ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên 2011 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. - Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Đắc Trung Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Phản biện 1: PGS. TS Vũ Ngọc Pi Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên - Phản biện 2: TS. Trần Minh Đức Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG Phản biện 1: PGS. TS VŨ NGỌC PI Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên Phản biện 2: TS TRẦN MINH ĐỨC Đại học Kỹ thật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN Ngày 08 tháng 12 năm 2011 I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Những năm gần đây, chủ trương nội địa hóa các sản phẩm trong công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp sản xuất ô tô tại Việt Nam được rất nhiều doanh nghiệp quan tâm và hiện thực hóa. Trong công nghiệp sản xuất ôtô, Gia công áp lực có vai trò hết sức quan trọng, chiếm 35% số lượng chi tiết trong một chiếc xe hoàn chỉnh. Hầu hết các chi tiết vỏ xe ôtô đều được chế tạo bằng phương pháp Gia công áp lực, cụ thể là công nghệ tạo hình vật liệu tấm để chế tạo các chi tiết vỏ xe, các chi tiết khung, dầm, gầm xe; công nghệ dập khối để chế tạo các chi tiết trong bộ truyền động, động cơ. Để phát triển ngành công nghiệp sản xuất ôtô trong tương lai cần thiết phải phát triển lĩnh vực “Gia công áp lực” tại Việt Nam và đưa công nghệ này ứng dụng tại các nhà máy sản xuất ôtô. Ở nước ta, thiết kế công nghệ và khuôn mẫu để sản xuất các chi tiết vỏ ô tô có kích thước lớn, hình dạng không gian phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao là vấn đề còn mới mẻ, mới chỉ dừng lại ở một vài nghiên cứu ở các trường Đại học, chứ hầu hết khuôn dập và công nghệ đều nhập ngoại. Sau khi chế tạo được các chi tiết vỏ, chúng được lắp ghép chính xác với nhau bằng phương pháp hàn hoặc gấp mép các chi tiết với yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác lắp ghép rất cao. Do đó, việc thiết kế công nghệ dập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu có những nét đặc thù so với các chi tiết thông thường. Nếu không nắm được những nét đặc thù này và có những biện pháp công nghệ thích hợp trong thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn thì sẽ khó tránh khỏi những tổn thất lớn về kinh tế, bởi lẽ giá thành của các bộ khuôn dập ô tô là rất cao. Dựa trên yêu cầu cấp thiết về nghiên cứu qui trình công nghệ và thiết kế khuôn dập chi tiết vỏ xe ô tô tại nhiều doanh nghiệp trong nước nhằm giảm thiểu nhập khẩu khuôn mẫu, nâng cao tính tự chủ trong công nghệ đối với các nhà kỹ thuật trong nước và nâng cao trình độ thiết kế công nghệ, tôi đã tìm hiểu và lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế công nghệ và khuôn dập chi tiết vỏ xe ôtô”. Tôi nhận thấy đây là một đề tài vừa mang tính nghiên cứu khoa học vừa rất thực tế. Kết quả nghiên cứu của đề tài chắc chắn sẽ góp phần đáng kể trong việc ứng dụng công nghệ mới vào thiết kế công nghệ và khuôn dập các chi tiết lớn, hình dạng phức tạp tại các nhà máy chế tạo ô tô tại Việt Nam. II. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục đích của đề tài - Nghiên cứu công nghệ chế tạo các chi tiết lớn, có hình dạng phức tạp - Nghiên cứu ứng dụng mô phỏng số trong tối ưu công nghệ dập tạo hình - Nghiên cứu qui trình công nghệ chế tạo chi tiết cụ thể trong vỏ xe (chi tiết capo hoặc chi tiết nắp cốp sau xe) - Thiết kế các bộ khuôn dập. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Với mục đích nghiên cứu công nghệ và thiết kế khuôn dập cỡ lớn để chế tạo vỏ xe ô tô, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu tài liệu, lý thuyết kết hợp với mô phỏng trên máy tính, khảo sát thực tế tại các nhà máy, so sánh thiết kế công nghệ bằng mô phỏng số với sản xuất thực tiễn. III.3. Phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo các chi tiết vỏ xe ô tô bằng công nghệ dập tạo hình. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ “ảo” trong thiết kế và tối ưu công nghệ. Thiết kế khuôn dập chi tiết vỏ xe và tiên tới đưa ra qui trình chế tạo, gia công, lắp ráp và dập thử nghiệm. Đề tài được thực hiện với sự hỗ trợ của các doanh nghiệp sản xuất xe ô tô trong nước. I. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung kiến thức vào lĩnh vực nghiên cứu công nghệ ảo trong thiết kế công nghệ và khuôn dập các chi tiết cỡ lớn. - Ứng dụng mô phỏng số trong tối ưu công nghệ dập tạo hình - Nghiên cứu phương pháp thiết kế công nghệ các chi tiết lớn, hình dạng không gian phức tạp 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu sẽ được triển khai ứng dụng trong việc thiết kế công nghệ và chế tạo các bộ khuôn cỡ lớn để chế tạo các chi tiết vỏ xe con, xe khách tại các doanh nghiệp sản xuất xe ô tô trong nước, giảm thiểu nhập khẩu, nâng cao trình độ, năng lực thiết kế cho đội ngũ kỹ thuật trong nước, giúp họ làm chủ công nghệ chế tạo các chi tiết vỏ xe nói riêng và các chi tiết lớn, vỏ mỏng, hình dạng phức tạp trong công nghiệp. CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CHI TIẾT VỎ XE Ô TÔ 1.1 Vài nét về thiết kế công nghệ dập tấm 1.1.1 Khái niệm chung Công nghệ tạo hình kim loại tấm (dập tấm) là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn. Sở dĩ dập tấm ứng dụng rộng rãi như vậy là do nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác như: có thể cơ khí hoá và tự động hoá cao, năng suất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên Công nghệ dập tấm mà đặc biệt trong đó là dập vuốt được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, điện dân dụng, thiết bị y tế là nhờ những ưu điểm nổi bật như: - Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn. - Có thể chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể làm được hoặc rất khó khăn. - Độ chính xác của các chi tiết dập tấm cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần qua gia công cơ. - Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại - không lớn. - Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự động hoá, do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm. - Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo và quĩ lương. - Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm. - Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao. - Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu là kim loại mà còn gia công những vật phi kim như: Techtolit, hêtinac và các loại chất dẻo 1.1.2 Qui trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sản xuất các chi tiết dạng tấm Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, chÕ t¹o s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt d¹ng tÊm trong níc S¬ ®å thiÕt kÕ CN chÕ t¹o c¸c chi tiÕt dËp tÊm t¹i c¸c níc tiªn tiÕn 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dập vuốt 1. 2 Cơ sở kiến thức về công nghệ dập vỏ ô tô 1.2.1 Định nghĩa, phân loại chi tiết vỏ ô tô [...]... phơng pháp thiết kế công nghệ và khuôn mẫu cho những chi tiết dạng vỏ có kích thớc lớn, hình dạng không gian phức tạp nói chung và chi tiết nắp capo xe ô tô nói riêng Luận văn cũng đa ra phơng pháp thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn mẫu sẽ nhanh chóng, hiệu quả, độ tin cậy cao và mang tính công nghiệp cũng nh tối u hoá công nghệ nhanh nhất khi sử dụng những phần mềm chuyên dụng trong mô phỏng số quá trình... nội dung chính đợc thực hiện trong luận văn nhằm nâng cao chất lợng sản phẩm dập bao gồm: - Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất nắp xe capo xe ô tô bao gồm các nguyên công cắt hình, dập tạo hình, cắt mép, đột lỗ và gấp mép - Mô phỏng quá trình dập nắp capo xe ô tô, phân tích, đánh giá chất lợng sản phẩm trong trờng hợp khuôn có hệ thống chặn phẳng đơn giản - Nghiên cứu đa ra giải pháp nâng cao chất... trình biến dạng; thiết kế kết cấu; gia công chế tạo Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghiệp thiết kế, chế tạo những khuôn dập chi tiết có kích thớc lớn, hình dáng phức tạp Với những thành công của đề tài, tác giả hy vọng sớm ứng dụng những kết quả đạt đợc đó là phơng pháp thiết kế hiện đại nhanh chóng đợc áp dụng tại các doanh nghiệp ở Việt Nam, hơn nữa, các bộ khuôn thiết kế với giải... bố trí gân vuốt không hợp lí thì hiện tợng nhăn nhúm hoặc rách trên chi tiết lại càng nghiêm trọng 5.2 Khuụn ct mộp v khuụn t l Khuôn cắt mép Khuôn đột lỗ 5.3 Khuụn gp mộp s b Khuôn gấp mép sơ bộ 5.4 Khuụn gp mộp hon thin Khuôn gấp mép hoàn thiện KT LUN Xuất phát từ nhu cầu sản xuất thực tiễn đối với các chi tiết vỏ mỏng, kích thớc lớn, hình dáng không gian phức tạp nh nắp capo xe ô tô, những nội dung... thống chặn có gân - Thiết lập mô hình gân vuốt và thực nghiệm xác định trở lực kéo qua gân, cũng nh so sánh với kết quả tính toán giải tích - Xem xét áp dụng hệ thống chặn có gân vuốt khi dập tạo hình, so sánh với dập vuốt sử dụng chặn phẳng từ đó đánh giá đợc u điểm của dập vuốt có gân vuốt khi dập tạo hình - Thiết kế các bộ khuôn dập tạo hình, lựa chọn thiết bị thực hiện Kết quả nghiên cứu của đề tài... xác định phân bố ứng suất, biến dạng, chuyển vị, nhiệt độ Hậu xử lý (Post-Processing) Xem xét phân tích kết quả và đánh giá chất lợng sản phẩm Nếu cần thiết phảI điều chỉnh ta sẽ quay trở lại bớc thay đổi thông số đầu vào Trình tự các bớc tiến hành mô phỏng số 3.2 Mụ phng quỏ trỡnh dp to hỡnh Mô hình chia lới của phôi 3.3 Kt qu mụ phng s Phân bố biến dạng tại các vùng khác nhau trên sản phẩm CHNG IV:... cụng gp mộp hon thin CHNG III: Mễ PHNG S QU TRèNH TO HèNH CHI TIT 3.1 Cỏc bc thc hin bi toỏn mụ phng Trình tự thực hiện mô hình hóa quá trình và mô phỏng sẽ đợc thực hiện theo các bớc sau đây: Tiền xử lý (Pre-Processing) Tiền xử lý là mô đun đầu vào, bao gồm các bớc sau: + Xây dựng mô hình hình học + Định kiểu phần tử + Lựa chọn mô hình vật liệu + Chia lới phần tử hữu hạn + Xây dựng bài toán tiếp xúc +... phơng án, ta lựa chọn phơng án 1 là hợp lý nhất đối vì phơng án 2 và 3 đều phải sử dụng khuôn phối hợp vì vậy tăng sự phức tạp không cần thiết Cụ thể các nguyên công trong Qui trình công nghệ đợc thực hiện trong bảng sau: Bán thành phẩm Tên TT nguyên công 1 2 3 Cắt phôi Dập tạo hình Cắt mép 4 5 Đột lỗ Gấp mép sơ bộ Gấp mép 6 hoàn thiện 2.3 Tớnh toỏn cụng ngh v la chn thit b cho cỏc nguyờn cụng 2.3.1... hình dạng và kích thớc giống nh hình dạng và kích thớc của phần ngoài của chi tiết khi cha gấp mép Gân vuốt: Gân vuốt có tác dụng làm tăng trở lực biến dạng trên toàn bộ hoặc cục bộ theo chu vi của phôi để khống chế tốc độ vật liệu đợc kéo vào cối và tăng độ cứng vững của vật dập Những vật dập vuốt sâu thì gân vuốt là phơng pháp có hiệu quả nhất có thể ngăn ngừa nhăn nhúm hoặc rách trên chi tiết Nếu... Cắt phôi - Dập tạo hình - Cắt biên - Đột lỗ bên - Gấp mép sơ bộ - Gấp mép hoàn chỉnh Phơng án 2: - Cắt phôi - Đột lỗ - Dập tạo hình- cắt mép phối hợp - Gấp mép sơ bộ - Gấp mép hoàn chỉnh Phơng án 3: - Cắt phôi - Dập tạo hình - Đột lỗ- cắt mép phối hợp - Gấp mép sơ bộ - Gấp mép hoàn chỉnh Phân tích các phơng án, ta lựa chọn phơng án 1 là hợp lý nhất đối vì phơng án 2 và 3 đều phải sử dụng khuôn phối . HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP CAPO XE Ô TÔ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG. trình công nghệ chế tạo chi tiết cụ thể trong vỏ xe (chi tiết capo hoặc chi tiết nắp cốp sau xe) - Thiết kế các bộ khuôn dập. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Với mục đích nghiên cứu công nghệ và thiết. học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THANH THỦY NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG SỐ TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP CHI TIẾT NẮP