3.2.1. Phần mềm thiết kế 3D.
Phần mềm Solidworks được biết đến rộng rãi và khá phổ biến hiện nay, là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do hãng Dassault System phát
50
hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng hầu hết các nhu cầu thiết kế cơ khí.
Solidworks được biết đến từ phiên bản Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và cho đến nay với phiên bản 2012 và phần mềm này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần mềm này không những dành cho những xí nghiệp cơ khí nữa mà c n dành cho các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật,…
Hình 3-10. Logo phần mềm Solidworks ● Một số chức năng cơ bản trong Solidworks.
a. Chức năng CAD
+ Các khối được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mô hình hóa
+ Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện lệnh.
+ Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừa tạo và có thể thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh.
+ Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử dụng dễ nhớ.
+ Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi của các môi trường.
+ Với các tính năng thiết kế tiện ích giúp người sử dụng thiết kế một cách có hiệu quả một bản vẽ kỹ thuật.
51
+ Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người sử dụng tạo các biên dạng một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng.
+ Công cụ hiệu chỉnh sử dụng rất dễ dàng giúp ta có thể hiệu chỉnh các đối tượng một cách nhanh chóng.
+ Trong môi trường Drawing cho phép ta tạo các hình chiếu các chi tiết hoặc các bản l p với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà không ảnh hưởng đến kích thước.
+ Chuyển đổi ngôn ngữ Text với các thứ tiếng khác nhau.
+ Công cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng.
+ Tạo các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng.
+ Chức năng ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng.
+ Các công cụ thiết kế bản vẽ l p.
+ Các chi tiết 3D sau khi thiết kế xong có thể l p ráp lại với nhau tạo thành một bộ phận máy hoặc một máy hoàn chỉnh.
+ Xây dựng các đường dẫn thể hiện quy trình l p ghép. + Xác định các bậc tự do cho chi tiết l p ghép.
b. Chức năng CAE.
+ Phân tích bền, ổn định tĩnh, phân tích nhiệt, tần số giao động riêng…
+ Phân tích thuỷ khí động học (thông qua bài toán phân tích lượng nước chảy qua các tuabin và bố trí quạt thông gió cho CPU máy tính nhằm tản nhiệt tốt hơn).
+ Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho quá trình đó.
+ Bên cạnh những modul phân tích này thì Solidworks Simulation còn cho phép thực hiện nhiều bài toán khác nữa, và nói chung là chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tích cụm rất nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số an toàn kết cấu,…
52
c. Chức năng CAM.
Để dùng được chức năng này, phải sử dụng một modul nữa của Solidworks là SolidCam. Đây là modul Cam của Solid, nó được tách ra để bán riêng.
3.2.2. Thiết kế 3D thanh răng.
Các bước thực hiện thiết kế thanh răng 3D trên phần mềm solidworks như sau:
Bƣớc 1: Khởi động vào phần mềm solidwork
Bƣớc 2: Chọn thanh công cụ New → chọn part → Ok
Bƣớc 3: Vào Sketch → Front plance → chọn biểu tượng hình tròn trên thanh công cụ để vẽ
Bƣớc 4: Tiến hành vẽ h nh tr n có kích thước bằng kích thước đường kính của thanh răng → Ok → lấy kích thước đ ng với kích thước thanh răng → Ok
Bƣớc 5: Vào chọn Features → Extruded oss ase → chọn chiều dài thanh răng → Ok → chọn mặt phẳng ngang cho thanh răng nằm ngang cho dễ xem
Bƣớc 6: Chọn mặt phẳng Right plance
Bƣớc 7: Vẽ bước răng vào Sketch → lấy kích thước cho phù hợp → Ok
Bƣớc 8: C t rãnh răng → vào Features → Extruded cut → Through All → chọn Dicection 2 → Ok
Bƣớc 9: Nhân thêm số răng cần thiết trên thanh răng vào Linear pattem → chọn biểu tượng cần nhân → chọn bước răng → chọn số răng → chọn hướng nhân → Ok.
53
Hình 3-11. Vẽ 3D thanh răng. 3.2.3. Thiết kế 3D bánh răng.
Các bước thiết kế 3D cho bánh răng trên phần mềm solidworks như sau:
Bƣớc 1: Khởi động vào Solidwork
Bƣớc 2: Vào thư mục Desingn library → ISO → Power transmission
Bƣớc 3: Chọn biểu tượng bánh răng → nhấp chuột phải → chọn Create part
Bƣớc 4: Nhập các thông số của bánh răng vào các ô tương ứng bên góc trái màn h nh → Ok
54
Hình 3-12. Vẽ 3D bánh răng. 3.2.4. Thiết kế 3D rôtuyn.
+ Thiết kế mô hình 3D chi tiết rôtuyn trong solidwords cũng tương tự như vẽ thanh và bánh răng ta được một rôtuyn như sau:
55
Dựa theo nguyên lý hoạt động của rôtuyn ta chọn các vị trí cố định của rôtuyn như h nh 3-14. Để ta tiến hành kiểm nghiệm rôtuyn.
Hình 3-14. Ngàm chặt mặt côn rôtuyn. 3.3. KIỂM NGHIỆM BỀN TRÊN MÁY TÍNH.
3.3.1. Phần mềm kiểm nghiệm 3D.
Chức năng của Solidworks Simulation trong các bài toán tính toán và kiểm tra bền không cần phải bàn cãi nữa, và sẽ rất thú vị nếu áp dụng được tính năng của nó vào giải các bài toán sức bền vật liệu trong các chi tiết máy của ôtô nhằm giảm bớt thời gian kiểm nghiệm, thực nghiệm thực tế trong quá trình chế tạo ra chi tiết. Phương pháp này trực quan giúp người sử dụng hiểu rõ và có kết quả nhanh hơn.
3.3.2. Trình tự kiểm nghiệm bền.
Trình tự kiểm nghiệm một chi tiết sử dụng phần mềm Solidwork như sau:
56
Bƣớc 2: Thiết kế một mô hình cần kiểm nghiệm 3D trên phần mềm solidwork.
Bƣớc 3: Chọn Simulation → study → New study → đặt tên → Ok
Bƣớc 4: Chọn vật liệu chế tạo mô h nh → chọn Material → Steel → Alloy steel → Ok
Bƣớc 5: Chọn điều kiện ràng buột → Fixtures → Fixed Geometr → Ok
Bƣớc 6: Chọn ngoại lực tác dụng → External loads → pressure → chọn giá trị đặt lực → Ok
Bƣớc 7: Chia lưới mô hình 3D
Bƣớc 8: Chạy chương tr nh tính toán
Bƣớc 9: Lấy kết quả.
3.3.3. Kiểm nghiệm bền và kết quả của cơ cấu lái bánh răng, thanh răng, rôtuyn. rôtuyn.
3.3.3.1. Kiểm nghiệm bền và kết quả của bánh răng.
Bƣớc 1: Khởi động phần mềm kiểm nghiệm 3D trên Solidwork
Bƣớc 2: Chọn mô h nh bánh răng đã thiết kế sẳn 3D
Bƣớc 3: Chọn Simulation → study → New study → đặt tên → Ok
Bƣớc 4: Chọn vật liệu chế tạo mô h nh → chọn Material → Steel → Alloy steel → Ok
Bƣớc 5: Chọn điều kiện ràng buộc ở mặt bánh răng → Fixtures → Fixed Geometr → Ok
Bƣớc 6: Chọn ngoại lực tác dụng → External loads → pressure → chọn giá trị đặt lực trên các răng → Ok
57
Hình 3-15. Kết quả tính bền bánh răng. 3.3.3.2. Kiểm nghiệm bền và kết quả của thanh răng.
Bƣớc 1: Khởi động phần mềm kiểm nghiệm 3D trên SolidWork
Bƣớc 2: Chọn mô hình thanh răng đã thiết kế sẳn 3D
Bƣớc 3: Chọn Simulation → study → New study → đặt tên → Ok
Bƣớc 4: Chọn vật liệu chế tạo mô h nh → chọn Material → Steel → Alloy steel → Ok
Bƣớc 5: Chọn điều kiện ràng buột mặt đầu thanh răng → Fixtures → Fixed Geometr → Ok
Bƣớc 6: Chọn ngoại lực tác dụng tác dụng lên các đỉnh răng của thanh răng→ External loads → pressure → chọn giá trị đặt lực trên các răng → Ok
58
59
3.3.3.3. Kiểm nghiệm bền và kết quả của rôtuyn.
Sử dụng công cụ simulation trên Solidworks với các thông số đầu vào như trên tính toán bền rôtuyn lái, chọn vật liệu tương đương thép xêmăng tít hóa 15XH là thép 6915 theo bảng SI ta được kết quả như h nh 3-17
Hình 3-17. Kết quả tính bền rôtuyn.
Kết luận:
+ Dựa trên kết quả tính toán của phần mềm SolidWorks ta có thể thấy được
sự phân bố ứng suất của thanh răng và bánh răng trong hệ thống lái của xe city car, qua đó có thể nhận biết chi tiết vùng có ứng suất nguy hiểm và giá trị ứng suất tại khu vực đó.
+ Công cụ này tạo ra một phương pháp mới tính bền trực quan hơn các phương pháp truyền thống, tuy nhiên phải lưu ý mô phỏng chính xác chi tiết cần tính toán, các chế độ đặt tải cũng như ngàm để có thể có kết quả chính xác nhất.
+ Phương pháp này chỉ đưa ra kết quả mang tính tham khảo và thể hiện một cách tương đối chính xác. Vẫn cần thiết phải có thực nghiệm để khẳng định kết quả cuối cùng.
60
Chƣơng 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO TÍNH NĂNG DỂ CHẾ TẠO HẠ GIÁ THÀNH
4.1. Một số công nghệ gia công cơ bản của Việt Nam. 4.1.1. Công nghệ gia công tại Việt Nam. 4.1.1. Công nghệ gia công tại Việt Nam.
Nền công nghiệp ô tô đánh giá khả năng phát triển khoa học kỹ thuật của một quốc gia bởi một quốc gia có nền công nghiệp ô tô phát triển sẽ kéo theo một nền công nghiệp phụ trợ phát triển. Tại Việt Nam, một đất nước đang phát triển cũng đã và đang có những bước tiến mới trong nghành công nghiệp phụ trợ ô tô.
Trong mười năm gần đây, công nghiệp ôtô đang được chú trọng đầu tư và phát triển tại Việt Nam. Trong đó chủ yếu là công nghiệp sản xuất các chi tiết phụ trợ trong ôtô cho xe con và xe tải nhẹ. Các cụm chi tiết khác phức tạp như động cơ, hệ thống điều khiển điện tử chủ yếu vẫn là nhập khẩu. Các doanh nghiệp tiêu biểu sản xuất và l p ráp ô tô như Trường Hải, Xuân Kiên, VEAM… đã cho xuất xưởng khá nhiều các chủng loại và dần đáp ứng được nhu cầu xe tải nhẹ và một phần xe con tại Việt Nam.
61
Công nghệ gia công áp lực, thuật ngữ quốc tế là Metal forming technology đã ra đời rất sớm và phát triển rất mạnh ở các nước có nền công nghiệp phát triển như Đức, Mỹ, Nga, Nhật, v.v. Bản chất của công nghệ gia công này là ứng dụng khả năng biến dạng dẻo của kim loại để tạo hình trong lòng khuôn bằng tác dụng ngoại lực thích hợp. Do đó, các yếu tố chính của công nghệ gồm có vật liệu và khả năng biến dạng dẻo, kết cấu các bộ phận khuôn và thiết bị dập, cũng như quy trình công nghệ hợp lý.
Theo công nghệ chế tạo này thì các sản phẩm dạng tấm như vỏ, n p (hình 4.1), có thể chế tạo bằng các phương pháp dập tấm, dạng khung bệ thì ứng dụng công nghệ dập khối, ghép nối, các chi tiết dạng ống dẫn chế tạo bằng chất lỏng và các chi tiết truyền động trong động cơ như bánh răng, khớp nối, tay biên th được sản xuất bằng công nghệ dập khối.
4.1.2. Các công nghệ chế tạo trong gia công áp lực. 4.1.2.1. Chế tạo các chi tiết dạng tấm vỏ. 4.1.2.1. Chế tạo các chi tiết dạng tấm vỏ.
Trong ô tô có rất nhiều chi tiết dạng tấm mỏng như n p capô, cánh cửa xe, n p cốp sau v.v. (H nh 4-2a). Các chi tiết này chủ yếu là sản phẩm dập vuốt (deep drawing), với chiều sâu dập vuốt thấp.
Công nghệ dập vuốt cho các chi tiết này cũng đạt được những thành tựu nhất định như ứng dụng hệ thống chặn đàn hồi và chặn cục bộ với lực chặn thay đổi trên vành phôi, công nghệ này được ứng dụng rất nhiều ở Đức trong sản xuất ô tô và máy bay.
Trong khi dập vuốt các chi tiết lớn và mức độ dập vuốt thấp, các chi tiết này khó đạt độ s c nét ở góc cạnh và hiện tượng đàn hồi lại xảy ra. Để kh c phục hiện tượng này, phương pháp dập vuốt có kéo và gân vuốt thường được ưu tiên. Kết cấu của bộ phận khuôn dập vuốt chi tiết được thể hiện ở (hình 4-2b) và nguyên lý dập vuốt được minh họa ở (hình 4-2c).
62
Hình 4-2. Chi tiết dạng tấm và công nghệ dập vuốt.
Theo sơ đồ nguyên lý h nh trên, th chày được g n với đế khuôn (bàn máy), cối g n với đầu trượt. Ở vị tri ban đầu, chặn sẽ nâng lên cùng chiều cao với chày (đôi khi cao hơn chày để tạo lực nâng ban đầu), phôi tấm được đặt lên bề mặt phẳng của chặn. Ở hành trình dập, cối đi xuống cùng với chuyển động của đầu trượt, ép vào phôi và tạo lực kẹp ban đầu.
Khi cối tiếp tục đi xuống, phôi sẽ được chày vuốt vào trong cối để tạo chi tiết. Quá trình dập vuốt trên được thực hiện trên máy ép thủy lực có xilanh đẩy dưới. Với công nghệ dập vuốt truyền thống hay chày cối cứng thì việc chế tạo chày cối có kích thước tương quan chính xác gây khó khăn.
Việc ứng dụng chất lỏng, cao su, polyurethane đóng vai trò của chày hoặc cối đã mở ra trang mới cho công nghệ dập vuốt. Tiết kiệm thời gian gia công khuôn, tiết kiệm kim loại, mức độ dập vuốt tăng lên, tạo hình chi tiết phức tạp.
Nguyên lý và dạng sản phẩm dập thủy cơ được minh họa ở (hình 4-3). Qua sơ đồ nguyên lý này, điểm khác biệt so với dập vuốt truyền thống là chất lỏng đóng vai trò cối, tạo ra áp lực cần thiết và ép phôi vào biên dạng chày.
63
Hình 4-3. Dập vuốt thủy cơ ứng dụng chất lỏng.
Cùng với các công nghệ dập bằng chất lỏng thì công nghệ dập bằng xung điện từ, dập bằng chất nổi cũng đã được ứng dụng và tiếp tục nghiên cứu. Các công nghệ này góp phần tạo hình các chi tiết phức tạp và kích thước ngoại cỡ.
4.1.2.2. Chế tạo chi tiết dạng khối.
Các chi tiết dạng khối như tay biên, trục khuỷu, khớp nối trong ô tô là những chi tiết điển hình sản xuất bằng công nghệ dập khối, vì những yêu cầu cao về cơ tính hay chịu tải trọng động khi làm việc. Các công nghệ dập khối đến nay cũng đã có nhiều cải tiến để sản phẩm có độ chính xác cao hơn, đặc biệt là ứng dụng các bộ khuôn kín và công nghệ gia công ảo. Quá trình dập có thể tiến hành ở trạng thái nguội, trạng thái nửa nóng (nhiệt độ kết tinh lại), trạng thái bán lỏng và nhiệt độ cao 1200oC (khoảng 70% Tchảy).
Hình 4-4. Chi tiết dạng khối và công nghệ.
Trên (Hình 4-4a) là các chi tiết dạng khối thường gặp trong công nghiệp ô tô. Hai đại diện công nghệ điển h nh để sản xuất các chi tiết này là dập khối khuôn
64
hở/kín và ép chảy, (Hình 4-4b,c). Dập khối thường được được thực hiện trên các máy như dập búa, máy ép thủy lực dập nóng, máy ép ma sát trục vít.
Hình 4-5. Quy trình công nghệ và khuôn dập khối.
Trong khí đó ép chảy thường được thực hiện trên máy ép thủy lực nằm ngang. Hiện tại ở Việt Nam việc ứng dụng các công nghệ dập khối trong các nhà máy vẫn ở mức độ thấp và chủ yếu là chuẩn bị phôi. Công nghệ này phát triển còn hạn chế là do thiếu thiết bị tạo lực lớn, thiếu thiết bị nung công suất lớn và thiếu cả thị trường tiêu thụ. Ép chảy Profile định h nh cho kim loại màu đang là hướng đi của các nước công nghiệp phát triển. Không thuần túy chỉ dừng lại tạo các phôi có đường sinh thẳng, ép chảy ngày nay thường g n với các thiết bị uốn liên tục có điều khiển linh hoạt ngay khi phôi c n nóng để tạo ra các khung dàn có độ chống uốn tốt và nhẹ.
(Hình 4-5) là ví dụ về thiết kế công nghệ dập và kết cấu nửa khuôn dập cho