(Đồ án hcmute) design and manufacture of mold pipe forming by steam pressure
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.87 MB, 102 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DESIGN AND MANUFACTURE OF MOLD PIPE FORMING BY STEAM PRESSURE
GVHD
SVTH
MSSV
SVTH
MSSV
: TS. PHẠM SƠN MINH
: ĐẶNG VŨ NGỌC HOÀNG
: 13144043
: NGUYỄN TẤN PHÚ
: 13144090
SKL 0 0 4 9 2 4
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
do an
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN TẠO HÌNH ỐNG
BẰNG ÁP LỰC HƠI NƢỚC
GVHD:
TS. PHẠM SƠN MINH
SVTH:
ĐẶNG VŨ NGỌC HỒNG
MSSV: 13144043
GVHD:
NGUYỄN TẤN PHÚ
MSSV: 13144090
KHĨA:
2013-2017
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017.
do an
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
CỘNG HỊÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hƣớng dẫn:
TS. Phạm Sơn Minh
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Tấn Phú
MSSV: 13144090
Đặng Vũ Ngọc Hoàng MSSV: 13144043
1. Tên đề tài:
Chế tạo khn tạo hình ống bằng áp lực hơi nƣớc.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Khn có kích thƣớc 110x100x60mm.
- Nhiệt độ tối đa dự kiến sau gia nhiệt: 3000C.
- Kích thƣớc ống: đƣờng kính 16mm.
3. Nội dung chính của đồ án:
- Chế tạo khn.
- Tạo hình ống bằng cách gia nhiệt cho khuôn.
- Tiến hành đo đạc, lấy số liệu để phân tích, so sánh kết quả (Giữa các loại ống có
vật liệu khác nhau hoặc các loại mẫu hình khác nhau).
4. Các sản phẩm dự kiến
- Khn.
- Ống.
- Bản báo cáo, phân tích, so sánh kết quả.
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngôn ngữ trình bày:
Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt
Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt
TRƢỞNG KHOA
TRƢỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)
i
do an
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn: Công nghệ chế tạo máy.
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên:
Nguyễn Tấn Phú
MSSV: 13144090Hội đồng:10
Họ và tên sinh viên:
Đặng Vũ Ngọc Hoàng
MSSV: 13144043
Hội đồng: 10
Tên đề tài:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN TẠO HÌNH ỐNG BẰNG ÁP LỰC HƠI NƢỚC
Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật cơ khí
Họ và tên GV hƣớng dẫn: TS. Phạm Sơn Minh
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
ii
do an
2.3.Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
1.
2.
Điểm
tối đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
đƣợc
30
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hợi…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Đƣợc phép bảo vệ
Không đƣợc phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng
năm 2017
Giảng viên hƣớng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)
iii
do an
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn:Công nghệ chế tạo máy
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên:
Nguyễn Tấn Phú
MSSV: 13144090
Hội đồng: 10
Họ và tên sinh viên:
Đặng Vũ Ngọc Hoàng
MSSV: 13144043
Hội đồng: 10
Tên đề tài:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN TẠO HÌNH ỐNG BẰNG ÁP LỰC HƠI NƢỚC
Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật cơ khí
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ThS. Nguyễn Văn Sơn
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
3.Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
iv
do an
5. Câu hỏi:
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
1.
2.
Điểm
tối đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
đƣợc
30
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận:
Đƣợc phép bảo vệ
Không đƣợc phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng
năm 2017
Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)
v
do an
LỜI CẢM ƠN
Hôm nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trƣờng Đại học
Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt, giảng dạy cho chúng em
những kiến thức về chuyên ngành cũng nhƣ đời sống vơ cùng bổ ích.Là những con
tàu đã đƣa chúng em từ những ngày đầu bỡ ngỡ khi mọi thứ trên thành thị đều mới
và xa lạ với mình. Thiết nghĩ đó là hành trang q giá nhất để bây giờ giấc mơ của
chúng em đã đến lúc nảy chồi và vƣơn cao.
Ngày hôm nay, với sức trẻ và niềm tin chúng em xin hứa sẽ cố hết sức đem
tuổi trẻcống hiến cho đất nƣớc là làm cho đất nƣớc của chúng ta ngày càng giàu
mạnh hơn. Và đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo khoa Cơ khí
Chế tạo Máy, cùng các thầy trong bộ môn Công nghệ Chế tạo Máy đã tận tình giúp
đỡ chúng em hồn thành khóa học 4 năm đầy chơng chênh và nỗ lực của cuộc đời
mình, những sinh viên khóa 2013 -2017.
Riêng với Thầy Phạm Sơn Minh, tuy bận cơng việc nhƣng Thầy đã tận tình
giúp đỡ chúng em trong đồ án tốt nghiệp của mình. Thầy đã hết lòng hƣớng dẫn,
truyền cảm hứng và động lực giúp chúng em hăng say hơn trong công việc. Ngƣời
thầy thầm lặng luôn đứng sau hỗ trợ trong công việc cũng nhƣ tiếp thêm sức mạnh
trong những ngày tháng làm việc cực nhọc cùng nhau. Bên cạnh đó, thầy là ngƣời
vui tính, phóng khống, ln ln cƣời đùa với mọi ngƣời nhƣ những ngƣời thân
thiết trong gia đình. Tuy có những lúc vì tuổi trẻ ham chơi đã làm thầy vất vả. Và
bây giờ sau tất cả, chúng em chỉ biết chân thành xin lỗi về những lỗi lầm của mình
và xin trân trọng cảm ơn sự hy sinh thầm lặng của thầy những ngày qua. Với sự
chân thành, chúng em ln kính trọng và biết ơn thầy khơng chỉ nhƣ một ngƣời thầy
mà còn nhƣ ngƣời thân của mình.
Chúng em cũng khơng qn gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến gia
đình và đồng nghiệp vì sự hợp tác và khuyến khích của họ, giúp chúng tơi hồn
thành dự án này.
vi
do an
Chúng em coi đây là cơ hội này nhƣ một mốc quan trọng trong sự phát triển
nghề nghiệp sau này. Chúng em sẽ cố gắng sử dụng kỹ năng và kiến thức đã đạt
đƣợc theo cách tốt nhất có thể và chúng tôi sẽ tiếp tục làm việc để cải tiến để đạt
đƣợc các mục tiêu nghề nghiệp mong muốn.
Một lần nữa, chúng em cảm ơn tất cả sự giúp đỡ và hỗ trợ có giá trị của mọi
ngƣời. Cảm ơn mọi ngƣời rất nhiều!
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Tấn Phú
Đặng Vũ Ngọc Hoàng
vii
do an
TĨM TẮT
Ngày nay, trên thế giới có rất nhiều nƣớc đang áp dụng phƣơng pháp dập
thủy tĩnh để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp. Cơng nghệ dập thủy tĩnh
đƣợc nghiên cứu và ứng dụng sản xuất các chi tiết dạng tấm và ống với đặc điểm sử
dụng chất lỏng cao áp tác dụng lên bề mặt của phôi gây biến dạng vật liệu. Việc
nghiên cứu ứng dụng công nghệ này đƣợc bắt đầu từ những năm 60. Song tới tận
những năm 80 của thế kỷ 20 thì mới đƣợc nghiên cứu và áp dụng trong cơng nghiệp
cơ khí chế tạo máy một cách đang kể.
Ở Việt Nam cơng nghệ dập thủy tĩnh nói chung mới ở giai đoạn bắt đầu tìm
hiểu cơng nghệ. Việc nghiên cứu về dập thủy tĩnh cũng mới đề cập đến trong một số
đề tài nghiên cứu.
Đề tài: Thiết kế và chế tạo khn tạo hình ống bằng áp lực hơi nƣớc. Trong
cơng trình nghiên cứu này, nhóm sinh viên đã thay thế sử dụng áp lực chất lỏng
bằng cách sử dụng áp suất hơi nƣớc nhằm phân tích các ƣu và nhƣợc điểm của hai
phƣơng pháp. Đề tài tập trung nghiên cứu q trình hình thành chi tiết, các thơng số
ảnh hƣởng tới mức độ biến dạng và khả năng biến dạng.
Nội dung của đề tài này là trình bày về cơ sở lý thuyết của công nghệ dập
thủy tĩnh, từ đó nghiên cứu và chế tạo bộ khn tạo hình ống bằng áp lực hơi nƣớc,
sau đó nghiên cứu các thông số về nhiệt độ, lƣợng nƣớc và thời gian để đƣa ra
những kết luận tốt nhất về sự áp dụng hơi nƣớc vào phƣơng pháp này. Và sử dụng
phầm mềm mơ phỏng Pam-Stamp để mơ phỏng q trình biến dạng, có thể dự đốn
trƣớc đƣợc những điểm nhăn, nứt của quá trình để rút gọn về thời gian thiết kế sau
này.
Dựa trên những kết quả thu đƣợc từ các q trình thí nghiệm, đề tài này là
nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn nhằm tạo ra đƣợc sản phẩm hoàn chỉnh,
ứng dụng cao vào sản xuất thực tế trong điều kiện của Việt Nam.
viii
do an
MỤC LỤC
Trang phụ bìa .............................................................................................. TRANG
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ................................................................................................... i
Trang nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ..........................................................................ii
Trang nhận xét của giáo viên phản biện ........................................................................... iv
Lời cảm ơn ........................................................................................................................... vi
Tóm tắt ...............................................................................................................................viii
Mục lục................................................................................................................................. ix
Danh sách các chữ viết tắt .................................................................................................xii
Danh sách các bảng biểu ..................................................................................................xiii
Danh sách cảc hình ảnh, biểu đồ ..................................................................................... xiv
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU ................................................................................................. 1
1.1
Đặt vấn đề. .................................................................................................................... 1
1.2
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài..................................................................................... 1
1.3
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. ............................................................... 2
1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu. .................................................................................................. 2
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................................... 2
1.4
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...................................................................... 2
1.5
Bố trí luận văn. ............................................................................................................. 2
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN ............................................................................................... 3
2.1
Giới thiệu. ..................................................................................................................... 3
2.2
Ứng dụng của dập thủy tĩnh. ........................................................................................ 5
2.3
Vật liệu sử dụng trong quá trình dập thủy tĩnh. ............................................................ 9
2.3.1 Giới thiệu. ..................................................................................................................... 9
2.3.2 Nhôm và hợp kim của nhôm. ..................................................................................... 10
CHƢƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................. 11
3.1
Giới thiệu. ................................................................................................................... 11
3.2
Các sơ đồ ngun lý dập thủy tĩnh phơi ống điển hình. ............................................. 11
3.2.1 Dập thủy tĩnh bằng tải trọng đơn. ............................................................................... 12
3.2.2 Sơ đồ tải trọng đơn ..................................................................................................... 13
CHƢƠNG 4.THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHN TẠO HÌNH ỐNG BẰNG ÁP LỰC
HƠI NƢỚC......................................................................................................................... 15
4.1
Giới thiệu. ................................................................................................................... 15
ix
do an
4.2
Kết cấu bộ khuôn. ....................................................................................................... 15
4.2.1 Tấm khuôn trên. ......................................................................................................... 15
4.2.2 Tấm khuôn dƣới. ........................................................................................................ 16
4.2.3 Chốt định vị. ............................................................................................................... 16
4.2.4 Rắc co 16. ................................................................................................................... 17
4.2.5 Đầu đực. ..................................................................................................................... 17
4.2.6 Lõi khuôn ................................................................................................................... 17
4.2.7 Ống nhôm. .................................................................................................................. 18
4.2.8 Bộ khuôn hồn chỉnh. ................................................................................................. 18
4.2.9 Gia cơng các tấm khn. ............................................................................................ 19
4.2.10Gia công các lõi khuôn. ............................................................................................. 22
4.3
Cách loe ống. .............................................................................................................. 23
4.3.1 Kỹ thuật cắt ống. ........................................................................................................ 23
4.4.2 Kỹ thuật loe ống. ........................................................................................................ 25
CHƢƠNG 5. THÍ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TẠO HÌNH.......................................... 28
5.1
Giới thiệu. ................................................................................................................... 28
5.2
Nguyên lý hoạt động của bộ khn. ........................................................................... 28
5.3
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm. .................................................................................. 29
5.3.1 Chuẩn bị ống. ............................................................................................................. 29
5.3.2 Lắp bộ khn hồn chỉnh. .......................................................................................... 29
5.3.3 Gia nhiệt cho khuôn. .................................................................................................. 33
5.3.4 Làm nguội................................................................................................................... 33
5.3.5. Mở khuôn và lấy sản phẩm ........................................................................................ 33
5.3.6. Cách đo kết quả.......................................................................................................... 33
5.4
Kết quả thí nghiệm. .................................................................................................... 35
5.4.1 Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc là 100%. ............................................................ 35
5.4.2 Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc là 80%. .............................................................. 37
5.4.3 Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc là 60%. .............................................................. 40
5.5
Nhận xét kết quả. ........................................................................................................ 42
5.6
Ứng dụng một số mẫu đƣợc tạo hình. ........................................................................ 44
5.7. Kết Luận. .................................................................................................................... 46
CHƢƠNG 6. MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM PAM-STAMP 2G ................................ 47
6.1
Giớithiệu. .................................................................................................................... 47
6.2
Mô phỏng ................................................................................................................... 48
x
do an
6.2.1 Tạo chƣơng trình mới. ................................................................................................ 48
6.2.2 Nhập dữ liệu CAD. ..................................................................................................... 50
6.2.3 Thiết lập thuộc tính cho đối tƣợng: ............................................................................. 55
6.2.3 Kiểm tra dữ liệu và kiểm tra hoạt động. ..................................................................... 68
6.2.4 Tiến hành mô phỏng ................................................................................................... 69
6.3
Kết quả mô phỏng. ..................................................................................................... 72
6.3.1 Kết quả mô phỏng với mẫu 1. .................................................................................... 72
6.3.2 Kết quả mô phỏng với mẫu 2. .................................................................................... 74
6.3.3 Kết quả mô phỏng với mẫu 3. .................................................................................... 75
6.3.4 Kết quả mô phỏng với mẫu 4. .................................................................................... 77
6.4
Kết Luận. .................................................................................................................... 78
CHƢƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................ 79
7.1
Kết luận ...................................................................................................................... 79
7.2
Những nội dung đề tài hoàn thành. ............................................................................ 79
7.3
Hƣớng phát triển đề tài ............................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 81
xi
do an
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MSSV
Mã số sinh viên.
GVHD
Giáo viên hƣớng dẫn.
SVTH
Sinh viên thực hiện.
DATN
Đồ án tốt nghiệp.
GV
Giáo Viên.
xii
do an
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 4. 1: Phiếu công nghệ của tấm khuôn âm và dƣơng. ......................................20
Bảng 4. 2: Phiếu cơng nghệ gia cơng khối đệm tạo hình. ........................................22
Bảng 5. 1: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 100%, nhiệt độ khn 1000C.........36
Bảng 5. 2: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 100%, nhiệt độ khuôn 1200C.........37
Bảng 5. 3: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 80%, nhiệt độ khn 1900C...........38
Bảng 5. 4: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 80%, nhiệt độ khn 2050C...........39
Bảng 5. 5: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 60%, nhiệt độ khuôn 2250C...........41
Bảng 5. 6: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 60%, nhiệt độ khuôn 2350C...........41
xiii
do an
DANH SÁCHCÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2. 1: Phân loại cơng nghệ dập thủy tĩnh. ...........................................................3
Hình 2. 2: Hệ thống dập thủy tĩnh ống. ......................................................................4
Hình 2. 3: Các chi tiết có mối nối đƣờng ống dẫn .....................................................5
Hình 2. 4: Thân các thiết bị chịu áp lực .....................................................................6
Hình 2. 5: Trục bậc rỗng ............................................................................................6
Hình 2. 6: Các chi tiết trục cam lệch tâm rỗng...........................................................6
Hình 2. 7: Trục khuỷu rỗng. .......................................................................................7
Hình 2. 8: Các chi tiết của khung xe đạp. ..................................................................7
Hình 2. 9: Các chi tiết có nếp gấp ngang. ..................................................................7
Hình 2. 10: Các chi tiết của trang thiết bị giao thông. ...............................................8
Hình 2. 11: Một số sản phẩm dân dụng. ....................................................................8
Hình 2. 12: Một số ứng dụng hydroforming trong ô tô. ............................................9
Hình 3. 1: Sơ đồ nguyên lý dập thủy tĩnh bằng tải trọng đơn. .................................13
Hình 3. 2: Trạng thái ứng suất khi dập thủy tĩnh với tải trong đơn. ........................14
Hình 4. 1: Tấm khn trên. ......................................................................................15
Hình 4. 2: Tấm khn dƣới. .....................................................................................16
Hình 4. 3: Chốt định vị. ............................................................................................16
Hình 4. 4: Rắc co 16. ................................................................................................17
Hình 4. 5: Đầu đực. ..................................................................................................17
Hình 4. 6: Lõi khn ................................................................................................17
Hình 4. 7: Ống nhơm. ...............................................................................................18
Hình 4. 8: bản vẽ lắp. ...............................................................................................18
Hình 4. 9: Kết quả gia cơng tấm khn dƣơng. .......................................................21
Hình 4. 10: Kết quả gia cơng tấm khn âm............................................................21
Hình 4. 11: Lõi khn sau khi đƣợc gia công. .........................................................22
xiv
do an
Hình 4. 12: Lõi khn sau khi đƣợc gia cơng ..........................................................23
Hình 4. 13: Dụng cụ cắt ống. ....................................................................................23
Hình 4. 14: Cắt ống. .................................................................................................24
Hình 4. 15: Ống sau khi cắt. .....................................................................................24
Hình 4. 16: Bộ Loe ống. ...........................................................................................25
Hình 4. 17: Loe ống..................................................................................................25
Hình 4. 18: Ống sau khi loe......................................................................................26
Hình 4. 19: Ống sau khi loe......................................................................................26
Hình 4. 20: Các thí dụ điển hình về loe ống sai quy cách. .......................................27
Hình 5. 1: Chuẩn bị ống. ..........................................................................................29
Hình 5. 2: Lắp insert vào tấm khn âm. .................................................................29
Hình 5. 3: Lắp ống vào miếng lõi khn. ................................................................30
Hình 5. 4: Lắp miếng lõi khn cịn lại vào khn. .................................................31
Hình 5. 5: lắp tấm khn dƣơng và tấm khn âm lại. ............................................31
Hình 5. 6: Lắp 4 bulong M8. ....................................................................................32
Hình 5. 7: lắp 4 bulong M14. ...................................................................................33
Hình 5. 8: Cách đo mẫu ống biến dạng. ...................................................................34
Hình 5. 9: Ống tạo hình ở mức nƣớc 100%, nhiệt độ khn 1000C. .......................35
Hình 5. 10: Ống tạo hình ở mức nƣớc 100%, nhiệt độ khn 1000C. .....................35
Hình 5. 11: Ống tạo hình ở mức nƣớc 100%, nhiệt độ khn 1200C. .....................36
Hình 5. 12: Ống tạo hình ở mức nƣớc 80%, nhiệt độ khn 1200C. .......................37
Hình 5. 13: Ống tạo hình ở mức nƣớc 80%, nhiệt độ khn 1900C. .......................38
Hình 5. 14: Ống tạo hình ở mức nƣớc 80%, nhiệt độ khn 1900C. .......................39
Hình 5. 15: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 60%, nhiệt độ khn 2250C. ........40
Hình 5. 16: Kết quả thí nghiệm với lƣợng nƣớc 60%, nhiệt độ khn 2250C. ........40
Hình 5. 17: Ống tạo hình ở mức nƣớc 60%, nhiệt độ khuôn 2350C. .......................41
xv
do an
Hình 5. 18: Biểu đồ kết quả thí nghiệm. ..................................................................42
Hình 5. 19: Các trƣờng hợp nứt, vỡ của ống. ...........................................................42
Hình 5. 20: Ống nhơm tạo hình ở nhiệt độ khn 1810C.........................................44
Hình 5. 21: Ống nhơm tạo hình ở nhiệt độ khn 1280C. ........................................44
Hình 5. 22: Ống nhơm tạo hình ở nhiệt độ khn 1500C.........................................45
Hình 5. 23: Ống nhơm tạo hình ở nhiệt độ khn 1600C. ........................................45
Hình 5. 24: Ống nhơm tạo hình ở nhiệt độ khn 1790C.........................................45
Hình 5. 25: Ống đồng tạo hình ở nhiệt độ khn 1750C. .........................................46
Hình 6. 1: Tạo một sản phẩm mơ phỏng mới...........................................................48
Hình 6. 2: Lƣu trữ sản phẩm. ...................................................................................49
Hình 6. 3: Lƣu trữ sản phẩm. ...................................................................................49
Hình 6. 4: Nhập “Lower”. ........................................................................................50
Hình 6. 5: Nhập “Lower” ........................................................................................51
Hình 6. 6: Nhập “Lower”. ........................................................................................52
Hình 6. 7: Mơ tả chi tiết “Lower”. ...........................................................................52
Hình 6. 8: Chuyển hƣớng chi tiết “Lower”. .............................................................53
Hình 6. 9: Nhập chi tiết “Upper”..............................................................................53
Hình 6. 10: Nhập chi tiết “Tube”. ............................................................................54
Hình 6. 11: Hồn thành nhập chi tiết mơ phỏng. .....................................................54
Hình 6. 12: Thiết lập “Object type” cho chi tiết “Lower”. ......................................55
Hình 6. 13: Thiết lập “Object type” cho chi tiết “Lower”. .......................................55
Hình 6. 14: Chọn “Surface blank” cho “Tube”. .......................................................56
Hình 6. 15: Hồn thành chọn “Object type” cho các chi tiết “Lower – Upper Tube”. ........................................................................................................................56
Hình 6. 16: Chọn vật liệu “Tube”. ...........................................................................57
Hình 6. 17: Chọn vật liệu cho “Tube”. .....................................................................57
Hình 6. 18: Hồn thành chọn vật liệu cho “Tube”. ..................................................58
Hình 6. 19: Thiết lập “Activate objects” tại “Stage” (“Forming stage”). ................58
Hình 6. 20: Các bƣớc thêm thuộc tính cho “Cartesian kinematics”. .......................59
Hình 6. 21: Bảng kết quả thuộc tính của “Cartesian kinematics”. ...........................60
xvi
do an
Hình 6. 22: Các bƣớc thêm thuộc tính cho “Rigid body”. .......................................60
Hình 6. 23: Kết quả thuộc tính của “Rigid body”. ...................................................60
Hình 6. 24: Các bƣớc thiết lập thuộc tính cho “Contact”. ........................................61
Hình 6. 25: Kết quả thiết lập thuộc tính cho “Contact”. ..........................................61
Hình 6. 26: Kết quả thiết lập các thuộc tính cho chi tiết “Lower”. ..........................62
Hình 6. 27: Kết quả thiết lập các thuộc tính cho chi tiết “Upper”. ..........................62
Hình 6. 28: Thiết lập “Refinement” steps. ...............................................................62
Hình 6. 29: Kết quả thiết lập thuộc tính “Refinement”. ...........................................63
Hình 6. 30: Các bƣớc thiết lập thuộc tính cho “Pressure”. ......................................63
Hình 6. 31: Result of “Tube” thuộc tính. .................................................................64
Hình 6. 32: Chọn “Stage Information”. ...................................................................64
Hình 6. 33: Các bƣớc thiết lập thuộc tính cho “Control”. ........................................65
Hình 6. 34: Các bƣớc thiết lập thuộc tính cho “CPU control”. ................................66
Hình 6. 35: Các bƣớc thiết lập thuộc tính cho “CPU control”. ................................66
Hình 6. 36: Bảng kết quả thuộc tính của “Global object”. .......................................67
Hình 6. 37: Check Data and Kinematics. .................................................................68
Hình 6. 38: Tạo máy chủ mới...................................................................................69
Hình 6. 39: Tạo máy chủ mới. ..................................................................................70
Hình 6. 40: Tạo máy chủ mới...................................................................................70
Hình 6. 41: Tạo máy chủ mới. ..................................................................................71
Hình 6. 42: Các bƣớc tiến hành mơ phỏng. .............................................................71
Hình 6. 43: Áp suất và thời gian mơ phỏng. ............................................................72
Hình 6. 44: Độ dày của mẫu 1. .................................................................................72
Hình 6. 45: Lực căng chính lớn nhất của mẫu 1. .....................................................73
Hình 6. 46: Ứng suất chính lớn nhất. .......................................................................73
Hình 6. 47: Độ dày của mẫu 2. .................................................................................74
Hình 6. 48: Lực căng chính lớn nhất của mẫu 2. .....................................................74
Hình 6. 49: Ứng suất chính lớn nhất. .......................................................................75
Hình 6. 50: Độ dày của mẫu 3. .................................................................................75
Hình 6. 51: Lực căng chính lớn nhất của mẫu 3. .....................................................76
Hình 6. 52: Ứng suất chính lớn nhất của mẫu 3. ......................................................76
xvii
do an
Hình 6. 53: Độ dày của mẫu 4. .................................................................................77
Hình 6. 54: Lực căng chính lớn nhất của mẫu 3. .....................................................77
Hình 6. 55: Ứng suất chính lớn nhất của mẫu 4. ......................................................78
xviii
do an
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1
Đặt vấn đề.
Việt Nam đang trong tiến trình phát triển và ngày càng hội nhập sâu rộng vào
nền kinh tế thế giới, nhiều ngành công nghiệp đang đƣợc đầu tƣ lớn, trong đó có
ngành cơ khí chế tạo, ngành than, điện lực, xi măng, sản xuất nguyên liệu giấy,
cơng nghiệp ơtơ xe máy... Ngành cơ khí chế tạo là một ngành cơng nghiệp nền tảng,
có vai trị đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội.
Các chi tiết kim loại đƣợc sản xuất bằng cơng nghệ dập tạo hình với hình
dáng phức tạp, sản xuất từ vật liệu khó gia cơng, u cầu kỹ thuật khắt khe.Hiện
nay chúng ta vẫn phải đang nhập công nghệ và thiết bị từ nƣớc ngồi. Để làm chủ
cơng nghệ, nâng cao năng lực sản xuất, tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu, việc nghiên
cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến để chế tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp là
hết sức cần thiết. Ngồi cơng nghệ tạo hình truyền thống nhƣ sử dụng chày cứngcối cứng, công nghệ gia công áp lực hiện nay sử dụng các công nghệ mới nhằm
giảm số lƣợng các nguyên công, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, tránh đƣợc các
khuyết tật nhƣ rách, nứt hoặc nhăn.
Một trong những phƣơng pháp gia công áp lực tiên tiến hiện nay là sử dụng
chất lỏng cao áp để tạo hình. Cơng nghệ dập thủy tĩnh đƣợc nghiên cứu và ứng
dụng sản xuất các chi tiết dạng tấm và ống với đặc điểm sử dụng chất lỏng cao áp
tác dụng lên bề mặt của phôi gây biến dạng vật liệu.
Trong cơng trình nghiên cứu này, nhóm đã thay thế sử dụng áp lực của chất
lỏng bằng cách sử dụng áp suất hơi nƣớc nhằm phân tích xem xét hiệu quả của
phƣơng pháp này. Đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu quá trình hình thành chi tiết,
các thông số ảnh hƣởng tới mức độ biến dạng và khả năng biến dạng. Kết quả thu
đƣợc cuối cùng đã đƣợc thực hiện khi tạo hình chi tiết dạng ống nhôm.
Dựa trên những kết luận thu đƣợc từ kết quả phân tích, đề tài này có thể là
nền tảng để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nhằm tạo ra đƣợc sản phẩm hoàn chỉnh,
ứng dụng cao vào sản xuất thực tế trong điều kiện của Việt Nam, đáp ứng đƣợc yêu
cầu kỹ thuật, yêu cầu làm việc của chi tiết có hình dạng phức tạp.
1.2
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của công nghệ HF.
Thiết kế và chế tạo khn tạo hình ống bằng áp lực hơi nƣớc.
Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các thơng số cơng nghệ đến khả năng tạo hình
chi tiết ống.
1
do an
Tạo hình một số mẫu ống.
Mơ phỏng q trình bằng phần mềm Pam-Stamp 2G.
1.3
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.
Chi tiết dạng hình trụ rỗng có đƣờng kính 15.88mm, dày 1.2mm, chiều dài
64mm, vật liệu nhôm và đồng.
Khảo sát sự ảnh hƣởng và mối quan hệ của 3 thông số công nghệ cơ bản bao
gồm thời gian, lƣợng nƣớc và nhiệt độ cần thiết.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Thứ nhất, từ các lý thuyết đã học, q trình tìm hiểu cơng nghệ dập thủy
tĩnhđể áp dụng vào thực hiện đề tài.
Thứ hai là từ thực nghiệm của việc tạo hình ống bằng áp suất hơi nƣớc, xác
định các thông số cơ bản để đƣa ra những kết luận làm nền tảng cho những nghiên
cứu sau này.
1.4
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học: Vận dụng các kiến thức đã đƣợc tìm hiểu và học, đi sâu
vào nghiên cứu để thiết kế bộ khuôn một cách hiệu quả.
Ý nghĩa thực tiễn: Đây là một phƣơng pháp mới với nhiều ƣu điểm nhƣ: đơn
giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ có thể áp dụng vào điều kiện sản xuất tại nƣớc ta.
Góp phần tạo nền tảng để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo nhằm hồn thiện đề tài
để có thể tạo ra đƣợc những sản phẩm phục vụ sản xuất.
1.5
Bố trí luận văn.
Chƣơng 1: Giới thiệu.
Chƣơng 2: Tổng quan.
Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết.
Chƣơng 4: Thiết kế và chế tạo khn tạo hình ống bằng áp lực hơi nƣớc.
Chƣơng 5: Thí nghiệm và ứng dụng tạo hình.
Chƣơng 6: Mơ phỏng với phần mềm Pam-Stamp.
Chƣơng 7: Kết luận và hƣớng phát triển.
2
do an
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1
Giới thiệu.
Q trình dập thủy tĩnh nói chung có thể chia làm hai loại chính: dập thủy
tĩnh ống và dập thủy tĩnh tấm nhƣ mô tả dƣới đây.
Hình 2. 1: Phân loại cơng nghệ dập thủy tĩnh.
Dập thủy tĩnh ống là một trong những quá trình tạo hình kim loại độc đáo
phổ biến nhất đƣợc sử dụng rộng rãi để sản xuất các chi tiết hình ống khác
nhau.Dập thủy tĩnh ống đƣợc biết đến với nhiều tên gọi khác nhau chẳng hạn nhƣ
tạo hình phình của ống, tạo hình phình lỏng và tạo hình bằng áp lực thủy lực. Các
tên gọi này dựa theo mốc thời gian và đất nƣớc mà nó đƣợc sử dụng.Cơng nghệ này
đƣợc sử dụng cho phép kiểm soát áp suất thủy lực bên trong và tải trọng đầu ống để
tránh bị vỡ.Trong việc này, lực dọc trục đã đƣợc áp dụng vào các đầu ốngbằng các
pít-tơng, khi áp suất bên trong thu đƣợc bằng chất lỏng cao áp thông qua một lỗ
khoan trong 1 trong các pít-tơng.
Ngun lý của dập thủy tĩnh ống đƣợc hiển thị trong hình 2.2.Các ống trống
ban đầu đƣợc đặt giữa hai nửa khuôn và đƣợc điền đầy chất lỏng cao áp bằng lỗ
trong các pít-tơng. Ống trống sau đó buộc phải biến dạng theo đƣờng viền bên trong
của dụng cụ bằng cách áp dụng đồng thời áp suất bên trong (áp suất của chất lỏng
cao áp) và hai lực dọc trục (của pít-tơng). Đối với những ứng dụng khác, ống có thể
bị biến dạng chỉ bởi sự gia tăng áp suất nội tại. Nó có nghĩa là không cần tới hai lực
dọc trục của pit-tông để tạo hình. Tuy nhiên, lực dọc trục tác động lên đầu ống vƣợt
quá một mức nhất định để ngăn chặn sự rò rỉ của chất lỏng áp lực.
3
do an
Hình 2. 2: Hệ thống dập thủy tĩnh ống.
Hệ thống dập thủy tĩnh ống bao gồm các bộ phận sau:
1. Thiết bị ép hoặc kẹp: một thiết bị kẹp đƣợc sử dụng để mở và đóng khn và
cung cấp đủlực kẹp trong suốt quá trình tạo hìnhđể tránh hiện tƣợng co giãn và phân
tách khuôn. Trọng tải của áp suất phụ thuộc vào yêu cầu của lực khuôn. Độ lớn của
tải đóng phụ thuộc vào áp suất nội tại và kích thƣớc khoảng trống trong ống.
2. Cơng cụ: cơng cụ dập thủy tĩnh bao gồm: bàn ren, khuôn và lõi khn. Nói
chung, dƣới đây là những u cầu chính của công cụdập thủy tĩnh: (a) Độ bền cao
chịu đƣợc áp lực nội tại cao và tải trọng dọc trục trong suốt q trình, (b) Bề mặt
hồn thiện tốt, giảm thiểu ma sát và gia tăng tính định hình, (c) Linh hoạt với các lõi
khn có thể thay thế, (d)Hệ thống dẫn hƣớng tốt và (e) cân bằng thiết kế để giảm
thiểu những yêu cầu lực đóng.
3. Hệ thống áp suất: Hệ thống áp suất (bơm, bộ khuyếch đại, van điều khiển) đƣợc
thiết kế để cung cấp những mức độ áp suất yêu cầu cho một loạt các chi tiết.
4
do an
4. Xi lanh và pít-tơng thủy lực dọc trục: Pít-tơng dọc trục thì cần thiết để vặn chặt
đầu ống để tránh áp suất thoát ra và cung cấp vật liệu vào vùng biến dạng.
Dập thủy tĩnh ống có một số lợi thế so với các phƣơng pháp sản xuất thông
thƣờng. Dập thủy tĩnh ống có các lợi thế sau:
1. Chất lƣợng sản phẩm tốt hơn (dung sai chặt chẽ hơn, hợp nhất chi tiết, giảm trọng
lƣợng thông qua thiết kế phần hiệu quả hơn, cải thiện độ bền và độ cứng của cấu
trúc, và bề mặt hoàn thiện tốt).
2. Giá thành sản xuất thấp hơn do giảm số bƣớc tạo hình và lắp ráp, chi phí cơng cụ
cũng rẻ hơn vì ít bộ phận hơn,hoạt động ít hơn (khơng có đƣờng hàn ở mặt cắt yêu
cầu, các lỗ các thể xuất hiện trong suốt quá trình dập thủy tĩnh) và ít chất thải.
Ứng dụng của dập thủy tĩnh.
Những ứng dụng chính của phƣơng pháp này là sản xuất những ứng dụng có
tính phản chiều và vật dụng gia dụng. Cũng nhƣ các thành phần trong ngành vệ
sinh, hàng không vũ trụ, ô tô và máy bay.Nhiều công ty trong ngành ô tô đã gặt
đƣợc nhiều thành công với quy trình này vì nó làm giảm trọng lƣợng, chi phí tổng
thể, và số lƣợng bộ phận trên mỗi xe.Các ứng dụng ơ tơ có thể đƣợc tìm thấy trong
các bộ phận xả, trục cam, khung tản nhiệt, trục trƣớc và sau, chân đế động cơ, trục
khuỷu, khung ghế, bộ phận cơ thể và khung khơng gian.Q trình dập thủy tĩnh ống
cũng đƣợc sử dụng cho sản xuất vòi nƣớc vòi tắm, các chi tiết nhơm, và thanh thép
panic.
2.2
Hình 2. 3: Các chi tiết có mối nối đƣờng ống dẫn
Các chi tiết mối nối đƣờng ống dẫn là chi tiết không gian cơ bản. Bằng cơng
nghệ dập thủy tĩnh có thể tạo hình đƣợc các chi tiết nhóm này một cách hồn chỉnh
chất lƣợng cao. Các mối ghép nối để đảm bảo chặn khít có thể dùng phƣơng pháp
hàn hoặc ép chặt vào với nhau.
5
do an
