THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

Việc ứng dụng các công nghệ thiết kế, mô phỏng và gia công hiện đại đã ngàycàng làm tăng độ chính xác, tốc độ, hiệu quả của khuôn dập bước liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các loại

THUYẾT MINH

ĐỀ TÀI

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU

CHO MỘT SỐ CHI TIẾT Ô TÔ TẢI.

6 Thuộc Chương trình Khoa học công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước

“Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ Cơ khí và Tự động hóa.”

Mã số: ………

Thuộc dự án KH&CN;

Đề tài độc lập;

7 Lĩnh vực khoa học

Tự nhiên; Nông, lâm, ngư nghiệp;

Kỹ thuật và công nghệ; Y dược

Fax: (0510) 2226 555 E-mail: nguyentanthinh@thaco.com.vn

Tên tổ chức đang công tác: CÔNG TY TNHH MTV CƠ KHÍ CHU LAI – TRƯỜNG HẢI

Địa chỉ tổ chức: Địa chỉ: Thôn 4, xã Tam Hiệp, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Địa chỉ nhà riêng: Thôn Tịch Tây, xã Tam nghĩa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam 9 Thư ký đề tài Họ và tên:

Ngày, tháng, năm sinh: Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Chức danh khoa học: Chức vụ:

Điện thoại: ………

Tổ chức: : (0510) 3567.581 Nhà riêng: ……….Mobile: ………

Fax: (0510) 2226 555 E-mail:

Tên tổ chức đang công tác: CÔNG TY TNHH MTV CƠ KHÍ CHU LAI – TRƯỜNG HẢI Địa chỉ tổ chức: Địa chỉ: Thôn 4, xã Tam Hiệp, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Địa chỉ nhà riêng: 10 Tổ chức chủ trì đề tài Tên tổ chức chủ trì đề tài: CÔNG TY TNHH MTV CƠ KHÍ CHU LAI – TRƯỜNG HẢI Điện thoại : (0510) 3567.581 Fax : (0510) 2226 555 E-mail : rep-khoicokhi@thaco.com.vn Website : www.truonghaiauto.com.vn Địa chỉ : Thôn 4, xã Tam Hiệp, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Họ và tên thủ trưởng tổ chức : Đỗ Minh Tâm Số tài khoản tiền gửi : ……… Ngân sách cấp 1 Mã giao dịch : ………

Ngân hàng: VIETCOMBANK – Chi nhánh Quảng Nam Tên cơ quan chủ quản đề tài: BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 11 Các tổ chức phối hợp chính thực hiện đề tài 1 Tổ chức 1 : ………

Tên cơ quan chủ quản ………

Điện thoại : Địa chỉ : Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Số tài khoản: Ngân hàng: Tổ chức 2 :

Tên cơ quan chủ quản

Điện thoại : Fax :

Địa chỉ :

Họ và tên thủ trưởng tổ chức:

Số tài khoản:

Nội dung công việc tham

2 ThS Đỗ Minh Tâm Công ty TNHH MTV

Cơ Khí Chu Lai –Trường Hải

Nghiên cứu thiết kế hệthống thiết bị công nghệ

Nghiên cứu tổng quan 90% x 30 tháng

9 Ks Trần Quốc Bảo Công ty TNHH MTV

Cơ Khí Chu Lai –Trường Hải

Thiết kế hệ thống côngnghệ phụ trợ

90% x 30 tháng

5

6

7

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG KH&CN VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC

HIỆN ĐỀ TÀI

13 Mục tiêu của đề tài (Bám sát và cụ thể hoá định hướng mục tiêu theo đặt hàng)

- Nâng cao năng lực, làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo khuôn mẫu dùng trong công nghiệp ô

tô

- Góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và năng lực cạnh tranh của các nhà sản xuất ô tô Việt Nam

- Thiết kế chế tạo được khuôn mẫu cho một số chi tiết ô tô tải

- Đào tạo được đội ngũ kỹ thuật có trình độ cao

14 Tình trạng đề tài

Mới Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả

Kế tiếp nghiên cứu của người khác

15 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung nghiên cứu của

Đề tài

15.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của Đề tài

15.1.1 Quốc tế (Phân tích đánh giá được những công trình nghiên cứu có liên quan và những kết

quả nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực nghiên cứu của đề tài; nêu được những bước tiến về trình độ KH&CN của những kết quả nghiên cứu đó)

a Về công nghệ chế tạo khuôn đột dập liên hợp.

… Công nghệ dập, một trong những công nghệ gia công áp lực có từ rất lâu đời, nhưng mãi đến vài thế kỷ ay mới được phát triển là nhờ sự phát triển của lý thuyết biến dạng dẻo và gia công áp lực kim loại dựa trên cơ sở cơ học môi trường liên tục, cơ học vật rắn biến dạng lý thuyết dẻo, kim loại vật lý, đại số tuyến tính Từ các thành tựu lớn của cơ học vật rắn biến dạng, toán học, kỹ thuật mô phỏng tạo cho lý thuyết và công nghệ gia công áp lực nâng tầm cao mới

Ứng dụng công nghệ thông tin tiến hành thiết kế công nghệ, thiết bị và khuôn nhờ sự trợ giúp của các phần mềm cơ khí chế tạo máy và các phần mềm chuyên dùng để thiết kế biên dạng tạo hình đã thiết

kế nhanh chóng các bộ khuôn dập phức tạp, có thể nhanh chóng thay đổi kết cấu, mẫu mẫu, năng suấttăng hàng trăm lần

Dập liên tục là công nghệ đặc thù, khuôn liên tục tích hợp nhiều nguyên công dập tấm kim loại trên một hành trình của máy dập Thiết kế và chế tạo khuôn liên liên tục là một quá trình phức tạp, tỉ mỉ, đòi hỏi người thiết kế nắm vững các nguyên công dập tấm, đồng thời nắm vứng các công nghệ gia công tiên tiến hiện nay Việc ứng dụng các công nghệ thiết kế, mô phỏng và gia công hiện đại đã ngàycàng làm tăng độ chính xác, tốc độ, hiệu quả của khuôn dập bước liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các loại chi tiết lớn, có tính lắp lẫn cao, giá thành hạ cho các ngành công nghiệp

Khuôn dập liên hợp đã được nghiên cứu và ứng dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công

nghiệp điện, điện tử, ô tô…từ nhiều năm nay trên thế giới Khuôn liên hợp giúp tạo nhanh một chi tiếthoàn chỉnh trong một lần dập, trong bộ khuôn sẽ có nhiều trạm dập (chày và cối), hoạt động cùng lúc trên một tấm thép, và sẽ cắt cũng như uốn chi tiết theo hình dạng liên tục vào tạo ra sản phẩm.

Trên thế giới, việc sử dụng khuôn liên hợp trong lĩnh vực dập tấm đang được ứng dụng rất rộng rãi, bởi nó có những ưu điểm như: năng suất dập cao, sản phẩm được đảm bảo về cơ tính cũng như chất lượng bề mặt…

Khuôn liên hợp có thể chia ra làm một số loại như: khuôn liên hợp dập vuốt, khuôn dập uốn liên hợp, khuôn liên hợp cắt hình – đột lỗ, khuôn liên hợp thực hiện nhiều bước công nghệ khác nhau Việc ứngdụng các công nghệ thiết kế, mô phỏng và gia công hiện đại đã ngày càng làm tăng độ chính xác, tốc

độ, hiệu quả của khuôn dập bước liên hợp nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các chi tiết loạt lớn, có tínhlắp lẫn cao, giá thành hạ

Việc sử dụng công nghệ ảo vào quá trình sản xuất nâng cao tính công nghệ trong dây chuyền đồng thời giảm tỷ lệ sai sót, nâng cao chất lượng sản phẩm Với sự hỗ trợ của một số phần mềm hỗ trợ như

NX 10, Mach 3, Hyperform,… Modul chuyên dụng cho thiết kế khuôn dập liên hoàn Với modul này,người thiết kế được hỗ trợ tối đa để có được bộ khuôn dập nhanh chóng, chính xác

- Có thể đọc trực tiếp File thiết kế trên một số phần mềm thiết kế 3D thông dụng hiện nay như Igs, Step, Parasolid, Stl, Neutral, Catia, Inventor, Solidworks, Solidedge, Proengineer, Unigraphic,

Autocad….để thiết kế khuôn

- Các chi tiết dạng tấm từ đơn giản đến phức tạp sẽ được tự động trải hình với sự hỗ trợ đắc lực

- Các tấm áo khuôn, chày cối… sau khi thiết kế xong có thể được lập trình gia công.

- Người thiết kế hoàn toàn kiểm soát được mọi va chạm của các chi tiết chuyển động trong khuôn bởi khả năng mô phỏng thông báo va

b Về công nghệ chế tạo khuôn dập vuốt.

Ở những nước có ngành công nghiệp ô tô phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Anh thì việc thiết kế quitrình công nghệ sản xuất các chi tiết tấm có hình dạng phức tạp (ví dụ vỏ ô tô) được thực hiện rất bàibản với tính khoa học và độ chuyên môn hoá rất cao Sơ đồ thiết kế chế tạo được tiến hành như sơ đồhình 15.1

Theo phương pháp thiết kế công nghệ và chế tạo như vậy cho phép tiết kiệm thời gian, nguyên vậtliệu cho sản xuất thử nghiệm, nâng cao chất lượng sản phẩm dập, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sảnphẩm và có thể sử dụng các cụm chi tiết trong bộ khuôn vạn năng Điểm cơ bản trong việc thiết kếcông nghệ theo phương pháp này là “Công nghệ ảo“, mô phỏng số quá trình tạo hình chi tiết trên máytính với sự trợ giúp của các phần mềm thiết kế mô phỏng

Với các chi tiết dập tấm vỏ mỏng, cơ kích thước lớn, hình dạng không gian phức tạp như: vỏ ô tô,việc thiết kế các bộ khuôn dập không đơn giản, các bộ khuôn dập cũng có kích thước lớn và hìnhdạng phức tạp tương tự như chi tiết, giá thành của các bộ khuôn rất cao (ví dụ như khuôn dập tai trướcôtô UAZ cũng lên tới nửa tỉ đồng), mất nhiều thời gian thiết kế, chế tạo Nếu chỉ tính toán thiết kếkhuôn căn cứ vào kinh nghiệm thử việc chế tạo khuôn, dập thử, hiệu chỉnh, sửa khuôn sẽ rất mất thờigian và đôi khi không cho sản phẩm có chất lượng như mong muốn Nhưng nếu dựa trên cơ sở môphỏng số quy trình biến dạng, việc tính toán khuôn dập vỏ ôtô sẽ được tiến hành nhanh chóng, chínhxác trên máy tính Căn cứ vào kết quả mô phỏng số, ta sẽ xác định được quy trình công nghệ tối ưunhư số lần dập tạo hình, các thông số của quy trình biến dạng như lực dập, lực chặn, ma sát và sẽ cóđược kích thước hình học, biên dạng của dụng cụ gia công một cách hợp lý

Hình 15.1: Sơ đồ thiết kế, công nghệ chế tạo các chi tiết dập vỏ mỏng.

Hình 15.2 biểu diễn quá trình tính toán thiết kế khuôn và tối ưu công nghệ dựa trên mô phỏng số.Đầu tiên, sản phẩm mẫu (chi tiết) sẽ được số hoá dưới dạng mô hình 3D Mô hình số ban đầu là tậphợp của nhiều điểm trong không gian hoặc có thể là mô hình lưới Sau đó mô hình sẽ được dựng ởdạng mặt Đây sẽ là mô hình cơ sở cho việc thiết kế mô hình hình học của khuôn (chày, cối, chặn) vàphôi như trên hình 1.7

Hình 15.2: Tính toán thiết kế khuôn dập vỏ ô tô dựa trên mô phỏng số

Sau khi có mô hình hình học của cả bài toán bao gồm mô hình chày, cối, tấm chặn, phôi, ta sẽ tiến hành mô phỏng số bao gồm các bước:

- Xây dựng mô hình thuộc tính biến dạng của phôi và dụng cụ gia công

- Chia lưới phần tử cho mô hình bài toán

- Thiết lập mô hình tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công

- Xây dựng mô hình điều kiện biên của bài toán như ràng buộc chuyển vị, lực, nhiệt độ

- Giải bài toán nhờ tính toán phần tử hữu hạn

Hình 15.3: Mô hình bài toán dập tạo hình

Tối ưu hoá công nghệ bằng mô phỏng số được thực hiện với sự trợ giúp của các phần mềm nhưANSYS, MARC, ABAQUS, LARSTRAN/SHAPE, I-DEAS, PAM-STAMP Kết quả mô phỏng làcác hình ảnh trực quan về trường phân bố ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng, chuyển vị

Qua quá trình mô phỏng, ta không chỉ có được các kết quả để đánh giá một quá trình tạo hình vậtliệu mà một số điểm khác nữa của quá trình mô phỏng số là ta có thể thay đổi được điều kiện biên ảnhhưởng trực tiếp đến quá trình biến dạng của phôi như vật liệu, lực ép, lực chặn, điều kiện bôi trơn hayhình dạng hình học của khuôn, kết cấu khuôn Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp này đôi khi khảo sátthực tế rất khó khăn vì chúng phụ thuộc vào mức độ biến dạng hay hành trình chày dập Nhưng vớiviệc mô phỏng số hoàn toàn có thể giải quyết được vấn đề khó khăn này Qua đó, ta có thể chọn rađiều kiện tốt nhất cho quá trình biến dạng và cố gắng tạo ra các điều kiện mô phỏng số giống nhưtrong môi trường thực tế

Sau khi chọn được phương án công nghệ phù hợp, bước tiếp theo là chế tạo sản phẩm mẫu và kiểmchứng độ chính xác của sản phẩm mẫu so với thiết kế Nếu chất lượng đạt yêu cầu, có thể cho sảnxuất loạt lớn, nếu còn có nhưng sai sót ta có thể thay đổi điều kiện biên như lực chặn, tốc độ biếndạng hay ma sát để đạt được kết quả tốt hơn Nhưng chắc chắn sự thay đổi này không lớn, bởi kết quả

mô phỏng đã đánh giá một cách kỹ lưỡng Trong suốt thời gian sản xuất loạt, ta vẫn phải kiểm tra lại,đánh giá sản phẩm để đảm bảo độ chính xác và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ.Khuôn dập tạo hình có biên dạng thường rất phức tạp, phụ thuộc vào hình dạng của sản phẩm, nênviệc gia công khuôn phải được tiến hành trên các thiết bị gia công hiện đại như máy phay điều khiểnCNC, gia công tia lửa điện, gia công khuôn bằng tia laze, thiết bị gia công có kết cấu HEXAPOD, cácthiết bị này có thể gia công những lòng khuôn hết sức phức tạp với chất lượng và năng suất cao hơn.Hơn thế nữa, công nghệ xử lý bề mặt khuôn cũng có các bước tiến về kỹ thuật ngoài những phươngpháp nhiệt luyện thông thường như thấm cacbon, nitơ để tăng độ bền, ngày nay còn dùng công nghệphủ để tạo ra bề mặt, laser hoá bề mặt có chất lượng cao hơn hẳn, đồng thời có thể tạo ra các bề mặt

ma sát hợp lý cho quá trình tạo hình sản phẩm

c Về công nghệ chế tạo khuôn ép phun nhựa.

Hiện nay giá thành rẻ là thuật ngữ nói xu thế và mục tiêu phát triển sản xuất trong nhiều lĩnh vựckhác nhau Để tạo ra sản phẩm rẻ hơn, ngày nay người ta tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau nhưvật liệu nhẹ hơn, bền hơn, rẻ hơn và nhựa chính là loại vật liệu dùng ngày càng nhiều để thay thế chocác chi tiết từ kim loại Vì thế, tầm quan trọng của ngành công nghiệp khuôn mẫu nhựa rất lớn (điềunày được Giáo sư Joaquin Menezes báo cáo năm 2006)

Khuôn mẫu nhựa có vai trò chiến lược trong việc phát triển cạnh tranh và bền vững trong nhiều lĩnhvực công nghiệp như ô tô, giao thông, điện tử viễn thông, bao gói và hàng gia dụng

Ngoài công nghệ đùn, thôi, nhiệt định hình, khuôn quay thì công nghệ ép phun là phương pháp chủlực tạo ra các sản phẩm nhựa kỹ thuật

Trước hết ta nói về công nghệ ép phun, các thông số công nghệ chính là áp suất, tốc độ chảy, nhiệt độ,chu kỳ ép phun…

- Áp suất: là thông số quan trọng nhất trong vấn đề gia công máy ép phun Nó liên quan đến sự điềnđầy nguyên liệu trong khuôn, áp suất phun này thể hiện qua áp suất trên đường ống dẫn thủy lực, tùy

vào loại vật liệu khác nhau cũng như thiết kế của bộ khuôn ép phun mà ta có thể chọn khoảng áp suấtthích hợp cho quá trình ép phun Đối với nhựa nhiệt dẻo thì áp suất ép phun dao động khoảng 12-50Mpa.

- Tốc độ chảy: là thông số quan trọng thứ nhì Nó liên quan đến độ nhớt và tính chất cơ học cuốicùng của sản phẩm, tốc độ chảy làm thay đổi sự sắp xếp mạch phân tử và cũng tùy thuộc vào kíchthước trong quá trình điền đầy, tốc độ chảy thể hiện qua thời gian điền đầy khuôn

- Nhiệt độ: nhiệt độ trên xy lanh thường không thay đổi với hệ thống nhiệt được điều khiển với độchính xác cao Nhiệt độ của nguyên liệu sẽ thay đổi với hệ thống nhiệt trong suốt quá trình di chuyển

từ phễu nạp liệu cho đến đầu phun Nhiệt độ thay đổi sẽ làm thay đổi áp suất trong khuôn

- Chu kỳ ép phun: trong chu trình ép phun, thời gian phân bố cho mỗi giai đoạn là hoàn toàn khácnhau Nó thay đổi tùy theo máy ép sử dụng và sản phẩm ép phun

CẤU TẠO MÁY ÉP PHUN NHỰA

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ÉP PHUN.

Khuôn mẫu nhựa là công cụ không thể thiếu được để tạo ra sản phẩm nhựa Để thiết kế và chế tạođược bộ khuôn cần nắm vững những kiến thức về vật liệu nhựa Về khuôn có một số loại khuôn nhưsau:

- Khuôn 2 tấm là khuôn ép dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn nằm ngang mặt phân khuôn,cổng vào nhựa bên hông sản phẩm và khi mở khuôn thì chỉ có một khoảng mở để lấy sản phẩm vàkênh dẫn nhựa Phương pháp dùng khuôn hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn ép phun

KẾT CẤU KHUÔN 2 TẤM

- Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặtphẳng và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm ra và khoảng mở kia để lấy kênhnhựa

- Khuôn nhiều tầng dẫn nóng hiện nay được sử dụng rộng rãi, khi yêu cầu số lượng sản phẩm lớn thìdùng loại khuôn này

- Khuôn cho sản phẩm nhiều màu được ứng dụng sản xuất các sản phẩm nhiều màu, mang tính bảnquyền hoặc thay thế các sản phẩm cần lắp ghép với nhau

Trong tài liệu “How to make injection molds –Georg Menges, Walter Micheali, Paul Mohren”, cũng

đề cập về đường lối tính toán các thông số cần thiết của khuôn ép phun nhựa

SƠ ĐỒ CO NGÓT THỰC TẾ CỦA KHUÔN

Giáo sư D.Kazmer tại University of Massachisets Lowell cũng nằm trong nhóm nghiên cứu mạnhnhất trên thế giới về khuôn mẫu nhựa Ông biên soạn 2 cuốn sách và tham gia viết một số chươngtrong các cuốn sách khác (“plastics manufacturing systems engineering & injection mold designengineering)

Khuôn mẫu nhựa là đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tế, có khá nhiều luận án thạc sỹ và tiến sỹđược thực hiện theo hướng này, nội dung một số tập trung nghiên cứu dùng máy tính để thiết kếkhuôn cho các chi tiết phức tạp, tính toán giá thành của quá trình phun ép nhiều vật liệu Ngoài ra còntập trung vào mô hình hóa, mô phỏng dòng chảy

Luận án “Simulation and design of a plastic injection Mold” cũng nêu lên chi tiết các bước làm thếnào để thiết kế một khuôn mẫu hoàn chỉnh và sử dụng các phần mềm mô phỏng để tích dòng chảycũng như các khiếm khuyết trong sản phẩm

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH LƯỚI DÒNG CHẢY TỪ PHẦN MỀM MOLDFLOW

Một số công ty ở nước ngoài cũng sử dụng hiệu quả công nghệ này trong việc sản xuất linh kiệnphụ tùng Ví dụ công ty PMT (plastic mold technology) một trong những công ty nhựa hàng đầu Bắc

Mỹ về sản xuất linh kiện phụ tùng nhựa chính xác

5.1.1 Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lĩnh vực nghiên cứu

của đề tài, đặc biệt phải nêu cụ thể được những kết quả KH&CN liên quan đến đề tài mà các cán bộ tham gia đề tài đã thực hiện Nếu có các đề tài cùng bản chất đã và đang được thực hiện ở cấp khác, nơi khác thì phải giải trình rõ các nội dung kỹ thuật liên quan đến đề tài này; Nếu phát hiện có đề tài đang tiến hành mà đề tài này có thể phối hợp nghiên cứu được thì cần ghi rõ Tên đề tài, Tên Chủ

nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì đề tài đó)

a Về công nghệ chế tạo khuôn đột dập liên hợp.

Nói về lĩnh vực khuôn dập thì các nước phát triển có từ rất lâu nhưng ở nước ta thì còn khá mới

mẽ Ở Việt Nam hiện nay số công ty làm khuôn dập chưa nhiều và chủ yếu làm dạng khuôn đơn dập các sản phẩm gia dụng có độ chính xác không cao Mặt khác, quy trình sản xuất khuôn còn mang tính chất truyền thống Theo phương pháp này, sau khi nhận được sản phẩm sẽ đem thiết kế và chế tạo khuôn Sau khi khuôn được thiết kế sẽ tiến hành dập thử, nếu sản phẩm đạt yêu cầu của sản phẩm mẫu thì bộ khuôn đó sẽ được đưa vào sản xuất; nếu sản phẩm khôn đạt yêu cầu thì bộ khuôn sẽ được chỉnh sửa lại Quá trình này tốn khá nhiều thời gian và tiền bạc, đồng thời cũng không thể thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng

QUY TRÌNH SẢN XUẤT KHUÔN ĐỘT DẬP

Tuy nhiên, bên cạnh đó, vẫn còn có một số tổ chức, cá nhân đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ chế tạo khuôn đột dập liên hợp để áp dụng vào sản xuất như:

Năm 2011, tại công ty chế tạo máy điện Việt Nam – Hungary, đã ứng dụng công nghệ dập khuôn dập liên hợp thay dập đơn Ứng dụng vào công nghệ chế tạo lõi thép động cơ điện Công nghệ dập khuôn liên, gộp tất cả các nguyên công của dập đơn vào một nguyên công Ta có sơ đồ dây chuyền dập khuôn liên hợp của chi tiết trên như sau:

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN DẬP KHUÔN LIÊN HỢP

1, Máy nhả tôn: có nhiệm vụ lắp cuộn tôn, quay nhả tôn cấp cho quá trình dập

2, Máy là phẳng tôn: có nhiệm vụ là phẳng và đẩy tôn phục vụ cho quá trình dập

3, Bộ cấp phôi: có nhiệm vụ cấp liệu cho quá trình dập theo yêu cầu của bước dập

4, Khuôn dập.

5, Xylanh ngắt sản phẩm: có nhiệm vụ đưa chày dập lá ngắt sản phẩm vào dập

6, Máy dập: ngoài nhiệm vụ chính là lắp khuôn và thực hiện dập sản phẩm, máy còn là trung tâm nhận tín hiệu, xử lý tín hiệu và phát đi các lệnh để phối hợp hệ thống làm việc nhịp nhàng

7, Cơ cấu bảo vệ

Trong những năm gần đây, Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp (IMI) đã tiến hành các nghiên cứu trong thiết kế và chế tạo các bộ khuôn liên tục để sản xuất các linh kiện trong các sản phẩm tiêu dùng Ta có sơ đồ các bước công nghệ bố trí trên phôi (dày 0,1mm, vật liệu nhôm) để dập tấm tản nhiệt điều hòa KTS trên khuôn liên tục do chính Viện thiết kế

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

KHUÔN LIÊN TỤC DẬP TẤM TẢN NHIỆT DO VIỆN IMI THIẾT KẾ, CHẾ TẠO.

Khuôn liên hợp với những ưu điểm như: năng suất và độ chính xác sản phẩm cao, giảm diện tích sản xuất…đang có xu hướng được sử dụng rộng rãi hơn ở nước ta Và hiện nay, tại Thaco Trường Hảicũng đang ra hướng nghiên cứu công nghệ này, ứng dụng các công nghệ thiết kế hiện đại trên thế giới, làm chủ được công nghệ thiết kế và công nghệ chế tạo khuôn liên hợp.…

b Về công nghệ chế tạo khuôn dập vỏ mỏng.

Hiện nay, ở Việt Nam, lĩnh vực gia công áp lực nói chung và dập tấm nói riêng chưa phát triển màchỉ dừng lại ở quy mô nhỏ và manh mún, các sản phẩm nhỏ có độ phức tạp chưa cao Công nghệ chếtạo khuôn cũng còn non kém, hầu hết chỉ chế tạo được các khuôn nhỏ và đơn giản với chất lượngkhông cao Trang thiết bị đã rất lạc hậu so với thế giới vì hầu hết là được tài trợ hoặc mua của nướcngoài từ những thập kỷ 70 hoặc 80 của thế kỷ trước Hơn nữa, trong nước còn thiếu cả nhân lực cũngnhư các phần mềm thiết kế, mô phỏng cần thiết đáp ứng yêu cầu thực tiễn Quy trình thiết kế chế tạocác sản phẩm dập tấm trong nước thường được tiến hành theo sơ đồ như hình 15.4

Quá trình thiết kế công nghệ, chế tạo khuôn và sản xuất mang tính chất kinh nghiệm Chính vì vậy,đối với các chi tiết có hình dạng đơn giản (dạng cốc, hộp, côn) thì đi theo con đường tính toán côngnghệ, chế tạo khuôn rồi dập thử, hiệu chỉnh khuôn cho đến khi đạt được chất lượng sản phẩm theoyêu cầu thì đưa ra sản xuất loạt lớn Nhưng khi gặp phải các chi tiết có hình dạng không đối xứngtrục, phức tạp như các chi tiết vỏ ô tô thì quá trình thiết kế theo trình tự như hình 15.4 không thựchiện được bởi tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc vào việc sản xuất khuôn mẫu, dập thử và chỉnh sửa.Mặc dù vậy, đôi khi không cho ra sản phẩm có chất lượng theo yêu cầu.

Hình 15.4: Quy trình sản xuất khuôn tại Việt Nam

Với chính sách nội địa hoá các sản phẩm cơ khí, nhiều cơ sở, nhà máy đã đầu tư để thiết kế và chếtạo các chi tiết phức tạp, ví dụ như các liên doanh sản xuất ô tô, các thiết bị điện, chắc chắn trongkhoảng thời gian không xa, nền sản xuất các chi tiết dạng tấm sẽ được thúc đẩy và tiếp cận với cácnền sản xuất của các nước công nghiệp hiện đại

c Về công nghệ chế tạo khuôn ép phun nhựa.

Ngành nhựa có tỷ trọng 4.48% so với toàn ngành công nghiệp nội địa

và giữ vai trò một ngành phụ trợ thiết yếu cần phát triển trong các kế hoạch kinh tế của Nhà Nước Ngành Nhựa là một trong 10 ngành được NhàNước ưu tiên phát triển do có tăng trưởng tốt và ổn định, xuất khẩu khá mạnh và có khả năng cạnh tranh tốt với các nước trong khu vực Thị

trường tiêu thụ tăng đồng nghĩa với yêu cầu về sản lượng và chất lượng sản phẩm cũng phải được đảm bảo Công nghệ chế tạo khuôn ép phun nhựa từ đó cũng đã có những bước tiến vượt bậc Đã có nhiều tổ chức, cá nhân tham gia nghiên cứu và thiết kế để nâng cao chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp này

- Viện nghiên cứu máy và công cụ (IMI): Viện đã có dự án hợp tác quốc tế về thiết kế và chế tạo khuôn mẫu nhựa Kết quả là xây dựng được phòng thí nghiệm với những thiết bị gồm: trung tâm gia công CNC cũng như thiết bị đó Mặt khác đã đào tạo được đội ngũ cán bộ trong lĩnh vực này Đặc biệt là PGS.TS Vũ Hoài Ân đã biên soạn cuốn sách “Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa”, một tài liệuquan trong về thiết kế khuôn mẫu nhựa bằng tiếng việt rất cần cho việc nghiên cứu và giảng dạy tronglĩnh vực khuôn mẫu nhựa

- Tại khoa cơ khí trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh cũng có nhiều công trình nghiên cứu về khuôn mẫu nhựa và đưa vào giảng dạy tại đại học Tiêu biểu có đề tài “nghiên cứu thiết

kế và chế tạo hệ thống khuôn ép phun nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật kênh dẫn nóng có điều khiển” vừa rồi

và trước đó là đề tài “nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo khuôn mẫu nhựa” và đã nghiệm thu vào năm 2004 Và còn một số đề tài liên quan khác Hơn nữa, tại TP.Hồ Chí Minh có tổ chức nhiều khóa đào tạo ngắn hạn về thiết kế khuôn nhựa do các chuyên gia nước ngoài giảng dạy

- Tại phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia điều khiển số và kỹ thuật hệ thống rất quan trọng đến lĩnh vực này cho nên đã đầu tư nhiều máy CNC hiện đại (phay CNC 5 trục, tiện CNC 5 trục, trung tâm gia công cao tốc…), các phần mềm phục vụ cho thiết kế khuôn (Unigraphic, Solidworks,

Mechanical desktop, Inventor, Moldex-3D…)

- Các trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, Đại học Cần Thơ và đại học Công nghiệp Hà Nội cũng đã giảng dạy các môn học thiết kế khuôn và công nghệ chế biến nhựa Sau đây,

ta sẽ đề cập quy trình thiết kế khuôn hoàn chỉnh (Giáo trình thiết kế chế tạo khuôn ép phun nhựa – SPKTHCM)

QUY TRÌNH THIẾT KẾ KHUÔN NHỰA

Trình tự để hoàn chỉnh bộ khuôn ép phun nhựa:

- Công việc, các số liệu đặt hàng như thiết kế từng phần, số lượng, vật liệu sản phẩm

- Số liệu về máy phun nhựa: áp lực phun, lực kẹp, lượng nhựa một lần phun, kích thước các tấm,khoảng mở lớn nhất và nhỏ nhất

- Loại khuôn: khuôn bình thường, khuôn có cắt sau

- Thiết kế cơ khí như: độ dày các tấm, phân bố các lỗ

- Độ co rút: xác định tính chất vật liệu, độ dày thành chi tiết…

- Vật liệu khuôn: loại vật liệu của từng chi tiết, độ cứng, độ bóng

- Lòng khuôn và lõi: liền khối hoặc lắp ghép, lắp ghép thứ cấp và thiết kế lắp ghép

- Bố trí các lòng khuôn: số lòng khuôn, sự bố trí, vị trí

- Thiết kế hệ thống phun: trực tiếp hoặc gián tiếp, thiết kế bạc phun

- Mặt cắt ngang của kênh dẫn nhựa: tròn, hình thang, kênh dẫn nhựa nóng hoặc kênh có cách nhiệt

- Hệ thống miệng phun: mang, vòng, đường phun, lưỡi, bản, flash, chậu, chốt ngầm, định vị miệngphun…

- Điều khiển nhiệt: thiết kế đường nước, số lớp…

- Hệ thống tháo khuôn: chốt đẩy, tấm đẩy, vòng đẩy…

- Dẫn hướng và định tấm: định vị bằng côn, trụ dẫn, chốt vòng định vị…

- Sự thoát khí: rãnh dẫn, rãnh thoát, chốt, màng mỏng…

- Các chi tiết ghép nối: bu lông dài, bộ kích động thủy lực mặt bên, máy dẫn động bằng hệ thống không có ren…

d Tình hình nghiên cứu, thiết kế chế tạo khuôn ở Việt Nam

Tại Việt Nam, nhu cầu các loại khuôn mẫu nhựa, cơ khí, đúc áp lực, vật liệu xây dựng, … ngàycàng lớn nên ngành chế tạo khuôn mẫu những năm gần đây có bước phát triển mới Hầu hết cácdoanh nghiệp ngành cơ khí chế tạo, ngành nhựa lớn của cả nước như ô tô Xuân Kiên, Kim khí ThăngLong, Dụng cụ cơ khí xuất khẩu, Nhựa Hà Nội, xích líp Đông Anh… đã đầu tư mạnh cho chế tạokhuôn mẫu Một số khuôn mẫu có trình độ phức tạp, độ khó cao như bộ khuôn mẫu kích thước lớn

dập vỏ ô tô của Cty ô tô Xuân Kiên, bộ khuôn mẫu linh kiện nhựa chính xác cao cho xe máy tay gaHonda, Yamaha của Cty Nhựa Hà Nội, khuôn mẫu dập nóng chi tiết phụ tùng cơ khí cho ô tô xe máycủa Cty Dụng cụ cơ khí xuất khẩu… đã chế tạo thành công, tạo ra bước ngoặt mới cho phát triển dòngsản phẩm ô tô thương hiệu Việt Nam, góp phần đưa ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô xe máy Việt Namtham gia sâu rộng vào chuỗi giá trị sản phẩm ô tô xe máy các hãng đa quốc gia lớn thế giới

Khảo sát ý kiến các doanh nghiệp sử dụng khuôn mẫu của Sở Công Thương Hà Nội gần đây chothấy một thực tế là công nghiệp chế tạo khuôn mẫu trong nước chưa được các doanh nghiệp trongnước đánh giá cao Các doanh nghiệp sử dụng khuôn mẫu thường cho rằng khuôn mẫu trong nướckhông đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác, độ khó, độ bền và độ phức tạp Dù đã giảm, nhưng vẫncòn nhiều doanh nghiệp sử dụng khuôn mẫu cho rằng khuôn mẫu trong nước giá thành cao, thườnggiao hàng chậm Chính vì vậy, số doanh nghiệp sản xuất sản phẩm yêu cầu kỹ thuật cao lựa chọnphương án đặt hàng hoặc mua khuôn mẫu từ nước ngoài có tỷ lệ khá lớn

Có thể nói chế tạo khuôn mẫu là ngành công nghiệp công nghệ cao bởi nó đòi hỏi độ phức tạp, độkhó rất cao từ giai đoạn thiết kế cho đến gia công chế tạo Gia công chế tạo khuôn mẫu hầu hết phải

sử dụng thiết bị máy móc đầu tư rất tốn kém như các trung tâm gia công CNC có độ chính xác cao,tốc độ gia công lớn, lập trình tự động hóa và các thiết bị rà khuôn, đo kiểm chính xác Để đạt đượctrình độ cao, đòi hỏi phải có các thiết bị chuyên dùng khác như thiết bị sao chép, tái tạo dữ liệu sảnphẩm, thiết bị tạo mẫu nhanh,…Về thiết kế, để đạt được trình độ chuyên nghiệp phải sử dụng cácphần mềm thiết kế có bản quyền CAD/CAM/CAE khá đắt tiền Phần mềm thiết kế khuôn mẫu tới naykhông chỉ dừng lại như các phần mềm thiết kế thông thường mà đã phát triển thêm các phần mềmchuyên dụng như phần mềm mô phỏng các quá trình hóa lý diễn ra trong sử dụng khuôn mẫu, phầnmềm kiểm tra lỗi khi lập trình thiết kế,… qua đó giúp giảm thiểu cao nhất lỗi và khuyết tật trong chếtạo khuôn mẫu Chế tạo khuôn mẫu còn đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng về công nghệ vật liệu,công nghệ nhiệt luyện, hóa, lý… Và trên hết, chế tạo khuôn mẫu phải có được đội ngũ nhân lực trình

độ cao không những phải được đào tạo bài bản về chuyên môn mà còn phải thường xuyên tìm tòi, tíchlũy được bí quyết, kinh nghiệm trong thực tế Nhà thiết kế khuôn mẫu giỏi đòi hỏi phải có đầu ócsáng tạo cao, khả năng tưởng tượng cao về cơ cấu hình ảnh và kết cấu chi tiết, nhưng đồng thời phải

có tác phong làm việc rất cẩn thận, nghiêm túc, tỷ mỷ và thận trọng,… Đây là điều mà các cơ sở sảnxuất khuôn mẫu trong nước chưa thực hiện được

Về phía các doanh nghiệp có chế tạo khuôn mẫu trong nước, dù rất tự tin về sản phẩm của mìnhnhưng đa phần vẫn dừng ở việc tự chế tạo khuôn mẫu cho sản xuất của chính mình mà chưa hướng nóthành hàng hóa cung cấp ra thị trường Số các doanh nghiệp trong nước thực sự sống bằng chế tạokhuôn mẫu còn rất ít và năng lực sản xuất đang ở trình độ khá thấp so với các doanh nghiệp chế tạokhuôn mẫu FDI đến từ Nhật Bản, Đài Loan,… Tình trạng đầu tư khép kín, trùng lắp nhưng lại khôngđồng bộ, và đặc biệt là thiếu phối hợp liên kết trong chế tạo khuôn mẫu gây ra lãng phí trong đầu tư,làm giảm rất đáng kể hiệu quả, năng lực cạnh tranh của ngành chế tạo khuôn mẫu trong nước

e Hiện trạng chế tạo khuôn ở Thaco.

Là một trong những lĩnh vực thuộc ngành công nghiệp hỗ trợ ô tô, ngành cơ sở với nhiều chức năng để phục vụ một số lượng lớn ngành công nghiệp ôtô và các ngành khác, nhưng công nghệ sản xuất khuôn mẫu tại Công ty Cơ khí Chu Lai – Trường Hải đã lạc hậu với công nghệp đơn giản, máy móc cũ kỹ, phần mềm không được cập nhật thường xuyên, đội ngũ nhân sự có tay nghề chưa cao, vì vậy, trong 1 năm, chỉ làm được 200 bộ khuôn với kích thước tối đa 400x500x500 (mm3), và có chất lượng không cao Chính vì vậy, số lượng linh kiện phụ tùng sản xuất ra không những không đáp ứng

đủ yêu cầu để sản xuất mà còn không đảm bảo về chất lượng Hầu hết các loại chi tiết đều phải nhập khẩu từ nước ngoài về với giá thành khá cao để đảm bảo sản xuất

f Nhu cầu phát triển sản xuất ô tô và nhu cầu về khuôn mẫu cho ô tô tại Thaco.

Thị trường ô tô được các chuyên gia dự báo là sẽ vẫn tiếp tục tăng trưởng mạnh trong thời gian tới,tuy nhiên một trong những thách thức lớn nhất hiện nay đối với các DN lắp ráp trong nước là lộ trìnhgiảm thuế nhập khẩu xe nguyên chiếc từ các cam kết AFTA, mà theo đó đến năm 2018 mức thuế trênchỉ còn 0 - 5% và khi đo chi phí sản xuất, lắp ráp trong nước sẽ rất cao, không hiệu quả bằng xe nhậpkhẩu nguyên chiếc Thaco với nền tảng hiện nay đang tập trung đầu tư cho việc sản xuất linh kiện,phụ tùng và lắp ráp lại sẽ càng gặp nhiều thách thức hơn, đặc biệt là với mục tiêu trong năm 2015 làtiêu thụ được hơn 70.000 xe ô tô Mục tiêu đến năm 2017, Thaco sẽ tiêu thụ vượt mốc 100.000