Song việc đi từ thiết kế đến đưa ý tưởng trở thành thực tế không hề đơn giản, để cụ thể hóa và có cái nhìn khái quát hơn cần có quy trình cụ thể từ việc tiếp nhận ý tưởng đến khi hoàn th
TỔNG QUAN
Tính cấp thiết của đề tài
Ngành thương hiệu thời trang Việt Nam đang phát triển dồi dào, trở thành mảnh đất màu mỡ cho các doanh nghiệp thử sức và mở rộng thị trường Ngành đồng hồ đeo tay cũng trải qua nhiều sự thay đổi khi sự phổ biến của smartphone và smartwatch khiến chức năng xem giờ truyền thống bị giảm sút, nhưng đồng hồ đeo tay vẫn là phụ kiện thiết yếu của giới mê thời trang Các hãng đồng hồ cao cấp đã tạo ra thị trường đồng hồ cơ riêng với thiết kế nổi bật và tinh tế, biến đồng hồ thành phụ kiện thời trang sang trọng không thể thay thế.
Ở Việt Nam, theo nhận định của các chuyên gia kinh tế, thị trường đồng hồ đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽ, kéo theo sự tham gia của nhiều tập đoàn bán lẻ lớn ở hầu hết các phân khúc Sự phát triển nhanh chóng này mở cơ hội cho doanh nghiệp mở rộng quy mô, nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa trải nghiệm người tiêu dùng, đồng thời đẩy mạnh cạnh tranh và đổi mới trong ngành đồng hồ Việt Nam.
Quy trình phát triển sản phẩm vỏ đồng hồ đang thu hút nhiều doanh nghiệp nghiên cứu và sản xuất, đặc biệt từ khi vỏ đồng hồ Oyster ra đời năm 1926, đánh dấu cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển đồng hồ hiện đại Vỏ đồng hồ được coi là “tác phẩm nghệ thuật” đầu tiên chinh phục thị hiếu người tiêu dùng, với thiết kế cân xứng và thanh lịch vừa tôn vinh sự hoàn hảo trong quy trình sản xuất của hãng vừa là yếu tố quyết định khả năng “bán chạy” của sản phẩm trên thị trường.
Ở Việt Nam, sản xuất vỏ đồng hồ hầu như chưa được các doanh nghiệp quan tâm đúng mức, khiến các hãng nội địa như Curnon, Dyoss, Viwat, Yors, Klasern khó cạnh tranh với các thương hiệu quốc tế như Rolex, Cartier, Omega, Patek Philippe, Longines, Breitling, TAG Heuer khi quy trình sản xuất vỏ chưa tối ưu và chưa có sự khác biệt trên thị trường Ngay cả trong nước, quy trình chế tạo vỏ đồng hồ còn phụ thuộc việc nhập khẩu bộ phận từ các nước lân cận, khiến chu trình phát triển sản phẩm còn nhiều hạn chế Từ ý tưởng đến sản phẩm hoàn thiện, nghiên cứu xây dựng quy trình phát triển sản phẩm đồng hồ đeo tay là một hướng đi thực tiễn, giúp hình thành quy trình tự thiết kế, tự phát triển mẫu và tự sản xuất các bộ phận quan trọng của chiếc đồng hồ đeo tay.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Về mặt khoa học, kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là dữ liệu tham khảo quý giá cho các cơ sở lý thuyết liên quan đến khuôn dập nóng và các hệ CAD/CAM/CNC khi được tích hợp vào quá trình tính toán và thiết kế Những dữ liệu này cung cấp căn cứ để cải thiện mô hình hóa, tăng độ tin cậy của mô phỏng và tối ưu hóa chu trình gia công cũng như hiệu quả thiết kế khuôn dập.
Về mặt thực tiễn, đề tài cung cấp cho sinh viên nói riêng và các doanh nghiệp có nhu cầu tìm hiểu về lĩnh vực khuôn mẫu một cái nhìn khái quát về quy trình sản xuất từ giai đoạn lên ý tưởng đến khi hoàn thiện sản phẩm, đồng thời nêu rõ các bước thiết kế khuôn, chế tạo, thử nghiệm, tối ưu hóa và kiểm soát chất lượng để hình thành quy trình sản xuất hiệu quả.
Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Đề tài nhằm mục tiêu xây dựng một quy trình phát triển sản phẩm đồng hồ đeo tay bài bản và hiệu quả, thông qua nghiên cứu khuôn dập và ứng dụng CAD/CAM/CNC trong quá trình thiết kế và gia công Nội dung nghiên cứu tập trung vào từng bước từ ý tưởng đến sản phẩm hoàn thiện, tối ưu hóa khuôn dập để đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất của từng chiếc đồng hồ, đồng thời rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường Việc áp dụng CAD/CAM/CNC cho phép mô phỏng, tối ưu hóa gia công và kiểm tra kích thước chính xác, giúp tối ưu chi phí sản xuất và nâng cao khả năng sản xuất hàng loạt Kết quả kỳ vọng là một quy trình phát triển sản phẩm đồng hồ đeo tay tích hợp giữa thiết kế, khuôn dập và gia công CNC, nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường bằng cách cải thiện chất lượng, thời gian quay vòng và hiệu quả chi phí.
→ Kết quả của đề tài: Xây dựng được quy trình phát triển và sản xuất vỏ đồng hồ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Quy trình gia công chế tạo vỏ đồng hồ đeo tay
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài tập trung chủ yếu về việc xây dựng được quy trình sản xuất vỏ đồng hồ thông qua việc:
+ Nghiên cứu về thị trường ngành đồng hồ
+ Nghiên cứu, thiết kế khuôn dập, mô phỏng khả năng điền đầy khuôn
+ Nghiên cứu lập trình CAD/CAM/CNC.
Phương pháp nghiên cứu
- Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên phần mềm mô phỏng Cụ thể:
+ Nghiên cứu lý thuyết về khuôn mẫu
+ Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài
+ Nghiên cứu lý thuyết về quá trình dập
+ Tìm hiểu về phần mềm Creo Parametric 7.0 và thiết kế chi tiết
+ Tìm hiểu về phần mềm Deform 2D/3D và lập tình mô phỏng
+ Tìm hiểu về phần mềm Mastercam và lập trình gia công CNC
+ Thiết kế kết cấu đồ gá phù hợp.
Kết cấu đề tài
Chương 2: Thiết kế phương án chế tạo
Chương 3: Cơ sở lý thuyết
Chương 4: Thiết kế khuôn dập và mô phỏng dự đoán kết quả
Chương 5: Thiết kế quy trình CNC và đánh bóng bề mặt
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.
THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO
Tìm hiểu lịch sử và sự phát triển của ngành đồng hồ
2.1.1 Lịch sử ngành đồng hồ: a Sự ra đời của đồng hồ đeo tay:
Theo các chuyên gia ngành đồng hồ, chiếc đồng hồ đeo tay đầu tiên được cho là thuộc sở hữu của nữ hoàng Elizabeth I Đó là một chiếc đồng hồ có hình dạng vòng đeo tay được nạm đầy kim cương và gắn chặt vào một đồng hồ nhỏ Chiếc đồng hồ này được bá tước Leicester tặng vào năm 1571.
Hình 2.1 Chiếc đồng hồ nạm kim cương của nữ hoàng Elizabeth
Đến năm 1880, chiếc đồng hồ đeo tay mang thương hiệu Girard-Perregaux của Thụy Sĩ lần đầu ra mắt công chúng Sản phẩm được sản xuất với quy mô lớn và chất lượng cao, nhưng chủ yếu được dùng cho các lực lượng hải quân và quân đội Đức.
- Trong nửa sau của thế kỷ 18, các phát triển khác cho phép đồng hồ mỏng hơn, chính xác hơn và phức tạp hơn trong thiết kế bên trong của chúng Năm 1912, chiếc đồng hồ đeo tay đầu tiên thể hiện được ngày tháng ra đời
2.1.2 Sự phát triển của ngành đồng hồ: a Sự thay đổi trong thiết kế của đồng hồ đeo tay:
+ Kể từ khi ra đời, kích thước mặt kính đồng hồ đeo tay đã không ngừng thay đổi theo thời gian khi được thu gọn dần sau đó lại tăng dần kể từ thập niên 70 của thế kỉ 20 đến nay Nếu như trước năm 60, trung bình kích thước mặt kính đồng hồ đeo tay nam chỉ từ 28 - 32 mm thì ngày nay con số đó là 38 - 42mm thậm chí lên đến 50 mm
Hình 2.2 Kích thước vỏ đồng hồ b Vật liệu làm vỏ đồng hồ:
Theo truyền thống, vàng là vật liệu chuẩn được sử dụng cho đồng hồ, nhưng qua nhiều năm kiểu dáng và thiết kế đã thay đổi Các vật liệu mới được ứng dụng rộng rãi từ các ngành công nghiệp ô tô, y tế và hàng không vũ trụ đã thấm nhuần tư tưởng đổi mới và truyền cảm hứng cho các nhà sản xuất đồng hồ thử nghiệm với các yếu tố nhẹ, bền và mang tính kinh tế cao.
Thép không gỉ là hợp kim sắt – cacbon được bổ sung crom và niken, thường dùng trong sản xuất đồng hồ với loại phổ biến là 361L Ưu điểm của thép không gỉ gồm giá thành rẻ, dễ kiếm, bền bỉ và khả năng chống gỉ, cùng với đặc tính ít trầy xước Tuy nhiên, khả năng chống trầy xước của thép không gỉ không tuyệt đối; khi bị trầy xước, bề mặt có thể được đánh bóng để phục hồi như ban đầu.
Hình 2.3 minh họa đồng hồ Citizen làm từ thép không gỉ và titan Titan là một hợp kim nhẹ, màu sáng, có độ bền cực cao và được sử dụng phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ Tuy nhiên, khả năng chống trầy xước của titan không quá hoàn hảo mà chỉ ở mức độ trung bình.
Sợi cacbon là loại carbon được sản xuất thành sợi qua quá trình nung nóng và sau đó được bao bọc bởi nhựa, hình thành vật liệu sợi carbon Đây là vật liệu được ứng dụng phổ biến trong chế tác đồng hồ thể thao nhờ tính cứng cáp, bền, nhẹ và mang lại sự thoải mái tối ưu cho người đeo Tuy nhiên sợi cacbon có nguồn cung hạn chế, nên đồng hồ làm từ vật liệu này thường có giá thành cao.
Hình 2.4 Đồng hồ Citizen làm bằng Titanium
Đồng hồ Hublot làm bằng sợi cacbon được trình bày ở Hình 2.5 Silicon được dùng làm vật liệu đồng hồ nhằm khắc phục mọi nhược điểm của kim loại, có khả năng chịu được nhiệt độ cao và thấp, không bị ảnh hưởng bởi từ trường, đồng thời có khả năng chống nước và độ bền rất cao.
2.1.3 Xác định thị trường phát triển: a Tổng quan thị trường:
Theo nghiên cứu năm 2018 của Công ty cổ phần vàng bạc đá quý Phú Nhuận (PNJ) về thị trường đồng hồ Việt Nam, giá trị thị trường ước tính lên đến 750 triệu USD, tương đương gần 17.000 tỷ đồng, nhưng vẫn chưa có nhà phân phối nào chiếm trên 20% thị phần Nguyên nhân được cho là tình trạng hàng giả, hàng nhái có thiết kế tinh vi gần như 99% so với hàng thật Theo ông Hồ Quang Thái, Phó Chánh Văn phòng Thường trực BCĐ 389 quốc gia, sau khi thẩm định 20.000 chiếc đồng hồ, có đến 8.600 chiếc là hàng giả, tương đương 43%.
Theo bản đánh giá thị trường của Curnon, thương hiệu đồng hồ chính hãng tại Việt Nam, tỷ suất lợi nhuận ở thị trường này đạt 60-70% Mức lợi nhuận cao này được xem là yếu tố thu hút các nhà bán lẻ tham gia thị trường và tạo cơ hội mở rộng mạng lưới phân phối cho thương hiệu tại Việt Nam.
Thị trường đồng hồ hiện nay phân mảnh và phức tạp, có thể chia thành hai phân khúc chính: đồng hồ thời trang và đồng hồ thông thường Nhóm khách hàng hướng tới hai phân khúc này cũng khác nhau: đồng hồ thời trang tập trung vào người tiêu dùng trẻ, yêu thích thiết kế nổi bật và cập nhật xu hướng, trong khi đồng hồ thông thường nhắm tới người dùng ưu tiên độ bền, tính năng cơ bản và giá trị sử dụng lâu dài Việc nắm bắt sự khác biệt giữa hai phân khúc giúp tối ưu hóa chiến lược sản phẩm và SEO, từ đó tăng khả năng tiếp cận và nhận diện thương hiệu trên thị trường đồng hồ.
Để tránh cạnh tranh gay gắt với các ông lớn ở Việt Nam hiện nay, nhóm định vị thị trường đồng hồ thể thao nhằm phục vụ các đối tượng có nhu cầu lớn như vận động viên, gymer và những người có cổ tay size 50mm Tuy nhiên, việc chỉ nhắm khách hàng trong nước với kích thước cổ tay lớn như vậy sẽ hạn chế, vì phần lớn người Việt có cổ tay nhỏ và mỏng Vì vậy, có thể mở rộng sang khai thác cả nhóm khách hàng nước ngoài sang học tập và làm việc tại Việt Nam để tăng quy mô thị trường và tối ưu hóa cơ hội kinh doanh.
Theo thống kê của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, năm 2017 có 81.359 lao động nước ngoài làm việc tại Việt Nam, chủ yếu đến từ Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ và Nga Sự hiện diện của lực lượng lao động nước ngoài này mở ra thị trường tiềm năng để phát triển và tạo động lực cho các ngành dịch vụ, du lịch, giáo dục nghề nghiệp và chuyển giao công nghệ Việc nắm bắt số liệu này giúp doanh nghiệp và cơ quan quản lý định hướng chiến lược thu hút đầu tư nước ngoài, nâng cao kỹ năng người lao động và thúc đẩy hợp tác quốc tế trong bối cảnh hội nhập.
Thiết kế phương án chế tạo
Mặc dù đối tượng hướng tới của đề tài còn tương đối mới mẻ, nhưng không có nhà đầu tư nào bỏ qua nó; ngược lại, một số hãng đồng hồ đã nhanh nhạy khai thác thị trường này và trở thành các ông lớn trong ngành dành cho khách hàng đặc biệt Vì vậy, sau khi xác định thị trường mục tiêu, cần tiến hành tìm hiểu các nhà sản xuất đồng hồ hiện có trên thị trường và lên ý tưởng thiết kế cho sản phẩm, bắt đầu từ giai đoạn phát triển ý tưởng thiết kế sản phẩm.
Đề tài "Nghiên cứu xây dựng quy trình phát triển sản phẩm đồng hồ đeo tay" chủ yếu tập trung vào case (vỏ) đồng hồ, bộ phận bảo vệ động cơ máy khỏi nước, ẩm và bụi đồng thời là điểm nhấn thẩm mỹ cho cỗ máy thời gian Quá trình thiết kế và phát triển vỏ đồng hồ đòi hỏi xem xét hình dạng, kích thước và chi tiết vật liệu với các thiết kế từ hình tròn, lục giác, oval, chữ nhật, vuông đến các kiểu dáng phá cách nhằm tối ưu giữa bảo vệ và thẩm mỹ Các yếu tố then chốt gồm lựa chọn vật liệu, công nghệ gia công và giải pháp chống nước, chống bụi, giúp tăng độ bền và trải nghiệm người dùng, từ đó nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường Vì vậy quy trình phát triển sản phẩm đồng hồ đeo tay cần tích hợp nghiên cứu yêu cầu, thiết kế ý tưởng, chế thử (prototype), đánh giá hiệu suất và tối ưu hóa thẩm mỹ để vừa bảo vệ động cơ vừa thu hút người tiêu dùng.
Sau khi xác định và định hướng thị trường cùng nhóm khách hàng mục tiêu, quá trình thiết kế sản phẩm được triển khai nhằm đưa ý tưởng ra thị trường thực tế Tuy nhiên, từ thiết kế đến hiện thực hóa sản phẩm không hề đơn giản; để có sự cụ thể và cái nhìn toàn diện, cần một quy trình công nghệ chế tạo từ tiếp nhận ý tưởng cho tới hoàn thiện sản phẩm.
Hình 2.6 Quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm
Sau khi tiếp nhận ý tưởng thiết kế, chúng tôi tiến hành phác thảo nhằm tạo một cái nhìn khái quát về hình dáng và vị trí làm việc của case đồng hồ trong kết cấu chung Quá trình phác thảo giúp xác định các yếu tố cơ bản như hình dáng tổng thể, tỉ lệ giữa các bộ phận và cách bố trí case đồng hồ trong hệ thống cấu trúc Bản phác thảo ban đầu từ đó làm nền tảng cho đánh giá tính khả thi của ý tưởng và định hướng thiết kế ở các bước tiếp theo trước khi đi sâu vào chi tiết kỹ thuật.
Hình 2.7 Hình vẽ phác ý tưởng cho case đồng hồ
Khi đã có hình phác thảo chi tiết phối hợp với một số yêu cầu về kích thước và điều kiện lắp ráp, movement chronograph 3 nút điều chỉnh model Cal.6S50 do Miyota cung cấp (xem hình 2.12) sẽ được thiết kế và tích hợp để đáp ứng yêu cầu vận hành Đường kính động cơ là ∅34.600 ± 0.030 mm, kết hợp với thiết kế dành cho khách hàng có vòng đeo tay 50 mm và các yếu tố về độ dày sản phẩm nhằm cân bằng giữa độ bền, tính thẩm mỹ và sự tiện dụng của đồng hồ.
+ Độ chống nước nếu từ 10ATM phải dầy trên 12mm
+ Đồng hồ sử dụng động cơ Chornograph sẽ dầy từ 10mm
+ Đồng hồ được coi là dầy khi độ dầy sẽ từ 11-14mm đối với đồng hồ sử dụng pin
Từ các yếu tố đã nêu, các kích thước quan trọng nhất của vỏ đồng hồ được xác định và từ đó tiến hành tính toán, lên kế hoạch thiết kế sao cho vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vừa thể hiện tính thẩm mỹ Việc phân tích các yếu tố về kích thước, tỷ lệ và bố cục giúp tối ưu hóa thiết kế vỏ đồng hồ, đảm bảo độ chính xác, độ bền và sự hấp dẫn trực quan cho người dùng Thiết kế đồng hồ tập trung vào sự cân bằng giữa chức năng và thẩm mỹ, tối ưu hóa không gian lắp đặt các chi tiết và bộ phận, đồng thời duy trì chuẩn mực kỹ thuật để tạo nên sản phẩm có vẻ ngoài bắt mắt và hiệu suất cao.
Hình 2.8 Bản vẽ kích thước đông cơ Cal.6S50 (http:/miyotamovement.com/)
Cuối cùng, dựa vào yêu cầu về kích thước của động cơ cal.6S50 và hình dáng khi vẽ phác, tiến hành thiết kế sản phẩm trên phần mềm thiết kế 3D như ở Hình 2.13 Kết cấu tổng thể của toàn bộ sản phẩm có thể chia thành 5 cụm chi tiết chính, nhằm tối ưu hóa chức năng, kết cấu và quá trình sản xuất.
(1) Cụm chi tiết phía dưới;
(5) Cụm chi tiết phía trên;
Hình 2.9 Kết cấu tổng thể đồng hồ
Với thời gian hạn chế của đề tài nghiên cứu khoa học này, nhóm tác giả tập trung thiết kế quy trình gia công Case đồng hồ (phiên bản 2), và các kích thước chính của chi tiết được thể hiện trong Hình 2.9 Trong thực tế sản xuất, movement được mua từ các nhà cung cấp uy tín có thương hiệu lâu đời trong lĩnh vực đồng hồ cơ, còn các chi tiết khác có thể được mua từ những nhà cung cấp chuyên môn ở từng lĩnh vực, không bắt buộc phải gia công toàn bộ tại một cơ sở.
Hình 2.10 Bản vẽ thân đồng hồ
2.2.2 Tiến hành phân tích và lựa chọn phương án chế tạo:
Cùng với sự phát triển của ngành đồng hồ, công nghệ chế tác đồng hồ ngày càng đa dạng và phong phú, cho phép lựa chọn phương pháp và vật liệu phù hợp với yêu cầu sản phẩm Dựa vào yêu cầu kỹ thuật, khả năng công nghệ và điều kiện kinh tế, nhà sản xuất sẽ chọn công nghệ chế tác tối ưu nhất để vừa đảm bảo chất lượng vừa mang lại hiệu quả kinh tế Trong Phương án 1, các yếu tố này được cân nhắc nhằm định hình quy trình sản xuất và tối ưu chi phí.
- Sản xuất vỏ đồng hồ thông qua ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC:
CAD (Computer Aided Design) cho phép mô hình hóa vỏ đồng hồ trên các phần mềm 3D dựa trên bản vẽ phác và các kích thước cùng yêu cầu kỹ thuật cần thiết đã được xác định, từ đó tối ưu hóa thiết kế và kiểm tra tính chính xác trước khi gia công.
Trong quy trình sản xuất vỏ đồng hồ, sau khi mô hình 3D được hoàn thiện, vỏ sẽ được lập trình trên phần mềm CAM (Computer Aided Manufacturing) để tính toán đường chạy dao một cách chính xác Nhờ tối ưu đường chạy dao, quá trình gia công sẽ giảm thiểu sai sót và tăng năng suất sản xuất vỏ đồng hồ.
CNC (Computer Numerical Control) là công nghệ điều khiển gia công bằng máy tính Thông qua việc lập trình trên các phần mềm CAM, một chương trình mã lệnh được xuất ra để vận hành máy CNC và tiến hành gia công chi tiết vỏ đồng hồ, giúp tăng độ chính xác và hiệu suất sản xuất.
+ Có thể gia công trên cả máy tiện, phay CNC với độ chính xác cao
Chúng tôi đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường bằng dịch vụ gia công đa dạng, chế tác được nhiều bề mặt phức tạp và tăng năng suất, đặc biệt trong sản xuất đơn chiếc các chi tiết phức tạp Nhờ quy trình tiên tiến và trang thiết bị hiện đại, thời gian gia công được rút ngắn và khả năng đáp ứng nhanh với mọi đơn hàng được cải thiện, giúp tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và nâng cao cạnh tranh trên thị trường.
+ Yêu cầu nhân công đứng máy có trình độ
+ Mỗi khi người vận hành máy nghỉ, khó kiếm người khác thay thế ngay lập tức
+ Quá trình cắt gọt xuất hiện nhiều phoi dư thừa b Phương án 2:
Quá trình sản xuất vỏ đồng hồ hiện đại bắt đầu bằng việc ứng dụng công nghệ khuôn mẫu để tạo phôi ban đầu có kích thước và hình học chuẩn xác, từ đó tối ưu hoá chất lượng và năng suất gia công Tiếp đó, hệ thống CAD/CAM/CNC được triển khai để thiết kế, lập trình và hoàn thiện các chi tiết của vỏ đồng hồ với độ chính xác cao và bề mặt gia công tốt Sự kết hợp giữa khuôn mẫu và công nghệ số giúp rút ngắn thời gian sản xuất, giảm thiểu sai sót và đảm bảo tính đồng nhất, đáp ứng yêu cầu về chất lượng và chi phí trong quá trình sản xuất hàng loạt.
Ứng dụng công nghệ khuôn mẫu để tạo phôi ban đầu giúp chuẩn hóa phôi vào, từ đó rút ngắn thời gian gia công và hạn chế lãng phí vật liệu Việc gia công bằng máy CNC từ đầu đến cuối thường mất nhiều thời gian và sinh ra lượng phoi lớn, dẫn đến hao phí vật liệu; vì vậy, dùng khuôn mẫu để tạo phôi ban đầu sẽ tối ưu quá trình sản xuất bằng cách giảm thiểu phoi dư thừa và nâng cao hiệu quả.
+ Ứng dụng CAD/CAM/CNC để hoàn thiện chi tiết: Tiến hành lập trình và gia công để hoàn thiện chi tiết
+ Phôi được tiêu chuẩn hóa khi chuyển sang công đoạn khác
+ Giảm thời gian gia công
+ Tránh lãng phí vật liệu
+ Phù hợp cho việc sản xuất với khối lượng lớn
+ Thuận lợi cho việc tự động hóa trong sản xuất
+ Công nghệ gia công khuôn còn hạn chế
+ Chi phí bảo trì khuôn lớn
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chọn vật liệu cho sản phẩm
3.1.1 Điều kiện làm việc: Đối tượng khách hàng mà sản phẩm hướng tới là các vận động viên, gymmer, cũng như những người chơi thể thao cho nên việc xem xét điều kiện làm việc là yếu tố quyết định tới việc lựa chọn vật liệu thích hợp:
- Sử dụng trong điều kiện vận động cường độ cao
- Sử dụng ngay cả khi vận động, cơ thể tiết ra mồ hôi, các hoạt động ngoài trời, ảnh hưởng của ánh sáng và tia UV
Thiết bị được thiết kế để sử dụng trong điều kiện làm việc dưới nước biển, nhằm phục vụ đối tượng khách hàng là các vận động viên, kể cả vận động viên lặn chuyên nghiệp Với khả năng hoạt động ở độ sâu lên tới 200m, sản phẩm đáp ứng yêu cầu khắt khe của môi trường làm việc biển sâu và mang lại sự an tâm cho người dùng trong các hoạt động thể thao dưới nước.
Xét tới điều kiện làm việc, ta rút ra các yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho vật liệu và xác định tiêu chí lựa chọn vật liệu phù hợp, vì đây đóng vai trò then chốt cho sự thành công hay thất bại của sản phẩm Vật liệu phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về đặc tính cơ học và khả năng chịu nhiệt, ứng suất, độ bền, cũng như khả năng chống ăn mòn, an toàn với người dùng và môi trường Bên cạnh đó, các yếu tố khác như chi phí, tính sẵn có, dễ gia công và tính bền vững cũng được xem xét để đảm bảo vật liệu có thể sản xuất và vận hành ổn định trong vòng đời sản phẩm.
- Độ bền cao, chống trầy xước
- Khả năng chống ăn mòn, oxi hóa cao
Dựa trên các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra và việc cân nhắc tính hiệu quả kinh tế cũng như yếu tố thẩm mỹ, vật liệu thép không gỉ được xem là lựa chọn tối ưu nhất cho giải pháp này Thép không gỉ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt, đồng thời mang lại độ bền cao, chi phí vận hành và bảo trì hợp lý, và vẻ ngoài hiện đại cùng khả năng vệ sinh dễ dàng, chống ăn mòn vượt trội Vì vậy, sự kết hợp giữa hiệu quả kỹ thuật và lợi ích kinh tế – thẩm mỹ khiến thép không gỉ trở thành vật liệu được ưu tiên cho dự án.
Khái niệm về công nghệ tạo phôi
Đúc (Casting) là công nghệ chế tạo phôi dựa trên sự chảy của vật liệu ở trạng thái lỏng được rót vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu Đa phần công nghệ đúc được thực hiện với vật liệu kim loại, nhờ khả năng tạo hình phôi với kích thước và chi tiết phức tạp ở mức chi phí hợp lý Quá trình đúc bao gồm chuẩn bị vật liệu ở trạng thái lỏng, đổ vào khuôn và để vật liệu nguội đi để hình thành phôi hoàn chỉnh, đáp ứng các yêu cầu về số lượng và chất lượng sản phẩm Các ứng dụng của đúc trong chế tạo kim loại phổ biến và quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các sản phẩm cần hình dáng phức tạp và khối lượng lớn.
Đúc có nhiều phương pháp như đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc áp lực, đúc li tâm, đúc trong khuôn vỏ mỏng và đúc liên tục; phổ biến nhất vẫn là đúc trong khuôn cát do chi phí thấp, quy trình đơn giản và khả năng tạo hình các chi tiết có hình dạng phức tạp Mỗi phương pháp đúc có đặc điểm riêng: đúc trong khuôn cát phù hợp với số lượng vừa phải và các chi tiết có hình dạng phức tạp; đúc trong khuôn kim loại cho sản phẩm có độ chính xác cao và bề mặt bóng mịn; đúc trong khuôn mẫu chảy tối ưu khi cần gia công nhanh với chi phí tương đối thấp; đúc áp lực cho các chi tiết yêu cầu độ bền cao và sản xuất với tốc độ lớn; đúc li tâm thích hợp với các chi tiết hình trụ và quay; đúc trong khuôn vỏ mỏng cho độ chính xác và bề mặt tốt với lượng vật liệu tiết kiệm; đúc liên tục đáp ứng nhu cầu sản xuất các sản phẩm dài, liên tục.
Hình 3.1 Phân loại các phương pháp đúc b Ưu, nhược điểm của công nghệ đúc:
+ Tùy vào công nghệ đúc mà khuôn và mẫu đúc được tái sử dụng lại
Đúc cho phép sản xuất các chi tiết có khối lượng từ vài gam đến hàng trăm tấn, đáp ứng mọi mức kích thước và yêu cầu chịu lực khác nhau Đồng thời, công nghệ đúc cho phép chế tạo các vật đúc có hình dạng và kết cấu phức tạp mà các phương pháp gia công khác gặp khó khăn hoặc không thể thực hiện được.
+ Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa từ đó giảm giá thành sản phẩm sau khi hoàn thành
Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ bóng của các sản phẩm đúc thông thường không cao; tuy nhiên, với các phương pháp đúc đặc biệt, có thể đạt được độ chính xác lên tới 0,001 mm và độ nhẵn bề mặt khoảng 1,25 μm, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng chi tiết và bề mặt.
+ Khó chế tạo các sản phẩm thành mỏng, vật đúc có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tăng tỷ lệ phế phẩm
+ Hao phí kim loại khi thiết kế hệ thống rót
+ Giá thành chế tạo khuôn kim loại cao, kết cấu phức tạp
+ Độ bền riêng của sản phẩm đúc bằng thép không đảm bảo
Dập nguội là một phương pháp tiên tiến trong gia công kim loại bằng áp lực, được sử dụng để chế tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dải cuộn Dưới tác động của ngoại lực, quá trình này tận dụng biến dạng dẻo của kim loại trong khuôn để tạo ra các chi tiết có hình dáng và kích thước theo yêu cầu thiết kế Với độ chính xác cao, khả năng lặp lại và sản xuất với tốc độ lớn, dập nguội đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, cơ khí và điện tử, giúp tối ưu chi phí, nâng cao năng suất và đáp ứng nhu cầu chế tác hàng loạt cũng như sự tùy biến theo đơn đặt hàng.
Dập nguội là công nghệ gia công kim loại được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt trong ngành ô tô, công nghiệp điện và chế tạo dụng cụ sản xuất cũng như các đồ gia dụng Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm như tiết kiệm chi phí gia công ở quy mô lớn, cho sản phẩm có độ chính xác và bề mặt hoàn thiện cao, cũng như cho phép sản xuất nhanh với khối lượng lớn Tuy nhiên, dập nguội còn có nhược điểm gồm giới hạn về vật liệu và hình dạng có thể gia công, chi phí thiết kế và chế tạo khuôn ban đầu cao, và đòi hỏi kiểm soát chất lượng chặt chẽ để đảm bảo tính ổn định của sản phẩm.
+ Thời gian hoàn thành sản phẩm nhanh hơn các phương pháp dập khác + Hoàn thành công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản của máy dập, chế tạo được những chi tiết phức tạp
+ Các sản phẩm dập nguội có tính lắp lẫn cao, sản phẩm có độ bền cao + Năng suất lao động cao, có khả năng cơ khí hóa, tự động hóa
+ Tiết kiệm được nguyên vật liệu
+ Tuổi thọ sử dụng khuôn dập nguội lâu hơn khuôn dập nóng
+ Không yêu cầu công nhân có trình độ tay nghề cao
+ Sản phẩm hàng loạt lớn, giá thành hạ
+ Công suất làm việc thực tế lớn hơn yêu cầu
+ Có thể xuất hiện ứng suất dư
+ Xuất hiện tình trạng kim loại bị hóa cứng giảm độ dẻo vật liệu
+ Cần xử lý khuôn dập chịu ứng suất lớn.
Dập nóng là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nóng, phôi biến dạng được khống chế bởi lòng khuôn Vật liệu sử dụng trong dập nóng chủ yếu là thép thỏi, thép đúc, thép cán Dụng cụ sử dụng là các khuôn dập nóng trực tiếp làm biến dạng kim loại Thiết bị là các loại máy ép và máy búa tạo ra lực tác động Ưu, nhược điểm của phương pháp dập nóng là có ưu điểm và nhược điểm riêng so với các phương pháp gia công khác.
+ Sản xuất được những chi tiết lớn hình dáng bất kỳ
+ Sản phẩm dập ra có sức bền cơ tính cao
+ Sản phẩm có độ bóng và độ chính xác cao
+ Năng suất cao áp dụng dễ cơ khí hóa và tự động hóa
+ Sản phẩm hàng loại lớn, giá thành hạ
+ Phôi liệu phải rèn sơ bộ bằng tay
+ Giá thành khuôn cao vì vật liệu chế tạo sử dụng bằng thép hợp kim
+ Lòng khuôn chế tạo khó, phải sử dụng máy chuyên dùng (máy gia công tia lửa điện)
Hình 3.2 Một số sản phẩm của phương pháp dập nóng
3.2.4 Lựa chọn phương pháp tạo phôi:
Thông qua phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp lựa chọn phương pháp tạo phôi bằng công nghệ dập nóng là tối ưu nhất vì:
- Vật liệu là thép nên khi đúc độ bền phôi đúc không được đảm bảo
Sản phẩm của quá trình đúc là đầu vào cho quá trình gia công cắt gọt ở bước tiếp theo, vì vậy sự đồng đều của phôi đúc là yếu tố tối quan trọng để đảm bảo chất lượng gia công sau này Tuy nhiên, quá trình đúc có thể gặp phải nhiều khuyết tật khác nhau khiến phôi đúc không đảm bảo được sự đồng đều mong muốn, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu suất của quá trình gia công tiếp theo.
- Vật liệu hao cháy của phương pháp đúc lớn hơn phương pháp dập nóng
Trong công nghệ dập nguội, chi tiết có thể đạt độ dày lên tới 19 mm; đồng thời lực cần thiết để biến dạng vật liệu ở trạng thái nguội là rất lớn, đòi hỏi thiết bị gia công công suất cao và kiểm soát chất lượng chặt chẽ.
- Khi sử dụng phương pháp dập nguội có thể xảy ra tình trạng biến cứng gây khó khăn cho quá trình gia công cắt gọt tiếp theo
Với thiết kế của chi tiết phức tạp có các góc nghiêng và độ dày không đồng đều, việc sử dụng kim loại ở trạng thái dẻo là lựa chọn tối ưu Trạng thái dẻo cho phép định hình và gia công dễ dàng, từ đó đảm bảo tính chính xác và độ bền của chi tiết Nhờ đó, sự biến dạng và lệch hướng do hình dạng phức tạp được giảm thiểu, tăng hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.
Các phương pháp điền đầy lòng khuôn
Dập nóng (dập thể tích ở trạng thái nóng) là quá trình phân bố kim loại một cách cưỡng bức, làm đầy các khe hở và tạo hình gần với chi tiết, được gọi là lòng khuôn Khuôn dập là dụng cụ chủ yếu của quá trình Bất kể thiết bị ra sao, khuôn dập được chia thành 3 loại chính; bản chất cơ học của quá trình biến dạng ở mỗi loại khuôn là khác nhau, nên chất lượng, tuổi thọ sản phẩm và độ bền khuôn cũng khác nhau.
3.3.1 Dập trên khuôn hở (có vành biên): Đặc điểm cơ bản của dập trên khuôn hở ở chỗ sản phẩm có vành biên bao quanh chu vi của mặt phân khuôn Vành biên này có ý nghĩa công nghệ đặc biệt và khuôn không thể thiếu nó được Thiết bị chủ yếu để dập bằng khuôn hở là máy búa và các loại máy ép
Bản chất của quá trình dập trên khuôn hở có thể giải thích bằng cách sau: dập một hình trụ có chiều cao và đường kính như hình 3.3:
Hình 3.3 Sơ đồ giải thích quá trình dập thể tích
Với một chi tiết đơn giản là hình trụ có kích thước như hình 3.3a, ta có thể làm khuôn như hình 3.3b, gồm cối có lòng khuôn mang kích thước của vật rèn được tính bằng kích thước của chi tiết cộng thêm lượng dư gia công và dung sai vật rèn, và chày là một tấm phẳng như hình 3.3b Nếu thể tích phôi được tính toán bằng thể tích của lòng khuôn, thì thể tích phôi sẽ bằng thể tích lòng khuôn.
Vph= Vkh thì sau khi dập ta thu được vật rèn với kích thước tương ứng với chày và cối (hình 3.3c)
- Nhưng nếu dập theo sơ đồ trên sẽ gặp phải các khó khăn sau đây:
+ Việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn gặp rất nhiều khó khăn vì xuất hiện lực ma sát rất lớn giữa vật dập và thành khuôn
Khi kích thước phôi không chính xác, vật dập sẽ không đạt đúng kích thước thiết kế Cụ thể, nếu Vph > Vkh thì kim loại thừa sẽ làm vật dập cao hơn chiều cao của lòng khuôn một lượng bằng độ dày lớp bavia; ngược lại, nếu Vph < Vkh thì ở một số vùng kim loại không điền đầy được lòng khuôn và kích thước vật dập bị hụt.
+ Để khắc phục các hiện tượng trên có thể làm khuôn dập có góc nghiêng thành lòng khuôn (hình 3.3 d,e)
Khi gặp các chi tiết phức tạp, có thể dùng phôi lớn hơn để tích vật dập và để kim loại thừa chảy ra khe hở giữa chày và cối; tuy nhiên khi chày tiến tới cối, lớp kim loại ở giữa sẽ mỏng dần và nguội nhanh hơn ở những vùng khác, gây nên trở lực lớn và đóng kín cửa khuôn để ngăn kim loại tiếp tục chảy ra ngoài Vì vậy, kim loại trong lòng khuôn bị cưỡng chế chảy vào các vùng khó điền đầy, giúp điền đầy các chi tiết phức tạp của khuôn đúc.
Trong công nghệ dập trên khuôn hở, lượng kim loại thừa chảy tràn ra khe hở giữa chày và cối có ý nghĩa công nghệ rất quan trọng, bởi nhiệm vụ chủ yếu là làm cho kim loại điền đầy lòng khuôn Quá trình này được nghiên cứu và thiết kế để tối ưu hóa sự điền đầy và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng Sau đó, lớp kim loại dư thừa này được gọi là vành biên, đặc điểm cơ bản nhất của phương pháp dập trên khuôn hở và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sản xuất cùng độ chính xác của hình dạng sản phẩm.
Sau khi dập trên khuôn hở, cần cắt bỏ lớp vành biên bằng khuôn cắt biên; lượng kim loại tạo thành vành biên ở các chi tiết nhỏ chiếm tỷ lệ khá cao, làm giảm hệ số sử dụng kim loại và là nhược điểm lớn của phương pháp dập trên khuôn hở Để tiết kiệm kim loại, thường lựa chọn mặt phân khuôn ở vị trí tối ưu nhất Trong trường hợp dập hình trụ, nếu chọn mặt phân khuôn tạo thiết diện BB thì tiết kiệm kim loại hơn so với chọn mặt AA, vì thêm góc nghiêng thành lòng khuôn sẽ giảm đi (hình 3.4a) Trong trường hợp đó khuôn phải làm theo (hình 3.4b).
Hình 3.4 Sơ đồ dập thể tích trên khuôn hở Quá trình dập trên khuôn hở có những đặc điểm sau đây:
Khối lượng phôi có thể không cần chính xác, nhưng kích thước và hình dạng của vật dập sẽ được duy trì ở mức tương đồng Khi khối lượng phôi vượt quá yêu cầu, lượng kim loại thừa có thể chảy ra qua rãnh thoát biên, giúp kim loại thừa được loại bỏ và sản phẩm cuối cùng có kích thước phù hợp và chất lượng ổn định.
Quá trình chảy của kim loại thoát ra khỏi lòng khuôn vào các rãnh thoát biên vuông góc với hướng của lực tác dụng Khi lực dập tăng, chiều dày của vành biên giảm dần, cho thấy hiện tượng ăn mỏng mép ở vùng biên sản phẩm Hiểu rõ hướng thoát kim loại và sự thay đổi chiều dày vành biên là yếu tố quan trọng trong thiết kế khuôn dập và tối ưu chất lượng sản phẩm.
- Thớ kim loại tại nới cắt vành viên sẽ không liên tục
- Khối lượng kim loại ở trong lòng khuôn giảm dần đi trong quá trình tăng lực vì có một lượng kim loại chảy ra khỏi khuôn qua rãnh thoát biên
Khuôn kín có thể dùng để dập trên máy búa, máy ép và máy rèn ngang Bản chất của quá trình dập thể tích trên khuôn kín có thể giải thích như sau (hình 3.5): khi lực dập tác động lên vật liệu thông qua khuôn kín, vật liệu bị biến dạng và hình thành sản phẩm với thể tích được kiểm soát bởi khuôn, nhờ đó quá trình dập thể tích diễn ra đồng nhất và đạt được độ chính xác kích thước mong muốn.
Trong hình 3.5, nguyên lý dập trong khuôn kín được mô tả với phôi có kích thước ban đầu H0 và D0 biến dạng trong lòng khuôn, được giới hạn bởi lòng cối có kích thước Dk và mặt chày cũng có đường kính Dk Dưới tác dụng của lực công tác, chày ấn sâu vào cối, làm kim loại biến dạng và điền đầy các góc của lòng khuôn kín Thể tích phôi được xác định bằng thể tích vật dập, vì vậy khi lòng khuôn đầy thì quá trình dập kết thúc và ta thu được vật rèn có kích thước Dk và Hk.
Mặc dù dập trong khuôn kín không có vành biên, do thể tích phôi không đồng đều nên vẫn có một lượng kim loại nhỏ chảy vào khe hở ở các mặt phân khuôn hoặc khe hở giữa cần đẩy và khuôn, hình thành một lớp bavia nhỏ và thể tích của nó thay đổi tùy theo khối lượng phôi.
Quá trình dập trên khuôn kín có những đặc điểm sau:
- Thể tích phôi không được thay đổi nhiều vì không có rãnh thoát biên nên kích thước vật dập không đều nhau
Trong quá trình dập, một phần nhỏ kim loại chảy vào các khe hở của khuôn và hình thành bavia Chiều chảy của bavia song song với hướng lực tác dụng, cho thấy sự phụ thuộc của dòng kim loại vào lực tác dụng Chiều dày của lớp bavia này không đổi suốt quá trình dập.
- Thớ kim loại trong vật dập không bị đứt đoạn như khi dập trên khuôn hở, vì không phải cắt biên
3.3.3 Dập theo phương pháp ép chảy:
Máy ép là thiết bị thích hợp nhất cho quá trình ép chảy, mang lại hiệu suất và chất lượng cao cho sản phẩm Tuy nhiên, vẫn có thể sử dụng các loại thiết bị khác như máy rèn ngang và máy búa để thực hiện ép chảy và dập tùy thuộc vào đặc tính vật liệu và yêu cầu gia công.
Quá trình ép chảy là quá trình dập trong đó phôi được đặt vào cối chế tạo gần giống khuôn kín, nhưng có các lỗ thoát kim loại để kim loại có thể chảy ra khi chày tiến vào lỗ cối Kim loại bị biến dạng theo định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất, một phần kim loại chảy ra ngoài lòng khuôn qua lỗ thoát, hầu như không có phế liệu nếu phôi được cắt chính xác Vật dập bằng phương pháp ép chảy gồm hai phần: phần thân nằm trong cối cho đến cuối quá trình dập; phần chân nằm chảy ra ngoài khuôn qua lỗ thoát.
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý ép chảy Đặc điểm của phương pháp ép chảy là:
- Thể tích kim loại trong khuôn luôn luôn giảm đi trong quá trình ép
Khuôn dập nóng
Khuôn dập nóng là loại khuôn được sử dụng trong phương pháp dập nóng Phôi đầu vào được nung nóng đến nhiệt độ tối đa cho phép, sau đó sẽ được đưa vào khuôn dập để tiến hành dập, sản phẩm có hình dạng và kích thước giống với lòng khuôn được thiết kế.
Khuôn dập nóng cho phép gia công các sản phẩm có độ cứng cao và phôi dày bằng cách nung nóng nguyên liệu trước khi tạo hình, giúp quá trình dập dễ dàng hơn và tăng năng suất Quá trình nung nóng làm giảm độ cứng bề mặt và cải thiện khả năng định hình của vật liệu, từ đó đảm bảo chất lượng và độ chính xác cho các chi tiết có yêu cầu cao.
Có rất nhiều kiểu bố trí khuôn, nhưng nhìn chúng sẽ có 2 dạng sau: khuôn đơn giản và khuôn có nhiều lòng khuôn a Khuôn đơn giản:
- Cấu tạo gồm: hai khối khuôn được thiết kế kết hợp với rãnh thoát bavia để tạo hình sản phẩm
Quá trình đưa phôi liệu vào lòng khuôn được thực hiện nhờ đầu máy mang nửa khuôn đặt ở trên, hạ xuống và ép phôi để điền đầy lòng khuôn Sau một lần di chuyển của đầu máy, phôi liệu được định hình thành sản phẩm hoàn chỉnh.
Hình 3.7 Kết cấu khuôn dập nóng đơn giản b Khuôn có nhiều lòng khuôn:
- Cấu tạo gồm: hai khối khuôn được chế tạo với nhiều lòng khuôn và rãnh thoát bavia với kích thước phù hợp với mỗi lòng khuôn
Khuôn nhiều lòng khuôn là hệ thống kết hợp nhiều nguyên công được thực hiện trên cùng một lần dập, cho phép chu trình sản xuất diễn ra liên tục và nhanh chóng Tùy theo trình tự và yêu cầu kỹ thuật, các lòng khuôn được bố trí sao cho sản phẩm đầu vào của lòng khuôn sau chính là sản phẩm đầu ra của lòng khuôn trước đó, tạo thành một chu trình khép kín giữa các công đoạn Việc bố trí hợp lý các lòng khuôn tối ưu hóa quy trình dập, tăng năng suất, giảm thời gian chu kỳ và đảm bảo sự liên tục cũng như chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
- Cứ sau một quá trình dập của khuôn sẽ tạo thành một sản phẩm
- Khuôn nhiều lòng khuôn có thể được phân loại theo đặc điểm kết hợp các bước theo thời gian hoàn thành các khuôn:
Trong quy trình dập liên tục, việc chế tạo chi tiết được thực hiện qua một chuỗi bước dập với các khuôn ở phía trên và phía dưới khác nhau, khi phôi được dịch chuyển liên tục để hình thành sản phẩm Quá trình này tối ưu hóa hiệu suất gia công và đảm bảo sự liên tục của sản xuất bằng cách phối hợp nhịp nhàng giữa các khuôn và các giai đoạn dập.
Tác dụng phối hợp của quá trình chế tạo chi tiết được thể hiện ở việc chi tiết được chế tạo sau một chu trình của máy dập, với các khuôn bố trí đồng tâm sao cho vị trí của phôi không đổi trong suốt quá trình gia công Việc bố trí khuôn như vậy giúp đảm bảo độ chính xác cao và đồng bộ hóa các bước dập, đồng thời tăng hiệu quả sản xuất bằng cách giảm lệch vị trí phôi và hạn chế công chỉnh giữa các công đoạn Hơn nữa, phôi ở vị trí cố định cho phép các khuôn làm việc liên tục trên cùng một hệ trục, nâng cao chất lượng sản phẩm và tính lặp lại của quy trình chế tạo chi tiết.
+ Tác dụng liên tục phối hợp trong đó việc chế tạo chi tiết được tiến hành bằng cách kết hợp dập liên tục và phối hợp
Hình 3.8 Kết cấu khuôn dập nóng nhiều lòng khuôn
3.4.2 Cấu tạo của khuôn dập:
Khuôn dập nóng có cấu tạo đơn giản gồm:
- Nửa khuôn trên được gắn với đầu máy
- Nửa khuôn dưới được gắn cố định với bàn máy
- Bộ phận dẫn hướng gồm: trục và bạc dẫn hướng.
Vật liệu làm khuôn dập nóng
Khuôn dập nóng được sử dụng chủ yếu trong môi trường nhiệt độ cao nên thành phần cấu tạo của khuôn dập cần có những yêu cầu khắt khe về độ bền, khả năng chịu lực và độ cứng đặc biệt, nhằm đảm bảo khả năng chịu nhiệt độ cao trong quá trình làm việc Yêu cầu đối với vật liệu làm khuôn dập nóng là kết hợp độ cứng vừa phải với độ bền và độ dai cao, ở mức 35–46 HRC, có tính chống mài mòn tốt và chịu nhiệt độ cao, có thể tiếp xúc với phôi nóng tới 10000 ºC.
Hình 3.9 Quá trình dập nóng trên khuôn đơn giản
Thép DAC có độ bền cao, dẻo dai và khả năng chịu nhiệt cao, với độ cứng khoảng 48 HRC Khả năng gia công tốt và ít biến dạng sau nhiệt luyện giúp nó được sử dụng phổ biến để làm khuôn đúc áp lực cho nhôm và kẽm.
- Thép DAC-MAGIC: là sản phẩm cải tiến của DAC có độ dẻo dai và khả năng gia công cao, độ chống rạn nhiệt tốt, độ cứng từ 45 – 52 HRC
- Thép FDAC: thép dựa trên DAC, được bổ sung thêm lưu huỳnh để tăng khả năng gia công, độ cứng 38 – 42 HRC
- Thép dập nóng SKD61, SKT4: được sử dụng rộng rãi khi chế tạo khuôn dập nóng, khuôn đúc.
Nhiệt luyện thép làm khuôn
Nhiệt luyện thép là quá trình tác động nhiệt độ lên cấu trúc vi mô và thành phần hoá học của thép nhằm thay đổi đặc tính vật liệu Quá trình này điều chỉnh cấu trúc tinh thể và phân bố các thành phần để tăng cường độ cứng, độ bền và khả năng chịu mài mòn, đồng thời kiểm soát độ dẻo dai và ổn định ở nhiệt độ làm việc khác nhau Nhiệt luyện được ứng dụng chủ yếu trong ngành luyện kim để sản xuất các chi tiết máy, khuôn mẫu và dụng cụ có yêu cầu cơ tính cao Các phương pháp phổ biến gồm quenching (tôi cứng), annealing (ủ) và tempering (ủ nhiệt) được lựa chọn tùy theo mục tiêu thiết kế và loại thép đang xử lý.
Nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tổ chức của vật liệu thông qua ba giai đoạn chính: nung, giữ nhiệt và làm nguội, hoặc thực hiện theo một lịch trình xử lý nhiệt nhằm mục đích làm mềm hoặc làm cứng vật liệu Tác dụng của nhiệt luyện là làm bề mặt vật liệu cứng hơn để tăng khả năng chống mài mòn, đồng thời duy trì sự dẻo dai ở bên trong cho phép vật liệu chịu va đập và uốn cong tốt.
3.6.2 Thép làm khuôn dập nóng SKD61:
Với sức chịu nhiệt lớn, loại thép thường được sử dụng làm khuôn dập nóng là thép SKD61 a Dựa vào thành phần hóa học:
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của thép SKD61
Cacbon Mangan Silic Photpho Lưu huỳnh Crom Molipden Vanadium 0,35-0,42 0,25-0,5 0,8-1,2 0,1𝑠 Với tct: Thời gian công tác
Hình 4.8 Quan hệ giữa vận tốc và thời gian công tác của nhóm máy ép
4.2.2 Lựa chọn thiết bị dập: a Ưu nhược điểm của máy ép trục khuỷu so với máy búa:
Nguyên nhân máy ép trục khuỷu được thay thế cho máy búa trong công nghệ dập thể tích ở nhiều nơi trên thế giới là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật: hiệu suất cao với hệ số sử dụng năng lượng cao hơn tới hai lần so với máy búa khi quy đổi ra năng lượng đốt cho nồi hơi; năng suất lao động cao vì mỗi nhát dập tạo ra một chi tiết, trong khi máy búa phải nhiều lần dập trên cùng một khuôn mới cho ra sản phẩm; độ chính xác của vật dập cao hơn nhờ hành trình máy cố định và khuôn dập hoàn chỉnh, hạn chế sự dịch chuyển giữa hai nửa khuôn và cho phép dung sai vật dập đạt khoảng 0,2–0,5 mm so với 0,8–1 mm ở máy búa; hệ số sử dụng kim loại cao nhờ có thể giảm lượng kim loại thêm và lượng dư; điều kiện làm việc của công nhân được cải thiện; và giá thành sản phẩm trên máy ép trục khuỷu thấp hơn nhờ tiết kiệm kim loại và năng suất cao.
Những nhược điểm của phương pháp dập thể tích trên máy ép trục khuỷu là chi phí đầu tư cho máy cao hơn nhiều so với máy búa, làm tăng tổng chi phí sản xuất Thêm vào đó, khả năng mắc kẹt tại vị trí chết dưới khi dập trên máy ép trục khuỷu là vấn đề thường gặp, dẫn đến gián đoạn quá trình sản xuất Tình trạng này làm chậm quá trình dập và đôi khi gây hư hại cho máy, ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành và chi phí bảo trì.
→ Từ những phân tích trên lựa chọn phương án sử dụng máy ép trục khuỷu b Thông số máy ép trục khuỷu:
Hình 4.9 Máy ép trục khuỷu JCS-60
- Máy ép trục khuỷu dập nóng JCS-60, thông số máy:
+ Lực ép danh nghĩa: P= 60 tấn
+ Hành trình đầu trượt: S= 100 mm
+ Tốc độ đầu trượt: 80-90 nhát/ phút
+ Chiều cao kín min: H= 350 mm
+ Khoảng điều chỉnh bàn máy và đầu trượt: 70 mm
+ Kích thước đầu trượt (mm): 840 x 500
+ Công suất động cơ điện chính: 5.5 kW_4p.
Thiết lập bản vẽ vật dập
Bản vẽ vật dập là bản vẽ chi tiết được đưa vào các lượng dư gia công cơ, lượng thêm và dung sai vật dập
Lượng dư gia công cơ được đưa vào các bề mặt của chi tiết nhằm đáp ứng yêu cầu về độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao sau khi tạo hình Các bề mặt này sau đó buộc phải trải qua gia công cơ để đạt được chất lượng bề mặt mong muốn Lượng dư gia công cơ được xác định dựa trên kích thước chi tiết và mức độ yêu cầu về độ chính xác của bề mặt cần gia công, đồng thời cân nhắc đến độ bóng và nhám mong muốn của sản phẩm Việc xác định lượng dư này giúp tối ưu quy trình gia công, cân đối chi phí sản xuất và đảm bảo hiệu suất cùng chất lượng cho chi tiết.
4.3.1 Xác định vị trí mặt phân khuôn:
- Mặt phân khuôn cho phép dễ đặt phôi vào lòng khuôn và dễ lấy vật dập ra sau khi dập
- Số lượng, hình dáng: chọn số lượng mặt ít nhất, chỉ nên bố trí 1 mặt phân khuôn,bề mặt đơn giản (mặt phẳng)
- Vị trí: nên đặt vào bề mặt có tiết diện lớn nhất để lòng khuôn nông và dễ lấy vật nhất
Hình 4.10 Vị trí mặt phân khuôn
4.3.2 Xác định lượng dư gia công và dung sai:
- Lựa chọn nhóm vật dập thứ 2 trên máy ép trục khuỷu (ông Địch, 2002)
Dung sai được chọn phụ thuộc vào kích thước và lượng dư, và có thể tra cứu theo bảng theo chuẩn TCVN và ISO Ngoài ra, dung sai này còn có thể được xác định gần đúng bằng công thức thực nghiệm để ước lượng nhanh khi cần thiết.
+ Theo chiều cao: ES= ∆t= (0,7 ÷1)δ; EI= ∆d= (0,4 ÷0,6)δ
+ Theo chiều ngang: ES= ∆t= (0,6 ÷0,9)δ; EI= ∆d= (0,5 ÷0,8)δ
Trong đó: ES= ∆t- Sai lệch trên; EI= ∆d- Sai lệch dưới; δ: lượng dư
+ Bảng lượng dư gia công:
Bảng 4.1 Lượng dư gia công
Sai lệch giới hạn Sai lệch trên
Bảng 4.2 Độ nghiêng thành khuôn L/b
- L: chiều dài (hoặc ỉ là đường kớnh lũng khuụn)
- B: chiều rộng (hoặc ỉ là đường kớnh lũng khuụn)
+ Khuôn dưới: L= 61.2mm, b= 51mm, H= 14.4mm
→ L/b= 1.2; H/b= 0.28→ Chọn góc thành trong αt= 5º mà độ dốc thành trong nên chọn lớn hơn thành ngoài nên chọn αn= 3º
+ Khuôn trên: L= 61.2mm, b= 51mm, H= 5.7mm
→ L/b= 1.2; H/b= 0.11→ Chọn góc thành trong αt= 5º mà độ dốc thành trong nên chọn lớn hơn thành ngoài nên chọn αn= 3º
4.3.4 Bán kính góc lượn: Để kim loại dễ di động trong khuôn, tránh nứt, gấp nếp, tăng độ bền, tuổi thọ lòng khuôn,… đặc biệt tại những phần chuyển tiếp Chọn bán kính góc lượn phụ thuộc vào chiều sâu H, chiều rộng b lòng khuôn và tỉ số b/H, bán kính góc lượn thành ngoài R (ứng với phần lòi của vật), bán kính góc lượn thành trong r (ứng với phần trong của vật) Bán kính góc lượn nhỏ thì đòi hỏi lực lớn kim loại khó điền đầy, khó biến dạng, khuôn và vật dập dễ nứt, kẹt khuôn, kẹt vật dập, gây hỏng khuôn, gấp nếp, đứt thớ, giảm cơ tính,…
Có thể tính r theo công thức thực nghiệm hoặc chọn r= 1÷6, R=3÷15, nếu lòng khuôn càng sâu thì càng phải làm các bán kính góc lượn lớn
- Công thức thực nghiệm (ông Nghệ, 2008):
+ Khi h/b> 4 thì r= 0,07h + 0,5; R= 3,5r +0,5 Ở đây chọn r= 3mm, R= 3mm
Chi tiết có lỗ khi dập có thể chỉ tạo được lỗ không thông do lớp màng ngăn Màng ngăn lỗ đảm bảo độ chính xác cho vật dập, tăng độ bền cho lòng khuôn và sẽ được loại bỏ bằng gia công cơ thông qua quá trình cắt bỏ bavia.
Chiều sâu tối đa của lỗ chưa thấu được tính theo công thức (ông Đào, 2006) h max = 3,5D cos4α 2,75√σb(t)
- 𝜎 𝑏(𝑡) : Giới hạn bền của kim loại ở nhiệt độ biến dạng;
- α: Góc nghiêng thành lòng khuôn;
- h: Chiều sâu 1 phía của lỗ;
Hình 4.11 Giản đồ hợp kim Fe-C + Nhiệt độ nung thích hợp của thép không gỉ từ 925ºC - 1250ºC
Bảng 4.3 Ứng suất của các loại thép
All WP and CR Grades Yield Strength, min, ksi
Trong quá trình dập các lỗ chưa thấu, bộ phận cửa khuôn nhô ra tạo lỗ làm việc ở điều kiện nặng nhọc và dễ hư hỏng nhất Phần này được gọi là dấu khuôn Đường kính đỉnh của dấu khuôn được xác định bằng công thức d = D − 2h tan α (4.2), trong đó D là đường kính lỗ ban đầu, h là chiều dày phần nhô của cửa khuôn và α là góc nghiêng của bờ khuôn Việc tính toán đúng đường kính dấu khuôn giúp tăng độ bền khuôn và đảm bảo chất lượng sản phẩm dập.
- Chọn chiều dày lớp màng ngăn S phụ thuộc vào đường kính và chiều sâu lỗ, có thể xác định theo công thức thực nghiệm:
4.3.6 Rãnh thoát biên trên khuôn:
Thể tích phôi khi dập trên khuôn hở luôn lớn hơn thể tích vật dập đã được tính toán ban đầu, do lượng kim loại thừa chảy ra ngoài và nguội nhanh hơn gây ra một trở lực giúp đóng khuôn Đồng thời, kim loại trong khuôn sẽ chảy ngược vào, điền đầy các góc hẹp và rãnh sâu, từ đó tối ưu hóa việc điền đầy khuôn và tăng hiệu quả quá trình dập trên khuôn hở.
Lượng kim loại thừa được đựng vào một túi chứa kim loại ở phía ngoài thông qua một rãnh hẹp mang tên cầu vành biên Không gian gồm cả túi kim loại và cầu vành biên trên khuôn được gọi chung là rãnh thoát biên.
Hiện nay có bốn kiểu rãnh thoát biên được dùng phổ biến (Hình 4.12): kiểu I là loại thông dụng nhất; kiểu II tương tự kiểu I nhưng giảm lượng gia công cơ; kiểu III được dùng trong trường hợp vành biên lớn; kiểu IV được dùng trong trường hợp vành biên nhỏ.
Hình 4.12 Các kiểu rãnh thoát biên trên khuôn dập
Bảng 4.4 Kích thước rãnh thoát biên
Các kích thước (mm) h h’ b hr R R
+ Chọn máy: Máy ép trục khuỷu 630T
+ Chọn kiểu: Rãnh thoát biên dạng I hm=1; h’=0.8mm; b= 5mm; hr=5mm; R; r=0
Xác định khối lượng của vật dập và phôi
Khối lượng vật dập được xác định theo công thức (ông Kiên, 2020):
- Trong đó: Vvd: Thể tích vật dập; γ: Khối lượng riêng của kim loại
Hình 4.13 Khối lượng vật dập
→ Ứng dụng phần mềm tính toán trên Inventor: Gvd= 0,259 kg
Khối lượng của phôi được xác định theo công thức (ông Kiên, 2020):
- Trong đó: Gphế liệu: là tổng khối lượng của tất cả các loại phế liệu (vành biên, màng ngăn lỗ, chuôi kẹp kìm, hao cháy do nung,…)
+ mbavia: khối lượng bavia tính theo thể tích rãnh bavia với hệ số điền đầy 𝜑 0,3 ÷ 0,7
Hình 4.14 Khối lượng rãnh bavia
→ Ứng dụng phần mềm tính toán trên Inventor: mbavia= 0,054 0,7= 0,0378 kg + mchưa thấu: khối lượng lớp màn ngăn lỗ của vật dập xác định theo kích thước của chúng
Hình 4.15 Khối lượng màn chưa thấu
→ Ứng dụng phần mềm tính toán trên Inventor: mchưa thấu= 0,022 kg
+ mcháy: khối lượng kim loại cháy khi nung nóng, có thể xác định theo công thức:
Xác định kích thước và hình dạng của phôi
Thể tích phôi bao giờ cũng được tính theo công thức (ông Kiên, 2020):
+ Vvd: thể tích vật dập, được tính theo bản vẽ vật dập ở trạng thái nguội
+ VPl: thể tích toàn bộ các dạng phế liệu
Trong công thức này, hệ số k được dùng để tính đến lượng kim loại bị cháy trong các quá trình nung phôi dập; k > 1 và có thể biểu diễn dưới dạng k = 1 + (1% ÷ 6%) Đối với vật dập ngang (vật dập dài), việc tính phôi và chọn phôi tương đối phức tạp vì phải tính toán hao hụt kim loại khi nung và ảnh hưởng của hình học phôi lên kích thước gia công sau này Trước hết trong công thức trên, người thiết kế cần xác định lượng kim loại mất đi do cháy để điều chỉnh kích thước phôi sao cho phôi sau nung đáp ứng yêu cầu gia công và tiết kiệm vật liệu.
+ Vvb: thể tích vành biên:
→ 𝑉 𝑣𝑏 = 0,5 88 242,66 = 10677,04 𝑚𝑚 3 + Vch: thể tích phần kim loại dùng để kẹp kìm
Phần này còn được gọi là chuôi vật dập và thường phải tính thể tích của chuôi theo điều kiện Lch > D0 Cũng có thể không cần làm chuôi vật dập trong các trường hợp dập qua một hoặc hai lòng khuôn cuối cùng hoặc khi phôi được chuẩn bị bằng các thiết bị chuyên dụng.
Vmn: thể tích các mạch nối các vật dập với nhau
Trong các trường hợp dập một lần hoặc dập chùm hai hoặc ba chi tiết, khi vật dập nặng và lớp bavia ở các lòng khuôn chuẩn bị cũng như lòng khuôn thô chưa đủ cứng vững, phôi có thể bị gập khi di chuyển từ lòng khuôn này sang lòng khuôn khác và khó đặt vào các lòng khuôn tiếp theo Để khắc phục hiện tượng đó, phải làm mạch nối giữa các vật dập với nhau; mạch nối này giống như các gân tăng cứng cho cấu hình chi tiết Khi cắt vành biên thì phải chồn chúng lại vì chúng dày hơn các vành biên Sau đó tiến hành cắt tách các chi tiết ra trên khuôn khác.
Vm: thể tích màn ngăn lỗ có trên vật dập → 𝑉 𝑚 = 2699,724 𝑚𝑚 3
Giới hạn về chiều dài phôi: L0max = Lvd, tức là bằng chiều dài vật dập Tuy nhiên để thuận tiện cho việc đưa phôi vào khuôn nên chọn chiều dài phôi sao cho L0max < 50 mm.
→ Chọn L0max= 46 mm Kích thước phôi có thể xác định trên nguyên tắc sau:
- Đối với vật dập có kích thước tiết diện ngang theo chiều dài ít thay đổi, có thể tính tiết diện phôi Fph theo công thức thực nghiệm:
- Do phôi đầu vào là thép thanh tiết diện tròn nên khi tính tiết diện ngang sẽ có dạng hình chữ nhật 𝐹 𝑝ℎ = 𝑎 × 𝑏 với a là chiều dài phôi (a= 46mm)
→ 𝐹 𝑝ℎ = 𝑎 × 𝑏 = 1075,8 𝑚𝑚 2 → 𝑏 = 23 𝑚𝑚 Vậy phụi ban đầu phụi thộp thanh cú kớch thước đường kớnh ỉ46 dài 23 mm.
Xác định loại, số lượng và thứ tự các nguyên công
Đặc điểm của máy ép là tốc độ chậm và không thể dập nhiều lần trên cùng một lòng khuôn; thông thường khuôn dập trên máy ép trục khuỷu chỉ đạt tối đa 2–3 lòng khuôn trên một khuôn Tuy vậy đối với các vật dập dọc, có thể áp dụng các nguyên công chuẩn bị như chồn trong lòng khuôn hoặc chồn kết hợp với lỗ chưa thấu, hoặc sử dụng các lòng khuôn thô đối với các vật có hình dáng phức tạp.
Trong chuẩn bị phôi dập trên máy ép, hai nguyên công phổ biến nhất là dát cục bộ và thành hình Nguyên công dát cục bộ nhằm làm giảm chiều cao và tăng chiều rộng tại một vùng phôi, được thực hiện bằng một hành trình máy Trong quá trình này, chiều dài phôi cũng tăng lên một chút và dựa vào sự chảy của kim loại để sơ bộ hình thành Thiết kế nguyên công này tương tự như trên máy búa.
- Các lòng khuôn: Lòng khuôn thô, lòng khuôn tinh, lòng khuôn cắt biên
- Phụi đầu vào: Sẽ dựng phụi thộp thanh ỉ46 đó được chồn từ trước
4.6.1 Tính toán nguyên công chồn cho phôi đầu vào:
Chồn là nguyên công làm tăng tiết diện và làm giảm chiều dài
Chọn trọng lượng phần rơi đầu búa (ông Nghệ, 2008):
G = 1000 kg Đối với công đoạn chồn, cần xác định số lần nhát đập tối ưu để ước tính năng suất lao động và định mức lao động hoặc chọn công suất lò nung phù hợp Số lượng nhát đập cần thiết để chồn phôi được tính dựa trên khối lượng G và các tham số vận hành của quá trình gia công, nhằm cân đối giữa thời gian xử lý và mức tải công việc Việc tính toán đúng số nhát đập giúp tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, hỗ trợ quyết định về định mức lao động và công suất thiết bị.
+ A- Công suất cần thiết để chồn phôi (Kg.M)
+ a- Tỷ số năng lượng hữu ích của một nhát đập so với trọng lượng phần dôi của búa (Theo Zi-min A.I) thì đại lượng a≈ 3,5M
+ G- Khối lượng phần rơi của búa (kg)
+ n- Số nhát đập cầm thiết để chồn phôi
Công cần thiết để chồn có thể tính theo Pô- trông X.H như sau:
+ Ro: Bán kính phôi→ Ro= 23 mm
+ RH: Độ rèn khi chôn (𝑅 𝐻 = 𝐻 𝑜
20,5 = 1,12 + Vcv: Thể tích phần kim loại được chuyển vị khi chồn; (Vln- thể tích phôi)
- 𝛿 𝑇 (𝑡): Trở lực biến dạng kim loại ở nhiệt độ rèn (Phạm Văn Nghệ, 2008)
- τ: là áp lực ma sát tiếp xúc đơn vị, trong trường hợp chồn móng không bôi trơn thì 𝜏 𝑚𝑎𝑥 = 0,5 𝛿 𝑇 (𝑡) = 0,5 2 = 1
3,5.1000 = 30,8 ≈ 31 lần Vậy để chuẩn bị phôi đầu vào cần qua nguyên công chồn trên máy búa, đầu búa có khối lượng G= 1000 kg cho búa tiến hành rơi 31 lần
Chọn máy: Máy búa thủy lực C66-35
- Khối lượng đầu búa: 1300kg
- Hành trình lớn nhất: 1000Mm
- Tốc độ dập: 50-58 nhát/ phút
4.6.2 Tính toán cho lòng khuôn thô:
Theo ông Nghệ (2008), trong số các lòng khuôn cuối cùng gồm lòng khuôn thô và lòng khuôn tinh, lòng khuôn thô có nhiệm vụ làm giảm cường độ làm việc của lòng khuôn tinh, từ đó tăng tuổi thọ của lòng khuôn tinh Phôi dập qua lòng khuôn thô có hình dáng gần giống vật dập và sinh ra lớp bavia do khe hở giữa hai mặt biên tạo ra Cấu tạo lòng khuôn thô mặc dù gần giống với lòng khuôn tinh nhưng có vài điểm khác biệt đáng chú ý.
1 Các bán kính góc lượn lòng khuôn thô lớn hơn ở lòng khuôn tinh
2 Lòng khuôn thô không có rãnh thoát biên
3 Chiều cao lòng khuôn thô phải lớn hơn chiều cao vật dập để khi dập trên lòng khuôn tinh có một lượng biến dạng về chiều cao
4 Chiều rộng các lòng khuôn thô phải nhỏ hơn chiều rộng lòng khuôn tinh để có thể đặt bán thành phẩm (đã qua lòng khuôn thô) vào lòng khuôn dược dễ dàng
5 Góc nghiêng thành khuôn thô có thể nhỏ hơn, bằng hoặc nhỏ hơn góc nghiêng thành lòng khuôn tinh.”
Bảng 4.5 Kích thước lòng khuôn thô
Bán kính góc lượn ngoài (mm) 3 5
Bán kính góc lượn trong (mm) 3 4
* Một số lưu ý khi thiết kế lòng khuôn thô:
Khi thiết kế lòng khuôn thô, tuổi thọ của lòng khuôn phụ thuộc vào lượng biến dạng mà nó chịu đựng và có thể tăng lên hoặc giảm đi tùy mức biến dạng này Nếu vật dập qua lòng khuôn thô rất khác với vật dập qua lòng khuôn tinh, thì lòng khuôn tinh sẽ mau hỏng hơn và ngược lại.
Trong quá trình dập có thể gặp hiện tượng kim loại chảy ngược từ vành biên vào lòng khuôn Ngay cả khi dập trong lòng khuôn thô, hiện tượng này vẫn có thể xảy ra vì lòng khuôn thô cũng được coi là một loại lòng khuôn có rãnh thoát liệu với cầu vành biên rất dài, và cửa khuôn thô đóng lại bằng lực biến dạng rất lớn Hiện tượng chảy ngược từ vành biên hoặc bavia vào lòng khuôn làm tăng năng lượng dập trên hai khuôn lên rất nhiều, do đó nên tránh.
4.6.3 Thiết kế lòng khuôn cho nguyên công cắt biên:
+ Trong đó: C- chu vi cắt (mm) s - Chiều dày cắt (mm)
+ Trong đó τ C - ứng suất cắt (Phạm Văn Nghệ, 2008)
+ Trong đó: x- hệ số phụ thuộc đường đồ thị lực- biến dạng của nguyên công với nguyên công cắt x=0,6
Trình tự thay đổi hình dạng của vật dập
(a) Phôi đầu vào (b) Phôi sau khi chồn
(c) Vật dập sau khi dập thô (d) Vật dập sau khi dập tinh
(e) Vật dập sau khi cắt biên Hình 4.16 Quy trình tạo hình cho vật dập
Thiết kế lòng khuôn trên phần mềm PTC Creo Paramatric 7.0
4.8.1 Giới thiệu phần mềm PTC Creo Paramatric 7.0:
Creo Parametric là phần mềm CAD/CAM nổi bật do Parametric Technology Corporation (PTC) phát triển, được xem là giải pháp hàng đầu cho thiết kế và chế tạo khuôn mẫu với nhiều tính năng mạnh mẽ Nền tảng này hỗ trợ từ thiết kế và mô hình hóa đến tối ưu hóa quy trình gia công khuôn, tích hợp công cụ lắp ghép, phân tích kích thước và kiểm tra chất lượng sản phẩm Nhờ quản lý dữ liệu thiết kế và độ chính xác cao, Creo Parametric giúp tăng năng suất, rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm và cải thiện hiệu quả sản xuất khuôn mẫu.
Kiểm soát mô hình dưới dạng tham số cho phép thao tác nhanh chóng khi thay đổi hình dáng và kích thước sản phẩm Creo Parametric có thể chuyển đổi và trao đổi mô hình qua lại với các phần mềm CAD/CAM khác như AutoCAD, Modlex 3D và Inventor, mở rộng khả năng tích hợp trong chu trình thiết kế và sản xuất.
Thanh công cụ mạnh mẽ với thiết kế đơn giản hỗ trợ tối đa cho các tác vụ thiết kế và mô phỏng sản phẩm, giúp tối ưu quy trình làm việc và tăng hiệu quả Giao diện trực quan cho phép dễ dàng triển khai các ý tưởng thành thiết kế chi tiết hoặc sản phẩm cơ khí, khuôn mẫu và lập trình CNC 3-5 trục hiện nay, đáp ứng nhu cầu từ ý tưởng đến sản phẩm hoàn thiện.
4.8.2 Thiết kế lòng khuôn thô:
Dựa vào vật dập thô đã thiết kế ứng dụng công cụ tách khuôn để tiến hành tạo khuôn cho sản phẩm a Bước 1: Tạo mô hình tham chiếu:
Để thiết lập mô hình tham chiếu, thực hiện theo trình tự sau: Mold → Reference Model → chọn file mô hình thiết kế Chọn Merge by Reference để chỉ sao chép hình học của mô hình thiết kế sang mô hình tham chiếu, không sao chép các tính năng lệnh, giúp tích hợp hình học vào mô hình tham chiếu và duy trì tham chiếu giữa hai mô hình.
Hình 4.17 Giao diện tạo mô hình tham chiếu
- Thay đổi hướng mở khuôn: Ref Model Origin and Orient→ Dynamic→ Trục X xoay góc -90º
Hình 4.18 Giao diện thay đổi hướng mở khuôn
Hình 4.19 Mô hình tham chiếu cuối cùng b Bước 2: Tạo phôi
- Thực hiện: Mold→ Workpiece→ Create Workpiece: Tạo phôi bằng các lệnh hỗ trợ
- Tạo mặt phẳng tham chiếu: Plane→ Offet mặt top lên 8mm
- Tạo biên dạng phôi: Sketch→ Vẽ 1 hình chữ nhật có kích thước 106mm x100mm
- Tạo khối biên dạng: Extrude→ Midplane→ 50mm
Hình 4.20 Tạo phôi cho khuôn c Bước 3: Tạo mặt phân khuôn:
- Thực hiện: Parting Surface→ Extend Curve→ Chọn biên dạng bao quanh chi tiết
Hình 4.21 Mặt phân khuôn d Bước 4: Tách khuôn
- Tạo khối Refpart Cutout: Mold Volume→ Volume Split→ Refpart Cutout
- Split Volume chọn khối Refpart Cutout, Split Surfaces chọn mặt phân khuôn
Hình 4.22 Tạo khối Refpart e Bước 5: Hóa rắn 2 khối khuôn:
- Mold Component→ Cavity Insert→ Chọn khối thể tích cần hóa rắn→ Ok
Hình 4.23 Hai khối khuôn a Khuôn dưới b Khuôn trên
4.8.3 Thiết kế lòng khuôn tinh:
Tương tự các bước thực hiện trên lòng khuôn thô:
1 Tạo mô hình tham chiếu
Tạo sketch hình chữ nhật 106mmx 100mm a b
Tạo khối bằng lệnh Extrude 50mm:
Sử dụng lệnh Extend Curve
4.8.4 Thiết kế chày- cối cắt biên:
Tương tự các bước khi thực hiện trên lòng khuôn:
Xác định chế độ nhiệt cho phôi
Chế độ nung kim loại là tập hợp các tham số cơ bản cần xác định trước khi gia công, trong đó nổi bật là nhiệt độ lò khi chất phôi được đưa vào, thời gian giữ nhiệt để ổn định cấu trúc và giải phóng ứng suất, tổng thời gian nung tính từ khi bắt đầu đến khi kết thúc quá trình, và khoảng nhiệt độ rèn được kiểm soát để đảm bảo tính dẻo và độ cứng phù hợp cho bước gia công tiếp theo Việc xác định chính xác những đại lượng này giúp tối ưu hóa hiệu suất nung, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiết kiệm năng lượng.
- Nhiệt độ lò tùy vào mác vật liệu, hình dạng và tiết diện ngang của phôi
- Tốc độ nung có ý nghĩa quan trọng đối với hành trình nung Nung phôi với tốc độ nung cao nhất để giảm hao phí kim loại khi bị oxy hóa, thoát carbon, giảm sự phát triển của độ hạt, từ đó làm tăng tính dẻo và giảm thời gian nung từ đó tăng năng suất của quá trình dập
- Tốc độ nung phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó chủ yếu phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt và tiết diện ngang của phôi Khi nung phôi ren (dập,cán, ) thì độ chênh lệch nhiệt độ lò và nhiệt độ nung của phôi nằm trong khoảng giới hạn 150ºC, do vậy nhiệt độ của buồng nung thường trong khoảng 1300-1350°C
Đối với thép, thời gian nung có thể xác định bằng công thức kinh nghiệm của N.N Đôbrôkhôtôv khi nung phôi nguội đến nhiệt độ 1100°C: τ = α · K · D √D (giờ) Trong đó τ là thời gian nung, α và K là các hệ số điều chỉnh, còn D là tham số đại diện cho kích thước của phôi, và D√D là tích của D với căn bậc hai của D.
D- Đường kính hoặc cạnh phôi α − hệ số phụ thuộc vào cách xếp phôi
K- Hệ số phụ thuộc vào hàm lượng carbon và các nguyên tố hợp kim trong thép, đối với thép carbon thấp K, thép carbon cao K
Hình 4.24 Hệ số phụ thuộc vào cách xếp phôi -> Vậy thời gian nung: τ = 3 10 46√46 = 9,3 (giờ) ở nhiệt độ 1100ºC
Trong quá trình gia công kim loại, làm nguội có vai trò quyết định đến chất lượng và tính chất của vật rèn Bảng 4.6 trình bày một số dữ liệu về tốc độ làm nguội của các vật rèn có kích thước trung bình khi được làm nguội ngoài không khí, với đơn vị đo là °C/phút Các số liệu cho thấy tốc độ làm nguội ngoài không khí có sự biến thiên tùy theo kích thước và hình dạng chi tiết, từ đó ảnh hưởng đến cấu trúc kim loại và các đặc tính cơ học sau gia công như độ cứng và độ dẻo Việc tham khảo bảng này giúp tối ưu hóa quy trình làm nguội và dự báo hiệu suất của vật rèn sau khi gia công.
Bảng 4.6 Tốc độ làm nguội vật rèn ngoài không khí Khoảng nhiệt độ, ºC Đường kính vật rèn, mm
Làm nguội sau khi kết thúc rèn:
- Có ý nghĩa quan trọng vì nếu làm nguội không đúng có thể xảy ra hiện tượng không mong muốn như cong ,vênh, nứt,
Để làm nguội các chi tiết nhỏ sau khi kết thúc rèn, ta xếp chúng thành đống và đặt vào một trong các loại lò: lò có chứa vôi bột, lò kín hoặc lò có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngừng rèn Phương pháp này giúp quá trình nguội diễn ra an toàn và đồng nhất, giảm nguy cơ biến dạng và đảm bảo chất lượng bề mặt của chi tiết.
Các chi tiết lớn có kích thước DP0-1000mm được làm nguội bằng không khí; đôi khi chúng được bọc bằng áo bảo vệ để hạn chế nguội nhanh của kim loại, từ đó cải thiện chất lượng và độ đồng nhất của sản phẩm.
Thiết kế bộ khuôn dập hoàn chỉnh
4.10.1 Mô phỏng- kiểm nghiệm độ bền khuôn: a Trình tự mô phỏng lực tác động lên các lòng khuôn:
Trình tự các bước Hình ảnh mô tả
Bước 3: Chọn vật liệu đã import
Assignment để hiện hộp thoại Material Assignment và chọn SKD61
- Displacement chọn mặt như hình và ấn OK
- Chọn mặt cố định để cố định khuôn
Bước 5: Xác định giá trị lực tác động
- Vào Pressure, trong hộp thoại Pressure Load và nhập giá trị vào ô Value
- Giá trị lực tác động: Lực phân bố:
Bước 6: Chia kích thước lưới
Bước 9: Kết quả mô phỏng Dập tinh
Khuôn dưới Lực tác động
Kết luận cho thấy ứng suất xuất hiện trong lòng khuôn không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu, nên khuôn vẫn đảm bảo độ bền trong quá trình làm việc Để làm rõ tác động của tải trọng, bài viết tiến hành mô phỏng lực tác động lên tấm đệm dưới nhằm phân tích phân bổ lực và mức độ tác động lên cấu trúc khuôn, từ đó đánh giá sự ổn định và đáng tin cậy của hệ thống khuôn trong vận hành.
Để tạo không gian cho việc lấy chi tiết sau khi cắt biên, các lòng khuôn được đặt trên tấm đệm và ngăn cách với tấm kẹp dưới bằng các gối đỡ, khiến lực tác động dồn vào tấm đệm và đòi hỏi phải mô phỏng để kiểm tra độ bền của tấm đệm Quá trình kiểm nghiệm độ bền ở các lòng khuôn có sự khác biệt ở mỗi thiết kế, vật liệu và cách bố trí gối đỡ, nhưng nguyên lý chung là đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của hệ tấm đệm – lòng khuôn để đảm bảo hiệu suất sản xuất và an toàn.
Nhập vật liệu của tấm đệm dưới là thép S45C
Xác định mặt phẳng đặt lực:
Giá trị lực tác động là Force 60
Là vị trí của các gối đở
Kết quả mô phỏng cho thấy ứng suất phát sinh ở tấm đệm dưới tối đa không vượt quá 300 MPa; khi so sánh với yield strength của vật liệu là 589 MPa, điều này cho thấy vật liệu sẽ không bị biến dạng khi làm việc.
4.10.2 Kết cấu khuôn dập trên máy ép trục khuỷu:
Trên hình 4.27 biểu diễn kết cấu khuôn tổ hợp gồm nhiều lòng khuôn, khuôn được lắp thành khối khuôn gồm 2 phần: nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới:
Nửa khuôn trên gồm tấm kẹp trên 7 dùng để lắp vào đầu máy thông qua các rãnh chữ T Các lòng khuôn trên 11 và 13 cùng trục để gắn chày 9 được lắp vào tấm kẹp thông qua tấm đỡ 10 và tấm đệm trên 6 Do đó khi cần kiểm tra, bảo trì hoặc thay thế các lòng khuôn trên chỉ cần thao tác trên các tấm đệm.
Giống như nửa khuôn trên, nửa khuôn dưới gồm tấm kẹp dưới 1 lắp vào bàn máy thông qua rãnh chữ T Các lòng khuôn dưới số 12, 14 và cối 5 được lắp thông qua các tấm đệm Để tạo không gian thoát phôi ở bước cắt vành biên, tấm kẹp dưới và tấm đỡ số 3 được lắp thông qua các gối đỡ số 2.
Để đảm bảo ăn khớp giữa hai nửa khuôn, cần bố trí trục dẫn hướng 16 và bạc dẫn hướng 15 được lắp với các tấm khuôn bằng mối ghép căng, nhằm căn chỉnh chính xác và tăng độ ổn định cho quá trình dập Để tránh vướng tay công nhân khi thao tác, bộ phận dẫn hướng được bố trí phía sau khuôn, giúp thao tác vận hành an toàn và thuận tiện.
Hình 4.25 Mô hình bộ khuôn dập 3D
Hình 4.26 Kết cấu bộ khuôn dập
Mô phỏng dự đoán kết quả quá trình dập
4.11.1 Giới thiệu phần mềm Deform 2D/3D:
DEFORM là phần mềm kỹ thuật cho phép phân tích và mô phỏng các quy trình tạo hình kim loại ở trạng thái lạnh, ấm và nóng, cùng với xử lý nhiệt để tối ưu hóa phôi Nhờ mô phỏng toàn diện, DEFORM giúp thực hiện các quy trình cơ khí và gia công trước khi thử nghiệm thực tế, giảm sai số và chi phí phát sinh Phần mềm cung cấp các công cụ đánh giá biến dạng, nhiệt và định hình, từ đó tối ưu hóa quy trình gia công và tăng độ chính xác của sản phẩm.
- Phát triển các phương pháp sản xuất sáng tạo
- Giảm thời gian thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm
- Cải thiện kiểm soát quy trình và chất lượng
- Tiết kiệm vật liệu trong thiết kế, giúp giảm giá thành sản phẩm
- Giảm chi phí bảo vệ môi trường
Các bước cơ bản của quá trình mô phỏng:
Hình 4.27 Quy trình mô phỏng trên Deform
4.11.3 Mô phỏng quá trình dập trên Deform 2D/3D:
Xác định các thông số mô phỏng:
+ Vật liệu của chi tiết: Material→ Stainless_steel→ JIS-SUS316L_(900- 1100ºC)
Thép không gỉ SUS316L theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS
Hình 4.28 Lựa chọn vật liệu cho chi tiết + Thông tin vật liệu 316L:
Hình 4.29 Thông số vật liệu -Khuôn:
+ Vật liệu khuôn: Material→ Die_material→ JIS-SKD61
Vật liệu thép SKD61 theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS
Hình 4.30 Lựa chọn vật liệu cho khuôn
+ Thông tin vật liệu SKD61:
Hình 4.31 Tính bền nhiệt của vật liệu SKD61 Chia lưới và thông số bài toán:
Chia lưới các đối tượng trong DEFORM là bước hết sức quan trọng để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất của mô phỏng Đối tượng khi đưa vào mô hình sẽ thành các phần tử lớn nếu không được chia nhỏ, làm giảm độ chính xác và kéo dài thời gian tính toán Kết quả mô phỏng sẽ kém đi nếu lưới quá thưa, trong khi lưới quá dày lại làm tăng chi phí tính toán Số lượng lưới cần chia nhỏ được xác định tùy thuộc vào đặc thù của bài toán, mục tiêu là cân bằng giữa chi tiết và hiệu suất Vì vậy, tùy từng bài toán, nên điều chỉnh kích thước và mức độ phân chia lưới để đạt được tối ưu về độ chính xác và thời gian xử lý trong DEFORM.
- Các dạng chia lưới rất đa dạng nhưng thông thường phổ biến loại phần tử phổ biến nhất là Hexahedral (khối 6 mặt) và khối Tetrahedral (khối 4 mặt)
Hình 4.32 Cài đặt số lượng phần tử
- Hệ số ma sát tiếp xúc(shear): 0,3 a.Mô phỏng nguyên công chồn:
Các bước thực hiện Hình ảnh lập trình
Bước 1: Import phôi vào phần mềm
Bước 3: Chọn vật liệu cho phôi
Bước 4: Thiết lập các điều kiện biên cho phôi
Bước 5: Import các lòng khuôn và chọn máy
Bước 6: Thiết lập điều kiện biên cho quá trình dập
-Hệ số ma sát: Hệ số truyền nhiệt
- Bước tính và khoảng nhảy bước
Bước 8: Kết quả quá trình mô phỏng b Mô phỏng nguyên công dập thô:
Các bước thực hiện Hình ảnh lập trình
Bước 1: Import phôi( lấy phôi đầu vào từ nguyên công chồn), có sẵn các điều kiện biên
Import các lòng khuôn và thiết lập các điều kiện biên
Thiết lập điều kiện biên cho quá trình dập
-Hệ số ma sát -Hệ số truyền nhiệt
Chạy chương trình và kết quả mô phỏng b Mô phỏng nguyên công dập tinh:
Các bước thực hiện Hình ảnh lập trình
Bước 1: Import phôi( lấy phôi đầu vào từ nguyên công dập thô), có sẵn các điều kiện biên
Bước 2: Import các lòng khuôn và set các điều kiện biên
Thiết lập điều kiện biên cho quá trình dập
-Hệ số ma sát -Hệ số truyền nhiệt
Bước 4: Chạy chương trình và kết quả mô phỏng
4.11.4 Kết quả mô phỏng: a.Lực dập:
Hình 4.33 Biểu đồ phân bố lực- thời gian của nguyên công chồn
+ Sự căng cứng của vật liệu do ảnh hưởng của lực dập sẽ phân bó xung quanh cạnh phôi và nhỏ dần về trung tâm
+ Lực dập sẽ tăng nhanh khi bắt đầu hành trình và giảm dần khi phôi đã được chồn về kích thước yêu cầu
+ Thời gian kết thúc quá trình chồn là 0,0106s
- Dập thô và dập tinh:
Hình 4.34 Biểu đồ phân bố lực- thời gian của nguyên công dập thô
Hình 4.35 Biểu đồ phân bố lực- thời gian của nguyên công dập tinh
Hai biểu đồ cho thấy căng cứng vật liệu do lực dập gây ra ở các vùng của bước dập tinh không đồng đều; ở nguyên công dập thô, tuy phân bố đều nhưng giá trị rất nhỏ, dao động từ 0,0481 đến 1,19 mm/mm.
Quá trình dập thô có nhiệm vụ định hình và giảm khối lượng công việc ở bước dập tinh, nhưng ở thiết kế hiện tại nhiệm vụ này vẫn chưa được tối ưu hoàn toàn Sự căng cứng của vật liệu trong nguyên công dập tinh vẫn ở mức cao và phân bố giữa các vùng có sự chênh lệch đáng kể, khiến hiệu suất gia công chưa đồng đều Vì vậy, vẫn có thể tối ưu thông số bằng cách thực hiện các cải tiến về mặt thiết kế nhằm cân bằng phân bố căng cứng và cải thiện hiệu quả dập.
Các lòng khuôn được bố trí làm việc trên cùng một máy, do đó thời gian kết thúc của các công đoạn được đồng bộ hóa để tối ưu hóa quá trình sản xuất Mô phỏng cho thấy thời gian kết thúc ở bước dập thô là 0,0215 s và ở bước dập tinh là 0,0271 s; sự chênh lệch giữa hai bước không đáng kể, cho thấy thiết kế có thể đưa vào thực tiễn mà không gặp vấn đề lớn Nhiệt độ:
Hình 4.36 Biểu đồ phân bố nhiệt độ của nguyên công chồn
Nhiệt độ phân bố tập trung ở trung tâm phôi do quá trình hình thành khiến phần trung tâm giữ được nhiệt độ cao, trong khi hai bề mặt trên dưới tiếp xúc với khuôn nên nhiệt được phân tán qua khuôn Nhiệt độ lớn nhất đạt khoảng 1200°C Việc kiểm soát sự phân bố nhiệt giữa vùng trung tâm và bề mặt khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phôi và hiệu quả của quá trình sản xuất.
Hình 4.37 Biểu đồ phân bố nhiệt độ của nguyên công dập thô
Ý nghĩa của hiện tượng phân bố nhiệt là nhiệt phân bố quanh phôi và giảm dần về giữa do quá trình biến dạng phôi diễn ra trong khuôn Các bề mặt có nhiệt độ thấp hình thành sớm, còn các bề mặt ở vùng lân cận được điền đầy sau cùng, khiến nhiệt lượng tập trung quanh những vùng này Nhiệt độ tối đa đạt khoảng 1210°C.
Hình 4.38 Biểu đồ phân bố nhiệt độ của nguyên công dập tinh
Ý nghĩa của quá trình dập là nhiệt độ tập trung ở vành biên và ở vùng tạo lỗ chưa thấu, bởi nhiệm vụ chính là hình thành biên dạng và đạt kích thước yêu cầu; vì vậy nhiệt độ ở hai vùng này sẽ cao hơn ở các khu vực khác Nhiệt độ tối đa đạt khoảng 1230°C Hướng dòng chảy khi dập được xác định là di chuyển của vật liệu từ vùng làm việc chính về phía vành biên và lỗ chưa thấu, nhằm đảm bảo sự hình thành biên dạng và kích thước mong muốn.
Hình 4.39 Biểu đồ hướng dòng chảy của nguyên công chồn
Ý nghĩa: Lực tác động từ trên xuống khiến dòng chảy có xu hướng hướng xuống và hướng ra ngoài, vì đây là dòng chảy tự do Vận tốc lớn nhất đạt được là 47,2 mm/s.
Hình 4.40 Biểu đồ hướng dòng chảy của nguyên công dập thô
Ý nghĩa của quá trình đổ khuôn là phần trung tâm được định hình trước, từ đó phôi bắt đầu biến dạng trong khuôn Vì thế, hướng dòng chảy có xu hướng từ trung tâm đi ra xung quanh và vào các khoảng trống còn lại trong khuôn Vận tốc lớn nhất là 364 mm/s.
Ý nghĩa: Phần xung quanh được hình thành trước, sau đó dòng chảy hướng ra vành biên và khi gặp cản trở, dòng chảy sẽ hướng ngược vào trong; đồng thời khi lỗ chưa thấu được hoàn chỉnh, dòng chảy cũng sẽ hướng ngược ra Sự gặp nhau của hai dòng chảy này sẽ giúp điền đầy các khoảng trống còn lại Vận tốc lớn nhất đạt 568 mm/s.
4.11.5 So sánh mô phỏng- mẫu:
Mẫu thiết kế Mô phỏng
Vật dập thô Vật dập thô
Vật dập tinh,có bavia Vật dập tinh,có bavia
Vật dập sau khi cắt bavia Vật dập sau khi cắt bavia
Trong bước dập thô, kích thước sản phẩm vẫn chưa đạt được kích thước tối đa theo thiết kế khi phôi chưa điền đầy vào lòng khuôn Nguyên nhân chủ yếu là do các yếu tố ảnh hưởng như bán kính góc bo và bán kính lượn, cùng với chiều cao khuôn, khiến phôi chưa được định vị và điền đầy trong lòng khuôn Việc tối ưu các thông số này—bán kính góc bo, bán kính lượn và chiều cao khuôn—giúp cải thiện độ đầy của phôi và đạt được kích thước thiết kế mong muốn.
Bước dập tinh với rãnh bavia đảm nhận nhiệm vụ cho kim loại thừa chảy ra ngoài và sinh ra trở lực, giúp kim loại điền đầy vào lòng khuôn Nhờ đó, chi tiết dập ở bước này có chất lượng bề mặt tốt và độ ổn định cao Việc kiểm soát rãnh bavia và dòng chảy kim loại ở bước dập tinh là yếu tố quan trọng để đạt được bề mặt mịn, kích thước chính xác và sự đồng nhất của sản phẩm.
Kết quả mô phỏng cho thấy so với mẫu thiết kế ban đầu, các thông số hình học và kích thước của thiết kế đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu Điều này cho thấy sự nhất quán giữa kết quả mô phỏng và thiết kế gốc, đồng thời xác nhận rằng các đặc tính hình học và kích thước được duy trì đúng như mong đợi.