Nghiên cứu công nghệ dập thủy cơ để chế tạo hộp đựng bánh xe ô tô Ford Everest

- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 iBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------HÌI.
- PHẠM VĂN NGHỆ HÀ NỘI - 2012  LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 iiLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi.
- Em xin chân thành cảm ơn ! Học viên LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 ivMỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU.
- i CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG.
- Phương pháp công nghệ dập tạo hình bằng nguồn chất lỏng áp suất cao.
- 4 1.1.2 Phân loại các phương pháp dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao.
- 5 1.2 Tổng quan về công nghệ dập thủy cơ.
- 6 1.2.1 Khái quát về công nghệ dập thủy cơ.
- 8 1.2.3 Đặc điểm của phương pháp ép thuỷ cơ.
- 10 1.2.4 Các phương pháp ép thuỷ cơ.
- 12 1.2.5 Khả năng công nghệ và những ưu nhược điểm của phương pháp dập thủy cơ.
- Trạng thái ứng suất và biến dạng khi ép thủy cơ.
- 35 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 vKẾT LUẬN CHƯƠNG 2.
- 36 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG TẠO HÌNH ÉP THỦY CƠ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN.
- Quan hệ biến dạng - chuyển vị.
- Quan hệ biến dạng - chuyển vị của tấm.
- Quan hệ ứng suất – biến dạng.
- Giải bài toán ép thủy cơ - biến dạng dẻo tấm.
- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỘP ĐỰNG BÁNH XE Ô TÔ FORD EVEREST BẰNG PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ.
- Giới thiệu phương pháp mô phỏng số.
- 67 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 vi5.2.2.
- 79 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 viiDANH MỤC HÌNH Hình 1.1 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi tấm.
- 6 Hình 1.3.Quá trình dập thủy cơ.
- Ép thủy cơ 3D.
- Sơ đồ phân loại các phương pháp ép thuỷ cơ.
- 14 Hình 1.9.Các chi tiết mui ôtô được dập bằng phương pháp thủy cơ.
- Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập vuốt trên chày cứng cối cứng.
- Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập thuỷ cơ.
- Mô hình tác dụng lực của bài toán biến dạng tấm.
- Ưu điểm của phương pháp mô phỏng số.
- 67 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 viiiHình 5.3.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 2Nghiên cứu đánh giá các đặc điểm và độ chính xác của công nghệ dập thủy cơ bằng bài toán mô phỏng số, để từ đó điều chỉnh hợp lý cho quá trình gia công thực tế.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 4CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG 1.1.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Phân loại các phương pháp dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao - Phương pháp dập thủy tĩnh ( Hydrostatic.
- Dập thủy tĩnh là một phương pháp tạo hình vật liệu nhờ chất lỏng có áp suất cao tác dụng trực tiếp vào bề mặt của phôi gây biến dạng phôi theo hình dạng của lòng cối.
- Hình 1.1 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi tấm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 6Hình 1.2 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi ống - Phương pháp dập thủy cơ (Hydromechanical).
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 8 Giai đoạn 3: Chày đi xuống thực hiện quá trình dập.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Không tương tác với kim loại biến dạng.
- p - áp suất.
- Đối với chất lỏng, sự thay đổi thể tích khi áp suất tăng được xác định theo công thức: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 10 V = V0 .
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 11 Hình 1.5.
- Ngoài ra, phương pháp ép thuỷ cơ còn cho phép nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 12chi tiết ép do bề mặt của phôi không trực tiếp xúc với dụng cụ gia công.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 13 Ngoài ra, còn có thể căn cứ vào hình dáng của sản phẩm được chế tạo để phân loại.
- Ép thủy cơ 3D LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 14 Hình 1.8.
- Sơ đồ phân loại các phương pháp ép thuỷ cơ a.b.c.a.
- Phôi không gian ép thuận nghịch LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Khả năng công nghệ và những ưu nhược điểm của phương pháp dập thủy cơ Ưu điểm của phương pháp dập thuỷ cơ: Ngoài những ưu điểm chung của phương pháp gia công thuỷ tĩnh, phương pháp dập thuỷ cơ còn có.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 16 Nhược điểm của phương pháp dập thuỷ cơ.
- Hình 1.9.Các chi tiết mui ôtô được dập bằng phương pháp thủy cơ Hình 1.10.Một số dạng sản phẩm gia dụng dập bằng phương pháp thủy cơ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 18.
- Hình 1.11.Một số loại sản phẩm khác dập bằng phương pháp thủy cơ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới về phương pháp dập thủy cơ Ngày nay, nhiều nước trên thế giới đã áp dụng hiệu quả phương pháp dập thuỷ cơ để gia công các chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Chương 1 đã trình bày một cách tổng quan về phương pháp tạo hình có sử dụng chất lỏng thuỷ tĩnh cao áp và phương pháp dập thuỷ cơ.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 21CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ 2.1.
- Khi ép vuốt thông thường, xảy ra sự biến mỏng phôi trên phần bán kính lượn của cối, do vậy có LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 22thể dẫn đến sự kéo đứt phôi trong quá trình vuốt.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 23 Hình 2.1.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- Tính áp suất chất lỏng Giá trị áp suất chất lỏng cần thiết trong dập thủy cơ là một trong những thông số công nghệ cơ bản, có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình biến dạng của kim loại.
- đồng thời giả thiết khi dập vuốt sự thay đổi của độ dày vành phôi sẽ theo quy luật tuyến tính, hay Rassiψ ( 2.8 ) Trong đó R0 bán kính phôi ban đầu Khi đó biểu thức trên trở thành: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 27 MqRaK ψσφ ( 2.9 ) Thành phần ứng suất ∂σdo trở lực biến dạng dẻo thể tích được xác định từ việc xem xét các điều kiện biến dạng dẻo của phôi ở phần mặt bích phôi.
- 13 ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 28Với Ri= RA và R = RH, ta có: AHHARRRRA ln11αβσσ.
- cos12lncos2coscos322ϕϕϕϕϕβααα MxxxAMxxAiMTRRRRRRRRRsAq ( 2.21 ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 30Khi tính gần đúng với sai số cho phép trong thực tế, theo Иcаченко giá trị áp suất của chất lỏng cần thiết để đảm bảo điều kiện biến dạng phôi trong trường hợp dập vuốt thuỷ cơ chi tiết hình trụ từ phôi tấm có thể xác định theo công thức: qmax MnMnbRsRRssRK+++σσ Trong đó: Kσ - Hệ số, bằng tỉ số giữa giới hạn bền khi thử kéo các mẫu hình ống và mẫu phẳng (cùng một loại vật liệu).
- Lực dập vuốt có giá trị lớn hơn lực cản của phôi lên chày Pdv > Pc Lực máy là tổng lực dập vuốt và lực chặn phôi P = Pdv + Pch LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- Tính toán chuyển động của chất bôi trơn theo từng phần ta có: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- Sơ đồ tính lực ma sát trên phần hình trụ Lực ma sát: ()[]zRARRRRAvFuuuuu.2ln δδπη (2.31) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 34Trong đó A ln.1uuuuuuRRRRRR −+−+++δδδ 2.3.3.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 36KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Chương 2 đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình dập thủy cơ, qua đó xác định các thông số công nghệ cơ bản của quá trình này theo lý thuyết.
- Đề tài này đã tập trung nghiên cứu các trạng thái ứng suất, biến dạng khi dập thủy cơ.
- Phân tích cho thấy so với dập vuốt thường (chày cứng- cối cứng) thì dập thủy cơ đã tạo được trạng thái ứng suất biến dạng rất thuận lợi cho quá trình biến dạng của vật liệu.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 37CHƯƠNG 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG TẠO HÌNH ÉP THỦY CƠ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN 3.1.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 38 Phân loại theo mô hình hình học: Phân theo các thuộc tính: Phần thử thanh dây (Link), Phần tử thanh dầm (Beam), Phần tử đặc: phần tử tam giác, phần tử tứ giác, phần tử khối.
- Phương trình cân bằng Theo [4] phương trình vi phân chuyển động, suy ra từ điều kiện cân bằng năng lượng động học, có dạng ZzyxYzyxXzyxzzyxzyzyxyxzxyx∂∂σ∂∂τ∂∂τ∂∂τ∂∂σ∂∂τ∂∂τ∂∂τ∂∂σ ( 3.1 ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- Quan hệ biến dạng - chuyển vị Theo [4] ta có xzyxuzzyxuzzyxuyzyxuyzyxuxzyxuzzyxuyzyxuxzyxuzxyzxyzzyyxx εεεεεε .
- Thay hai đẳng thức này vào hai thành phần cuối cùng của (2-2), ta nhận được các quan hệ: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa xwywyxθθ Lúc này quan hệ biến dạng - chuyển vị (2.3) trở thành zxyzzxxyyyxxyxwzywzxwzεεεεεε .
- Quan hệ ứng suất – biến dạng Theo [4] ta có quan hệ sau zxzxzxyzyzyzxyxyxyyyxxzzzzzzzzyyyyzzyyxxxxGEGEGEEEEσσνεσσνεσσνεσσνσεσσνσεσσνσε Đưa εzz = 0 vào đẳng thức thứ 3 của quan hệ trên ta đuợc: σzz = v(σxx+σyy).
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 41 Giải hệ phương trình này ta tìm được quan hệ ứng suất – biến dạng trong trường hợp này.
- Giải bài toán kết cấu cơ khí biến dạng đàn hồi với phần tử tam giác: Toạ độ nút: x1, y1, x2, y2, x3, y3 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 43 Lực tác dụng trên nút : fx1, fy1, fx2, fy2, fx3, fy3 Chuyển vị tại các nút: u1, v1, u2, v2, u3, v3 Các bước thiết lập phần tử hữu hạn: Bước 1.
- 3.13 ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 44Từ hàm dạng ta thu được biểu thức quan hệ tham số N1, N2, N3 với các tọa độ nút.
- Tìm ứng suất trong quan hệ thức với biến dạng: Trường hợp mô hình 2-D Bài toán phẳng: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 45 trường hợp ứng suất phẳng.
- Xác định ma trận lực nút ( 3.18 ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 46 Bước 5.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Từ đó đem so sánh với giới hạn chảy: Nếu ứng suất tương đương nhỏ hơn giới hạn chảy, vùng kim loại đó còn nằng trong vùng đàn hồi.
- Giải bài toán ép thủy cơ - biến dạng dẻo tấm 3.4.1.
- Mô hình tác dụng lực của bài toán biến dạng tấm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 48 Hình 3.3.
- 3.23 ) Ứng suất chịu uốn lớn nhất: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Véctơ chuyển vị tại M gồm các thành phần • w(x, y) độ võng tại điểm M0.
- Quan hệ biến dạng.
- 3.25 ) Quan hệ ứng suất và biến dạng: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- E- Ma trận ứng suất-biến dạng.
- Ta có: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa yxyxzyxxyxyyyxxθθθθεεεε Gọi n là tổng số nút của phần tử tấm.
- [][][]∫∫δγβαηξddJBDBnT với: []=01D[]1312Dh - Vậy, ma trận độ cứng [Ke1] có kích thước (2nx2n) Phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa ynxnyxxxxxnnKĐXnnKnnKnKnKKnKnKKKMMMMθθθθMLLMMLLLM .
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 55KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 - Tính toán biến dạng dập thủy cơ bằng phần tử hữu hạn là một phương pháp giải bài toán phương trình vi phân được sử dụng làm phương pháp số và lập trình giải trên máy tính.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 56CHƯƠNG 4.
- Chi tiết hộp đựng bánh xe LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- N)=490 (tấn) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Lực cần thiết để biến dạng dẻo kim loại là: Pd = Pdv + Pas tấn) c) Lực chặn Lực chặn Q được xác định như sau : Q = Fc.qc Fc là phần diện tích vành khăn.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 63Nửa khuôn trên , nửa khuôn dưới cùng vành chặn được đúc sau đó gia công cơ , và nhiệt luyện bền mặt tại những bề mặt làm việc .
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 65CHƯƠNG 5 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐỂ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ 5.1.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 66Khi sử dụng phương pháp mô phỏng số sẽ mang lại nhiều thuận lợi cho quá trình sản xuất, chế tạo sản phẩm dập tạo hình.
- Ưu điểm của phương pháp mô phỏng số 5.2.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 68 Hình 5.3.
- Mô hình hình học của cối và chày dập LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa .
- Chia lưới phần tử cối LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa Gọi và chia lưới cho chày Hình 5.7.
- Chia lưới phần tử tấm chặn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 71Khi chia lưới hữu hạn cho các đối tượng, tức là chia đối tượng thành các phần tử nhỏ với số lượng hữu hạn.
- Khi đó, lực chặn ngoài tác dụng bịt kín khe hở giữa phôi và vành cối còn có tác dụng chống nhăn đồng thời tăng sự LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 75ổn định của phôi.
- 5.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của Ma sát thay đổi tới biến dạng của phôi.
- Khảo sát khi thay đổi hệ số ma sát µ lực chặn phôi 400 tấn, áp suất chất lỏng 30 Mpa: Hình Ma sát tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ 0.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 76 Hình 5.14.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Học viên: NGUYỄN VĂN QUÝ Cao học CTM Khóa: 2009 79TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Nghệ,Công nghệ dập thủy tĩnh.ĐHBK Hà Nội

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt