nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết nắp capo xe ô tô

CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 1.1.1 Khái niệm chung Ngày nay, các phương pháp gia công kim l

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRẦN THANH THỦY

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO

XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Đắc Trung

Thái Nguyên 2011

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ngày hoàn thành:

KHOA SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN

LỜI NÓI ĐẦU

Trên tiến trình hội nhập và phát triển của nền kinh tế, 5 năm gần đây, Việt Nam đã đạt được những thành công đáng kể trong sản xuất công nghiệp

Để tiếp tục tăng trưởng và tăng trưởng bền vững, một thách thức đặt ra cho chúng ta là phải xây dựng và phát triển nền sản xuất chuyên môn hóa cao, sản phẩm hàng hoá đa dạng, mềm dẻo, thoả mãn mục tiêu cạnh tranh trên thị trường nội địa và từng bước chiếm lĩnh thị trường thế giới

Đứng trước thách thức và vận hội, Việt nam đã và đang đầu tư không ngừng vào các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và lấy cơ khí làm trọng tâm đầu

tư Đây cũng là kinh nghiệm thành công của nhiều nước trên thế giới Hiện tại, nền cơ khí Việt Nam đang lạc hậu với hầu hết máy móc và công nghệ của những năm 70, 80 của thế kỷ trước Do vậy, mục tiêu trước mắt và lâu dài đặt

ra cho chúng ta là phải cải tiến nâng cấp thiết bị và không ngừng phát triển, cập nhật các công nghệ sản xuất tiên tiến

Trong sản xuất Cơ khí, gia công áp lực (GCAL) luôn thể hiện được tính ưu việt là năng suất cao, chất lượng tốt, sản phẩm đa dạng phong phú và khả năng thay đổi kiểu loại dễ dàng, phù hợp với sản xuất loạt lớn, nên đang được đầu tư phát triển rất nhanh cả về thiết bị và công nghệ Lĩnh vực GCAL đang được coi là một trong những trọng tâm của chiến lược phát triển cơ khí Việt Nam trong vòng

10 năm tới Trong vài năm gần đây, nhiều đề tài cấp bộ, cấp quốc gia, cấp thành phố và cả đề tài hợp tác quốc tế được thực hiện ở nhiều trường Đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp tập trung nghiên cứu thiết kế các quy trình công nghệ sản xuất các chi tiết xe ô tô, xe máy, thiết bị chịu áp lực, tàu thủy, y sinh… và đồng thời nghiên cứu chế tạo các thiết bị thực hiện các quy trình công nghệ đó

Hiện nay, ở Việt nam đã có nhiều doanh nghiệp sản xuất ô tô và lĩnh vực sản xuất ô tô đang được ưu tiên phát triển, song chủ yếu vẫn là lắp ráp Nhiều doanh

nghiệp muốn nâng cao tỷ lệ nội địa hóa bằng việc sản xuất các chi tiết khung vỏ xe

và các chi tiết khác trong xe Trong nền công nghiệp sản xuất ôtô, gia công áp lực

có vai trò hết sức quan trọng Hầu hết các chi tiết vỏ xe ôtô đều được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực, cụ thể là công nghệ tạo hình vật liệu tấm Tại những chỗ cần độ cứng vững thì sẽ được ghép từ hai hoặc ba lớp với nhau, các lớp này được ghép với nhau bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép Trên các chi tiết người

ta làm thêm các gân, gờ để tăng độ cứng vững của chi tiết mà không ảnh hưởng đến mỹ quan của nó Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp có thể được chia

ra các phần đơn giản để thuận tiện trong quá trình dập vuốt, sau đó sẽ được hàn lại với nhau Ngoài chi tiết vỏ ra, các trang bị nội thất trong xe, các chi tiết máy, động

cơ, có rất nhiều chi tiết được tạo ra bằng phương pháp gia công áp lực Trong tương lai gia công áp lực sẽ phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của ngành sản xuất ôtô tại Việt Nam

Ở nước ta, thiết kế công nghệ và khuôn mẫu đối với các chi tiết vỏ có kích thước lớn, hình dạng không gian phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao như trong chế tạo ô tô là vấn đề còn mới mẻ trong lĩnh vực cơ khí nói chung và Gia công áp lực nói riêng Chúng ta đều biết vỏ ô tô được hình thành thông qua sự lắp ghép chính xác bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép các chi tiết vỏ với nhau và yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác lắp ghép là rất cao Do đó, việc thiết kế công nghệ dập, thiết kế

và chế tạo khuôn mẫu có những nét đặc thù so với các chi tiết thông thường Nếu không nắm được những nét đặc thù này và có những biện pháp công nghệ thích hợp trong thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn thì sẽ khó tránh khỏi những tổn thất lớn về kinh tế, bởi lẽ giá thành của các bộ khuôn dập ô tô là rất cao Trên cơ sở đó,

tôi đã quyết định theo đuổi đề tài: “Nghiên cứu mô phỏng số trong thiết kế công

nghệ và khuôn dập chi tiết nắp CAPO xe ô tô” để đưa ra giải pháp kỹ thuật phù

hợp với các dạng chi tiết lớn, có biên dạng phức tạp Khi thực hiện đề tài, tôi đã

xem xét và lựa chọn chi tiết nắp CAPO của xe ô tô để nghiên cứu Đây là chi tiết điển hình và khó chế tạo trong vỏ xe ô tô Các kết quả nghiên cứu về phương pháp thiết kế, mô phỏng số quá trình tạo hình để phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm cũng như giải pháp về sử dụng hệ thống chặn có gân vuốt sẽ được triển khai tại các nhà máy sản xuất xe ô tô như Vinaxuki, Ô tô cửu long, Z551… để minh chứng hiệu quả kinh tế

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sự tận tình giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Đắc Trung, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp tôi trong quá trình hoàn thành luận văn Lời cảm ơn đến Khoa Cơ khí – Trường Đại học Công nghiệp Việt hung đã tạo điều kiện công tác cho tôi trong quá trình học tập Lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tạo môi trường thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu Lời cảm ơn sự động viên , đóng góp qúy báu của bạn bè, đồng nghiệp để tôi hoàn thiện luận văn của mình

Tác giả

Trần Thanh Thủy

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO

HÌNH CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ

6

1.1.2 Qui trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sản xuất các chi tiết dạng tấm 11

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập vuốt 16

Comment [v1]:

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO

65

2.3 Tính toán công nghệ và lựa chọn thiết bị cho các nguyên công 74

CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM NHỜ ĐẶT GÂN KẸP VÀ GÂN VUỐT TRÊN HỆ THỐNG CHẶN

94

4.4 Ứng dụng hệ thống chặn có gân vào quá trình tạo hình chi tiết nắp capô

CHƯƠNG I:

VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ

1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm

1.1.1 Khái niệm chung

Ngày nay, các phương pháp gia công kim loại dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu (gọi tắt là gia công biến dạng dẻo hay gia công áp lực) đã chiếm một vị trí quan trọng với một tỷ trọng ngày càng tăng trong sản xuất cơ khí và luyện kim (lên đến 35%) Chủng loại sản phẩm của chúng hết sức phong phú và đa dạng và được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội như xây dựng, giao thông vận tải, kỹ thuật điện và điện tử, hoá chất, hàng kim khí gia dụng, v.v Bên cạnh những phương pháp mang tính truyền thống chuyên sản xuất bán thành phẩm và tạo phôi như cán, rèn, ép đã xuất hiện những phương pháp cho phép sản xuất ra sản phẩm là những chi tiết hoàn chỉnh không cần phải gia công tiếp theo, đặc biệt là những sản phẩm dập tấm

Công nghệ tạo hình kim loại tấm (dập tấm) là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn Sở dĩ dập tấm ứng dụng rộng rãi như vậy là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác như: có thể cơ khí hoá và tự động hoá cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên

Các dạng sản phẩm của dập tấm rất đa dạng, từ những sản phẩm đơn giản dạng cốc, hộp đến những sản phẩm có hình dạng rất phức tạp như vỏ ô tô (hình 1.1)

Công nghệ dập tấm mà đặc biệt trong đó là dập vuốt được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, điện dân dụng, thiết bị y tế là nhờ những ưu điểm nổi bật như:

- Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn

- Có thể chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể làm được hoặc rất khó khăn

- Độ chính xác của các chi tiết dập tấm cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần qua gia công cơ

- Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn

- Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự động hoá, do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm

- Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo

và quĩ lương

- Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm

- Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao

- Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu là kim loại mà còn gia công những vật phi kim như: Techtolit, hêtinac và các loại chất dẻo

H×nh 1.1 H×nh ¶nh vÒ s¶n phÈm dËp tÊm

Dập tấm th-ờng đ-ợc thực hiện với phôi ở trạng thái nguội (nên còn

đ-ợc gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (th-ờng s  4 mm) hoặc

có thể phải dập với phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày của vật liệu lớn Một chi tiết sản xuất bằng công nghệ dập tấm có thể thực hiện qua rất nhiều nguyên công công nghệ nh-: cắt hình, đột lỗ, dập vuốt, uốn, lên vành, tóp miệng, cắt trích v.v Một trong những nguyên công quan trọng nhất để tạo hình sản phẩm trong công nghệ dập tấm đó là dập vuốt

Dập vuốt là một nguyờn cụng biến đổi phụi phẳng hoặc phụi rỗng để tạo ra cỏc chi tiết rỗng cú hỡnh dạng và kớch thước cần thiết khi nghiờn cứn một quỏ trỡnh dõy vuốt chi tiết cốc như hỡnh 1.2, ta thấy quỏ trỡnh tạo hỡnh được tiến hành trờn khuụn bao gồm cỏc bộ phận làm việc như: cối, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu Khi dập cỏc chi tiết cú chiều dày tương đối s/D lớn thỡ khuụn dập vuốt cú thể khụng cần dựng tấm chặn Giữa chày và cối dập vuốt cú một khe hở z, trị số khe

hở z tựy thuộc vào phương phỏp dập Khi dập vuốt khụng cú chặn, ngoại lực được truyền qua chày, tỏc dụng vào phần đỏy của chi tiết dập vuốt cũn phần vành của phụi vẫn được tự do và khụng chịu tỏc dụng của ngoại lực Phụi phẳng nằm trờn vành cối được vuốt qua gúc lượn cối và tạo thành chi tiết dạng cốc Chiều sõu của chi tiết phụ thuộc vào hành trỡnh chày đi xuống, tuy vậy, chiều sõu khụng thể quỏ lớn so với đường kớnh cốc để đảm bảo ứng xuất trong vật liệu khụng vượt quỏ ứng suất phỏ hủy gõy rỏch vật liệu

Sản phẩm

Hình 1.2 Sơ đồ dập vuốt chi tiết cốc

Khi dập vuốt chi tiết cú biờn dạng phức tạp vớ dụ chi tiết vỏ bỡnh xăng xe ụtụ, chày và cối thường được thiết kế, tớnh toỏn dựa trờn biờn dạng của sản phẩm Phụi tấm ban đầu được đặt trờn vành cối và dần biến dạng và tạo ra hỡnh dạng sản phẩm khi chày đi vào lũng cối Tại thời điểm kết thỳc, chày sẽ ộp sỏt vật liệu lấm vào lũng cối và tạo ra hỡnh dạng chớnh xỏc của sản phẩm Đối với cỏc chi tiết phức tạp thỡ việc thiết kế cụng nghệ khụng giống như đối với chi tiết cốc trụ (cú hỡnh dạng đơn giản) vỡ tại cỏc vị trớ khỏc nhau, độ nụng sõu của sản phẩm khỏc nhau thỡ mức độ biến dạng trờn phụi cũng hoàn toàn khỏc nhau, cú chỗ dập vuốt, cú chỗ chỉ

bị uốn

H×nh 1.3 Khu«n vµ s¶n phÈm dËp chi tiÕt vá kÐt chøa nhiªn liÖu xe «t«

1.1.2 Qui tr×nh nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o, s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt d¹ng tÊm

Hiện nay, ở Việt Nam, lĩnh vực gia công áp lực nói chung và dập tấm nói riêng chưa phát triển mà chỉ dừng lại ở quy mô nhỏ và manh mún, các sản phẩm nhỏ có độ phức tạp chưa cao Công nghệ chế tạo khuôn cũng còn non kém, hầu hết chỉ chế tạo được các khuôn nhỏ và đơn giản với chất lượng không cao Trang thiết

bị đã rất lạc hậu so với thế giới vì hầu hết là được tài trợ hoặc mua của nước ngoài

từ những thập kỷ 70 hoặc 80 của thế kỷ trước Hơn nữa, trong nước còn thiếu cả nhân lực cũng như các phần mềm thiết kế, mô phỏng cần thiết đáp ứng yêu cầu thực tiễn

Quy trình thiết kế chế tạo các sản phẩm dập tấm trong nước thường được tiến hành theo sơ đồ như hình 1.4

Quá trình thiết kế công nghệ, chế tạo khuôn và sản xuất mang tính chất kinh nghiệm Chính vì vậy, đối với các chi tiết có hình dạng đơn giản (dạng cốc, hộp, côn) thì đi theo con đường tính toán công nghệ, chế tạo khuôn rồi dập thử, hiệu chỉnh khuôn cho đến khi đạt được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu thì đưa ra sản xuất loạt lớn Nhưng khi gặp phải các chi tiết có hình dạng không đối xứng trục, phức tạp như các chi tiết vỏ ô tô thì quá trình thiết kế theo trình tự như hình 1.4 không thực hiện được bởi tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc vào việc sản xuất khuôn mẫu, dập thử và chỉnh sửa Mặc dù vậy, đôi khi không cho ra sản phẩm có chất lượng theo yêu cầu

Với chính sách nội địa hoá các sản phẩm cơ khí, nhiều cơ sở, nhà máy đã đầu tư để thiết kế và chế tạo các chi tiết phức tạp, ví dụ như các liên doanh sản xuất

ô tô, các thiết bị điện, chắc chắn trong khoảng thời gian không xa, nền sản xuất các

chi tiết dạng tấm sẽ được thỳc đẩy và tiếp cận với cỏc nền sản xuất của cỏc nước cụng nghiệp hiện đại

Hình 1.4 Quá trình thiết kế, chế tạo sản xuất các chi tiết dạng tấm trong

n-ớc

Ở những n-ớc có ngành công nghiệp ô tô phát triển nh- Mỹ, Nhật,

Đức, Anh thì việc thiết kế qui trình công nghệ sản xuất các chi tiết tấm có hình dạng phức tạp (ví dụ vỏ ô tô) đ-ợc thực hiện rất bài bản với tính khoa học và độ chuyên môn hoá rất cao Sơ đồ thiết kế chế tạo đ-ợc tiến hành nh- sơ đồ hình 1.5

Theo ph-ơng pháp thiết kế công nghệ và chế tạo nh- vậy cho phép tiết kiệm thời gian, nguyên vật liệu cho sản xuất thử nghiệm, nâng cao chất l-ợng sản phẩm dập, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm và có thể sử dụng các cụm chi tiết trong bộ khuôn vạn năng Điểm cơ bản trong việc thiết kế công nghệ theo phương pháp này là “Công nghệ ảo“, mô phỏng

số quá trình tạo hình chi tiết trên máy tính với sự trợ giúp của các phần mềm thiết kế mô phỏng

Với cỏc chi tiết dập tấm vỏ mỏng, cú kớch thức lớn, hỡnh dạng khụng gian phức tạp như vỏ ụ tụ, việc thiết kế cỏc bộ khuụn dập khụng đơn giản, cỏc bộ khuụn dập cũng cú kớch thước lớn và hỡnh dạng phức tạp tương tự như chi tiết, giỏ thành của cỏc bộ khuụn rất cao (vớ dụ như khuụn dập tai trước ụtụ UAZ cũng lờn tới nửa

tỉ đồng), mất nhiều thời gian thiết kế, chế tạo Nếu chỉ tớnh toỏn thiết kế khuụn căn

cứ vào kinh nghiệm thỡ việc chế tạo khuụn, dập thử, hiệu chỉnh, sửa khuụn sẽ rất mất thời gian và đụi khi khụng cho sản phẩm cú chất lượng như mong muốn Nhưng nếu dựa trờn cơ sở mụ phỏng số quỏ trỡnh biến dạng, việc tớnh toỏn khuụn dập vỏ ụtụ sẽ được tiến hành nhanh chúng, chớnh xỏc trờn mỏy tớnh Căn cứ vào kết quả mụ phỏng số, ta sẽ xỏc định được qui trỡnh cụng nghệ tối ưu như số lần dập tạo hỡnh, cỏc thụng số của quỏ trỡnh biến dạng như lực dập, lực chặn, ma sỏt và sẽ cú được kớch thước hỡnh học, biờn dạng của dụng cụ gia cụng một cỏch hợp lý

Hình 1.5 Sơ đồ thiết kế CN chế tạo các chi tiết dập tấm tại các n-ớc tiên

tiến

Hỡnh 1.6 biểu diễn quỏ trỡnh tớnh toỏn thiết kế khuụn và tối ưu cụng nghệ dựa trờn mụ phỏng số Đầu tiờn, sản phẩm mẫu (chi tiết) sẽ được số hoỏ dưới dạng

mụ hỡnh 3D Mụ hỡnh số ban đầu là tập hợp của nhiều điểm trong khụng gian hoặc

cú thể là mụ hỡnh lưới Sau đú mụ hỡnh sẽ được dựng ở dạng mặt Đõy sẽ là mụ hỡnh cơ sở cho việc thiết kế mụ hỡnh hỡnh học của khuụn (chày, cối, chặn) và phụi như trờn hỡnh 1.7

- Hỡnh 1.6 Tớnh toỏn thiết kế khuụn dập vỏ ụ tụ dựa trờn mụ phỏng số

- Sau khi cú mụ hỡnh hỡnh học của cả bài toỏn bao gồm mụ hỡnh chày, cối, tấm chặn, phụi, ta sẽ tiến hành mụ phỏng số bao gồm cỏc bước:

- Xây dựng mô hình thuộc tính biến dạng của phôi và dụng cụ gia công

- Chia l-ới phần tử cho mô hình bài toán

- Thiết lập mô hình tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công

- Xây dựng mô hình điều kiện biên của bài toán nh- ràng buộc chuyển

vị, lực, nhiệt độ

- Giải bài toán nhờ tính toán phần tử hữu hạn

Hỡnh 1.7 Mụ hỡnh bài toỏn dập tạo hỡnh bao gồm mụ hỡnh khuụn và phụi

Tối ưu hoỏ cụng nghệ bằng mụ phỏng số được thực hiện với sự trợ giỳp của cỏc phần mềm như ANSYS, MARC, ABAQUS, LARSTRAN/SHAPE, I-DEAS, PAM-STAMP Kết quả mụ phỏng là cỏc hỡnh ảnh trực quan về trường phõn bố ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng, chuyển vị

Qua quá trình mô phỏng, ta không chỉ có đ-ợc các kết quả để đánh giá một quá trình tạo hình vật liệu mà một -u điểm khác nữa của quá trình mô phỏng số là ta có thể thay đổi đ-ợc điều kiện biên ảnh h-ởng trực tiếp

đến quá trình biến dạng của phôi nh- vật liệu, lực ép, lực chặn, điều kiện bôi trơn hay hình dạng hình học của khuôn, kết cấu khuôn Các yếu tố ảnh h-ởng trực tiếp này đôi khi khảo sát thực tế rất khó khăn vì chúng phụ thuộc vào mức độ biến dạng hay hành trình chày dập Nh-ng với việc mô phỏng số hoàn toàn có thể giải quyết đ-ợc vấn đề khó khăn này Qua đó,

ta có thể chọn ra điều kiện tốt nhất cho quá trình biến dạng và cố gắng tạo

ra các điều kiện mô phỏng số giống nh- trong môi tr-ờng thực tế

Sau khi chọn đ-ợc phương ỏn cụng nghệ phự hợp thỡ bước tiếp theo là chế tạo sản phẩm mẫu và kiểm chứng độ chớnh xỏc của sản phẩm mẫu so với thiết kế Nếu chất lượng đạt yờu cầu thỡ cú thể cho sản xuất loạt lớn, nếu cũn cú nhưng sai sút ta cú thể thay đổi điều kiện biờn như lực chặn, tốc độ biến dạng hay ma sỏt để

đạt được kết quả tốt hơn Nhưng chắc chắn sự thay đổi này khụng lớn, bởi kết quả

mụ phỏng đó đỏnh giỏ một cỏch kỹ lưỡng Trong suốt thời gian sản xuất loạt, ta vẫn phải kiểm tra lại, đỏnh giỏ sản phẩm để đảm bảo độ chớnh xỏc và đỏnh giỏ ảnh hưởng của cỏc thụng số cụng nghệ

Khuôn dập tạo hình có biên dạng th-ờng rất phức tạp, phụ thuộc vào hình dạng của sản phẩm, nên việc gia công khuôn phải đ-ợc tiến hành trên các thiết bị gia công hiện đại nh- máy phay điều khiển CNC, gia công tia lửa điện, gia công khuôn bằng tia laze, thiết bị gia công có kết cấu HEXAPOD, các thiết bị này có thể gia công những lòng khuôn hết sức phức tạp với chất l-ợng và năng suất cao hơn Hơn thế nữa, công nghệ xử lý bề mặt khuôn cũng có các b-ớc tiến về kỹ thuật ngoài những ph-ơng pháp nhiệt luyện thông th-ờng nh- thấm cacbon, nitơ để tăng độ bền, ngày nay còn dùng công nghệ phủ để tạo ra bề mặt, laser hoá bề mặt có chất l-ợng cao hơn hẳn, đồng thời có thể tạo ra các bề mặt ma sát hợp lý cho quá trình tạo hình sản phẩm

Tóm lại, nghiên cứu thiết kế khuôn dập các chi tiết lớn, hình dạng phức tạp nh- vỏ ôtô dựa trên mô phỏng số quá trình biến dạng cho phép giảm thiểu thời gian thiết kế, chỉnh sửa khuôn mẫu, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản phẩm, đồng thời giảm thiểu các chi phí cho chế tạo và dập thử Thông qua mô phỏng số, ng-ời kỹ s- nhanh chóng tối -u các thông số công nghệ và khuôn mẫu sao cho tránh đ-ợc các khuyết tật nh- nhăn, rách sản phẩm, đồng thời tạo ra công nghệ hợp lý nhất vừa tiết kiệm nh-ng vẫn

đảm bảo đ-ợc chất l-ợng sản phẩm

1.1.3 Các yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm dập vuốt

Khi nghiên cứu sự sai hỏng sản phẩm dập tấm có thể dễ dàng nhận thấy các dạng phế phẩm sau đây:

- Bề mặt chi tiết bị cào x-ớc

- Sản phẩm không đạt đ-ợc kích th-ớc chính xác do đàn hồi lại

- Cỏc dạng hỏng húc của sản phẩm này cú liờn quan trực tiếp tới việc thiết kế qui trỡnh cụng nghệ, khuụn, chế tạo khuụn, vật liệu phụi và đặc biệt nhất là cỏc thụng số cụng nghệ

- Hiện tượng rỏch phụi xảy ra cú thể do nhiều nguyờn nhõn mà trong đú chủ yếu

là do: mức độ biến dạng vượt quỏ mức độ biến dạng tới hạn, lực chặn phụi quỏ lớn, gúc lượn cối nhỏ Để hạn chế mức độ biến dạng quỏ lớn, cú thể chọn hệ

số dập vuốt phự hợp hay chia thành cỏc nhiều nguyờn cụng trung gian Gúc lượn của cối cũng hoàn toàn cú thể điều chỉnh được, thay đổi gúc lượn phự hợp hơn Nhưng lực chặn phụi là một thụng số cụng nghệ rất quan trọng bởi nếu điều chỉnh lực chặn phụi khụng đủ thỡ phụi lại cú hiện tượng nhăn trờn phần vành như hỡnh 1.8b Đối với việc dập vuốt cỏc chi tiết cú hỡnh dạng phức tạp, nếu khụng điều khiển lực chặn hợp lý thỡ sẽ khụng thể tỡm ra một giỏ trị lực chặn nào thớch hợp vỡ trờn sản phẩm đồng thời xuất hiện cả nhăn lẫn rỏch Trong những trường hợp như vậy buộc phải cú những phương phỏp đặc biệt như chặn theo vị trớ và lực chặn thay đổi

a) Chi tiết bị rách ở đáy b) Chi tiết bị nhăn trên bề mặt vành

Hỡnh 1.8 Chi tiết bị đứt rỏch và nhăn khi dập vuốt

Hiện tượng chiều cao của sản phẩm dập vuốt khụng đồng đều rất hay xảy ra

do vật liệu tấm khụng đồng nhất và đẳng hướng Tớnh dị hướng ban đầu của cỏc tấm cỏn nguội (từ đú cắt thành cỏc tấm phụi) sẽ tạo thành cỏc thớ Trong quỏ trỡnh biến dạng, cỏc hạt kim loại và tạp chất phi kim loại cú dạng bị kộo dài, do đú tạo thành cấu trỳc dạng chuỗi được xỏc định trước bởi tớnh dị hướng của kim loại Tớnh

dị hướng của tấm cỏn sẽ làm cho biến dạng theo cỏc hướng khỏc nhau là khụng giống nhau, cú thể làm cho phụi theo hướng này dễ dàng bị kộo dài ra, cũn theo hướng khỏc lại rất khú biến dạng Sự biến dạng khụng đồng đều này sẽ làm cho quỏ trỡnh cụng nghệ dài hơn, tốn kộm hơn, bởi ta phải thờm một nguyờn cụng cắt mộp một lượng H Khi tớnh toỏn phụi dập vuốt ta phải thờm vào kớch thước theo cỏc phương một lượng dư hợp lý Nhưng điều này sẽ làm cho bề mặt tiếp xỳc giữa phụi và mặt vành cối thay đổi, hệ số dập vuốt thay đổi và làm cho lực chặn cũng thay đổi theo

Hình 1.9 Sản phẩm có chiều cao không đồng đều

Để giảm sự ảnh h-ởng của tính dị h-ớng kim loại đến sự không đều chiều cao chi tiết khi dập vuốt, ngoài việc sử dụng phôi có hình dạng phức tạp (bởi phải tính đến mức độ biến dạng theo các ph-ơng khác nhau), ng-ời ta còn sử dụng cối với mép l-ợn có độ cong thay đổi (dọc theo đ-ờng bao của lỗ cối) hoặc nung nóng không đều phần vành phôi, hoặc thay đổi

áp lực chặn theo đ-ờng bao của cối

Hiện t-ợng bề mặt sản phẩm bị cào x-ớc, không nhẵn là do ma sát giữa bề mặt phôi và phần vằnh chặn, góc l-ợn cối quá lớn, cũng có thể do lực chặn phôi trên phần vành lớn Hiện t-ợng này không những làm giảm chất l-ợng của sản phẩm dập mà còn gây ra phế phẩm nếu ta dập nh-ng vật liệu tấm có lớp sơn, mạ bảo vệ trên bề mặt, bởi các lớp phủ trên bề mặt

sẽ bị cào x-ớc và phá huỷ Để giảm hiện t-ợng này ta có thể giảm ma sát bằng cách bôi trơn hoặc có thể tạo ra lực chặn phôi hợp lý

và làm cho các góc bị sai lệch (lớn hơn) so với góc sản phẩm tính toán ban

đầu Để giảm hiện t-ợng đàn hồi lại, có thể tính toán góc thực tế nhỏ hơn, làm cho vật liệu phôi vừa bị biến dạng theo ph-ơng này là kéo thì lại biến dạng nén ngay theo ph-ơng đó hoặc ng-ợc lại Trong nhiều tr-ờng hợp ng-ời ta có thể dử dụng công nghệ chặn có gân vuốt

1.2 Cơ sở kiến thức về công nghệ dập vỏ ô tô

1.2.1 Định nghĩa, phân loại chi tiết vỏ ô tô

Chi tiết vỏ ụ tụ (gọi tắt là vỏ ụ tụ) là những chi tiết dị hỡnh và mỏng tạo nờn bề mặt và bờn trong của ụ tụ như nắp đậy động cơ, gầm, cabin và thõn xe Mặt trước

và cabin của xe tải, mặt truớc và vỏ của xe du lịch đều là những chi tiết dập tấm tạo nờn

Hình 1.11: Các chi tiết vỏ ô tô

Hình 1.11 là các chi tiết vỏ cabin ô tô Các chi tiết 1, capô 2, tai phải trái 3- 4 ,nóc 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 tạo nên vỏ ngoài của xe Vỏ trong đ-ợc tạo bởi các chi tiết 20, 21 đến 32 Các bề mặt

có thể nhìn thấy đ-ợc của vỏ xe nói chung đều có tính trang trí, ngoài những yêu cầu về sử dụng tốt dễ sửa chữa, dễ chế tạo thì còn phải mang tính thẩm mỹ So với những chi tiết dập tấm thông th-ờng thì các chi tiết vỏ

xe có đặc điểm là vật liệu mỏng, hình dạng phức tạp đa phần là các chi tiết

có hình dạng không gian phức tạp, yêu cầu bề mặt có chất l-ợng cao Bởi vậy khi thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ, thiết kế khuôn và công nghệ chế tạo khuôn đều có những đặc điểm riêng vì thế các khuôn dập vỏ ô tô phải đ-ợc xem xét nh- một vấn đề mang tính đặc thù.Căn cứ vào tác dụng

và yêu cầu của chúng vỏ có thể chia ra làm 3 loại là vỏ ngoài, vỏ trong, và các chi tiết gia cố Vỏ ngoài, vỏ trong đ-ợc dập từ các loại thép tấm có chiều dày 0.7, 0.8, 0.9, 1 mm, còn các chi tiết gia cố thì dập bằng thép tấm

có thể làm ảnh h-ởng đến mỹ quan sau khi sơn gây nên hiện t-ợng tán xạ

ánh sáng

* Kích th-ớc hình học và hình dạng phù hợp yêu cầu:

Vỏ có hình dạng phức tạp nhiều mặt cong không gian, kích th-ớc hình học và hình dạng của chúng nhất thiết phải phù hợp với bản vẽ và mô hình (hoặc mô hình khi mô phỏng số) Bề mặt không gian có loại là do yêu cầu tạo hình và mỹ quan của bản thân chi tiết; có loại do hai hoặc nhiều chi tiết

vỏ lắp ráp với nhau mà tạo thành Những chỗ tiếp giáp của các bề mặt không gian thì phải trùng khớp

* Tính công nghệ tốt:

Tớnh cụng nghệ của chi tiết vỏ chủ yếu thể hiện ở khả năng dập, tớnh lắp rỏp bằng hàn, an toàn khi thao tỏc, hệ số sử dụng vật liệu và những yờu cầu đối với vật liệu Khả năng dập của chi tiết vỏ mấu chốt được thể hiện ở khả năng và độ chắc chắn khi dập vuốt mà tớnh cụng nghệ khi dập vuốt tốt hay xấu lại chủ yếu được quyết định bởi hỡnh dạng của chi tiết Nếu chi tiết vỏ cú thể dập vuốt thỡ đối với cỏc nguyờn cụng sau dập vuốt chỉ cũn là vấn đề xỏc định số lượng nguyờn cụng và xắp xếp trỡnh tự trước sau của cỏc nguyờn cụng Núi chung cỏc chi tiết vỏ đều dập vuốt một lần, để thực hiện được tạo hỡnh bằng một lần dập vuốt thỡ cần phải khai triển những chỗ lờn vành, điền đầy cỏc lỗ cộng thờm phần bổ xung do cụng nghệ yờu cầu, Sau khi dập vuốt sẽ cắt bỏ phần bổ xung cụng nghệ ở những nguyờn cụng sau, vỡ thế phần bổ xung cụng nghệ là phần vật liệu tiờu hao nhất thiết phải cú do cụng nghệ yờu cầu Phần bổ xung cụng nghệ nhiều hay ớt trước hết được quyết định bởi mức độ phức tạp của chi tiết vỏ Mức độ phức tạp của vỏ cũn đặt ra những yờu cầu nhất định đối với tớnh năng của vật liệu vớ dụ những chi tiết vỏ cú độ sõu

lớn, bề mặt khụng gian phức tạp thỡ phải dựng thộp tấm cú tớnh năng dập vuốt sõu tương đối tốt như 08ZF

động sẽ gây tiếng ồn lớn và làm cho chi tiết chóng hỏng Ngoài ra những chi tiết dập vuốt không đủ độ biến dạng cần thiết, độ cứng vững kém thì sau khi cắt biên sẽ gây nên sai lệch về hình dạng Nếu sau khi cắt biên còn gấp mép thì có thể nhờ gấp mép mà cải thiện độ cứng vững

*Phân loại công nghệ đối với vỏ

Để tiện cho việc xác lập quy trình công nghệ và thiết kế khuôn cần phải phân loại công nghệ đối với các chi tiết vỏ tuỳ theo mức độ phức tạp của nguyên công dập vuốt và đặc điểm của bản thân chi tiết Mức độ phức tạp của dập vuốt đ-ợc đánh giá bởi độ sâu khi dập vuốt và sự phức tạp về hình dạng, còn đặc điểm của chi tiết là muốn nói chúng có mặt đối xứng hay không Căn cứ vào sự phân tích đối với tất cả các chi tiết vỏ có thể phân loại nh- sau:

- Các chi tiết có một mặt đối xứng ví dụ nắp thùng n-ớc, nắp bộ tản nhiệt, tấm che mặt tr-ớc, ca pô, nắp thùng hành lý“ Những chi tiết này lại có thể phân thành:

- Những chi tiết có mặt bích nh- tấm cánh cửa ngoài

- Những chi tiết uốn

1.2.2 Thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ

Công nghệ dập các chi tiết vỏ bao gồm 3 nguyên công cơ bản là dập vuốt, cắt biên và gấp mép Trên cơ sở của 3 nguyên công cơ bản này và căn cứ vào hình dạng và kích th-ớc cụ thể của các chi tiết mà xây dựng công nghệ dập của chúng.Thiết kế công nghệ dập bao gồm những nội

dung chủ yếu sau đây

* Xác định ph-ơng dập:

Công nghệ dập các chi tiết vỏ ô tô nói chung gồm 2 hoặc từ 2 nguyên công trở lên Ph-ơng dập trong mỗi nguyên công đ-ợc xác định dựa vào tình hình cụ thể của nguyên công đó Xác định ph-ơng dập cần bắt đầu từ nguyên công tạo hình sau đó mới xác định ph-ơng dập của các nguyên công sau Cần cố gắng thiết kế ph-ơng dập trong các nguyên công giống

nhau Điều đó có -u điểm là trong quá trình sản xuất theo dây chuyền không cần phải lật chi tiết nhờ đó tạo điều kiện thuận lợi trong thao tác dây chuyền, giảm nhẹ c-ờng độ lao động của công nhân D-ới góc độ chế tạo khuôn có thể giảm thiểu số l-ợng mẫu chép hình và d-ỡng kiểm tra, rút ngắn chu kì chế tạo nâng cao độ chính xác của khuôn Một số chi tiết trái phải đối xứng với nhau và kích th-ớc bao không lớn nếu xác định ph-ơng dập cho một chi tiết không những không tiện mà còn bất lợi cho nguyên công dập tạo hình Do đó nên dập 2 chi tiết ghép lại với nhau D-ới đây sẽ giới thiệu việc xác định ph-ơng dập đối với các nguyên công cơ bản

Xác định ph-ơng dập vuốt

Xác định ph-ơng dập vuốt là vấn đề đầu tiên gặp phải khi xây dựng ph-ơng án dập vuốt Nó không những quyết định có thể dập ra chi tiết đạt yêu cầu hay không mà còn ảnh h-ởng tới phần bù công nghệ nhiều hay ít

và ph-ơng án của các nguyên công sau dập vuốt (nh- tinh chỉnh, cắt biên,

gấp mép) Bởi vậy cần phải suy nghĩ một cách cẩn trọng khi xác định ph-ơng dập vuốt

Đối với những chi tiết vỏ có mặt đối xứng, thì để xác định ph-ơng dập vuốt của nó cần xoay quanh trục vuông góc với mặt đối xứng Với loại chi tiết này đ-ờng toạ độ song song với mặt đối xứng không thay đổi, xác định ph-ơng dập vuốt t-ơng đối dễ dàng

- Hỡnh 1.12 :Chày vuốt nhất thiết phải tiến được vào cối

- Đối với loại chi tiết khụng đối xứng thỡ xỏc định phương dập vuốt bằng cỏch xoay chi tiết quanh hai mặt toạ độ vuụng gúc với nhau theo vị trớ của xe Đối với loại chi tiết này sau khi xỏc định phương dập vuốt mà quan hệ hỡnh chiếu của nú hoàn toàn khụng thay đổi thỡ gọi là nằm ở vị trớ của xe; nếu quan hệ toạ độ của nú thay đổi thỡ gọi là khụng nằm ở vị trớ của xe Khi xỏc định phương dập vuốt cần xem xột mấy điểm sau:

- Bảo đảm chày có thể đi vào cối: chày ở vị trí kết thúc khi dập vuốt phải đi vào đ-ợc mọi chỗ cần thiết để tạo hình sản phẩm, không đ-ợc xuất hiện những góc chết và vùng chết do chày không tiếp xúc đến, nh- vậy mới tạo hình sản phẩm theo yêu cầu Điều đó có nghĩa là giữa thành của chi tiết dập vuốt và ph-ơng dập vuốt không có hiện t-ợng góc âm nh- góc  trên hình 1.12 Theo ph-ơng dập ở hình 1.12a thì chày không thể tiến vào cối

do đó không thể tạo hình Theo ph-ơng dập ở hình 1.12b thì chày hoàn toàn có thể đi vào cối và tới tất cả các ngóc nghách cuả chi tiết, bởi vậy là ph-ơng dập hợp lý

- Trạng thái tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu quá trình dập vuốt:

bề mặt tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu quá trình dập vuốt cố gắng càng nhiều càng tốt và mặt tiếp xúc nên nằm ở trung tâm của khuôn Hình 1.13 cho thấy trạng thái tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt ở hình 1.13a diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt cần phải lớn Đó là vì nếu diện tích tiếp xúc nhỏ góc  hợp bởi mặt tiếp xúc

và mặt phẳng nằm ngang lớn nên sản sinh ứng suất tập trung dễ suất hiện vết nứt bởi vậy đầu chày tốt nhất là phẳng và nằm ngang Để đạt đ-ợc yêu cầu này mà vẫn thoả mãn điều kiện tiên quyết là chày phải tiến đ-ợc vào cối thì cần phải thay đổi ph-ơng dập Cũng có thể tạo hình dạng của phần

bù công nghệ t-ơng tự với hình dạng của đầu chày, nh- thế vành chặn đầu tiên sẽ giữ chặt phôi trên bề mặt của cối nhằm bảo đảm cho diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi lúc bắt đầu dập vuốt là lớn Trên hình 1.13b chỗ tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt nên gần giữa, nh- vậy trong quá trình dập vuốt chày sẽ kéo vật liệu vào cối một cách đồng đều Nếu chỗ tiếp xúc không gần giữa thì trong quá trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển t-ơng đối so với đầu chày do đó là đầu chày bị mòn nhanh và ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt của chi tiết Trên hình 1.13c tốt nhất là tiếp xúc

đồng thời ở mọi chỗ giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt Nếu không tiếp xúc đồng thời thì trong quá trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển t-ơng đối với đầu chày và ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt Bởi vậy cần thay đổi ph-ơng dập vuốt để cải thiện trạng thái tiếp xúc Hình 1.13d cho thấy diện tích tiếp xúc giữa chày và phôi khi bắt đầu dập vuốt tăng lên,

đồng thời chỗ tiếp xúc cũng gần với trung tâm của khuôn Trong tr-ờng hợp này dựa vào phần bù công nghệ để thay đổi ph-ơng dập Hình vẽ cho thấy phần bù công nghệ đ-ợc giảm thiểu ở tr-ờng hợp sau so với tr-ờng hợp

truớc Ngoài ra cũng cần chỉ rõ những chỗ lồi lên của cối vuốt phải thấp hơn mặt chặn phôi Nếu chỗ lồi cao hơn mặt chặn phôi thì khi bắt đầu dập vuốt chỗ lồi trong cối sẽ tiếp xúc với chày đầu tiên, khi đó phôi sẽ rơi vào trạng thái tự do dẫn đến biến dạng uốn và tạo nên vết nhăn nhúm trên vật dập thậm chí gây phế phẩm

Hình 1.13: Các trạng thái tiếp xúc giữa chày và cối khi bắt đầu dập vuốt

Hình 1.14: So sánh mức độ đồng đều về chiều sâu dập vuốt

Hình 1.15: So sánh mức độ đồng đều về góc kéo phôi

Trở lực kéo phôi tại các vị trí trên mặt chặn phôi phải đồng đều: chiều sâu dập vuốt đồng đều là điều kiện chủ yếu bảo đảm cho trở lực kéo phôi tại các bộ phận trên mặt chặn phôi đ-ợc đồng đều Nếu trở lực kéo phôi không giống nhau thì trong qua trình dập vuốt phôi có thể dịch chuyển tuơng đối với đầu chày do đó làm ảnh h-ởng tới chất l-ợng bề mặt, nghiêm trọng hơn có thể sản sinh vết nứt Chiều sâu dập vuốt nên đồng đều Hình 1.14 cho thấy sự so sánh mức độ đồng đều về chiều sâu dập vuốt Do thay

đổi ph-ơng dập mà tạo nên hai loại chiều sâu dập vuốt Rõ ràng chiều sâu

dập vuốt h ở hình 1.14b đồng đều hơn nhiều so với hình 1.14a Đồng thời cũng phải chú ý chiều sâu dập vuốt phải vừa phải Nếu chiều sâu dập vuốt của chi tiết quá lớn thì dập một lần có thể bị rách; nếu quá nông thì tuy dễ tạo hình nh-ng lại không đạt đ-ợc tác dụng nâng cao độ bền và độ cứng vững Hình 1.14a và 1.14b cho thấy cùng một chi tiết nh-ng do ph-ơng dập không giống nhau mà chiều sâu dập vuốt cũng khác nhau Trong quá trình dập vuốt nên cố gắng để cho góc kéo phôi ở hai phía của chày bằng nhau

để cho tốc độ chảy của vật liệu vào cối nh- nhau Đạt đ-ợc trở lực kéo phôi

đồng điều khiến cho điều kiện biến dạng của phôi là tốt nhất Hình 1.15 trình bày một so sánh giữa hai tr-ờng hợp góc kéo phôi không bằng nhau

và bằng nhau Hiển nhiên là điều kiện biến dạng ở hình 1.15b tốt hơn nhiều

so với hình 1.15a

- Thảo luận mấy ví dụ về xác định ph-ơng dập vuốt: ở trên đã đề cập đến việc xác định ph-ơng dập vuốt tr-ớc hết phải bảo đảm chày có thể tiến vào cối, vấn đề này chủ yếu xuất hiện ở một vài bộ phận của một số chi tiết vỏ hoặc là lõm cục bộ hoặc là dập vuốt ng-ợc Để cho chày có phần lõm hoặc dập vuốt ng-ợc tiến đ-ợc vào cối thì ph-ơng dập vuốt nhất thiết phải thoả mãn yêu cầu trên Bởi vậy những yêu cầu của phần lõm và phần dập vuôt ng-ợc quyết sẽ quyết định ph-ơng dập vuốt Hình 1.16 mô tả ph-ơng dập vuốt ng-ợc của chi tiết Nh-ng có khi thoả mãn những yêu cầu nói trên thì lại xuất hiện những vấn đề khác gây ảnh h-ởng t-ơng đối lớn tới điều kiện dập vuốt Ví dụ nh- ở giai đoạn bắt đầu dập vuốt diện tích tiếp xúc giữa chày với phôi nhỏ, hoặc giả làm tăng quá nhiều phần bù công nghệ khiến tiêu hao vật liệu tăng lên, khi đó cần xuất phát từ những điều kiện dập vuốt

đối với toàn bộ hình dạng của chi tiết mà xem xét Trong điều kiện có thể tiến hành sửa đổi một cách hợp lý phần lõm và phần dập vuốt ng-ợc làm

cho chày không tiến đ-ợc vào cối để cho chày có thể tiến vào cối, sau đó ở những nguyên công sau dập vuốt sẽ chỉnh lại để bảo đảm chi tiết phù hợp với bản vẽ và mô hình chính Trong hình 1.17 là một ví dụ về ph-ơng dập vuốt của tấm chắn phía tr-ớc Nếu theo ph-ơng dập vuốt 1 thì mặc dù thoả mãn yêu cầu chày tiến đ-ợc vào cối ở phần của sổ nh-ng ở những chỗ góc nhọn của đầu chày sẽ dễ phát sinh vết nứt do ứng suất tập trung do đó không thể dùng đ-ợc ph-ơng án này

 khiến nó hợp với ph-ơng thẳng đứng một góc 100, sau đó ở công đoạn thích hợp sau dập vuốt sẽ chỉnh hình lại Vật liệu ở phần sửa đổi và phần chỉnh hình lại phải bằng nhau

* Xác định ph-ơng cắt biên và hình thức cắt biên

- Xác định ph-ơng cắt biên

Chi tiết sau khi tạo hình bằng dập vuốt do vị trí cắt biên và đột lỗ khác nhau nên ph-ơng dập ở các nguyên công cắt biên và đột lỗ cũng khác nhau Do chi tiết sau nguyên công dập vuốt đ-ợc đặt vào khuôn cắt biên với vị trí nh- nhau cho nên ph-ơng dập trong nguyên công cắt biên đột lỗ phối hợp có thể là 2 hoặc nhiều hơn

Ph-ơng cắt biên lý t-ởng là ph-ơng sao cho ph-ơng chuyển động của l-ỡi cắt vuông góc với bề mặt cắt Điều đó có nghĩa là điều kiện dập tối -u là pháp tuyến của bề mặt cắt trùng với ph-ơng cắt biên

Nếu cắt biên ở trên bề mặt cong của chi tiết dập vuốt thì ph-ơng dập

lý t-ởng sẽ có vô số, điều này không thể thực hiện đ-ợc trong cùng một nguyên công Vì thế cho phép phuơng dập và bề mặt cắt biên có một góc

độ nào đó Độ lớn của góc đó nói chung không nên nhỏ hơn 100, nếu nh- quá nhỏ thì vật liệu sẽ không phải bị cắt mà sẽ bị “ nhay“ ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất l-ợng cắt biên Khi mặt cắt biên song song với ph-ơng cắt thì có thể dùng l-ỡi dao nghiêng để cắt Nh-ng phải tăng hành trình cắt, khi đó l-ỡi cắt sẽ bị mài mòn rất nhanh Căn cứ vào ph-ơng cắt biên có thể chia thành mấy hình thức cắt biên sau đây:

- Hình thức cắt biên

(1) Cắt biên vuông góc: Khi tiếp tuyến tại bất kỳ diểm nào trên đ-ờng cắt biên hợp với mặt phẳng nằm ngang 1 góc nhỏ hơn 300 thì dùng ph-ơng pháp cắt biên vuông góc Ph-ơng cắt biên của hình thức này chính là ph-ơng chuyển động của đầu tr-ợt máy ép Do kết cấu của khuôn cắt biên

vuông góc đơn giản nhất nên th-ờng -u tiên lựa chọn khi thiết kế công nghệ Hình 1.18a mô tả hình thức cắt biên vuông góc

Hình 1.18: Các hình thức cắt biên a) Cắt biên vuông góc, b) Cắt biên ngang, c) Cắt biên xiên

Khi các nhân tố ảnh h-ởng tới cắt biên t-ơng đối thuận lợi thì góc  có thể

mở rộng tới 450

(2) Cắt biên nằm ngang: Khi vị trí cắt biên nằm ở thành bên, do góc giữa thành bên và mặt nằm ngang lớn nên sử dụng hình thức cắt biên nằm ngang để tiếp cận với điều kiện dập lý t-ởng Vì ph-ơng dập nằm ngang nên kết cấu của khuôn cắt biên phải có cơ cấu chuyển đổi ph-ơng chuyển

động của đầu tr-ợt máy ép do đó kết cấu của khuôn t-ơng đối phức tạp Hình 1.18b mô tả hình thức cắt biên nằm ngang

(3) Cắt biên nghiêng: Do những hạn chế về hình dạng cắt biên mà ph-ơng dập trong nguyên công cắt biên phải nghiêng đi một góc nhất định, tr-ờng hợp này gọi là cắt biên nghiêng Hình 1.18c mô tả hình thức cắt biên nghiêng Cắt biên nghiêng cũng đòi hỏi khuôn cắt biên phải có cơ cấu chuyển đổi ph-ơng chuyển động của đầu tr-ợt máy ép nên kết cấu khuôn cũng t-ơng đối phức tạp

* Xác định ph-ơng gấp mép

Gấp mép đối với các chi tiết vỏ nói chung là nguyên công tạo hình cuối cùng trong công nghệ dập Chất l-ợng gấp mép và độ chính xác về vị trí ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng lắp ráp của toàn bộ xe Bởi vậy muốn xác định đúng đắn ph-ơng gấp mép thì tr-ớc hết phải phân tích hình dạng gấp mép và trạng thái ứng suất Gấp mép các chi tiết vỏ đối với biên dạng ngoài nói chung đều là không khép kín, ph-ơng gấp mép có ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng gấp mép Ph-ơng gấp mép hợp lý cần thoả mãn 2 điều kiện sau đây:

- Ph-ơng chuyển động của cối gấp mép trùng với thành đứng và phần lồi gấp mép của chi tiết

mép hoặc bằng với góc hợp bởi các mặt chuẩn gấp mép

Đối với tr-ờng hợp gấp mép kín ví dụ nh- gấp mép lỗ thì ph-ơng gấp mép chỉ có thể thoả mãn điều kiện (1), ngoài ra không thể có cách lựa chọn nào khác bởi lẽ hình dạng của chi tiết ràng buộc đã ràng buộc ph-ơng gấp mép

1) Đối với gấp mép phẳng thì chỉ cần ph-ơng gấp mép thoả mãn điều kiện (2) là có thể thoả mãn điều kiện (1) Bởi vậy cũng sẽ dễ dàng xác định

đ-ợc ph-ơng gấp mép Đối với gấp mép mặt cong phải đồng thời thoả mãn cả hai điều kiện nói trên về mặt lý thuyết là không thể đ-ợc Để chọn ph-ơng gấp mép t-ơng đối hợp lý thì khi xác định ph-ơng gấp mép đối với mặt cong cần xem xét hai vấn đề sau đây:

1) Khi gấp mép thì tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đ-ờng gấp mép nên

cố gắng vuông góc với ph-ơng gấp mép Chỉ có nh- vậy mới tiến gần đến ph-ơng gấp mép hợp lý theo điều kiện (2)

2) Khi gấp mép thì phân lực trên đ-ờng nối hai đầu của đ-ờng gấp mép phải cân bằng Gấp mép nh- thế mới đều, ổn định và tiến gần đến ph-ơng gấp mép hợp lý theo điều kiện (1)

Bởi vậy đối với gấp mép các đ-ờng cong thì ph-ơng gấp mép nói chung nên chọn đ-ờng phân giác của góc hợp bởi mặt cắt tại hai đầu của

đ-ờng gấp mép mà không chọn ph-ơng vuông góc

Hình 1.19: Gấp mép mặt cong

với đ-ờng nối hai đầu của đ-ờng gấp mép nh- đã thể hiện trong hình 1.19

* Xử lý công nghệ trong nguyên công dập vuốt

Để thực hiện dập vuốt đối với chi tiết vỏ thì phải cải tạo chúng thành vật dập vuốt Những giải pháp kỹ thuật nhằm cải tạo chi tiết vỏ gọi là xử lý công nghệ Xác định hình dạng của mặt chặn phôi là một nội dung quan trọng trong xứ lý công nghệ Ngoài ra việc khai triển gấp mép, những phần

bù công nghệ, bố trí các gân vuốt và những chỗ cắt mở đều thuộc về nội dung của xử lý công nghệ

Xử lý công nghệ trong nguyên công dập vuốt các chi tiết vỏ không những để tạo điều kiện biến dạng thuận lợi cho nguyên công dập vuốt mà còn tạo thuận lợi cho các nguyên công sau Ví dụ việc khai triển gấp mép không những để thực hiệntạo hình trong dập vuốt mà còn tạo ph-ơng dập hợp lý cho các nguyên công cắt biên và gấp mép sau này

- Xác định hình dạng mặt chặn phôi trong nguyên công dập vuốt:

Mặt chặn phôi là một bộ phận quan trọng cấu thành phần bù công nghệ, nó chính là phần nằm ngoài bán kính góc l-ợn của cối Khi chày bắt

đầu tiếp xúc với phôi thì vằnh chặn đã ép chặt phôi trên mặt chặn phôi của cối Hình dạng của mặt chặn phôi không những phải bảo đảm cho phôi trên mặt chặn không bị nhăn mà còn phải tạo thuận lợi cho phần phôi nằm duới chày đi vào cối để giảm bớt chiều sâu dập vuốt của chi tiết, càng quan trọng hơn là phải bảo đảm cho phần phôi kéo vào trong cối không nhăn, rách Mặt chặn phôi có hai loại, loại thứ nhất là bản thân mặt chặn phôi chính là mặt bích của chi tiết, bởi vậy hình dạng mặt chặn phôi của loại chi tiết này đ-ơng nhiên đ-ợc xác định Để dễ dập vuốt đôi khi cũng cần phải sửa đổi cục bộ nh-ng nhất thiết phải chỉnh lại ở những nguyên công sau để

đạt đ-ợc yêu cầu đối với mặt bích của chi tiết; loại thứ 2 là mặt chặn phôi

do phần bù công nghệ tạo nên và hình dạng của mặt chặn đa phần là các mặt cong Để thoả mãn những yêu cầu đối với mặt chặn phôi đã trình bày ở trên thì hình dạng của mặt chặn phôi đ-ợc cấu thành bởi các mặt phẳng, mặt trụ, mặt côn và những mặt có thể khai triển khác Hình 1.20 trình bày một số hình dạng của mặt chặn phôi th-ờng dùng

có cải tạo thành mặt chặn phôi phẳng hay không Nếu lợi dụng mặt bích để làm mặt chặn phôi thì một khi xuất hiện hiện t-ợng nhăn sẽ trở thành một khuyết tật không thể khắc phục đ-ợc ở trên chi tiết Còn tr-ờng hợp cải tạo