MỤC LỤC
Sinh viên thực hiện:...............1
Sinh viên thực hiện:.................2
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP............3
LỜI NÓI ĐẦU.............5
LỜI CẢM ƠN............6
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.................7
MỤC LỤC........8
DANH SÁCH HÌNH ẢNH................13
DANH SÁCH BẢNG.................17
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.......................1
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHUÔN MẪU...............1
1.1.1. Giới thiệu về ngành khuôn mẫu....................1
a. Nghành khuôn mẫu chung................1
b. Nghành khuôn mẫu Việt Nam...........................1
1.1.2. Phương hướng phát triển ngành khuôn mẫu............................2
a. Định hướng của doanh nghiệp........................2
b. Định hướng của nhà nước.......................3
1.1.3. Quy trình sản xuất khuôn mẫu..............................4
1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................5
1.3. MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA....................................6
1.4. BỐ CỤC ĐỀ TÀI.......................6
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH DẬP NÓN CỐI............................8
2.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NÓN CỐI................................8
2.2. CÔNG NGHỆ DẬP TẤM.................................8
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ dập tấm........................8
a. Giới thiệu chung.........................................8
b. Công nghệ dập - vuốt............................9
2.2.2. Ưu điểm của sản phẩm dập tấm.........................10
2.2.3. Phân loại công nghệ dập tấm.......................10
2.2.4. Phân loại các dạng khuôn dập kim loại thường dùng...........................11
a. Khuôn cắt thường..............................11
b. Khuôn cắt - đục lỗ.................................12
c. Khuôn dập liên hoàn.................................................................12
2.2.5. Phân loại các dạng khuôn dập – vuốt kim loại thường dùng (Khuôn lận). .......................13
a. Khuôn lận đơn. ..................................13
b. Khuôn lận liên hoàn....................................15
2.2.6. Một số sản phẩm dập điển hình. ...................................16
a. Các sản phẩm dập điển hình trong quốc phòng. .........................................16
b. Công nghệ gia công áp lực trong chế tạo các sản phẩm công nghiệp.......................................16
2.3. TÌM HIỂU VỀ MÁY DẬP TRỤC KHUỶU VÀ MÁY ÉP THỦY LỰC TRONG NGÀNH DẬP TẤM..............................17
2.3.1. Máy dập trục khuỷu. 17
a. Giới thiệu........................................17
b. Cấu trúc và tính năng của máy YADON JH21..............................17
2.3.2. Máy ép thủy lực song động. 19
a. Giới thiệu.............................19
b. Chức năng. .....................................20
c. Mô tả hoạt động của hệ thống. ...............................21
2.4. CÁC PHƯƠNG ÁN DẬP VUỐT NÓN CỐI.................................. 23
2.4.1. Phương án công nghệ tạo phôi chi tiết “ nón cối bằng thép”.........................23
a. Phương án 1...................................23
b. Phương án 2...............................23
2.4.2. Lựa chọn phương án chế tạo................................23
2.5. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KHUÔN MITSUMI.............................. 24
2.5.1. Giới thiệu..................................24
2.5.2. Ứng dụng tiêu chuẩn MITSUMI trong ngành khuôn dập.............................25
a. Thiết kế chốt đẩy thẳng................................................25
b. Thiết kế lò xo. 26
c. Tiêu chuẩn Bulong........................................27
2.6. PHẦN MỀM SOLIDWORKS VÀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ALTAIR INSPIRE FORM........................................27
2.6.1. Giới thiệu phần mềm solidworks. [12].........................................27
a. Thiết kế mô hình 3D chi tiết (part)................................28
b. Thiết kế lắp ghép và cụm lắp ghép (assembly)...................................28
c. Xuất bản vẽ (drawing).......................................28
2.6.2. Giới thiệu phần mềm Altair Inspire Form. [13]..............................29
PHẦN III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ..................................30
3.1. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN CẮT - VUỐT PHỐI HỢP.....................................30
3.1.1. Tính toán kích thước phôi..................................30
a. Phôi ban đầu..................................30
b. Lượng dư phôi.....................................30
c. Kích thước phôi cắt cuối cùng.........................31
3.1.2. Tính toán các lực tác dụng trên khuôn. .......................32
a. Tính toán khe hở cắt ......................32
b. Lực cắt ...............................32
c. Lực dập vuốt ..................................33
d. Lực kẹp phôi (chặn phôi). ......................33
e. Lực đẩy phôi .............................34
f. Lực tháo phế liệu. ........................35
g. Lực máy dập. ...............................35
3.1.3. Nguyên lý khuôn cắt – vuốt phối hợp. .........................36
a. Sơ đồ chi tiết khuôn................................36
b. Nguyên lý làm việc............................37
c. Công dụng của một số chi tiết..........................38
3.2. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN CẮT BIÊN............................39
3.2.1. Tính toán lực trên khuôn..............................39
a. Tính toán khe hở cắt .........................39
b. Lực cắt ..............................40
c. Lực kẹp phôi ( chặn phôi). ......................40
d. Lực đẩy phôi ...............................41
e. Lực máy dập...............................41
3.2.2. Nguyên lý khuôn cắt biên..........................42
a. Sơ đồ chi tiết khuôn............................42
b. Nguyên lý làm việc.......................................... 42
c. Công dụng của một số chi tiết .........................................44
3.3. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT – VUỐT PHỐI HỢP TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORDS.................................44
3.3.1. Xác định kết cấu khuôn.......................................... 44
a. Chọn mặt phân khuôn............................44
b. Chọn kết cấu khuôn.........................44
3.3.2. Quy trình thiết kế khuôn...................47
a. Chày vuốt .............................47
b. Cối cắt vuốt........................ 47
c. Thiết kế cụm đẩy phôi ra khỏi cối cắt vuốt ...........................49
d. Cối cắt ..............................50
e. Tấm chặn phôi cắt. tấm đế trên. ........................51
f. Gối đỡ 1. .....................................52
g. Cụm dưới .............................52
h. Đặc điểm thiết kế tấm trung gian.............................. 53
3.4. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT BIÊN TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORDS. .......................54
3.4.1. Xác định kết cấu khuôn........................ 54
a. Chọn mặt phân khuôn. ........................54
b. Chọn kết cấu khuôn................................ 54
3.4.2. Quy trình thiết kế khuôn............................ 55
a. Định vị phôi cắt .........................55
b. Cối cắt..............................56
c. Chày cắt ..............................56
d. Chặn phôi cắt ..........................................56
e. Lót chày cắt ..................................57
f. Tấm đế trên................................... 58
g. Tấm đẩy phôi cắt .......................58
h. Các chi tiết còn lại ...................................59
i. Lắp ráp khuôn. ...........................60
3.5. Các lệnh sử dụng tạo khuôn trong solidworks. ................................61
3.5.1. Chặn phôi vuốt. ........................................61
3.5.2. Chày vuốt. ............................66
3.5.3. Vẽ những chi tiết còn lại ................................67
3.6. Mô phỏng biến dạng sản phẩm khuôn cắt – vuốt bằng phần mềm Altair Inspire Form với chiều dày phôi 1mm. ..........................77
a. Thử nghiệm lần 1. ...................................77
b. Thử nghiệm lần 2. ..............................89
c. Thử nghiệm lần 3: ...................................91
PHẦN IV: QUY TRÌNH CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT. ...................................................93
4.1. KHUÔN CẮT VUỐT:..............................93
4.1.1. Tấm đế trên..................................... 93
4.1.2. Cối cắt vuốt....................94
4.1.3. Chày vuốt...........................95
4.1.4. Kẹp phôi vuốt.........................96
4.1.5. Đế trung gian.............................97
4.1.6. Gối 1.................................98
4.1.7. Gối 2.......................................99
4.2. KHUÔN CẮT BIÊN...........................100
4.2.1. Gối đỡ..................................100
4.2.2. Cối cắt.....................................101
4.2.3. Đẩy phôi cắt................................102
4.2.4. Định vị phôi cắt.............................103
4.2.5. Lót chày cắt.......................................104
4.3. MÔ HÌNH KHUÔN.........................105
a. Gia công các chi tiết mô hình..............................................105
a. Các chi tiết mô hình sau khi gia công..............................106
b. Lắp ráp mô hình khuôn..........................................109
c. Thử nghiệm mô hình trên máy dập và sản phẩm đạt được............................................111
d. Sản phẩm sau khi dập khuôn mô hình........................................113
Phần V: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHÔI VÀ CHI PHÍ PHÔI LÀM KHUÔN................................. 115
5.1. KHUÔN DẬP VUỐT..............................................115
5.2. KHUÔN CẮT BIÊN........................................116
5.3. MÁY THỦY LỰC SONG ĐỘNG 150T VÀ MÁY TRỤC KHUỶU...........................................116
5.4. TỔNG CHI PHÍ LÀM KHUÔN VÀ CHI PHÍ MUA MÁY............................................. 117
PHẦN VI : TÍNH TOÁN CHI PHÍ VÀ LỢI NHUẬN SẢN PHẨM. [11]. [12]. ............................118
PHẦN VII: KẾT LUẬN. .......................................119
7.1. ĐÁNH GIÁ. .........................119
7.2. KIẾN NGHỊ. ...............................................119
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. ..............................131
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành công nghiệp kỹ thuật đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong các ngành công nghiệp đó ngành công nghiệp vật liệu kim loại là một ngành được coi là giữ vai trò quan trọng và chủ đạo trong nền kinh tế quốc dân. Với xu thế như hiện nay, nhu cầu sử dụng và ứng dụng vật liệu kim loại trong kỹ thuật cũng như trong dân dụng ngày càng phát triển rộng rãi. Dựa trên cơ sở khoa học kỹ thuật công nghệ, thành tựu và xu hướng phát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu kim loại (sắt, thép, hợp kim,…), các nhà nghiên cứu và sản xuất ra vật liệu kim loại đã đưa ra trên thị trường những sản phẩm bằng vật liệu kim loại phong phú nhiều chủng loại với những tính chất và khả năng ứng dụng khác nhau. Vật liệu kim loại có ưu điểm chung là có sức chịu lực tốt, có độ bền, dẻo và cứng. Do sự xuất hiện một số lượng lớn vật liệu kim loại trong tự nhiên nên hàng loạt sản phẩm đã được sản xuất từ vật liệu kim loại càng ngày càng phong phú và đa dạng. Giá trị sử dụng của các loại sản phẩm này đã thực sự thâm nhập vào nền kinh tế và dân dụng. Nhu cầu và chất lượng của sản phẩm cũng như khả năng ứng dụng của nó ngày càng hoàn thiện.
Hòa nhập cùng xu hướng phát triển trên thế giới, ở nước ta ngành sản xuất và gia công vật liệu kim loại có xu hướng ngày một phát triển, đây là một chiến lược lâu dài và có nhiều triển vọng.
Sau một thời gian nghiên cứu, được sự hướng dẫn của thầy: Th.s ………………. và cùng sự nổ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành đồ án của mình. Qua đồ án “Thiết kế chế tạo khuôn dập Nón cối” đã giúp chúng em hiểu rõ được về công nghệ chế tạo khuôn và gia công vật liệu kim loại và đồng thời ứng dụng từ những lý thuyết của vật liệu kim loại vào sản xuất thực tế là hết sức quan trọng. Đồ án tốt nghiệp không những củng cố cho chúng em biết về mặt kiến thức mà còn tạo thêm kinh nghiệm thực tế cũng như hiểu rõ được bản chất của vấn đề.
Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của giáo viên hướng dẫn trực tiếp thầy: Th.s ………………. đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHUÔN MẪU.
1.1.1. Giới thiệu về ngành khuôn mẫu.
a. Nghành khuôn mẫu chung.
Khuôn mẫu được xem như là “nền tảng của công nghiệp”, đang phát triển theo hướng tập trung đầu tư và phát triển công nghệ. Với khả năng tạo ra sản phẩm với số lượng lớn, thời gian sản xuất ngắn, mức độ ổn định cao, các sản phẩm khuôn mẫu là công cụ không thể thiếu trong rất nhiều ngành sản xuất công nghiệp, từ các sản phẩm đồ gia dụng đến các sản phẩm hành không và điện tử hiện đại.
Các khuôn dập được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm kim loại, sử dụng các phương pháp như dập, đùn, rèn, kéo. Các sản phẩm được sử dụng rất đa dạng trong sản xuất ô tô, máy bay, đồ gỗ, thiết bị xây dựng, máy nông nghiệp, sản phẩm gia dụng, sản phẩm điện tử và nhiều loại sản phẩm khác.
b. Nghành khuôn mẫu Việt Nam.
Giá trị của ngành công nghiệp khuôn mẫu, cơ khí chính xác tại Việt Nam hiện đạt khoảng trên 1 tỷ USD/năm; với tỷ lệ tăng trưởng 18%/năm, ngành này đang thu hút sự quan tâm của nhiều doanh nghiệp doanh nghiệp trong và ngoài nước. Đáng chú ý, doanh nghiệp Việt Nam chỉ làm 8,5% khuôn ép, còn lại là khuôn dập. Do đó, nhu cầu về khuôn mẫu cho sản xuất nhựa, cơ khí, chi tiết máy, linh kiện…để nâng cao chất lượng sản phẩm là rất lớn, giúp doanh nghiệp nội địa tăng năng lực tham gia chuỗi cung ứng toàn cầu.
1.1.2. Phương hướng phát triển ngành khuôn mẫu
Căn cứ vào tình hình thực tế phát triển của ngành khuôn mẫu nước ta cùng với nghiên cứu xu hướng phát triển của công nghệ sản xuất khuôn mẫu trên thế giới nhằm đưa ra giải pháp toàn diện kích thích tốc độ tăng trưởng chế tạo khuôn tại Việt Nam.
a. Định hướng của doanh nghiệp
Các doanh nghiệp khuôn mẫu là chủ thể trong quá trình phát triển. Việc nhà nước xây dựng định hướng là “khung sườn” chung cần thiết, nhưng chính doanh nghiệp cũng phải chủ động lên kế hoạch, hướng đi cho bản thân mình. Mỗi doanh nghiệp sẽ có một hướng đi riêng tùy theo tình hình thực tế.
b. Định hướng của nhà nước
Nhà nước với vai trò “người đỡ đầu” cho ngành công nghiệp khuôn mẫu cần nắm bắt và xây dựng được lộ trình phát triển cụ thể rõ ràng. Trong lộ trình lớn lại được chia thành các lộ trình nhỏ để tiện quản lý.
1.1.3. Quy trình sản xuất khuôn mẫu.
Quy trình sản xuất khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính bao gồm: Thiết kế, gia công, nhiệt luyện, đo kiểm và lắp ráp. Trong đó, các công ty có thể đảm nhiệm một hoặc nhiều quy trình, thậm chí toàn bộ quá trình sản xuất chế tạo ra sảm phẩm cuối cùng.
1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội đòi hỏi ngành công nghiệp phải tạo ra được sản phẩm nhanh, có tính hàng loạt cao. Nên ngành công nghệ khuôn mẫu bắt đầu được ra đời và ngày càng phát triển, trong đó khuôn dập được sử dụng phổ biến cho các doanh nghiệp sản xuất phụ kiện, phụ tùng kim loại: ốc vít, đai, linh kiện xe máy,… Loại khuôn này có khả năng hoạt động hiệu quả liên tục, góp phần thúc đẩy sản lượng sản xuất cho cả doanh nghiệp với đa dạng các loại khuôn như: Khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, khuôn dập liên hoàn, khuôn dập vuốt,…v.v
Với mục tiêu vận dụng các môn đã học vào thực tế và tạo ra các loại sản phẩm thiết thực cho cuộc sống nhóm chúng em đã tìm hiểu tình hình thực tế nghành khuôn dập trên thị trường hiện nay và cùng sự góp ý và hướng dẫn tận tình của Thầy - GVHD Ths. ……………..,, từ đó nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế chế tạo khuôn dập Nón cối” để thực hiện.
1.4. BỐ CỤC ĐỀ TÀI.
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ KHUÔN DẬP KIM LOẠI
Nội dung: Giới thiệu sơ lược về nghành khuôn mẫu và phương hướng phát triển của nghành này trên thế giới nói chung và Việt nam nói riêng. Từ đó, tìm hiểu thêm về quy trình sản xuất khuôn và đi sâu tìm hiểu về nghành khuôn dập kim loại - nghành khuôn phổ biến hiện nay. Thông qua sự tìm hiểu về nghành khuôn mẫu của nhóm chúng em, đồng thời có sự góp ý của Thầy - GVHD Ths. …………….., nhóm quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế chế tạo khuôn dập nón cối” với mục tiêu tính toán thiết kế ra bộ khuôn dập tạo ra sản phẩm nón cối sắt và từ bộ khuôn này có thể ứng dụng cho các sản phẩm thực tế khác phục vụ đời sống con người (ví dụ như: ruột nồi cơm, các loại khay đựng đồ ăn, ly kim loại,…)
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH DẬP NÓN CỐI
Nội dung bao gồm: Tìm hiểu về công nghệ dập tấm, dập vuốt,… những ưu - nhược điểm, sản phẩm được tạo ra bằng các công nghệ này. Để tạo ra các sản phầm từ công nghệ dập kể trên thì máy dập trục khuỷu, máy ép thủy lực là các loại máy móc không thể thiếu trong nghành khuôn dập, bên cạnh đó các loại phần mềm thiết kế (như SolidWorks,…), mô phỏng (Altair Inspire Form) hiện nay cũng là những công cụ không thể thiếu để thiết kế ra những bộ khuôn, tính toán mô phỏng để biết được khuôn hay sản phẩm được tạo ra có những vấn đề gì cần giải quyết, từ đó tìm ra phương hướng thiết kế, gia công tối ưu.
PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Nội dung bao gồm: Tính toán kích thước phôi trải ban đầu từ kích thước mũ thực tế trên thị trường, từ đó tính toán lượng dư phôi và đưa ra kích thước phôi cắt. Sau khi tính toán kích thước phôi trải, ta tiếp tục tính toán khe hở cắt và các lực trên khuôn (như lực cắt, lực đẩy, lực tháo phế liệu,….) từ đó tính toán được lực máy dập và chọn loại máy có thông số phù hợp để dập.
PHẦN IV: QUY TRÌNH CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT
Nội dung bao gồm: Nguyên công chế tạo một số chi tiết trong 2 bộ khuôn (cắt – vuốt và cắt biên)
PHẦN V: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHÔI VÀ CHI PHÍ PHÔI LÀM KHUÔN
Nội dung bao gồm: Tính toán tổng chi phí để làm ra 2 bộ khuôn (cắt – vuốt và cắt biên): chi phí các loại vật liệu (phôi, lò xo,…), chi phí gia công, lắp ráp, vận hành, kiểm tra và vận chuyển, chi phí mua máy dập,…
PHẦN VI: TÍNH TOÁN CHI PHÍ SẢN PHẨM VÀ THỜI GIAN HOÀN VỐN
Nội dung bao gồm: Tính tổng chi phí và tính giá thành sản phẩm, từ đó tính thời gian hoàn vốn khi tạo ra bộ khuôn và kinh doanh sản phẩm.
PHẦN VII: KẾT LUẬN
Nội dung bao gồm: Đánh giá những gì làm được và chưa làm được, những thiếu sót trong đề tài, nêu ưu - nhược điểm trong suốt quá trình thực hiện công việc. Bên cạnh đó kiến nghị, đề xuất những phương án tối ưu cho đề tài.
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH DẬP NÓN CỐI
2.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NÓN CỐI.
Như chúng ta đã biết, hòa bình là một khác vọng mà bất kỳ đất nước nào trên thế giới đều mong muốn. Nhưng để đạt được hòa bình thì đất nước đó phải trải qua chiến tranh để giành lấy và mở rộng lãnh thổ của đất nước mình. Từ khi con người xuất hiện trên Trái Đất và bắt đầu có nền văn minh, họ đã có những mâu thuẫn để bắt đầu phân chia giai cấp. Và thế là cho đến ngày hôm nay, chiến tranh luôn xảy ra bất cứ khi nào.
2.2. CÔNG NGHỆ DẬP TẤM.
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ dập tấm.
a. Giới thiệu chung.
Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phoi.
Dập tấm thường thực hiện với phôi ở trạng thái nguội(nên còn được gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S ≤ 4mm) hoặc có thể phải dập với phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày của vật liệu lớn.
b. Công nghệ dập - vuốt.
Dập vuốt là một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết.
2.2.2. Ưu điểm của sản phẩm dập tấm.
- Có thể chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể hoặc rất khó khăn.
- Độ chính xác của các chi tiết dập tấm tương đối 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.
2.2.3. Phân loại công nghệ dập tấm.
Theo đặc điểm biến dạng của quá trình dập tấm người ta chia ra làm 2 nhóm chính:
- Biến dạng cắt vật liệu.
- Biến dạng dẻo vật liệu.
Nhóm nguyên công cắt vật liệu nhằm tách một phần vật liệu ra khỏi phần vật liệu khác, theo một đường bao khép kín, hoặc không khép kín. Và kim loại phá vỡ liên kết giữa các phần tử tại vùng cắt.
2.2.5. Phân loại các dạng khuôn dập – vuốt kim loại thường dùng (Khuôn lận).
Khuôn lận có 2 loại: khuôn lận đơn và khuôn lận liên hoàn.
a. Khuôn lận đơn
- Khuôn lận đơn : có 2 loại (khuôn lận vuốt nguyên liệu và khuôn lận định hình ( lận hình chữ V, khuôn dập ống, dập sâu…).
+ Khuôn lận vuốt nguyên liệu: Khuôn lận vuốt nguyên liệu : là kết cấu khuôn có dùng tấm chạy để giữ chặt linh kiện trước khi lận giúp cho linh kiện không bị biến dạng đồng thời tính ổn định của sản phẩm sẽ cao hơn. Cơ cấu đẩy tấm chạy có thể dùng lò xo hoặc đội hơi của máy.
b. Khuôn lận liên hoàn.
Khuôn lận liên hoàn : là loại khuôn tổng hợp tất cả các công đoạn trên một khuôn để dập ra được thành phẩm hoặc bán thành phẩm.
Theo đặc điểm biến dạng của quá trình dập tấm người ta chia ra làm 2 nhóm chính:
- Biến dạng cắt vật liệu.
- Biến dạng dẻo vật liệu.
Nhóm nguyên công cắt vật liệu nhằm tách một phần vật liệu ra khỏi phần vật liệu khác, theo một đường bao khép kín, hoặc không khép kín. Và kim loại phá vỡ liên kết giữa các phần tử tại vùng cắt.
2.2.6. Một số sản phẩm dập điển hình.
a.Các sản phẩm dập điển hình trong quốc phòng.
Các sản phẩm vũ khí đạn là dạng sản phẩm yêu cầu cao về chất lượng. Chúng chịu tác dụng của áp lực xung nổ, chịu tác dụng nhiệt độ cao, chịu va đập mạnh…, nên đòi hỏi sử dụng công nghệ tạo hình. các vỏ đạn được làm bằng công nghệ gia công áp lực.
Các sản phẩm khác trong quân đội sử dụng công nghệ dập tạo hình.
b.Công nghệ gia công áp lực trong chế tạo các sản phẩm công nghiệp.
Ngành công nghiệp ôtô có thể nói là một trong những ngành sử dụng nhiều về công nghệ gia công áp lực. Từ việc chế tạo các chi tiết cơ bản như các vỏ ốp bánh xe, nắp thùng xăng… cho đến các chi tiết điển hình như: khung xương xe, mu xe..đều được sử dụng bằng công nghệ gia công áp lực.
2.3. TÌM HIỂU VỀ MÁY DẬP TRỤC KHUỶU VÀ MÁY ÉP THỦY LỰC TRONG NGÀNH DẬP TẤM.
2.3.1. Máy dập trục khuỷu.
Máy dập nói chung hay máy dập trục khủy nói chung là thiết bị cơ khí sử dụng lực lớn tác động từ trên xuống để dập ép cắt các sản phẩm cơ khí theo yêu cầu. Lực này sinh ra nhờ các cơ cấu truyền động cơ khí, truyền động bằng má sát hoặc áp lực chất lỏng.
Các chức năng của máy dập trục khủy YADON JH21
- Độ chính xác cao, tiêu chuẩn JIS1.
- Khung thép được hàn với độ cứng cao.
- Ray dẫn hướng 6 cạnh dài độ chính xác cao.
2.3.2. Máy ép thủy lực song động.
Máy ép thuỷ lực được sử dụng rộng rãi để thực hiện các công đoạn ép-lắp ráp, dập tấm, chuốt ép và hàng loạt các công việc gia công khác. Máy còn dùng để nghiền, ép các sản phẩm bằng chất dẻo, lắp ráp các chi tiết máy công cụ, máy dệt, động cơ ô tô, các loại thiết bị công nghiệp và gia dụng trong các nhà máy dân sự cũng như nhà máy quốc phòng.
2.4. CÁC PHƯƠNG ÁN DẬP VUỐT NÓN CỐI.
2.4.1. Phương án công nghệ tạo phôi chi tiết “ nón cối bằng thép”
a. Phương án 1.
Theo phương án này quá trình công nghệ gồm các bước
* Ưu điểm:
- Giảm được số bước dập.
- Quá trình gia công được rút ngắn, thời gian chế tạo sản phẩm nhanh.
- Tiếp dập được rút ngắn, sản phẩm đạt độ chính xác cao, năng xuất tăng giá thành hạ.
* Nhược điểm:
- Kết cấu khuôn phức tạp khó chế tạo khuôn. Giá thành khuôn cao và công nghệ chế tạo lắp đặt khuôn đòi chính xác cao. Đòi hỏi tay nghề người thợ cao.
b. Phương án 2
Theo phương án này quá trình công nghệ gồm các bước.
* Ưu điểm:
- Quá trình thiết kế khuôn đơn giản
* Nhược điểm:
- Số lượng nguyên công nhiều làm giảm độ chính xác khi chế tạo chi tiết.
- Sản phẩm được chế tạo qua nhiều nguyên công nên độ chính xác không cao, giá thành sản phẩm tăng.
- Có nhiều bộ khuôn nên tăng chi phí chế tạo khuôn.
2.4.2. Lựa chọn phương án chế tạo.
Trong hai phương án trên, nhóm chọn phương án một làm phương án chế tạo vì:
- Phương pháp một phù hợp với điều kiện sản xuất hiện nay.
- Quá trình gia công được rút ngắn, thời gian chế tạo sản phẩm nhanh. Do các bước chuyển tiếp dập được rút ngắn, sản phẩm đạt độ chính xác cao năng xuất tăng giá thành hạ.
2.6. PHẦN MỀM SOLIDWORKS VÀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ALTAIR INSPIRE FORM.
2.6.1. Giới thiệu phần mềm solidworks. [12]
Hiện nay Solidworks được sử dụng khá phổ biến trên thế giới. Ở Việt Nam phần mềm này được sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó còn được mở rộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng,..
2.6.2. Giới thiệu phần mềm Altair Inspire Form. [13]
Altair Inspire Form (tên gọi cũ là Click2Form) là một môi trường mô phỏng dập hoàn chỉnh có thể được sử dụng hiệu quả bởi các kỹ sư thiết kế và kỹ sư quy trình để tối ưu hóa thiết kế, mô phỏng quy trình sản xuất mạnh mẽ và giảm chi phí vật liệu. Với khả năng thực hiện các thao tác nhanh và dễ dàng, người dùng có thể phân tích các chi tiết bộ phận trong vài giây để dự đoán sớm khả năng tạo hình sản phẩm trong chu kỳ phát triển sản phẩm.
Dễ dàng sử dụng.
Quy trình làm việc đơn giản, trực quan, dễ học và áp dụng.
Tiết kiệm chi phí.
Altair Inspire Form dự đoán chính xác hình dạng phôi để tối ưu hóa quy trình sắp xếp phôi để tiết kiệm chi phí và vật liệu.
Những tính năng của Altair Inspire Form.
- Tạo và đơn giản hóa hình học. Trích xuất Midsurface, lấp lỗ, vá bề mặt rách,loại bỏ các Flanges. Ngoài ra các công cụ của Altair Insprire Form còn cho phép tạo và sửa đổi hình học.
- Thiết lập mô hình: Nếu chi tiết đã có sẵn hệ tọa độ, Altair Inspire Form sẽ tự động tính toán hướng dập tốt nhất. Người dùng cũng có thể tự định nghĩa hướng dập, xác định lực tương ứng với phần kẹp phôi và gân dập nổi.
- Thử nghiệm ảo nhiều giai đoạn: Tối ưu hóa quy trình sản xuất với các thiết lập dập đơn hay dập nhiều bước với các công cụ ảo. Bộ giải nhanh và có thể mở rộng hỗ trợ quá trình tạo hình, mô phỏng cắt, đưa ra các khả năng phân tích chính xác về độ nhăn, rách, thiếu hụt kim loại và mô phỏng đàn hồi.
PHẦN III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN CẮT - VUỐT PHỐI HỢP.
3.1.1. Tính toán kích thước phôi.
Do tính không đồng nhất cấu trúc kim loại dập, các mép trên của các chi tiết cũng như mép bích trong các chi tiết có bích sau khi vuốt sẽ không phẳng. cho nên khi đường kính phôi gốc, cần phải tính đến lượng dôi.
Sản phẩm của mình có đường kính là 300 mm, chiều dày vật liệu s = 1mm từ đó theo bảng 6 (trang 245) [3] ta được lượng dư là 9mm
* Chọn hình dạng phôi
Có 2 hình dáng phổ biến là phôi hình vuông và hình tròn
- Hiện tại các phôi dập hình dạng là cuộn tròn.
- Thêm chi phí mua máy tiếp liệu
- Kích thước sơ bộ phôi là 440 mm, kích thước lớn khi dập phần dư sẽ kh đứt hẳn và khó bẻ gấp lại nên rất nguy hiểm.
Vì vậy giải pháp tốt nhất là đặt mua phôi vuông. Sẽ chủ động được việc đưa phôi vào khuôn, và các phần dư sẽ được xếp gọn gàng an toàn hơn, hơn hết là tiết kiệm chi phí mua máy và hao mòn của máy tiếp liệu.
3.1.2. Tính toán các lực tác dụng trên khuôn.
a. Tính toán khe hở cắt
- Chi tiết 1 là cối cắt cố định.
- Chi tiết 2 là cối cắt di động (vừa cắt phôi vừa vuốt phôi).
Khi cắt hình, kích thước cối được lấy theo kích thước của chi tiết là đường kính . Kích thước được tính toán theo .
b. Lực cắt
Lực cắt hình phụ thuộc vào kích thước sản phẩm, vào chiều dày và tính chất cơ học của vật liệu, khe hở giữa chày và cối, hình dạng trạng thái mép cắt của chày và cối (khi mép cắt bị cùn lực tăng lên rất lớn). Lực dập cắt với chày cối có mặt phẳng được xác định theo công thức theo trang 49 [1].
c. Lực dập vuốt
Lực dập vuốt thực tế bao gồm nhiều lực: lực dùng để ép chặn phôi, lực dùng để biến dạng vật liệu, lực dùng để thắng ma sát giữa vật liệu với chày cối,.. Rõ ràng là, trong quá trình dập vuốt lực không thể là một hằng số mà thay đổi theo mức độ biến dạng và hành trình của đầu trượt. Bởi vậy có nhiều công thức tính lực lý thuyết phức tạp.
d. Lực kẹp phôi ( chặn phôi)
Lực chặn phôi phụ thuộc vào biên dạng sản phẩm, chiều sâu vuốt,…
Nguyên nhân phải dùng chặn phôi là trong quá trình dập vuốt sẽ làm biến dạng sản phẩm, đồng thời sẽ làm nhăn phần biên của sản phẩm khi hoàn thành.
g. Lực máy dập
Lực máy ép gồm tổng các lực: lực cắt phôi, lực chặn phôi, lực tháo liệu, lực đẩy phôi.
Quá trình dạp sẽ có phát sinh các hao mòn trên cối, chày,lò xo,.. Sẽ làm tăng lực dập. vậy nên khi cộng các lực trên chúng ta nhân thêm hệ số an toàn là = 1.3.
Suy ra: Pm = 126541 kg
3.1.3. Nguyên lý khuôn cắt - vuốt phối hợp
Tấm đế trên, ngầm giữ chân vuốt, gối khuôn trên, tấm đẩy phôi vuốt, tấm lót phôi vuốt, cụm lò xo đẩy phôi, lò xo tấm chặn phôi cắt, tấm chặn phôi cắt, cối cắt vuốt, lót cối cắt vuốt.
Cụm khuôn dưới gồm: Tấm đế dưới, gối đỡ khuôn dưới, lót kẹp phôi vuốt, lót chày vuốt, tấm kẹp phôi vuốt, chày vuốt.
- Khi khuôn trạng thái ban đầu:
Đặt phôi lên Cối cắt 11 đồng thời Tấm kẹp phôi vuốt 5 sẽ được pitong bàn máy dưới đưa lên bằng mặt với cối cắt 11 lúc đó. Tấm chặn phôi cắt 12 đi xuống cùng với cối cắt 11 giữ phần phôi thải sau khi cắt. Đồng thời cối cắt vuốt 8 cũng đi xuống và kẹp phôi cùng với tấm kẹp phôi vuốt 5. Lúc đó sản phẩm được cắt thành biên dạng hình tròn và tiếp tục đi xuống vuốt thành biên dạng hình nón.
- Khi khuôn hoàn biên dạng và đi về vị trí ban đầu:
Khi khuôn đi lên cối cắt vuốt 8 và tấm kẹp phôi vuốt 5 vẫn giữ cho tới khi mép tấm kẹp phôi vuốt 5 bằng mép cối cắt 11 mới dừng hành trình. Lúc đó cối cắt vuốt vẫn đi lên và tạo khoảng mở sản phẩm. Khi lên gần tới tấm đẩy phôi vuốt 14 cùng dàn lò xo của nó dẩy phôi ra khỏi lòng cối cắt vuốt 8.
3.2. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG KHUÔN CẮT BIÊN.
3.2.1. Tính toán lực trên khuôn
- Chi tiết 1 là cối cắt di động.
- Chi tiết 2 là cối cắt cố định (vừa cắt phôi vừa giữ phôi).
Khi cắt biên. kích thước cối được lấy theo kích thước của chi tiết là đường kính d1= 300 mm. Kích thước d1 được tính toán theo D2.
b. Lực cắt
Lực cắt hình phụ thuộc vào kích thước sản phẩm. Vào chiều dày và tính chất cơ học của vật liệu. Khe hở giữa chày và cối. Hình dạng trạng thái mép cắt của chày và cối (khi mép cắt bị cùn lực tăng lên rất lớn). Lực dập cắt với chày cối có mặt phẳng được xác định theo công thức theo (trang 49) [1].
Suy ra : Pc =73476 kg
e. Lực máy dập
Lực máy ép gồm tổng các lực: lực cắt phôi, lực chặn phôi, lực tháo liệu, lực đẩy phôi.
Quá trình dập sẽ có phát sinh các hao mòn trên cối, chày, lò xo... Sẽ làm tăng lực dập. Vậy nên khi cộng các lực trên chúng ta nhân thêm hệ số an toàn là = 1.3
Suy ra: Pm = 111771,2622kg
Từ đó:
Chọn máy ép trục khuỷu có lực dập 150 tấn
Máy ép trục khuỷu có các ưu điểm như sau:
- Tốc độ cắt nhanh và chính xác. Giảm thiểu độ rung lắc, độ cắt sắc nét và chính xác.
3.2.2. Nguyên lý khuôn cắt biên.
- Cụm khuôn trên gồm:
Tấm đế trên. tấm chặn phôi. lót chày cắt. chày cắt
- Cụm khuôn dưới gồm:
Tấm đế dưới, gối đỡ, tấm đế trung gian, tấm đẩy phôi cắt, cối cắt, tấm định vị phôi cắt.
- Khi khuôn trạng thái ban đầu:
Khi khuôn đi xuống tấm chặn phôi cắt 2 sẽ chặn phôi cùng với cối cắt 10. tiếp theo chày cắt 4 sẽ đi xuống đồng thời cùng cối cắt 10 cắt phần biên.
- Khi khuôn hoàn biên dạng và đi về vị trí ban đầu:
Hoàn thành hành trình đầu tiên khuôn bắt đầu đi lên. tấm chặn phôi sẽ tiếp tục chặn phôi cho tới ghi chày cắt 4 thoát lên trên sản phẩm. Lúc đó ngàm của tấm lót chày cắt 3 đẩy tấm chặn phôi cắt 2. lúc đó sản phẩm được tháo ra khỏi khuôn.
3.3. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT - VUỐT PHỐI HỢP TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORDS
3.3.1. Xác định kết cấu khuôn.
Để lấy sản phẩm ra. nhất thiết phải mở khuôn. Phần tiếp xúc giữa phần khuôn trên và phần khuôn dưới là mặt phân khuôn. Khi chọn mặt phân khuôn cần xem xét các yếu tố sau:
- Mặt phân khuôn không nên đặt ở vị trí nỗi bật có thể ảnh hưởng đến tính thẩm mĩ của sản phẩm.
- Mặt phân khuôn được chọn sao cho khi lấy sản phẩm ra một cách dễ dàng nhất.
- Chú ý mối liên quan đến phương pháp đẩy sản phẩm và tháo phế liệu.
Đây là bộ khuôn kết hợp hai nguyên công nên đòi hỏi quá trình chế tạo và lắp ráp có độ chính xác cao sai số từ 1%-2%.
Ngoài những tấm khuôn cơ bản chúng tra thêm các tấm trung gian. Với nhiệm vụ nâng cao những điểm chưa đạt độ cao như các cối cắt hay chày cắt.…
Bên cạnh đó thiết kế các bộ đẩy phôi và chặn phôi đòi hỏi sự tính toán chính xác cao. Thiết kế để lấy phôi ra cách dễ dàng và hiệu quả.
Bên cạnh đó chọn vật liệu cho các chi tiết rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ bền và độ chính xác của khuôn.
3.3.2. Quy trình thiết kế khuôn.
Đối với khuôn dập vuốt thì các chi tiết chày cối và các chi tiết khác sẽ được lấy kích thước sản phẩm làm chuẩn:
- Chiều cao sản phẩm mặt ngoài là 162 mm. dày 1mm
a. Chày vuốt
Chày vuốt theo biên dạng trong sản phẩm cao 162 mm
b. cối cắt vuốt.
- Biên dạng cối cắt – vuốt sẽ chạy theo dạng côn của sản phẩm và được chừa kích thước theo bản vẽ.
- Từ dữ liệu mục 1.3.3 ta có chiều cao tấm cối cắt – vuốt như sau: 97 + 162 + 3 = 262 mm
- Chiều dày của tấm cối cắt – vuốt là:
+ Ta có đường kính ngoài là D = 339,9 mm
+ Đường kính trong sẽ bằng đường kính ngoài sản phẩm d = 242 mm
c. Thiết kế cụm đẩy phôi ra khỏi cối cắt vuốt
Ta có:
- Tấm lót 1 (1). lò xo (2). tấm lót 2 (3).
Lưu ý: các tấm lót có kích thước > 20mm theo [6]
Suy ra:
- Ta cho kích thước chiều cao tấm lót 1 là 30 mm
- Chiều cao tấm 2 phụ thuộc vào khoảng nén của lò xo
- Lực lò xo bằng với lực đẩy phôi là:
- Khoảng đẩy của sản phẩm ra khỏi phôi là 22 mm
Kết luận:
Chọn loại lò xo mã SWM của misumi.
Suy ra chọn 20 cái.
- Chiều cao của lò xo khi nén tối đa là:
L = 90 – 25 – 6 = 59 mm (Nén ban đầu của lò xo là 6 mm).
- Chiều cao mặt tiếp xúc lò xo của tấm lót 1 mà tấm lót 2 là 59 mm.
+ Tấm lót 2 có kích thước là 32 mm. Nhưng phải tạo thêm bậc nén ban đầu cho lò xo. => chiều cao tấm lót (2): 32 +8 = 36 mm.
+ Tổng chiều dài của bộ đẩy phôi khỏi lòng cối cắt vuốt là: 30 + 38 + 59 = 127 mm
f. Gối đỡ 1
- Lấy điểm chuẩn mặt dưới cối cắt - vuốt:
+ Chiều cao cụm đẩy trên là 127 mm.
+ Khoảng cách mặt dưới tấm chặn phôi cắt đến mặt dưới tấm lót 2 là 7 mm.
+ Khoảng cối sẽ là: l = (242 + 38 + 7) - 127 = 160 mm.
h. Đặc điểm thiết kế tấm trung gian
Vì bạc dẫn hướng có kích thước cố định. nên phải dùng tấm trung gian để đạt chiều cao cần thiết đặt bạc dẫn hướng.
Trong khuôn tấm trung gian không đạt được kích thước mong muốn. nêu tăng bề dày tấm thì sẽ ảnh hưởng đến các tấm bên trong.
Vậy nên trên tấm trung gian thiết kế thêm bộ gối đỡ bằng kích thước đế bạc dẫn hướng từ đó giải quyết được chiều cao.
3.4. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT BIÊN TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORDS
3.4.1. Xác định kết cấu khuôn.
a. Chọn mặt phân khuôn
Chọn mặt phân khuôn giống như khuôn cắt vuốt
Lưu ý: khuôn này chỉ cần chặn khúc côn
b. Chọn kết cấu khuôn
Chọn khuôn cắt hình ta có kết cấu như hình vẽ.
3.4.1. Quy trình thiết kế khuôn.
a. Định vị phôi cắt
- Chiều cao bằng khoảng thẳng của sản phẩm kích thước 22mm
- Để dễ dang bố trí các bulong giữ các chi tiết ta cộng thêm 25 mm
- Đường kinh tấm sẽ bằng đường kính trong của sản phẩm 240 mm
b. Cối cắt.
- Ta có đường kính ngoài cối cắt là 299,9 mm
- Để bố trị các bulong liên kết thì ta chon bề dày là 43 mm điểm thấp nhất là 33 mm.
d. Chặn phôi cắt
- Tính từ mặt trên góc côn sản phẩm.
- Chiều cao phôi 160 mm và cộng thêm 4 mm an toàn tránh ảnh hướng đến sản phẩm tổng chiều cao là 164 mm.
- Đường kính ngoài phần lọt lòng chày cắt trừa 0,2mm mỗi bên. Vậy đường kính là 299,6 mm
- Dày của phần lọt lòng là 18,14 mm theo biên dạng côn sản phẩm. vậy đường kính trong là 263,32 mm.
h. Các chi tiết còn lại
- Tấm trung gian mục đích bỏ vào là giảm hành trình chạy có bạc dẫn hướng.
- Tấm đế dưới gá trên bàn máy dưới dày 35 mm vuông 520 mm.
- Gối đỡ nâng chiều cao khuôn đạt chiều cao máy.
3.5. Các lệnh sử dụng tạo khuôn trong solidworks
Thiết kế khuôn sẽ làm hoàn toàn trong môi trường lắp ghép assembly.
3.5.1. Chặn phôi vuốt.
- Chọn Insert Components - chọn file 3D sản phẩm nón cối bằng thép.
- Tạo mặt phẳng trung gian Plane: Reference/Plan/chọn điểm dưới sản phẩm/ok.
- Tạo khối tại mặt phẳng trung gian: xổ Inset Components - New Part chọn mặt phẳng trung gian tạo bước trên.
- Tách chày cắt – vuốt: Insert - Features - Cavity- chọn vào sản phẩm để tách theo biên dạng của nó/ ok.
* Cối cắt vuốt.
Các thao tác tương tự mục chặn phôi vuốt.
Điểm tạo mặt phẳng trung gian sẽ là phần côn mặt trên của sản phẩm.
Tạo khối tại mặt phẳng trung gian: xổ Inset Components - New Part chọn mặt phẳng trung gian tạo bước trên.
Thao tác trong New Part: Circle vẽ hình tròn bằng đường kính mép trên sản phẩm/ok.
Tạo khối Feature - Extruded Boss/Base - hướng đùn khối trên 20mm, dưới 42 mm/ ok.
Tách chày cắt – vuốt: Insert - Features - Cavity- chọn vào sản phẩm để tách theo biên dạng của nó/ ok.
Mở part vừa tạo ẩn phần không cần thiết: click chuột phải vào part vừa tạo chọn Open Part.
3.5.2. Chày vuốt.
Các thao tác tương tự mục (a chặn phôi vuốt).
Điểm tạo mặt phẳng trung gian lấy mặt phẳng của mục (a).
Tạo khối tại mặt phẳng trung gian: xổ Inset Components - New Part chọn mặt phẳng trung gian tạo bước trên.
Thao tác trong New Part: Circle vẽ hình tròn bằng đường kính trong lòng sản phẩm/ok.
Chọn mặt phẳng bên dưới dùng lệnh Circle vẽ hình tròn R60 – Cut/Extrude với chày tạo lỗ để bố trí các tấm lót bên dưới.
Chamfer vát cạnh để lúc lắp các tấm khác vào dễ dàng theo định vị.
- Gối 1.
Tạo khối xổ Inset Components – New Part. Chọn mặt phẳng trên lót cối vuốt 1.
Cách mép ngoài 9.5mm dùng lệnh Circle vẽ hình tròn đường kính phi 80 mm - Extruded Boss/Base lên 160mm.
Lệnh Circula Component Pattern xoay gối 1 quanh đường kính lót cối vuốt 1 ( 8 cái).
- Tấm đế trên .
Tạo khối xổ Inset Components – New Part. Chọn mặt phẳng nằm trên gối đỡ 1.
Lệnh line từ tâm ra vẽ hai điểm chéo nhau của hình vuông tấm đế trên – Corner Rectangle chọn 2 điểm đã có sẳn - Extruded Boss/Base lên 47mm.
- Gối 2 (phần khuôn dưới).
Tạo khối xổ Inset Components – New Part. Chọn mặt phẳng nằm phía dưới chặn phôi cắt.
Lệnh Circle, Corner Rectangle, Extruded Boss/Base vẽ hình tròn vẽ các rảnh theo bản vẽ 2D đã tính toán.
3.6. Mô phỏng biến dạng sản phẩm khuôn cắt – vuốt bằng phần mềm Altair Inspire Form với chiều dày phôi 1mm.
a. Thử nghiệm lần 1
- Bước 1 : Vào phần mềm Altair inspire form > chọn file > chọn Open.
Chọn file lưu trữ có chưa sản phẩm nón cối bằng thép.
- Bước 2 : Chọn Extract Face (chuyển khối thành sản phẩm)
- Bước 5 : Gán lực kẹp phôi cho vành chi tiết ( lực chặn phôi ) .
Lực kẹp phôi tính toán Q = 7811.553 Kg, chọn Q = 8000 Kg.
Nhập vào phần mềm với lực tương đương Q = 70000 N.
- Bước 7 : Phân tích bề dày, phân tích phần trăm.
- Bước 8 : Lực dập vuốt cần thiết của phần mềm đề xuất là 84250 kg.
- Bước 9 : Đánh giá vị trí biến dạng mỏng, nhăn của sản phẩm khi vuốt.
+ Đỏ: là vùng không đạt kích thước yêu cầu, bị biến dạng mỏng, sản phẩm sẽ bi đứt.
+ Xanh lá :vùng an toàn đáp ứng yêu cầu dập.
+ Xanh dương : vẫn an toàn.
+ Hồng : bị nhăn.
+ Xanh nhạt : rách (không đạt yêu cầu bài toán).
- Bước 10 : Sơ đồ chuyển vị không lệch nhiều so với thiết kế.
- Bước 11: Tính toán kích thước phôi trải.
Fit > Material Cost Per Unit Mass > Run ( biên dạng theo phôi).
- Sản phẩm trải trên phần mềm đạt độ chính xác tuyệt đối khi dập.
Vậy nên theo lý thuyết cần chừa lượng dư nhăn biên sản phẩm.
Nhận xét:
- Sau khi nhập lực kẹp và lực dập vuốt, phần mềm đề xuất 6 phương án chọn biên dạng phôi để cắt – vuốt ra sản phẩm . Trong 6 phương án đó, phần mềm chọn ra 3 phương án tối ưu nhất để thực hiện.
- Dựa vào các thông số mà phần mềm tính toán ở 2 cột: Blank Fit Information (Thông số về vật liệu) và Cost Estimation.
b. Thử nghiệm lần 2
Tương tự Bước 5 ở trên: Gán lực kẹp phôi cho vành chi tiết (lực chặn phôi )
+ Chọn lực kẹp Q = 8000 Kg.
+ Lực dập vuốt vẫn theo Lực dập vuốt cần thiết của phần mềm đề xuất là .
+ Nhập vào phần mềm với lực tương đương Q = 80000 N.
Kết quả: Vẫn xuất hiện vết nhăn (phần màu hồng trong vành ngoài và vành trong mũ) nên không đạt hoàn thiện sản phẩm.
PHẦN IV: QUY TRÌNH CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT
4.1. KHUÔN CẮT VUỐT
4.1.1. Tấm đế trên.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi.
- Nguyên công 2: Phay tạo chuẩn 4 mặt và mài chuẩn để làm nguyên công tiếp theo.
- Nguyên công 3: Gia công khoan các lỗ trên bản vẽ để đạt kích thước dung sai theo yêu cầu.
4.1.3. Chày vuốt.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi.
- Nguyên công 2: Phay tạo chuẩn và chừa lượng dư (sau khi nhiệt luyện để gia công tinh lại để đảm bảo kích thước. Đường kính ngoài chừa lượng dư.
- Nguyên công 3: Gia công khoan các lỗ không có dung sai để đạt kích thước chuẩn. các lỗ có dung sai thì chừa lương dư gia công để sau khi nhiệt luyện thì gia công chuẩn lại.
- Nguyên công 4: Mang chi tiết đi tôi chân không để đạt độ cứng 58-60 HRC.
- Nguyên công 5: Gia công lại các kích thước và để đạt kích thước dung sai như bản vẽ.Nguyên công 6: Sau khi phôi nhiệt luyện thì ưu tiên phương pháp cắt dây (vì sau khi nhiệt luyện phôi rất cứng phay sẽ hư dao và phát sinh nhiều chi phí khác. Với những mặt bắt buộc phải phay dao thì phải dùng dao để phay).
- Nguyên công 7: Đánh bóng nhám mặt A đạt độ nhám 1500.
4.1.6. Gối 1.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi.
- Nguyên công 2: Gia công tiện đường kính 80mm.
- Nguyên công 3: Gia công khoan lỗ 21mm.
- Nguyên công 4: Gá tất cả các gối lên cùng lúc mài phẳng 2 mặt của chi tiết.
- Nguyên công 5: Vát C1 các cạnh bén không chỉ dẫn.
4.2. KHUÔN CẮT BIÊN
4.2.1. Gối đỡ.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi (3 phôi).
- Nguyên công 2: Phay tạo chuẩn từ đó phay các mặt của chi tiết gối đỡ (Phay bao sơ bộ và có chừa lượng dư để gia công tinh).
- Nguyên công 3: Gia công khoan 2 lỗ định vị trên và dưới như trên bản vẽ.
- Nguyên công 4: Gá 3 gối cùng 1 lúc để tiến hành mài tinh cùng một lúc đạt kích thước 84 mm và phải bằng nhau.
4.2.3. Đẩy phôi cắt.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi.
- Nguyên công 2: Phay tạo chuẩn 4 mặt và mài chuẩn để làm nguyên công tiếp theo.
- Nguyên công 3: Gia công khoan các lỗ trên bản vẽ để đạt kích thước dung sai theo yêu cầu.
4.2.4. Định vị phôi cắt.
- Nguyên công 1: Cắt tạo phôi.
- Nguyên công 2: Phay tạo chuẩn 4 mặt và mài chuẩn để làm nguyên công tiếp theo.
- Nguyên công 3: Gia công khoan các lỗ trên bản vẽ để đạt kích thước dung sai theo yêu cầu.
4.3. MÔ HÌNH KHUÔN.
Nhận xét: Mô hình thu nhỏ thử nghiệm đã dập ra được biên dạng của sản phẩm. Nhưng sản phẩm vẫn còn bị nhăn ở vành mũ.
Nguyên nhân:
- Lực kẹp lò xo không đạt yêu cầu.
- Nhóm không tìm thấy được máy dập như đã chọn.
- Nhóm không tìm được phôi vật liệu thích hợp như thiết kế.
PHẦN VI : TÍNH TOÁN CHI PHÍ VÀ LỢI NHUẬN SẢN PHẨM [11], [12]
- Mũ được làm từ vật liệu SUS304 với kích thước 480.480 mm .
Diện tích 0,48.0,48 = 0,2304 (mm)
- Trên thị trường 1 tấm vật liệu SUS 304 có kích thước 1219.2438.1 mm.
Diện tích: 1,219 . 2,438 = 2,971 (mm) .
Trọng lượng: 23,66 (Kg) giá 2440000 VND/Tấm.
- Chi phí hao mòn: Theo thiết kế là khuôn cấp 4 có tuổi thọ là 20000 – 50000 sản phẩm => Chọn 50000 sản phẩm để tính toán hao mòn cho đảm bảo.
+ Tần số dập: 40 lần/phút (theo thống số của máy).
+ Mỗi lần dập theo phân tích là 10s => 6 sản phẩm/phút (thỏa vì nhỏ hơn tần suất 40 lần của máy.
=> Thời gian tuổi thọ của khuôn là: 10 . 50000 = 500000s 8333 phút 139h.
+ Mỗi ngày làm 8h => thời gian cần là: 17 ngày.
+ Hao mòn máy móc là 5%/tháng.
+ Chi phí đầu tư máy dập là 480000000 VND.
Và mức lợi nhuận mong muốn là 40% . Giá 1 sản phẩm bán ra : 250000 + 250000.0,4 = 350000 (VND/cái)
Cả dập - vuốt và cắt biên sẽ sản xuất ra 1 sản phẩm/phút. Vậy sẽ sản xuất được 480 sản phẩm/ca làm 8 tiếng.
PHẦN VII: KẾT LUẬN
7.1. ĐÁNH GIÁ.
Qua đề tài này. nhóm em đã thực hiện và giải quyết được một số vấn đề cơ bản mà đề tài đã đặt ra như sau:
- Hiểu hơn về vị thế của ngành khuôn mẫu nói chung và khuôn dập nói riêng tại Việt Nam và Thế Giới.
- Đề tài giúp chúng em hiểu sâu về kết cấu khuôn dập. các quy trình tạo khuôn. kiểm tra khuôn và tới khách hàng
⁃ Trong quá trình thiết kế chi tiết khuôn. chúng em biết thêm về quy trình gia công những các chi tiết khuôn.
⁃ Trong quá trình tính toán lực trên khuôn chúng em hiểu thêm những công dụng của các chi tiết phụ như lò xo. bulong. bạc dẫn hướng.…
⁃ Hiểu thêm thiết kế sản phẩm trên phần mềm solidworks
⁃ Mô phỏng biên dạng. trải phôi. lực tác dụng lên sản phẩm thông qua phần mềm Altair inspire form.
Các kết quả đạt được:
⁃ Quá trình tính toán được thực hiện theo đúng tiêu chuẩn đặt ra
⁃ Mô hình CAD bộ khuôn được thiết kế hoàn chỉnh bằng phần mềm Solidwork.
⁃ Quá trình dập được phân tích mô phỏng trên phần mềm Altair Inspire Form để xác định thông số gia công phù hợp.
⁃ Mô hình khuôn thu nhỏ được tạo ra đã chứng minh cho kết quả tính toán thiết kế
⁃ Khuôn được lắp thành công trên máy dập và tạo ra sản phẩm
Các hạn chế:
⁃ Mô hình khuôn thực tế chỉ là mô hình thu nhỏ.
⁃ Chi phí sản xuất khuôn còn cao.
⁃ Thiết bị dập sử dụng thử nghiệm còn hạn chế do điều kiện không cho phép.
7.2. KIẾN NGHỊ.
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đồ án. nhóm chúng em đã nhận ra còn nhiều vấn đề trong quá trình thực hiện cần phải sửa đổi. Nhưng do thời gian. hiểu biết của chúng em còn nhiều hạn chế và chi phí sản xuất khuôn cao nên đồ án chỉ dừng lại ở những kết quả nhất định. Sau đây là một số kiến nghị trong tương lai để có kết quả hoàn chỉnh hơn:
⁃ Cải tiến và tối ưu hóa kết cấu bộ khuôn để chế tạo được mô hình khuôn hoàn chỉnh nhất cho đề tài này.
⁃ Đề tài sử dụng khuôn kết hợp để gia công. vì vậy để nâng cao năng suất nên thiết kế khuôn dập liên hoàn.
⁃ Về sản phầm nón cối. nhóm đề nghị chuyển sang vật liệu composite để có được độ bền tốt nhất. Nổi bật nhất vật liệu composite sử dụng sợi Kevla.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tôn Yên ( 1974). Công nghệ dập nguội. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội.
[2]. Nguyễn Mậu Đằng (2006). Công nghệ tạo hình kim loại tấm. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội.
[3]. Võ Trần Khúc Nhã (2005). Sổ tay thiết kế khuôn dập tấm. NXB Hải Phòng. Hải Phòng.
[4]. T.s Lê Trung Kiên – ThS.Lê Da Bảo (2015). Thiết kế và chế tạo khuôn dập. NXB Bách khoa Hà Nội. Hà Nội.
[5]. PGS.TS Phạm Văn Nghệ (2008). Công nghệ dập tạo hình khối. NXB Bách khoa Hà Nội. Hà Nội.
[6]. Phòng kỹ thuật nhà máy cơ khí vinfast ( 2020). Tiêu chuẩn thiết kế khuôn. CTY TNHH sản xuất & kinh doanh VINFAST.
[7]. Thạc sĩ Nguyễn Thị Niên. Nguyên lý cắt kim loại. Trường đại học Công nghiệp TP HCM.
[8]. Ninh Đức Tốn. Sổ tay dung sai lắp ghép. NXB Giáo Dục
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"