Tài liệu Nghiên cứu thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải

LỜI CẢM ƠN! Có được kết quả nghiên cứu này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc tới Ban lãnh đạo công ty TNHH MTV sản xuất Khuôn Chu Lai - Trường Hải cùng các nhân sự hỗ trợ dự án đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Đặt biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam, người hướng dẫn khoa học, đồng thời bỏ nhiều thời gian và công sức giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn. Các thầy trong Khoa cơ khí – Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã động viên tinh thần, chỉ bảo trong thời gian làm đề tài và hoàn thành luận văn. Sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ công nhân viên công ty TNHH MTV sản xuất Khuôn trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm. Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã tạo mọi điều kiện động viên tôi hoàn thành luận văn. Tác giả luận văn Nguyễn Tấn Thịnh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM GHẾ NGỒI XE TẢI Học viên: Nguyễn Tấn Thịnh Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Khuôn dập vuốt hiện đang ngày càng được ứng dụng để sản xuất các linh kiện sản xuất bằng phương pháp gia công áp lực trên tấm kim loại cho ô tô trên thế giới, ở Việt Nam chưa được các nhà sản xuất ứng dụng chế tạo linh kiện nội địa hóa vì gặp khó khăn về sản lượng và về công nghệ. Nội dung này trình bày về quá trình từ thiết kế sản phẩm bằng công nghệ thiết kế ngược đến thiết kế khuôn bằng công nghệ mô phỏng biến dạng để sản xuất chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải, một trong các linh kiện của ô tô, góp phần nâng cao hàm lượng công nghệ và năng suất, hạ giá thành sản phẩm. - Công nghệ chế tạo khuôn dập vuốt là một công nghệ tiên tiến đã được Công ty TNHH MTV Cơ Khí Chu Lai – Trường Hải (CMC) ứng dụng thành công để chế tạo một số chi tiết xe tải, từ đó nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của xe, giảm giá thành sản phẩm. - Trên cơ sở này, chúng ta có thể tiến hành ứng dụng tiếp để sản xuất gia công tất cả các bộ khuôn dập vuốt cho các loại linh kiện tương tự của xe tải, xe khách và xe du lịch trong tương lai. Từ khóa – khuôn dập vuốt, xe tải, linh kiện ô tô, nội địa hóa. RESEARCH DESIGN MOLDING BUCKET DETAILED BUCKET FRAME WITH SLEEPER CHAIR Abstract - The deep drawing die are increasingly being applied to produce components manufactured by pressure machining on metal sheets for cars around the world, in Vietnam, it has not been applied by manufacturers. manufacturing localized components because of difficulty in production and technology. This content covers the process from product design by reverse engineering technology to mold design by deformation simulation technology to produce the details of the frame of the truck seat cushion, one of the components of the umbrella. and contribute to improving technology content and productivity, reducing product costs. - The technology of deep drawing die is an advanced technology that has been successfully applied by Chu Lai - Truong Hai Mechanical Co., Ltd. (CMC) to manufacture some truck parts, thereby increasing the internal ratio. localization of the vehicle, reducing product costs. - On this basis, we can proceed with the next application to produce and process all sets of deep drawing die for similar components of trucks, passenger cars and passenger cars in the future. Keywords – injection mould, truck, automobile part, localization. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN! ....................................................................................................... LỜI CẢM ƠN! ............................................................................................................. MỤC LỤC .................................................................................................................... DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT ................................... 3 1.1.Khái quát về công nghệ dập vuốt ......................................................................... 3 1.1.1.Khái niệm .......................................................................................................... 3 1.1.2.Sơ đồ nguyên lý ................................................................................................. 3 1.1.3.Phân loại: ........................................................................................................... 4 1.1.4.Ưu nhược điểm của công nghệ dập vuốt ........................................................... 6 1. 2. Năng lực công nghệ dập vuốt trong ngành sản xuất khuôn mẫu ....................... 6 1.3. Hệ thống công nghệ cấu thành ............................................................................ 7 1.3.1. Thiết kế, gia công khuôn. ................................................................................. 7 1.3.2. Chế tạo sản phẩm.............................................................................................. 8 II: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ ................................................................................... 9 2.1.Phân tích các thông số của công nghệ dập vuốt [1] ............................................. 9 2.1.4. Tính toán số lần dập tối ưu ............................................................................. 18 2.2. Phân tích các đặc điểm của công nghệ dập vuốt [3] ......................................... 20 2.2.1. Quá trình biến dạng của công nghệ dập vuốt ................................................. 20 2.2.2. Độ chính xác của sản phẩm dập vuốt và yêu cầu công nghệ ......................... 22 III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT .................................................... 25 3.1. Các bước trong công nghệ dập vuốt .................................................................. 25 3.2. Hệ thống thiết bị trong công nghệ dập dập vuốt ............................................... 27 IV: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT ........................................................ 29 4.1. Trong lĩnh vực ô tô, xe máy .............................................................................. 29 4.2. Trong lĩnh vực y tế ............................................................................................ 30 4.3. Trong lĩnh vực điện tử, đồ gia dụng .................................................................. 30 V: CÁC SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH CỦA DẬP VUỐT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP Ô TÔ ......................................................................................................... 31 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ SẢN PHẨM KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI XE TẢI .......................................................................................................... 34 2.1. KHẢO SÁT NHU CẦU SỬ DỤNG CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI GHẾ LÁI XE TẢI TẠI THACO VÀ TRONG CÔNG NGHIỆP Ô TÔ VIỆT NAM34 2.1.1. Giới thiệu chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải ................................ 34 2.1.2. Nhu cầu sử dụng chi tiết trong nền công nghiệp Việt Nam và THACO ........ 35 2.2. ĐẶC ĐIỂM THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI XE TẢI ............................................... 39 2.2.1. Đặc điểm công nghệ của chi tiết..................................................................... 39 2.2.2. Thông số kỹ thuật ........................................................................................... 40 2.3. Sơ đồ công nghệ thiết kế chi tiết ....................................................................... 41 2.3. THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI GHẾ LÁI XE TẢI..... 42 2.3.1. Lựa chọn vật liệu sử dụng cho sản phẩm ....................................................... 42 3.2. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế chi tiết ............................................. 45 3.2.1. Các phương án thiết kế ................................................................................... 45 3.2.2. Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu................................................................ 46 3.3. Thiết kế chi tiết .................................................................................................. 47 5. BỘ BẢN VẼ THIẾT KẾ SẢN PHẨM ................................................................ 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ......................................................................................... 51 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN VÀ MÔ PHỎNG51 3.1. ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHUÔN ...................... 52 3.1.1. Lựa chọn phương án gia công chi tiết trên khuôn .......................................... 52 3.1.2. So sánh lựa chọn phương án thiết kế khuôn tối ưu ........................................ 52 3.1.3. Các phương án thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết ............................................. 53 3.1.4. So sánh, lựa chọn phương án thiết kế khuôn dập vuốt tối ưu ........................ 54 3.2. THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUÔN DẬP VUỐT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI GHẾ LÁI .............................................................. 54 3.2.1. Phương pháp tiếp cận thiết kế khuôn ............................................................. 54 3.2.2. Các kết cấu điển hình ..................................................................................... 55 3.2.3. Các chi tiết điển hình và các cụm lắp ráp khuôn ............................................ 62 3.2.3.1. Các chi tiết khuôn ........................................................................................ 62 Ở đây sản lượng dập mỗi năm từ 10000 – 100000 sản phẩm, nên ta chọn vật liệu C45 cho các tấm đỉnh/ gối, tấm kẹp phôi, tấm bắt cối/ bắt chày, tấm gối; chày và cối sử dụng vật liệu SKD11 (có nhiệt luyện). ..................................................................... 65 3.2.4. Tính toán các chi tiết về độ bền và tính ổn định............................................. 67 3.2.4.3. Xác định trung tâm áp lực của khuôn .......................................................... 69 2.4.4. Tính toán chiều cao kín của máy và khuôn .................................................... 69 2.4.5 Lựa chọn máy ép ............................................................................................. 70 3.3. MÔ PHỎNG KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM.................................................... 72 3.3.1. Tính toán mô phỏng khuôn dập vuốt.............................................................. 72 3.3.2. Nhận xét, chỉnh sửa và hiệu chỉnh.................................................................. 77 3.4. HOÀN THIỆN BỘ BẢN VẼ THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT..................... 80 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ SẢN PHẢM VÀ HIỆU CHỈNH KHUÔN .................... 83 4.1. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỬ KHUÔN ...................................................... 83 4.1.1. Chuẩn bị các thông số thử khuôn ................................................................... 83 4.1.2. Quá trình thử khuôn ........................................................................................ 84 4.1.3. Kết quả sản phẩm theo yêu cầu đặt ra ............................................................ 84 4.2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO SẢN PHẨM TỪ KHUÔN ................. 89 4.3. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM VÀ HIỆU CHỈNH KHUÔN NẾU CÓ ................... 98 4.3.1. Tập biên bản đánh giá kết quả sản phẩm........................................................ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 103 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Khái niệm dập vuốt. ........................................................................................3 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt ................................................................................3 Hình 1.3: Chi tiết tròn xoay. ............................................................................................4 Hình 1.4: Chi tiết dạng hộp .............................................................................................4 Hình 1.5: Khuôn dập chi tiết thân vỏ ô tô du lịch. ..........................................................4 Hình 1.6: Dập vuốt không biến mỏng và dập vuốt có biến mỏng...................................5 Hình 1.7: Dập vuốt không có chặn phôi và dập vuốt có chặn phôi. ...............................5 Hình 1.8: Một số hình ảnh khuôn dập vuốt. ....................................................................7 Hình 1.9: Quy trình thiết kế, chế tạo khuôn ....................................................................7 Hình 1.10: Hệ thống công nghệ chế tạo sản phẩm. .........................................................9 Hình 2.1: Sự phụ thuộc của hệ số điều chỉnh vào chiều dày tương đối của phôi. ........10 Hình 2.2: Phôi có hình dạng phức tạp để dập chi tiết hình trụ không có tai .................12 Hình 2.3: sơ đồ tác dụng lực ở giai đoạn đầu của quá trình dập vuốt ...........................12 Hình 2.4: Sự phụ thuộc của áp lực chặn riêng vào chiều dày của phôi ứng với các mức độ dập vuốt K. ...............................................................................................................14 Hình 2.5: Quan hệ giữa khoảng thay đổi lực chặn (Qmax – Qmin) và mức độ biến dạng. .......................................................................................................................................15 Hình 2.6: Sự phụ thuộc của mức độ dập vuốt giới hạn Kgh vào hệ số dị hướng thông thường R *min ....................................................................................................................17 Hình 2.7: Hình trụ rỗng khai triển và các tam giác xen kẽ............................................20 Hình 2.8: Thí nghiệm quan sát sự phân bố của vậy liệu trong dập vuốt. ......................21 Hình 2.9: Trạng thái ứng suất trên sản phẩm dập vuốt. ................................................22 Bảng 2.2: Độ sai lệch theo đường kính trong của chi tiết hình trụ rỗng không có vành, mm: ................................................................................................................................23 Hình 3.1: Bước cấp liệu .................................................................................................25 Hình 3.2: Bước kẹp phôi. ..............................................................................................25 Hình 3.3: Bước dập vuốt. ..............................................................................................26 Hình 3.4: Bước lấy sản phẩm. .......................................................................................26 Hình 3.5: Máy dập 110 tấn tại Thaco. ...........................................................................27 Hình 3.6: Máy dập 200 tấn tại Thaco. ...........................................................................28 Hình 3.7: khuôn dập vuốt. .............................................................................................29 Hình 4.1: Khung vỏ xe ô tô. ..........................................................................................29 Hình 4.2: Một số phụ tùng linh kiện sử dụng trong xe ô tô. .........................................30 Hình 4.3: Một số sản phẩm trong lĩnh vực xe máy: vỏ xe, phụ kiện trang trí…...........30 Hình 4.4: Một số sản phẩm dập vuốt trong lĩnh vực y tế. .............................................30 Hình 4.5: Một số thiết bị điện sử dụng công nghệ dập vuốt. ........................................31 Hình 4.6: Một số đồ gia dụng sử dụng công nghệ dập vuốt..........................................31 Hình 5. 1: Thân vỏ xe ô tô. ............................................................................................32 Hình 5. 2: cabin xe ô tô. ................................................................................................32 Hình 5. 3: Khung xe ô tô. ..............................................................................................32 Hình 5. 4: Khung xương bọc nệm ghế ô tô. ..................................................................33 Hình 5. 5: Thùng xăng xe ô tô. ......................................................................................33 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Cách chọn phương pháp dập có chặn phôi hay không: ................................19 Bảng 2.2: Độ sai lệch theo đường kính trong của chi tiết hình trụ rỗng không có vành, .......................................................................................................................................23 Bảng 2.3: Độ sai lệch theo chiều cao chi tiết hình trụ rỗng không có vành, mm..........23 Bảng 2.4: Độ sai lệch chiều cao chi tiết hình trụ rỗng có vành, mm ............................24 Bảng 2.5: Yêu cầu công nghệ đối với sản phẩm dập vuốt ............................................24 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật máy dập Amada 110 tấn. ................................................27 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật máy dập Amada 200 tấn. ................................................28 Bảng 1.1: Các phướng án gia công chế tạo chi tiết. .....................................................52 Bảng 2.1: Các vật liệu thường dùng cho chế tạo khuôn. ..............................................63 Bảng 2.2: Lựa chọn vật liệu chày và cối theo sản lượng sản xuất: ..............................63 Bảng 2.2: Lựa chọn vật liệu theo chi tiết kết cấu: ........................................................64 Bảng 2.3: Tiêu chuẩn độ cứng các chi tiết khuôn dập vuốt: ........................................64 1 MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - Theo chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 của Chính phủ và Quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp hỗ trợ đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 của Bộ Công Thương, đã đề cập đến sự “ưu tiên phát triển lĩnh vực linh kiện, phụ tùng phục vụ nhu cầu nội địa hóa, đặc biệt là ngành công nghiệp cơ khí, ô tô. Thaco đang khẩn trương đề ra các giải pháp để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và sản xuất linh kiện phụ tùng phục vụ lắp ráp các dòng xe. Hiện nay công nghệ thiết kế và chế tạo khuôn dập vuốt linh kiện ô tô gặp nhiều khó khăn, chưa có nghiên cứu chuyên sâu về biến dạng trong dập vuốt, chất lượng sản phẩm dập vuốt chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra và tốn nhiều thời gian để sửa chữa khuôn vì chưa tính toán và mô phỏng được biến dạng trên máy tính trước khi tiến hành gia công chế tạo; - Khuôn dập vuốt để sản xuất linh kiện phụ tùng cho cơ khí ô tô phải nhập khẩu với giá rất cao (có giá từ hàng trăm nghìn đến trên dưới 1 triệu USD); - Nhân sự kỹ thuật trong chế tạo khuôn dập vuốt cho ô tô ở Việt Nam rất ít và thiếu kinh nghiệm; - Xuất phát từ lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải” cho Công ty Sản xuất khuôn Chu Lai – Trường Hải làm luận văn tốt nghiệp. II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đáp ứng được nhu cầu nội địa hóa khung xương nệm ngồi xe tải của Thaco; - Nâng cao chất lượng thiết kế khuôn, giảm thời gian và chi phí sửa khuôn do dự đoán trước kết quả; - Tạo nền tảng về lý thuyết và công nghệ để thiết kế tối ưu các khuôn dập vuốt như khuôn dập cabin, sàn xe, cửa xe. III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu: - Khuôn dập vuốt khung xương nệm ngồi xe tải. 2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết biến dạng và mô phỏng tối ưu hóa thiết kế. IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. 1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về biến dạng và tiêu chuẩn hóa trong thiết kế; - Kỹ thuật thiết kế ngược; - Kỹ thuật CAD/CAM/CAE. 2. Phương pháp thực nghiệm: - Đánh giá thực nghiệm quá trình dập thực tế sản phẩm; - Đo kiểm sản phẩm hoàn thiện và so sánh với kết quả thiết kế, mô phỏng. V. Ý NGHĨA THỰC TIỄN - Áp dụng kết quả thiết kế để gia công và chế tạo sản phẩm phục vụ lắp ráp các dòng xe tải của Thaco. VI. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Một bộ bản vẽ thiết kế và kết quả phân tích mô phỏng tối lựa chọn phương án thiết kế; - Một bộ quy trình công nghệ thiết kế và chế tạo khuôn dập vuốt; - Một bộ hồ sơ đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm thực tế với kết quả mô phỏng. VII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Gồm: Phần mở đầu. Chương I: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ dập vuốt Chương II: Nghiên cứu thiết kế sản phẩm khung xương nệm ghế ngồi xe tải Chương III: Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôn và mô phỏng Chương IV: Đánh giá sản phẩm và hiệu chỉnh khuôn Kết luận và kiến nghị. 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẠP VUỐT 1.1. Khái quát về công nghệ dập vuốt 1.1.1. Khái niệm Dập vuốt là quá trình biến đổi từ phôi phẳng (hoăc rỗng) thành một chi tiết rỗng có hình dạng bất kỳ và được tiến hành trên các khuôn dập vuốt. Dập vuốt xảy ra nhờ biến dạng dẻo kèm theo sự dịch chuyển phần lớn thể tích kim loại thành chiều cao. Hình 1.1: Khái niệm dập vuốt Dập vuốt là một trong những quá trình tạo hình kim loại tấm quan trọng. Hầu hết các thành phần kim loại tấm đang được ứng dụng trong các lĩnh vực ô tô, hàng không, hàng thủy, hạt nhân… Trong đó, tạo hình biến dạng dẻo phôi tấm kim loại mỏng bởi thiết bị tạo hình như chày, cối ta thu được chi tiết có hình dạng mong muốn mà không bị phế phẩm. Các thông số bao gồm tính chất cơ học và tính chất luyện kim của kim loại tấm, hình dạng hình học của chày và cối, tốc độ của chày, độ dày phôi, bôi trơn… góp phần vào sự thành công của quá trình tạo hình với mức độ khác nhau và phụ thuộc lẫn nhau. Do đó, sự hiểu biết về khả năng tạo hình biến dạng dẻo kim loại tấm là một điều cần thiết cho việc sản xuất các thành phẩm chất lượng. 1.1.2. Sơ đồ nguyên lý Khi chày đi xuống (nhờ lực ép chày) đến cối theo khe hở Z, chi tiết (tấm phẳng) được giữ với lực chặn thích hợp ta được sản phẩm theo hình dáng của chày. Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt 4 1.1.3. Phân loại:  Theo hình dạng sản phẩm:  Nhóm các chi tiết có hình dạng tròn xoay (đối xứng trục): đáy của nồi hơi, các chi tiết hình trụ, các loại bát đĩa kim loại; các chi tiết của thiết bị chiếu sáng như pha đèn, vỏ đèn. Hình 1.3: Chi tiết tròn xoay.  Nhóm các chi tiết có hình dạng hình hộp: thùng nhiên liệu của động cơ, các loại vỏ hộp, các chi tiết bọc trong các chi tiết của thiết bị điện tử thiết bị đo… Hình 1.4: Chi tiết dạng hộp  Nhóm các chi tiết có hình dạng phức tạp có một trục đối xứng hoặc không có trục đối xứng: chi tiết xe máy, vỏ ôtô, cánh cửa ôtô, chi tiết máy kéo, chi tiết máy bay… Hình 1.5: Khuôn dập chi tiết thân vỏ ô tô du lịch 5  Phân loại theo đặc điểm công nghệ:  Dập vuốt không biến mỏng S = So (chỉ giảm đường kính mà không làm thay đổi chiều dày phôi, khe hở giữa chày và cối Z > =S).  Dập vuốt có biến mỏng S = So, chiều dày phôi giảm có chủ định, đường kính phôi giảm một lượng nhỏ, khe hở Z1) hoặc không thay đổi (fđc=1) so với diện tích bề mặt của phôi ban đầu. Sở dĩ như vậy là do có sự thay đổi của các thông số Kv, µ và rcối làm thay đổi cả ứng suất kéo hướng kính và ứng suất nén tiếp tuyến 𝜎𝜌 và 𝜎𝜃 , do dó làm thay đổi kích thước của phần vành cùa chi tiết dập vuốt tùy theo ứng suất kéo lớn hơn hay ứng suất nén lớn hơn. Cuối cùng là do có sự biến mỏng hoặc biến dày của phần vành làm cho điện tích bề mặt của chi tiết sau khi dập vuốt hoặc tăng lên hoặc giảm đi. Đối với các chi tiết có dạng tròn xoay thì phôi đương nhiên có dạng hình tròn, vì vậy điều kiện cân bằng diện tích bề mặt giữa phôi và chi tiết khi chiều dày phôi không đổi có dạng sau: 2 Fchi tiết = 0,785. 𝐷𝑝ℎô𝑖 Đường kính phôi: (2-3) Dphôi = 1,13√Fchi tiết Diện tích bề mặt chi tiết: Fchi tiết được xác định bằng tổng diện tích của các phần tử hình học đơn giản tạo thành chi tiết. Đường kính phôi được xác định như sau: Dphôi = 1,13 F1  F2  ......  Fn  1,13 n F i 1 i (2-4) Trong đó: F1, F2, ….., Fn – diện tích hình học của các phần tử hình học đơn giản tạo thành chi tiết. Khi tính toán đường kính phôi để dập vuốt chi tiết đối xứng trục cần phải tính 11 lượng dư để cắt mép có dạng sóng do tính dị hướng của vật liệu phôi tạo ra. Phần nhô lên của mép chi tiết thường có chiều cao khoẳng 20% so với chiều cao của chi tiết và thường phân bố đối xứng so với hướng cán. Sau khi dập vuốt, thường tiến hành cắt mép để cắt bỏ phần tai, trị số lượng dư gia công để cắt mép ∆H tùy thuộc vào tỷ số giữa đường kính và chiều cao của chi tiết, chiều dày S của phôi. Qua kinh nghiệm thực tế thì ∆H ≈ (5 ÷ 20)% so với chiều cao chi tiết. Nếu chiều cao tương đối h/d và chiều dày S của phôi càng lớn thì lượng dư để cắt mép càng lớn. Nếu chi tiết được dập vuốt sau một nguyên công thì việc cắt mép có thể phối hợp cùng với nguyên công dập vuốt trong cùng một khuôn. Trong trường hợp này mép làm việc của cối cần phải có bán kính lượn bằng mà không nhỏ hơn 6÷8 lần chiều dày phôi. Một trong những phương pháp để giảm sự không đồng đều về chiều cao của chi tiết dập vuốt là sử dụng phôi có hình dạng phức tạp, kích thước và hình dạng của có được xác định có tính đến sự dị hướng của kim loại. Kích thước của phôi được xác định từ điều kiện cân bằng thời gian dịch chuyển của các chất điểm K và M nằm trên đường bao của phôi dọc theo các trục đối xứng của các phần tai và phần lõm đến đường bao của lỗ cối. Từ điều kiện này chúng ta nhận được công thức để xác định bán kính cung tiếp tuyến với phần lõm: 2+fB (2 + fϕ ). (K RX = [1 + R cối 2 + fB − 1) 1 2+fϕ (2-5) ] Trong đó: Rcối – bán kính của lỗ cối. Các giá trị: fϕ , fB phụ thuộc vào sự phân bố các phần tử và các rãnh lõm đối với hướng cán của tấm, chúng được xác định theo công thức: f0o = −1(1 + R∗90 ) f90o = −1(1 + R∗0 ) f45o = −1(1 + R∗45 ) Bán kính R0 được xác định từ điều kiện cân bằng diện tích bề mặt (diện tích bề mặt không đổi). Bán kính R0 và RX được xác định là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của phôi. Khi dập vuốt với phôi loại này thì tai hầu như không có. Đường bao của phôi 1 được xây dựng với việc sử dụng phương trình côsin biên độ bằng (R0 – RX) và chu kỳ 2 𝜋 2 (hình 2.2). 12 Hình 2.2: Phôi có hình dạng phức tạp để dập chi tiết hình trụ không có tai Để giảm sự ảnh hưởng của tính dị hướng kim loại đến sự không đều chiều cao chi tiết khi dập vuốt, ngoài việc sử dụng phôi có hình dáng phức tạp người ta còn sử dụng cối với mép lượn có độ cong thay đổi (dọc theo đường bao của lỗ cối) hoặc nung nóng không đều phần vành phôi, hoặc thay đổi áp lực chặn theo đường bao của cối. Khi xác định đường kính của phôi để dập vuốt các chi tiết có chiều dày thành nhỏ hơn 2mm, chúng ta có thể sử dụng kích thước ngoài của chi tiết. Còn khi chiều dày lớn hơn 2mm, tính theo kích thước trung bình của chi tiết. Những công thức tính toán này là cơ sở sau này để phần mềm tính toán mô phỏng trải phôi đúng kích thước ban đầu sao cho qua các nguyên công dập vuốt thì đạt được chất lượng sản phẩm cuối cùng. 2.1.2. Lực và công biến dạng, lực chặn phôi  Lực biến dạng Lực biến dạng là lực tác dụng gây ra biến dạng cho chi tiết, xảy ra lúc ban đầu của quá trình tạo hình và là một hàm số phụ thuộc vào góc ôm α. Hình 2.3: Sơ đồ tác dụng lực ở giai đoạn đầu của quá trình dập vuốt