Nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép chảy các chi tiết micro kết hợp với nguồn năng lượng siêu âm

..

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------------------

Trần Đình Hƣng

NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ ÉP CHẢY CÁC CHI TIẾT
MICRO KẾT HỢP VỚI NGUỒN NĂNG LƢỢNG SIÊU ÂM

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
T.S Lê Trung Kiên

Hà Nội -2018


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Mục lục

LỜI NĨI ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT SIÊU NHỎ
VÀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM ....................................................................................................... 3
1.1

Tổng quan tình hình nghiên cứu ................................................................................... 3

1.2

Tổng quan về chi tiết siêu nhỏ ....................................................................................... 3

1.3

Tổng quan về cơng nghệ tạo hình các chi tiết siêu nhỏ ............................................... 4

1.3.1
1.3.1.1

Khái niệm và phân loại ...................................................................................................4

1.3.1.2

Dập khối trong khn hở ...............................................................................................5

1.3.1.3

Dập khối trong khn kín ..............................................................................................8

1.3.1.4

Ép chảy .............................................................................................................................9

1.3.2

1.4

Cơng nghệ tạo hình sản phẩm dạng khối ............................................................. 4

Cơng nghệ tạo hình sản phẩm dạng tấm ............................................................ 10

1.3.2.1

Khái niệm và phân loại .................................................................................................10

1.3.2.2

Cơng nghệ cán tạo hình bề mặt....................................................................................11

1.3.2.3

Cắt hình đột lỗ ...............................................................................................................13

1.3.2.4

Uốn .................................................................................................................................15

1.3.2.5

Dập vuốt .........................................................................................................................16

Tổng quan về thiết bị gia công các chi tiết siêu nhỏ .................................................. 18

1.4.1

Đặc điểm của các thiết bị siêu nhỏ ....................................................................... 18

1.4.2

Một vài thiết bị điển hình ..................................................................................... 18

1.5

Tổng quan về cơng nghệ siêu âm ................................................................................ 21

1.5.1

Khái niệm siêu âm ................................................................................................. 21

1.5.2

Phân loại sóng siêu âm.......................................................................................... 22

1.5.3

Các thông số trong siêu âm .................................................................................. 23

1.5.3.1

Phƣơng trình truyền sóng siêu âm và siêu âm............................................................23

1.5.3.2

Tốc độ âm thanh trong chất rắn ..................................................................................24

1.5.3.3

Áp lực âm (P) .................................................................................................................24

1.5.3.4

Năng lƣợng âm (E) ........................................................................................................25

1.5.3.5

Cƣờng độ âm (I) ............................................................................................................25

1.5.4

Tính chất của siêu âm ........................................................................................... 25

1.5.5

Cấu tạo bộ siêu âm ................................................................................................ 27

1.5.5.1

Bộ nguồn ........................................................................................................................27


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

1.6

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

1.5.5.2

Bộ chuyển đổi ................................................................................................................28

1.5.5.3

Bộ khuếch đại Bosster...................................................................................................29

So sánh thiết bị tạo hình chi tiết siêu nhỏ và thiết bị tạo hình chi tiết thơng thƣờng30

1.6.1

Kích thƣớc ............................................................................................................. 30

1.6.2

Lực tác dụng .......................................................................................................... 30

1.6.3

Cấu tạo thiết bị ...................................................................................................... 31

1.7

Ứng dụng của siêu âm trong gia công các chi tiết siêu nhỏ ...................................... 31

1.7.1

Ép chảy................................................................................................................... 31

1.7.2

Dập vuốt ................................................................................................................. 32

1.8

Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình tạo hình chi tiết Micro .................................... 34

1.8.1 Kích thƣớc hạt .............................................................................................................. 34
1.8.2 Ảnh hƣởng của ma sát ................................................................................................. 36
1.8.3 ảnh hƣởng của tốc độ ................................................................................................... 37
CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ ............................................................ 40
2.1

Thông số kỹ thuật ......................................................................................................... 40

-

Chi tiết cần gia công ..................................................................................................... 40

2.2

Sơ đồ động và nguyên lý tạo hình chi tiết .................................................................. 42

2.3

Sơ đồ máy và các cụm chi tiết chính ........................................................................... 43

2.3.1

Sơ đồ máy............................................................................................................... 43

2.3.2

Các cụm chi tiết chính .......................................................................................... 44

2.4

2.3.2.1

Bàn máy .........................................................................................................................44

2.3.2.2

Cụm vít me – đai ốc.......................................................................................................46

2.3.2.3

Cơ cấu chấp hành..........................................................................................................47

2.3.2.4

Cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer .......................................................................48

Tính tốn và lựa chọn các cụm chi tiết chính ............................................................ 49

2.4.1

Máy ép nén khí ...................................................................................................... 49

2.4.2

Nguồn phát sóng siêu âm ...................................................................................... 50

2.4.3

Xilanh- Piston khí nén .......................................................................................... 50

2.4.4

Động cơ .................................................................................................................. 51

2.4.5

Bộ chuyển đổi Tranducer .................................................................................... 54

2.4.6

Van điện từ ............................................................................................................ 55

2.4.7

Van điều áp ............................................................................................................ 56

Kết luận ........................................................................................................................................ 57

CHƢƠNG III: CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH ........................... 58


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

3.1

Thiết bị ép chảy có tích hợp siêu âm .......................................................................... 58

3.2

Cụm đế máy .................................................................................................................. 59

3.2.1

Bàn ép..................................................................................................................... 60

3.2.2

Ổ đỡ trục chính ..................................................................................................... 61

3.2.3

Trục chính.............................................................................................................. 62

3.3

Cụm thân máy .............................................................................................................. 63

3.3.1

Bản vẽ thiết kế ....................................................................................................... 63

3.3.2

Hình ảnh chế tạo chi tiết thực tế .......................................................................... 67

3.4

Cụm mang bộ chuyển đổi Tranducer......................................................................... 69

3.4.1

Bản vẽ thiết kế ....................................................................................................... 69

3.4.2

Hình ảnh chi tiết trong thực tế............................................................................. 73

3.5

Quy trình lắp ráp phần cơ khí .................................................................................... 75

Kết luận ........................................................................................................................................ 81
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................................... 83


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí
LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là những nghiên cứu
của riêng cá nhân tơi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và
ngoài nước đã được xuất bản. Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sử dụng kết quả
của người khác.

Tác giả
Trần Đình Hƣng


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí
LỜI CẢM ƠN

Để có thể hồn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân tác giả,
cịn phải kể đến những sự giúp đỡ tận tình của các thầy cơ, bạn bè và gia đình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Lê Trung Kiên, người đã giúp đỡ tơi rất nhiều
trong q trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các thầy cô thuộc bộ mơn Gia Cơng Áp
Lực - Viện Cơ khí - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã có những góp ý quý báu về
nội dung của đề tài. Đồng thời, tôi cũng xin gửi tới các bạn bè, đồng nghiệp đã cùng tôi
trao đổi và giúp tôi tháo gỡ nhiều vướng mắc trong quá trình thực hiện.
Cuối cùng tơi xin gửi tới gia đình và người thân, những người luôn bên cạnh tôi, chỗ
dựa tinh thần giúp tôi vượt qua những khó khăn trong thời gian qua.


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Một vài sản phẩm của cơng nghệ micro forming [10] ...................................4
Hình 1.2: Sơ đồ ngun lý dập thể tích trong khn hở ................................................5
Hình 1.3: Mặt phân khn với một vài chi tiết đơn giản ...............................................6
Hình 1.4: Hình: cấu tạo rãnh thốt biên .........................................................................7
Hình 1.5: Các loại rãnh thốt biên..................................................................................7
Hình 1.6: Một số sản phẩm được dập khối trong khn hở ...........................................7
Hình 1.7: Sơ đồ ngun lý q trình dập thể tích trong khn kín ................................ 8
Hình 1.8: Một số sản phẩm được dập khối trong khn kín ..........................................8
Hình 1.9: (a) Ngun lý ép chảy xi; (b) Nguyên lý ép chảy ngược ........................... 9
Hình 1.10: Một vài hình ảnh khn ép chảy ................................................................ 10
Hình 1.11: Một vài sản phẩm của cơng nghệ ép chảy .................................................10
Hình 1.12: Nguyên lý tạo hình bề mặt .........................................................................12
Hình 1.13: Các loại khn cán với các hoa văn khác nhau .........................................12
Hình 1.14: Thiết bị cán. ................................................................................................ 13
Hình 1.15: Sơ đồ nguyên lý cắt đột bằng khn .......................................................... 13
Hình 1.16: Sơ đồ ngun lý cắt trên máy cắt dao thẳng ..............................................14
Hình 1.17: Khn cắt đột và sản phẩm ........................................................................14
Hình 1.18: Sơ đồ nguyên lý ngun cơng uốn ............................................................. 15
Hình 1.19: Ứng dụng trong thực tế ..............................................................................15
Hình 1.20: Sản phẩm cơng nghệ uốn ...........................................................................16
Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt chi tiết tròn xoay ..............................................17
Hình 1.22: Một vài sản phẩm của cơng nghệ dập vuốt ................................................17
Hình 1.23: Máy tiện chi tiết siêu nhỏ ...........................................................................18
Hình 1.24: Máy phay chi tiết siêu nhỏ và một vài sản phẩm .......................................19
Hình 1.25: Máy cắt dây các chi tiết siêu nhỏ và một vài sản phẩm ............................. 19
Hình 1.26: Máy ép chảy và một số sản phẩm ép ........................................................ 20

Hình 1.27: Sóng dọc .....................................................................................................22
Hình 1.28: Sóng ngang .................................................................................................22
Hình 1.29: Sóng dọc - ngang ........................................................................................ 23
Hình 1.30: Cấu tạo bộ phát siêu âm .............................................................................27
Hình 1.31: Sơ đồ khối của bộ phát sóng siêu âm ......................................................... 28
Hình 1.32: Tranducer 20kHz ........................................................................................ 28
Hình 1.33: Bộ khuếch đại booster ................................................................................29
Hình 1.34: thiết bị ép chảy có tích hợp siêu âm và sản phẩm ......................................31


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.35: Sản phẩm thu được sau q trình ép chảy..................................................32
Hình 1.36: (a) Thiết đặt quá trình dập vuốt, (b) Khn dập vuốt ................................ 33
Hình 2.1: Chi tiết tiếp điểm chân điện tử .....................................................................40
Hình 2.2: Biểu đồ lực ép phụ thuộc hành trình chày trong quá trình ép chảy chi tiết
tiếp điểm điện tử ................................................................................................................40
Hình 2. 3: Đồ thị lực với các vận tốc khác nhau .......................................................... 41
Hình 2.4: Sơ đồ động của máy ép khí nén có tích hợp siêu âm ...................................42
Hình 2.5: Sơ đồ máy.....................................................................................................43
Hình 2.6: Cụm bàn máy ............................................................................................... 44
Hình 2.7: Kiểm nghiệm bền cụm trục chính của thiết bị .............................................45
Hình 2.8: Cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer ......................................................... 48
Hình 2.9: máy nén khí mini .......................................................................................... 49
Hình 2.10: Bộ nguồn phát sóng siêu âm ......................................................................50
Hình 2.11: Xi lanh khí nén ........................................................................................... 50
Hình 2.12: Hình ảnh vít me- đai ốc ..............................................................................52
Hình 2.13: Động cơ giảm tốc ....................................................................................... 53

Hình 2.14: Cụm siêu âm ............................................................................................... 54
Hình 2.15: Van điện từ .................................................................................................55
Hình 2.16: Cấu tạo van điện từ ....................................................................................55
Hình 2.17: Van điều chỉnh áp suất khí nén ..................................................................56
Hình 3. 1: Bản vẽ chi tiết đế máy .................................................................................59
Hình 3. 2: Bản vẽ chi tiết tấm bàn ép ...........................................................................60
Hình 3. 3: Bản vẽ chi tiết ổ đỡ trục chính ....................................................................61
Hình 3. 4: Bản vẽ trục chính ........................................................................................ 62
Hình 3. 5:Bản vẽ lắp cụm thân máy .............................................................................63
Hình 3. 6: Bản vẽ bích trên .......................................................................................... 64
Hình 3. 7: Bản vẽ thanh giằng ......................................................................................65
Hình 3. 8: Bản vẽ bích dưới ......................................................................................... 66
Hình 3. 9: Bản vẽ lắp cụm chứa bộ phát sóng siêu âm ................................................69
Hình 3. 10: Bản vẽ bích trên ........................................................................................ 70
Hình 3. 11: Bản vẽ tấm giằng ....................................................................................... 71
Hình 3. 12: Bản vẽ bích dưới ....................................................................................... 72
Hình 3. 13: Quy trình lắp ráp cụm đế máy ...................................................................75


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 3. 14: Lắp ráp đầu chuyển đổi Tranducer vào cụm khung ..................................76
Hình 3. 15: lắp ráp cụm thân máy ................................................................................77
Hình 3. 16: Lắp ráp cụm thân máy vào trục chính ....................................................... 77
Hình 3. 17: Lắp ổ trượt bi vào cụm thân ......................................................................78
Hình 3. 18: Lắp trục dẫn hướng và lị xo .....................................................................78
Hình 3. 19: Lắp ghép cụm nối ......................................................................................79
Hình 3. 20: Lắp ghép động cơ và vít me đai ôc ........................................................... 80

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí
Danh mục bảng

Bảng 1. 1: Tốc độ âm thanh trong chất rắn ..................................................................24
Bảng 1. 2: bảng hệ số khuếch đại theo màu sắc bosster ..............................................29
Bảng 1. 3: so sánh kết quả dập khi có và khơng có siêu âm ........................................34
Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật của thiết bị máy ép khí nén có tích hợp siêu âm...........41
Bảng 2. 2: Bảng kê chi tiết sơ đồ máy ép khí nén ........................................................ 44
Bảng 2. 3: Bảng kê chi tiết cụm bàn máy.....................................................................45
Bảng 2. 4: Bảng kê chi tiết cụm mang đầu chuyển đổi Tranducer .............................. 48
Bảng 2. 5: Khối lượng cụm thân và cụm chứa đầu siêu âm được ............................... 52
Bảng 2. 6: Bảng kê chi tiết cụm siêu âm ......................................................................54
Bảng 3. 1: Bảng quy cách chế tạo các cụm chi tiết máy ..............................................58
Bảng 3. 2: Hình ảnh chế tạo chi tiết thực tế .................................................................68
Bảng 3. 3: Hình ảnh chi tiết được chế tạo thực tế ........................................................ 74


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

LỜI NĨI ĐẦU
 Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây, ngồi những sản phẩm máy móc, sinh hoạt cuộc sống phục vụ
những nhu cầu thiết yếu. Xã hội càng phát triển dẫn đến các nhu cầu của thực tế địi hỏi
những sản phẩm nhỏ nhẹ, tích hợp nhiều chức năng đã làm xuất hiện cuộc cách mạng
trong công nghệ và thiết kế chi tiết nhỏ, dẫn đến nhiều ứng dụng trong ngành chế tạo thiết
bị vi tính, điện thoại, đồ dùng y tế… Các quy trình được sử dụng để đạt được kích thước
nhỏ như vậy là rất nhiều và nó thay đổi từ kỹ thuật thơng thường sang các công nghệ phức
tạp hơn, nghiên cứu về lĩnh vực này được gọi là Microforming- tạo hình siêu nhỏ. Nó
được định nghĩa là sản xuất các chi tiết với kích thước rất nhỏ trong phạm vi vài mm tới
các chi tiết có kích thước nhỏ hơn tới µm. Chế tạo các chi tiết có kích thước bình thường
và các chi tiết có kích thước cỡ vài micromet có những sự khác biệt nhau rất lớn. Đặc biệt
khi ta nghiên cứu và tích hợp thêm sự tác động của sóng siêu âm vào cơng nghệ tạo hình
siêu nhỏ sẽ tạo biến dạng dẻo cho kim loại được hình thành tốt hơn. Q trình ép ít có mài
mịn, giảm được lực ép và bề mặt được hồn thiện tốt hơn.
Thơng qua luận văn này em muốn em muốn mang đến cái nhìn sâu rộng nhất về cơng
nghệ tạo hình chi tiết siêu nhỏ đặc biệt ở đây là thiết bị tạo hình. Trong đó thiết bị đã được
nghiên cứu và tích hợp thêm sóng siêu âm để hỗ trợ q trình tạo hình.
 Kết quả dự kiến
Nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị ép chảy các chi tiết siêu nhỏ, xây dựng thiết kế chế
tạo thiết bị ép có tích hợp được thiết bị với nguồn năng lượng siêu âm.
 Giới thiệu đề tài
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị ép có tích hợp siêu âm,
Tranducer 20kHz. Áp dụng cho các sản phẩm ép chảy với kích thước siêu nhỏ.
 Phương pháp nghiên cứu
Từ cơ sở các tài liệu, các nghiên cứu, đề tài đi trước, các bài báo nước ngoài để phát
triển, nghiên cứu thiết kế chế tạo và tìm cách tích hợp bộ siêu âm vào thiết bị ép.
1

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên mơ hình
thực tế:
 Nghiên cứu lý thuyết:
-

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ gia công các chi tiết siêu nhỏ

-

Nghiên cứu tổng quan về các chi tiết siêu nhỏ

-

Nghiên cứu về các thiết bị gia công trong lĩnh vực chế tạo chi tiết siêu nhỏ

-

Nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ siêu âm

-

Tìm hiểu các ứng dụng của công nghệ siêu âm

 Thực nghiệm:
-

Xây dựng thiết kế mơ hình thiết bị ép

-

Xây dựng bản vẽ thiết kế

-

Nghiên cứu tính tốn lựa chọn và chế tạo thiết bị

2


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CÁC CHI TIẾT SIÊU NHỎ
VÀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu
Việc sản xuất các chi tiết có kích thước siêu nhỏ đang ngày càng trở nên quan trọng và
cần thiết hơn bao giờ hết trong các lĩnh vực điện tử, máy tính, hay cả các thiết bị y tế. Vì
các chi tiết có kích thước rất nhỏ so với bình thường, có những chi tiết mà mắt thường khó
có thể nhìn thấy được và q trình sản xuất ra chúng gặp rất nhiều khó khăn trong q
trình bơi trơn, cung cấp nhiệt làm tăng tính biến dạng dẻo của kim loại hay đơn giản là
chính kích thước của các chi tiết quá nhỏ cũng ảnh hưởng tới quá trình nghiên cứu chế tạo
thiết bị sản xuất. Nhờ cơng nghệ tiên tiến hiện nay đã có rất nhiều các phương án đưa ra
nhằm mục đích hỗ trợ sản xuất các chi tiết siêu nhỏ. Phương pháp tạo chi tiết siêu nhỏ
bằng phương pháp gia công áp lực với sự tích hợp thêm hệ thống siêu âm đang được
nghiên cứu phát triển.

Đề tài được phát triển nhằm nghiên cứu chế tạo thiết bị ép sử dụng khí nén trong đó có
tích hợp siêu âm. Qua đó sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về phương pháp tạo hình
bằng áp lực, từ đó tạo tiền đề cho các nghiên cứu sau này.
1.2 Tổng quan về chi tiết siêu nhỏ
Định nghĩa: Chi tiết micro là những chi tiết có kích thước nhỏ từ một vài chục µm
đến một vài mm, trong công nghệ chế tạo được gọi là các chi tiết siêu nhỏ. Chúng thường
được chế tạo từ những kim loại, hợp kim màu và được sử dụng rộng rãi trong ngành công
nghiệp điện tử, tự động điều khiển, kĩ thuật đo, máy tính và thiết bị di động. Các chi tiết
siêu nhỏ thuộc nhóm các chi tiết có hình dạng phức tạp, kích thước rất nhỏ nên chỉ có thể
được chế tạo bằng cơng nghệ dập tạo hình như cắt, đột, uốn từ phôi tấm hay công nghệ ép
chảy, dập nổi, dập khn kín với các đặc điểm tiết kiệm vật liệu, giảm số lượng nguyên
công, năng suất và độ chính xác cao.

3


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.1: Một vài sản phẩm của cơng nghệ micro forming [10]
1.3 Tổng quan về cơng nghệ tạo hình các chi tiết siêu nhỏ
Cơng nghệ tạo hình các chi tiết siêu nhỏ cũng tương tự cơng nghệ tạo hình các chi tiết
thơng thường, có điều kích thước sản phẩm và thiết bị là rất nhỏ. [2,5,6]
1.3.1

Cơng nghệ tạo hình sản phẩm dạng khối [2,5]

1.3.1.1 Khái niệm và phân loại
 Khái niệm

- Cơng nghệ dập tạo hình khối là phương pháp dập tạo hình sản phẩm dạng khối
bằng cách tác dụng lực làm biến dạng dẻo kim loại trong lịng khn.


Phân loại
- Dập khối trong khuôn hở
4


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

- Dập khối trong khn kín
- Dập nổi
- Ép chảy
1.3.1.2 Dập khối trong khuôn hở
 Khái niệm: Sau khi dập thể tích trong khn hở, ở chỗ sản phẩm của nó có vành
biên bao quanh chu vi của mặt phân khn. Vành biên này có ý nghĩa cơng nghệ đặc biệt
và khn khơng thể thiếu đi nó được.Thiết bị chủ yếu để dập bằng khuôn hở là máy búa và
các loại máy ép khác.


Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.2: Sơ đồ ngun lý dập thể tích trong khn hở
 Mặt phân khuôn
5

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

- Mặt phân khn chia khn thành 2 nửa khn trên và khn dưới, thuận lợi cho
q trình điền đầy kim loại, đặt phôi và lấy phôi ra khỏi khuôn.
- Mặt phân khn có thể là mặt phẳng hoặc mặt gấp khúc

Hình 1.3: Mặt phân khn với một vài chi tiết đơn giản
 Vành biên
- Vành biên là phần kim loại thừa bao quanh vật dập
- Tăng trở lực biến dạng để điền đầy các hốc hẹp, rãnh sâu trong lịng khn
- Vành biên được cắt bởi các ngun cơng sau dập
 Rãnh thoát biên
- Rãnh thoát biên bao gồm vành cầu biên (a) và túi đựng kim loại (b)

6


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.4: Hình: cấu tạo rãnh thốt biên

Hình 1.5: Các loại rãnh thốt biên
 Sản phẩm

Hình 1.6: Một số sản phẩm được dập khối trong khuôn hở
7

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

1.3.1.3 Dập khối trong khn kín
 Khái niệm
- Sau khi dập thể tích trong khn kín thì thể tích của phơi khơng thay đổi nhiều do
khơng có rãnh thốt biên.
- Một phần nhỏ kim loại chảy vào các khe hở của khuôn tạo thành các bavia cùng
hướng với lực tác dụng, chiều dày lớp bavia không đổi trong suốt quá trình dập
- Sản phẩm sau q trình dập trên khn kín có độ chính xác cao.
 Sơ đồ ngun lý

Hình 1.7: Sơ đồ ngun lý q trình dập thể tích trong khn kín
 Sản phẩm

Hình 1.8: Một số sản phẩm được dập khối trong khn kín
8


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

1.3.1.4 Ép chảy
 Khái niệm:
- Q trình ép chảy là phôi được cấp vào trong cối được chế tạo tương tự như khn
kín nhưng có các lỗ thốt kim loại, khi quá trình ép chảy diễn ra thì kim loại bị biến

dạng theo theo định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất, một phần kim loại được chảy ra
khỏi lòng khn qua lỗ thốt kim loại, hầu như ko có kim loại thừa nếu như kích thước
phơi chính xác.
- Vật dập bằng phương pháp ép chảy bao gồm 2 thành phần: Phần thân và phần chân.
 Phân loại
Căn cứ vào đặc điểm công nghệ của ép chảy người ta phân ép chảy thành nhiều loại
như sau:
- Ép chảy ngược
- Ép chảy xuôi
- Ép chảy nghiêng
- Ép chảy hỗn hợp
 Sơ đồ ngun lý

Hình 1.9: (a) Ngun lý ép chảy xi; (b) Nguyên lý ép chảy ngược
(c) Nguyên lý ép chảy hỗn hợp

9


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

 Q trình ép chảy xảy ra trong 3 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất xảy ra từ đầu cho
đến khi phơi phình ra chạm vào thành lịng khn. Giai đoạn này mang tính chất
của ngun cơng chồn nhiều hơn. Giai đoạn thứ hai là giai đoạn bắt đầu từ khi chỗ
phình tang trống của phơi chạm vào thành lịng khn cho đến khi cả lịng khn
được điền đầy. Giai đoạn thứ ba bắt đầu từ khi lịng khn đực được điền đầy cho
đến khi kim loại được ép chảy ra lỗ thốt ra ngồi đủ khối lượng cần thiết và kết
thúc quá trình ép chảy.

Hình 1.10: Một vài hình ảnh khn ép chảy
 Sản phẩm

Hình 1.11: Một vài sản phẩm của cơng nghệ ép chảy
1.3.2

Cơng nghệ tạo hình sản phẩm dạng tấm [2]

1.3.2.1 Khái niệm và phân loại
 Khái niệm
10


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

- Cơng nghệ tạo hình kim loại tấm là cơng nghệ tạo hình chi tiết ( cụm chi tiết) có
hình dạng và kích thước cần thiết từ kim loại tấm bằng cách biến dạng tạo hình phơi
kim loại nhờ khn dập.
 Phân loại
- Cơng nghệ cán tạo hình bề mặt
- Cắt hình – đột lỗ
- Uốn
- Dập vuốt
1.3.2.2 Cơng nghệ cán tạo hình bề mặt
 Định nghĩa
- Cơng nghệ này sử dụng khi cần tạo hình bề mặt của một băng hay dải kim loại với
các họa tiết trên băng mang tính lặp lại. Bản chất của việc biến dạng bề mặt kim loại

trên trục lăn chính là q trình cán nổi hình trên bề mặt kim loại: là phương pháp làm
biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều
dày của phơi
- Q trình có thể là cán nguội hoặc cán nóng tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm hoặc
loại vật liệu có thể là tấm hoặc khối. Sản phẩm sau khi cán hình trên trục cán có các đặc
điểm sau:
- Cán khơng những làm thay đổi hình dạng và kích thước phơi mà cịn nâng cao chất
lượng kim loại, phá hủy tổ chức đúc, tạo nên tổ chức mới có độ bền cao và hạt nhỏ mịn.
- Năng suất cao, dễ cơ khí hố và tự động hố.
- Sản phẩm cán nguội có độ nhẵn và độ chính xác cao hơn nhưng u cầu lực cán lớn
và làm khn chóng mòn.

11


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.12: Ngun lý tạo hình bề mặt
- Để tạo các sản phẩm khác nhau ta chỉ cần thay đổi khn cán trên máy cán thì sẽ
thu được các sản phẩm tương ứng. Trong q trình tạo hình hồn tồn có thể sử dụng
chát bơi trơn để giảm ma sát và nâng cao tuổi thọ của trục cán. Chất bôi trơn có thể là
dầu, hay dạng bột nhão có pha bột graphit

Hình 1.13: Các loại khn cán với các hoa văn khác nhau
Thiết bị cán được sử dụng là các loại máy cán chuyên dụng. Kết cấu trục cho phép thay
quả cán nhanh để đa dạng hóa sản phẩm

12

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.14: Thiết bị cán.
1.3.2.3 Cắt hình đột lỗ
 Mục đích
- Pha tấm kim loại thành các tấm nhỏ
- Dập cắt tạo chi tiết
- Dập tạo lỗ trên sản phẩm
 Phương pháp cắt đột
- Máy cắt chuyên dụng, máy cắt đá, cưa, máy plastma
- Khn
 Sơ đồ ngun lý

Hình 1.15: Sơ đồ nguyên lý cắt đột bằng khuôn
13


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Hình 1.16: Sơ đồ ngun lý cắt trên máy cắt dao thẳng
 Sản phẩm

Hình 1.17: Khn cắt đột và sản phẩm
14