(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt tích hợp siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM GVHD: ThS TRẦN MAI VĂN NGUYỄN HỒNG LONG HẢI VỊNG CHÍ HẢI PHAN PHỤNG NGHĨA SKL004747 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM Giảng viên hướng dẫn: TRẦN MAI VĂN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỒNG LONG MSSV: 12144029 HẢI VỊNG CHÍ HẢI PHAN MSSV: 12144030 PHỤNG NGHĨA MSSV: 12144071 Lớp: 121441 Khóa: 2012 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM Giảng viên hướng dẫn: TRẦN MAI VĂN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỒNG LONG MSSV: 12144029 HẢI VỊNG CHÍ HẢI PHAN MSSV: 12144030 PHỤNG NGHĨA MSSV: 12144071 Lớp: 121441 Khóa: 2012 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Trần Mai Văn Nguyễn Hoàng Long Hải MSSV: 12144029 Sinh viên thực hiện: Vịng Chí Hải MSSV: 12144030 Phan Phụng Nghĩa MSSV: 12144071 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật khí Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm Các số liệu, tài liệu ban đầu: Bộ siêu âm transducer ultrasonic VISO TB20 (Transducer 20000Hz) − Sản phẩm dạng bán cầu − Phôi dập vật liệu đồng thau, inox Nội dung thực đề tài: 3.1 Tìm hiểu nguyên lý siêu âm lĩnh vực gia công áp lực 3.2 Tính tốn, thiết kế khn dập vuốt tích hợp siêu âm 3.3 Gia cơng, lắp ráp phần khí khn 3.4 Thực nghiệm, sửa chữa lỗi khuôn sản phẩm Các sản phẩm dự kiến: − Bộ thuyết minh tính tốn khn dập vuốt tích hợp siêu âm − Kết thí nghiệm dập − Các sản phẩm thực tế: Đầu bịt móc tường, ống inox, ống lan can Thời gian thực hiện: − Theo quy định mơn TRƯỞNG BỘ MƠN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CN CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên hướng dẫn: Trần Mai Văn Sinh viên thực hiện: MSSV: 12144029 MSSV: 12144030 MSSV: 12144071 Nguyễn Hoàng Long Hải V ị n g C h í H ả i P h a n P h ụ n g N g h ĩ a Ngành: Công nghệ kỹ thuật khí Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm Họ tên giáo viên hướng dẫn: Trần Mai Văn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Câu hỏi phản biện (nếu có): Đề nghị cho phản biện hay không: Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2016 G i o v i ê n h n g d ẫ n ( K ý & ghi rõ họ tên KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long Hải V ò n g MSSV: 12144029 MSSV: 12144030 MSSV: 12144071 C h í H ả i P h a n P h ụ n g N g h ĩ a Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật khí Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm Họ tên giáo viên hướng dẫn: Trần Mai Văn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2016 G i o v i ê n h n g d ẫ n ( K ý & ghi rõ họ tên 5.1.7 Các chi tiết khuôn gia công thực tế Tấm khuôn chứa cối (tấm số 1) Tấm gá phôi (tấm số 2) Tấm khuôn âm (tấm số 4) lắp kẹp trên, vào Gá đặt chày tích hợp siêu âm vào khn 58 Chày có tích hợp siêu âm Bộ khn lắp ráp hồn chỉnh Hình 5.1: Chi tiết khn sau gia cơng 59 Thí nghiệm so sánh kết 5.1.8 Chuẩn bị thí nghiệm  Chuẩn bị phơi  Bộ khn gán chày tích hượp siêu âm  Bộ nguồn cho siêu âm  Máy dập thủy lực  Thước kẹp Hình 5.2: Bộ khn Hình 5.3: Bộ nguồn cấp cho siêu âm 60 Thông số nguồn kích siêu âm: Nguồn vào 220V, nguồn xấp xỉ 1000V, công suất nguồn 800W, tần số dòng điện nguồn vào 50 Hz, tần số dòng điện nguồn 20 kHz Hình 5.4: Máy dập thủy lực  Thông số máy dập thủy lực DT100 SERIES 100 tấn, tác động chiều, với hành trình xi lanh 330mm Hình 5.5: Thước kẹp 61 5.1.9 Q trình thí nghiệm  Quy trình thí nghiệm dập tiến hành theo sơ đồ: Chuẩn bị phôi Đo đạt lại kết dập sản phẩm Bảng 5.7: Sơ đồ quy trình đo kết thí nghiệm 5.1.10 Kết thí nghiệm Sau dập sản phẩm với hai trường hợp có siêu âm khơng có siêu âm hai loại phôi inox đồng thau ta kết sau: A Dập inox 304 với chiều sâu 9mm 62 Khơng có siêu âm Vật liệu Inox 304 Chiều dày phôi 0,5 mm Chiều sâu dập mm Tốc độ dập 0.2 mm/s Lực dập 2000 N Dập khơng sử dụng chặn phơi Có siêu âm Vật liệu Inox 304 Chiều sâu dập mm Chiều dày phôi 0,5 mm Tốc độ dập 0.2 mm/s Lực dập 2000 N Dập không sử dụng chặn phôi Bảng 5.8: So sánh dập inox mm có khơng có siêu âm B Dập inox 304 với chiều sâu 10 mm Bảng 5.9: So sánh dập inox 10 mm có khơng có siêu âm 64 C Dập đồng C2400 với chiều sâu mm 65 Bảng 5.10: So sánh dập đồng thau có khơng có siêu âm 5.1.11 So sánh kết thực nghiệm a So sánh kết − Inox dập độ sâu 9mm:  Khơng có siêu âm: Vành phơi bị nhăn giống lúc mơ  Có siêu âm: Cải thiện lỗi nhăn bề mặt sản phẩm rõ rệt − Inox dập độ sâu 10mm:  Cả sản phẩm bị rách, chịu tác động siêu âm kết thu cho thấy chiều sâu dập chưa cải thiện − Đồng C2400 dập độ sâu 5mm:  Không siêu âm: Sản phẩm rách đạt đến chiều sâu 5mm  Có siêu âm: Sản phẩm đạt chiều sâu 5mm, không rách Cải thiện lượng nhỏ chiều sâu dập − Đồng C2400 dập độ sâu lớn 5mm:  Cả sản phẩm bị rách, điều cho thấy tác động siêu âm chưa cải thiện nhiều chiều sâu dập dự đoán b Kết luận Qua q trình thí nghiệm dập vuốt có siêu âm cho thấy:  Quy trình thiết kế với phần mềm mơ q trình dập vuốt AutoForm giúp xác định lực chặn phôi chống nhăn gần với giá trị thực tế.Ngồi ra, cịn dự đốn vùng xảy tượng nhăn, rách  Cơ sở lý thuyết trình dập vuốt kim loại chủ yếu trình bày việc tính tốn thơng số cơng nghệ, kích thước phơi… chi tiết có hình dạng đơn giản, phổ biến Tuy nhiên, thực tế sản xuất đòi hỏi mẫu mã sản phẩm phong phú, đa dạng, có hình dáng 66 phức tạp Nhờ việc sử dụng phần mềm mô số, dự đốn trước hư hỏng, mơ nguyên công dập với nhiều thông số công nghệ khác nhau, tối ưu hóa q trình dập trước chế tạo khn thực tế Do đó, giảm lãng phí phế phẩm, giảm thời gian thiết kế, chế tạo khuôn… Đề xuất phương án tăng hiệu việc dập vuốt:  Để nâng cao tuổi thọ khuôn, tiến hành tôi, ram chày cối để chày đạt độ cứng 55-59 HRC, cối 57-61 HRC  Mài lại vị trí có bán kính góc bo nhỏ chày cối mà q trình gia cơng khơng đảm bảo kích thước để tránh xảy rách góc bo  Do ảnh hưởng nhiều ngun nhân: độ xác gia cơng, mài mòn chày, cối, ma sát thay đổi  Sau dập sản phẩm,thấy có siêu âm sản phẩm bị nhăn mép so với khơng có siêu âm  Điều lí giải sau: o Khi kích sóng siêu âm tác dụng vào chày làm chày rung động Khi trình dập thực hiện, phần chày có siêu âm tác động cục lên bề mặt phôi Các phần tử kim loại phôi chuyển động nhanh đồng thời nhiệt sinh vùng tiếp xúc với chày dẫn đến việc biến dạng dẻo cục phôi dễ dàng Do đó, tượng nhăn mép giảm đáng kể 67 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬ VĂN KẾT LUẬN  Sau thời gian nghiên cứu ứng dụng siêu âm vào trình dập vuốt kim loại thực nghiệm sản phẩm thực tế, luận văn đạt số kết sau: - Tìm hiểu sở lý thuyết để dập vuốt sở lý thuyết siêu âm - Trình bày sở thiết kế sản phẩm thiết kế gá đặt siêu âm (transducer ultrasonic) - Mô trình dập vuốt sản phẩm với phần mềm AutoForm - Đánh giá so sánh kết thực nghiệm với kết mơ phần mềm, từ chọn thông số công nghệ phù hợp cho trình dập vuốt - Thiết kế hồn chỉnh khn dập vuốt tích hợp siêu âm - Ứng dụng mơ số trình dập vuốt kim loại hướng tất yếu công nghệ dập vuốt Qua việc mơ giúp dự đốn nhanh dạng hư hỏng có khả xảy giai đoạn tính tốn thiết kế, điều giúp người thiết kế không lệ thuộc nhiều vào kinh nghiệm, tránh sai sót xảy dẫn tới thiệt hại nhiều thời gian vật chất AI GIỚI HẠN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN • Giới hạn: I Giới hạn nội dung luận văn ứng dụng phát siêu âm để làm tăng trình dập vuốt nắp vật liệu đồng inox, phân tích lựa chọn thơng số cơng nghệ tối ưu cho q trình dập vuốt  Hướng phát triển: - Tối ưu hóa thơng số cơng nghệ q trình dập vuốt công cụ phẩn mềm AutoForm, đánh giá biến dạng dập vuốt có siêu âm khơng có siêu âm chiều sâu dập định - Đánh giá sai lệch kết phần mềm đưa thực tế phương pháp nâng cao: chia lưới chi tiết, thống kê số phần tử bị nhăn, rách,… - Nghiên cứu, chế tạo số sản phẩm thực tế dựa kết nghiên cứu siêu âm vật liệu kim loại - 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Mậu Đằng, Giáo trình Cơng nghệ tạo hình kim loại tấm, NXB KHKT, Hà Nội 2006 [2] Nguyễn Tác Ánh,Giáo trình cơng nghệ kim loại, ĐHSPKT TPHCM, 2004 [3] http://www.metalforming.vn Tiếng Anh [4] Kristoffy, I., 1969 Metal forming with vibrated tools J Eng Industry Trans ASME 91, 1168-1174 [5] Langenecker, B., 1964 Ultrasonic effects in metal processing, ASTME (American Society of Tool and Manufacturing Engineers) technical papers, SP65-38, 10pp [6] Biddell, D.C., Sansome, D.H., 1973 The deep-drawing of can with ultrasonic ra-dial oscillation applied to the die.In: Untrasonics international 1973 conference pro-cessdings, pp 56-62 [7] Juan A Gallego-Juárez,Karl F Graff, Power Ultrasonics: Applications of High- Intensity Ultrasound, Woodhead Publishing Series in electronic and optical materials: Number 66 69 ... cứu, thiết kế, chế tạo khn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm Các số liệu, tài liệu ban đầu: Bộ siêu âm transducer ultrasonic VISO TB20 (Transducer 20000Hz) − Sản phẩm dạng bán cầu − Phôi dập vật... tháng 7/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM Giảng viên hướng