Ứng dụng phần mềm cad cam thiết kế khuôn dập nắp capo ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH
-------------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM THIẾT KẾ KHUÔN
DẬP NẮP CAPO Ơ TƠ
NGÀNH

: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ

: 7520103

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Trần Văn Tùng

Sinh viên thực hiện

: Đỗ Văn Hồng

Mã sinh viên

: 1851060504

Lớp

: K63 - KTCK

Khóa học

: 2018 - 2022

Hà Nội, 2022


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan: Khoá luận tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu của
riêng tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Văn Tùng,
đảm bảo tính trung thực và tuân thủ các quy định về trích dẫn, chú thích tài liệu
tham khảo.
Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này!
Hà Nội, ngày 03 tháng 10 năm 2022
Sinh viên
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam,
em đã được thầy cô giáo giảng dạy tận tình, truyền dạy những kiến thức bổ ích
để em có những kiến thức quan trọng cho chuyên ngành của em sau này.
Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô của trường và đặc biệt là thầy
cơ trong khoa Cơ điện và cơng trình đã giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn
thành bài khóa luận tốt nghiệp này.
Và em cũng chân thành cảm ơn thầy TS. Trần Văn Tùng đã trực tiếp
hướng dẫn em trong việc chọn đề tài và những chỉ dẫn khoa học quý giá trong
suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Đến nay bài khóa luận tốt nghiệp của em đã hồn thành, nhưng do kinh
nghiệm và kiến thức hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những sai sót nên em

rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía thầy, cơ để em học thêm
được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành bài khóa luận tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sản phẩm sau khi dập tấm................................................................. 5
Hình 1.2 các chi tiết dạng trịn xoay ................................................................. 6
Hình 1.3 Các chi tiết hình hộp .......................................................................... 6
Hình 1.4 Khn dập chi tiết vỏ xe ô tô du lịch ................................................. 7
Hình 1.5 Các cơng đoạn tạo ra chi tiết khi dập vuốt ......................................... 7
Hình 1.6 sơ đồ vị trí .......................................................................................... 9
Hình 1.7 dập vuốt thuận và ngược .................................................................... 9
Hình 1.8 Các máy ép thủy lực thường dùng ................................................... 10
Hình 1.9 Máy ép trục khuỷu ........................................................................... 11
Hình 1.10: Sơ đồ quá trình thiết kế chế tạo chi tiết. ....................................... 12
Hình 1.11: Sơ đồ thiết kế công nghệ chế tạo các chi tiết dạng tấm. ............... 13
Hình 1.12: Sơ đồ quá trình tính tốn thiết kế khn dập. ............................... 14
Hình 1.13: Khn và phơi khi dập tạo hình. ................................................... 14
Hình 1.14: Các lỗi thường gặp khi dập vuốt. .................................................. 17
Hình 1.16. Sản phẩm bị đàn hồi lại. ................................................................ 18
Hình 1.17: Tổng quan các chi tiết vỏ ơ tơ. ...................................................... 19
Hình 1.18: Chày vuốt nhất thiết phải tiến được vào cối ................................. 23
Hình 1.19: Các trạng thái tiếp xúc giữa chày và cối khi dập vuốt. ................. 25
Hình 1.20: So sánh mức độ đồng đều về chiều sâu dập vuốt. ........................ 26
Hình 1.21: So sánh mức độ đồng đều về góc kéo phơi................................... 26
Hình 1.22: Các hình thức cắt biên................................................................... 29
Hình 1.23: Gấp mép mặt cong ........................................................................ 30
Hình 1.24: Một số hình dạng của mặt chặn phơi. ........................................... 32
Hình 1.25: Giảm chiều sâu dập vuốt ............................................................... 33

Hình 1.26: Điều kiện khơng bị nhăn khi dập vuốt .......................................... 33
Hình 1.27: Sơ đồ khai triển thuận. .................................................................. 34
Hình 1.28: Sơ đồ khai triển góc. ..................................................................... 34
Hình 1.29: Khn dập vuốt đơn động Hình 1.30: Khn dập vuốt song động
......................................................................................................................... 39


Hình 1.31: Kết cấu điển hình của khn dập vuốt nắp cabin ......................... 41
Hình 1.32: Máy ép thuỷ lực 400 tấn (Hình trái) và máy ép thuỷ lực.............. 44
1500 tấn (hình phải) ........................................................................................ 44
Hình 2.1: Hình ảnh thực tế của các loại nắp capo xe ơ tơ con ........................ 45
Hình 2.2: Mơ hình 3D của chi tiết. ................................................................. 46
Hình 2.3: Phương dập tạo hình chi tiết. .......................................................... 47
Hình 2.4: Hình dạng phơi khai triển. .............................................................. 48
Hình 2.5: Kích thước của phơi. ....................................................................... 48
Hình 2.6: Phơi dải và cách ép sản phẩm. ........................................................ 49
Hình 3.2. Chọn đường phân khn cho chi tiết .............................................. 53
Hình 3.2. Tạo mặt phân khn cho chi tiết ..................................................... 54
Hình 3.4. Tạo hình chữ nhật theo kích thước khn ...................................... 54
Hình 3.5. Tạo hai nửa khn trên và khn dưới ........................................... 55
Hình 3.6. Lịng khn trên và lịng khn dưới.............................................. 56
Hình 3.7: Trình tự các bước mơ phỏng số. ..................................................... 57
Hình 3.8. Sản phẩm mong muốn sau khi dập tạo hình. .................................. 58
Hình 3.9. Mơ hình khn dập chi tiết. ............................................................ 58
Hình 3.10. Mơ hình chia lưới của phơi. .......................................................... 59
Hình 3.11. Phân bố biến dạng tại các vùng khác nhau trên sản phẩm............ 59
Hình 3.12. Phân bố chiều dày sản phẩm. ........................................................ 60
Hình 3.13. Sai lệch kích thước sản phẩm........................................................ 61
Hình 4.1: Phơi cần gia cơng. ........................................................................... 62
Hình 4.2: Chọn máy gia cơng. ........................................................................ 62

Hình 4.3: Chọn gốc toạ độ gia cơng................................................................ 63
Hình 4.4: Chọn kích thước phơi gia cơng. ...................................................... 63
Hình 4.5: Chọn hướng gia cơng phơi. ............................................................. 64
Hình 4.6: Chọn mặt gia cơng. ......................................................................... 64
Hình 4.7: Hình ảnh chọn dao gia cơng............................................................ 65


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM. .......................... 4
1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm ...................................................... 4
1.1.1 Khái niệm chung ...................................................................................... 4
1.1.2 Khái niệm phương pháp dập vuốt ............................................................ 5
1.1.3. Quy trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, sản xuất các chi tiết dạng tấm 11
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dập vuốt. ..................................... 16
1.2. Cơ sở kiến thức về công nghệ dập vỏ ô tô. .............................................. 19
1.2.1. Định nghĩa phân loại chi tiết vỏ ô tô. .................................................... 19
1.2.2. Thiết kế công nghệ dập các chi tiết vỏ. ................................................. 22
1.2.3. Khuôn dập vuốt các chi tiết vỏ.............................................................. 38
1.2.4. Vật liệu sử dụng trong công nghệ dập vỏ ô tô. ..................................... 41
1.2.5. Ví dụ thiết bị thực hiện.......................................................................... 43
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT NẮP
CAPO Ơ TƠ. ................................................................................................... 45
2.1. Xây dựng quy trình cơng nghệ. ................................................................ 45
2.1.1. Phân tích hình dáng hình học của chi tiết. ............................................ 45
2.2.2. Xác định phương dập. ........................................................................... 46
2.1.3. Phần bù cơng nghệ. ............................................................................... 47
2.1.4. Tính tốn phơi. ...................................................................................... 47
2.2. Chọn phương án cơng nghệ. .................................................................... 49
2.3. Tình tốn cơng nghệ và Lựa chọn thiết bị cho các ngun cơng............. 51

2.3.1. Ngun cơng dập tạo hình. ................................................................... 51
2.3.2. Ngun cơng cắt mép:........................................................................... 52
CHƯƠNG III: MƠ PHỎNG SỐ Q TRÌNH TẠO HÌNH CHI TIẾT. ....... 53
3.1. Các buớc thực hiện bài tốn mơ phỏng. ................................................... 53
3.2. Mơ phỏng q trình dập tạo hình. ............................................................ 56
3.2.1. Các bước thực hiện bài tốn mơ phỏng ................................................ 57


3.2.2. Kết quả mơ phỏng số............................................................................. 59
CHƯƠNG IV: GIA CƠNG KHUÔN DẬP NẮP CAPO Ô TÔ. .................... 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 68
1. Kết luận. ...................................................................................................... 68
2. Kiến nghị. .................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO. .............................................................................. 70


LỜI NĨI 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 hố 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 cịn tương đối
lạc hậu. 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 cơng nghệ sản
xuất tiên tiến.
Trong sản xuất Cơ khí, gia cơng áp lực (GCAL) ln 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 vịng
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 cơng 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 cơng 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 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 mơn hóa cao,

1


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 cơng 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. 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 ơtơ, gia cơng áp lực có vai trị hết sức quan trọng. Hầu hết các

chi tiết vỏ xe ô tô đều được chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực, cụ thể
là cơng 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 khơng 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 khơng 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
cơng áp lực nói riêng. Chúng ta đều biết vỏ ơ tơ được hình thành thơng 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
cơng nghệ dập, thiết kế và chế tạo khn mẫu có những nét đặc thù so với các

2


chi tiết thông thường. Nếu không nắm được những nét đặc thù này và có những
biện pháp cơng 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 tơ là rất cao. Trên cơ sở đó, tơi đã quyết định theo đuổi đề tài: “Ứng dụng
phần mềm CAD/CAM thiết kế khuôn dập nắp capo ô tô” để đưa ra giải pháp
kỹ thuật phù hợp với các dạng chi tiết lớn, có biên dạng phức tạp.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành sự tận tình giúp đỡ của thầy TS. Trần
Văn Tùng, trường Đại học Lâm Nghiệp đã giúp em trong q trình hồn thành

đồ án. Lời cảm ơn đến Khoa Cơ Điện – Cơng Trình Trường đại học Lâm
Nghiệp đã tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM.
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 hồn chỉnh khơng cần phải gia cơng tiếp theo, đặc biệt là những sản phẩm
dập tấm. Cơng 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 cơng
nghệ khác như: có thể cơ khí hố 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 ơ tơ (hình 1.1).
Cơng 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 khn.
- 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.

4


- 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 khơng lớn.
- Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hố và
tự động hố, 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 cơng những vật liệu là kim loại mà cịn gia công
những vật phi kim như: Techtolit, hêtinac và các loại chất dẻo.

Hình 1.1. Sản phẩm sau khi dập tấm
Dập tấm thường được thực hiện ở trạng thái nguội (nên cịn được gọi là
dập nguội) khi chiều dày phơi nhỏ (thờng <4 mm) hoặc có thể dập phơi ở trạng
thái nóng khi chiều dày phơi lớn. Một chi tiết sản xuất bằng cơng nghệ dập tấm

có thể thực hiện qua rất nhiều ngun cơng cơng nghệ nhưu: cắt hình, đột lỗ, dập
vuốt, uốn, lên vành, tóp miệng, cắt trích v.v... Một trong những ngun cơng
quan trọng nhất để tạo hình sản phẩm trong cơng nghệ dập tấm đó là dập vuốt.
1.1.2 Khái niệm phương pháp dập vuốt
Dập vuốt là một nguyên công nhằm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng
để tạo ra các chi tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết.

5


Các chi tiết được dập vuốt thường có hình dạng rất khác nhau và được
chia thành các nhóm như sau :
Nhóm chi tiết có hình dạng trịn xoay (đối xứng trục), ví dụ như đáy của
nồi hơi, các chi tiết hình trụ, các loại bát đĩa kim loại, chi tiết của đèn pha, vỏ
đèn, chụp đèn …
Nhóm các chi tiết có dạng hình hộp như các thùng nhiên liệu của động
cơ, vỏ hộp, vỏ bọc các thiết bị điện tử …
Nhóm các chi tiết dạng phức tạp như các chi tiết vỏ oto, chi tiết của máy
kéo,máy bay ...

Hình 1.2 các chi tiết dạng trịn xoay

Hình 1.3 Các chi tiết hình hộp

6


Hình 1.4 Khn dập chi tiết vỏ xe ơ tơ du lịch
Tùy theo chiều cao của chi tiết, người ta có thể dập một hay nhiều ngun
cơng để tạo ra chi tiết. ở ngun cơng đầu, phơi phẳng có đường kính D được

dập vuốt để tạo ra thành phơi rỗng có đường kính d1 và chiều cao h1. ở các
ngun công sau, phôi rỗng được tiếp tục dập vuốt để nhằm mục đích tăng
chiều cao và giảm đường kính (hoăc giảm tiết diện ngang) của phơi.

Hình 1.5 Các cơng đoạn tạo ra chi tiết khi dập vuốt
Các chi tiết thường được dập vuốt với phôi ở trạng thái nguội mà không
cần phải nung phôi. Trừ khi dập vuốt các chi tiết từ các tấm kim loại dày (S >
20 mm) thì người ta có thể nung phơi để giảm trở lực biến dạng. khi dập vuốt
các chi tiết từ phôi tấm bằng hợp kim nhôm, để nâng cao mức độ biến dạng sau
mỗi ngun cơng, người ta có thể nung nóng cục bộ vùng biến dạng dẻo. Để
7


chế tạo các chi tiết dập vuốt, người ta sử dụng các kim loại tấm có tính dẻo cao
như thép cacbon thấp chất lượng và thép kết cấu hợp kim thấp, nhôm , hợp kim
nhôm , và các kim loại khác …
Dập vuốt được tiến hành trong các khuôn chuyên dùng bao gồm các bộ
phận làm việc như : cối có mép làm việc được lượn trịn, chày dập vuốt và tấm
chặn vật liệu. Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối S/D lớn thì khn dập
vuốt khơng thể khơng dùng tấm chặn. Giữa chày và cối có một khe hở Z, trị số
khe hở Z tùy thuộc vào phương pháp dập (có biến mỏng thành hoặc khơng biến
mỏng thành); chiều dày vật liệu phôi S và thứ tự nguyên công. Khi dập vuốt
ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy của chi tiết dập vuốt
cịn phần vành của phơi được tự do và khơng chịu tác dụng của ngoại lực.
Trong quá trình dập vuốt khơng biến mỏng , phần mép vành của phơi có
thể không kéo hết vào trong cối đồng thời sẽ xuất hiện các ứng suất kéo   và
ứng suất nén   . Thành phần ứng suất nén   sẽ tác động theo hướng tiếp
tuyến (hướng vịng) vì vậy với một tỷ số giữa đường kính chi tiết dập vuốt và
đường kính phơi nhất định có thể gây ra hiện tượng nhăn ở vành. Điều đó sẽ
dẫn đến việc kéo các sóng nhăn này vào trong khe hở giữa chày và cối với

ứng suất kéo   rất lớn gây phế phẩm hàng loạt do đứt đáy hay bị rách. Để ngăn
ngừa nếp nhăn, trong các khuôn dập vuốt người ta thường sử dụng tấm chặn
vật liệu, tấm chặn này có tác dụng ép phần vành của phơi vào bề mặt cối, chống
lại sự tạo thành nếp nhăn của vành phơi. Do vậy trong q trình dập vuốt khơng
có biến mỏng người ta còn chia làm 2 dạng dập: dập vuốt khơng biến mỏng
thành có chặn phơi và khơng chặn phôi.
Khi dập vuốt từ phôi phẳng sau một nguyên cơng ta có thể nhận được
chi tiết hình trụ với chiều sâu không lớn, thường chiều cao tương đối h/d < 0,7
– 0,8. khi dập vuốt các chi tiết với chiều sâu lớn hơn, ứng suất kéo ở phần thành
chi tiết (tại tiết diện ngang nguy hiểm) thường tăng lên rất lớn và có thể gây đứt
đáy . vì vậy khi dập vuốt các chi tiết có chiều cao tương đối h/d lớn, người ta
phải tiến hành dập qua nhiều ngun cơng. Khi đó, ứng suất kéo hướng kính,
8


phát sinh ở phần thành chi tiết sẽ giảm đi tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
dập vuốt.
Trong quá trình dập vuốt phơi ở trạng thái nguội, kim loại thường bị hóa
bền, làm giảm tính dẻo của kim loại. sự hóa bền quá mức của kim loại có thể
dẫn đến mất tín dẻo và cuối cùng gây phá hủy. vì vậy q trình chế tạo các chi
tiết có chiều cao tương đối lớn (h/d >1) giữa các nguyên công dập vuốt người
ta thường tiến hành ủ kết tinh lại các bán thành phẩm nhằm khử bỏ sự hóa bền
và phục hồi tính dẻo của kim loại.
Các ngun cơng tiếp theo khi dập vuốt được thực hiện trên các khn
có chặn phơi (hình1.7) hoặc khơng có chặn tùy thuộc vào chiều dày tương đối
của phơi và mức độ biến dạng.

Hình 1.6 sơ đồ vị trí

Hình 1.7 dập vuốt thuận và ngược

9


Các ngun cơng tiếp theo khi dập vuốt cũng có thể thực hiện theo
phương pháp dập vuốt thuận hoặc ngược. khi chày truyền áp lực vào phôi rỗng
ở mặt trong của đáy phơi thì được gọi là phương pháp dập vuốt thuận, cịn khi
chày truyền áp lực vào mặt ngồi của đáy phơi thì gọi là dập vuốt ngược (hình
1.7c) vì khi đó phơi được kéo vào trong cối theo hướng ngược lại so với hướng
dập vuốt lần thứ nhất .
Dập vuốt ngược thường được sử dụng để dập vuốt các chi tiết có dạng
phức tạp như các chi tiết hai đáy hoặc có 2 lớp vỏ. ngồi ra dập vuốt ngược còn
được sử dụng để đồng thời thực hiện 2 nguyên công dập vuốt trong cùng một
bộ khuôn nhằm tăng mức độ biến dạng .
Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, dập vuốt thường được thực
hiện trên các máy ép trục khuỷu tác dụng đơn hoặc máy ép song động. thơng
thường các chi tiết có kích thước lớn và trung bình (vỏ ơ tơ, chậu, xoong nồi
...) thường được dập trên các máy ép thủy lực song động hoặc máy ép song
động cơ khí.

Hình 1.8 Các máy ép thủy lực thường dùng

10


Hình 1.9 Máy ép trục khuỷu

1.1.3. Quy trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, sản xuất các chi tiết dạng
tấm
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, các sản phẩm nhỏ có độ
phức tạp chưa cao. Cơng nghệ chế tạo khn cũng cịn 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 1.10. Quá trình thiết kế cơng nghệ,
chế tạo khn và sản xuất mang tính chất kinh nghiệm. Chính vì vậy, đối với
các chi tiết có hình dạng đơn giản (dạng cốc, hộp, cơn) thì đi theo con đường
tính tốn cơng 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 khơng đối xứng trục, phức tạp như các
chi tiết vỏ ơ tơ thì q trình thiết kế theo trình tự như hình 1.4 khơng 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 u cầu. Với chính sách nội địa hố các sản phẩm cơ khí, nhiều cơ sở, nhà

11


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 thúc đẩy và tiếp cận với các nền
sản xuất của các nước công nghiệp hiện đại.

Hình 1.10: Sơ đồ quá trình thiết kế chế tạo chi tiết.
Ở những nước có ngành cơng nghiệp ơ tơ phát triển như Mỹ, Đức, Anh,
Nhật thì thiết kế quy trình cơng nghệ sản xuất các chi tiết tấm có hình dạng
phức tạp (ví dụ như vỏ ơ tơ) được thực hiện rất bài bản với tính khoa học và độ

chun mơn hố cao, sơ đồ ngun lý chế tạo được thực hiện như hình 1.11.
Theo phương pháp thiết kế như vậy cho phép tiết kiệm thời gian nguyên
vật liệu cho sản xuất thử nghiệm nâng cao chất lượng vật 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 theo phương pháp này là: Cơng nghệ
ảo, mơ phỏng số q trình tạo hình máy chi tiết trên máy với sự hỗ trợ của các
phần mềm thiết kế mô phỏng hiện nay.
Với các chi tiết dập tấm vỏ mỏng, có kích thức lớn, hình dạng khơng
gian phức tạp như vỏ ơ tơ, việc thiết kế các bộ khuôn dập không đơn giản, các

12


bộ khn dập cũng có kích thước lớn và hình dạng phức tạp tương tự như chi
tiết, giá thành của các bộ khn rất cao (ví dụ như khn dập tai trước ôtô UAZ
cũng lên tới nửa tỉ đồng), mất nhiều thời gian thiết kế, chế tạo. Nếu chỉ tính
tốn thiết kế khn căn cứ vào kinh nghiệm thì việc chế tạo khuôn, dập thử,
hiệu chỉnh, sửa khuôn sẽ rất mất thời gian và đôi khi không cho sản phẩm có
chất lượng như mong muốn. Nhưng nếu dựa trên cơ sở mơ phỏng số q trình
biến dạng, việc tính tốn khn dập vỏ ơtơ sẽ được tiến hành nhanh chóng,
chính xác trên máy tính. Căn cứ vào kết quả mơ phỏng số, ta sẽ xác định được
quy trình cơng nghệ tối ưu như số lần dập tạo hình, các thơng số của quá trình
biến dạng như lực dập, lực chặn, ma sát và sẽ có được kích thước hình học,
biên dạng của dụng cụ gia cơng một cách hợp lý.

Hình 1.11: Sơ đồ thiết kế công nghệ chế tạo các chi tiết dạng tấm.
Hình 1.12 biểu diễn q trình tính tốn thiết kế khn và tối ưu cơng
nghệ dựa trên mô phỏng số. Đầu tiên, sản phẩm mẫu (chi tiết) sẽ được số hố
dưới dạng mơ hình 3D. Mơ hình số ban đầu là tập hợp của nhiều điểm trong
không gian hoặc có thể là mơ hình lưới. Sau đó mơ hình sẽ được dựng ở dạng

mặt. Đây sẽ là mơ hình cơ sở cho việc thiết kế mơ hình hình học của khn
(chày, cối, chặn) và phơi như trên hình 1.7.
13


Hình 1.12: Sơ đồ q trình tính tốn thiết kế khn dập.
Sau khi có mơ hình hình học của cả bài tốn bao gồm mơ hình chày, cối,
tấm chặn, phơi, ta sẽ tiến hành mô phỏng số bao gồm các bước:
1. Xây dựng mơ hình thuộc tính biến dạng của phôi và dụng cụ gia công.
2. Chia phần tử cho mơ hình bài tốn.
3. Thiết lập mơ hình tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công.
4. Xây dựng mô hình điều kiện biên của bài tốn như ràng buộc chuyển
vị, lực, nhiệt độ, …
5. Giải bài tồn nhờ tính tốn phần tử hữu hạn.

Hình 1.13: Khn và phơi khi dập tạo hình.
Tối ưu hố cơng nghệ bằng mơ phỏng số được thực hiện với sự trợ giúp
của các phần mềm như Iventor, NX, Solidwork, Catia ... Kết quả mô phỏng là
các hình ảnh trực quan về trường phân bố ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng,
chuyển vị...
Qua quá trình mơ phỏng, ta khơng chỉ có được các kết quả để đánh giá
một quá trình tạo hình vật liệu mà một ưu điểm khác nữa của q trình mơ
14


phỏng số là ta có thể thay đổi được điều kiện biên ảnh hưởng trực tiếp đến quá
trình biến dạng của phôi như vật liệu, lực ép, lực chặn, điều kiện bơi trơn hay
hình dạng của khn, kết cấu khn.Các yếu tố ảnh hưởng 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.Nhưng với việc mơ phỏng số hồn tồn có thể giải quyết

được 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 như trong
môi trường thực tế.
Sau khi chọn được phương án cơng nghệ phù hợp thì bước tiếp theo là
chế tạo sản phẩm mẫu và kiểm chứng độ chính xác của sản phẩm mẫu so với
thiết kế. Nếu chất lượng đạt u cầu thì có thể cho sản xuất loạt lớn, nếu cịn
có nhưng sai sót ta có thể thay đổi điều kiện biên như lực chặn, tốc độ biến
dạng hay ma sát để đạt được kết quả tốt hơn. Nhưng chắc chắn sự thay đổi này
không lớn, bởi kết quả mô phỏng đã đánh giá một cách kỹ lưỡng. Trong suốt
thời gian sản xuất hàng loạt, ta vẫn phải kiểm tra lại, đánh giá sản phẩm để đảm
bảo độ chính xác và đánh giá ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ.
Khn dập tạo hình thường có biên dạng rất phức tạp, phụ thuộc vào
hình dạng của sản phẩm, nên việc gia công phải được tiến hành trên các thiết
bị gia công hiện đại như máy phay CNC, gia công tia lửa điện, gia công khuôn
bằng tia laze, thiết bị gia cơng có kết cấu HEXAPOD, các thiết bị này có thể
gia cơng lịng khn hết sức phức tạp với chất lượng và năng xuất cao hơn.
Hơn thế nữa, cơng nghệ xử lý bề mặt khn cũng có các bước tiến về kỹ thuật
ngoài những phương pháp nhiệt luyện thông thường như thấm Cacbon, nitơ để
tăng độ bền, ngày nay cịn dùng cơng nghệ phủ để tạo ra bề mặt, laze hố bề
mặt có chất lượng cao hơn hẳn, đồng thời có thể tạo ra các bề mặt ma sát hợp
lý cho q trình tạo hình sản phẩm.
Tóm lại, nghiên cứu thiết kế khuôn dập các chi tiết lớn, hình dạng phức
tạp như vỏ ơ tơ dựa trên mơ phỏng số quá trình biến dạng cho phép giảm thiểu
thời gian thiết kế, chỉnh sửa khn mẫu, nhanh chóng thay đổi mẫu mã sản

15


phẩm, đồng thời giảm thiểu các chi phí chế tạo và dập thử. Thông qua mô
phỏng, người kỹ sư nhanh chóng tối ưu các thơng số cơng nghệ và khn mẫu

sao cho tránh được các khuyết tật như nhăn, rách sản phẩm, đồng thời tạo ra
công nghệ hợp lý nhất nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm.
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dập vuốt.
Khi nghiên cứu sự sai hỏng của q trình dập tấm có thể dễ dàng nhận
thấy các dạng phế phẩm sau đây:
 Sản phẩm bị nhăn trên vành.
 Sản phẩm bị rách
 Chiều cao sản phẩm không đồng đều.
 Bề mặt chi tiết bị cào xước.
 Sản phẩm khơng đạt được kích thước chính xác do đàn hồi.
-Các dạng hỏng hóc của sản phẩm này có liên quan trực tiếp tới việc thiết
kế quy trình cơng nghệ, khn, chế tạo khn, vật liệu phôi và đặc biệt nhất là
các thông số công nghệ.
- Hiện tượng rách phơi xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân mà trong đó
chủ yếu là do: mức độ biến dạng vượt quá mức độ biến dạng tới hạn, lực chặn
phơi q lớn, góc lượn cối nhỏ... Để hạn chế mức độ biến dạng quá lớn, có thể
chọn hệ số dập vuốt phù hợp hay chia thành các nhiều ngun cơng trung gian.
Góc lượn của cối cũng hồn tồn có thể điều chỉnh được, thay đổi góc lượn phù
hợp hơn. Nhưng lực chặn phôi là một thông số công nghệ rất quan trọng bởi
nếu điều chỉnh lực chặn phơi khơng đủ thì phơi lại có hiện tượng nhăn trên phần
vành như hình 1.14b. Đối với việc dập vuốt các chi tiết có hình dạng phức tạp,
nếu khơng điều khiển lực chặn hợp lý thì sẽ khơng thể tìm ra một giá trị lực
chặn nào thích hợp vì trên sản phẩm đồng thời xuất hiện cả nhăn lẫn rách.
Trong những trường hợp như vậy buộc phải có những phương pháp đặc biệt
như chặn theo vị trí và lực chặn thay đổi.

16


a) Chi tiết bị rách ở đáy.

b) Chi tiết bị nhăn trên bề mặt vành

Hình 1.14: Các lỗi thường gặp khi dập vuốt.
Hiện tượng chiều cao của sản phẩm dập vuốt không đồng đều rất hay xảy
ra do vật liệu tấm khơng đồng nhất và đẳng hướng. Tính dị hướng ban đầu của
các tấm cán nguội (từ đó cắt thành các tấm phơi) sẽ tạo thành các thớ. Trong
q trình biến dạng, các hạt kim loại và tạp chất phi kim loại có dạng bị kéo
dài, do đó tạo thành cấu trúc dạng chuỗi được xác định trước bởi tính dị hướng
của kim loại. Tính dị hướng của tấm cán sẽ làm cho biến dạng theo các hướng
khác nhau là khơng giống nhau, có thể làm cho phơi theo hướng này dễ dàng
bị kéo dài ra, còn theo hướng khác lại rất khó biến dạng. Sự biến dạng khơng
đồng đều này sẽ làm cho q trình cơng nghệ dài hơn, tốn kém hơn, bởi ta phải
thêm một nguyên công cắt mép một lượng H. Khi tính tốn phơi dập vuốt ta
phải thêm vào kích thước theo các phương một lượng dư hợp lý. Nhưng điều
này sẽ làm cho bề mặt tiếp xúc giữa phôi và mặt vành cối thay đổi, hệ số dập
vuốt thay đổi và làm cho lực chặn cũng thay đổi theo.

a) Chiều cao cắt mép của phôi.

b) Phôi sau khi cắt mép.

17


Hình 1.15: Sản phẩm có chiều cao khơng đồng đều.
Để giảm sự ảnh hưởng của tính dị hướng kim loại đến sự khơng đều của
chiều cao khi dập vuốt, ngồi việc sử dụng phơi có hình dạng phức tạp, người
ta cịn sử dụng cối có mép lượn có độ cong thay đổi hoặc nung nóng khơng đều
phần vành phơi, hoặc thay đổi lực chặn theo đường vành bao của cối, ….

Hiện tượng bề mặt bị cào xước, không nhẵn là do ma sát giữa bề mặt
phôi và phần vành chặn, góc lượn cối quá lớn, cũng có thể do lực chặn phôi
trên phần vành lớn. Hiện tượng này không những làm giảm chất lượng sản
phẩm mà còn gây ra phế phẩm nếu ta dập những vật liệu tấm có lớp sơn, mạ
bảo vệ trên bề mặt, bởi các lớp phủ trên bề mặt sẽ bị cào xước và phá huỷ. Để
giảm hiện tượng này ta có thể giảm ma sát bằng cách bơi trơn hoặc có thể tạo
ra lực chặn phơi hợp lý.

Hình 1.16. Sản phẩm bị đàn hồi lại.
Một trong những hiện tượng thường xuyên xảy ra đối với các q trình
uốn tấm, dập các chi tiết có bán kính lớn, đặc biệt là tấm mỏng, đó là đàn hồi
lại. Hiện tượng này có nghĩa là sau khi biến dạng phơi bị đàn hồi lại và làm cho
các góc bị sai lệch so với góc sản phẩm tính tốn ban đầu. Để giảm hiện tượng
đàn hồi lại có thể tính tốn góc thực tế nhỏ hơn, làm cho vật liệu phôi vừa bị

18