Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TẤN THỊNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT CHI TIẾT
KHUNG XƯƠNG NỆM GHẾ NGỒI XE TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TẤN THỊNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT CHI TIẾT
KHUNG XƯƠNG NỆM GHẾ NGỒI XE TẢI

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 85.20.10.3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ HOÀI NAM

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN!
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi, số liệu và kết quả nghiên
cứu trong luận văn này chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn.
Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc.
Đà Nẵng, tháng 9 năm 2019
Học viên

Nguyễn Tấn Thịnh


LỜI CẢM ƠN!
Có được kết quả nghiên cứu này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn và kính trọng sâu sắc
tới Ban lãnh đạo công ty TNHH MTV sản xuất Khuôn Chu Lai - Trường Hải cùng các
nhân sự hỗ trợ dự án đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình thực
hiện đề tài.
Đặt biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn: TS. Lê Hoài
Nam, người hướng dẫn khoa học, đồng thời bỏ nhiều thời gian và công sức giúp đỡ tơi
trong suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn.
Các thầy trong Khoa cơ khí – Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã động viên tinh
thần, chỉ bảo trong thời gian làm đề tài và hoàn thành luận văn.
Sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ cơng nhân viên công ty TNHH MTV sản xuất
Khuôn trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm.
Tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã tạo mọi điều kiện động viên tơi hồn thành
luận văn.
Tác giả luận văn

Nguyễn Tấn Thịnh

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT CHI TIẾT
KHUNG XƯƠNG NỆM GHẾ NGỒI XE TẢI
Học viên: Nguyễn Tấn Thịnh
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019
Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Khn dập vuốt hiện đang ngày càng được ứng dụng để sản xuất các linh kiện
sản xuất bằng phương pháp gia công áp lực trên tấm kim loại cho ô tô trên thế giới,
ở Việt Nam chưa được các nhà sản xuất ứng dụng chế tạo linh kiện nội địa hóa vì gặp khó
khăn về sản lượng và về công nghệ. Nội dung này trình bày về quá trình từ thiết kế sản
phẩm bằng công nghệ thiết kế ngược đến thiết kế khuôn bằng công nghệ mô phỏng biến
dạng để sản xuất chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải, một trong các linh kiện của ơ
tơ, góp phần nâng cao hàm lượng công nghệ và năng suất, hạ giá thành sản phẩm. - Công
nghệ chế tạo khuôn dập vuốt là một công nghệ tiên tiến đã được Cơng ty TNHH
MTV Cơ Khí Chu Lai – Trường Hải (CMC) ứng dụng thành công để chế tạo một số
chi tiết xe tải, từ đó nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của xe, giảm giá thành sản phẩm.
- Trên cơ sở này, chúng ta có thể tiến hành ứng dụng tiếp để sản xuất gia công tất cả
các bộ khuôn dập vuốt cho các loại linh kiện tương tự của xe tải, xe khách và xe du
lịch trong tương lai.
Từ khóa – khn dập vuốt, xe tải, linh kiện ơ tơ, nội địa hóa.
RESEARCH DESIGN MOLDING BUCKET DETAILED BUCKET FRAME
WITH SLEEPER CHAIR
Abstract - The deep drawing die are increasingly being applied to produce
components manufactured by pressure machining on metal sheets for cars around the
world, in Vietnam, it has not been applied by manufacturers. manufacturing localized
components because of difficulty in production and technology. This content covers
the process from product design by reverse engineering technology to mold design by
deformation simulation technology to produce the details of the frame of the truck seat
cushion, one of the components of the umbrella. and contribute to improving
technology content and productivity, reducing product costs.

- The technology of deep drawing die is an advanced technology that has been
successfully applied by Chu Lai - Truong Hai Mechanical Co., Ltd. (CMC) to
manufacture some truck parts, thereby increasing the internal ratio. localization of the
vehicle, reducing product costs.
- On this basis, we can proceed with the next application to produce and process all
sets of deep drawing die for similar components of trucks, passenger cars and
passenger cars in the future.
Keywords – injection mould, truck, automobile part, localization.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN! .......................................................................................................
LỜI CẢM ƠN! .............................................................................................................
MỤC LỤC ....................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU
..........................................................................................
MỞ ĐẦU...................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẬP VUỐT...................................3
1.1.Khái qt về cơng nghệ dập vuốt........................................................................3
1.1.1.Khái niệm.........................................................................................................3
1.1.2.Sơ đồ nguyên lý................................................................................................3
1.1.3.Phân loại:..........................................................................................................4
1.1.4.Ưu nhược điểm của công nghệ dập vuốt..........................................................6
1. 2. Năng lực công nghệ dập vuốt trong ngành sản xuất khuôn mẫu........................6
1.3. Hệ thống công nghệ cấu thành...........................................................................7
1.3.1. Thiết kế, gia công khuôn.................................................................................7
1.3.2. Chế tạo sản phẩm............................................................................................8
II: ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ..................................................................................9
2.1.Phân tích các thơng số của cơng nghệ dập vuốt [1].............................................9

2.1.4. Tính tốn số lần dập tối ưu............................................................................ 18
2.2. Phân tích các đặc điểm của cơng nghệ dập vuốt [3].........................................20
2.2.1. Q trình biến dạng của cơng nghệ dập vuốt................................................. 20
2.2.2. Độ chính xác của sản phẩm dập vuốt và u cầu cơng nghệ..........................22
III: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TỔNG QT..................................................... 25
3.1. Các bước trong cơng nghệ dập vuốt................................................................. 25
3.2. Hệ thống thiết bị trong công nghệ dập dập vuốt............................................... 27
IV: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT......................................................... 29
4.1. Trong lĩnh vực ô tô, xe máy.............................................................................. 29
4.2. Trong lĩnh vực y tế............................................................................................ 30
4.3. Trong lĩnh vực điện tử, đồ gia dụng.................................................................. 30
V: CÁC SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH CỦA DẬP VUỐT TRONG NGÀNH CÔNG
NGHIỆP Ô TÔ........................................................................................................ 31
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ SẢN PHẨM KHUNG XƯƠNG NỆM
NGỒI XE TẢI......................................................................................................... 34
2.1. KHẢO SÁT NHU CẦU SỬ DỤNG CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI


GHẾ LÁI XE TẢI TẠI THACO VÀ TRONG CÔNG NGHIỆP Ô TÔ VIỆT NAM34
2.1.1. Giới thiệu chi tiết khung xương nệm ngồi ghế lái xe tải................................ 34
2.1.2. Nhu cầu sử dụng chi tiết trong nền công nghiệp Việt Nam và THACO.........35
2.2. ĐẶC ĐIỂM THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ
CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI XE TẢI................................................ 39
2.2.1. Đặc điểm công nghệ của chi tiết.................................................................... 39
2.2.2. Thông số kỹ thuật.......................................................................................... 40
2.3. Sơ đồ công nghệ thiết kế chi tiết....................................................................... 41
2.3. THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI GHẾ LÁI XE TẢI......42
2.3.1. Lựa chọn vật liệu sử dụng cho sản phẩm....................................................... 42
3.2. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế chi tiết............................................. 45
3.2.1. Các phương án thiết kế.................................................................................. 45

3.2.2. Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu............................................................... 46
3.3. Thiết kế chi tiết................................................................................................. 47
5. BỘ BẢN VẼ THIẾT KẾ SẢN PHẨM................................................................ 50
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2........................................................................................ 51
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN VÀ MƠ PHỎNG51
3.1. ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHUÔN.......................52
3.1.1. Lựa chọn phương án gia công chi tiết trên khuôn.......................................... 52
3.1.2. So sánh lựa chọn phương án thiết kế khuôn tối ưu........................................ 52
3.1.3. Các phương án thiết kế khuôn dập vuốt chi tiết............................................. 53
3.1.4. So sánh, lựa chọn phương án thiết kế khuôn dập vuốt tối ưu......................... 54
3.2. THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT KHUÔN DẬP VUỐT
KHUNG XƯƠNG NỆM NGỒI GHẾ LÁI.............................................................. 54
3.2.1. Phương pháp tiếp cận thiết kế khn............................................................. 54
3.2.2. Các kết cấu điển hình..................................................................................... 55
3.2.3. Các chi tiết điển hình và các cụm lắp ráp khuôn............................................ 62
3.2.3.1. Các chi tiết khuôn....................................................................................... 62
Ở đây sản lượng dập mỗi năm từ 10000 – 100000 sản phẩm, nên ta chọn vật liệu C45

cho các tấm đỉnh/ gối, tấm kẹp phôi, tấm bắt cối/ bắt chày, tấm gối; chày và cối sử
dụng vật liệu SKD11 (có nhiệt luyện)..................................................................... 65
3.2.4. Tính tốn các chi tiết về độ bền và tính ổn định............................................. 67
3.2.4.3. Xác định trung tâm áp lực của khn......................................................... 69
2.4.4. Tính tốn chiều cao kín của máy và khn.................................................... 69
2.4.5 Lựa chọn máy ép............................................................................................ 70
3.3. MƠ PHỎNG KHN BẰNG PHẦN MỀM................................................... 72


3.3.1. Tính tốn mơ phỏng khn dập vuốt............................................................. 72
3.3.2. Nhận xét, chỉnh sửa và hiệu chỉnh................................................................. 77
3.4. HOÀN THIỆN BỘ BẢN VẼ THIẾT KẾ KHUÔN DẬP VUỐT.....................80

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ SẢN PHẢM VÀ HIỆU CHỈNH KHN....................83
4.1. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỬ KHN...................................................... 83
4.1.1. Chuẩn bị các thơng số thử khn................................................................... 83
4.1.2. Q trình thử khn....................................................................................... 84
4.1.3. Kết quả sản phẩm theo yêu cầu đặt ra............................................................ 84
4.2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO SẢN PHẨM TỪ KHUÔN..................89
4.3. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM VÀ HIỆU CHỈNH KHN NẾU CĨ....................98
4.3.1. Tập biên bản đánh giá kết quả sản phẩm....................................................... 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................103


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Khái niệm dập vuốt. ........................................................................................
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt ................................................................................
Hình 1.3: Chi tiết trịn xoay. ............................................................................................
Hình 1.4: Chi tiết dạng hộp .............................................................................................
Hình 1.5: Khuôn dập chi tiết thân vỏ ô tô du lịch. ..........................................................
Hình 1.6: Dập vuốt khơng biến mỏng và dập vuốt có biến mỏng. ..................................
Hình 1.7: Dập vuốt khơng có chặn phơi và dập vuốt có chặn phơi. ...............................
Hình 1.8: Một số hình ảnh khn dập vuốt. ....................................................................
Hình 1.9: Quy trình thiết kế, chế tạo khn ....................................................................
Hình 1.10: Hệ thống cơng nghệ chế tạo sản phẩm. .........................................................
Hình 2.1: Sự phụ thuộc của hệ số điều chỉnh vào chiều dày tương đối của phơi. ........
Hình 2.2: Phơi có hình dạng phức tạp để dập chi tiết hình trụ khơng có tai .................
Hình 2.3: sơ đồ tác dụng lực ở giai đoạn đầu của quá trình dập vuốt ...........................
Hình 2.4: Sự phụ thuộc của áp lực chặn riêng vào chiều dày của phơi ứng với các mức
độ dập vuốt K. ...............................................................................................................
Hình 2.5: Quan hệ giữa khoảng thay đổi lực chặn (Qmax – Qmin) và mức độ biến dạng.
.......................................................................................................................................
Hình 2.6: Sự phụ thuộc của mức độ dập vuốt giới hạn Kgh vào hệ số dị hướng thơng

*

thường Rmin ....................................................................................................................
Hình 2.7: Hình trụ rỗng khai triển và các tam giác xen kẽ. ...........................................
Hình 2.8: Thí nghiệm quan sát sự phân bố của vậy liệu trong dập vuốt. ......................
Hình 2.9: Trạng thái ứng suất trên sản phẩm dập vuốt. ................................................
Bảng 2.2: Độ sai lệch theo đường kính trong của chi tiết hình trụ rỗng khơng có vành,
mm: ................................................................................................................................
Hình 3.1: Bước cấp liệu .................................................................................................
Hình 3.2: Bước kẹp phơi. ..............................................................................................
Hình 3.3: Bước dập vuốt. ..............................................................................................
Hình 3.4: Bước lấy sản phẩm. .......................................................................................
Hình 3.5: Máy dập 110 tấn tại Thaco. ...........................................................................
Hình 3.6: Máy dập 200 tấn tại Thaco. ...........................................................................
Hình 3.7: khn dập vuốt. .............................................................................................
Hình 4.1: Khung vỏ xe ơ tô. ..........................................................................................


Hình 4.2: Một số phụ tùng linh kiện sử dụng trong xe ơ tơ......................................... 30
Hình 4.3: Một số sản phẩm trong lĩnh vực xe máy: vỏ xe, phụ kiện trang trí…..........30
Hình 4.4: Một số sản phẩm dập vuốt trong lĩnh vực y tế............................................. 30
Hình 4.5: Một số thiết bị điện sử dụng cơng nghệ dập vuốt........................................ 31
Hình 4.6: Một số đồ gia dụng sử dụng cơng nghệ dập vuốt......................................... 31
Hình 5. 1: Thân vỏ xe ơ tơ........................................................................................... 32
Hình 5. 2: cabin xe ơ tơ............................................................................................... 32
Hình 5. 3: Khung xe ơ tơ............................................................................................. 32
Hình 5. 4: Khung xương bọc nệm ghế ơ tơ.................................................................. 33
Hình 5. 5: Thùng xăng xe ơ tơ..................................................................................... 33

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Cách chọn phương pháp dập có chặn phơi hay khơng:...............................19
Bảng 2.2: Độ sai lệch theo đường kính trong của chi tiết hình trụ rỗng khơng có vành,
23
Bảng 2.3: Độ sai lệch theo chiều cao chi tiết hình trụ rỗng khơng có vành, mm.........23
Bảng 2.4: Độ sai lệch chiều cao chi tiết hình trụ rỗng có vành, mm............................24
Bảng 2.5: Yêu cầu công nghệ đối với sản phẩm dập vuốt........................................... 24
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật máy dập Amada 110 tấn................................................. 27
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật máy dập Amada 200 tấn................................................. 28
Bảng 1.1: Các phướng án gia công chế tạo chi tiết...................................................... 52
Bảng 2.1: Các vật liệu thường dùng cho chế tạo khuôn............................................... 63
Bảng 2.2: Lựa chọn vật liệu chày và cối theo sản lượng sản xuất:..............................63
Bảng 2.2: Lựa chọn vật liệu theo chi tiết kết cấu:........................................................ 64
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn độ cứng các chi tiết khuôn dập vuốt:........................................ 64


1
MỞ ĐẦU
I.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
-

Theo chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025,

tầm nhìn đến năm 2035 của Chính phủ và Quy hoạch tổng thể phát triển công
nghiệp hỗ trợ đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 của Bộ Cơng Thương, đã đề
cập đến sự “ưu tiên phát triển lĩnh vực linh kiện, phụ tùng phục vụ nhu cầu nội địa
hóa, đặc biệt là ngành cơng nghiệp cơ khí, ơ tơ. Thaco đang khẩn trương đề ra các
giải pháp để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và sản xuất linh kiện phụ tùng phục vụ lắp

ráp các dòng xe. Hiện nay công nghệ thiết kế và chế tạo khuôn dập vuốt linh kiện
ơ tơ gặp nhiều khó khăn, chưa có nghiên cứu chuyên sâu về biến dạng trong dập
vuốt, chất lượng sản phẩm dập vuốt chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra và tốn nhiều
thời gian để sửa chữa khn vì chưa tính tốn và mơ phỏng được biến dạng trên
máy tính trước khi tiến hành gia cơng chế tạo;

Khuôn dập vuốt để sản xuất linh kiện phụ tùng cho cơ khí ơ tơ phải nhập
khẩu với giá rất cao (có giá từ hàng trăm nghìn đến trên dưới 1 triệu USD);
-

Nhân sự kỹ thuật trong chế tạo khuôn dập vuốt cho ơ tơ ở Việt Nam rất ít
và thiếu kinh nghiệm;
-

Xuất phát từ lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế khuôn

dập vuốt chi tiết khung xương nệm ghế ngồi xe tải” cho Công ty Sản xuất
khuôn Chu Lai – Trường Hải làm luận văn tốt nghiệp.
II.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đáp ứng được nhu cầu nội địa hóa khung xương nệm ngồi xe tải của
Thaco;
-

Nâng cao chất lượng thiết kế khuôn, giảm thời gian và chi phí sửa
khn do dự đốn trước kết quả;
-

Tạo nền tảng về lý thuyết và công nghệ để thiết kế tối ưu các khuôn dập

vuốt như khuôn dập cabin, sàn xe, cửa xe.
-

III.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1. Đối tượng nghiên cứu:
-

Khuôn dập vuốt khung xương nệm ngồi xe tải.

2. Phạm vi nghiên cứu
-

Nghiên cứu lý thuyết biến dạng và mơ phỏng tối ưu hóa thiết kế.

IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


2
Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực
nghiệm.
1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
-

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về biến dạng và tiêu chuẩn hóa trong thiết kế;

-

Kỹ thuật thiết kế ngược;

-

Kỹ thuật CAD/CAM/CAE.

2.

Phương pháp thực nghiệm:

-

Đánh giá thực nghiệm quá trình dập thực tế sản phẩm;

-

Đo kiểm sản phẩm hoàn thiện và so sánh với kết quả thiết kế, mô phỏng.

V.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Áp dụng kết quả thiết kế để gia công và chế tạo sản phẩm phục vụ lắp ráp
các dòng xe tải của Thaco.
-

VI. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Một bộ bản vẽ thiết kế và kết quả phân tích mơ phỏng tối lựa chọn phương
án thiết kế;
-

Một bộ quy trình cơng nghệ thiết kế và chế tạo khuôn dập vuốt;

Một bộ hồ sơ đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm thực tế với kết quả mô
phỏng.
-

VII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Gồm:
Phần mở đầu.
Chương I: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ dập vuốt
Chương II: Nghiên cứu thiết kế sản phẩm khung xương nệm ghế ngồi xe tải
Chương III: Nghiên cứu tính tốn thiết kế khn và mô phỏng
Chương IV: Đánh giá sản phẩm và hiệu chỉnh khuôn
Kết luận và kiến nghị.


3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT
I. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẠP VUỐT
1.1. Khái qt về cơng nghệ dập vuốt
1.1.1. Khái niệm
Dập vuốt là quá trình biến đổi từ phôi phẳng (hoăc rỗng) thành một chi tiết rỗng
có hình dạng bất kỳ và được tiến hành trên các khuôn dập vuốt. Dập vuốt xảy ra nhờ biến
dạng dẻo kèm theo sự dịch chuyển phần lớn thể tích kim loại thành chiều cao.

Hình 1.1: Khái niệm dập vuốt

Dập vuốt là một trong những quá trình tạo hình kim loại tấm quan trọng. Hầu
hết các thành phần kim loại tấm đang được ứng dụng trong các lĩnh vực ô tơ, hàng
khơng, hàng thủy, hạt nhân… Trong đó, tạo hình biến dạng dẻo phôi tấm kim loại

mỏng bởi thiết bị tạo hình như chày, cối ta thu được chi tiết có hình dạng mong muốn
mà khơng bị phế phẩm. Các thơng số bao gồm tính chất cơ học và tính chất luyện kim
của kim loại tấm, hình dạng hình học của chày và cối, tốc độ của chày, độ dày phơi,
bơi trơn… góp phần vào sự thành cơng của q trình tạo hình với mức độ khác nhau
và phụ thuộc lẫn nhau. Do đó, sự hiểu biết về khả năng tạo hình biến dạng dẻo kim
loại tấm là một điều cần thiết cho việc sản xuất các thành phẩm chất lượng.
1.1.2. Sơ đồ nguyên lý
Khi chày đi xuống (nhờ lực ép chày) đến cối theo khe hở Z, chi tiết (tấm
phẳng) được giữ với lực chặn thích hợp ta được sản phẩm theo hình dáng của chày.

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý dập vuốt


4

1.1.3. Phân loại:


Theo hình dạng sản phẩm:



Nhóm các chi tiết có hình dạng trịn xoay (đối xứng trục): đáy của nồi hơi, các

chi tiết hình trụ, các loại bát đĩa kim loại; các chi tiết của thiết bị chiếu sáng như pha
đèn, vỏ đèn.

Hình 1.3: Chi tiết trịn xoay.
 Nhóm các chi tiết có hình dạng hình hộp: thùng nhiên liệu của động cơ, các
loại vỏ hộp, các chi tiết bọc trong các chi tiết của thiết bị điện tử thiết bị đo…

Hình 1.4: Chi tiết dạng hộp
 Nhóm các chi tiết có hình dạng phức tạp có một trục đối xứng hoặc khơng có
trục đối xứng: chi tiết xe máy, vỏ ôtô, cánh cửa ôtô, chi tiết máy kéo, chi tiết máy
bay…


Hình 1.5: Khn dập chi tiết thân vỏ ơ tơ du lịch


5



Phân loại theo đặc điểm công nghệ:

Dập vuốt không biến mỏng S = So (chỉ giảm đường kính mà khơng
làm thay đổi chiều dày phôi, khe hở giữa chày và cối Z > =S).

Dập vuốt có biến mỏng S = So, chiều dày phơi giảm có chủ định,
đường kính phơi giảm một lượng nhỏ, khe hở Z
Hình 1.6: Dập vuốt khơng biến mỏng và dập vuốt có biến mỏng


Phân loại theo chặn phơi:



Dập vuốt khơng có hệ thống chặn phơi.



Dập vuốt có sử dụng hệ thống chặn phơi.

Hình 1.7: Dập vuốt khơng có chặn phơi và dập vuốt có chặn phôi


6
1.1.4. Ưu nhược điểm của công nghệ dập vuốt
 Ưu điểm:
 Có thể gia cơng được các chi tiết thành mỏng từ đơn giản đến phức tạp mà
các phương pháp gia công khác như cán, kéo, rèn, đúc... không thể làm được.
 Chi tiết gia cơng có độ chính xác cao, bề mặt láng bóng.


Q trình dập vuốt gần như không tạo ra phoi.

 Chi tiết sau dập vuốt gần như không phải gia công tiếp hoặc chỉ qua một
vài nguyên công nhỏ khác.
 Thiết bị không quá tốn kém, có thể tự động hóa cao, nâng cao năng suất, hạ
giá thành sản phẩm.
 Nhược điểm: Với các chi tiết có hình thù phức tạp thì việc chế tạo khn
khó và tốn kém nên chỉ khả thi với sản xuất số lượng lớn.
2.2. Năng lực công nghệ dập vuốt trong ngành sản xuất khuôn mẫu
Khuôn mẫu, được xem như là “Nền tảng của nền công nghiệp”, đang phát triển
theo hướng tập trung đầu tư và phát triển công nghệ. Với khả năng tạo ra sản phẩm với
số lượng lớn, thời gian sản xuất ngắn, và mức độ ổn định cao, các sản phẩm khuôn
mẫu là công cụ không thể thiếu trong rất nhiều ngành sản xuất công nghiệp, từ các sản
phẩm đồ gia dụng đến các sản phẩm ô tô, hàng không và điện tử hiện đại.

Hiện nay, các khuôn dập được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm kim
loại, nguyên liệu để sản xuất công nghiệp thường được sản xuất ở dạng tấm nguyên,
dạng tấm phẳng vì thế trong quá trình sản xuất muốn sản xuất những sản phẩm có hình
hộp, trụ trịn hay nhiều hình dạng khích thước khác nhau cần chế tạo một dụng cụ có
thể giúp thay đổi nguyên liệu từ dạng phẳng sang những hình dạng mà nhà sản xuất
u cầu. Cơng nghệ dập vuốt ra đời nhằm phục vụ mục đích tạo hình sản phẩm này.
Do yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao mà ta cần phải thay đổi công nghệ dập
vuốt cho phù hợp, ví dụ như từ ban đầu là khuôn làm bằng vật liệu rắn, ta phát triển
thêm sử dụng khuôn rắn kết hợp chày lỏng, hay rắn kết hợp khí nhằm tạo ra sản phẩm
đạt chất lượng cao nhất về hình dáng, kích thước, bề mặt…


7

Hình 1.8: Một số hình ảnh khn dập
vuốt 1.3. Hệ thống công nghệ cấu thành
Hệ thống công nghệ cấu thành của công nghệ dập vuốt bao gồm: thiết kế, gia
công khuôn dập vuốt và chế tạo sản phẩm dập vuốt.
1.3.1. Thiết kế, gia cơng khn.
Quy trình cơng nghệ thiết kế, gia công khuôn:

Thiết kế

Lắp ráp

Đo kiểm

Gia công
Thiết kế, gia công khn dập vuốt

Nhiệt
luyện và
xử lý bề
mặt

Hình 1.9: Quy trình thiết kế, chế tạo
khuôn a) Công nghệ thiết kế khuôn
Hiện nay các cơng đoạn thiết kế được tích hợp nhiều trong các phần mềm thiết kế
theo các môđun chuyên biệt, việc phân tách công nghệ thiết kế theo các công đoạn là


8
cần thiết để làm rõ các công nghệ chi tiết, phục vụ phân tích, đánh giá năng lực sản xuất

- vận hành thiết kế nói chung và các yêu cầu đối với từng công nghệ thành phần, kể cả
khi được tích hợp chung trong các phần mềm thiết kế. Cơng nghệ thiết kế được chia
theo các công đoạn thiết kế bao gồm lấy mẫu, thiết kế, thẩm định thiết kế, thiết kế tối
ưu, hồn thiện thiết kế và mơ phỏng, phân tích.
b) Cơng nghệ gia cơng khn
Cơng nghệ gia cơng ngành sản xuất khuôn mẫu được phân chia thành 4 cơng
nghệ thành phần bao gồm: cơng nghệ tạo chương trình gia công (CAM), gia công
không phoi, gia công cắt gọt và các dạng gia công đặc biệt khác. Việc bổ sung cơng
nghệ tạo chương trình gia cơng là cần thiết trong phần công nghệ gia công do sự gia
tăng nhanh chóng của các máy cơng cụ NC và CNC trong thời gian qua và xu hướng
sẽ dần thay thế toàn bộ các máy công cụ truyền thống.
c) Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt
Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt bao gồm 3 nhánh công nghệ chính là
phun phủ, nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện. Các công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt
rất đa dạng và có mức độ quan trọng cao đối với sản xuất cơ khí nói chung và sản xuất
khn mẫu nói riêng.

d) Cơng nghệ đo kiểm
Cơng nghệ đo kiểm đối với ngành sản xuất khuôn mẫu bao gồm 3 công nghệ
thành phần chính là độ bền, hình dạng và tính chất vật lý.
e) Công nghệ lắp ráp
Lắp ráp là một cơng đoạn cuối cùng trong quy trình sản xuất khn mẫu và có
mức độ quan trọng phụ thuộc vào máy móc, thiết bị gia cơng. Mức độ quan trọng của
cơng nghệ lắp tỷ lệ thuận với mức độ phức tạp của sản phẩm khuôn mẫu.
1.3.2. Chế tạo sản phẩm
Khi đã có khn, kết hợp với hệ thống máy móc thiết bị, người vận hành đưa
phôi vào máy để chế tạo sản phẩm và kiểm tra chất lượng, nghiệm thu sản phẩm.


9

Ngun
vật liệu

Con
người

Hình 1.10: Hệ thống cơng nghệ chế tạo sản phẩm.
II: ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ
2.1.

Phân tích các thơng số của cơng nghệ dập vuốt [1]

2.1.1. Kích thước và hình dạng của phơi
Xuất phát từ giả thiết rằng: diện tích bề mặt của chi tiết đã được dập vuốt tăng
lên do sự biến mỏng cân bằng với phần diện tích bề mặt của nó bị giảm di do sự tăng
dày của phần thành, nghĩa là diện tích bề mặt của chi tiết khơng bị thay đổi so với diện

tích bề mặt của phôi (khi dập vuốt không biến mỏng):
Fchi tiết = Fphơi

(2-1)

Nếu điều kiện này khơng được chấp nhận, thì người ta thêm vào một hệ số điều
chỉnh: fđc, để tính đến sự thay đổi trung bình của diện tích bề mặt phơi trong q trình
dập vuốt. Hệ số điều chỉnh: f đc có thể được xác định dựa vào cơng thức kinh nghiệm,
gần đúng của Sôpman:
F

phôi

fđc =
F

chi tiết


10

Hình 2.1: Sự phụ thuộc của hệ số điều chỉnh vào chiều dày tương đối của phôi.
Như vậy mức độ dập vuốt Kv = Dphơi/d có ảnh hưởng nhiều nhất tới sự thay đổi
của hệ số điều chỉnh fđc. Mức độ dập vuốt Kv càng lớn thì hệ số fđc càng nhỏ.
Tùy theo tỷ số các thông số trong công thức (2-2) hệ số điều chỉnh f đc có thể
thay đổi hoặc lớn hơn 1, hoặc nhỏ hơn 1 và cũng có thể bằng 1, (Hình 2.1), do đó diện
tích bề mặt của chi tiết sau khi dập vuốt có thể tăng lên (f đc<1) hoặc giảm đi (fđc >1)
hoặc khơng thay đổi (fđc=1) so với diện tích bề mặt của phơi ban đầu.
Sở dĩ như vậy là do có sự thay đổi của các thơng số Kv, µ và rcối làm thay đổi cả
ứng suất kéo hướng kính và ứng suất nén tiếp tuyến và , do dó làm thay đổi kích thước

của phần vành cùa chi tiết dập vuốt tùy theo ứng suất kéo lớn hơn hay ứng suất nén lớn
hơn. Cuối cùng là do có sự biến mỏng hoặc biến dày của phần vành làm cho điện tích
bề mặt của chi tiết sau khi dập vuốt hoặc tăng lên hoặc giảm đi.
Đối với các chi tiết có dạng trịn xoay thì phơi đương nhiên có dạng hình trịn,
vì vậy điều kiện cân bằng diện tích bề mặt giữa phôi và chi tiết khi chiều dày phôi
không đổi có dạng sau:
Fchi tiết = 0,785.

(2-3)

2

1,13√Fchi tiết
ℎơ

được xác định bằng tổng diện tích của các phần
Diện tích bề mặt chi tiết: F chi tiết Đường kính phơi được xác định như sau:
Đường kính phơi:

tử hình học đơn giản tạo thành chi tiết.
Dphơi = 1,13

F  F...... (2-4)
1

Trong đó: F1, F2, ….., Fn – diện tích hình học của các phần tử hình học đơn giản
tạo thành chi tiết.
Khi tính tốn đường kính phơi để dập vuốt chi tiết đối xứng trục cần phải tính

11
lượng dư để cắt mép có dạng sóng do tính dị hướng của vật liệu phôi tạo ra. Phần nhô
lên của mép chi tiết thường có chiều cao khoẳng 20% so với chiều cao của chi tiết và
thường phân bố đối xứng so với hướng cán.
Sau khi dập vuốt, thường tiến hành cắt mép để cắt bỏ phần tai, trị số lượng dư gia công để cắt mép ∆H tùy thuộc
vào tỷ số giữa đường kính và chiều cao của chi tiết, chiều dày S của phôi. Qua kinh nghiệm thực tế thì ∆H ≈ (5 ÷ 20)% so
với chiều cao chi tiết. Nếu chiều cao tương đối h/d và chiều dày S của phơi càng lớn thì lượng dư để cắt mép càng lớn. Nếu
chi tiết được dập vuốt sau một ngun cơng thì việc cắt mép có thể phối hợp cùng với nguyên công dập vuốt trong cùng một
khuôn. Trong trường hợp này mép làm việc của cối cần phải có bán kính lượn bằng mà khơng nhỏ hơn 6 ÷8 lần chiều dày
phơi.

Một trong những phương pháp để giảm sự không đồng đều về chiều cao của chi
tiết dập vuốt là sử dụng phơi có hình dạng phức tạp, kích thước và hình dạng của có
được xác định có tính đến sự dị hướng của kim loại. Kích thước của phơi được xác
định từ điều kiện cân bằng thời gian dịch chuyển của các chất điểm K và M nằm trên
đường bao của phôi dọc theo các trục đối xứng của các phần tai và phần lõm đến
đường bao của lỗ cối. Từ điều kiện này chúng ta nhận được cơng thức để xác định bán
kính cung tiếp tuyến với phần lõm:
RX

R

cối

Trong đó: Rcối – bán kính của lỗ cối.
Các giá trị: fϕ, fB phụ thuộc vào sự phân bố các phần tử và các rãnh lõm đối với hướng cán của tấm, chúng được xác định theo công thức:
f

= −1(1 + R∗ )

0o

f

∗

90

= −1(1 + R )
90 o

f

0

∗

=−1(1+R )
45 o

45

Bán kính R0 được xác định từ điều kiện cân bằng diện tích bề mặt (diện tích bề mặt
khơng đổi). Bán kính R0 và RX được xác định là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của phơi.
Khi dập vuốt với phơi loại này thì tai hầu như khơng có. Đường bao của phơi được xây dựng
1
với việc sử dụng phương trình cơsin biên độ bằng 2(R0 – RX) và chu kỳ 2 (hình 2.2).


12

Hình 2.2: Phơi có hình dạng phức tạp để dập chi tiết hình trụ khơng có tai
Để giảm sự ảnh hưởng của tính dị hướng kim loại đến sự khơng đều chiều cao
chi tiết khi dập vuốt, ngoài việc sử dụng phơi có hình dáng phức tạp người ta cịn sử
dụng cối với mép lượn có độ cong thay đổi (dọc theo đường bao của lỗ cối) hoặc nung
nóng khơng đều phần vành phôi, hoặc thay đổi áp lực chặn theo đường bao của cối.
Khi xác định đường kính của phơi để dập vuốt các chi tiết có chiều dày thành
nhỏ hơn 2mm, chúng ta có thể sử dụng kích thước ngồi của chi tiết. Cịn khi chiều
dày lớn hơn 2mm, tính theo kích thước trung bình của chi tiết.
Những cơng thức tính tốn này là cơ sở sau này để phần mềm tính tốn mơ
phỏng trải phơi đúng kích thước ban đầu sao cho qua các nguyên công dập vuốt thì đạt
được chất lượng sản phẩm cuối cùng.
2.1.2. Lực và công biến dạng, lực chặn phôi


Lực biến dạng

Lực biến dạng là lực tác dụng gây ra biến dạng cho chi tiết, xảy ra lúc ban đầu
của quá trình tạo hình và là một hàm số phụ thuộc vào góc ôm α.

Hình 2.3: Sơ đồ tác dụng lực ở giai đoạn đầu của quá trình dập vuốt
13


P 2rS max .sin
(2-6)

Trong đó:

Cùng với việc kéo phơi vào trong cối, góc α dần tiến đến

giá trị thực tế nó vẫn khơng thay đổi và ảnh hưởng đến lực.
Khi thay đổi góc α tăng, hình chiếu của vectơmax
lên và đạt giá trị cực đại khi góc

P
max

Trong trường hợp phải lựa chọn thiết bị thơng số lực thì lực biến dạng được xác
định một các đơn giản:
PmaxdS b (k1)
Trong đó: k

(2-8)

D
d0 (k=1/m)

Ảnh hưởng của sự hóa bền và lực ma sát trong công thức này với mức độ nhất
định:

D

Theo Romanopski lực biến dạng được xác định bằng tích của
tiết diện ngang của chi tiết và hệ số điều chỉnh 0,151,1v . Giá trị của hệ số tăng
lên khi mức độ biến dạng và chiều dày tương đối của phôi tăng.
 Lực chặn phôi
Lực chăn phôi là lực chặn cần thiết để giữ phơi khơng bị dịch chuyển trong q
trình gia công, cần phải đảm bảo hai điều kiện:


Trị số của lực không quá lớn để tránh gây đứt đáy khi dập vuốt.

 Khơng q nhỏ để có thể gây hiện tượng nhăn tại vùng biến dạng
dẻo. Lực chặn phôi xác định một cách gần đúng:
Q q.Fv