Ảnh hưởng tính dị hướng của vật liệu tấm tới chất lượng sản phẩm dập vuốt

78 525 0
Ảnh hưởng tính dị hướng của vật liệu tấm tới chất lượng sản phẩm dập vuốt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

bộ giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - PHM CễNG DIN NH HNG TNH D HNG CA VT LIU TM TI CHT LNG SN PHM DP VUT INFLUENCE OF ANISOTROPY OF SHEET METAL ON QUALITY OF STAMPING PRODUCT Chuyên ngành : CH TO MY luận văn thạc sĩ Ngành công nghệ khí người hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYN C TRUNG H Ni Nm 2012 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc s liu, kt qu nờu lun l trung thc v cha c cụng b cỏc cụng trỡnh khỏc HC VIấN CAO HC Phm Cụng Din LI CM N Sau nm hc v nghiờn cu, c s giỳp tn tỡnh ca Thy Cụ giỏo Vin C khớ, B mụn Gia Cụng p Lc cựng s hng dn khoa hc tn tỡnh ca PGS TS Nguyn c Trung tụi ó hon thnh khúa hc, lun Tt nghip Cao hc v t nhng kt qu mong mun Nhõn dp hon thnh lun Cao hc, tụi xin by t lũng bit n sõu sc ti tt c cỏc Thy, Cụ giỏo B mụn, Vin C khớ v Trng ó tn tỡnh giỳp , ng viờn, to iu kin tt nht cho tụi hon thnh khoỏ hc ca mỡnh Tụi xin chõn thnh cm n Thy giỏo PGS TS Nguyn c Trung ó nhit tỡnh hng dn v giỳp tụi vic thc hin lun ny Xin chõn thnh cỏm n cỏc thy giỏo phn bin ó c lun v úng gúp cho tụi nhng ý kin quý bỏu v b ớch Tỏc gi Phm Cụng Din LI NểI U Nh chỳng ta ó bit, phn ln cỏc sn phm ngnh cụng nghip hin u c lm t vt liu kim loi v chỳng c sn xut bng phng phỏp chớnh ú gia công cắt gọt (gia công có phoi) gia công áp lực (gia công không phoi) Trong gia công kim loại áp lực dập phương pháp mà tạo hình thực nhờ tác động kết cấu khuôn gây nên biến dạng dẻo kim loại Dập cho phép tạo chi tiết có hình dáng đa dạng suất cao, thể cụ thể tỉ trọng sản phẩm dập nghành sau: Trong chế tạo máy thiết bị điện chiếm (60 - 70)% Trong chế tạo thiết bị đo chiếm Trong sản xuất hàng tiêu dùng chiếm (70 - 75)% (95 - 98)% Trong sản suất ôtô máy kéo chiếm (65 - 75)% chi tiết ôtô (35 40)% chi tiết máy kéo Tuy nhiên chất lượng sản phẩm làm từ công nghệ lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác tính dị hướng vật liệu yếu tố điển hình Trờn c s ú, tụi ó quyt nh theo ui ti: Nghiờn cu nh hng tớnh d hng ca vt liu tm n cht lng sn phm dp to hỡnh v xut mụ hỡnh cú xột ti tớnh d hng ca vt liu tm vi cỏc thụng s d hng Lankford L0, L45, L90 c xỏc nh t thc nghim v c a vo iu kin ca Von Mise Mụ hỡnh ny c ng dng nghiờn cu nh hng ca tớnh d hng ti quỏ trỡnh bin dng ca vt liu cng nh cht lng ca sn phm Tớnh ỳng n ca mụ hỡnh vt liu d hng c chng minh qua cỏc kt qu so sỏnh gia mụ phng v thc nghim i vi quỏ trỡnh dp vut chi tit hỡnh cc tr Vic ng dng mụ hỡnh ny cho phộp ỏnh giỏ chớnh xỏc kh nng bin dng ca vt liu tm cỏn, cht lng ca sn phm t ú a nhng phng ỏn ti u cỏc thụng s cụng ngh phự hp vi quỏ trỡnh dp to hỡnh Mục Lục Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời nói đầu Chương Vấn đề chung thiết kế công nghệ tạo hình 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Quy trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chi tiết dạng 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập 10 1.4 Những vấn đề cần quan tâm thiết kế công nghệ tạo hình 12 Chương công nghệ dập vuốt 17 2.1 Định nghĩa phân loại 17 2.2 Tính toán công nghệ 19 2.2.1 Lực dập vuốt 22 2.2.1 Lực chặn 22 2.3 Khuôn dập vuốt 23 Chương mô hình vật liệu ứng dụng mô 27 số 3.1 Mô hình vật liệu đẳng hướng 27 3.2 Mô hình vật liệu đàn hồi dị hướng 29 3.3 Mô hình vật liệu dẻo dị hướng 31 3.4 Mô hình vật liệu đàn dẻo dị hướng ngang 35 3.5 Thiết lập mô hình mô tả tính dị hướng vật liệu 37 3.6 Kết luận 40 Chương mô số trình dập tạo hình 42 4.1 Phần mềm Dynaform 42 4.2 Các bước thực toán mô 48 4.3 Mô trình dập tạo hình 50 4.4 Kết mô số 52 4.4.1 Vật liệu BH 210 52 4.4.2 Vật liệu BH 180 59 4.4.3 Vật liệu BH 250 63 4.4.4 Vật liệu DDQ 67 4.5 So sánh với chi tiết thực tế 70 4.6 Kết luận 71 CHNG I VN CHUNG KHI THIT K CễNG NGH TO HèNH TM 1.1 Giới thiệu chung Dập nói riêng hay gia công kim loại áp lực nói chung phương pháp gia công phổ biến nghành công nghệ chế tạo máy Có điều hoàn toàn nhờ vào ưu điểm trội mà phương pháp gia công khác không làm như: - Năng suất lao động cao, dẫn đến giá thành sản phẩm giảm - Hệ số sử dụng vật liệu cao, tiết kiệm vật tư - Có thể sử dụng công nhân bậc thợ thấp - Có khả tạo chi tiết có độ bền, độ cứng vững cao - Đảm bảo tính lắp ghép cho chi tiết dập độ xác vật dập cao - Dễ có khả khí hoá tự động hoá Khi chiều dày phôi nhỏ (thường s mm), dập thường thực với phôi trạng thái nguội hay gọi dập nguội phải dập với phôi trạng thái nóng chiều dày vật liệu lớn Một chi tiết sản xuất công nghệ dập thực qua nhiều nguyên công công nghệ như: cắt hình, đột lỗ, dập vuốt, uốn, lên vành, tóp miệng, cắt trích v.v Một nguyên công quan trọng để tạo hình sản phẩm công nghệ dập dập vuốt Dập vuốt nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng phôi rỗng để tạo chi tiết rỗng có hình dạng kích thước cần thiết Khi nghiên cứu trình dập vuốt chi tiết cốc hình 1.1, ta thấy dập vuốt tiến hành khuôn bao gồm phận làm việc như: cối có mép làm việc lượn tròn, chày dập vuốt chặn vật liệu Khi dập chi tiết có chiều dày tương đối s/D lớn khuôn dập vuốt không cần dùng chặn Giữa chày cối dập vuốt có khe hở z, trị số khe hở z tuỳ thuộc vào phương pháp dập Khi dập vuốt chặn, ngoại lực truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy chi tiết dập vuốt phần vành phôi tự không chịu tác dụng ngoại lực Phôi phẳng nằm vành cối vuốt qua góc lượn cối tạo thành chi tiết dạng cốc Chiều sâu chi tiết phụ thuộc vào hành trình chày xuống, vậy, chiều sâu lớn so với đường kính cốc để đảm bảo ứng suất vật liệu không vượt ứng suất phá huỷ gây rách vật liệu Sản phẩm Hình 1.1 Sơ đồ dập vuốt chi tiết cốc Khi dập vuốt chi tiết có biên dạng phức tạp ví dụ chi tiết vỏ động ôtô, chày cối thường thiết kế, tính toán dựa biên dạng sản phẩm Phôi ban đầu đặt vành cối dần biến dạng tạo hình dạng sản phẩm chày vào lòng cối Tại thời điểm kết thúc, chày ép sát vật liệu lấm vào lòng cối tạo hình dạng xác sản phẩm Đối với chi tiết phức tạp việc thiết kế công nghệ không giống chi tiết cốc trụ (có hình dạng đơn giản) vị trí khác nhau, độ nông sâu sản phẩm khác mức độ biến dạng phôi hoàn toàn khác nhau, có chỗ dập vuốt, có chỗ bị uốn Hình 1.2 Mô hình khuôn dập chi tiết vỏ két chứa nhiên liệu xe ôtô 1.2 Qui trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, sản xuất chi tiết dạng Hiện nay, Việt Nam, lĩnh vực gia công áp lực nói chung dập nói riêng chưa phát triển mà dừng lại quy mô nhỏ manh mún, sản phẩm nhỏ có độ phức tạp chưa cao Công nghệ chế tạo khuôn non kém, hầu hết chế tạo khuôn nhỏ đơn giản với chất lượng không cao Trang thiết bị lạc hậu so với giới hầu hết tài trợ mua nước từ thập kỷ 70 80 kỷ trước Hơn nữa, nước thiếu nhân lực phần mềm thiết kế, mô cần thiết đáp ứng yêu cầu thực tiễn Quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm dập nước thường tiến hành theo sơ đồ hình 1.3 Quá trình thiết kế công nghệ, chế tạo khuôn sản xuất mang tính chất kinh nghiệm Chính vậy, chi tiết có hình dạng đơn giản (dạng cốc, hộp, côn) theo đường tính toán công nghệ, chế tạo khuôn dập thử, hiệu chỉnh khuôn đạt chất lượng sản phẩm theo yêu cầu đưa sản xuất loạt lớn Nhưng gặp tiết có hình dạng không đối xứng trục, phức tạp trình thiết kế theo trình tự hình 1.3 không thực tốn nhiều thời gian tiền bạc vào việc sản xuất khuôn mẫu, dập thử chỉnh sửa Mặc dù vậy, không cho sản phẩm có chất lượng theo yêu cầu Hình 1.3 Quá trình thiết kế, chế tạo sản xuất chi tiết dạng nước nước có ngành công nghiệp phát triển Mỹ, Nhật, Đức, Anh việc thiết kế qui trình công nghệ sản xuất chi tiết có hình dạng phức tạp thực với tính khoa học độ chuyên môn hoá cao Sơ đồ thiết kế chế tạo tiến hành sơ đồ hình 1.4 Theo phương pháp thiết kế công nghệ chế tạo cho phép tiết kiệm thời gian, nguyên vật liệu cho sản xuất thử nghiệm, nâng cao chất lượng sản phẩm dập, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm sử dụng cụm chi tiết khuôn vạn Điểm việc thiết kế công nghệ theo phương pháp Công nghệ ảo, mô số trình tạo hình chi tiết máy tính với trợ giúp phần mềm thiết kế mô Hình 4.32 Phân bố biến dạng sản phẩm Hình 4.33 Phân bố chiều dày sản phẩm 61 TH 3: Thay i h s Lankford Hình 4.34 Phân bố biến dạng sản phẩm Hình 4.35 Phân bố chiều dày sản phẩm 62 4.4.3 Vật liệu BH 250 TH 1: Vật liệu đẳng hướng Hình 4.36 Đường cong chảy vật liệu Hình 4.37 Phân bố biến dạng sản phẩm 63 Hình 4.38 Phân bố chiều dày sản phẩm TH 2: Hệ số Lankford cho hình vẽ: Hình 4.39 Đường cong chảy vật liệu 64 Hình 4.40 Phân bố biến dạng sản phẩm Hình 4.41 Phân bố chiều dày sản phẩm 65 TH 3: Thay đổi hệ số Lankford hình vẽ: Hình 4.42 Đường cong chảy vật liệu Hình 4.43 Phân bố biến dạng sản phẩm 66 Hình 4.44 Phân bố chiều dày sản phẩm 4.4.4 Vật liệu Tấm DDQ TH 1: Vật liệu đẳng hướng Hình 4.45 Phân bố chiều dày sản phẩm 67 TH 2: Hệ số Lankford cho hình vẽ: Hình 4.46 Đường cong chảy vật liệu Hình 4.47 Phân bố biến dạng sản phẩm 68 Hình 4.48 Phân bố chiều dày sản phẩm TH 3: Thay đổi hệ số Lankford Hình 54.49 Phân bố biến dạng sản phẩm 69 Hình 4.50 Phân bố chiều dày sản phẩm Từ kết mô cho thấy tính dị hướng vật liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm dập vuốt Điều thể rõ thay đổi hệ số dị hướng chúng Khi vật liệu đẳng hướng ta thấy sơ đồ phân bố biến dạng sản phẩm gần lượn sóng phần vành Khi thay đổi hệ số dị hướng mức độ không lớn (tương ứng với trường hợp vật liệu thực sử lý nhiệt) thấy nhăn bắt đầu xuất hiện, xuất ngày nhiều nguyên công Khi ta thay đổi hệ số dị hướng mức độ lớn (tương ứng với trường hợp vật liệu thực chưa xử lý nhiệt) thấy tượng nhăn rách phần vành lượn sóng rõ Qua cho phép người kỹ sư đánh giá lựa chọn phương án công nghệ tối ưu cho sản phẩm thực tiễn 4.5 So sánh với chi tiết thực tế 70 Hình 4.51 Sản phẩm dập vuốt từ vật liệu xử lý nhiệt tốt Hình 4.52 Sản phẩm dập vuốt từ vật liệu xử lý nhiệt không tốt Hình 4.53 Sản phẩm dập vuốt từ vật liệu không xử lý nhiệt 4.6 Kt lun ng dng mụ phng s vo vic thit k khuụn v ch to sn phm cho phép giảm thiểu thời gian thiết kế, chỉnh sửa khuôn mẫu, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm, đồng thời giảm thiểu chi phí cho chế tạo dập thử Thông qua mô số, người kỹ sư nhanh chóng tối ưu thông số công nghệ khuôn mẫu cho tránh khuyết tật nhăn, rách sản phẩm, đồng thời tạo công nghệ hợp lý vừa tiết kiệm đảm bảo chất lượng sản phẩm 71 KếT LUậN Sau thời gian làm việc nghiêm túc, tích cực khẩn trương, luận văn hoàn thành tiến độ Những nội dung thực luận văn nhằm nâng cao chất lượng cho sản phẩm chế tạo công nghệ dập tạo hình bao gồm: - Những vấn đề công nghệ tạo hình - Công nghệ dập vuốt - Mô hình vật liệu ứng dụng mô số - Tìm hiểu mô số phần mềm Dynaform - Mô số trình dập tạo hình Kết nghiên cứu đề tài cho phộp ngi k s ỏnh giỏ ỳng kh nng bin dng cng nh cht lng ca sn phm dp v cú nhng phng ỏn ti u cỏc thụng s cụng ngh cho t c cht lng sn phm mt cỏch cao nht Luận văn đưa phương pháp thiết kế công nghệ chế tạo khuôn mẫu nhanh chóng, hiệu quả, độ tin cậy cao mang tính công nghiệp tối ưu hoá công nghệ nhanh sử dụng phần mềm chuyên dụng mô số trình biến dạng; thiết kế kết cấu; gia công chế tạo Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng công nghiệp thiết kế, chế tạo khuôn dập chi tiết có kích thước lớn, hình dáng phức tạp Với thành công đề tài, tác giả hy vọng sớm ứng dụng kết đạt phương pháp thiết kế đại nhanh chóng áp dụng doanh nghiệp Việt Nam, đồng thời vic a cỏc thụng s d hng L0 , L45 , L90 v L vo iu kin ca vt liu tin hnh mụ phng s s nhanh chóng ứng dụng thực tế để chứng minh tính khả thi hiệu kinh tế 72 TI LIU THAM KHO Nguyn Mu ng: Cụng ngh dp to hỡnh kim loi tm, Nh xut bn KHKT, H Ni 2006 Nguyn Trng Ging: Thuc tớnh c hc ca vt rn, Nh xut bn Khoa hc v k thut, H ni 2004 Nguyn Trng Ging, Nguyn Vit Hựng: ANSYS v Mụ phng s cụng nghip bng phn t hu hn, Nh xut bn Khoa hc v k thut, H ni 2003 Nguyn c Trung : nh hng tớnh d hng ca vt liu tm ti cht lng sn phm dp vut; Influence of anisotropy of sheet metal on quality of stamping product; Tp Khoa hc & Cụng ngh cỏc trng i hc s 68/2008, ISSN 0868-3980, Tr 35-38 Nguyn Tt Tin: Lý thuyt bin dng kim loi, Nh xut bn Giỏo dc, H Ni 2004 Nguyn Tt Tin, Nguyn c Trung: Lý thuyt dp to hỡnh, Nh xut bn Bỏch Khoa H Ni, H Ni 2006 Nguyn Tt Tin: Nghiờn cu, thit k cụng ngh v ch to khuụn dp cỏc chi tit v xe ụ tụ Bỏo cỏo tng kt khoa hc ti cp nh nc KC.05.16 Nguyn c Trung, Trn Thanh Thy: Nghiờn cu bin phỏp nõng cao cht lng sn phm dp v ụ tụ nh mụ phng s Tp C khớ Vit Nam, S 6, thỏng 6/2011 ISSN:0866-7056 Besdo, d.; et al.: simulation von blechumformprozessen mit der methode der finiten elemente in: fortschritte in der werkzeugtechnik, verlag meisenbach,bamberg (1995) 73 10 Nguyn c Trung, Nguyn Trung Kiờn: Nghiờn cu ng dng phng phỏp cp nht li bin dng mi nhm ti u thi gian tớnh toỏn mụ phng s quỏ trỡnh dp to hỡnh, using an adaptive meshing method to optimize the computational time by simulation of forming processes; Tp Khoa hc & Cụng ngh cỏc trng i hc s 69/2009, ISSN 0868-3980, Tr 61-65 11 Nguyn c Trung, Nguyn Trung Kiờn: Nguyờn cu quỏ trỡnh truyn nhit dp núng, Tuyn hi ngh c hc ton quc, 30 nm vin C hc v Tp C hc, H Ni 8.-9./4/2009 12 Nguyn c Trung, Lờ Trung Kiờn, Nguyn Trung Kiờn, Phm Tin Trung, Nguyn Vn Thnh: Phng phỏp nghiờn cu mi cụng ngh dp tm, Tp KHCN Kim loi, ISSN S 67/GP BVHTT, ngy 3/6/2005, s 23, thỏng 4/2009, trang 35-38 13 Nguyn c Trung: Nghiờn cu mụ phng cụng ngh dp vut s dng h thng chn gõn vut, Tp C khớ Vit Nam ISSN 0866-7056, Tr 33-36, s 03, thỏng nm 2010 14 Nguyn c Trung, Phm Vn Ngh, Phm H Dng: ng dng gõn vut cụng ngh dp to hỡnh cỏc chi tit phc tp, Application drawbead by forming of complicated parts, Tp Khoa hc & Cụng ngh cỏc trng i hc s 56/2006, ISSN 0868-3980, Tr 74-78 15 A Selman, T Meinders, A.H van den Boogaard and J Huộtink: Adaptive Numerical Analysis of Wrinkling in Sheet Metal Forming, bỏo cỏo khoa hc ti Netherlands Institute for Metals Research v University of Twente - Department of Mechanical Engineering 16 Arbtip Dheeravongkit and Kenji Shimada: Inverse pre-deformation of finite element mesh for large deformation analysis, Bỏo cỏo khoa hc ti The Department of Mechanical Engineering, 74 Carnegie Mellon University 17 Mohd Ahmed and G.S Sekhon: Adaptive Meshing for Deep-drawing Process, Defence Science Journal, Vol 53, No 1, January 2003, pp 5156 O 2003, DESIWC 18 Mohd Ahmed1, G.S Sekhon1, Devender Singh: Parametric study of the Sheet Metal Forming Processes using Adaptive Refinement Techniques, Proceedings of the International Conference on Mechanical Engineering 2003 (ICME2003) 26- 28 December 2003, Dhaka, Bangladesh 19 L Giraud-Moreau, H Borouchaki, A Cherouat: Adaptive remeshing for sheet metal forming in large plastic deformations with damage, bỏo cỏo khoa hc ti Charles Delaunay Institute University of Technology of Troyes France 20 Hứa Phát Việt Sổ tay thiết kế chế tạo khuôn, NXB Cơ Khí, 2001 V P RÔMANÔVXKI Sổ tay Dập nguội, NXB KH & KT, 1972 75 ... bảo chất lượng sản phẩm 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập Khi nghiên cứu sai hỏng sản phẩm dập dễ dàng nhận thấy dạng phế phẩm sau đây: - Sản phẩm dập bị nhăn vành - Sản phẩm. .. dạng vật liệu Mô hình bao gồm tất yếu tố có liên quan là: - Vật liệu phôi tấm: thông số vật liệu, đường cong chảy, vật liệu có khuyết tật, không đồng nhất, tính dị hướng vật liệu tấm, chiều dày vật. .. Lực dập vuốt 22 2.2.1 Lực chặn 22 2.3 Khuôn dập vuốt 23 Chương mô hình vật liệu ứng dụng mô 27 số 3.1 Mô hình vật liệu đẳng hướng 27 3.2 Mô hình vật liệu đàn hồi dị hướng 29 3.3 Mô hình vật liệu

Ngày đăng: 22/07/2017, 22:34

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Bìa

  • LỜI CẢM ƠN

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • Mục Lục

  • CHƯƠNG I

  • CHƯƠNG II

  • Chương III

  • Chương V

  • Kết luận

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan