Thạc Sĩ Nghiên Cứu Thiết Kế Lực Kế Trong Gia Công Biến Dạng Gia Tăng Đơn Điểm SPIF

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học kỹ thuật đã đạt được những thành tựu to lớn. Sản phẩm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng rất nhanh và tính cạnh tranh trong thị trường cũng ngày càng khốc liệt hơn. Sản phẩm không chỉ đơn thuần đáp ứng về độ bền mà mẫu mã của nó phải đẹp và bắt mắt hơn, thời gian đáp ứng cũng phải nhanh hơn nữa. Trong bối cảnh đó, nhiều doanh nghiệp đã thành lập những đội ngũ nghiên cứu và thiết kế ra các loại máy móc thiết bị nhằm sản xuất ra những sản phẩm đáp ứng nhanh các nhu cầu trên. Nhưng với bối cảnh nước ta, trình độ kỹ thuật còn chưa cao, kinh phí dành cho nghiên cứu thiết kế lại chưa nhiều, nên chúng ta cũng chọn con đường đi tắt, giải mã công nghệ tiên tiến, để từ đó thiết kế ra những thiết bị theo khả năng của mình.
Single point incremental forming (SPIF) là một công nghệ mới để tạo hình kim loại tấm. Kỹ thuật tạo hình gia tăng đã được phát triển trong thập kỷ vừa qua. SPIF là một quá trình rất linh hoạt - thiết lập sản xuất của chi tiết mới chỉ trong vài giờ chứ không phải là vài ngày như một số phương pháp hình thành truyền thống. Quá trình sử dụng dữ liệu chính xác CAD đại diện cho một phần sản xuất. Công việc thủ công coi như không cần thiết, và như vậy, tính lặp lại của quá trình này là rất tốt. Hạn chế của quy trình là thời gian tạo hình tương đối dài. Vì lý do đó, SPIF rất khả thi trong tạo mẫu nhanh và sản xuất loạt nhỏ.
Trước hết, đề tài tìm hiểu về các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm gia công bằng SPIF, chủ yếu tập trung vào đường kính dụng cụ, bước tiến dụng cụ, và cuối cùng xác định được bước tiến của dụng cụ và đường kính dụng cụ có liên quan đến lực dụng cụ tác dụng lên chi tiết gia công. Từ đó thiết kế lực kế để đo lực trong gia công nhằm điều khiển được đường kính và bước tiến dụng cụ để cải thiện khả năng tạo hình khi gia công.
Đề tài “ Nghiên Cứu Thiết Kế Lực Kế Trong Gia Công Biến Dạng Gia Tăng Đơn Điểm SPIF” nhằm mục đích nghiên cứu và thiết kế một loại lực kế để đo lực trong gia công bằng SPIF, từ đó giám sát lực làm tăng khả năng tạo hình của chi tiết gia công.

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
ABSTRACT 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG GIA TĂNG ĐƠN ĐIỂM (SPIF) 7
1.1 Các công nghệ tạo hình tấm 7
1.1.1 Gò 7
1.1.2 Nong ép 7
1.1.3 Phương pháp miết 8
1.2 Giới thiệu về phương pháp tạo hình gia tăng đơn điểm (SPIF) 9
1.2.1 Tạo hình gia tăng không đối xứng 9
1.2.3 Tạo hình gia tăng đơn điểm 10
1.2.3.1 Nguyên lý 10
1.2.3.2 Thiết bị 12
1.2.3.3 Dụng cụ 13
1.2.3.4 Đồ gá kẹp tấm kim loại 18
1.2.3.5 Thông số công nghệ 19
1.3 Khả năng ứng dụng của phương pháp SPIF 22
1.4 Tình hình nghiên cứu 23
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 23
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 29
1.4.3 Nhận xét 33
1.4.4 Một số vấn đề cần giải quyết 34
1.5 Tính cấp thiết của đề tài 34
CHƯƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ KHẢ NĂNG TẠO HÌNH TRONG SPIF 35
2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng của chi tiết gia công bằng SPIF 35
2.1.1 Góc nghiêng thành chi tiết 37
2.1.2 Tính đàn hồi của vật liệu 37
2.1.3 Các bề mặt có bán kính cong lớn 38
2.1.4 Khe hở giữa dụng cụ và vật đỡ 38
2.2 Lực trong SPIF 38
2.2.1 Lực 38
2.2.2 Ma sát 40
2.2.2.1 Ma sát tiếp tuyến 40
2.2.2.2 Ma sát xoắn 40
2.2.2.3 Ma sát tổng 41
2.3 Biểu đồ đường cong giới hạn tạo hình 41
2.3.1 Ảnh hưởng của góc thành sản phẩm 41
2.3.2 Ảnh hưởng của tốc độ quay 43
2.3.3 Ảnh hưởng độ lớn của bước 44
2.3.4 Ảnh hưởng của đường kính dụng cụ 44
2.3.5 Ảnh hưởng của chất bôi trơn 45
2.4 Mối liên hệ giữa lực và khả năng tạo hình 47
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LỰC KẾ 48
3.1 Tổng quan về lực kế 48
3.1.1 Các yêu cầu của lực kế 48
3.1.3.1 Cảm biến vòng tám cạnh 49
3.1.3.2 Cảm biến sử dụng strain gauges khác 52
3.1.3.2 Cảm biến áp điện 56
3.1.3.3 Lực kế điện dung 59
3.1.3.4 Không trực tiếp 60
3.2 Xem xét lựa chọn phương án thiết kế 61
3.3 Thiết kế lực kế và chế tạo lực kế 62
3.3.1 Một số nghiên cứu về cảm biến vòng tám cạnh 62
3.3.2 Sơ đồ nguyên lý 62
3.3.3 Xác định kích thước của vòng tám cạnh 63
3.3.4 Đặc tính động học của lực kế 65
3.3.5 Định hướng của màng biến dạng và vòng trên lực kế 66
3.3.6 Thiết lập mạch cầu Wheatstone sử dụng trong lực kế 67
3.3.6.1 Loại strain gages và cách bố trí 70
3.3.6.2 Phương pháp dán 71
3.3.7 Thiết kế mạch khuyếch đại cho lực kế 74
3.4 Kết quả 75
3.5 Qui đổi lực ra thành phần lực tiếp tuyến 75
3.6 Calip 78
3.6.1 Trình tự calip 78
3.6.1.1 Thiết bị 78
3.6.1.2 Calip thành phần lực theo phương z 80
3.6.1.3 Calip thành phần lực theo phương x 83
3.6.1.4 Calip thành phần lực theo phương y 86
CHƯƠNG 4: CẢI TIẾN KẾT CẤU DỤNG CỤ SPIF NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 89
4. Gia công thử nghiệm 89
4.1 Thiết bị 89
4.2. Dụng cụ 89
4.3 Thiết lập thực nghiệm 89
4.4 Kết quả thử nghiệm 90
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 95
5.1 Những vấn đề đã thực hiện 95
5.2 Hướng phát triển đề tài 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 95
PHỤ LỤC 100