Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong công nghệ dập thủy cơ các chi tiết có hình dạng phức tạp trong sản xuất vỏ ô tô

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT LỜI CAM ĐOAN -*** - Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số công nghệ công nghệ dập thủy chi tiết có hình dạng phức tạp sản xuất vỏ tơ” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu sử dụng rõ nguồn trích dẫn mục tài liệu tham khảo Kết nghiên cứu luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Tô Hữu Thắng Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tính cấp thiết đề tài Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ 10 1.1 Cơng nghệ dập tạo hình chất lỏng 10 1.1.1 Lịch sử phát triển 10 1.1.2 Phân loại phương pháp dập nguồn chất lỏng cao áp 11 1.2 Công nghệ dập thủy phạm vi ứng dụng 13 1.2.1 Khái quát công nghệ dập thủy 13 1.2.2 Đặc điểm công nghệ dập thuỷ 15 1.2.3 Đặc điểm chung khuôn dập thủy 17 1.2.4 Các thiết bị dùng dập thủy 20 1.2.5 Chất lỏng dùng gia công thuỷ 30 1.2.6 Các phương pháp dập thuỷ 32 1.2.7 Một số sản phẩm dập thủy điển hình 33 1.2.8 Tình hình nghiên cứu nước giới phương pháp dập thủy 35 CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ 36 2.1 Trạng thái ứng suất biến dạng ép thủy 36 2.2 Tính tốn thơng số cơng nghệ dập thủy 38 Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 2.2.1 Tính áp suất chất lỏng 38 2.2.2 Lực chặn phôi 44 2.2.3 Khe hở chày cối 44 2.2.4 Lực tác dụng lên chày 46 Phân tích ảnh hƣởng ma sát bôi trơn dập thủy 46 2.3.1 Phần đáy sản phẩm 47 2.3.2 Phần hình trụ 47 2.3.3 Phần bán kính lượn cối 48 2.3.4 Phần vành phôi 48 2.3.5 Độ dày tối ưu lớp bơi trơn có vành hẹp 49 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ ĐỂ CHẾ TẠO CHI TIẾT CAPO XE Ô TÔ FORD EVEREST 50 3.1 Giới thiệu chung 50 3.2 Lý chọn chế tạo chi tiết capo xe ô tô Ford Everest phƣơng pháp dập thủy 51 3.3 Xây dựng vẽ sản phẩm 52 3.3.1 Nắp capo phía ngồi 52 3.3.2 Nắp capo phía 54 3.3.3 Hình vẽ 2D nắp capo 57 3.4 Tính tốn cơng nghệ dập thủy chi tiết capo xe ô tô Ford Everest 57 3.4.1 Yêu cầu công nghệ 57 3.4.2 Chọn vật liệu tạo hình sản phẩm 58 3.4.3 Các lực cần tính q trình nhập mơ 59 3.4.4.Chọn thiết bị 60 CHƢƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG SỐ Q TRÌNH DẬP CAPO XE Ơ TƠ BẰNG CƠNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ 62 4.1 Mơ số q trình dập capo xe Ford Everest 62 4.2 Ƣu điểm phƣơng pháp mô số 63 Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 4.3 Các bƣớc giải tốn mơ 64 4.4 Kết mô 66 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ KHUÔN VÀ LẬP TRÌNH GIA CƠNG CƠ TRÊN MÁY PHAY CNC 68 5.1 Thiết kế khuôn 68 5.1.1 Giới thiệu phần mềm Mastercam 68 5.1.2 Kết mô thiết kế khuôn 69 5.2 Lập trình gia cơng máy CNC 70 5.2.1 Giới thiệu máy CNC 70 5.2.2 Kết lập trình gia cơng máy CNC 71 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.So sánh ống chữ T phương pháp Hàn dập chất lỏng 10 Hình 1.2 Sơ đồ khn dập thủy tĩnh 11 Hình 1.3.Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phơi ống 12 Hình 1.4 Quá trình biến dạng vật liệu dập thủy 13 Hình 1.5 Quá trình dập thủy 14 Hình 1.6 Lực tác dụng ép thủy 15 Hình 1.7 Sơ đồ khn dập thủy 19 Hình 1.8 Sơ đồ máy dập 22 Hình 1.9 Cấu tạo chung bơm bánh 24 Hình 1.10 Kết cấu ống cứng ống mềm 25 Hình 1.11 Các loại ống nối thường dùng 25 Hình 1.12 Ký hiệu loại van phân phối 26 Hình 1.13 Cấu tạo van áp suất điều khiển trực tiếp 27 Hình 1.14 Cấu trúc bơm van tiết lưu 28 Hình 1.15 Bố trí thiết bị thùng dầu 28 Hình 1.16 Bình lọc dầu 29 Hình 1.17 Đồng hồ đo áp kế lò xo 30 Hình 1.18 Các chi tiết mui ôtô dập phương pháp thủy 33 Hình 1.19 Một số dạng sản phẩm gia dụng dập phương pháp thủy 33 Hình 1.20 Một số loại sản phẩm khác dập phương pháp thủy 34 Hình 2.1 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng dập vuốt chày cứng cối cứng 36 Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng dập thuỷ 36 Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn lực ma sát đáy phôi 47 Hình 2.4 Sơ đồ tính lực ma sát phần hình trụ 47 Hình 2.5 Ma sát thủy động vùng bán kính lượn 48 Hình 2.6 Ma sát thủy động phần vành phụi 48 Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.1 Ơ tơ Ford Everest 50 Hình 3.2 Hình ảnh nắp phía ngồi capo xe Ford Everest 53 Hình 3.3 Hình dạng 3D phía ngồi chi tiết capo xe Ford Everest 54 Hình 3.4 Hình ảnh nắp phía capo xe Ford Everest 55 Hình 3.5 Hình dạng 3D phía chi tiết capo xe Ford Everest 56 Hình 4.1 Sơ đồ tối ưu hóa q trình thiết kế cơng nghệ 63 Hình 4.2 Ưu điểm phương pháp mô số 64 Hình 4.3 Các bước tốn mơ 65 Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cơng nghệ tạo hình chất lỏng phát triển thời gian cuối năm 1940 đầu năm 1950 nhằm thỏa mãn nhu cầu giảm chi phí sản xuất chi tiết dập vuốt sâu với số lượng Những năm 1975 người ta bắt đầu nghiên cứu dòng chất lỏng cao áp để bước cải thiện tốc độ dập tốc độ biến dạng công nghệ dập chất lỏng Cơng nghệ dập thủy có nhiều ưu điểm bật so với dập vuốt thông thường Người ta chứng minh áp lực thủy tĩnh tác dụng toàn bề mặt vật liệu tăng lên giảm đáng kể vết nứt, áp lực thủy tĩnh ngăn cản việc khởi đầu lan rộng vết rách tế vi vật liệu kim loại nhờ có độ nhớt chất lỏng tạo căng bề mặt phôi nên giảm thiểu hình thành nếp nhăn cường độ ma sát tạo bề mặt, nâng cao độ xác chất lượng bề mặt sản phẩm, tiết kiệm thời gian gia công khuôn, tiết kiệm kim loại Tính cấp thiết đề tài Trong lĩnh vực sản xuất chi tiết có hình dạng phức tạp vỏ tơ có nhiều nét đặc thù có yêu cầu kỹ thuật cao so với chi tiết thơng thường Do đó, cần phải có cơng nghệ thích hợp để chế tạo Với cơng nghệ dập vuốt truyền thống hay chày cối cứng việc chế tạo chày cối có kích thước tương quan xác gây khó khăn Việc ứng dụng chất lỏng mà đặc biệt cơng nghệ dập thủy với vai trị chày cối mở trang cho công nghệ dập vuốt Điểm khác biệt so với dập vuốt truyền thống chất lỏng đóng vai trị cối tạo áp lực cần thiết ép phôi vào biên dạng chày, tiết kiệm thời gian gia công khuôn, tiết kiệm kim loại, mức độ dập vuốt tăng lên, tạo hình chi tiết phức tạp Nhằm tìm hiểu thêm công nghệ dập thủy xem xét đánh giá yếu tố ảnh hưởng, nâng cao suất, chất lượng hạ giá thành sản xuất, với giúp đỡ PGS TS Phạm Văn Nghệ, Bộ mơn Gia Cơng Áp Lực – Viện khí ĐHBK Hà Nội tác giả lựa chọn đề tài : Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT “Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số công nghệ công nghệ dập thủy chi tiết có hình dạng phức tạp sản xuất vỏ ô tô” mà cụ thể dập chi tiết Capo xe ô tô Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu Việc nghiên cứu thông số công nghệ công nghệ dập thủy giúp ứng dụng cơng nghệ có hiệu cao Máy thủy lực chuyên dùng hệ thống thiết bị dập thủy Các phần mềm mô phỏng: Autoform, Abaqus, Matlab Các thơng số ảnh hưởng công nghệ dập thủy thông số thiết bị lực đóng khn ( FNh ), lực tịnh tiến chày ( FSt ), áp suất chất lỏng cơng tác (p) Việc tính tốn thơng số cho trường hợp giúp có hiệu suất gia công tối ưu, mang lại hiệu kinh tế cao Mục đích nghiên cứu tìm hiểu ảnh hưởng thông số công nghệ công nghệ dập thủy để sản xuất chi tiết phức tạp vỏ ô tô Ứng với loại vật liệu cho ta thông số tối ưu Ý nghĩa đề tài Nghiên cứu cơng nghệ dập thủy chi tiết có hình dạng phức tạp sản xuất vỏ ô tô Xác định ảnh hưởng thông số công nghệ đến q trình dập, qua đưa hàm tối ưu cho thơng số gia cơng Nghiên cứu quy trình đặt phôi nguồn chất lỏng công tác đưa vào khn Đón đầu để triển khai cơng nghệ dập thủy sản xuất vỏ ô tô Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn chia thành chương, cuối luận văn kết luận chung kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm : * Phần mở đầu * Chương : Tổng quan công nghệ dập thủy * Chương : Cơ sở lý thuyết thông số công nghệ Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT * Chương : Nghiên cứu, thiết kế công nghệ dập thủy để chế tạo chi tiết Capo xe ô tô Ford Everest * Chương : Mơ hình hóa mơ số q trình dập capo xe tơ công nghệ dập thủy * Chương : Thiết kế khn lập trình gia cơng máy phay CNC * Kết luận hướng nghiên cứu đề tài * Tài liệu tham khảo Tô Hữu Thắng Trang Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ 1.1 Cơng nghệ dập tạo hình chất lỏng 1.1.1 Lịch sử phát triển Hydroforming, (cơng nghệ tạo hình chất lỏng tạo hình cao su màng ngăn), phát triển thời gian từ cuối năm 1940 đầu năm 1950 nhằm thỏa mãn nhu cầu giảm chi phí thấp sản xuất chi tiết dập vuốt sâu với số lượng tương đối Hình 1.1.So sánh ống chữ T phương pháp Hàn dập chất lỏng Những năm 1975 người ta bắt đầu nghiên cứu dòng chất lỏng cao áp để bước cải thiện tốc độ dập tốc độ biến dạng công nghệ dập chất lỏng Một số nghiên cứu cho thấy ưu điểm phương pháp Mclintock (năm 1968), Rice Tracey (năm 1969) bắt tay vào nghiên cứu phôi chứng minh áp lực thủy tĩnh tác dụng toàn bề mặt vật liệu tăng lên giảm đáng kể vết nứt Tô Hữu Thắng Trang 10 Chế tạo máy 2011B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - Vật liệu dẻo cao : Vật liệu không biến cứng , trị số co thắt tương đối tiết diện ngang 0,25 ÷0,30 Trong năm gần đây, số sản phẩm ô tô, người ta tiến hành thay vật liệu nhôm cho phận nắp capo xe Tuy nhiên vật liệu thép truyền thống chiếm ưu giá thành tính thơng dụng Những chi tiết chủ yếu vỏ xe ô tô dùng thép tấm, thường sử dụng loại thép CT3 để đảm bảo tính cơng nghệ, tính thép dập chi tiết vỏ ơtơ Thép CT3 hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu chủ yếu thép dùng để dập capo xe ôtô Thành phần thép CT3 có: Si = 0.05 - 0.17%; Mn = 0.4-0.65%; Ni