Nghiên cứu xác định miền ổn định cho quá trình tạo hình cục bộ liên tục khi gia công trên máy công cụ điều khiển số CNC

Giới thiệu chung về phương pháp gia công biến dạng tạo hình cục bộ liên tục và máy công cụ CNC. Lý thuyết về gia công biến dạng dẻo kim loại. Thiết kế và xây dựng phương pháp biến dạng tạo hình cục bộ liên tục. Phương pháp phần tử hữu hạn dùng trong mô phỏng. Xác định miền ổn định cho quá trình tạo hình cục bộ liên tục khi gia công trên máy CNC và ứng dụng vào sản phẩm phức tạp.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ DUY THUẦN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MIỀN ỔN ĐỊNH CHO QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH CỤC BỘ LIÊN TỤC KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN Hà Nội - Năm 2012 Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan, mà tơi viết luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu ý tưởng Tác giả khác có trích dẫn nguồn gốc cụ thể Luận văn chưa bảo vệ hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ chưa công bố phương tiện thơng tin Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm mà tơi cam đoan Hà nội, tháng 04 năm 2013 Học viên Tạ Duy Thuần Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn TS: Nguyễn Đức Toàn, người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt Bộ môn gia công vật liệu tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận Văn Do lực thân hạn chế nên Luận Văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy giáo, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Tạ Duy Thuần Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Giới hạn đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận văn 10 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG BIẾN DẠNG TẠO HÌNH CỤC BỘ LIÊN TỤC VÀ MÁY CÔNG CỤ CNC 11 1.1 Giới thiệu chung 11 1.2 Máy công cụ điều khiển số 13 1.2.1 Các hệ thống liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số 13 1.2.2 Chuyển động trục khái niệm hệ tọa độ 14 1.3 Khái quát hệ thống điều khiển CNC 18 1.3.1 Khái niệm hệ điều khiển số .18 1.3.2 Các dạng điều khiển số 18 1.3.3 Hệ điều khiển CNC ( Computer Numerical Control) 18 1.3.4 Một số hệ điều hành 19 1.4 Các tiêu gia công máy CNC 20 1.4.1 Thông số hình học 20 1.4.2 Thông số gia công 20 1.4.3 Hướng phát triển máy CNC giới Việt Nam 21 1.5 Kết luận chương 22 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VỀ GIA CÔNG BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 23 2.1 Khái niệm 23 2.2 Giải thích trượt 23 2.3 Giải thích tượng song tinh 24 2.4 Các tượng xảy biến dạng dẻo 24 2.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại 26 2.5.2 Tốc độ biến dạng nhiệt độ 26 Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học 2.5.3 Thành phần tổ chức kim loại .26 2.6 Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tính chất tổ chức kim loại 27 2.6.1 Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính kim loại 27 2.6.2 Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới lý tính kim loại .27 2.6.3 Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới hố tính 27 2.7 Các định luật áp dụng gia công áp lực 27 2.7.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn song song với biến dạng dẻo 27 2.7.2 Định luật ứng suất dư 28 2.7.3 Định luật thể tích khơng đổi 28 2.7.4 Định luật trở lực bé .29 2.8 Lý thuyết ứng suất 29 2.8.1 Trạng thái ứng suất .29 2.8.2 Trạng thái biến dạng .31 2.9 Điều kiện dẻo định luật chảy dẻo 33 2.9.1 Khái niệm tổng quát 33 2.9.2 Điều kiện dẻo cường độ ứng suất tiếp 34 2.9.3 Điều kiện dẻo ứng suất tiếp lớn 36 2.10 Kết luận chương 38 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG TẠO HÌNH CỤC BỘ LIÊN TỤC 39 3.1 Giới thiệu chung 39 3.2 Đường dụng cụ biến dạng tạo hình cục liên tục 43 3.3 Mơ hình khí biến dạng cục 47 3.3.1 Tìm hình dáng cuối nguyên tắc lượng tối thiểu 49 3.3.2 Tìm phân phối biến dạng sử dụng nghịch đảo FEM .52 3.4 Kết luận chương 59 CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN DÙNG TRONG MÔ PHỎNG 60 4.1 Phương pháp phần tử hữu hạn 60 4.2 Các mơ hình tốn học phương pháp phần tử hữu hạn 62 4.2.1 Phương trình mơ tả chuyển vị .62 4.2.2 Phương trình mơ tả lực hút 62 4.2.3 Phương trình vi phân đường đàn hồi 63 4.3 Giới thiệu số phần mềm FEM 63 4.3.1 Ansys 63 4.3.2 Catia 66 4.3.3 Giới thiệu phần mềm mô ABAQUS sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn .68 4.4 Các bước thực toán phần tử hữu hạn 68 4.5 Kết luận 69 Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học CHƯƠNG V: XÁC ĐỊNH MIỀN ỔN ĐỊNH CHO QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH CỤC BỘ LIÊN TỤC KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC VÀ ỨNG DỤNG VÀO SẢN PHẨM PHỨC TẠP 70 5.1 Miền ổn định trình tạo hình cục liên tục 70 5.2 Vật liệu gia công SPCC 72 5.3 Quá trình tạo hình cục liên tục phương pháp mô 73 5.3.1 Mô thực nghiệm 75 5.3.2 Tiêu chuẩn phá hủy dẻo 77 5.4 Miền ổn định cho trình gia cơng với vật liệu SPCC 81 5.4.1 Áp dụng tạo mẫu nhanh cho chi tiết có bề mặt phức tạp .82 5.4.2 So sánh qua mô vào thực nghiệm sản phẩm 83 5.5 Kết luận chương 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI CẢM ƠN .87 Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống gá đặt CNC 12 Hình 1.2: Máy robot CNC 12 Hình 1.3: Sơ đồ gá lắp 13 Hình 1.4 Ký hiệu trục tọa độ máy CNC 15 Hình 1.5 Các trục toạ độ máy CNC 17 Hình 2.1 Sơ đồ lệch 24 Hình 2.2 Sơ đồ song tinh 25 Hình 2.3: Trạng thái ứng suất khối phân tố 30 Hình 2.4: Tiêu chuẩn chảy dẻo Von Mises 35 Hình 2.5: Bề mặt chảy dẻo Von Mises khơng gian ứng suất 36 Hình 2.6: Tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca mặt phẳng 37 Hình 2.7: Các tiêu chuẩn chảy mặt phẳng lệch 37 Hình 2.8: Các bề mặt chảy dẻo khơng gian ứng suất 38 Hình 3.1 Các sản phẩm tạo mẫu nhanh từ biến dạng dẻo cục liên tục a) nha khoa, b) y tế, c) lòng đèn pha, d) điêu khắc, e) bỏ ô tô 40 Hình 3.2: Máy CNC xây dựng ISMF 41 Hình 3.3: Bản vẽ chi tiết 42 Hình 3.4: Dụng cụ đầu chỏm cầu 42 Hình 3.5: Sinh đường dụng cụ mơ tạo hình cục liên tục 44 Hình 3.6: Mơ đường gia cơng 44 Hình 3.7: Mối quan hệ hình học dụng cụ chi tiết theo phương ngang 45 Hình 3.8: Mối quan hệ hình học dụng cụ chi tiết theo phương thẳng đứng 47 Hình 3.9: Hai vị trí liên tiếp dụng cụ tạo hình 50 Hình 4.1: Quá trình miền nội suy hàm quan hệ 61 Hình 5.1 Giới hạn tạo hình biến dạng tạo hình cục liên tục so với phương pháp truyền thống 72 Hình 5.2 tạo hình bề mặt lõm a) tạo hình bề mặt lồi b) 74 Hình 5.3 kết mơ thực nghiệm cho hình tháp vng với góc độ khác 77 Hình 5.4 Mơ hình 3D sử dụng mô 78 Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.4 Quá trình gia công máy CNC 79 Hình 5.5 Sản phẩm bị hỏng với góc thành tương thay đổi 79 Hình 5.6: Chiều cao đạt sau tạo hình cục liên tục với góc thành tường khác 80 Hình 5.7: Miền ổn định cho trình tạo hình cục 81 Hình 5.8: Mô taọ mẫu nhanh bề mặt phức tạp 83 Hình 5.9: Sản phẩm trình tạo hình cục tạo mẫu nhanh 84 Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong vài năm gần hàng loạt phương pháp cắt phơi kim loại phát triển Vì khơng sử dụng phương pháp khuôn, mà phương pháp cắt khn kim loại tấm, cịn gọi phương pháp biến dạng tạo hình cục liên tục có hiệu việc sử dụng tạo mẫu nhanh chế tạo mẫu thử nhỏ Ngày nay, trở thành chủ đề nghiên cứu phát triển hàng đầu lĩnh vực cơng nghiệp Biến dạng tạo hình cục liên tục trình sáng tạo sản xuất sản phẩm kim loại máy tính điều khiển số (CNC) với chuyển động tạo hình dụng cụ đơn giản hình thành biên dạng kim loại mong muốn Quá trình liên quan đến việc sử dụng dụng cụ hình chỏm cầu để thực biến dạng cục liên tục kim loại máy phay CNC Có thể phối hợp điều khiển chuyển động theo chiều X,Y,Z Quá trình cung cấp phương pháp tạo mẫu nhanh cho sản phẩm kim loại trực tiếp từ mơ hình 3D có trợ giúp máy tính thiết kế mơ hình (CAD,CAM) để hồn thiện sản phẩm Để có đường dẫn dụng cụ cho hình dạng phức tạp, tập tin CAD phần thiết kế hình thành, sau nhập vào để hỗ trợ sản xuất phần mền máy tính (CAM) mơ Chính lý tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục gia công máy công cụ điều khiển số CNC” để nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài tìm miền ổn định phương pháp biến dạng tạo hình cục liên tục qua ứng dụng vào gia cơng kim loại có biên dạng phức tạp máy điều khiển số CNC để đạt kết nghiên cứu Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học Đối tượng nghiên cứu Máy CNC kết hợp với phần mềm (CAD, CAM) gia cơng biến dạng tạo hình cục liên tục kim loại xác định miền ổn định cho vật liệu cụ thể ứng dụng để tạo hình cục liên tục bề mặt phức tạp Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu công nghệ gia công máy CNC Nghiên cứu lý thuyết biến dạng dẻo kim loại Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình tạo hình gia cơng cục liên tục Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn mô Nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục gia công máy công cụ điều khiển số Ứng dụng vào để gia công biên dạng phức tạp gia cơng tạo hình cục liên tục Giới hạn đề tài Đề tài dừng lại việc nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục kim loại gia công máy công cụ điều khiển số CNC việc tìm miền ổn định ứng dụng gia cơng tạo hình bề mặt phức tạp Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Đề tài mở hướng nghiên cứu gia công sản phẩm không cần gia công khuôn mà tạo chi tiết có biên dạng phức tạp, ứng dụng phát triển mạnh tương lai gia biên dạng có độ xác cao hình dạng phức tạo vỏ ơtơ xe máy… Hiệu kinh tế- xã hội: Việc nghiên cứu phương pháp giúp tiết kiệm thời gian gia công, giảm chi phí việc làm khn Nó có ứng dụng sản suất hàng loạt nhỏ đơn Phương pháp nghiên cứu Đề tài thực phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: Học viên: Tạ Duy Thuần Luận văn thạc sĩ khoa học 0.0009 K (MPa) 534.1 n 0.274 Mối quan hệ ứng suất kéo mơ tả theo quy luật cứng hóa Swift, giá trị tính theo cơng thức chung sau: = K( + n p) (5.6) Trong đó: K hệ số dãn dài, n số mũ, , p, ứng suất tương đương, biến dạng tương đương biến dạn ban đầu 5.3 Quá trình tạo hình cục liên tục phương pháp mơ Biến dạng tạo hình cục liên tục q trình gia cơng sáng tạo để sản xuất sản phẩm kim loại máy gia công điều khiển số (CNC) nhờ vào dụng cụ tạo hình đơn giản để làm biến dạng dẻo kim loại theo hình dáng mong muốn Chuyển động điều khiển dụng cụ cho phép tạo hình biên dạng chiều Phương pháp gia cơng tạo hình mang lại nhiều thuận tiện việc tạo mẫu nhanh chi tiết kim loại dựng hình trực tiếp từ mơ hình CAD 3-D để thành sản phẩm hồn thiện mà khơng cần giai đoạn trung gian truyền thống để thiết kế chế tạo dụng cụ khn mẫu Có hai kiểu tạo hình biến dạng cục liên tục tạo hình theo bề mặt lõm (hình 5.1 a) tạo hình bề mặt lồi (hình 5.1 b) chúng phía bề mặt chi tiết mà dụng cụ có chuyển động tạo hình Học viên: Tạ Duy Thuần 73 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.2 tạo hình bề mặt lõm a) tạo hình bề mặt lồi b) Sự phụ thuộc thơng số vật liệu dạng trình tạo hình cục liên tục nghiên cứu trước Để kiểm tra tác động tới đường sinh chi tiết tạo hình, cụ thể loại thép SPCC chúng tơi khả tạo hình tăng bán kính đường cong (đặc trưng cho đường sinh) giảm Mới đây, nhóm Park Nguyen thực nghiệm mô chứng minh thay đổi liên tục tạo hình biến dạng cục liên tục cải tiến khả tạo hình kim loại Để làm rõ ảnh hưởng thơng số q trình tạo hình biến dạng cục liên tục, Nguyen mô hợp chất từ tính, thay đổi liên tục bước dụng cụ bán kính dụng cụ, từ kết luận: khả tạo hình giảm bước bán kính dụng cụ tăng Học viên: Tạ Duy Thuần 74 Luận văn thạc sĩ khoa học 5.3.1 Mô thực nghiệm Mô số cho phương pháp tạo hình biến dạng cục liên tục đề thách thức cần giải nhiều thời gian q trình mơ tiếp xúc dụng cụ bề mặt tạo hình ln thay đổi Do bề mặt tạo lưới mô không nên phức tạp đường dẫn dụng cụ phải lập trình mơ xuất vào file đầu vào phần mềm CAE chuyên dụng như: ABAQUS, DEFORM, LS-DYNA… phần mềm cung cấp mơ đàn dẻo, đàn cứng q trình tạo hình kim loại Các đặc tính phân bố ứng suất, biến dạng, phá hủy dẻo… tra dễ dàng thơng qua q trình mơ Các kết q trình mơ sau sử dụng để thu hình dáng tối ưu tính chất vật liệu yêu cầu cho sản phẩm cuối Trước mô q trình biến dạng tạo hình Cơ tính mơ hình 3D, biên dạng hình học đối tượng bề mặt tiếp xúc phải xây dựng Mơ hình đàn hồi dẻo thường lựa chọn để mơ thơng qua tính chất vật liệu mơ dun đàn hồi, hệ số Pốtxơng khối lượng riêng vật liệu Các phương trình đường cong kéo nén vật liệu mơ hình bất đẳng hướng phải áp dụng để mô tả quy luật chảy dẻo vật liệu cần mô Ngày nay, mơ q trình sản xuất (FEM) cơng cụ chủ yếu thường sử dụng để tìm hiểu, dự đốn cải tiến nhiều q trình tạo hình khác như: dập, nghiền, vuốt,…, đồng thời công cụ để làm rõ đặc trưng tạo hình, ngăn ngừa phá hủy dẻo xảy Tuy nhiên, phần mềm thương mại bất tiện để mô q trình tạo hình thơng thường cho hình dạng phức tạp chương trình hỗ trợ chuyển động đơn giản tịnh tiến quay Để khắc phục bất tiện này, nhà nghiên cứu kết hợp mơ CAM, CAE có sử dụng chương trình MATLAB thay đổi liệu đầu vào hệ thống file ABAQUS Phương pháp dùng mô chia chi tiết thành nhiều phần Thậm chí ISF sử dụng rộng rãi sản xuất, tạo hình chi tiết dạng tài liệu chia cắt mơ hình, cho ISF mơ FEM, không đủ để tham khảo Để so sánh khác biệt phương pháp chia nhỏ mơ hình tạo hình, nghiên cứu trước nhóm Gouveia phân tích giá trị bốn tiêu chuẩn: tiêu chuẩn tổng quan chất dẻo, Cockeroft & Latham, nhóm Brozzo, Oyane Họ tiêu chuẩn Học viên: Tạ Duy Thuần 75 Luận văn thạc sĩ khoa học Oyane phù hợp theo kết phân tử hữu hạn Do theo nghiên cứu này, trang bị tiêu chuẩn dễ uốn gẫy, phát triển Oyane, kết luận vấn đề thực tế tạo hình thơng thường, mô FEM qua VUMAT dựa sở kết hợp định luật vật rắn đẳng hướng động học Sau thu thập đầy đủ liệu từ thực nghiệm thực tế, liệu thực nghiệm sử dụng tham số đầu vào cho q trình mơ Để xác đinh độ xác q trình mơ so với ứng dụng thực tế, hình dạng tháp vng với góc độ khác tiến hành mơ để dự đốn chiều cao tạo hình thu xuất vết rách sản phẩm cho vật liệu thép cán nguội Hình 5.3 mơ tả kết mô Từ kết mơ ta quan sát tượng phá hủy dẻo xảy với góc nghiêng thành tháp 80o chiều cao tạo hình thu tương ứng 25mm (hình 5.3 a) Trong tạo hình với hình tháp vng với góc nghiên 45o không quan sát tượng phá hủy dẻo xảy kết thúc trình gia cơng với chiều cao tạo hình cuối 40mm (hình 5.3 b) Để kiểm tra khả dự đốn q trình mơ phỏng, thực nghiệm tương ứng tiến hành hình 5.3 Các kết thực nghiệm phù hợp với kết dự đốn q trình mơ tạo hình biến dạng cục liên tục Học viên: Tạ Duy Thuần 76 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.3 kết mơ thực nghiệm cho hình tháp vng với góc độ khác 5.3.2 Tiêu chuẩn phá hủy dẻo Để dự đoán xác phá hủy xảy mô FEM, nhiều tiêu chuẩn đưa Dựa sở biến dạng dẻo kim loại, nhóm Oyane đưa tiêu chuẩn phá hủy dẻo bắt nguồn từ lí thuyết độ dẻo cho vật liệu xốp theo công thức: + C )d = C (5.7) Trong điều kiện ứng suất đơn, cơng thức 5.7 có dạng: ( + C )ε 1f(bền kéo) = C (5.8) Trong điều kiện ứng suất phẳng, công thức 5.7 có dạng: ( + C ) ε 1f Trong tương đương, = C2 ứng suất trung bình, (5.9) ứng suất tương đương, biến dạng biến dạng tương đương giá trị đứt gãy, C1, C2 thông số vật liệu Để xác định C1, C2 cho mơ hình phá hủy, thực kiểm tra ứng suất kéo trục mặt phẳng kéo Kiểm tra trục đo độ dãn dài vật liệu hai điểm theo chiều rộng vài điểm theo chiều dày mẫu Kiểm tra mặt phẳng có giá trị phá hủy mặt phẳng kéo Sau có giá trị nhiều điểm theo chiều rộng Học viên: Tạ Duy Thuần 77 Luận văn thạc sĩ khoa học chiều dày, tiến hành tính tốn lấy giá trị trung bình, sử dụng tính tốn kiểm tra độ biến dạng tối đa (tại điểm phá hủy) theo mặt phẳng Áp dụng với vật liệu thí nghiệm Oyane, xác định giá trị C1, C2 0,15 0,76 theo công thức 5.8 5.9 Tiêu chuẩn Oyane cơng thức 5.7 chìa khóa để nhóm Nguyen tiếp cận chương trình VUMAT, để sử dụng ABAQUS/Explicit với kết hợp vật rắn đẳng hướng/động học theo tiêu chuẩn chảy dẻo von Mises Khi viết lại tiêu chuẩn phá hủy công thức 5.7, theo thích phân đây: I= + C )d (5.10) Lịch sử ứng suất biến dạng kéo phần tử tạo hình tính tốn sử dụng FEM Khi tham số công thức 5.10 tiến tới 1, đứt gãy xảy ra, giá trị I tính tốn cho phần tử hữu hạn, suốt trình tạo hình Hình 5.4 Mơ hình 3D sử dụng mơ Chúng gia công máy CNC sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với hình dạng kích thước góc thành tường khác 850 , 600 với phôi vuông Học viên: Tạ Duy Thuần 78 Luận văn thạc sĩ khoa học 200x200 (mm) với mơ hình hình vng 100x100 (mm), dụng cụ đầu chỏm cầu có đường kính chỏm cầu 10mm, lượng tiến dao 50mm/phút, chiều sâu lát cắt 0.5mm Phôi sử dụng thép SPCC, Mũi đột khuôn sử dụng vật liệu cứng Khuôn kẹp chặt, dụng cụ dịch chuyển theo đường chạy dao từ phần mềm CAM Ma sát xảy tuân theo định luật Cu lông Hệ số ma sát phôi khuôn/dụng cụ μ1 = μ2 = 0,1 Kết khơng có đứt gãy thành sản phẩm nghiêng 45 độ, I đạt cực đại 0,512 không tăng hành trình dụng cụ tăng Khi thành sản phẩm 80 độ, đứt gãy xảy hành trình dụng cụ 25mm, giá trị I cực đại 1,242 Hình 5.4 Q trình gia cơng máy CNC Hình 5.5 Sản phẩm bị hỏng với góc thành tương thay đổi Học viên: Tạ Duy Thuần 79 Luận văn thạc sĩ khoa học Từ công thức mô thực nghiệm tiến hành tạo hình với hình dạng thơng thường sau: Hình 5.6: Chiều cao đạt sau tạo hình cục liên tục với góc thành tường khác Học viên: Tạ Duy Thuần 80 Luận văn thạc sĩ khoa học 5.4 Miền ổn định cho trình gia công với vật liệu SPCC Qua kết mô thực nghiệm trên, đo đạc kích thước chiều cao góc thành tường tạo sản phẩm phá hủy dẻo không để đưa sơ đồ miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục gia công vật liệu SPCC gia công máy CNC phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng 90 50 60 70 80 (mm) phần mềm ABAQUS 6.5 sau: 30 40 Miê`n pha´hu?y 10 20 Miê`n an toa`n 40 ° 45 ° 50 ° 55 ° 60 ° 65 ° 70 ° 75 ° 80° 85 ° 90° Hình 5.7: Miền ổn định cho trình tạo hình cục Sơ đồ miền ổn định điểm gia cơng nằm phía đường giới hạn sơ đồ không bị phá hủy nứt gãy Còn điểm nằm miền giới hạn bị phá hủy gây hỏng chi tiết Do chúng tơi dựa sơ đồ miền giới hạn để xây dựng miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục cơng máy CNC Học viên: Tạ Duy Thuần 81 Luận văn thạc sĩ khoa học 5.4.1 Áp dụng tạo mẫu nhanh cho chi tiết có bề mặt phức tạp Để tạo hình biến dạng cục liên tục cho chi tiết có bề mặt phức tạp chi tiết cho nhiều góc thành tường khác nhau, chi tiết thiết kế phải đảm bảo khả tạo hình theo điều kiện cụ thể sau: Phải phù hợp với không gian làm việc máy CNC hành Phải nằm vùng an toàn biến dạng dẻo việc so sánh góc nghiêng lớn nhât ứng với chiều cao tạo hình tương ứng Nếu phát thấy có khả phá hủy dẻo vùng tiến hành mơ trước để kiểm tra Thu thập liệu đầu vào cho q trình mơ biến dạng tạo hình cục liên tục nhiệm vụ khơng dễ dàng Các hệ số ma sát dụng cụ tạo hình vật mẫu chưa đo đạc xác định cách xác nhà khoa học Việc đo đạc lực gia công trình tạo hình chuyển đổi chúng thành hệ số ma sát tham khảo gặp nhiều khó khăn Nhìn chung hệ số ma sát thừa nhận khoảng từ 0.05 đén 0.2 tùy vào điều kiện cụ thể trình gia cơng Một vấn đề khó khăn khác thu liệu vật liệu đáng tin cậy Hầu hết nghiên cứu sử dụng vật liệu tiêu chuẩn tiến hành thực nghiệm phương pháp thử kéo nén thông thường Tuy nhiên liệu thực nghiệm cung cấp kết với giá trị biến dạng thấp giá trị biến dạng quan sát trình tạo hình cục liên tục Do phương trình biểu diễn đường cong ứng suất biến dạng cho mức độ biến dạng cao cần thiết đẻ mô số q trình tạo hình đặc biệt Để mơ tạo hình biến dạng bề mặt phức tạp tạo hình biến dạng cục liên tục, liệu tọa độ điểm dụng cụ (CL data) hiệu chỉnh việc chia nhỏ đường nội suy cung tròn thành đoạn thẳng đảm bảo sai số cho phép đưa vào file đầu vào phần mềm ABAQUS thơng qua lập trình hàm phần mềm MATLAB Học viên: Tạ Duy Thuần 82 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.8 số kết mô sản phẩm đạt sau tạo mẫu nhanh sản phẩm có bề mặt phức tạp Hình 5.8: Mơ taọ mẫu nhanh bề mặt phức tạp 5.4.2 So sánh qua mô vào thực nghiệm sản phẩm Như thấy phương pháp mô công cụ đặc biệt hữu hiệu để hiểu biết, dự đoán đánh giá tượng xẩy trình tạo hình biến dạng cục liên tục Phương pháp tạo mẫu nhanh chứng tỏ phương pháp sáng tạo đáp ứng tốt cho nhiệm vụ nghiên cứu phát triển sản phẩm Các bước tiến hành trình bày áp dụng cho cơng nghiệp sản xuất thực tế Khi sản phẩm tạo hình biến dạng cục liên tục thiết kế đặt hàng cho sản xuất trình tạo mẫu nhanh; mà phương pháp tạo hình truyền thống áp dụng giới hạn khả tạo hình chi phí tiền của, thời gian cho việc chế tạo khn mẫu; phương pháp tạo hình biến dạng cục liên tục sử dụng máy công cụ điều khiển số CNC với dụng cụ tạo hình đơn giản kết hợp kiểm tra mô FEM chứng tỏ phương pháp hiệu khả thi Học viên: Tạ Duy Thuần 83 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.9: Sản phẩm trình tạo hình cục tạo mẫu nhanh 5.5 Kết luận chương Chương đưa mô thực nghiệm sản phẩm q trình gia cơng biến dạng cục Xây dựng miền giới hạn q trình gia cơng cục liên tục máy CNC Ứ g dụng gia công sản phẩm phức tạp việc tạo mẫu nhanh sản phẩm Học viên: Tạ Duy Thuần 84 Luận văn thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Tích Thiện (2007), Lý thuyết dẻo kỹ thuật NXB đại học quốc gia TP HCM Nguyễn Mậu Đằng, cơng nghệ tạo hình kim loại tấm,NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Tạ Duy Liêm (2001), Hệ thống điều khiển máy công cụ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật , Hà Nội M Oyane, T Sato, K Okimoto, S Shima: Criteria for ductile fracture and their applications, J Mech Work Technol 4(1980), 65–81 Iseki, H and Kumon, H Forming limit of incremental sheet metal stretch forming using spherical rollers J.Japan Soc Technol Plasticity, 1994, 35(406), 1336–1341 Fratini, L G., Ambrogio, G., Di Lorenzo, R., Filice, L.,and Micari, F Influence of mechanical properties of the sheet material on formability in single point incremental forming Ann CIRP., 2004, 53(1), 207–210 Kim, Y H and Park, J J Effect of process parameterson formability in incremental forming of sheet metal.J Mater Process Technol., 2003, 130/131, 42–46 Ambrogio, G.,Costantino, I., De Napoli, L., Filice, L.,Fratini, L.,and Muzzupappa, M Influence of somerelevant process parameters on the dimensional accuracy in incremental forming: a numerical and experimental investigation J.Mater Process Technol., 2004,153C/154C, 501–507 Kim, T J and Yang, D Y Improvement of formabilityfor the incremental sheet metal forming process 10 Hussain, G and Int.J Mech Sci., 2000, 42, 1271–1286 Gao, L A novel method to test the thinning limits of sheet-metals in negative incremental forming Int J Mach Tools Mf., 2007, 47, 419–435 Học viên: Tạ Duy Thuần 85 Luận văn thạc sĩ khoa học 11 Hussain, G., Gao, L., and Dar, N U An experimental study on some formability evaluation methods in negative incremental forming J.Mater Process Technol., 2007, 18, 45–53 12 Hussain, G., Gao, L., Hayat, N., and Qijian, L The effect of variation in the curvature of part on the formability in 13 Powell, N N and Andrew, C Incremental forming of angled sheet metal components without dedicated dies 206, 41–47 14 Matsubara, S Incremental backward bulge forming of a sheet metal with a hemispherical head tool J Japan Soc Technol Plasticity, 1994, 35(406), 1311–1316 15 Avitzur, B and Yang, C T Analysis of power spinning of cones J Eng Ind., Trans ASME, 1960, 82, 231–245 16 Kalpakcioglu, S A study of shear-spinnability of metals J Eng Ind., Trans ASME, 1961, 83, 485–495 17 Lee, C H and Kobayashi, S.New solutions to rigid plastic deformation problems using matrix methods Trans ASME, J Eng Ind., 1973, 95, 865– 873 18 Lung, M and Mahrenholtz, O A finite element procedure for analysis of metal forming processes 19 Trans.CSME., 1973–1974, 2, 31 Mori, K., Osakada, K., and Oda, T Simulation of planestrain rolling by the rigid-plastic finite element method Intl J Mech Sci., 1982, 24, 519 Học viên: Tạ Duy Thuần 86 Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành kết q trình học tập nghiên cứu năm học Học viên thực Bên cạnh nỗ lực Học viên, thành công luận văn thiếu giảng dạy, quan tâm, giúp đỡ tập thể thầy cô giáo trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội trình học tập lúc thực luận văn tốt nghiệp Nhân xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Đức Toàn tập thể Thầy cô Bộ môn Gia Công Vật Liệu & Dụng Cụ Công Nghiệp - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Phịng kỹ thuật – Cơng ty khí xác, tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm suốt trình giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi giúp hoàn thành tốt luận văn Cũng dịp này, xin chân thành cảm ơn Cha mẹ nuôi dạy động viên, giúp đỡ suốt năm vừa qua, cảm ơn bạn bè, bạn Viện khí đại học Bách Khoa Hà Nội hỗ trợ tơi q trình học tập thực luận văn Hà nội, tháng 04 năm 2013 Học viên thực Tạ Duy Thuần Học viên: Tạ Duy Thuần 87 ... hữu hạn mô Nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục gia cơng máy công cụ điều khi? ??n số Ứng dụng vào để gia công biên dạng phức tạp gia công tạo hình cục liên tục Giới hạn... chọn đề tài ? ?Nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục gia công máy công cụ điều khi? ??n số CNC? ?? để nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài tìm miền ổn định phương... tài dừng lại việc nghiên cứu xác định miền ổn định cho trình tạo hình cục liên tục kim loại gia công máy công cụ điều khi? ??n số CNC việc tìm miền ổn định ứng dụng gia cơng tạo hình bề mặt phức