Nghiên cứu công nghệ dập nổi để chế tạo chi tiết mỹ nghệ từ hợp kim đồng

- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu công nghệ dập nổi để chế tạo chi tiết mỹ nghệ từ hợp kim đồng HOÀNG QUỐC TOÀN Ngành: Công nghệ chế tạo máy Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đắc Trung Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 2012 1 MC LC LI MỞ ĐU.
- TNG QUAN V CÔNG NGH VÀ SN PHM.
- 6 1.1 Phơng pháp tạo hình bằng gia công áp lực.
- 6 1.1.1 Phơng pháp dập tấm [2.
- 6 1.1.2 Phơng pháp dập khối [1.
- Vài nét về sản phẩm ca công nghệ dập ni [7, 12.
- 10 1.2.1 Sản phẩm khối.
- 11 1.2.2 Các loại sản phẩm tấm.
- Công nghệ tạo hình bề mặt [12.
- 22 1.3.1 Công nghệ cán tạo hình bề mặt trên trục lăn.
- 22 1.3.2 Công nghệ dập ni bằng khuôn.
- 25 1.3.3 Công nghệ Đúc.
- 28 1.3.4 Các phơng pháp th công.
- 30 1.3.5 Dập ni các chi tiết micro [7.
- 32 1.4 Các phơng pháp gia công khuôn.
- 40 2.1 Sơ đ công nghệ dập ni.
- 49 3.1 Vai trò ca mô phỏng số [3.
- 49 3.2 Giới thiệu các phơng pháp mô phỏng.
- Mô phỏng vật lý.
- Mô phỏng số và “công nghệ ảo.
- 51 2 3.3 ng dụng mô phỏng số trong Gia công áp lực.
- 52 3.4 Các bớc tiến hành mô phỏng số bài toán tạo hình.
- 54 3.5 ng dụng phần mềm Dynaform trong dập tạo hình [3.
- 55 3.6 Lựa chọn chi tiết dập ni.
- Thiết lập mô hình vật liệu.
- 73 4.4 Phân tích kết quả mô phỏng.
- 82 3 LI MỞ ĐU Hiện nay ngày càng nhiều công nghệ chế tạo các sản phẩm cơ khí mới, tiên tiến đợc nghiên cu, ng dụng để tạo ra sản phẩm trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, y tế, quốc phòng, dân dụng, mỹ thuật với năng suất, chất lợng cao hơn đng thi giá thành hạ do tiết kiệm đợc chi phí sản xuất.
- Gia công áp lực (tạo hình sản phẩm dựa trên biến dạng dẻo ca vật liệu) là một trong những ngành quan trọng ca lĩnh vực sản xuất cơ khí đư có từ rất lâu đi và không ngừng phát triển, bi công nghệ này cho năng suất cao, chất lợng sản phẩm tốt, tiết kiệm nguyên vật liệu, sản phẩm đa dạng phong phú và khả năng thay đi kiểu loại dễ dàng.
- Với những u việt so với các công nghệ khác, tạo hình bằng biến dạng dần khẳng định đợc tầm quan trọng ca ngành đi đầu trong nền công nghiệp.
- Ngành tạo hình biến dạng đợc coi là ngành trung tâm, then chốt phục vụ đắc lực, tạo nền tảng phát triển cho các ngành khác nh: Công nghệ chế tạo máy, hóa dầu, quốc phòng, y tế…và đặc biệt là công nghiệp điện tử.
- Trong nhiều công trình nghiên cu về công nghệ gia công áp lực, nhiều ng dụng cụ thể ca công nghệ này trong sản xuất cơ khí có thể thấy sản phẩm gia công áp lực đa dạng, từ những chi tiết ni, thìa, dĩa phục vụ gia dụng, đến các chi tiết bánh răng, trục, khớp nối phục vụ công nghiệp ô tô, xe máy, đến các chi tiết dạng vỏ cỡ lớn trong công nghiệp máy bay hay tàu thy, những chi tiết rỗng có hình dạng phc tạp sử dụng trong y tế, hệ thống cấp nhiên liệu hay dầu khí, những chi tiết có kích thớc một vài milimet xuống đến micromet phục vụ cho cơ khí chính xác và công nghiệp điện tử.
- Nhng một trong những sản phẩm không thuộc sản phẩm công nghiệp đó là đ trang trí, mỹ thuật cũng đợc coi là sản phẩm đặc trng ca công nghệ gia công áp lực.
- Trên thế giới, việc tạo ra những họa tiết trang trí trên bề mặt ca chi tiết (nh đng tiền) sử dụng công nghệ gia công áp lực rất ph biến và hữu hiệu.
- Việt Nam, nhiều làng nghề thng ng dụng công nghệ tạo hình ni bề 4 mặt để dập các họa tiết trang trí trên các sản phẩm tấm và khối.
- Mặc dù nhu cầu về tạo hình ni mặt kim loại và hợp kim phục vụ mỹ thuật và trang trí đang ngày càng gia tăng, nhng việc nghiên cu bài bản về công nghệ tạo hình ni mặt vẫn cha đợc đề cập nhiều và ít có những công trình nghiên cu về hớng này.
- Sau khí nghiên cu khảo sát nhu cầu tại nhiều cơ s sản xuất trong nớc, tôi quyết định lựa chọn hớng nghiên cu tạo hình ni mặt với đề tài Nghiên cu công nghệ dập ni để chế tạo chi tiết mỹ nghệ từ hợp kim đng, nhằm hiểu rõ và ng dụng một phơng pháp nghiên cu mới về công nghệ tạo hình ni tấm nh mô phỏng số.
- Trong khuôn kh đề tài, từ việc lựa chọn sản phẩm đến khâu tính toán thiết kế công nghệ, khuôn và hay lựa chọn thiết bị chế tạo sản phẩm mới chỉ dừng lại  khâu thiết kế mô hình.
- Mục tiêu chính ca Luận văn là nghiên cu ng dụng phơng pháp mô phỏng số để tạo hình các chi tiết mỹ thuật từ vật liệu tấm.
- Với việc nghiên cu ng dụng mô phỏng số sẽ cho phép ngi kỹ s thiết kế nhanh chóng quyết định đợc phơng án công nghệ, thiết kế khuôn và lựa chọn thiết bị thực hiện sao cho tối u nhất.
- Chơng 1 là tng quan về công nghệ sản phẩm, trình bày các dạng sản phẩm điển hình ca dập ni mặt và các công nghệ hiện tại đang đợc sử dụng trên thế giới và Việt Nam.
- Chơng 2 trình bày những kiến thc cơ bản nhất về tính toán các thông số công nghệ dập ni và khuôn dập ni.
- Chơng 3 nghiên cu ng dụng phần mềm mô phỏng số để tính toán bài toán tạo hình ni mặt.
- Chơng 4 trình bày các bớc thực hiện và kết quả nghiên cu về tạo hình ni chữ PHÚC.
- Cuối cùng là một vài kết luận quan trọng về tạo hình ni mặt chi tiết tấm có ng dụng mô phỏng số trong thiết kế công nghệ.
- 5 CÁC TỪ VIT TT Các phn mm mô phng: AUTOFORM, ITAS, PAMSTAMP, SHEET, DYNAFORM, DEFORM, MARC Ký hiu ụ nghĩa Đn vị P Lực dp ni qk Lực riêng để dp ni N/mm2 Fk Din tích hình chiu cn dp ni trên mặt phẳng vuông góc Mm2 µ H s ma sát 6 CHNG I.
- TNG QUAN V CÔNG NGH VÀ SN PHM 1.1 Phng pháp to hình bằng gia công áp lực Công nghệ Gia công áp lực hay còn gọi là công nghệ tạo hình vật liệu kim loại bằng áp lực là phơng pháp gia công tạo hình vật liệu dựa trên sự biến dạng dẻo.
- Vật liệu kim loại luôn thay đi hình dạng trong suốt quá trình gia công để đạt đợc hình dáng, kích thớc cuối cùng theo mong muốn, trong đó không có sự phá hy liên kết trong vật liệu và bảo toàn thể tích ca mình.
- các nớc công nghiệp phát triển, Gia công áp lực chiếm một vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo và đợc ng dụng trong nhiều lĩnh vực nh chế tạo ôtô, xe máy, máy công cụ, sản phẩm phục vụ đi sống.
- Đối với công nghiệp sản xuất ô tô thì Gia công áp lực có tỷ trọng chi tiết sản phẩm lên đến 35% tng chi tiết ca một xe ô tô.
- Công nghệ gia công áp lực đợc chi thành nhiều phơng pháp công nghệ nh dập tấm, dập khối, dập th tính, dập Micro, Nano… Trong đó 2 phơng pháp sử dụng khá ph biến trong sản xuất đó là dập tấm và dập khối.
- 1.1.1 Phng pháp dp tm [2] Hiện nay dập tấm là một trong những phơng pháp gia công kim loại tiên tiến nhất, nó đợc áp dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy chuyên sản xuất dập nguội cũng nh các nhà máy chế tạo và sửa chữa cơ khí khác.
- các nớc có nền công nghiệp tiên tiến, quá trình sản xuất dập tấm đợc tự động hoá và cơ khí hoá với mc độ cao, nhiều loại thiết bị mới có công suất lớn và có những tính năng kỹ thuật đặc biệt đư đợc thiết kế và chế tạo.
- Công nghệ dập tấm sử dụng ch yếu để tạo hình các chi tiết có hình dạng phc tạp từ vật liệu tấm.
- Mặt hàng dập tấm rất phong phú và đa dạng.
- Nó không những bao gm những sản phẩm phục vụ nhu cầu đi sống hàng ngày ca nhân dân mà còn 7 đợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nh chế tạo máy, kỹ thuật điện, chế tạo ô tô, máy bay, chế tạo thiết bị dụng cụ máy chính xác vv..
- Sản xuất dập tấm đợc áp dụng rộng rưi nh vậy vì nó có nhiều u việt so với các phơng pháp gia công kim loại khác.
- Về mặt kỹ thuật: Bằng phơng pháp dập tấm có thể thực hiện đợc những công việc phc tạp bằng những động tác đơn giản ca thiết bị, có thể chế tạo đợc những chi tiết hết sc phc tạp mà đôi khi những phơng pháp gia công kim loại khác không thể hoặc chế tạo khó khăn.
- Độ chính xác ca chi tiết dập tấm tơng đối cao, bảo đảm lắp lẫn tốt, không cần phải gia công lại bằng cắt gọt.
- Kết cấu ca chi tiết dập tấm cng vững bền nhẹ, mc độ hao phí vật liệu không lớn.
- Về mặt kinh tế: Sử dụng phơng pháp dập tấm tiết kiệm đợc nhiều nguyên vật liệu, có điều kiện thuận tiện để cơ khí hóa và tự động hoá quá trình sản xuất do đó năng suất lao động cao.
- Quá trình thao tác trên máy đơn giản không cần thợ bậc cao, lại thng sản xuất hàng loạt lớn do đó giá thành hạ.
- Nhiều chi tiết vỏ mỏng, có kích thớc lớn, có hình dạng phc tạp chỉ có thể sản xuất hiệu quả nh công nghệ dập tấm.
- Dới đây trình bày một số hình ảnh về sản phẩm dập tấm: Hình 1.1.
- Vỏ ô tô đợc chế tạo bằng công nghệ dập tấm.
- Các chi tiết gia dụng.
- Phơng pháp này đợc ng dụng rộng rưi trong các lĩnh vực chế tạo máy và công nghiệp hàng tiêu dùng, đặc biệt là trong công nghiệp chế tạo ô tô, xe máy, xe lửa, máy công cụ, máy nông nghiệp.
- Dập khối có thể đợc tiến hành trên khuôn h hay khuôn kín.
- Dập khối có những u điểm mà các phơng pháp gia công khác không có đợc nh.
- Thay đi cấu trúc tinh thể theo hớng có lợi (giảm kích thớc hạt) và có thể tạo ra hớng thớ kim loại phù hợp do đó làm cho độ bền, độ cng ca chi tiết tăng lên.
- Quá trình dập khối tiết kiệm đợc nhiều kim loại, nhất là trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
- Do đó hạ giá thành sản phẩm.
- Do độ bền độ cng đợc tăng lên nên kích thớc chi tiết giảm đi, chi tiết sẽ gọn nhẹ hơn.
- Cho năng suất cao, thao tác đơn giản không cần thợ bậc cao và có khả năng chế tạo rất linh hoạt từ chi tiết nhỏ tới những chi tiết rất lớn.
- 9 Tuy nhiên gia công bằng phơng pháp dập khối cũng có các nhợc điểm sau.
- Không dập đợc những chi tiết phc tạp, chi tiết quá lớn nh phơng pháp đúc.
- Hầu hết quá trình tạo hình đợc thực hiện  trạng thái nóng nên quá trình thao tác và tự động hóa phc tạp hơn.
- Độ chính xác, độ bóng thấp hơn so với gia công cơ.
- Tuy nhiên, hiện nay đư có những phơng pháp dập tiên tiến, có thể dập ra những chi tiết có độ bóng, độ chính xác cao, do đó đối với một số mặt hàng gia công áp lực có phần vợt gia công cơ và ngi ta có khuynh hớng dùng phơng pháp gia công kim loại bằng áp lực để tránh phải gia công cơ.
- Đặc biệt là dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng với các u điểm ca nó nh máy làm việc êm, thân máy và cụm trục khuỷu thanh truyền có độ cng vững tốt, dẫn hớng êm, chính xác, tốc độ ca máy nhanh, có thể đẩy phôi tự động.
- Các đặc điểm này sẽ cho sản phẩm có kích thớc chính xác, góc nghiêng  thành vật rèn nhỏ, lợng d gia công cơ nguyên công tiếp theo ít, mc độ biến hình trên các tiết diện ca vật rèn tơng đối đều dẫn đến cơ lý tính ca vật rèn cũng đều trong hàng loạt vật rèn, độ lệch khuôn ít, phế phẩm ít nên tiết kiệm đợc vật liệu, do hành trình cố định nên chiều cao vật rèn là rất chính xác.
- Sản phẩm ca dập khối rất phong phú và đa dạng, chúng có hình dạng, kích cỡ và vật liệu khác nhau.
- các nớc tiên tiến khối lợng các chi tiết qua dập thể tích chiếm trên 50% tng số khối lợng sản phẩm công nghiệp chế tạo máy nói chung.
- Một số hình ảnh về sản phẩm công nghệ dập khối: 10 Hình 1.3.
- Các sản phẩm dập khối điển hình  Việt Nam, trong các sản phẩm gia công áp lực thì tỷ lệ sản phẩm dập tấm chiếm trên 70%, tỷ lệ sản phẩm dập khối chỉ chiếm khoảng 30%.
- Lý do ch yếu là thiết bị dập khối thng phc tạp hơn nhiều và dập khối thng đợc thực hiện  trạng thái nóng.
- Ch yếu các doanh nghiệp lớn, liên doanh mới sử dụng công nghệ dập khối với các nguyên công hiện đại nh dập trong khôn kín, dập chính xác, dập nửa nóng hay dập những chi tiết lớn.
- Các doanh nghiệp nh, doanh nghiệp t nhân vẫn sử dụng dập tấm là ch yếu.
- Sản phẩm điển hình là các chi tiết điện gia dụng, dân dụng… 1.2.
- Vài nét v sn phm ca công ngh dp ni [7, 12] Trong quá trình tạo hình hay hoàn thiện sản phẩm, dập ni đợc ng dụng khá ph biến.
- Vị dụ đơn giản nhất đó là đóng dấu lên bề mặt sản phẩm dạng tấm hay dạng khối.
- In ni lên bề mặt 11 chi tiết, có thể là ni tên, dòng chữ, cũng có khi ni logo và phc tạp hơn đó là ni một họa tiết mỹ thuật lên sản phẩm.
- Việc tạo hình ni bề mặt có những nét đặc thù bi nếu quan niệm rằng nguyên công này rất dễ thực hiện và không cần nghiên cu thì thực tế việc tính toán thiết kế nguyên công này khá khó khăn.
- Nhiều trng hợp biến dạng vật liệu ít, nhng nhiều trng hợp biến dạng rất lớn gây rách sản phẩm.
- Việc tạo hình họa tiết thng khó khăn bi làm khuôn rất khó và khó đạt độ chính xác cao.
- 1.2.1 Sn phm khi Trong đi sống hàng ngày có rất nhiều những sản phẩm khối có ng dụng công nghệ biến dạng bề mặt.
- Những sản phẩm cụ thể đó là: các loại tiền xu,tiền vàng, các loại huy chơng, huy hiệu, các bc ảnh nghệ thuật và logo.
- Nhìn các loại đng tiền vàng, đng, nhôm… có thể thấy đợc công nghệ tạo hình ni mặt chi tiết khối có từ rất lâu đi.
- Các loại tiền xu 13 Hình 1.5 Các loại tiền vàng Châu Âu Hình 1.6: Tiền vàng cổ ở Châu Á 14 Hình 1.7.
- In hình, chữ nổi trên thỏi vàng - Các loại logo và huy hiệu ca các hãng sản xuất hoặc các doanh nghiệp: Mỗi một doanh nghiệp đều có một logo riêng để tạo thơng hiệu.
- Hình 1.8: Logo và huy hiệu - Các loại sản phẩm trang trí dạng băng (đợc tạo hình trên trục lăn): 15 Hình 1.9: Sản phẩm trang trí dạng băng, dải - Ngoài những sản phẩm có kích thớc vừa và lớn thì còn có những sản phẩm có kích thớc rất nhỏ từ vài mm đến µm: Hình 1.10: Chi tiết điện tử

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