(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của lực và tốc độ con lăn trong quá trình miết chi tiết dạng tấm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC Sĩ ÐẶNG VĂN ÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HUỞNG CỦA LỰC VÀ TỐC ÐỘ CON LĂN TRONG QUÁ TRÌNH MIẾT CHI TIẾT DẠNG TẤM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 SKC005121 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN ÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC VÀ TỐC ĐỘ CON LĂN TRONG QUÁ TRÌNH MIẾT CHI TIẾT DẠNG TẤM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN ÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC VÀ TỐC ĐỘ CON LĂN TRONG QUÁ TRÌNH MIẾT CHI TIẾT DẠNG TẤM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: TS.LÊ TUẤN PHƯƠNG NAM Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2016 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Đặng Văn Ánh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04/01/1976 Nơi sinh: Quảng Nam Quê quán: Quảng Nam Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0936360463 Fax: Email: dangvananh76@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ … Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/1997 đến 07/ 2002 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết Kế Máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS.Trương Minh Trí i BI Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2002 đến Đại học Công Nghiệp tp.HCM Giảng viên ii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 05 năm 2016 (Ký tên ghi rõ họ tên) Đặng Văn Ánh iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học cao học trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, tơi ban lãnh đạo khoa Cơ Khí, tập thể Thầy, Cơ giảng viên khoa Cơ Khí tạo điều kiện, giúp đỡ tơi có điều kiện học tập, nghiên cứu nâng cao trình độ phục vụ cho cơng việc Tơi xin trọng gửi đến q Thầy, Cơ trường lời cảm ơn chân thành Để hồn thành khóa học, tơi TS.Lê Tuấn Phương Nam hướng dẫn thực luận văn cuối khóa cao học Tơi xin gửi lời cảm ơn đến TS.Lê Tuấn Phương Nam tận tình dẫn giúp cho tơi hồn thành luận văn cuối khóa học cao học Trong trình thực nghiên cứu làm luận văn, giúp đỡ đồng nghiệp quan làm việc như: PGS.TS.Nguyễn Quốc Hưng, ThS.Đinh Văn Bằng, ThS.Huỳnh Cơng Hảo, NCS.ThS.Diệp Bảo Trí, KS.Nguyễn Ngọc Q, KS.Trần Cơng Hùng, KS.Hồng Long Vương tạo điều kiện cho mượn dụng cụ, thiết bị, gia cơng khí, góp ý q trình thực nghiệm xưởng thực hành cắt gọt khí, phịng đo lường khí khoa Cơ Khí, trường đại học Công Nghiệp tp.HCM Tôi xin trân trọng cảm ơn q đồng nghiệp iv TĨM TẮT Miết phương pháp gia công kim loại áp lực để tạo hình chi tiết rỗng từ phơi phôi ống tác dụng lực công tác làm biến dạng dẻo cục theo biên dạng khuôn Sản phẩm gia cơng theo phương pháp có ưu điểm có độ bền, chịu áp lực cao so với gia công theo phương pháp khác, tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm chi phí đầu tư ban đầu, thích hợp cho sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ Sản phẩm sản xuất theo phương pháp miết ứng dụng rộng rãi cho ngành như: gia dụng, ô tô, không gian vũ trụ, y tế, dầu khí, quốc phịng,… Để giảm chi phí cho gia cơng thử, ứng dụng phương pháp số để mô trình gia cơng miết phần mềm máy tính trước gia công chi tiết Ở đây, ứng dụng phần mềm Ansys – LsDyna chạy mơ q trình gia cơng miết, phân tích ứng suất, chiều dày bề mặt chi tiết dự đoán lực ép Thực nghiệm để kiểm tra lại kết tính tốn phương pháp số, người nghiên cứu thực công việc: Thiết kế thiết bị bị đo lực hai chiều theo chiều lực F r Fa, sử dụng thiết bị khuyếch đại, thu nhận xử lí tín hiệu kết nối với máy tính từ thiết bị đo lực Bên cạnh đó, dùng thiết bị chống nhiễu để khử bớt nguồn gây nhiễu đến tín hiệu thiết bị đo lực Qua thực nghiệm thu liệu lực, chiều dày chi tiết sau gia công, độ nhám bề mặt mà thể cụ thể qua biểu đồ về: lực chiều dài chi tiết gia công, ảnh hưởng thay đổi tốc độ lăn đến chiều dày chi tiết, ảnh hưởng thay đổi tốc độ lăn đến độ nhám bề mặt Như vậy, tính tốn dựa phương pháp số thực nghiệm thu kết biểu thị qua biểu đồ lực suốt chiều dài gia công miết, dễ dàng có so sánh giá trị lực chiều dài gia công miết tính tốn số so với thực v nghiệm vào khoảng 2.55% Sai số khơng lớn nên khuyến khích sử dụng phương pháp tính tốn số để giảm chi phí ban đầu, góp phần giảm giá thành sản phẩm vi Hình 4.30: So sánh kết lực Fr FEM với kết EXP Từ kết mô phần mềm LsDyna chạy môi trường Ansys 14.5 so với kết thực nghiệm xưởng, kết có chênh lệch Sự sai khác chạy mô phần mềm điều kiện lí tưởng so với thực nghiệm Tuy nhiên có tương đồng mặt thay đổi lực suốt trình miết Khi lăn tốc độ cao lực tổng tăng lên, nhiên lượng tăng không lớn Nhưng đổi lại thời gian gia công giảm đáng kể Tốc độ tiến lăn tăng đồng nghĩa với chiều dày chi tiết sau gia công tăng theo, làm cho sai số kích thước chiều dày tăng lên khơng tn thủ theo định luật hình sin Tốc độ tiến lăn tăng lên làm cho độ nhám bề mặt tăng lên, bề mặt xấu 80 4.4.2Mẫu 02 với t = 2(mm) Hình 4.31: So sánh kết lực Fa FEM với kết EXP Hình 4.32: So sánh kết lực Fr FEM với kết EXP 81 Từ kết thực nghiệm mô phần mềm Ls-Dyna chạy môi trường Ansys 14.5 với kết thực nghiệm xưởng, kết có khác biệt khơng nhiều ∆F0,242 = ∆F0,393 = ∆F0,598 = 638,961− 622,616 100% = 2,558% 638,961 695,635 − 678,590 695,635 728,804 − 712,876 728,804 100% = 2,45% 100% = 2,185% Khi tăng chiều dày phôi lên 2mm, giá trị lực tổng tăng lên đáng kể Khi lăn tốc độ cao lực tổng tăng lên, nhiên lượng tăng không lớn Nhưng đổi lại thời gian gia công giảm đáng kể Tốc độ tiến lăn tăng đồng nghĩa với chiều dày chi tiết sau gia cơng tăng theo, làm cho sai số kích thước chiều dày tăng lên không tuân thủ theo định luật hình sin Tốc độ tiến lăn tăng lên làm cho độ nhám bề mặt tăng lên, bề mặt xấu 4.5Một số hình ảnh thí nghiệm: Gá điều chỉnh phơi lên khn máy tiện trước gia cơng miết Hình 4.33: Gá phơi lên khn 82 Hình 4.34: Đang gia cơng Hình 4.34: Thể q trình gia cơng miết, phơi lăn ép vào khn dạng với góc côn 45 , thiết bị đo lực, thiết bị điều khiển lăn gá máy tiện vạn BEMAT Hình 4.35: Cận cảnh q trình gia cơng Hình 4.35: Thể cận cảnh gia công miết lăn lăn ép phơi vào khn để tạo hình chi tiết 83 Hình 4.36: Gia cơng sản phẩm Hình 4.36: Thể khn gá vào trục máy tiện, lăn bắt đầu gia công chi tiết, đầu máy tiện sản phẩm sau gia cơng đạt Hình 4.37: Sản phẩm sau gia cơng Hình 4.37: Thể sản phẩm sau gia cơng xong có bút để đánh số thước cặp điện tử dùng đo kiểm kích thước chi tiết 84 Chương KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1Kết luận Trong luận văn này, phân tích mơ số thực nghiệm q trình gia cơng miết thực Chương tổng kết kết đạt từ công việc: tìm hiểu sản phẩm gia cơng miết, ứng dụng nó, tìm hiểu cơng nghệ miết, tài liệu biến dạng dẻo mơ số q trình miết với Ansys – LsDyna thực nghiệm để so sánh kết ảnh hưởng lực tốc độ tiến lăn q trình miết Các kết đạt luận văn: Tìm hiểu sản phẩm tạo từ phương pháp gia công miết Các sản phẩm thích hợp cho sản xuất hàng loạt nhỏ đơn chiết Sản phẩm trình gia cơng miết đáp ứng khả chịu lực lớn, tiết kiệm nguyên vật liệu, máy để gia cơng miết có kết cấu đơn giản Để phục vụ cho việc gia cơng sản phẩm bị phế phẩm, đề tài nghiên cứu giúp cho có hướng nhìn từ việc ứng dụng cơng nghệ để dự đốn trước lực việc chạy phân tích mơ phần mềm Hơn nữa, dự đoán ứng suất dư bề mặt chi tiết, biết lực tối đa gia công chi tiết tác động lên lăn Đây thông số đầu vào cần thiết để chọn máy gia công liệu đầu vào cho tính tốn, thiết kế máy miết Kết đề tài cho thấy: Để chạy mô trình gia cơng miết, người thực đề tài đưa mơ hình tốn học q trình gia công miết phần mềm Ansys – LsDyna 85 Để phục vụ cho trình thực nghiệm, giảm chi phí, người học thiết kế thiết bị đo lực hai chiều cho q trình gia cơng miết Đề tài thực nghiệm máy tiện, kết miết đạt được: biểu đồ mối quan hệ lực chiều dài gia công miết, biểu đồ biến đổi chiều dày tốc độ tiến lăn thay đổi, biểu đồ độ nhám… So sánh kết thực nghiệm với kết chạy mô phần mềm Ansys – LsDyna Sự chênh lệch giá trị lực tổng trung bình 2,558% 5.2Kiến nghị Mặc dù kết đạt điều kiện thời gian hạn chế, việc sau chưa thực nghiên cứu được: Nghiên cứu ảnh hưởng lực, tốc độ tiến lăn đến khuyết tật sản phẩm như: nhăn, rách,… Nghiên cứu ảnh hưởng lực, tốc độ tiến lăn nhiều vật liệu khác Thiết kế thiết bị đo ba lực: lực hướng tâm, lực dọc trục lực vòng Nghiên cứu ảnh hưởng lực, tốc độ tiến lăn q trình gia cơng miết thực với hai ba lăn Nghiên cứu ảnh hưởng lực tốc độ tiến lăn với chi tiết có biên dạng phức tạp 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngoài nước: [1] Wang, Lin, 2012 Analysis of material deformation and wrinkling failure in conventional metal spinning process, Durham theses, Durham University, UK [2] Qinxiang Xia, Gangfeng Xiao, Hui Long, Xiuquan Cheng, Xiangfei Sheng, 2014 A review of process advancement of novel metal spinning International Journal of Machine Tools & Manufacture 85, 100–121 [3] Lin Wang, Hui Long, 2013 Roller path design by tool compensation in multi- pass conventional spinning Materials and Design, 46, 645–653 [4] Wang, L., Long, H., 2011 Investigation of material deformation in multi-pass conventional metal spinning Materials & Design, 32, 2891-2899 [5] Sandeep Kamboj, Bharat Atray, Neeraj Kumar Analysis the effects of different types of tool on metal spinning process International Journal of Research in Engineering and Technology eISSN: 2319-1163/eISSN: 2321-7308, 02/Feb-2014, India [6]B.Moetakef Imani , F.Sajajid , 2010 An ExperimentalInvestigation of Hybrid Position/Force Control for Metal Spinning Process AnnualInternational Conference on Mechanical ISME2010 – 2214 1 2 [7] Matthias Kleiner , Roland Ewers , Joachim Kunert , Nadine Henkenjohann , Corinna Auer , 2005 Optimisation of the shear forming process by means of multivariate statistical methods University of Dortmund, Department of Statistics University of Dortmund, Institute of Forming Technology and Lightweight Construction SFB – 475, tr23-05 [8] Ansys User’s guide V10.0 [9] http://www.spincraft-etg.com/capabilities , (29/12/2015) [10] http://www.metal-spinners.net/sheet-metal-spinning, (14.012.2015) 87 Trong nước: [11] Trần Việt Thắng, Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao sản xuất vũ khí, 2007, Hà Nội 88 PHỤ LỤC Bảng vẽ phận gá lăn 89 PHỤ LỤC Kết lực Fa, Fr thu từ mô số Mẫu 01 với t = 1(mm) – FEM ST ℓ(mm) T 3.8 5.7 7.6 9.5 11.4 13.3 15.2 10 17.1 11 19 12 20.9 13 22.8 14 24.7 15 26.6 16 28.5 17 30.4 18 32.3 19 34.2 20 36.1 21 38 90 PHỤ LỤC Kết lực Fa, Fr thu từ thực nghiệm Mẫu 01 với t = 1(mm) – EXP ST T ℓ(mm) 3.8 5.7 7.6 9.5 11.4 13.3 15.2 10 17.1 11 19 12 20.9 13 22.8 14 24.7 15 26.6 16 28.5 17 30.4 18 32.3 19 34.2 20 36.1 21 38 91 PHỤ LỤC Kết lực Fa, Fr thu từ mô số Mẫu 02 với t = 2(mm) – FEM ST ℓ(mm) T 3.8 5.7 7.6 9.5 11.4 13.3 15.2 10 17.1 11 19 12 20.9 13 22.8 14 24.7 15 26.6 16 28.5 17 30.4 18 32.3 19 34.2 20 36.1 21 38 92 PHỤ LỤC Kết lực Fa, Fr thu từ thực nghiệm Mẫu 02 với t = 2(mm) – EXP ST T ℓ(mm) 3.8 5.7 7.6 9.5 11.4 13.3 15.2 10 17.1 11 19 12 20.9 13 22.8 14 24.7 15 26.6 16 28.5 17 30.4 18 32.3 19 34.2 20 36.1 21 38 93 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN ÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC VÀ TỐC ĐỘ CON LĂN TRONG QUÁ TRÌNH MIẾT CHI TIẾT DẠNG TẤM NGÀNH:... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN ÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC VÀ TỐC ĐỘ CON LĂN TRONG QUÁ TRÌNH MIẾT CHI TIẾT DẠNG TẤM NGÀNH:... Ø10mm Nghiên cứu ảnh hưởng lực, tốc độ tiến lăn trình miết kim loại dạng Nghiên cứu mơ số q trình gia cơng miết so sánh với kết thực nghiệm Chỉ nghiên cứu với chi tiết dạng Không nghiên cứu khuyết