Nghiên cứu thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤN THỊNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM GHẾ NGỒI XE TẢI Chuyên ngành : Kỹ Thuật khí Mã số : 85.20.10.3 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Đà Nẵng – 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ HOÀI NAM Phản biện 1: PGS.TS Trần Xuân Tùy Phản biện 2: PGS TS Thái Thế Hùng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 12 tháng 10 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - Theo chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 Chính phủ Quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp hỗ trợ đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 Bộ Công Thương, đề cập đến “ưu tiên phát triển lĩnh vực linh kiện, phụ tùng phục vụ nhu cầu nội địa hóa, đặc biệt ngành cơng nghiệp khí, tơ Thaco khẩn trương đề giải pháp để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa sản xuất linh kiện phụ tùng phục vụ lắp ráp dòng xe - Khn dập vuốt để sản xuất linh kiện phụ tùng cho khí tơ phải nhập với giá cao (có giá từ hàng trăm nghìn đến triệu USD); - Nhân kỹ thuật chế tạo khuôn dập vuốt cho tơ Việt Nam thiếu kinh nghiệm; - Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải” cho Công ty Sản xuất khuôn Chu Lai – Trường Hải làm luận văn tốt nghiệp II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đáp ứng nhu cầu nội địa hóa khung xương nệm ngồi xe tải Thaco - Nâng cao chất lượng thiết kế khuôn, giảm thời gian chi phí sửa khn dự đốn trước kết - Tạo tảng lý thuyết công nghệ để thiết kế tối ưu khuôn dập vuốt khuôn dập cabin, sàn xe, cửa xe II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: - Khuôn dập vuốt khung xương nệm ngồi xe tải Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết biến dạng mơ tối ưu hóa thiết kế IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu thực theo phương pháp kết hợp lý thuyết thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sở lý thuyết biến dạng tiêu chuẩn hóa thiết kế; - Kỹ thuật thiết kế ngược; - Kỹ thuật CAD/CAM/CAE Phương pháp thực nghiệm: - Đánh giá thực nghiệm trình dập thực tế sản phẩm; - Đo kiểm sản phẩm hoàn thiện so sánh với kết thiết kế, mô V Ý NGHĨA THỰC TIỄN - Áp dụng kết thiết kế để gia công chế tạo sản phẩm phục vụ lắp ráp dòng xe tải Thaco VI DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Một vẽ thiết kế kết phân tích mơ tối lựa chọn phương án thiết kế; - Một quy trình cơng nghệ thiết kế chế tạo khuôn dập vuốt; - Một hồ sơ đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm thực tế với kết mô VII CẤU TRÚC LUẬN VĂN Gồm chương: CHƯƠNG I: Nghiên cứu tổng quan công nghệ dập vuốt CHƯƠNG II: Nghiên cứu thiết kế sản phẩm khung xương nệm ghế ngồi xe tải CHƯƠNG III: Nghiên cứu tính tốn thiết kế khn mơ CHƯƠNG IV: Đánh giá sản phẩm hiệu chỉnh khn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẬP VUỐT 1.1 Khái qt cơng nghệ dập vuốt - Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý dập vuốt Dập vuốt q trình biến đổi từ phơi phẳng (hoăc rỗng) thành chi tiết rỗng có hình dạng tiến hành khuôn dập vuốt 1.2 Đặc điểm cơng nghệ Để phân tích nghiên cứu công nghệ dập vuốt đề tài khái quát vấn đề, thông số công nghệ dập vuốt sau: o Phân tích thơng số cơng nghệ dập vuốt o Phân tích đặc điểm cơng nghệ dập vuốt 1.3 Quy trình cơng nghệ t quát 1.3.1 Các bước công nghệ dập vuốt Bước 1: Cấp liệu: phơi (hoặc rỗng) tính tốn hình dạng, Bước 2: Kẹp phơi: phơi kích thước đưa vào khuôn giữ chặn phơi cối dập vuốt nhờ lực kẹp phơi thích hợp Bước 3: Dập vuốt: phôi dập vuốt theo hình dạng chày với lực dập thích hợp Bước 4: Lấy sản phẩm: sản phẩm lấy nhờ cấu hỗ trợ (phòng trường hợp sản phẩm bị dính chặt cối) 1.3.2 Hệ thống thiết bị cơng nghệ dập dập vuốt Hình 1.2: Máy dập 110 Thaco Hình 1.3: Máy dập 200 Thaco 1.4 Ứng dụng công nghệ dập vuốt Được ứng dụng lĩnh vực ô tô, xe máy, y tế đồ gia dụng,… Hình 1.4 Khung vỏ xe tơ Hình1.5 Một số phụ tùng linh kiện sử dụng xe tơ Hình 1.6 Một số thiết bị điện Hình 1.7 Một số đồ gia dụng sử dụng công sử dụng công nghệ dập vuốt nghệ dập vuốt 1.5 Các sản phẩm điển hình dập vuốt ngành công nghiệp ô tô Một số sản phẩm điển hình dập vuốt ngành cơng nghiệp ôtô như: - Thân vỏ, cabin xe ô tô - Khung sườn xe ô tô (chassis) - Một số linh kiện, phụ tùng khác Hình 1.8 Thân vỏ xe ô tô Hình 1.9 Cabin xe ô tô Hình 1.10 Khung xương bọc nệm ghế ô tô CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ SẢN PHẨM KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI XE TẢI 2.1 Khảo sát nhu cầu sử dụng chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải Thaco công nghiệp ô tô việt nam 2.1.1 Giới thiệu chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải Ghế ngồi phận quan trọng thiết yếu xe Sự thoải mái ghế ngồi mối quan tâm lớn lái xe hành khách họ phải ngồi lái thời gian dài Do mong đợi khách hàng thoải mái ngồi ghế ô tô tăng lên liên tục Thiết kế ghế ô tô thách thức kỹ sư thiết kế thơng số thiết kế phức tạp ngày tăng Hình 2.1: Ghế lái xe tải Khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải chi tiết có hình dạng 3D phức tạp, u cầu kết cấu cứng vững, chịu lực tốt, công nghệ dập vuốt áp dụng để chế tạo sản phẩm đáp ứng yêu cầu hình dáng, kết cấu, chất lượng bề mặt sản phẩm Cơng nghệ dập vuốt tạo chi tiết khung xương nệm ngồi thời gian ngắn nhất, kết hợp với ngun cơng khác cắt hình, đột lỗ, dập uốn để tạo sản phẩm đáp ứng yêu cầu khác hàng đề Chi tiết khung xương nệm ngồi sử dụng công nghệ dập vuốt đảm bảo tính lắp lẫn cao, sản xuất hàng loạt lớn, tiết kiệm nguyên vật liệu, đặc biệt giá thành giảm đáng kể so với phương pháp khác Hình 2.2: Chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải 2.1.2 Nhu cầu sử dụng chi tiết công nghiệp Việt Nam THACO Khảo sát nhu cầu nội địa hóa thiết kế sản phẩm làm khn: Hình 2.3 Tốc độ tăng trưởng trường ô tô ASEAN giai đoạn 2016-2021 Hình 2.4 Tỷ lệ nội địa hóa linh kiện phụ tùng tơ Thaco đến tháng 12/2018 Hình 2.5 Mục tiêu nội địa hóa số loại tơ tải Thaco giai đoạn 2018 - 2020 2.2 Đặc điểm thông số kỹ thuật sơ đồ công nghệ thiết kế chi tiết khung xương nệm ngồi xe tải  Thông số kỹ thuật Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải Tên sản phẩm Hình ảnh sản phẩm Thơng số kỹ thuật u cầu kỹ thuật sản phẩm Khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải             Chiều dài (L): 492.9 mm Chiều rộng (T): 445.7 mm Chiều cao (H): 99.3 mm Chiều dày (t): 1.2 mm Trọng lượng: kg Vật liệu sử dụng: Thép cán nguội SPCC Bề mặt không trầy xước Sản phẩm không bị nhăn rách Gia công kích thước vẽ Dung sai kích thước: ± 0,2mm Chiều cao ba via: ≤ 0,5mm Sản phẩm lắp ráp xe tương đương với sản phẩm hãng 2.3 Sơ đồ công nghệ thiết kế chi tiết Hình 2.2: Sơ đồ thiết kế 2.4 Thiết kế chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải Yêu cầu kỹ thuật  Vật liệu yêu cầu: SPCC  Bề mặt không trầy xước  Sản phẩm không bị nhăn rách  Gia cơng kích thước vẽ  Dung sai kích thước: ± 0,2mm  Chiều cao ba via: ≤ 0,5mm  Sản phẩm lắp ráp xe tương đương với sản phẩm hãng Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu  Thiết kế sản phẩm với hỗ trợ dụng cụ đo  Thiết kế sản phẩm với hỗ trợ máy đo chiều CMM  Thiết kế sản phẩm với hỗ trợ máy quét 3D (3D Scan) kiểm tra máy đô chiều CMM Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm: - Sản phẩm cần độ xác cao hình dáng hình học vị trí lỗ bắt bu lơng - u cầu thời gian đo mẫu nhanh 2.5 Thiết kế chi tiết  Giai đoạn lấy mẫu Hình 2.3 Thiết bị quét 3D thiết bị đo CMM 10 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN VÀ MƠ PHỎNG 3.1 Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế khuôn 3.1.1 Lựa chọn phương án gia công chi tiết khuôn Ta lựa chọn phương án thiết kế khuôn sau:  Nguyên công 1: Dập vuốt sâu chi tiết lần  Nguyên công 2: Dập vuốt sâu chi tiết lần  Ngun cơng 3: Dập cắt hình biên dạng chi tiết kết hợp dập cắt đột lỗ  Ngun cơng 4: Dập cắt móc bắt nệm  Ngun cơng 5: Dập uốn viền ngồi chi tiết dập tinh lại chi tiết Với phương án việc thiết kế khn giảm bớt chi phí gia công, chi tiết đạt chất lượng cao sau gia công 3.1.2 Các phương án thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết Phương án 1: Dập vuốt định hình theo biên dạng chi tiết: Phương án 2: Dập vuốt sâu chi tiết theo mặt phân khuôn nằm ngang 11 Sản phẩm khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải, yêu cầu độ xác cao, phương án định vị mặt phôi nằm nghiên, dễ gây sai lệch chi tiết 3.2 Thiết kế tổng thể thiết kế chi tiết khuôn dập vuốt khung xương nệm ngồi ghế lái 3.2.1 Phương pháp thiết kế khn:  Phân tích chọn sơ đồ kết cấu khuôn  Lựa chọn chi tiết phận lắp ráp khn  Tính tốn kiểm nghiệm độ bền, độ ổn định độ cứng chi tiết chịu tải lớn khuôn  Xác định trung tâm áp lực khuôn (trùng với trục cuống khuôn)  Lựa chọn phương pháp cấp phôi vào khuôn, định vị bước cấp phôi dập từ phôi dài  Lựa chọn phương pháp tháo gỡ chi tiết phế liệu khỏi khuôn  Lựa chọn phương pháp kẹp chặt chi tiết khuôn vào đế khuôn (gỡ định vị, kẹp chặt bulông chốt định vị, …)  Lựa chọn giới hạn vùng nguy hiểm, sử dụng thiết bị có bảo vệ hai tay  Phối hợp kích thước khn máy ép chiều cao kín, kích thước lỗ đầu trượt, kích thước lỗ bàn máy, …  Bố trí phối hợp vẽ lắp khuôn vị trí kết thúc q trình làm việc  Chi tiết hóa chi tiết khn 3.2.2 Các kết cấu điển hình Hình 2.1: Khn dập vuốt đơn giản khơng có chặn Hình 2.2: Khn dập vuốt lần đầu có chặn phơi (trên máy ép đơn động) 12 Hình 2.3: Khn dập vuốt lần đầu có chặn phơi (trên máy ép tác động kép) Hình 2.4: Khn phối hợp để cắt hình dập vuốt (trên máy ép tác động đơn) Hình 2.5: Khn phối hợp để cắt hình dập vuốt (trên máy tác động kép) Hình 2.6: Khn tác dụng phối hợp để dập vuốt bước máy ép tác động kép Hình 2.7: Khn phối hợp để cắt phôi – dập vuốt đột lỗ 3.2.3 Các chi tiết điển hình cụm lắp ráp khuôn 3.2.3.1 Các chi tiết khuôn Khuôn để dập bao gồm: khối khuôn, cụm chi tiết kẹp chặt Khối khuôn bao gồm đế khuôn đế khuôn dưới, trụ bạc dẫn hướng cuống khn (nếu kích thước khn nhỏ) Cụm khn bao gồm chi tiết làm việc chủ yếu chày, cối, áo chày, áo cối, cấu gỡ phế liệu, đẩy sản phẩm, chày định tâm, máng dẫn phôi… 3.2.3.2 Vật liệu nhiệt luyện chi tiết làm việc khuôn 13 Các chi tiết làm việc khuôn: chày, cối, vòng chặn… chế tạo loại vật liệu có yêu cầu định như: độ bền cao, có tính dẻo dai chống mài mon, có khả tăng độ cứng sau nhiệt luyện, có độ thấm cao Các loại thép cacbon dụng cụ thép hợp kim đạt yêu cầu nêu Bảng 2.1: Các vật liệu thường dùng cho chế tạo khuôn Tiêu chuẩn nhà máy Độ cứng trước nhiệt Độ cứng sau nhiệt luyện CT3 Mác thép tương đương DIN (Đức) AISI (USA) RS+37-2 1018 1045 1046 SS400 S50C Japan/Korea C45 15HRC 38-45 CK45 S50C (C50) 18HRC 42-48 - 1049 58-62 X210Cr12 D3 - - - HMD-1 HMD-5 58-62 - - - - 248 (HB) - SKD61