui bia là một vật dụng được sử dụng rộng rãi và có nhu cầu liên tục trên thị trường

Dụng cụ khui bia là một vật dụng tiện ích trong cuộc sống hàng ngày Mỗi khi cần mở chai bia hay một chai nước ngọt, bằng việc có một dụng cụ khui sẽ thật thuận tiện và dễ sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian và sức lực

Dụng cu khui bia có thể là một sản phẩm có tính nghệ thuật cao; với sự sáng tạo trong thiết kế, nhóm đã tạo ra những thiết kế dụng cụ khui độc đáo, thu hút và có thể sử dụng như các chiếc móc khóa, từ đó làm tăng giá trị thẩm mỹ cho sản phẩm và thu hút

sự chú ý từ người tiêu dùng

Nhóm đã thử và đưa ra nhiều phương án thiết kế sản phẩm:

Hình 5.1: Sản Phẩm Phương án I: tính thẩm mỹ không cao, khả năng khui mở nắp ở mức thấp – dưới 50%, phần thân trên chịu lực khá yếu

Phương án II: tính thẩm mỹ đạt mức trung bình, khả năng khui mở tương đối ổn, việc cầm, nắm mang tính thuận tiện hơn

Phương án III: tính thẩm mỹ cao, nhưng khả năng biến dạng ở phần trên cũng tăng cao, khi cầm sử dụng nhìu có khả năng chi tiết sẽ bị cong, không bền

Thông qua thảo luận giữa nhóm với thầy hướng dẫn, nhóm và thầy đã chọn phương

án II, bởi tính cấp thiết của đề tài là hướng đến một sản phẩm vừa đẹp, vừa bền và có khả năng ứng dụng cao

5.1.2 Vật liệu chế tạo chi tiết

Dụng cụ khui bia là sản phẩm dập nguội, cắt biên Đây là chi tiết không quá phức tạp và có yêu cầu về độ chính xác không quá cao nhưng cần độ bền cao, dễ gia công, dễ tạo hình Vì vậy vật liệu sản phẩm được chọn là inox SUS304 Thành phần hóa học của inox SUS 304 dựa trên tiêu chuẩn Nhật (JIS):

Bảng 5.1: Thành phần hóa học SUS 304

0.08% 18 - 20% 66.345 - 74% 2% 8 – 10.5% 0.045% 1% 0.03% Một số thông số cơ tính của inox SUS 304 theo tiêu chẩn JIS như sau:

Hình 5.2: Bảng tra nguyên liệu SUS304 [4]

5.2 Thiết kế bộ khuôn cắt đục

5.2.1 Tiểu chuẩn để xếp tôn, khoảng cách mạch tôn

- Chọn khoảng cách lớn hơn tiêu chuẩn sẽ dẫn đến lãng phí nguyên liệu, tăng giá thành sản phẩm

- Chọn khoảng cách nhỏ hơn tiêu chuẩn khi khuôn hoạt động sẽ sinh ra lực tác

Hình 5.3: Bảng tra đối với linh kiện cong R>2t

Hình 5.4: Bảng tra đối với linh kiện thẳng, song song hoặc nhọn

5.2.2 Tiêu chuẩn chọn chiều dày tấm cối (mặt cắt)

- Chọn kích thước lớn hơn tiêu chuẩn sẽ dẫn đến lãng phí nguyên liệu, gia công lâu, tăng giá thành khuôn

- Chọn kích thước nhỏ hơn tiêu chuẩn sẽ làm cho tính chịu lực của khuôn giảm ảnh hưởng đến tuổi thọ của khuôn

- Tiêu chuẩn: theo hình minh hoạ bên dưới [5]

Hình 5.5: Bảng tra tiêu chuẩn chọn chiều dày tấm cối 5.2.3 Tiêu chuẩn sắp xếp vị trí lỗ bulong

- Chọn kích thước lớn hơn tiêu chuẩn sẽ dẫn đến kích thước khuôn bị lớn tốn nguyên liệu, giá thành khuôn cao

- Chọn kích thước nhỏ hơn tiêu chuẩn sẽ làm ứng suất tập trung nhiều tại các vị trí lỗ bulông làm cho khuôn dễ vỡ

- Tiêu chuẩn: theo hình minh hoạ bên dưới [5]