Tài liệu Nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết nắp capo xe ô tô

  • Số trang: 140 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 108 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Thái Nguyên 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Học viên: Trần Thanh Thủy Lớp: CHK12-CTM Chuyên ngành: Chế tạo máy Người HD Khoa học: PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành: KHOA SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN HỌC VIÊN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trên tiến trình hội nhập và phát triển của nền kinh tế, 5 năm gần đây, Việt Nam đã đạt được những thành công đáng kể trong sản xuất công nghiệp. Để tiếp tục tăng trưởng và tăng trưởng bền vững, một thách thức đặt ra cho chúng ta là phải xây dựng và phát triển nền sản xuất chuyên môn hóa cao, sản phẩm hàng hoá đa dạng, mềm dẻo, thoả mãn mục tiêu cạnh tranh trên thị trường nội địa và từng bước chiếm lĩnh thị trường thế giới. Đứng trước thách thức và vận hội, Việt nam đã và đang đầu tư không ngừng vào các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và lấy cơ khí làm trọng tâm đầu tư. Đây cũng là kinh nghiệm thành công của nhiều nước trên thế giới. Hiện tại, nền cơ khí Việt Nam đang lạc hậu với hầu hết máy móc và công nghệ của những năm 70, 80 của thế kỷ trước. Do vậy, mục tiêu trước mắt và lâu dài đặt ra cho chúng ta là phải cải tiến nâng cấp thiết bị và không ngừng phát triển, cập nhật các công nghệ sản xuất tiên tiến. Trong sản xuất Cơ khí, gia công áp lực (GCAL) luôn thể hiện được tính ưu việt là năng suất cao, chất lượng tốt, sản phẩm đa dạng phong phú và khả năng thay đổi kiểu loại dễ dàng, phù hợp với sản xuất loạt lớn, nên đang được đầu tư phát triển rất nhanh cả về thiết bị và công nghệ. Lĩnh vực GCAL đang được coi là một trong những trọng tâm của chiến lược phát triển cơ khí Việt Nam trong vòng 10 năm tới. Trong vài năm gần đây, nhiều đề tài cấp bộ, cấp quốc gia, cấp thành phố và cả đề tài hợp tác quốc tế được thực hiện ở nhiều trường Đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp tập trung nghiên cứu thiết kế các quy trình công nghệ sản xuất các chi tiết xe ô tô, xe máy, thiết bị chịu áp lực, tàu thủy, y sinh… và đồng thời nghiên cứu chế tạo các thiết bị thực hiện các quy trình công nghệ đó. Hiện nay, ở Việt nam đã có nhiều doanh nghiệp sản xuất ô tô và lĩnh vực sản xuất ô tô đang được ưu tiên phát triển, song chủ yếu vẫn là lắp ráp. Nhiều doanh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn nghiệp muốn nâng cao tỷ lệ nội địa hóa bằng việc sản xuất các chi tiết khung vỏ xe và các chi tiết khác trong xe. Trong nền công nghiệp sản xuất ôtô, gia công áp lực có vai trò hết sức quan trọng. Hầu hết các chi tiết vỏ xe ôtô đều được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực, cụ thể là công nghệ tạo hình vật liệu tấm. Tại những chỗ cần độ cứng vững thì sẽ được ghép từ hai hoặc ba lớp với nhau, các lớp này được ghép với nhau bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép. Trên các chi tiết người ta làm thêm các gân, gờ để tăng độ cứng vững của chi tiết mà không ảnh hưởng đến mỹ quan của nó. Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp có thể được chia ra các phần đơn giản để thuận tiện trong quá trình dập vuốt, sau đó sẽ được hàn lại với nhau. Ngoài chi tiết vỏ ra, các trang bị nội thất trong xe, các chi tiết máy, động cơ, có rất nhiều chi tiết được tạo ra bằng phương pháp gia công áp lực. Trong tương lai gia công áp lực sẽ phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của ngành sản xuất ôtô tại Việt Nam. Ở nước ta, thiết kế công nghệ và khuôn mẫu đối với các chi tiết vỏ có kích thước lớn, hình dạng không gian phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao như trong chế tạo ô tô là vấn đề còn mới mẻ trong lĩnh vực cơ khí nói chung và Gia công áp lực nói riêng. Chúng ta đều biết vỏ ô tô được hình thành thông qua sự lắp ghép chính xác bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép các chi tiết vỏ với nhau và yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác lắp ghép là rất cao. Do đó, việc thiết kế công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có những nét đặc thù so với các chi tiết thông thường. Nếu không nắm được những nét đặc thù này và có những biện pháp công nghệ thích hợp trong thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn thì sẽ khó tránh khỏi những tổn thất lớn về kinh tế, bởi lẽ giá thành của các bộ khuôn dập ô tô là rất cao. Trên cơ sở đó, tôi đã quyết định theo đuổi đề tài: “Nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết nắp CAPO xe ô tô” để đưa ra giải pháp kỹ thuật phù hợp với các dạng chi tiết lớn, có biên dạng phức tạp. Khi thực hiện đề tài, tôi đã Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn xem xét và lựa chọn chi tiết nắp CAPO của xe ô tô để nghiên cứu. Đây là chi tiết điển hình và khó chế tạo trong vỏ xe ô tô. Các kết quả nghiên cứu về phương pháp thiết kế, mô phỏng số quá trình tạo hình để phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm cũng như giải pháp về sử dụng hệ thống chặn có gân vuốt sẽ được triển khai tại các nhà máy sản xuất xe ô tô như Vinaxuki, Ô tô cửu long, Z551… để minh chứng hiệu quả kinh tế. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sự tận tình giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Đắc Trung, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Lời cảm ơn đến Khoa Cơ khí – Trường Đại học Công nghiệp Việt hung đã tạo điều kiện công tác cho tôi trong quá trình học tập . Lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tạo môi trường thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu . Lời cảm ơn sự động viên , đóng góp qúy báu của bạn bè, đồng nghiệp để tôi hoàn thiện luận văn của mình. Tác giả Trần Thanh Thủy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO 6 HÌNH CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 6 1.1.1 Khái niệm chung 6 1.1.2 Qui trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sản xuất các chi tiết dạng tấm 11 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập vuốt 16 1. 2 Cơ sở kiến thức về công nghệ dập vỏ ô tô 19 1.2.1 Định nghĩa, phân loại chi tiết vỏ ô tô 19 1.2.2 Thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ 23 1.2.3 Khuôn dập vuốt các chi tiết vỏ 46 1.2.4 Vật liêu sử dụng trong công nghệ dập vỏ ô tô 61 1.2.5 Ví dụ thiết bị thực hiện 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Comment [v1]: CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT 65 NẮP CAPO 2.1 Xây dựng qui trình công nghệ 65 2.1.1 Phân tích hình dáng hình học của chi tiết 65 2.1.2 Xác định phương dập 67 2.1.3 Phần bù công nghệ 68 2.1.4 Tính toán phôi 68 2.2 Chọn phương án công nghệ 70 2.3 Tính toán công nghệ và lựa chọn thiết bị cho các nguyên công 74 2.3.1 Nguyên công dập tạo hình 74 2.3.2 Nguyên công cắt mép 75 2.3.3 Nguyên công đột lỗ 76 2.3.4 Nguyên công gấp mép sơ bộ 77 2.3.5 Nguyên công gấp mép hoàn thiện 82 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH CHI TIẾT 83 3.1 Các bước thực hiện bài toán mô phỏng 83 3.2 Mô phỏng quá trình dập tạo hình 88 3.3 Kết quả mô phỏng số 88 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 94 NHỜ ĐẶT GÂN KẸP VÀ GÂN VUỐT TRÊN HỆ THỐNG CHẶN 4.1 Tác dụng của gân vuốt trong hệ thống chặn 94 4.2 Xây dựng mô hình tính toán giải tích gân vuốt 96 4.3 Thực nghiệm xác định trở lực kéo qua gân vuốt 102 4.4 Ứng dụng hệ thống chặn có gân vào quá trình tạo hình chi tiết nắp capô 104 xe con CHƯƠNG V: THIẾT KẾ KHUÔN CHO TỪNG NGUYÊN CÔNG 110 5.1 Khuôn dập tạo hình 110 5.2 Khuôn cắt mép và khuôn đột lỗ 114 5.3 Khuôn gấp mép sơ bộ 118 5.4 Khuôn gấp mép hoàn thiện 120 KẾT LUẬN 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 1.1.1 Khái niệm chung Ngày nay, các phương pháp gia công kim loại dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu (gọi tắt là gia công biến dạng dẻo hay gia công áp lực) đã chiếm một vị trí quan trọng với một tỷ trọng ngày càng tăng trong sản xuất cơ khí và luyện kim (lên đến 35%). Chủng loại sản phẩm của chúng hết sức phong phú và đa dạng và được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội như xây dựng, giao thông vận tải, kỹ thuật điện và điện tử, hoá chất, hàng kim khí gia dụng, v.v... Bên cạnh những phương pháp mang tính truyền thống chuyên sản xuất bán thành phẩm và tạo phôi như cán, rèn, ép đã xuất hiện những phương pháp cho phép sản xuất ra sản phẩm là những chi tiết hoàn chỉnh không cần phải gia công tiếp theo, đặc biệt là những sản phẩm dập tấm. Công nghệ tạo hình kim loại tấm (dập tấm) là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Sở dĩ dập tấm ứng dụng rộng rãi như vậy là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác như: có thể cơ khí hoá và tự động hoá cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên. Các dạng sản phẩm của dập tấm rất đa dạng, từ những sản phẩm đơn giản dạng cốc, hộp đến những sản phẩm có hình dạng rất phức tạp như vỏ ô tô (hình 1.1). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Công nghệ dập tấm mà đặc biệt trong đó là dập vuốt được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, điện dân dụng, thiết bị y tế là nhờ những ưu điểm nổi bật như: - Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn. - Có thể chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể làm được hoặc rất khó khăn. - Độ chính xác của các chi tiết dập tấm cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần qua gia công cơ. - Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn. - Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự động hoá, do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm. - Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo và quĩ lương. - Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm. - Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao. - Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu là kim loại mà còn gia công những vật phi kim như: Techtolit, hêtinac và các loại chất dẻo. H×nh 1.1 H×nh ¶nh vÒ s¶n phÈm dËp tÊm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DËp tÊm th-êng ®-îc thùc hiÖn víi ph«i ë tr¹ng th¸i nguéi (nªn cßn ®-îc gäi lµ dËp nguéi) khi chiÒu dµy cña ph«i nhá (th-êng s  4 mm) hoÆc cã thÓ ph¶i dËp víi ph«i ë tr¹ng th¸i nãng khi chiÒu dµy cña vËt liÖu lín. Mét chi tiÕt s¶n xuÊt b»ng c«ng nghÖ dËp tÊm cã thÓ thùc hiÖn qua rÊt nhiÒu nguyªn c«ng c«ng nghÖ nh-: c¾t h×nh, ®ét lç, dËp vuèt, uèn, lªn vµnh, tãp miÖng, c¾t trÝch v.v... Mét trong nh÷ng nguyªn c«ng quan träng nhÊt ®Ó t¹o h×nh s¶n phÈm trong c«ng nghÖ dËp tÊm ®ã lµ dËp vuèt. Dập vuốt là một nguyên công biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết khi nghiên cứn một quá trình dây vuốt chi tiết cốc như hình 1.2, ta thấy quá trình tạo hình được tiến hành trên khuôn bao gồm các bộ phận làm việc như: cối, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu. Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối s/D lớn thì khuôn dập vuốt có thể không cần dùng tấm chặn. Giữa chày và cối dập vuốt có một khe hở z, trị số khe hở z tùy thuộc vào phương pháp dập. Khi dập vuốt không có chặn, ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy của chi tiết dập vuốt còn phần vành của phôi vẫn được tự do và không chịu tác dụng của ngoại lực. Phôi phẳng nằm trên vành cối được vuốt qua góc lượn cối và tạo thành chi tiết dạng cốc. Chiều sâu của chi tiết phụ thuộc vào hành trình chày đi xuống, tuy vậy, chiều sâu không thể quá lớn so với đường kính cốc để đảm bảo ứng xuất trong vật liệu không vượt quá ứng suất phá hủy gây rách vật liệu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn S¶n phÈm H×nh 1.2 S¬ ®å dËp vuèt chi tiÕt cèc Khi dập vuốt chi tiết có biên dạng phức tạp ví dụ chi tiết vỏ bình xăng xe ôtô, chày và cối thường được thiết kế, tính toán dựa trên biên dạng của sản phẩm. Phôi tấm ban đầu được đặt trên vành cối và dần biến dạng và tạo ra hình dạng sản phẩm khi chày đi vào lòng cối. Tại thời điểm kết thúc, chày sẽ ép sát vật liệu lấm vào lòng cối và tạo ra hình dạng chính xác của sản phẩm. Đối với các chi tiết phức tạp thì việc thiết kế công nghệ không giống như đối với chi tiết cốc trụ (có hình dạng đơn giản) vì tại các vị trí khác nhau, độ nông sâu của sản phẩm khác nhau thì mức độ biến dạng trên phôi cũng hoàn toàn khác nhau, có chỗ dập vuốt, có chỗ chỉ bị uốn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn H×nh 1.3 Khu«n vµ s¶n phÈm dËp chi tiÕt vá kÐt chøa nhiªn liÖu xe «t« 1.1.2 Qui tr×nh nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o, s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt d¹ng tÊm Hiện nay, ở Việt Nam, lĩnh vực gia công áp lực nói chung và dập tấm nói riêng chưa phát triển mà chỉ dừng lại ở quy mô nhỏ và manh mún, các sản phẩm nhỏ có độ phức tạp chưa cao. Công nghệ chế tạo khuôn cũng còn non kém, hầu hết chỉ chế tạo được các khuôn nhỏ và đơn giản với chất lượng không cao. Trang thiết bị đã rất lạc hậu so với thế giới vì hầu hết là được tài trợ hoặc mua của nước ngoài từ những thập kỷ 70 hoặc 80 của thế kỷ trước. Hơn nữa, trong nước còn thiếu cả nhân lực cũng như các phần mềm thiết kế, mô phỏng cần thiết đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Quy trình thiết kế chế tạo các sản phẩm dập tấm trong nước thường được tiến hành theo sơ đồ như hình 1.4. Quá trình thiết kế công nghệ, chế tạo khuôn và sản xuất mang tính chất kinh nghiệm. Chính vì vậy, đối với các chi tiết có hình dạng đơn giản (dạng cốc, hộp, côn) thì đi theo con đường tính toán công nghệ, chế tạo khuôn rồi dập thử, hiệu chỉnh khuôn cho đến khi đạt được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu thì đưa ra sản xuất loạt lớn. Nhưng khi gặp phải các chi tiết có hình dạng không đối xứng trục, phức tạp như các chi tiết vỏ ô tô thì quá trình thiết kế theo trình tự như hình 1.4 không thực hiện được bởi tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc vào việc sản xuất khuôn mẫu, dập thử và chỉnh sửa. Mặc dù vậy, đôi khi không cho ra sản phẩm có chất lượng theo yêu cầu. Với chính sách nội địa hoá các sản phẩm cơ khí, nhiều cơ sở, nhà máy đã đầu tư để thiết kế và chế tạo các chi tiết phức tạp, ví dụ như các liên doanh sản xuất ô tô, các thiết bị điện, chắc chắn trong khoảng thời gian không xa, nền sản xuất các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn chi tiết dạng tấm sẽ được thúc đẩy và tiếp cận với các nền sản xuất của các nước công nghiệp hiện đại. H×nh 1.4 Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, chÕ t¹o s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt d¹ng tÊm trong n-íc Ở nh÷ng n-íc cã ngµnh c«ng nghiÖp « t« ph¸t triÓn nh- Mü, NhËt, §øc, Anh th× viÖc thiÕt kÕ qui tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt tÊm cã h×nh d¹ng phøc t¹p (vÝ dô vá « t«) ®-îc thùc hiÖn rÊt bµi b¶n víi tÝnh khoa häc vµ ®é chuyªn m«n ho¸ rÊt cao. S¬ ®å thiÕt kÕ chÕ t¹o ®-îc tiÕn hµnh nh- s¬ ®å h×nh 1.5. Theo ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ c«ng nghÖ vµ chÕ t¹o nh- vËy cho phÐp tiÕt kiÖm thêi gian, nguyªn vËt liÖu cho s¶n xuÊt thö nghiÖm, n©ng cao chÊt l-îng s¶n phÈm dËp, nhanh chãng thay ®æi mÉu m· s¶n phÈm vµ cã thÓ sö dông c¸c côm chi tiÕt trong bé khu«n v¹n n¨ng. §iÓm c¬ b¶n trong viÖc thiÕt kÕ c«ng nghÖ theo ph­¬ng ph¸p nµy lµ “C«ng nghÖ ¶o“, m« pháng sè qu¸ tr×nh t¹o h×nh chi tiÕt trªn m¸y tÝnh víi sù trî gióp cña c¸c phÇn mÒm thiÕt kÕ m« pháng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Với các chi tiết dập tấm vỏ mỏng, có kích thức lớn, hình dạng không gian phức tạp như vỏ ô tô, việc thiết kế các bộ khuôn dập không đơn giản, các bộ khuôn dập cũng có kích thước lớn và hình dạng phức tạp tương tự như chi tiết, giá thành của các bộ khuôn rất cao (ví dụ như khuôn dập tai trước ôtô UAZ cũng lên tới nửa tỉ đồng), mất nhiều thời gian thiết kế, chế tạo. Nếu chỉ tính toán thiết kế khuôn căn cứ vào kinh nghiệm thì việc chế tạo khuôn, dập thử, hiệu chỉnh, sửa khuôn sẽ rất mất thời gian và đôi khi không cho sản phẩm có chất lượng như mong muốn. Nhưng nếu dựa trên cơ sở mô phỏng số quá trình biến dạng, việc tính toán khuôn dập vỏ ôtô sẽ được tiến hành nhanh chóng, chính xác trên máy tính. Căn cứ vào kết quả mô phỏng số, ta sẽ xác định được qui trình công nghệ tối ưu như số lần dập tạo hình, các thông số của quá trình biến dạng như lực dập, lực chặn, ma sát và sẽ có được kích thước hình học, biên dạng của dụng cụ gia công một cách hợp lý. H×nh 1.5 S¬ ®å thiÕt kÕ CN chÕ t¹o c¸c chi tiÕt dËp tÊm t¹i c¸c n-íc tiªn tiÕn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.6 biểu diễn quá trình tính toán thiết kế khuôn và tối ưu công nghệ dựa trên mô phỏng số. Đầu tiên, sản phẩm mẫu (chi tiết) sẽ được số hoá dưới dạng mô hình 3D. Mô hình số ban đầu là tập hợp của nhiều điểm trong không gian hoặc có thể là mô hình lưới. Sau đó mô hình sẽ được dựng ở dạng mặt. Đây sẽ là mô hình cơ sở cho việc thiết kế mô hình hình học của khuôn (chày, cối, chặn) và phôi như trên hình 1.7. - Hình 1.6 Tính toán thiết kế khuôn dập vỏ ô tô dựa trên mô phỏng số Sau khi có mô hình hình học của cả bài toán bao gồm mô hình chày, - cối, tấm chặn, phôi, ta sẽ tiến hành mô phỏng số bao gồm các bước: - X©y dùng m« h×nh thuéc tÝnh biÕn d¹ng cña ph«i vµ dông cô gia c«ng. - Chia l-íi phÇn tö cho m« h×nh bµi to¸n. - ThiÕt lËp m« h×nh tiÕp xóc gi÷a ph«i vµ dông cô gia c«ng. - X©y dùng m« h×nh ®iÒu kiÖn biªn cña bµi to¸n nh- rµng buéc chuyÓn vÞ, lùc, nhiÖt ®é... - Gi¶i bµi to¸n nhê tÝnh to¸n phÇn tö h÷u h¹n. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.7 Mô hình bài toán dập tạo hình bao gồm mô hình khuôn và phôi Tối ưu hoá công nghệ bằng mô phỏng số được thực hiện với sự trợ giúp của các phần mềm như ANSYS, MARC, ABAQUS, LARSTRAN/SHAPE, I-DEAS, PAM-STAMP. Kết quả mô phỏng là các hình ảnh trực quan về trường phân bố ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng, chuyển vị... Qua qu¸ tr×nh m« pháng, ta kh«ng chØ cã ®-îc c¸c kÕt qu¶ ®Ó ®¸nh gi¸ mét qu¸ tr×nh t¹o h×nh vËt liÖu mµ mét -u ®iÓm kh¸c n÷a cña qu¸ tr×nh m« pháng sè lµ ta cã thÓ thay ®æi ®-îc ®iÒu kiÖn biªn ¶nh h-ëng trùc tiÕp ®Õn qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña ph«i nh- vËt liÖu, lùc Ðp, lùc chÆn, ®iÒu kiÖn b«i tr¬n hay h×nh d¹ng h×nh häc cña khu«n, kÕt cÊu khu«n. C¸c yÕu tè ¶nh h-ëng trùc tiÕp nµy ®«i khi kh¶o s¸t thùc tÕ rÊt khã kh¨n v× chóng phô thuéc vµo møc ®é biÕn d¹ng hay hµnh tr×nh chµy dËp. Nh-ng víi viÖc m« pháng sè hoµn toµn cã thÓ gi¶i quyÕt ®-îc vÊn ®Ò khã kh¨n nµy. Qua ®ã, ta cã thÓ chän ra ®iÒu kiÖn tèt nhÊt cho qu¸ tr×nh biÕn d¹ng vµ cè g¾ng t¹o ra c¸c ®iÒu kiÖn m« pháng sè gièng nh- trong m«i tr-êng thùc tÕ. Sau khi chän ®-îc phương án công nghệ phù hợp thì bước tiếp theo là chế tạo sản phẩm mẫu và kiểm chứng độ chính xác của sản phẩm mẫu so với thiết kế. Nếu chất lượng đạt yêu cầu thì có thể cho sản xuất loạt lớn, nếu còn có nhưng sai sót ta có thể thay đổi điều kiện biên như lực chặn, tốc độ biến dạng hay ma sát để Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn đạt được kết quả tốt hơn. Nhưng chắc chắn sự thay đổi này không lớn, bởi kết quả mô phỏng đã đánh giá một cách kỹ lưỡng. Trong suốt thời gian sản xuất loạt, ta vẫn phải kiểm tra lại, đánh giá sản phẩm để đảm bảo độ chính xác và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ. Khu«n dËp t¹o h×nh cã biªn d¹ng th-êng rÊt phøc t¹p, phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña s¶n phÈm, nªn viÖc gia c«ng khu«n ph¶i ®-îc tiÕn hµnh trªn c¸c thiÕt bÞ gia c«ng hiÖn ®¹i nh- m¸y phay ®iÒu khiÓn CNC, gia c«ng tia löa ®iÖn, gia c«ng khu«n b»ng tia laze, thiÕt bÞ gia c«ng cã kÕt cÊu HEXAPOD, c¸c thiÕt bÞ nµy cã thÓ gia c«ng nh÷ng lßng khu«n hÕt søc phøc t¹p víi chÊt l-îng vµ n¨ng suÊt cao h¬n. H¬n thÕ n÷a, c«ng nghÖ xö lý bÒ mÆt khu«n còng cã c¸c b-íc tiÕn vÒ kü thuËt ngoµi nh÷ng ph-¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn th«ng th-êng nh- thÊm cacbon, nit¬ ®Ó t¨ng ®é bÒn, ngµy nay cßn dïng c«ng nghÖ phñ ®Ó t¹o ra bÒ mÆt, laser ho¸ bÒ mÆt cã chÊt l-îng cao h¬n h¼n, ®ång thêi cã thÓ t¹o ra c¸c bÒ mÆt ma s¸t hîp lý cho qu¸ tr×nh t¹o h×nh s¶n phÈm. Tãm l¹i, nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n dËp c¸c chi tiÕt lín, h×nh d¹ng phøc t¹p nh- vá «t« dùa trªn m« pháng sè qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cho phÐp gi¶m thiÓu thêi gian thiÕt kÕ, chØnh söa khu«n mÉu, nhanh chãng thay ®æi mÉu m· s¶n phÈm, ®ång thêi gi¶m thiÓu c¸c chi phÝ cho chÕ t¹o vµ dËp thö. Th«ng qua m« pháng sè, ng-êi kü s- nhanh chãng tèi -u c¸c th«ng sè c«ng nghÖ vµ khu«n mÉu sao cho tr¸nh ®-îc c¸c khuyÕt tËt nh- nh¨n, r¸ch s¶n phÈm, ®ång thêi t¹o ra c«ng nghÖ hîp lý nhÊt võa tiÕt kiÖm nh-ng vÉn ®¶m b¶o ®-îc chÊt l-îng s¶n phÈm. 1.1.3 C¸c yÕu tè ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng s¶n phÈm dËp vuèt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Khi nghiªn cøu sù sai háng s¶n phÈm dËp tÊm cã thÓ dÔ dµng nhËn thÊy c¸c d¹ng phÕ phÈm sau ®©y: - S¶n phÈm dËp bÞ nh¨n trªn vµnh - S¶n phÈm bÞ r¸ch - ChiÒu cao s¶n phÈm kh«ng ®ång ®Òu - BÒ mÆt chi tiÕt bÞ cµo x-íc - S¶n phÈm kh«ng ®¹t ®-îc kÝch th-íc chÝnh x¸c do ®µn håi l¹i - Các dạng hỏng hóc của sản phẩm này có liên quan trực tiếp tới việc thiết kế qui trình công nghệ, khuôn, chế tạo khuôn, vật liệu phôi và đặc biệt nhất là các thông số công nghệ. - Hiện tượng rách phôi xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân mà trong đó chủ yếu là do: mức độ biến dạng vượt quá mức độ biến dạng tới hạn, lực chặn phôi quá lớn, góc lượn cối nhỏ... Để hạn chế mức độ biến dạng quá lớn, có thể chọn hệ số dập vuốt phù hợp hay chia thành các nhiều nguyên công trung gian. Góc lượn của cối cũng hoàn toàn có thể điều chỉnh được, thay đổi góc lượn phù hợp hơn. Nhưng lực chặn phôi là một thông số công nghệ rất quan trọng bởi nếu điều chỉnh lực chặn phôi không đủ thì phôi lại có hiện tượng nhăn trên phần vành như hình 1.8b. Đối với việc dập vuốt các chi tiết có hình dạng phức tạp, nếu không điều khiển lực chặn hợp lý thì sẽ không thể tìm ra một giá trị lực chặn nào thích hợp vì trên sản phẩm đồng thời xuất hiện cả nhăn lẫn rách. Trong những trường hợp như vậy buộc phải có những phương pháp đặc biệt như chặn theo vị trí và lực chặn thay đổi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -