nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết nắp capo xe ô tô

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Thái Nguyên 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Học viên: Trần Thanh Thủy Lớp: CHK12-CTM Chuyên ngành: Chế tạo máy Người HD Khoa học: PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành: KHOA SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trên tiến trình hội nhập và phát triển của nền kinh tế, 5 năm gần đây, Việt Nam đã đạt được những thành công đáng kể trong sản xuất công nghiệp. Để tiếp tục tăng trưởng và tăng trưởng bền vững, một thách thức đặt ra cho chúng ta là phải xây dựng và phát triển nền sản xuất chuyên môn hóa cao, sản phẩm hàng hoá đa dạng, mềm dẻo, thoả mãn mục tiêu cạnh tranh trên thị trường nội địa và từng bước chiếm lĩnh thị trường thế giới. Đứng trước thách thức và vận hội, Việt nam đã và đang đầu tư không ngừng vào các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và lấy cơ khí làm trọng tâm đầu tư. Đây cũng là kinh nghiệm thành công của nhiều nước trên thế giới. Hiện tại, nền cơ khí Việt Nam đang lạc hậu với hầu hết máy móc và công nghệ của những năm 70, 80 của thế kỷ trước. Do vậy, mục tiêu trước mắt và lâu dài đặt ra cho chúng ta là phải cải tiến nâng cấp thiết bị và không ngừng phát triển, cập nhật các công nghệ sản xuất tiên tiến. Trong sản xuất Cơ khí, gia công áp lực (GCAL) luôn thể hiện được tính ưu việt là năng suất cao, chất lượng tốt, sản phẩm đa dạng phong phú và khả năng thay đổi kiểu loại dễ dàng, phù hợp với sản xuất loạt lớn, nên đang được đầu tư phát triển rất nhanh cả về thiết bị và công nghệ. Lĩnh vực GCAL đang được coi là một trong những trọng tâm của chiến lược phát triển cơ khí Việt Nam trong vòng 10 năm tới. Trong vài năm gần đây, nhiều đề tài cấp bộ, cấp quốc gia, cấp thành phố và cả đề tài hợp tác quốc tế được thực hiện ở nhiều trường Đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp tập trung nghiên cứu thiết kế các quy trình công nghệ sản xuất các chi tiết xe ô tô, xe máy, thiết bị chịu áp lực, tàu thủy, y sinh… và đồng thời nghiên cứu chế tạo các thiết bị thực hiện các quy trình công nghệ đó. Hiện nay, ở Việt nam đã có nhiều doanh nghiệp sản xuất ô tô và lĩnh vực sản xuất ô tô đang được ưu tiên phát triển, song chủ yếu vẫn là lắp ráp. Nhiều doanh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn nghiệp muốn nâng cao tỷ lệ nội địa hóa bằng việc sản xuất các chi tiết khung vỏ xe và các chi tiết khác trong xe. Trong nền công nghiệp sản xuất ôtô, gia công áp lực có vai trò hết sức quan trọng. Hầu hết các chi tiết vỏ xe ôtô đều được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực, cụ thể là công nghệ tạo hình vật liệu tấm. Tại những chỗ cần độ cứng vững thì sẽ được ghép từ hai hoặc ba lớp với nhau, các lớp này được ghép với nhau bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép. Trên các chi tiết người ta làm thêm các gân, gờ để tăng độ cứng vững của chi tiết mà không ảnh hưởng đến mỹ quan của nó. Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp có thể được chia ra các phần đơn giản để thuận tiện trong quá trình dập vuốt, sau đó sẽ được hàn lại với nhau. Ngoài chi tiết vỏ ra, các trang bị nội thất trong xe, các chi tiết máy, động cơ, có rất nhiều chi tiết được tạo ra bằng phương pháp gia công áp lực. Trong tương lai gia công áp lực sẽ phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của ngành sản xuất ôtô tại Việt Nam. Ở nước ta, thiết kế công nghệ và khuôn mẫu đối với các chi tiết vỏ có kích thước lớn, hình dạng không gian phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao như trong chế tạo ô tô là vấn đề còn mới mẻ trong lĩnh vực cơ khí nói chung và Gia công áp lực nói riêng. Chúng ta đều biết vỏ ô tô được hình thành thông qua sự lắp ghép chính xác bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép các chi tiết vỏ với nhau và yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác lắp ghép là rất cao. Do đó, việc thiết kế công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có những nét đặc thù so với các chi tiết thông thường. Nếu không nắm được những nét đặc thù này và có những biện pháp công nghệ thích hợp trong thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn thì sẽ khó tránh khỏi những tổn thất lớn về kinh tế, bởi lẽ giá thành của các bộ khuôn dập ô tô là rất cao. Trên cơ sở đó, tôi đã quyết định theo đuổi đề tài: “Nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết nắp CAPO xe ô tô” để đưa ra giải pháp kỹ thuật phù hợp với các dạng chi tiết lớn, có biên dạng phức tạp. Khi thực hiện đề tài, tôi đã Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn xem xét và lựa chọn chi tiết nắp CAPO của xe ô tô để nghiên cứu. Đây là chi tiết điển hình và khó chế tạo trong vỏ xe ô tô. Các kết quả nghiên cứu về phương pháp thiết kế, mô phỏng số quá trình tạo hình để phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm cũng như giải pháp về sử dụng hệ thống chặn có gân vuốt sẽ được triển khai tại các nhà máy sản xuất xe ô tô như Vinaxuki, Ô tô cửu long, Z551… để minh chứng hiệu quả kinh tế. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sự tận tình giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Đắc Trung, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Lời cảm ơn đến Khoa Cơ khí – Trường Đại học Công nghiệp Việt hung đã tạo điều kiện công tác cho tôi trong quá trình học tập . Lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tạo môi trường thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu . Lời cảm ơn sự động viên , đóng góp qúy báu của bạn bè, đồng nghiệp để tôi hoàn thiện luận văn của mình. Tác giả Trần Thanh Thủy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 6 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 6 1.1.1 Khái niệm chung 6 1.1.2 Qui trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sản xuất các chi tiết dạng tấm 11 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập vuốt 16 1. 2 Cơ sở kiến thức về công nghệ dập vỏ ô tô 19 1.2.1 Định nghĩa, phân loại chi tiết vỏ ô tô 19 1.2.2 Thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ 23 1.2.3 Khuôn dập vuốt các chi tiết vỏ 46 1.2.4 Vật liêu sử dụng trong công nghệ dập vỏ ô tô 61 1.2.5 Ví dụ thiết bị thực hiện 63 Comment [v1]: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO 65 2.1 Xây dựng qui trình công nghệ 65 2.1.1 Phân tích hình dáng hình học của chi tiết 65 2.1.2 Xác định phương dập 67 2.1.3 Phần bù công nghệ 68 2.1.4 Tính toán phôi 68 2.2 Chọn phương án công nghệ 70 2.3 Tính toán công nghệ và lựa chọn thiết bị cho các nguyên công 74 2.3.1 Nguyên công dập tạo hình 74 2.3.2 Nguyên công cắt mép 75 2.3.3 Nguyên công đột lỗ 76 2.3.4 Nguyên công gấp mép sơ bộ 77 2.3.5 Nguyên công gấp mép hoàn thiện 82 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH CHI TIẾT 83 3.1 Các bước thực hiện bài toán mô phỏng 83 3.2 Mô phỏng quá trình dập tạo hình 88 3.3 Kết quả mô phỏng số 88 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM NHỜ ĐẶT GÂN KẸP VÀ GÂN VUỐT TRÊN HỆ THỐNG CHẶN 94 4.1 Tác dụng của gân vuốt trong hệ thống chặn 94 4.2 Xây dựng mô hình tính toán giải tích gân vuốt 96 4.3 Thực nghiệm xác định trở lực kéo qua gân vuốt 102 4.4 Ứng dụng hệ thống chặn có gân vào quá trình tạo hình chi tiết nắp capô xe con 104 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ KHUÔN CHO TỪNG NGUYÊN CÔNG 110 5.1 Khuôn dập tạo hình 110 5.2 Khuôn cắt mép và khuôn đột lỗ 114 5.3 Khuôn gấp mép sơ bộ 118 5.4 Khuôn gấp mép hoàn thiện 120 KẾT LUẬN 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 1.1.1 Khái niệm chung Ngày nay, các phương pháp gia công kim loại dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu (gọi tắt là gia công biến dạng dẻo hay gia công áp lực) đã chiếm một vị trí quan trọng với một tỷ trọng ngày càng tăng trong sản xuất cơ khí và luyện kim (lên đến 35%). Chủng loại sản phẩm của chúng hết sức phong phú và đa dạng và được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội như xây dựng, giao thông vận tải, kỹ thuật điện và điện tử, hoá chất, hàng kim khí gia dụng, v.v Bên cạnh những phương pháp mang tính truyền thống chuyên sản xuất bán thành phẩm và tạo phôi như cán, rèn, ép đã xuất hiện những phương pháp cho phép sản xuất ra sản phẩm là những chi tiết hoàn chỉnh không cần phải gia công tiếp theo, đặc biệt là những sản phẩm dập tấm. Công nghệ tạo hình kim loại tấm (dập tấm) là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Sở dĩ dập tấm ứng dụng rộng rãi như vậy là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác như: có thể cơ khí hoá và tự động hoá cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên. Các dạng sản phẩm của dập tấm rất đa dạng, từ những sản phẩm đơn giản dạng cốc, hộp đến những sản phẩm có hình dạng rất phức tạp như vỏ ô tô (hình 1.1). [...]... tiết vỏ Công nghệ dập các chi tiết vỏ bao gồm 3 nguyên công cơ bản là dập vuốt, cắt biên và gấp mép Trên cơ sở của 3 nguyên công cơ bản này và căn cứ vào hình dạng và kích th-ớc cụ thể của các chi tiết mà xây dựng công nghệ dập của chúng .Thiết kế công nghệ dập bao gồm những nội dung chủ yếu sau đây * Xác định ph-ơng dập: Công nghệ dập các chi tiết vỏ ô tô nói chung gồm 2 hoặc từ 2 nguyên công trở lên... hình sản phẩm Tóm lại, nghiên cứu thiết kế khuôn dập các chi tiết lớn, hình dạng phức tạp nh- vỏ tô dựa trên mô phỏng số quá trình biến dạng cho phép giảm thiểu thời gian thiết kế, chỉnh sửa khuôn mẫu, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm, đồng thời giảm thiểu các chi phí cho chế tạo và dập thử Thông qua mô phỏng số, ng-ời kỹ s- nhanh chóng tối -u các thông số công nghệ và khuôn mẫu sao cho tránh đ-ợc... loại công nghệ đối với vỏ Để tiện cho việc xác lập quy trình công nghệ và thiết kế khuôn cần phải phân loại công nghệ đối với các chi tiết vỏ tuỳ theo mức độ phức tạp của nguyên công dập vuốt và đặc điểm của bản thân chi tiết Mức độ phức tạp của dập vuốt đ-ợc đánh giá bởi độ sâu khi dập vuốt và sự phức tạp về hình dạng, còn đặc điểm của chi tiết là muốn nói chúng có mặt đối xứng hay không Căn cứ vào... gọi là dập nguội) khi chi u dày của phôi nhỏ (th-ờng s 4 mm) hoặc có thể phải dập với phôi ở trạng thái nóng khi chi u dày của vật liệu lớn Một chi tiết sản xuất bằng công nghệ dập tấm có thể thực hiện qua rất nhiều nguyên công công nghệ nh-: cắt hình, đột lỗ, dập vuốt, uốn, lên vành, tóp miệng, cắt trích v.v Một trong những nguyên công quan trọng nhất để tạo hình sản phẩm trong công nghệ dập tấm... kế khuôn và công nghệ chế tạo khuôn đều có những đặc điểm riêng vì thế các khuôn dập vỏ ô tô phải đ-ợc xem xét nh- một vấn đề mang tính đặc thù.Căn cứ vào tác dụng và yêu cầu của chúng vỏ có thể chia ra làm 3 loại là vỏ ngoài, vỏ trong, và các chi tiết gia cố Vỏ ngoài, vỏ trong đ-ợc dập từ các loại thép tấm có chi u dày 0.7, 0.8, 0.9, 1 mm, còn các chi tiết gia cố thì dập bằng thép tấm có chi u dày 1,... vỏ xe nói chung đều có tính trang trí, ngoài những yêu cầu về sử dụng tốt dễ sửa chữa, dễ chế tạo thì còn phải mang tính thẩm mỹ So với những chi tiết dập tấm thông th-ờng thì các chi tiết vỏ xe có đặc điểm là vật liệu mỏng, hình dạng phức tạp đa phần là các chi tiết có hình dạng không gian phức tạp, yêu cầu bề mặt có chất l-ợng cao Bởi vậy khi thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ, thiết kế khuôn và. .. không đối xứng ví dụ nh-: mặt ngoài cánh cửa, mặt trong cánh cửa, các tai tr-ớc, tai sau Loại này lại có thể chia thành: - Nông và phẳng - Độ sâu đồng đều, hình dạng t-ơng đối phức tạp - Độ sâu lớn - Các chi tiết có thể dập đôi ví dụ nh- tấm che bên cạnh phải và trái, dầm trái và phải ở nóc - Những chi tiết có mặt bích nh- tấm cánh cửa ngoài - Những chi tiết uốn 1.2.2 Thiết kế công nghệ dập các chi tiết. .. vào bề mặt nghe âm thanh xem có giống nhau ở mọi chỗ hay không Chỗ nào âm thanh thấp thì chững tỏ độ cứng vững ở chỗ đó kém Khi dùng tay ấn vào vỏ nếu có tiếng bập bùng thì nh- vậy chi tiết không đạt yêu cầu Nếu dùng những chi tiết này để lắp ráp ô tô thì khi ô tô chạy phát sinh chấn động sẽ gây tiếng ồn lớn và làm cho chi tiết chóng hỏng Ngoài ra những chi tiết dập vuốt không đủ độ biến dạng cần thiết, ... Trong sut thi gian sn xut lot, ta vn phi kim tra li, ỏnh giỏ sn phm m bo chớnh xỏc v ỏnh giỏ nh hng ca cỏc thụng s cụng ngh Khuôn dập tạo hình có biên dạng th-ờng rất phức tạp, phụ thuộc vào hình dạng của sản phẩm, nên việc gia công khuôn phải đ-ợc tiến hành trên các thiết bị gia công hiện đại nh- máy phay điều khiển CNC, gia công tia lửa điện, gia công khuôn bằng tia laze, thiết bị gia công có kết... (ví dụ vỏ ô tô) đ-ợc thực hiện rất bài bản với tính khoa học và độ chuyên môn hoá rất cao Sơ đồ thiết kế chế tạo đ-ợc tiến hành nh- sơ đồ hình 1.5 Theo ph-ơng pháp thiết kế công nghệ và chế tạo nh- vậy cho phép tiết kiệm thời gian, nguyên vật liệu cho sản xuất thử nghiệm, nâng cao chất l-ợng sản phẩm dập, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm và có thể sử dụng các cụm chi tiết trong bộ khuôn vạn năng . TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LUẬN. http://www.lrc-tnu.edu.vn xem xét và lựa chọn chi tiết nắp CAPO của xe ô tô để nghiên cứu. Đây là chi tiết điển hình và khó chế tạo trong vỏ xe ô tô. Các kết quả nghiên cứu về phương pháp thiết kế, mô phỏng số quá. ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Học