Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (single point incremental forming) gia công tạo hình kim loại tấm trong công nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -&&& - Bùi Bính Khiêm Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim loại cơng nghiệp CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, Tháng 11 Năm 2009 ĐỀ TÀI ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ : HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Ngày …… tháng …….năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 25 tháng 11 năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Bùi Bính Khiêm Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 01/05/1978 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Cơng nghệ chế tạo máy MSHV: 00407708 Khóa: 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim lọai công nghiệp 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Tổng quan lịch sử phát triển phương pháp biến dạng gia tăng − Thiết kế chế tạo đồ gá cho q trình sản xuất cơng nghệ SPIF − Ứng dụng công nghệ SPIF đề gia công số sản phầm công nghiệp − Đánh giá phân tích hiệu kinh tế gia cơng công nghệ SPIF 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10 – 02 - 2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 -11- 2009 5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS Nguyễn Thanh Nam LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập trường nói chung trình thực luận văn nói riêng em nhận bảo tận tình học hỏi nhiều kinh nghiệm kiến thức quý báu từ thầy cô giảng viên Khoa Cơ khí trường Đại Học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, trước tiên em xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy, tận tình giúp đỡ em nhiều thời gian em nghiên cứu thực luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thanh Nam trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận văn Bên cạnh Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: Trường Đại Học Bách khoa TP Hồ Chí Minh mà đặc biệt phịng CNC Khoa Cơ khí Ban giám hiệu quý thầy cô Trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải TW3 Thầy ThS Lê Khánh Điền người hổ trợ, giúp đỡ cung cấp số tài liệu có liên quan đến đề tài Ban Giám Đốc cán công nhân viên công ty BAVICO Các em sinh viên Khoa Cơ khí Trường Đại Học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Cuối em xin cám ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người giúp đỡ, động viên tinh thần cho em suốt trình học tập thực luận văn Vì thời gian thực đề tài khơng nhiều, kiến thức thân hạn chế, đề tài mới, tài liệu tham khảo nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mongq thầy, đóng góp ý kiến để em hồn thiện Học viên Bùi Bính Khiêm TĨM TẮT Cơng nghệ tạo hình biến dạng gia tăng (ISF) loại hình kỹ thuật tạo hình kim loại ứng dụng công nghiệp chế tạo, cơng nghiệp hàng khơng, cơng nghiệp quốc phịng, y tế ứng dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm bật so với loại hình cơng nghệ khác: khí hố, tự động hố cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu tận dụng phế liệu Công nghệ tạo mẫu nhanh kim loại nhu cầu cấp thiết lĩnh vực kim loại Việc tạo mẫu chi tiết kim loại phải tốn chi phí lớn chi phí tạo khn cao Tuy nhiên, cơng nghệ tạo hình kim loại cơng nghệ tạo hình gia tăng đơn điểm cơng nghệ tạo hình gia tăng hai điểm lĩnh vực nhiều nhà nghiên cứu giới Đây phương pháp có tính tiềm ứng dụng cao Đề tài giai đoạn nghiên cứu ban đầu, chưa định rõ lý thuyết cụ thể nên em chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia công tạo hình kim lọai cơng nghiệp” Sau thời gian nghiên cứu, luận văn đạt kết sau: − Thiết kế chế tạo đồ gá cho q trình sản xuất cơng nghệ SPIF − Ứng dụng công nghệ SPIF đề gia công số sản phầm cơng nghiệp − Đánh giá phân tích hiệu kinh tế gia công công nghệ SPIF ABSTRACT Incremental sheet forming technology (ISF) is a new technology in deforming sheet metal and is being applied in manufacturing industry, aviation industry, defense industry, medical This technology is widely used because there are so many outstanding advantages than other technology: machanizable, high automatization, lower product cost, saving materials and to taking advantage of waste Rapid prototyping of sheet metal is an urgent demand of the sheet metal field Creating models of metal sheet needs a large amount of money due to high die cost However, a new deformation technology for sheet metal, including single point incremental forming (SPIF) and two point incremental forming (TPIF) technology, is presently a research field for many of the world This technology has the novelty and high application potential It is currently studying at the initial stage, not defining a specific theory, so I named the thesis topic "Research on applying technology (SPIF) to process sheet metal product in industry” Some results were obtained during the research time: - Design and manufacture fixture used for SPIF technology - Appling SPIF into some industrial products - Analysis and evaluate the economic effects of SPIF technology in manufacturing Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam LỜI NĨI ĐẦU Có thể nói kinh tế nước ta nói riêng nên kinh tế giới nói chung giai đoạn cạnh tranh khốc liệt trước xu hướng tồn cầu hóa Hiện nước ta gia nhập WTO nhiệm vụ quan trọng đặt thời kỳ tiếp cận với tự động hóa đại hóa sử dụng hiệu trang thiết bị có cải tiến cho tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường Để cạnh tranh doanh nghiệp cần phải cải tiến mẫu mã, chất lượng, tính tốn thời gian sản xuất cho ngắn nhằm mang lại lợi nhuận cao Như vấn đề đặt nhà thiết kế phải tối ưu tất yếu tố kỹ thuật trước cho sản xuất đại trà Đối với tất nước phát triển vấn đề gia cơng tạo hình kim loại nhu cầu góp phần đưa đất nước tiến vào thời kì cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Như biết cơng nghệ tao hình kim loại phần cơng nghệ gia công kim loại áp lực nhằm làm biến dạng kim loại để có hình dạng kích thước mong muốn Đây loại hình cơng nghệ ứng dụng ngành công nghiệp khác đặc biệt lĩnh vực kỹ thuật điện điện tử, công nghiệp chế tạo, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, y tế….và từ trước gia cơng tạo hình kim loại thường chế tạo nhờ dụng cụ đặc biệt gọi khn dập Ngày xu tồn cầu hóa mạnh mẽ khiến cho thị trường tiêu thụ sản phẩm trở nên khắc nghiệt nói nhà sản xuất cạnh tranh với đối thủ nội địa mà phải chịu sức ép lớn từ doanh nghiệp nước Trong tính đa nghiệm tốn cạnh tranh ln đặt nhà sản xuất đứng trước khó khăn để lựa chọn phương án sản xuất tối ưu thời gian chế tạo nhanh với công nghệ tiên tiến Vì cơng nghệ tạo hình biến dạng gia tăng mà cụ thể công nghệ SPIF nhằm đáp ứng nhu cầu Nó kỹ thuật sản xuất phận kim loại không cần khuôn phát triển gần dần ứng dụng công nghiệp Ngày SPIF giai đoạn nghiên cứu ban đầu cần phát triển trước sử dụng cho ứng dụng cơng nghiệp kỹ thuật Chính tính cấp thiết tơi định chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim loại cơng nghiệp” HVTH: Bùi Bính Khiêm Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI TẤM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG GIA TĂNG 1.1 Các công nghệ gia công kim loại 1.1.1.Lịch sử Ở châu Âu, công nghệ gia công kim loại đời từ thời kỳ đồ sắt, đồ đồng đến thời Trung cổ có nhiều sản phẩm đa dạng phục vụ cho sống, cho chiến tranh ly, tách, thìa, dao, kiếm…các áo giáp tinh xảo lắp ráp với khớp động cho phép người mặc cử động dễ dàng Thời gian thợ rèn kiêm ln thợ gị xem ngành nghề định tồn vong xã hội: chế tạo vũ khí Vào thời kỳ sau Phục Hưng, Cổ điển… sản phẩm chế tạo từ kim loại vẩn cịn phát triển chậm phục vụ dụng cụ gia đình hay chiến tranh kỹ nghệ khí chưa phát triển chưa nghiên cứu lý thuyết … Phải chờ đến kỷ thứ 18 cách mạng kỹ nghệ khí phát triển Anh lan rộng giới cơng nghệ gia cơng nghiên cứu, phát triển đóng góp nhiều sản phẩm đa dạng cho ngành khí Ý tưởng biến dạng gia tăng kim loại với dụng cụ điểm, gọi biến dạng không khuôn, đăng ký phát minh Leszak [3] trước thực mặt kỹ thuật Có nhiều nghiên cứu lĩnh vực Hiện nay, có q trình nhờ kim loại bị biến dạng dẻo điểm tiến hành sản xuất linh hoạt sản phẩm phức tạp kim loại Có thể thực nhiều loạt nhỏ thời gian ngắn tạo mẫu nhanh vòng ngày Q trình đơn giản gia cơng kim loại thực máy phay CNC trục Miết (Spinning) tiền thân biến dạng kim loại không đối xứng Hagan Jeswiet [4] phác thảo trình cho số trình biến dạng kim loại HVTH: Bùi Bính Khiêm Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam lên, tất có nguồn gốc từ spinning, tất có tiềm ứng dụng tạo mẫu nhanh kim loại 1.1.2 Phân loại: Trải qua thời gian phát triển lâu dài ngành công nghệ kim loại nhà khoa học nghiên cứu lý thuyết, phân loại dựa đặc điểm gia cơng tạo hình Sau cơng nghệ gia cơng kim loại khối cổ điển có khn khơng cần khn: • Khối - Rèn (Forging): Thường gia cơng khối kim loại, gia công vật liệu cứng (rèn kiếm, dao, lưỡi liềm…) Công nghệ cổ điển cần phải nung vật liệu nóng đỏ để tăng tính mềm dẻo giảm tính dịn, có loại: rèn tự đe không cần khuôn rèn khuôn, rèn khuôn phương pháp gia công không phôi sử dụng nhiều giới để chế tạo phơi chi tiết máy xác đem sử dụng - Dập (Stamping) công nghệ rèn khn khí hố, có loại dập nóng dập nguội Dập thường dập nguội cho suất cao phương pháp gia công áp lực Khác với rèn khn cần đập liên tục nhiều lần cịn dập tác dụng lực lần cho công đoạn cho thành phẩm nên thường dùng nhiều cho cắt hình sản phẩm mỏng dày Một vài trình biến dạng kim loại truyền thống dập, vuốt ép Những trình thường sử dụng nhiều sản xuất công nghiệp Phôi kẹp chặt cạnh nó; đó, phần chịu lực tác động chày xuống khn để kéo giãn vật liệu đạt hình dạng mong muốn Một dạng khác, gọi dập sâu chiều cao chi tiết bị biến dạng, hình 1.1 Khe hở chày khn phóng to lên để minh họa Trong trường hợp tùy thuộc vào áp lực nén, phôi kẹp chặt giữ HVTH: Bùi Bính Khiêm Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Hình 1.1.Dập sâu Trong sản xuất hàng loạt lớn, phương pháp truyền thống dập, vuốt, ép,…mang lại hiệu cao thời gian tạo sản phẩm ngắn chi phí cho chày với khn lớn hỗ trợ số lượng lớn sản phẩm Tuy nhiên, tao mẫu nhanh sản xuất loạt nhỏ thời gian gia công giá khuôn với chày q cao • Tấm: - Gị (Drawing, Spinning): Tạo hình dáng sản phẩm cách gây áp lực nhỏ gần điểm búa, đe Thường gò thực thủ công, nguội nhiệt độ thường, cần thợ tay nghề cao, thường dùng cho sửa chữa (vỏ xe tơ, đường ống khí thải…) nói chung gị thủ cơng thường khơng cần dùng khn có hình dáng xác giống thành phẩm mà cần dùng gá, tựa có hình dáng đơn giản - Vuốt, Lận, Dựng (Drawing) Tạo biến dạng kim loại từ từ áp lực lăn hay đầu điểm ép đè trượt bề mặt Trong vuốt, phơi kim loại quay chậm để chạy dao sản phẩm có dạng trịn xoay Dập sâu kết hợp vuốt tạo sản phẩm đặc trưng mà khơng phương pháp thay chai chứa oxy Thường dùng chế tạo vật liệu mềm nhơm dùng bếp núc, văn phịng Chi tiết cần có chuyển động xoay cần có khn mẫu để phơi ép tựa vào lúc định hình: chế tạo chi tiết trịn xoay - Nong ép (Ironning) dùng chày ép vật liệu vào lịng khn với tốc độ đủ để kim loại ( nguội nung nóng) biến dạng từ từ có hình dáng khn Có nhiều cơng nghệ ép khác nhau: Ép sâu, ép lại, ép vách HVTH: Bùi Bính Khiêm Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Đồ thị 2: Chi phí ISF Dập Lốc Máy xe SH ISF STAMPING 700000 600000 500000 GIÁ 400000 300000 200000 100000 0 50 100 200 300 500 1000 SỐ LƯỢNG CHI TIẾT Quan sát biểu đồ ta thấy rõ chi tiết có tính phức tạp sử dụng phương pháp biến dạng gia tăng có lợi mặt kinh tế số lượng chi tiết gia công 300 Khi sử dụng phương pháp dập cho số lượng chi tiết 50 sản phẩm nhìn vào biểu đồ ta thấy rõ đơn giá gia công cho chi tiết cao nhiều so với phương pháp biến dạng gia tăng, chưa tới mức 300 sản phẩm mức đơn giá cho hai phương pháp xấp xỉ qua mức 300 đơn giá cho chi tiết làm theo phương pháp dập có xu hướng giảm mạnh HVTH: Bùi Bính Khiêm 120 Luận Văn Thạc Sĩ • GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Tính chi phí cho đĩa Hình 4.3 Tính tốn kinh tế Đĩa Chi phí ước tính cho q trình gia cơng sản phẩm theo công nghệ ISF Dập bao gồm chi phí sau: Theo phương pháp ISF: - Chi phí làm khn (đồ gá + vẽ mơ hình + lập trình + dưỡng): 5.000.000 - Nhơm A1050H14 kích thước 430x550x1 = 45.000 - Chi phí gia cơng: x 25.000 = 456.000 Theo phương pháp dập: - Chi phí làm khn:35.000.000 - Nhơm A1050-H14: 45.000 - Thời gian dập: giây x = 15 đồng HVTH: Bùi Bính Khiêm 121 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Bảng 4.5: Bảng chi phí cho sản phẩm Đĩa ISF 5.000.000 Dập 35.000.000 0,00083(3 giây) Chi phí vật liệu 45.000 45.000 Chi phí gia cơng cho cơng nhân Chi phí cho gia cơng chi tiết 75.000 15 5.120.000 35.045.015 Chi phí làm khuôn Thời gian gia công Triệu Giờ Giá gia công cho nhiều sản phẩm thể bảng 4.6: Bảng 4.6: Bảng chi phí cho nhiều sản phẩm Đĩa ISF Stamping SỐ LƯỢNG CHI TIẾT GIÁ GIÁ 10 20 5.120.000 620.000 370.000 35.945.000 3.545.0015 1.795.015 50 220.000 745.015 100 170.000 145.000 130.000 125.000 395.015 220.015 115.015 80.015 200 500 1000 HVTH: Bùi Bính Khiêm 122 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Đồ thị 3: Chi phí ISF Dập Đĩa ISF STAMPING 800000 700000 600000 GIÁ 500000 400000 300000 200000 100000 0 50 100 200 500 1000 SỐ LƯỢNG CHI TIẾT Ở mức độ sản phẩm phức tạp ta thấy số lượng chi tiết 500 giá phương pháp biến dạng gia tăng có lợi kinh tê cịn qua mức 500 chi tiết giá cho chi tiết phương pháp dập có chiều hướng giảm dần điều chứng tỏ sản phẩm phức tạp phương pháp dập có ưu • Chi phí mặt nạ người 98 58 72 161 Hình 4.4: Tính tốn kinh tế Mặt nạ người HVTH: Bùi Bính Khiêm 123 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Theo phương pháp ISF: - Chi phí làm khn (đồ gá + vẽ mơ hình + lập trình + dưỡng): 8.750.000 Nhơm A1050H14 kích thước 430x550x1 = 60.000 Chi phí gia cơng:4 x 25.000 = 100.000 Theo phương pháp dập: Chi phí làm khn:70.000.000 Nhơm A1050-H14: 60.000 Thời gian dập: giây x = 20 đồng Bảng 4.7: Bảng chi phí cho sản phẩm Đĩa Chi phí làm khn Thời gian gia cơng Triệu Giờ Chi phí vật liệu Chi phí gia cơng cho cơng nhân Chi phí cho gia cơng chi tiết ISF Dập 8.750.000 70.000.000 0,00111(4giậy) 60.000 60.000 20 100.000 8.910.000 70.060.020 Giá gia công cho nhiều sản phẩm thể bảng 4.8 Bảng 4.8: Bảng chi phí cho nhiều sản phẩm Mặt Nạ người ISF Stamping SỐ LƯỢNG CHI TIẾT GIÁ GIÁ 10 20 8.910.000 70.060.020 1.035.000 597.500 7.060.020 3.560.020 50 335.000 1.460.020 100 247.500 203.750 177.500 168.750 760.020 410.020 200.020 130.020 200 500 1000 HVTH: Bùi Bính Khiêm 124 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Đồ thị 4: Chị phí ISF Dập mặt Nạ Người ISF STAMPING 1600000 1400000 1200000 GIÁ 1000000 800000 600000 400000 200000 0 50 100 200 500 700 1000 SỐ LƯỢNG CHI TIẾT Quan sát biểu đồ thấy chi tiết phức tạp giá phương pháp gia cơng biến dạng gia tăng có lợi chi tiết từ khoảng 700 cịn mức phương pháp dập có lợi kinh tế Như mức độ phức tạp sản phẩm cao phương pháp gia cơng biến dạng gia tăng có lợi HVTH: Bùi Bính Khiêm 125 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Sơ đồ so sánh mức độ ưu hai phương pháp biến dạng gia tăng phương pháp dập sản phẩm từ mức độ đơn giản đến phức tạp ISF Dập ISF Dập ISF Dập ISF Số lượng chi tiết HVTH: Bùi Bính Khiêm 100 200 Dập 300 400 500 600 700 800 ∞ 126 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Chi phí tạo hình ISF phụ thuộc nhiều vào hình dáng hình học vật liệu chi tiết (ASM, 2006) So sánh cho thấy chi tiết có độ phức tạp vừa phải cơng nhận, mơ hình dễ dàng sản xuất với ISF Quan sát biểu đồ đánh giá mức độ ưu hai phương pháp ISF Dập để sản xuất chi tiết từ đơn giản phức tạp với biểu đồ chi tiết gia công ta thấy rằng: Đối với sản phẩm đơn giản thấy phương pháp ISF khơng có lợi kinh tế phương pháp Dập Phương pháp gia công biến dạng gia tăng (ISF) có lợi gia cơng số lượng chi tiết 200 Còn sản phẩm mức độ phức tạp phương pháp ISF có lợi so với Dập với số lượng chi tiết 700 Theo tính tốn quan sát biểu đồ rõ ràng thấy tạo hình biến dạng gia tăng có lợi nhuận số lượng sản phẩm chế tạo đơn Nếu lượng sản phẩm nhiều hơn, phương pháp dập (Stamping) có lợi nhuận hơn, sản xuất hàng loạt với thời gian nhanh 4.2 Đánh giá hiệu gia công phương pháp SPIF: Bất kỳ dự án xây dựng sở hiểu biết mức độ hiệu phương diện nhu cầu lợi ích Thơng thường, cấp lãnh đạo doanh nghiệp không phủ nhận ưu việt công nghệ Thường việc đánh giá hiệu phương pháp dựa tiêu chi phí gia cơng Tuy nhiên, thực tế giới có nhiều phương pháp khác để đánh giá hiệu việc khai thác công nghệ mới, vài số đề cập đến Đầu tư vào cơng nghệ ISF cơng cụ để trì mức độ cạnh tranh doanh nghiệp Đảm bảo khả cạnh tranh doanh nghiệp vào việc hình thành, trì phát triển dịng sản phẩm, chuỗi cung ứng mối quan hệ khách hàng theo chi phí • • • • Có thể tiến hành tạo mẫu nhanh hay sản xuất loạt nhỏ Q trình khơng cần khn Thay đổi kích thước chi tiết nhanh chóng dễ dàng, tạo khả linh hoạt cao Q trình khơng gây tiếng ồn HVTH: Bùi Bính Khiêm 127 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Thực tiễn sản xuất, trình tạo nên sản phẩm đa dạng phong phú, trình cơng nghệ để tạo nên sản phẩm chứa đựng nhiều thành nghiên cứu Như vậy, công nghệ ISF đóng góp khơng nhỏ vào bước tiến cơng nghệ trình tạo nên sản phẩm chất lượng tạo nên sức cạnh tranh thị trường Mỗi bước tiến KH&CN tạo nên bước tiến sản xuất, bước tiến sản xuất lại thúc đẩy trình sáng tạo Gia công công nghệ ISF mang lại hiệu kinh tế cao doanh nghiệp sản xuất số lượng chi tiết ít, gia cơng tạo mẫu nhanh Nhưng bên cạnh hạn chế chi tiết có góc gia cơng 750 chưa làm chi phí cho gia công với số lượng đơn hàng lớn không mang lại hiệu kinh tế cao Chúng ta cần phải biết cơng nghệ có ưu nhược điểm nó, nghiên cứu tìm cơng nghệ ln điều cần thiết xu hướng kinh tế giới ngày phát triển công nghệ gia công khơng khn bước đột phá tạo chi tiết mà dung khuôn khơng thể làm HVTH: Bùi Bính Khiêm 128 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Sau thời gian thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim lọai cơng nghiệp”, hướng dẫn tận tình PGS TS Nguyễn Thanh Nam, tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích liên quan đến đề tài Bản thuyết minh luận văn hoàn thành số nội dung đề ban đầu sau: − Tìm hiểu quy trình cơng nghệ biến dạng gia tăng vật liệu Đưa yếu tố cần thiết, yêu cầu kỹ thuật phương pháp gia công đơn điểm hai điểm phương pháp biến dạng gia tăng − Thiết kế sản phẩm cho q trình gia cơng mơ hình 3D, xuất chương trình chương trình Pro/E Wildfire 3.0 − Đưa tính tốn để xác định kích thước đồ gá cho điểm hai điểm Đối với phương pháp gia công − Thực nghiệm gia công biến dạng gia tăng đơn thực gia công cánh tay chân robot − Đối với gia công công nghệ biến dạng gia tăng điểm gia công sản phẩm gia dụng như: đĩa, vỏ máy khoan, gạt tàn thuốc… − Các sản phẩm công nghiệp như: Vỏ lốc máy xe SH, đèn xe Atilla, mâm bánh xe ô tô… − Các sản phẩm mang tính mỹ thuật như: Mặt nạ người, Mẫu LoGo… HVTH: Bùi Bính Khiêm 129 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam Hướng phát triển Đề tài giai đoạn bắt đầu nghiên cứu ứng dụng Việt Nam, nhóm nghiên cứu giới vấn đề gặp phải hạn chế công nghệ Từ hạn chế nêu sau đưa số hướng phát triển đề tài - Vấn đề góc giới hạn biến dạng Cần có mơ hình tốn học dự đốn tương đối xác góc biến dạng max loại vật liệu cụ thể Sử dụng đầu dụng cụ nhiều bậc tự (máy phay trục chẳng hạn) tạo hình nhiều sản phẩm có biên dạng phức tạp để khắc phục vấn đề góc nghiêng thành - Nghiên cứu chiến lược tạo đường chạy dụng cụ tối ưu trình tạo hình nhằm khắc phục vết, đường chạy dụng cụ để lại bề mặt sản phẩm sau tạo hình Bên cạnh chiến lược tạo đường chạy dụng cụ tốt nâng cao khả biến dạng làm giảm thời gian tạo hình - Sự sai lệch kích thước sản phẩm: hiệu ứng springback Đã có nhiều nghiên cứu đề xuất để khắc phục tượng này, nhiên đa phần cịn mơ hình lý thuyết chưa ứng dụng nhiều vào tạo hình thực tế Đề tài tiếp thu nghiên cứu để ứng dụng vào tạo hình thực tế qua kiểm chứng số vật liệu cụ thể: có tác giả dùng mơ hình tốn học tính sai lệch kích thước sản phẩm sau gia cơng để có thủ thuật bù trừ hợp lý vào mơ hình CAD ban đầu, sử dụng loại lót trình tạo hình để hạn chế nảy ngược trở lại… - Xử lý sản phẩm sau gia cơng: tách rời phần sản phẩm cần lấy, cần có thêm nguyên công phụ để cải thiện chất lượng bề mặt (mài, đánh bóng, đắp thêm lớp phủ…) - Hạn chế kích thước giới hạn vật liệu sản phẩm: phụ thuộc vào không gian làm việc tải trọng dọc trục máy Hiện đa phần nhóm nghiên cứu sử dụng máy phay CNC trục để tạo hình Để cơng nghệ thực ứng dụng rộng rãi thực tế cần có máy tạo hình chun dùng Hiện giới HVTH: Bùi Bính Khiêm 130 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam có nhà sản xuất máy (Công ty Amino vài tác giả nghiên cứu độc lập Dr J.M.Allwood – ĐH Cambridge, Matshubatra – GS Nhật) Do hướng nghiên cứu cần trọng đầu tư thiết kế chế tạo máy tạo hình chuyên dùng ISF Chỉ có máy tạo hình chun dùng giải tốn giới hạn khơng gian gia cơng lực biến dạng vật liệu dày cứng (thép mềm, titan) - Đề tài nhận hỗ trợ từ đề tài nghiên cứu B 2008-20-05 TĐ - Tác giả xin chân thành cám ơn HVTH: Bùi Bính Khiêm 131 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Trần Văn Địch, Đồ gá, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009 [2] Duflou, J R., Lauwers, B., Verbert, J., Tunckol, Y., de Baerdemaker, H., 2005a Achievable Accuracy in Single Point Incremental Forming: Case Studies In: Banabic, D (Ed.), Proc of the 8th Esaform conference on material forming Vol Bucharest, pp 675–678 [3] Edward Leszak “Apparatus and Process for Incremental Dieless Forming” Ser.No 388.577 10 Claims (Cl 72- 81) [4] Hagan, E., Jeswiet, J., 2003 A review of conventional and modern single point sheet metal forming methods In: Proc of the IMechE, Journal of Engineering Manufacture - Part B Vol 217 pp 213–225 [5] Ham, M., Jeswiet, J (2006) Single point incremental forming and the forming criteria for AA3003 Annals of the CIRP, vol 55, Issue 1, pp 241-244 [6] Ham, M., Jeswiet, J (2007) Forming limit curves in single point incremental forming Annals of the CIRP, vol 56, Issue 1, pp 277-280 [7] Hirt, G., 2004 Tools and Equipment used in Incremental Forming In: 1st Incremental Forming Workshop University of Saarbrucken [8] J.Jeswiet, F Micari, G Hirt, A Bramley, J Duflou, J Allwood Asymmetric Single Point Incremental Forming of Sheet Metal, Ann CIRP Annals, 54, 2005, 623-649 [9] Jeswiet, J., Hagan, E., Apr 2001 Rapid Proto-Typing of a Headlight with Sheet Metal In: Proc of the 9th International Conference on Sheet Metal Leuven, pp 165–170 [10] Jeswiet, J., Young, D., Ham, M., May 2005d Non-traditional Forming Limit Diagrams for Incremental Forming In: Trans Tech Publications (Ed.), Advanced Materials Research Vol 6-8 Switzerland, pp 409–416 HVTH: Bùi Bính Khiêm 132 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam [11] J.Jeswiet, F Micari, G Hirt, A Bramley, J Duflou, J Allwood Asymmetric Single Point Incremental Forming of Sheet Metal, Ann CIRP Annals, 54, 2005, 623-649 [12] Kim, Y H., Park, J J (2003) Fundamental studies on the incremental sheet metal forming technique Journal of Material processing Technology, vol 140, pp 447453 [13] Lamminen, L., May 2005 Incremental Sheet Forming with an Industrial Robot Forming Limits and Their Effect on Component Design In: Trans Tech Publications (Ed.), Advanced Materials Research Vol 6-8 Switzerland, pp 457– 464 [14] Meyer, L W.and Gahlert, C., Hahn, F., May 2005 Influence of an incremental deformation on material behaviour and forming limit of Aluminium Al99,5 and QT-steel 42CrMo4 In: Trans Tech Publications (Ed.), Advanced Materials Research Vol 6–8 Switzerland, pp 417–424 [15] Pohlak, M., Majak, J., Küttner, R (2006 b) Incremental Sheet Forming Process Modelling - Limitation Analysis Proceedings of Mechanics and Materials in Design 2006 Conference, Porto [CD-ROM] [16] P.A.F Martins, N Bay, M Skjoedt, M.B Silva, Theory of single point incremental forming, CIRP Annals - Manufacturing Technology 57 (2008) 247– 252 [17] Yoon, S J., Yang, D Y., 2003 Development of a Highly Flexible Incremental Roll Forming Process for the Manufacture of a Doubly Curved Sheet Metal In: CIRP Annals Vol 52/1 pp 201–204 [18] Young, D., Jeswiet, J., 2005 Forming Limit Diagrams for Single-Point Incremental Forming of Aluminium Sheet In: Proc of the IMechE, Journal of Engineering Manufacture - Part B Vol 219/4 pp 359–364 HVTH: Bùi Bính Khiêm 133 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Nam LÍCH LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: BÙI BÍNH KHIÊM Ngày, tháng, năm sinh: 01/05/1978 Nơi sinh: Phú Yên Địa liên lạc: 59/8 Đô Đốc Long, Phường Tân Quý, Quận Tân Phú Điện Thoại: 0906660817 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1998 - 2004: Sinh viên Đại học chuyên ngành Chế Tạo Máy, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM 2007- đến nay: Học viên Cao Học chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy, trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC 2004 - 2006: Làm việc Cơng ty Cổ Phần Thiết Bị hoá chất 2006 - 2008: Làm việc Công ty TM-DV Hà Yến 2009: Làm cơng việc nhà HVTH: Bùi Bính Khiêm 134 ... Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy MSHV: 00407708 Khóa: 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ SPIF (Single Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim lọai công nghiệp 2- NHIỆM... TĨM TẮT Cơng nghệ tạo hình biến dạng gia tăng (ISF) loại hình kỹ thuật tạo hình kim loại ứng dụng công nghiệp chế tạo, công nghiệp hàng khơng, cơng nghiệp quốc phịng, y tế ứng dụng rộng rãi... Point Incremental Forming) gia cơng tạo hình kim lọai công nghiệp? ?? Sau thời gian nghiên cứu, luận văn đạt kết sau: − Thiết kế chế tạo đồ gá cho trình sản xuất cơng nghệ SPIF − Ứng dụng công nghệ