Công nghệ dập các chi tiết vỏ bao gồm 3 nguyên công cơ bản là dập vuốt, cắt biên và gấp mép. Trên cơ sở của 3 nguyên công cơ bản này và căn cứ vào hình dạng và kích th-ớc cụ thể của các chi tiết mà xây dựng công nghệ dập của chúng.Thiết kế công nghệ dập bao gồm những nội dung chủ yếu sau đây.
* Xác định ph-ơng dập:
Công nghệ dập các chi tiết vỏ ô tô nói chung gồm 2 hoặc từ 2 nguyên công trở lên. Ph-ơng dập trong mỗi nguyên công đ-ợc xác định dựa vào tình hình cụ thể của nguyên công đó. Xác định ph-ơng dập cần bắt đầu từ nguyên công tạo hình sau đó mới xác định ph-ơng dập của các nguyên công sau. Cần cố gắng thiết kế ph-ơng dập trong các nguyên công giống
nhau. Điều đó có -u điểm là trong quá trình sản xuất theo dây chuyền không cần phải lật chi tiết nhờ đó tạo điều kiện thuận lợi trong thao tác dây chuyền, giảm nhẹ c-ờng độ lao động của công nhân. D-ới góc độ chế tạo khuôn có thể giảm thiểu số l-ợng mẫu chép hình và d-ỡng kiểm tra, rút ngắn chu kì chế tạo nâng cao độ chính xác của khuôn. Một số chi tiết trái phải đối xứng với nhau và kích th-ớc bao không lớn nếu xác định ph-ơng dập cho một chi tiết không những không tiện mà còn bất lợi cho nguyên công dập tạo hình. Do đó nên dập 2 chi tiết ghép lại với nhau. D-ới đây sẽ giới thiệu việc xác định ph-ơng dập đối với các nguyên công cơ bản.
Xác định ph-ơng dập vuốt
Xác định ph-ơng dập vuốt là vấn đề đầu tiên gặp phải khi xây dựng ph-ơng án dập vuốt. Nó không những quyết định có thể dập ra chi tiết đạt yêu cầu hay không mà còn ảnh h-ởng tới phần bù công nghệ nhiều hay ít và ph-ơng án của các nguyên công sau dập vuốt (nh- tinh chỉnh, cắt biên, gấp mép). Bởi vậy cần phải suy nghĩ một cách cẩn trọng khi xác định ph-ơng dập vuốt.
Đối với những chi tiết vỏ có mặt đối xứng, thì để xác định ph-ơng dập vuốt của nó cần xoay quanh trục vuông góc với mặt đối xứng. Với loại chi tiết này đ-ờng toạ độ song song với mặt đối xứng không thay đổi, xác định ph-ơng dập vuốt t-ơng đối dễ dàng.
- Hỡnh 1.12 :Chày vuốt nhất thiết phải tiến được vào cối
- Đối với loại chi tiết khụng đối xứng thỡ xỏc định phương dập vuốt bằng cỏch
xoay chi tiết quanh hai mặt toạ độ vuụng gúc với nhau theo vị trớ của xe. Đối với loại chi tiết này sau khi xỏc định phương dập vuốt mà quan hệ hỡnh chiếu của nú hoàn toàn khụng thay đổi thỡ gọi là nằm ở vị trớ của xe; nếu quan hệ toạ độ của nú thay đổi thỡ gọi là khụng nằm ở vị trớ của xe. Khi xỏc định phương dập vuốt cần xem xột mấy điểm sau:
- Bảo đảm chày có thể đi vào cối: chày ở vị trí kết thúc khi dập vuốt phải đi vào đ-ợc mọi chỗ cần thiết để tạo hình sản phẩm, không đ-ợc xuất hiện những góc chết và vùng chết do chày không tiếp xúc đến, nh- vậy mới tạo hình sản phẩm theo yêu cầu. Điều đó có nghĩa là giữa thành của chi tiết dập vuốt và ph-ơng dập vuốt không có hiện t-ợng góc âm nh- góc trên hình 1.12. Theo ph-ơng dập ở hình 1.12a thì chày không thể tiến vào cối do đó không thể tạo hình. Theo ph-ơng dập ở hình 1.12b thì chày hoàn toàn có thể đi vào cối và tới tất cả các ngóc nghách cuả chi tiết, bởi vậy là ph-ơng dập hợp lý.
- Trạng thái tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu quá trình dập vuốt: bề mặt tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu quá trình dập vuốt cố gắng càng nhiều càng tốt và mặt tiếp xúc nên nằm ở trung tâm của khuôn. Hình 1.13 cho thấy trạng thái tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt. ở hình 1.13a diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt cần phải lớn. Đó là vì nếu diện tích tiếp xúc nhỏ góc hợp bởi mặt tiếp xúc và mặt phẳng nằm ngang lớn nên sản sinh ứng suất tập trung dễ suất hiện vết nứt bởi vậy đầu chày tốt nhất là phẳng và nằm ngang. Để đạt đ-ợc yêu cầu này mà vẫn thoả mãn điều kiện tiên quyết là chày phải tiến đ-ợc vào cối thì cần phải thay đổi ph-ơng dập. Cũng có thể tạo hình dạng của phần bù công nghệ t-ơng tự với hình dạng của đầu chày, nh- thế vành chặn đầu tiên sẽ giữ chặt phôi trên bề mặt của cối nhằm bảo đảm cho diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi lúc bắt đầu dập vuốt là lớn. Trên hình 1.13b chỗ tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt nên gần giữa, nh- vậy trong quá trình dập vuốt chày sẽ kéo vật liệu vào cối một cách đồng đều. Nếu chỗ tiếp xúc không gần giữa thì trong quá trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển t-ơng đối so với đầu chày do đó là đầu chày bị mòn nhanh và ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt của chi tiết. Trên hình 1.13c tốt nhất là tiếp xúc đồng thời ở mọi chỗ giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt. Nếu không tiếp xúc đồng thời thì trong quá trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển t-ơng đối với đầu chày và ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt. Bởi vậy cần thay đổi ph-ơng dập vuốt để cải thiện trạng thái tiếp xúc. Hình 1.13d cho thấy diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt tăng lên, đồng thời chỗ tiếp xúc cũng gần với trung tâm của khuôn. Trong tr-ờng hợp này dựa vào phần bù công nghệ để thay đổi ph-ơng dập. Hình vẽ cho thấy phần bù công nghệ đ-ợc giảm thiểu ở tr-ờng hợp sau so với tr-ờng hợp
truớc. Ngoài ra cũng cần chỉ rõ những chỗ lồi lên của cối vuốt phải thấp hơn mặt chặn phôi. Nếu chỗ lồi cao hơn mặt chặn phôi thì khi bắt đầu dập vuốt chỗ lồi trong cối sẽ tiếp xúc với chày đầu tiên, khi đó phôi sẽ rơi vào trạng thái tự do dẫn đến biến dạng uốn và tạo nên vết nhăn nhúm trên vật dập thậm chí gây phế phẩm.
Hình 1.14: So sánh mức độ đồng đều về chiều sâu dập vuốt
Hình 1.15: So sánh mức độ đồng đều về góc kéo phôi
Trở lực kéo phôi tại các vị trí trên mặt chặn phôi phải đồng đều: chiều sâu dập vuốt đồng đều là điều kiện chủ yếu bảo đảm cho trở lực kéo phôi tại các bộ phận trên mặt chặn phôi đ-ợc đồng đều. Nếu trở lực kéo phôi không giống nhau thì trong qua trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển tuơng đối với đầu chày do đó làm ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt, nghiêm trọng hơn có thể sản sinh vết nứt. Chiều sâu dập vuốt nên đồng đều. Hình 1.14 cho thấy sự so sánh mức độ đồng đều về chiều sâu dập vuốt. Do thay đổi ph-ơng dập mà tạo nên hai loại chiều sâu dập vuốt. Rõ ràng chiều sâu
dập vuốt h ở hình 1.14b đồng đều hơn nhiều so với hình 1.14a. Đồng thời cũng phải chú ý chiều sâu dập vuốt phải vừa phải. Nếu chiều sâu dập vuốt của chi tiết quá lớn thì dập một lần có thể bị rách; nếu quá nông thì tuy dễ tạo hình nh-ng lại không đạt đ-ợc tác dụng nâng cao độ bền và độ cứng vững. Hình 1.14a và 1.14b cho thấy cùng một chi tiết nh-ng do ph-ơng dập không giống nhau mà chiều sâu dập vuốt cũng khác nhau. Trong quá trình dập vuốt nên cố gắng để cho góc kéo phôi ở hai phía của chày bằng nhau để cho tốc độ chảy của vật liệu vào cối nh- nhau. Đạt đ-ợc trở lực kéo phôi đồng điều khiến cho điều kiện biến dạng của phôi là tốt nhất. Hình 1.15 trình bày một so sánh giữa hai tr-ờng hợp góc kéo phôi không bằng nhau và bằng nhau. Hiển nhiên là điều kiện biến dạng ở hình 1.15b tốt hơn nhiều so với hình 1.15a.
- Thảo luận mấy ví dụ về xác định ph-ơng dập vuốt: ở trên đã đề cập đến việc xác định ph-ơng dập vuốt tr-ớc hết phải bảo đảm chày có thể tiến vào cối, vấn đề này chủ yếu xuất hiện ở một vài bộ phận của một số chi tiết vỏ hoặc là lõm cục bộ hoặc là dập vuốt ng-ợc. Để cho chày có phần lõm hoặc dập vuốt ng-ợc tiến đ-ợc vào cối thì ph-ơng dập vuốt nhất thiết phải thoả mãn yêu cầu trên. Bởi vậy những yêu cầu của phần lõm và phần dập vuôt ng-ợc quyết sẽ quyết định ph-ơng dập vuốt. Hình 1.16 mô tả ph-ơng dập vuốt ng-ợc của chi tiết. Nh-ng có khi thoả mãn những yêu cầu nói trên thì lại xuất hiện những vấn đề khác gây ảnh h-ởng t-ơng đối lớn tới điều kiện dập vuốt. Ví dụ nh- ở giai đoạn bắt đầu dập vuốt diện tích tiếp xúc giữa chày với phôi nhỏ, hoặc giả làm tăng quá nhiều phần bù công nghệ khiến tiêu hao vật liệu tăng lên, khi đó cần xuất phát từ những điều kiện dập vuốt đối với toàn bộ hình dạng của chi tiết mà xem xét. Trong điều kiện có thể tiến hành sửa đổi một cách hợp lý phần lõm và phần dập vuốt ng-ợc làm
cho chày không tiến đ-ợc vào cối để cho chày có thể tiến vào cối, sau đó ở những nguyên công sau dập vuốt sẽ chỉnh lại để bảo đảm chi tiết phù hợp với bản vẽ và mô hình chính. Trong hình 1.17 là một ví dụ về ph-ơng dập vuốt của tấm chắn phía tr-ớc. Nếu theo ph-ơng dập vuốt 1 thì mặc dù thoả mãn yêu cầu chày tiến đ-ợc vào cối ở phần của sổ nh-ng ở những chỗ góc nhọn của đầu chày sẽ dễ phát sinh vết nứt do ứng suất tập trung do đó không thể dùng đ-ợc ph-ơng án này.
Hình 1.16: Ví dụ về xác định ph-ơng dập vuốt
Hình 1.17: Ví dụ về xác định ph-ơng dập vuốt
Nếu xét tới điều kiện dập vuốt đối với toàn bộ chi tiết và thay đổi ph-ơng dập vuốt theo mũi tên 2 thì -u điểm của nó là đầu chày sẽ phẳng và nằm ngang nh-ng phần lõm ở của sổ khiến chày không thể tiến vào cối. Để thoả mãn yêu cầu đối với ph-ơng dập vuốt thì phải sửa đổi hình dạng của phần lõm ở cửa sổ. Ph-ơng pháp ở đây là dịch đ-ờng Z sang trái để thay đổi góc khiến nó hợp với ph-ơng thẳng đứng một góc 100, sau đó ở công đoạn thích hợp sau dập vuốt sẽ chỉnh hình lại. Vật liệu ở phần sửa đổi và phần chỉnh hình lại phải bằng nhau.
- Xác định ph-ơng cắt biên
Chi tiết sau khi tạo hình bằng dập vuốt do vị trí cắt biên và đột lỗ khác nhau nên ph-ơng dập ở các nguyên công cắt biên và đột lỗ cũng khác nhau. Do chi tiết sau nguyên công dập vuốt đ-ợc đặt vào khuôn cắt biên với vị trí nh- nhau cho nên ph-ơng dập trong nguyên công cắt biên đột lỗ phối hợp có thể là 2 hoặc nhiều hơn.
Ph-ơng cắt biên lý t-ởng là ph-ơng sao cho ph-ơng chuyển động của l-ỡi cắt vuông góc với bề mặt cắt. Điều đó có nghĩa là điều kiện dập tối -u là pháp tuyến của bề mặt cắt trùng với ph-ơng cắt biên.
Nếu cắt biên ở trên bề mặt cong của chi tiết dập vuốt thì ph-ơng dập lý t-ởng sẽ có vô số, điều này không thể thực hiện đ-ợc trong cùng một nguyên công. Vì thế cho phép phuơng dập và bề mặt cắt biên có một góc độ nào đó. Độ lớn của góc đó nói chung không nên nhỏ hơn 100, nếu nh- quá nhỏ thì vật liệu sẽ không phải bị cắt mà sẽ bị “ nhay“ ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất l-ợng cắt biên. Khi mặt cắt biên song song với ph-ơng cắt thì có thể dùng l-ỡi dao nghiêng để cắt. Nh-ng phải tăng hành trình cắt, khi đó l-ỡi cắt sẽ bị mài mòn rất nhanh. Căn cứ vào ph-ơng cắt biên có thể chia thành mấy hình thức cắt biên sau đây:
- Hình thức cắt biên
(1) Cắt biên vuông góc: Khi tiếp tuyến tại bất kỳ diểm nào trên đ-ờng cắt biên hợp với mặt phẳng nằm ngang 1 góc nhỏ hơn 300 thì dùng ph-ơng pháp cắt biên vuông góc. Ph-ơng cắt biên của hình thức này chính là ph-ơng chuyển động của đầu tr-ợt máy ép. Do kết cấu của khuôn cắt biên
vuông góc đơn giản nhất nên th-ờng -u tiên lựa chọn khi thiết kế công nghệ. Hình 1.18a mô tả hình thức cắt biên vuông góc.
Hình 1.18: Các hình thức cắt biên
a) Cắt biên vuông góc, b) Cắt biên ngang, c) Cắt biên xiên
Khi các nhân tố ảnh h-ởng tới cắt biên t-ơng đối thuận lợi thì góc có thể mở rộng tới 450.
(2) Cắt biên nằm ngang: Khi vị trí cắt biên nằm ở thành bên, do góc giữa thành bên và mặt nằm ngang lớn nên sử dụng hình thức cắt biên nằm ngang để tiếp cận với điều kiện dập lý t-ởng. Vì ph-ơng dập nằm ngang nên kết cấu của khuôn cắt biên phải có cơ cấu chuyển đổi ph-ơng chuyển động của đầu tr-ợt máy ép do đó kết cấu của khuôn t-ơng đối phức tạp. Hình 1.18b mô tả hình thức cắt biên nằm ngang.
(3) Cắt biên nghiêng: Do những hạn chế về hình dạng cắt biên mà ph-ơng dập trong nguyên công cắt biên phải nghiêng đi một góc nhất định, tr-ờng hợp này gọi là cắt biên nghiêng. Hình 1.18c mô tả hình thức cắt biên nghiêng. Cắt biên nghiêng cũng đòi hỏi khuôn cắt biên phải có cơ cấu chuyển đổi ph-ơng chuyển động của đầu tr-ợt máy ép nên kết cấu khuôn cũng t-ơng đối phức tạp.
* Xác định ph-ơng gấp mép
Gấp mép đối với các chi tiết vỏ nói chung là nguyên công tạo hình cuối cùng trong công nghệ dập. Chất l-ợng gấp mép và độ chính xác về vị trí ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng lắp ráp của toàn bộ xe. Bởi vậy muốn xác định đúng đắn ph-ơng gấp mép thì tr-ớc hết phải phân tích hình dạng gấp mép và trạng thái ứng suất. Gấp mép các chi tiết vỏ đối với biên dạng ngoài nói chung đều là không khép kín, ph-ơng gấp mép có ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng gấp mép. Ph-ơng gấp mép hợp lý cần thoả mãn 2 điều kiện sau đây:
- Ph-ơng chuyển động của cối gấp mép trùng với thành đứng và phần lồi gấp mép của chi tiết.
- Ph-ơng chuyển động của cối gấp mép vuông góc với mặt chuẩn gấp mép hoặc bằng với góc hợp bởi các mặt chuẩn gấp mép.
Đối với tr-ờng hợp gấp mép kín ví dụ nh- gấp mép lỗ thì ph-ơng gấp mép chỉ có thể thoả mãn điều kiện (1), ngoài ra không thể có cách lựa chọn nào khác bởi lẽ hình dạng của chi tiết ràng buộc đã ràng buộc ph-ơng gấp mép.
1) Đối với gấp mép phẳng thì chỉ cần ph-ơng gấp mép thoả mãn điều kiện (2) là có thể thoả mãn điều kiện (1). Bởi vậy cũng sẽ dễ dàng xác định đ-ợc ph-ơng gấp mép. Đối với gấp mép mặt cong phải đồng thời thoả mãn cả hai điều kiện nói trên về mặt lý thuyết là không thể đ-ợc. Để chọn