Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG SUẤT TRONG CHẾ TẠO ROTOR STATOR ĐỘNG CƠ ĐIỆN BẰNG KHUÔN DẬP LIÊN TỤC IMPROVING PRODUCTIVITY FOR MANUFACTURING ROTOR, STATOR OF ELECTRIC MOTORS BY PROGRESSIVE STAMPING DIE Nguyễn Thị Thu1a, Nguyễn Đắc Trung1, Lê Trung Kiên1, Đỗ Huy Đăng2b Bộ môn Gia công áp lực, Viên Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Công ty TNHH Cơ khí Tây Mỗ, Hà Nội a thu.nguyenthi@hust.edu.vn; bcokhitaymo@gmail.com TÓM TẮT Dập liên tục công nghệ kết hợp hai hay nhiều nguyên công khuôn, nguyên công thực cách liên tục với dịch chuyển phôi liên tục theo bước chày sau số hành trình máy Thiết kế chế tạo khuôn liên tục trình phức tạp, đòi hỏi người thiết kế nắm vững kiến thức tính toán phương pháp gia công tiên tiến Việc ứng dụng công nghệ mô máy tính vào thiết kế gia công khuôn đại làm tăng độ xác, tốc độ, hiệu khuôn dập liên tục, đáp ứng nhu cầu sản xuất chi tiết loạt lớn, có tính lắp lẫn cao, giá thành hạ cho ngành công nghiệp Với mong muốn ứng dụng ưu điểm công nghệ dập liên tục vào sản xuất, nhóm nghiên cứu lựa chọn sản phẩm thép rotor stator động điện để cải tiến suất nâng cao chất lượng sản phẩm Từ khóa: dập liên tục, rotor stator ABSTRACT Progressive stamping is a metalworking method that can encompass punching, bending and several other ways of modifying metal raw material, combined with an automatic feeding system Designing and manufacturing progressive die are complex processes, requiring the designer to master the knowledge of computational methods as well as advanced processing The application of technology on computer simulation to design and process dies increases accuracy, speed and efficiency of progressive dies Therefore it has to meet the production needs of detailed big series and low cost for industry Wishing to apply the advantages of progressive stamping technology into production, the team chose the rotor and stator of electric motors to improve productivity and enhance product quality Keywords: rotor, stator, progressive stamping, progressive die GIỚI THIỆU VỀ KHUÔN DẬP LIÊN TỤC Ở Việt Nam, dập liên tục tự động vấn đề ứng dụng hạn chế chưa làm chủ công nghệ, trang thiết bị nguyên vật liệu Khuôn liên tục với ưu điểm bật như: suất độ xác sản phẩm cao, giảm diện tích sản xuất, giảm chi phí lượng, nhân công, thời gian,… có xu hướng sử dụng rộng rãi nước ta Do vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn liên tục chất lượng cao cần thiết cấp bách sản xuất công nghiệp Khuôn dập liên tục thiết kế chế tạo nước với giá thành phù hợp đảm bảo nâng cao suất chất lượng sản phẩm, đồng thời mở khả phát triển đa dạng hoá sản phẩm, thay dần việc nhập khẩu, nâng cao giá trị gia tăng, tạo sức cạnh tranh sản phẩm nước [1] [2] 637 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Hiện nay, động điện thiết bị sử dụng phổ biến ngành công nghiệp, đặc biệt động có dải công suất nhỏ từ 0,35 ÷ KW với lượng tiêu thụ hàng năm khoảng 1,6 triệu chiếc/năm Tuy nhiên, thị trường sản xuất nước đáp ứng khoảng 40% nhu cầu, lại 60% nhập ngoại từ nước như: Trung Quốc, Đài Loan, Nhật, Hàn quốc,… Đối với loại động công suất lớn 10 KW trở lên 100% phải nhập ngoại [3,4] Để đáp ứng thị trường nước, cạnh tranh với sản phẩm nhập ngoại cải tiến thiết bị, nâng cao suất cần thiết Các động điện thường gặp dùng gia đình quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi,… máy móc, thiết bị khí Hình Hình ảnh sản phẩm động điện [5] Lá rotor, stator chế tạo rời lá, sau ghép lại với thành khối Dạng khuôn khuôn đơn phối hợp Tuy nhiên, phương pháp làm thủ công không phù hợp với nhu cầu thực tế Hơn nữa, giá thành tính cạnh tranh Với sản lượng tiêu thụ lớn động điện vậy, nên nước đầu tư vào sản xuất dạng sản phẩm rotor stator dải công suất khác Tuy nhiên, có thực trạng suất sản xuất nước chưa đủ cung cấp cho thị trường nước, dẫn đến việc phải nhập Mặt khác, giá thành sản phẩm yếu tố định đến việc tiêu thụ sản phẩm, cần tăng suất để giảm giá thành, có sản phẩm có tính cạnh tranh, đặc biệt với hàng Trung Quốc Một số doanh nghiệp lớn nhập dây chuyền thiết bị sản xuất từ nước ngoài, doanh nghiệp vừa nhỏ sử dụng dạng thiết bị qua sử dụng hay thiết bị tự chế tạo Nhiều nhà máy sử dụng khuôn dập liên tục dãy Hình Hình ảnh khuôn liên tục dãy sản xuất rotor stator [5] Hiện nay, thiết bị nước chưa đáp ứng hết nhu cầu tiêu thụ thị trường Nguyên nhân chủ yếu suất không cao, sản lượng thấp dẫn đến giá thành cao, khó cạnh tranh Trong nhiều năm qua, nhóm nghiên cứu kết hợp với Công ty Cơ khí Tây Mỗ phát triển thành công khuôn dập liên tục dãy, cung cấp nhiều khuôn dập rotor, stator cỡ nhỏ cho nhiều doanh nghiệp sản xuất động địa bàn Hà Nội nước 638 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Công nghệ sản xuất hai dãy thép rotor stator động điện: Ta tiến hành dập khuôn liên tục với quy trình công nghệ sau: Hình Các bước chế tạo rotor stator hai dãy Tóm lại, phương pháp dập liên tục thích hợp sử dụng, cho hiệu độ xác cao dập chi tiết rotor stator Các thông số công nghệ xác định để phục vụ cho trình tính toán, thiết kế khuôn Từ nghiên cứu thu được, ta nhận thấy phương pháp dập liên tục bắt buộc phải sử dụng khuôn liên tục kết hợp cấu cấp phôi tự động TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KHUÔN DẬP LIÊN TỤC HAI DÃY ROTOR VÀ STATOR ĐỘNG CƠ Khuôn liên tục dập rotor stator động điện: thiết bị phức tạp Hệ thống khuôn bao gồm hệ thống nhà phôi, hệ thống cấp phôi liên tục Khuôn tích hợp nhiều phận, chi tiết, chuyển động, bao gồm phận bản: khuôn trên, khuôn dưới, dẫn hướng, hệ thống chày cối cắt đột định vị, tạo hình Khuôn liên tục dập rotor stator động điện có kết cấu tự động ghép thành rotor stator, tích hợp đếm PLC để tự động tách Sản phẩm cuối rotor stator với kích thước mong muốn Vấn đề tiết kiệm vật liệu toán tối ưu hàng đầu khuôn liên tục Và với chế hoạt động tự động, sản phẩm đảm bảo suất cao, độ xác cao, hạ giá thành sản phẩm Vì vậy, khuôn liên tục lựa chọn hàng đầu nhà máy sản xuất công nghiệp Dựa sở lý thuyết tính toán thiết kế khuôn liên tục thực nhiều năm qua công trình nghiên cứu, nhóm chuyên môn đưa phương án để chế tạo thành công khuôn liên tục dập động điện Và xuất phát từ yêu cầu thực tế cần sản phẩm với sản lượng cao, nhóm nghiên cứu sâu vào làm để tăng suất cho kiểu khuôn dập rotor stator, nhằm hạ giá thành chế tạo tới mức thấp để cạnh tranh với hàng nước thé giới, đặc biệt Trung Quốc Theo tính toán nhóm, chế tạo khuôn liên tục, dập hai dãy động điện, suất cao để sản phẩm (lá thép rotor stator) tiết kiệm phôi Việc tiết kiệm phôi bù vào giá thành sản phẩm làm sản phẩm bán hàng giảm xuống Khuôn liên tục khuôn sản xuất tốc độ cao, 60 nhát/phút trở lên, phát triển hướng khuôn liên tục mở thời kì với suất lớn gấp nhiều lần so với sản xuất thủ công, so với khuôn đơn [2] Đi với hoạt động khuôn liên tục cấu cấp phôi tự động, hệ thống ghép thành cụm chi tiết, hệ thống đếm ngắt hoàn toàn tự động, hệ thống xoay thép tạo từ trường, đảm bảo độ xác cho sản phẩm tăng suất sản xuất Thông số kỹ thuật sản phẩm lựa chọn để tính toán: Công suất Dòng điện Hiệu suất Tốc độ Loại Hệ số công suất Tstart/Tn Ist/In Tmax/Tn (A) (%) (r/min) kW HP Y2-63 (1-2) 0.18 0.24 0.5 0.8 65 639 2780 2.2 5.5 2.2 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Thông số hình dạng hình học rotor stator: Hình Bản vẽ chi tiết rotor stator động điện Vật liệu dùng để chế tạo rotor stator thép silic có tên gọi khác tôn silic, thép kỹ thuật điện, thép điện từ, thép chuyên dụng có tính từ tính cao, có tính trễ từ thấp tính thấm từ tốt Thép silic thuộc loại hợp kim từ mềm (phân biệt với hợp kim từ cứng dùng chế tạo nam châm vĩnh cửu) Thành phần: + Hàm lượng cacbon 0,01÷0,1% + Các tạp chất < 0,02% để đảm bảo tổ chức ferit + Nguyên tố hợp kim chủ yếu: Si (là nguyên tố mở rộng vùng α – vùng có tổ chức ferit), Si hoà tan vào tổ chức ferit nâng cao điện trở pha làm giảm tổn thất dòng fucô Ngoài ra, Si tác dụng tăng độ từ thẩm giảm lực khử từ, giá trị cảm ứng bão hoà lớn + Hàm lượng Si không vượt 4%, lớn làm thép giòn (Tuy nhiên để làm lõi máy biên áp, stato máy điện lấy hàm lượng Si giới hạn (3,8÷4,4%) chi tiết làm việc chế độ tĩnh, bị biến động gây phá huỷ giòn Thiết bị sản xuất rotor stator động điện: Hình Sơ đồ dây chuyền sản xuất rotor stator khuôn liên tục 640 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Hình Sơ đồ bước dập dãy rotor stator thể nửa khuôn Hình Khuôn dập liên tục dãy rotor stator động điện Hình Kết kiểm nghiệm số chi tiết khuôn 641 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Kết kiểm nghiệm phần mềm Catia cho thấy chi tiết đủ bền tác động lực biến dạng cắt đột sản phẩm rotor stator theo tính toán Do vậy, sử dụng kết vào chế tạo gia công chi tiết KHUÔN DẬP LIÊN TỤC HAI DÃY ROTOR VÀ STATOR ĐỘNG CƠ Tính toán suất hệ số sử dụng vật liệu Về hệ số sử dụng vật liệu: Trong sản xuất chi tiết dạng tấm, vỏ mỏng, giá thành phôi chiếm tới 70% giá trị sản phẩm, đó, hệ số sử dụng vật liệu tiêu quan trọng để đánh giá tính công nghệ hiệu sử dụng phôi Hệ số sử dụng vật liệu cao tính kinh tế tính công nghệ chi tiết cao Theo tính toán, so sánh hệ số sử dụng vật liệu khuôn dập liên tục dãy hai dãy so le sau: Trên khuôn dập liên tục dãy Trên khuôn dập liên tục dãy so le Hệ số sử dụng vật liệu 74% 82% Hình Xếp hình phôi dãy phôi hai dãy Về suất: xét loại máy với số hành trình 40 nhát/ phút, ca làm việc máy (8 tiếng): Trên khuôn dập liên tục Trên khuôn dập liên tục dãy dãy so le Số sản phẩm/ca làm việc 38.400 76.200 Khối lượng sản phẩm/ca làm việc tấn So sánh kết quả, thấy khuôn liên tục hai dãy so le cho suất vượt trội, hệ số sử dụng vật liệu tăng Do đó, khách hàng cần mang phôi đến tạo hình, nhận sản phẩm (82%) Toàn chi phí nhà xưởng, nhân công, máy móc, … chi trả từ 18% phế liệu lại 8% sản phẩm đạt đổi công nghệ Thậm chí, với loạt sản xuất lớn, phần phế liệu 8% sản phẩm đạt đổi công nghệ tăng, sản xuất có giá trị thặng dư cao, bù phần vào giá sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm đến mức thấp 642 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Một số hình ảnh khuôn thực tế chế tạo theo thiết kế: Hình 10 Một số hình ảnh khuôn chế tạo lắp ráp KẾT LUẬN Với hệ thống khuôn dập liên tục, thấy suất sản xuất tăng vượt trội, đem lại lợi nhuận cao cho nhà sản xuất Sản phẩm đạt chất lượng cao tính xác độ đồng chất lượng Giải pháp tiết kiệm 8% vật liệu làm khuôn tăng gấp đôi suất so với khuôn dập liên tục dãy Do khuôn liên tục sản xuất hai dãy so-le rotor stator giải pháp tối ưu cho sản xuất lõi động loại nhỏ thời điểm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Mậu Đằng (2006), Công nghệ tạo hình kim loại NXB KHKT – Hà Nội [2] Nguyễn Đắc Trung (2011), Mô số trình biến dạng, NXB Bách Khoa – Hà Nội [3] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/nghien-cuu-cong-nghe-dap-lien-tuc-tai-vienimi.228837.html [4] http://www.metalforming.vn/index.php/cn-dap-tam/cong-nghe-dap-tam [5] http://www.chinfong.com.tw/english/products/04/01_hsd.html 643