Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu khoa học "Thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động" được nghiên cứu với mục tiêu thiết kế bản vẽ và chế tạo mô hình miết CNC có dao động; Gia công và lắp ráp mô hình; Gia công một số các mẫu có thể ứng dụng trong thực tế sản xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MIẾT CNC CÓ DAO ĐỘNG S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: SV2020-61 S KC 0 0 7 3 9 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MIẾT CNC CÓ DAO ĐỘNG Mã số đề tài: SV2020 – 61 Chủ nhiệm đề tài: Võ Nguyên Thịnh TP Hồ Chí Minh, 7/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MIẾT CNC DAO ĐỘNG Mã số đề tài: SV2020-61 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện : Võ Nguyên Thịnh Nam, Nữ: Nam Phan Trung Sơn Nam, Nữ: Nam Lê Văn Dũng Nam, Nữ: Nam Dân tộc: kinh Lớp, khoa: 16143CL1 - Khoa Chất Lượng Cao Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Sơn Minh TP Hồ Chí Minh, 7/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động. - Chủ nhiệm đề tài: Võ Nguyên Thịnh Mã số SV: 16143144 - Lớp: 16143CL1 Khoa: Chất Lượng Cao - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Võ Nguyên Thịnh 16143144 16143CL1B CLC 2 Phan Trung Sơn 16143132 16143CL1A CLC 3 Lê Văn Dũng 16143043 16143CL3 CLC - Người hướng dẫn : PGS.TS PHẠM SƠN MINH 2. Mục tiêu đề tài: - Thiết kế bản vẽ và chế tạo mô hình miết CNC có dao động. - Gia công và lắp ráp mô hình. - Gia công một số các mẫu có thể ứng dụng trong thực tế sản xuất. 3. Tính mới và sáng tạo: - Nhóm đã sử dụng thành công thiết bị dao động PZT (Piezoelictric Transducers) vào trong quá trình gia công. 4. Kết quả nghiên cứu: - Thiết kế và chế tạo thành công mô hình miết CNC có tích hợp dao động. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên)
Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên)
LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, trong sản xuất cơ khí có rất nhiều phương pháp gia công kim loại như đúc, gia công bằng áp lực, gia công cắt gọt, hàn, phủ bề mặt,... Mỗi một phương pháp gia công kim loại trên đều có những ưu nhược điểm riêng và được ứng dụng rất rộng rãi không chỉ trong sản xuất công nghiệp, mà còn trong cả các hoạt động sản xuất của người dân. Trong các phương pháp trên thì phương pháp gia công bằng áp lực đóng vai trò khá quan trọng trong sản xuất bởi tính ưu việt của mình. Ưu điểm của các phương pháp gia công này là sau khi kết thúc quá trình không cần gia công cơ khí, mà chi tiết vẫn đạt được các yêu đặt ra ban đầu, hơn nữa rất dễ ứng dụng cơ khí hóa, tự động hóa để có thể sản xuất hàng loạt với năng suất rất cao. Ngày nay thiết bị và công nghệ gia công kim loại bằng áp lực đã phát triển rất phong phú, đa dạng. Ở nước ta phương pháp ISF đang và sẽ được phát triển mạnh mẽ, việc hoàn thiện và phát triển các công nghệ gia công ISF là hết sức quan trọng và cần thiết trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại nền công nghiệp cơ khí của nước nhà hiện nay. Trong đồ án công nghệ lần này, nhóm được phân công với đề tài thiết kế, chế tạo đầu miết CNC phục vụ quá trình tạo hình hốc vuông từ phôi kim loại tấm. Nhằm mục đích tiếp cận tìm hiểu và củng cố thêm những kiến thức về chuyên ngành, cũng như kiến thức mới cho những công việc thực tế. Trong quá trình thực hiện đề tài NCKH này nhóm đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Phạm Sơn Minh và thầy Trần Minh Thế Uyên cũng như các thầy cô khác trong khoa đào tạo chất lượng cao. Do kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế còn rất hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi nhiều sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo cũng như góp ý của các thầy cô trong bộ môn để em có thể hoàn thiện đề tài này cũng như có thêm nhiều kiến thức chuyên ngành hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 1
LỜI CẢM ƠN Khi hoàn thành NCKH này cũng là lúc nhóm gần kết thúc thời gian học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường đã giúp cho nhóm hiểu và yêu quý nơi đây nhiều hơn. Nhà trường và Thầy Cô không những truyền đạt cho nhóm những kiến thức chuyên môn mà còn giáo dục cho em về lý tưởng, đạo đức trong cuộc sống. Đây là những hành trang không thể thiếu cho cuộc sống và sự nghiệp của nhóm sau này. Nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các Quý Thầy Cô đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt nhóm đến ngày hôm nay để có thể vững bước trên con đường học tập và làm việc sau này. Đề tài NCKH đã đánh dấu việc hoàn thành những năm tháng miệt mài học tập của nhóm. Và đề tài này cũng đánh dấu sự trưởng thành trên con đường học tập của nhóm. Qua đây nhóm xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện để nhóm hoàn thành khóa học. Cuối cùng, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy Phạm Sơn Minh, Thầy Trần Minh Thế Uyên và Thầy Huỳnh Đỗ Song Toàn, với sự nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cũng như sự định hướng đúng đắn và kịp thời của các Thầy đã giúp nhóm rất nhiều trong quá trình thực hiện NCKH. TP.HCM, tháng 7 năm 2020 Nhóm sinh viên thực hiện đề tài 2
TÓM TẮT Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động. Quy trình này nhằm nâng cao hiệu suất miết và chất lượng bề mặt... bởi vì nó có thể kiểm soát rung động cưỡng bức. Quá trình rung động kiểm soát, kết cấu thiết bị đơn giản, rất thuận lợi cho việc việc chế tạo vận hành. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của thiết bị PZT cùng với thiết kế đồ gá đo lực phục vụ cho quá trình thực nghiệm. Thí nghiệm được thực hiện tại viện sư phạm của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM. Nội dung luận văn đã trình bày một cách đầy đủ và cô đọng lý thuyết tương đối về cấu tạo cũng như công dụng của thiết bị PZT và kết quả của quá trình mô phỏng trên phần mềm kết hợp với đo đạt thực tế bề mặt phôi. Kết quả của đề tài sẽ là thiết kế chế tạo cụm chưa dao miết kế hợp thiết bị dao động và đồ gá đo lực (loadcell) nhằm phục vụ cho quá trình thực kiệm lấy kết quả để nâng cao hiệu suất miết và chất lượng bề mặt, cơ sở thực tiễn để xử lý những khuyết tật của bề mặt sản phẩm khi gia công tấm bằng phương pháp miết gây ra bởi những rung động tự nhiên không kiểm soát được và cũng là cơ sở lý thuyết cho những nghiên cứu sâu hơn cho tương lai ngành gia công tấm ở Việt Nam. 3
ABSTRACT Subject: Researching, designing and manufacturing oscillating CNC machine model. This process is aimed at improving surface efficiency and surface ... because it can control forced vibration. Control vibration process, simple device structure, very convenient for manufacturing operation. The content and research method of the project are researches on the structural characteristics of PZT equipment along with the design of force gauges for the experimental process. The experiment was conducted at the pedagogical institute of Ho Chi Minh City University of Technology and Education. The content of the thesis presented a complete and concise theory of relativity about the structure and use of PZT equipment and the results of the simulation process on software combined with actual measurement of workpiece surface. The results of the project will be designing and manufacturing assemblies without oscillators and loadcells to serve the actual process to get results to improve the tapping efficiency and surface quality. On the other hand, a practical basis for dealing with surface imperfections in sheet processing by means of friction caused by uncontrolled natural vibrations is also a theoretical basis for further research. for the future of plate processing industry in Vietnam. 4
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................1 LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................2 TÓM TẮT........................................................................................................................3 ABSTRACT ....................................................................................................................4 MỤC LỤC .......................................................................................................................5 DANH MỤC VIẾT TẮT.................................................................................................8 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU....................................................................................9 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ .................................................................10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................1 1.1 Giới thiệu ............................................................................................................1 1.2 Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................2 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................2 1.4 Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................3 1.5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu....................................................3 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 3 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3 1.6. Nội dung ĐATN ................................................................................................4 1.7. Các hoạt động phục vụ nội dung nghiên cứu của ĐATN ..................................4 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ MÁY GIA CÔNG ISF .......................................................................................................................5 2.1 Lịch sử các phương pháp tạo hình kim loại tấm và công nghệ ISF....................5 2.1.1 Lịch sử phát triển của tạo hình kim loại tấm ............................................... 5 2.1.2 Các phương pháp tạo hình tấm truyền thống ............................................... 5 2.2 Lịch sử phát triển của công nghệ ISF .................................................................7 2.3 Mô tả quá trình ....................................................................................................8 2.4 Khả năng biến dạng dẻo của vật liệu trong công nghệ ISF ..............................11 2.5 Phân loại ISF .....................................................................................................12 2.5.1. SPIF : Hình thành gia tăng một điểm ....................................................... 12 2.5.2. TPIF: Hình thành gia tăng hai điểm ......................................................... 13 2.6 Tổng quan thiết bị gia công bằng công nghệ ISF .............................................13 2.6.1 Máy thực hiện quá trình biến dạng tấm. .................................................... 13 2.6.2 Dụng cụ tạo hình trong quá trình biến dạng tấm ....................................... 14 2.7 Ảnh hưởng của thông số gia công lên khả năng tạo hình – chất lượng bề mặt và độ chính xác .......................................................................................................15 2.7.1 Ảnh hưởng của thông số gia công lên khả năng tạo hình, chất lượng bề mặt và độ chính xác ................................................................................................ 15 2.7.2. Ảnh hưởng của vận tốc tiến dụng cụ F đến khả năng biến dạng và chật lượng bề mặt ........................................................................................................... 16 5
2.7.3 Ảnh hưởng của tốc độ quay trục chính n lên khả năng tạo hình và chất lượng bề mặt ........................................................................................................... 16 2.7.4 Ảnh hưởng của bước tiến dao dọc ∆Z đến khả năng biến dạng và chất lượng bề mặt ........................................................................................................... 17 2.7.5 Ảnh hưởng của đường kính dụng cụ tạo hình d đến khả năng biến dạng và chật lượng bề mặt .................................................................................................... 17 2.7.6 Ảnh hưởng của loại vật liệu gia công đến khả năng biến dạng và chất lượng bề mặt ........................................................................................................... 18 2.7.7 Ảnh hưởng của bôi trơn đến khả năng biến dạng và chất lượng bề mặt ... 18 2.7.8 Ảnh hưởng của đường chạy dụng cụ lên độ nhám bề mặt ........................ 18 2.7.9 Ảnh hưởng của đường chạy dụng cụ tới năng suất gia công ..................... 19 2.8 Chiều dày sản phẩm trong công nghệ ISF ........................................................19 2.9 Độ chính xác hình học trong công nghệ ISF ....................................................20 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ THIẾT BỊ DAO ĐỘNG PZT. .......................22 3.1 Giới thiệu chung................................................................................................22 3.2 Đề xuất sử dụng thiết bị dao động và qua trình miêt CNC ...............................22 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ BỘ GÁ DAO MIẾT CÓ THIẾT BỊ DAO ĐỘNG PZT .....31 4.1 Thiết kế sơ bộ từ ý tưởng: .................................................................................31 4.2 Kiểm duyệt lại – chọn phương án tối ưu ..........................................................33 4.3 Cải tiến – Hình thành phương án 2 ..................................................................33 .......................................................................................................................................36 CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐO LỰC ( LOADCELL) ......................................37 5.1 Giới thiệu về cảm biến trọng lực loadcell .........................................................37 5.2 Thiết kế đồ gá Loadcell.....................................................................................42 5.2.1 Yêu cầu với đồ gá: ..................................................................................... 42 5.2.3 Phương án thiết kế đồ gá lực loadcell:....................................................... 44 5.3 Tính toán thiết kế đồ gá ....................................................................................46 5.3.1 Xác định bề dày tấm đỡ ............................................................................. 46 5.3.2 Xác định số bulong để kẹp tấm nhôm lực tác dụng lên bulong................. 47 CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DAO MIẾT CNC. ......................48 6.1 Khảo sát – thực nghiệm xem xét kỹ lại dao miết cũ từ đó hình thành ý tưởng dao miết mới phù hợp với thiết bị ...........................................................................48 6.2 Thiết kế sơ bộ từ ý tưởng ..................................................................................49 6.3 Kiểm duyệt lại – chọn phương án tối ưu: .........................................................50 6.4 Cải tiến – Hình thành phương án 1 ..................................................................51 CHƯƠNG 7: KIỂM NGHIỆM VÀ MÔ PHÔNG 3D ..................................................55 7.1 Kiểm nghiệm bền các cụm đồ gá bằng phần mềm Inventor ............................55 7.1.2 Kiểm nghiệm dao miết ............................................................................... 56 7.1.3 kiểm nghiệm phần cụm gá PZT ................................................................. 58 7.2 Kiểm nghiệm bộ gá đo lực Loadcell .................................................................61 7.3 Nghiểm nghiệm tổng cụm gá Loadcell .............................................................63 CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................67 6
8.1 Kết luận .............................................................................................................67 8.2 Hướng phát triển. ..............................................................................................69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................70 7
DANH MỤC VIẾT TẮT ISF (Incremental Sheet Forming): Biến dạng cục bộ tăng dần ISHF: Incremental Sheet Hydro-Forming MSMS (Multi - Stage & Multi – Step): Hình thành đa giai đoạn, đa bước NCKH: Nghiên Cứu Khoa Học PZT: Piezoelictric Transducers. SPIF (Single Point Incremental Forming): Biến dạng cục bộ tăng dần một điểm TPIF (Two Point Incremental Forming): Biến dạng cục bộ tăng dần hai điểm 8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Nội dung DATN. Bảng 4.1: Bảng so sánh sơ bộ 2 phương án đã được duyệt Bảng 4.2: Bảng kê các chi tiết bộ gá Bảng 4.3: Kết quả đạt được Bảng 5.1: Bảng kê các chi tiết bộ gá Bảng 6.1: Bảng so sánh sơ bộ 2 phương án đã được duyệt Bảng 6.2: Kết quả đạt được, qua quá trình chế tạo đầu miếc Bảng 7.1: Bảng thông số cơ tính của vật liệu Bảng 7.2: Cơ tính của bu lông lục giác tiêu chuẩn ISO 898-1 9
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Máy miết đơn giản Hình 2.2: Mô phỏng về quá trình miết trên máy CNC Hình 2.3: Quá trình miết trên máy CNC Hình 2.4: Quy trình tạo tấm liên cục bộ Hình 2.5: Quy trình ISF Hình 2.6: Biến dạng SPIF Hình 2.7: TPIF. a) Trước gia côn g b) Sau gia công Hình 2.8: Các loại dụng cụ tạo hình Hình 2.9: Các dụng cụ tạo hình được sử dụng để thí nghiệm. Hình 2.10: Dụng cụ gắn lên trục máy phay Hình 2.11: Đường chạy dụng cụ đơn giản nhất được sử dụng trong ISF Hình 2.12: Hai kiểu đường chạy dụng cụ khác nhau ảnh hưởng khác nhau lên thời gian gia công [13] Hình 2.13: Chiều dày sản phẩm trong công nghệ ISF [4] Hình 2.14: So sánh giữa mô hình lý thuyết và biên dạng thực đo theo các mặt cắt A-O và B-O [18] Hình 2.15: Hiệu ứng biến dạng ngược (springback) và hiệu ứng gối (pillow) cùng các thông số đầu ra K1, K2 để đo đạc hai hiệu ứng [18] Hình 3.1: Các loại PZT Hình 3.2: Hiệu ứng điện áp thuận và nghịch Hình 3.3: PZT dạng miếng đơn Hình 3.4: PZT dạng xếp chồng Hình 3.5: Bản vẽ tiêu chuẩn PZT. Hình 3.6: Bộ tạo xung Hình 3.7: Bộ khuếch đại Hình 4.1: Mô phỏng 3D phương án 1 Hình 4.2: Mô phỏng 3D phương án 2 Hình 4.3: Bản vẽ lắp phương án 1 Hình 4.4: Hình ảnh bộ gá trên máy miết thực tế Hình 5.1: Cảm biến trọng lực loadcell trên thị trường Hình 5.2: Môt mô loại loadcell thông dụng. Hình 5.3: Loadcell trên cân điện tử 10
Hình 5.4: Loadcell trên máy đo lực Hình 5.5: Cách xác định dây loadcell qua màn hình điện tử Hình 5.6: Một số loadcell mẫu Hình 5.7: Một số loadcell mẫu Hình 5.8: Một số loadcell mẫu Hình 5.9: Mô hình thiết kế đồ gá cân loadcell trên phần mềm Hình 5.10: Bản vẽ lắp bộ gá Loadcell Hình 6.1: Đầu miếc cũ sử dụng trên máy Hình 6.2: Phác sơ bộ dao miết số 1 Hình 6.3: Phác sơ bộ 3D dao miết số 2 Hình 6.4: Ảnh minh họa dao miết 1 Hình 6.5: Ảnh phương án cải tiến dao miết 1 Hình 6.6: Mô hình 3D phương án 1 được dựng trên solidwork Hình 6.7: Dao thực tế khi chưa qua tôi Hình 6.8: Dao thực tế khi đã tôi cứng Hình 6.9: Biểu đồ quá trình tôi cứng dao miết Hình 6.10: Dao miết 2 phương án được gia công thành công Hình 7.1: Bản vẽ 3D dao miết Hình 7.2: Bản vẽ chi tiết 2D dao miết Hình 7.3: Kết quả mô phỏng ứng suất tối đa Hình 7.4: Kết quả mô phỏng chuyển vị thẳng đứng theo Z Hình 7.5: Hình ảnh 3D chi tiết tấm đỡ PZT Hình 7.6: Bản vẽ chi tiết 2D Hình 7.8: kết quả mô phỏng về ứng suất tối đa Hình 7.9: Kết quả mô phỏng về chuyển vị thẳng đứng tối đa Hình 7.10: Mô hình 3D loadcell Hình 7.11: Bảng vẽ chi tiết loadcell Hình 7.12: Kết quả mô phỏng ứng suất tối đa Hình 7.13: kết quả mô phỏng chuyển vị thẳng đứng tối đa Hình 7.14: Bản vẽ lắp 3D bộ gá loadcell Hình 7.15: Ứng suất tối đa ở loadcell Hình 7.16: Chuyển vị tối đa ở loadcell Hình 7.17: Ứng xuất tối đa ở thân loadcell Hình 7.18: Chuyển vị tối đa ở thân loadcell 11
Hình 7.19: Ứng xuất tối đa ở đế loadcell Hình 7.20: Chuyển vị tối đa ở thân loadcell Hình 8.1: Sản phẩm miết có dao động Hình 8.2: Sản phẩm miết không có dao động 12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Các quy trình sản xuất hiện đại có các phương pháp tích hợp cho phép tùy biến kim loại thành phần nguyên mẫu. Công nghệ tạo mẫu bằng biến dạng cục bộ từ khi ra đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Hàng loạt phương pháp và công nghệ tạo mẫu ra đời, mỗi công nghệ tạo mẫu có những ưu điểm riêng. Hiện nay một trong những phương pháp tạo mẫu được sử dụng phổ biến nhất là công nghệ ISF với những ưu điểm về mặt công nghệ. Công nghệ miết ép tạo hình được biết đến từ nhiều thế kỷ trước. Ban đầu những người thợ thủ công sử dụng các thiết bị thô sơ để miết tạo hình các tấm kim loại mỏng để tạo ra các đồ mỹ nghệ, vật dụng dạng tròn xoay như nồi, bình hoa. Người ta sớm thấy rằng các sản phẩm tròn xoay rỗng bằng vàng, bạc, đồng… được làm bằng cách này rất dễ dàng thực hiện, người thợ kim hoàn đã truyền cảm hứng nghệ thuật vào việc tạo hình mà không cần qua nhiều khuôn mẫu. Công nghệ miết ép được áp dụng nhiều vào đồ dân dụng, công nghiệp, đặc biệt là những năm thế kỷ 19. Vật liệu sử dụng chế tạo sản phẩm lúc này đã xuất hiện cả hợp kim nhôm, thép, các hợp kim có độ bền cao… Ngày nay, công nghệ miếp ép đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau: hóa dầu, chế tạo máy, hàng dân dụng… sản phẩm được chế tạo từ công nghệ này rất đa dạng, từ các chi tiết rộng nhỏ vài mm đến các đáy bình áp suất đường kính 3/4m. Các chi tiết có hình dạng từ tròn xoay tới hình dạng rất phức tạp, trong công nghiệp hóa chất, hóa dầu, hàng không vũ trụ… cũng đã thực hiện bằng công nghệ miết ép. Do đó quá trình sản xuất hình thành gia tăng một điểm ngày càng được sử dụng vì tính linh hoạt của nó trong sản xuất các chi tiết đơn lẻ như bảng điều khiển thân xe ô tô,phản xạ, linh kiện hàng không vũ trụ, các ứng dụng y tế . Sản phẩm miết rất đa dạng và phong phú về chủng loại, hình dáng và kích thước, cũng như vật liệu của sản phẩm. Các ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ miết là: công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng, công nghệ sản xuất ô tô, công nghệ quốc phòng… Do đặc điểm của công nghệ miết là biến dạng cục bộ từng phần của sản phẩm nên công suất đòi hỏi của thiết bị miết nhỏ hơn rất nhiều so với công suất của thiết bị khác dùng để chế tạo (bằng phướng pháp biến dạng) cùng một số loại sản phẩm đó. Ống thành mỏng độ bền cao chịu áp lực lớn được dụng nhiều trong công nghiệp hàng không, quân sự, chế tạo thiết bị thủy lực… Để ống chịu được áp lực cao, 1
vật liệu cần được chế tạo để có tổ chức phù hợp có độ bền kết cấu lớn, thớ kim loại hình thành theo chiều xoắn hướng tiếp tuyến của ống. Các ống chế tạo bằng phương pháp miết ép thỏa mãn các yêu cầu trên với giá thành không quá đắt. Do ống có kết cấu với độ bền cao, nhẹ, nên đã được dùng nhiều trong chế tạo các chi tiết quan trong trong tên lửa, máy bay, vũ khí. Công nghệ này thay thế cho việc dùng các vật liệu hợp kim đặc biệt với những công nghệ phức tạp. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ tạo mẫu bằng biến dạng cục bộ từ khi ra đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Hàng loạt phương pháp và công nghệ tạo mẫu ra đời, mỗi công nghệ tạo mẫu có những ưu điểm riêng. Hiện nay một trong những phương pháp tạo mẫu được sử dụng phổ biến nhất là công nghệ ISF với những ưu điểm về mặt công nghệ. Một số ứng dụng của công nghệ này trong sản xuất là rất đa dạng với nhiều chủng loại sản phẩm dạng khối hoặc tấm. Công nghệ miết thể hiện nhiều ưu điểm nổi bật mà các phương pháp khác không có được, và sản phẩm của của công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực từ đồ dụng gia dụng, các thiết bị công nghiệp, tới các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao như hàng không và vũ trụ... Với sự phát triển mạnh mẽ của mình, phương pháp công nghệ miết hiện nay được xem như là một công nghệ tiên tiến có thể thay thế cho công nghệ dập vuốt. Bên cạnh những ưu điểm về mặt công nghệ nhưng có một số khó khăn còn tồn tại trong việc ứng dụng công nghệ biến dạng cục bộ liên tục ISF vào thực tiễn sản xuất, đó là sự thiếu hụt các máy móc thiết bị chuyên dụng, phù hợp với quá trình gia công biến dạng dẻo. Do đó đề tài "Thiết kế và chế tạo mô hình miết CNC có dao động" là một lĩnh vực tương đối mới mẻ ở Việt Nam. Hiện tại có khá ít các tài liệu, các công trình nghiên cứu về vấn đề trên, cũng như việc ít có một cơ sở sản xuất nào ứng dụng công nghệ này đem lại hiệu quả. 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài có những ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Thiết kế cụm chứa dao miết phù hợp với máy miết CNC với chất lượng sản phẩm miết tốt phục vụ cho công việc nghiên cứu và giảng dạy trên trường lớp. - Phát triển chất lượng về dao miết, có tích hợp dao động vào quá trình miết. - Thiết kế đồ gá (loadcell) đo lực miết để phục vụ cho công việc nghiên cứu thực nghiệm để rút ra được các thông số tối ưu nhất. - Làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo máy tạo mẫu chuyên dùng theo công nghệ tạo hình tấm bằng ISF phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam hiện nay, giúp doanh 2
nghiệp giảm giá thành đầu tư thiết bị tương đương từ nước ngoài, linh hoạt trong việc thay đổi mẫu mã, nâng cao khả năng cạnh tranh. - Làm đa dạng hóa các phương pháp gia công kim loại cho ngành cơ khí ở nước ta 1.4 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu quy trình công nghệ miết CNC. - Cải thiện cụm chứa dao miết để tích hợp dao động vào trong quá trình miết. - Thiết kế và chế tạo đồ gá đo lực (loadcell). - Phân tích và mô phỏng trên phần mềm solidwork, inventor … - Thực Nghiệm. 1.5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo dao miết, cụm chứa dao, đồ gá đo lực ( loadcell) trên máy miết CNC và tích hợp thiết bị dao động PZT vào quá trình miết. 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan về công nghệ ISF Thiết kế và chế tạo dao miết, cụm chứa dao miết trên máy miết CNC. Nghiên cứu và chế tạo đồ gá đo lực miết CNC phục vụ quá trình thực nghiệm. 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: - Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu về lý thuyết tạo mẫu với công nghệ ISF. - Tìm hiểu về thuật toán điều khiển thiết bị dao động PZT. - Phân tích mô phỏng trên phần mềm creo, solidwork, inventor. Thực nghiệm: - Thiết kế, chế tạo cụm chứa dao miết có tích hợp dao động phù hợp tương thích với máy. - Chế tạo dao miết. - Thiết kế đồ gá đo lực miết để phục vụ cho quá trình thực nghiệm. 3