- Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: đường kính ngồi 72 mm, đường kính trong 49 mm, dài 71 mm.
- Số lượng: 2
Bảng 3.4. Phiếu cơng nghệ bạc lót ngồi
TT Bước
cơng nghệ
1 Vạt mặt
2 Tiện trụ ngồi 3 Tiện trụ trong Hình 3.14. Bạc tạo hình Ø50 có góc vát dạng Wireframe - Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: đường kính ngồi: 71 mm, đường kính trong: 49 mm, dài 77 mm.
- Số lượng: 2
Bảng 3.5. Phiếu cơng nghệ bạc tạo hình Ø50 có góc vát
TT Bước
cơng nghệ
1 Vạt mặt đầu 2 Tiện trụ ngồi 4 Tiện trụ trong 3 Tiện góc vát 22°
Hình 3.15. Bạc tạo hình trơn Ø58 dạng Wireframe
- Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: đường kính ngồi: 71 mm, đường kính trong: 49 mm, dài 77 mm.
Bảng 3.6. Phiếu cơng nghệ bạc tạo hình trơn Ø58TT Bước TT Bước cơng nghệ 1 Vạt mặt đầu 2 Tiện trụ ngồi 3 Tiện trụ trong
Hình 3.16. Bạc tạo hình cắt đơi dạng Wireframe
- Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: đường kính ngồi 71 mm, đường kính trong 49 mm, dài 71 mm.
Bảng 3.7. Phiếu cơng nghệ bạc tạo hình cắt đơi TT Bước cơng nghệ 1 Vạt mặt đầu 2 Tiện trụ ngồi 3 Tiện trụ trong 4 Cắt đơi chi tiết 3.2.1.5. Chày ép ∅ . Hình 3.17. Chày ép Ø47.8 dạng Wireframe - Vật liệu: Thép C45 - Kích thước: ∅50.5 mm, dài 502 mm. - Số lượng: 1 TT Bước cơng nghệ
đầu và khoan tâm 2 Tiện trụ ngồi 3 Cắt khúc
Bảng 3.8. Phiếu công nghệ chày ép Ø47.8
3.2.1.6. . Chày ép ∅
Hình 3.18. Chày ép Ø50 dạng Wireframe
- Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: ∅50.5 mm, dài 250 mm.
- Số lượng: 1
Bảng 3.9. Phiếu công nghệ chày ép Ø50
TT Bước công nghệ Loại dao Chế độ cắt f (mm/v) Ghi chú 65 1
2 3.2.1.7. Cây chống Hình 3.19. Cây chống dạng Wireframe - Vật liệu: Thép C45 - Kích thước: ∅20 mm, dài 501 mm. - Số lượng: 4
Bảng 3.10. Phiếu công nghệ cây chống
TT Bước công nghệ 1 Vạt mặt đầu 66
3.2.1.8. Viên chêm
Hình 3.20. Viên chêm dạng Wireframe
-Vật liệu: Thép C45
- Kích thước: ∅47.8mm, dài 200mm
- Số lượng: 1
Bảng 3.11. Phiếu cơng nghệ viên chêm
TT Bước cơng nghệ 1 Cắt khúc 3.2.1.9. Bạc trượt trịn có vai - Số lượng: 8 Hình 3.21. Bạc trượt trịn có vai
3.2.1.10. Gối đỡ ray trượt
- Số lượng: 4
Hình 3.22. Gối đỡ ray trượt 3.2.1.11. Bu lông lục giác M5 - Số lượng: 40
Hình 3.23. Bu lơng lục giác M5
3.2.2. Mơ phỏng nguyên lý hoạt động bằng phần mềm Ansys 16 3.2.2.1. Giới thiệu phần mềm Ansys 16
ANSYS là một phần mềm toàn diện và bao quát hầu hết các lĩnh vực vật lý, giúp can thiệp vào thế giới mơ hình ảo và phân tích kỹ thuật cho các giai đoạn thiết kế. Hầu hết các nhà đầu tư rất thích phần mềm phân tích kỹ thuật này so với những gì chúng làm được và số tiền họ phải bỏ ra.
Hình 3.24. Phần mềm Ansys 16
Phần mềm phân tích mạnh này giúp q trình thiết kế kỹ thuật qua một cấp độ mới, không chỉ làm việc với những môi trường, thông số biến động, các hàm nhiều cấp bậc, mà còn hỗ trợ làm việc mang tính thích nghi với những mơ hình kỹ thuật mới, nhưng cơng cụ CAE nhiều tính năng. Dĩ nhiên Ansys sẽ giúp nâng cao hiệu quả khi thiết kế, nâng cao tính sáng tạo, giảm bớt ràng buộc, hạn chế vật lý, thực hiện các bài kiểm tra mô phỏng mà không thể thực hiện trên những phần mềm khác.
3.2.2.2. Đặt giả thiết
- Phần bạc lót ngồi và bạc tạo hình ta xem như là một khối không di chuyển trong suốt quá trình tạo hình ống kim loại nên ta đặt những vật này là vật cứng tuyệt đối (Ridgid bodies)
- Ống kim loại chỉ biến dạng theo phương xy và cố định phương z, do trong suốt q trình ép chày trên ln tác dụng một lực vào đầu ống kim loại, làm cho chân ống luôn tiếp xúc với tấm chặn dưới
- Áp suất tác dụng lên thành ống: Giả sử ta dùng lực chày ép tối đa là 22 tấn, tác dụng lên vùng thể tích sao cho, vùng thể tích đó là vừa đủ để cho ống biến dạng hồn tồn.
Hình 3.25. Diện tích mặt tối thiểu để ống biến dạng hồn phần
Khi đó diện tích mặt vùng cần tính là: = 2 2 + 2 ℎ = 2 ∗ 47.82 + 2 ∗ 47.8 ∗ 86.24 = 40257 ( 2)
=
Hình 3.26. Điều kiện ban đầu 3.2.2.3. Kết quả mơ phỏng
Hình 3.28. Sự phân bố biến dạng mẫu 1 (mm)
Hình 3.29. Kết quả mơ phỏng mẫu 2
Hình 3.31. Kết quả mơ phỏng mẫu 3
Hình 3.32. Sự phân bố biến dạng mẫu 3 (mm) Nhận xét:
- Khi áp dụng các điều kiện ban đầu, cả 3 mẫu đều đã biến dạng một cách tương đối.
- Ứng suất tập trung ở những góc vát và tăng dần ở những vùng biến dạng nhiều.
- Khơng có khuyết tật nào được tìm thấy, đặc biệt khơng có hiện tượng bị rách ở những góc vát.
Kết luận: Kết quả mô phỏng thuận lợi chứng tỏ việc thiết kế khn trước đó đã đặt
được hiệu quả nhất định, sản phẩm mô phỏng ra không bị khuyết tật. Do đó nhóm quyết định sử dụng phương án thiết kế này và tiến hành gia công.
3.2.3. Tiến hành gia công và lắp ráp khuôn
Phần lớn các chi tiết gia công đều được nhóm thực hiện. Nhóm đã sử dụng những kiến thức đã học trong suốt 4 năm để tiến hành gia công, từ những nguyên vật liệu thơ sơ, và ngay chính tại khu xưởng Việt Đức, nhóm cảm thấy rất tự hào vì được tự tay vận hành và thực hiện chính đồ án tốt nghiệp của mình. Cảm ơn thầy Cơng đã tạo cơ hội trong việc mượn những trang thiết bị cần thiết cũng như giúp đỡ nhóm trong suốt q trình gia cơng.
Sau đây là một số ảnh trong q trình gia cơng. Ảnh thực tế của những chi tiết khn cũng đã được nhóm sử dụng ở những nội dung trên để tạo ra cái nhìn tổng quan nhất.
Hình 3.33. Phơi thơ khi chưa qua gia cơng
Hình 3. 35. Các bạc tạo hình sau khi đã gia cơng xong
Hình 3.37. Tấm chặn trên
Hình 3.39. Bạc tạo hình trơn Ø50
Hình 3. 41. Bạc tạo hình trơn Ø58
Hình 3.43. Chày ép Ø47.8
Hình 3.44. Chày ép Ø50
Hình 3.45. Cây chống
Bảng 3.12. Bảng quy trình lắp ráp khn và ép thực nghiệm
Bước Hình ảnh minh họa
1
3 4 5 Lắp trục trượt xuyên qua các lỗ trên tấm chặn. Nâng 2 tấm chặn lên, sau đó gắn 4 cây chống để đỡ khuôn. Siết bu lông cố định cây chống với hệ thống ép.
6
7
Chuẩn bị bạc bạc lót ngồi, phơi và bạc
tạo hình phù hợp với chi tiết muốn ép.
Lắp bạc lót ngồi và bạc tạo hình với nhau, đảm bảo thứ tự bạc tạo hình được
8
9
Lắp phơi ống vào bên trong bạc tạo
hình. Lắp cụm chi tiết bạc lót ngồi-bạc tạo hình-phơi ống vào giữa tấm chặn trên và tấm chặn dưới. Quy trình ép có thể bắt đầu từ đây
3.3. Sản phẩm thực tế khi sử dụng khn tạo hình kim loại ống
Hình 3.47. Sản phẩm mẫu 1
Hình 3.49. Sản phẩm mẫu 3
Bảng 3.13. So sánh kết quả mô phỏng CAE và thực tế
Mẫu Mơ phỏng
Tồn cảnh 1
2
3
Nhận xét:
- Các sản phẩm sau khi ép bằng khn do nhóm thiết kế và gia cơng nhìn chung có hình dạng khá giống so với kết quả mô phỏng.
- Cũng giống như mô phỏng, sản phẩm sau khi ép cũng khơng hề xuất hiện khuyết tật.
- Kích thước của sản phẩm thực tế gần gần so với mơ phỏng, sự chênh lệch có thể do khi ép tối đa công suất của con đội thủy lực, áp suất sinh ra bên trong lịng phơi ống không lớn bằng so với khi mô phỏng. Nguyên nhân của sự chênh lệch áp suất giữa thực tế và mô phỏng là do lượng cao su thực tế khi ép rất khó để kiểm sốt, do đó diện tích mặt thực tế sẽ khơng giống so với khi mô phỏng.
Kết luận: Kết quả thực tế cho thấy nhóm đã thành cơng trong việc mơ hình hóa CAE
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.1. Các lỗi thường gặp khi thí nghiệm
Mục đích của việc thí nghiệm nhằm kiểm tra khả năng tạo hình kim loại của phương pháp. Đồng thời, nhằm tìm ra và hạn chế những lỗi thường gặp trong quá trình vận hành máy, bao gồm :
Lực ép tạo áp suất cho cao su chưa đủ để biến dạng hoặc quá lớn làm phôi bị rách hoặc oằn đầu
Sử dụng cao su kích thước khơng phù hợp, kẹt vô khoảng hở giữa chày và phôi
Lực ma sát giữa phôi và mặt trong của khuôn lớn hơn yêu cầu, cản trở quá trình bù kim loại vào vùng biến dạng
Hình 4.2. Sản phẩm bị lỗi do lực ma sát lớn giữa phơi và bạc tạo hình4.2. Kết quả thí nghiệm và nhận xét 4.2. Kết quả thí nghiệm và nhận xét
Các thơng số ảnh hưởng đến q trình tạo hình và biến dạng của phơi được khảo sát đã được đề cập ở trên bao gồm :
Lực ép dọc trục từ chày để nén cao su, ký hiệu F(kN) Phần trăm cao su, ký hiệu %R (%)
Chiều dài insert, ký hiệu Li (mm)
Hành trình ép của chày L(mm) cho mẫu 1
Các thông số trên được khảo sát thông qua 2 giá trị là độ phình khoảng biến dạng (mm), ký hiệu ∆R, và chiều dài khoảng biến dạng (mm), ký hiệu ∆L.
4.2.1. Thơng số lực:
Hình 4.3. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của lực lên mẫu 1
Hình 4.5. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của lực lên mẫu 3
- Độ phình ∆R tăng dần khi lực tăng lên. Đặc biệt, ∆R bắt đầu thay đổi đột ngột ở những giá trị lực xácđịnh, với mẫu 1 lực F>80 (kN), mẫu 2 với lực F>160(kN), và mẫu 3 lực F>220(kN).
- Cả 3 mẫu vẫn chưa đạt được độ phình max tại ∆R= 4mm, với F = 220(kN).
4.2.2. Thơng số %R:
Hình 4.6. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của lượng cao su lên mẫu 1
Hình 4.7. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của lượng cao su lên mẫu 2
Hình 4.8. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của lượng cao su lên mẫu 3
- Khi lượng cao su tăng, độ phình tăng khơng đáng kể, chủ yếu khoảng biến dạng tăng lên, đặc biệt mẫu 1 và 2 dễ nhận thấy.
- Ở mẫu 3, tuy có sự thay đổi nhưng khơng rõ ràng do chiều dài khoảng biến dạng trên khuôn nhỏ ∆L =20 mm. Trong khi mẫu 1 thì dài 85 mm, mẫu 2 dài 95mm.
4.2.3. Thơng số Linsert:
Hình 4.9. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của chiều dài insert lên mẫu 2
Hình 4.10. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của chiều dài insert lên mẫu 3
- Thay đổi chiều dài insert ảnh hưởng đến khoảng tích áp cực đại của cao su rơi vào vùng nào của phơi. Nếu áp suất hình thành tại khoảng biến dạng khn cho phép thì ∆L sẽ càng lớn.
- Với chiều dài insert càng lớn, ta thấy ∆L có sự thay đổi ở cả 2 mẫu, đặc biệt là mẫu 3.
4.2.4. Thơng số hành trình ép L của mẫu 1:
Hình 4.11. Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của hành trình ép lên mẫu 1
Khi hành trình ép tăng lên thì lực ép tăng theo để thắng được lực ma sát giữa cao su và thành phơi, đồng thời áp suất tạo phình tăng theo làm biến dạng phơi nhiều hơn.
Cụ thể, với hành trình ép L=65mm, lực tương ứng là 100(kN), độ phình ∆R thay đổi đột ngột, và chiều dài biến dạng tăng lên gần bằng biến dạng toàn phần của mẫu 1.
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Trong q trình nghiên cứu, nhóm đã học tập được những điều mới cũng như tiếp thu được tinh hoa của nhân loại để thực hiện đề tài tạo hình kim loại ống thơng qua vật liệu đàn hồi. Bằng việc tìm hiểu các phương pháp nghiên cứu, sau đó là tổng hợp các kiến thức nền tảng cần thiết, nhóm đã đưa ra một chuỗi quy trình thực hiện từ việc lựa chọn những phương án thiết kế khuôn, lên bản vẽ kỹ thuật, mô phỏng bằng phần mềm CAE và sau cùng là tiến hành gia công. Từng bước thực hiện hiện đều được nhóm cân nhắc kỹ càng, chỉnh sửa nhiều lần cho tới khi nhận được sự cho phép của GVHD mới đi đến giai đoạn gia công khuôn và ép thử nghiệm ra sản phẩm. Cuối cùng nhóm đã thu được những kết quả như mong đợi, điều đó chứng minh cho việc tạo hình kim loại ống thơng qua vật liệu đàn hồi chính là một phương pháp sản xuất mới, mang lại hiệu quả cao trong q trình sản xuất, giảm tối thiểu chi phí sản xuất, đặc biết hơn trong tương lai phương pháp này có thể trở thành xu thế trong việc tạo hình kim loại ống ở Viết Nam. Sau khi thực hiện đề tài, nhóm đã nhận ra được những ưu điểm của việc tạo hình kim loại ống thơng qua vật liệu đàn hồi có thể kể đến như kết cấu khuôn đơn giản, những cơ cấu và cơng cụ phụ trợ tương đối ít nên chi phí đầu tư ban đầu thấp; có để thay đổi linh hoạt bạc tạo hình để cho ra nhiều sản phẩm ống có hình dạng khác nhau; khn vận hành êm ái, khơng gây ồn ào; các bộ phận của khn có thể dễ dàng tháo lắp để sửa chữa, hoặc thay thế khi cấn thế khi xảy ra hư hỏng cách dễ dàng; sản phẩm sau khi ép ra đạt độ hồn thiện cao, khơng có khuyết tật.
Để tổng kết lại đề tài, nhóm khẳng định rằng việc thực hiện đề tài mang tính mới mẻ như thế này tạo điều kiện giúp nhóm có cơ hội nghiên cứu, tiếp thu những kiến thức mới mẻ, đồng thời tổng hợp lại những kiến thức đã được đào trong thời gian còn ngồi trên ghế nhà trường, từ đó áp dụng tất cả vào đề tài để mục đích cuối cùng là thành cơng trong việc tạo ra sản phẩm, khẳng định được tính ưu việt của khn. Nhóm tự hào rằng thơng qua thực hiện đề tài này có thể đóng góp một phần cơng sức trong việc thúc đẩy q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, giúp cho đất nước ngày càng phát triển, kỹ thuật sản xuất ngày càng được cải thiện, cũng như đạt hiểu quả kinh tế cao.
Kết quả đạt được:
- Nghiên cứu và chế tạo thành cơng mơ hình ép kim loại ống thơng qua vật liệu đàn hồi.
- Ứng dụng vào phương pháp ép cao su
- Thiết kế và chế tạo thành cơng mơ hình khn ép cao su
- Gia cơng, lắp ráp khn hồn chỉnh
- Thực nghiệm và ép thành công sản phẩm
5.2. Kiến nghị và một số đề xuất phát triển đề tài
Những lưu ý khi vận hành:
- Kiểm tra con đội định kỳ.
- Hiệu chỉnh cảm biến tải định kỳ .
- Bôi trơn, bảo quản khn trong và sau q trình sử dụng để tránh rỉ sét.
Do hạn chế về mặt kinh tế cũng như về kiến thức nên còn tồn tại nhiều khuyết điểm, thiếu sót mà nhóm vẫn chưa thể khắc phục được. Vì vậy để đồ án được hồn thiện và phát triển hơn so với hiện tại, nhóm xin đưa ra những đề xuất sau:
- Tự động hóa máy ép.
- Nghiên cứu phát triển cơ cấu lấy sản phẩm tự động.