..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN ĐĂNG LƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM
PRO/E CREO ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP ÁP LỰC
THANH NHÔM ĐỊNH HÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. HOÀNG VĨNH SINH

Hà Nội – Năm 2014


LỜI CẢM ƠN
Sau hai năm học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà nội,
đến nay tôi đã hoàn thành luận văn Cao học và đạt được những kết quả mong muốn.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tất cả
các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn, Khoa, Trường đã tận tình giúp đỡ, động viên, tạo
điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành khóa học của mình.
Tơi xin chân thành cám ơn Thầy giáo PSG.TS. Hoàng Vĩnh Sinh, người đã
ln nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong việc thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn các thầy giáo phản biện đã đọc luận văn và đóng
góp cho tơi những ý kiến q báu và bổ ích.

Nhân đây, tơi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới những người thân, gia
đình, bạn bè thân thiết đã giúp đỡ, động viên tôi trong học tập cũng như trong cuộc
sống để tơi có được kết quả như ngày hơm nay.
Tơi xin cam đoan những gì tơi viết trong luận văn là hồn tồn do tơi tự tìm
hiểu và trình bày.
Hà nội, ngày

tháng 10 năm 2014
Tác giả

Nguyễn Đăng Lương

1


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
MỤC LỤC.............................................................................................................. 2
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 7
Chương 1. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC 2.0
.............................................................................................................................. 10
1.1.

Tổng quan về Creo ................................................................................... 10

1.1.1. Thiết kế sản phẩm..................................................................................... 10
1.1.2. Thiết kế khn .......................................................................................... 10
1.1.3. Lập trình gia cơng CNC ........................................................................... 11
1.1.4. Mơ phỏng động tính tốn ứng suất ........................................................... 11

1.1.5. Thiết lập và xuất bảng vẽ 2D .................................................................... 13
1.2.

Môi trường vẽ phác – Sketcher ................................................................. 13

1.2.1.

Sketcher Toolbar................................................................................ 13

1.2.2.

Các công cụ thiết kế đối tượng hình học : .......................................... 15

1.2.3.

Thay đổi đối tượng (Edit) ................................................................... 15

1.2.4.

Thêm các rằng buộc (Add Constraint) ............................................... 16

1.2.5.

Tạo các mặt phẳng và trục tọa độ ...................................................... 16

1.3.

Các lệnh tạo khối cơ bản .......................................................................... 16

1.3.1.


Lệnh extrude ...................................................................................... 16

1.3.2.

Lệnh revolve ...................................................................................... 17

1.3.3.

Tạo lỗ Hole ........................................................................................ 17

1.3.4.

Tạo gân – Rib ................................................................................... 17

1.3.5.

Shell – Tạo chi tiết dạng vỏ ................................................................ 17

1.3.6.

Tạo mặt nghiêng – Draft ................................................................... 17

1.3.7.

Lệnh Round........................................................................................ 17

1.3.8.

Sweep ................................................................................................ 17


2


1.3.9.

Swept Blend ....................................................................................... 18

1.3.10. Blend ................................................................................................. 18
1.4. Hiệu chỉnh thông số thiết kế và các công cụ hỗ trợ thiết kế .......................... 18
1.4.1.

Hiệu chỉnh thông số thiết kế ............................................................... 18

1.4.2.

Các công cụ hỗ trợ thiết kế ................................................................ 18

Chương 2. KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA KHUÔN ÉP NHÔM 20
2.1.

Q trình đùn ép nhơm ............................................................................. 20

2.1.1.

Ngun tắc đùn ép ............................................................................. 20

2.1.2.

Các kiểu máy ép................................................................................. 21


2.2.

Khuôn đùn ép ........................................................................................... 23

2.2.1.

2.2.1.1.

Khuôn solid ................................................................................. 24

2.2.1.2.

Khuôn hollow .............................................................................. 24

2.2.2.

Các bộ phận khuôn cơ bản................................................................. 25

2.2.2.1.

Container .................................................................................... 26

2.2.2.2.

Vịng khn (Die ring): ............................................................... 26

2.2.2.3.

Khn phụ (Backer) .................................................................... 26


2.2.2.4.

Đệm khuôn (Bolster) ................................................................... 26

2.2.2.5.

Stem (ram) .................................................................................. 26

2.2.3.

2.3.

Các loại khuôn và kết cấu .................................................................. 23

Mác thép chế tạo khuôn và chế độ nhiệt luyện nhôm .......................... 27

2.2.3.1.

Các mác thép chế tạo khuôn ........................................................ 27

2.2.3.2.

Chế độ nhiệt luyện khuôn ............................................................ 27

Các loại hợp kim nhơm dùng trong q trình đùn ép ................................ 29

2.3.1.

Hợp kim hệ Al-Mg-Si ......................................................................... 31


2.3.2.

Các hợp kim hệ 7000 Al-Zn-Mg ......................................................... 32

2.3.3.

Các hợp kim hệ 2000 Al-Cu và hệ 7000 Al-Zn-Mg-Cu ....................... 33

2.3.4.
5000

Hợp kim không nhiệt luyện hệ 3000 Al-Mn và các hợp kim đùn ép hệ
.......................................................................................................... 33

2.4.

Quy trình sản xuất một loại khn đùn ép ................................................ 34

3


2.5.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: ...................................... 38

2.6.

Một số dạng hư hỏng hay gặp trong quá trình đùn ép nhơm. ..................... 38


2.7.

Phương pháp sửa chữa khn thông thường ............................................. 41

2.8.

Bảo quản khuôn........................................................................................ 41

2.9.

Công nghệ thấm nito cho khuôn mới ........................................................ 42

2.10. Khảo sát tổ chức lớp thấm của khuôn thấm lại nitơ .................................. 45
Chương 3. THIẾT KẾ KHN ĐÙN ÉP NHƠM............................................. 49
3.1.

Bố trí profile và đường kính khn ........................................................... 49

3.2.

Xử lý bearing ........................................................................................... 52

3.3.

Thiết kế khn ......................................................................................... 53

3.3.1.

Thiết kế DIE....................................................................................... 54


3.3.2.

Thiết kế Feeder Plate (FP) ................................................................. 55

3.3.3.

Thiết kế BACKER .............................................................................. 55

3.4.

Thiết kế một số bộ phận khuôn ................................................................. 56

3.4.1.

Thiết kế Die ring (Áo khuôn) ............................................................. 56

3.4.2.

Thiết kế Bolster (Đệm khn) ............................................................ 56

Chương 4. MƠ PHỎNG Q TRÌNH TẠO SẢN PHẨM ................................ 58
4.1.

Khái qt chung về mơ phỏng số .............................................................. 58

4.2.

Nghiên cứu ứng dụng phần mềm ANSYS vào mô phỏng số ..................... 59

4.3.


Các bước tiến hành mô phỏng số trong Ansys .......................................... 60

4.4.

Mơ phỏng q trình tạo sản phẩm ............................................................. 66

4.5.

Kết luận .................................................................................................... 72

KẾT LUẬN .......................................................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 75
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 76

4


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy công nghệ thiết kế
và sản xuất tự động phát triển theo. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin,
nhiều phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế và lập kế hoạch sản xuất đã ra đời, với các
tính năng nổi trội có thể giúp con người khắc phục nhiều khó khăn trong quá trình
hoạt động sản xuất. Góp phần làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm, đa dạng hóa
sản phẩm, nâng cao độ tin cậy, đảm bảo sức khỏe và điều kiện làm việc cho con
người…
Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, việc thiết kế chế tạo khn ép áp lực cịn gặp
rất nhiều khó khăn bởi cơng cụ hỗ trợ cho việc thiết kế và gia cơng cịn nhiều hạn
chế, do đó chất lượng và tính thẩm mĩ của sản phẩm tạo ra chưa cao.
Việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM để thiết kế khn và mơ phỏng

q trình đùn ép nhôm là vấn đề mà các cán bộ kỹ thuật cần phải quan tâm. Bởi
cơng việc này có thể giúp chúng ta dự đoán những khuyết tật, kịp thời đưa ra
phương án xử lý trước khi đi vào sản xuất, do đó giảm chi phí và nâng cao được
chất lượng sản phẩm.
Đề tài được trình bày trong 4 chương:
Chương 1. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Creo parametric 2.0. Tìm hiểu về
các mô đun, các lệnh tạo khối cơ bản, cách hiệu chỉnh các thông số thiết kế, các
công cụ hỗ trợ thiết kế trong phần mềm Creo parametric 2.0.
Chương 2. Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của khuôn đùn ép nhôm. Nguyên tắc
đùn ép, các kiểu máy ép, các loại khuôn và kết cấu, các mác thép dùng trong chế tạo
khuôn, các loại hợp kim nhôm.
Chương 3. Thiết kế khn đùn ép nhơm. Trình bày về việc nghiên cứu bố trí
profile, lựa chọn các thơng số thiết kế cho một loại sản phẩm thanh nhơm định hình
để thiết kế một bộ khn đùn.
Chương 4. Mơ phỏng q trình tạo sản phẩm. Trình bày về việc nghiên cứu
sử dụng phần mềm ANSYS để mơ phỏng việc tạo hình dạng thanh nhơm định hình.
Phần kết luận đưa ra một vài tổng kết quan trọng và hướng phát triển của đề tài.

5


Mặc dù đã rất cố gắng nhưng đề tài không tránh khỏi những khiếm khuyết.
Kính mong nhận được sự đóng góp của các thầy cơ trong và ngồi trường để em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!

Tác giả
Nguyễn Đăng Lương

6



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Tên hình

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Mơ hình 3D trong Creo

10

Hình 1.2

Mơ phỏng tách khn trong Creo

11

Hình 1.3

Mơ phỏng đường chạy dao trong Creo

11

Hình 1.4

Mơ phỏng động trong Creo


12

Hình 1.5

Phân tích lực trên một chi tiết trong Creo

12

Hình 1.6

Tạo bản vẽ 2D trong Creo

13

Hình 2.1

Quá trình đùn ép

20

Hình 2.2

Máy đùn ép trực tiếp

21

Hình 2.3

Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng


21

Hình 2.4

Máy đùn ép gián tiếp

23

Hình 2.5

Kết cấu khn solid

24

Hình 2.6

Kết cấu khn hollow

25

Hình 2.7

Các bộ phận khn cơ bản

26

Hình 2.8

Sơ đồ nhiệt luyện khn


28

Hình 2.9

Q trình sản xuất một khn đùn ép

34

Hình 2.10

Thay đổi hướng dịng chảy

41

Hình 2.11

Sơ đồ cơng nghệ thấm nito cấp 1

43

Hình 2.12

Sơ đồ cơng nghệ thấm nito cấp 2

43

Hình 2.13

Sự phân bố độ cứng trên bề mặt và theo chiều sâu lớp

thấm

44

Hình 2.14

Tổ chức lớp thấm trên khuôn mới

44

7


Hình 2.15

Tổ chức lớp thấm có tích tụ nito

45

Hình 2.16

Vùng bề mặt khn

46

Hình 2.17

Phổ EDS trong lỗ

47


Hình 2.18

Phổ EDS trên bề mặt

47

Hình 3.1

Đường kính ngồi khn và các đường kính liên quan

49

Hình 3.2

Bố trí lỗ khn có thành mỏng gần tâm hơn

49

Hình 3.3

Bố trí lỗ cân xứng với tâm

50

Hình 3.4

Bố trí lỗ theo hàng

50


Hình 3.5

Xử lý khi lỗ hình chữ U hẹp

50

Hình 3.6

Xử lý bearing

51

Hình 3.7

Mặt cắt thanh nhơm chữ I

52

Hình 3.8

Die

53

Hình 3.9

Feeder Plate

54


Hình 3.10

Backer

56

Hình 3.11

Die ring

56

Hình 3.12

Bolster

57

Hình 4.1

Các bước giải bài tồn bằng phần mềm ANSYS

63

Hình 4.2

Polyflow cho phép dự đốn biên dạng sản phẩm vật đùn ra

66


Hình 4.3

Biên dạng của khn chữ I

66

Hình 4.4

Mơ hình thanh chữ I

67

Hình 4.5

Mơ hình lưới phần tử

67

Hình 4.6

Cài đặt điều kiện biên

68

Hình 4.7

Véc tơ chuyển vị dòng ép chảy

68


8


Hình 4.8

Phân bố áp suất đùn ép

69

Hình 4.9

Véc tơ chuyển vị dịng ép chảy

69

Hình 4.10

Phân bố áp suất đùn ép

70

Hình 4.11

Biên dạng của sản phẩm bị phồng ra so với biên dạng
khn

70

Hình 4.12


Biên dạng khn

71

Hình 4.13

Biên dạng sản phẩm

71

Hình 4.14

Hình dạng biên dạng rãnh trong khuôn cần thiết kế

72

Bảng 2.1

Thành phần hóa học của một số mác thép thơng dụng dùng
làm khn
26

Bảng 2.2

Các nhóm hợp kim nhơm

28

Bảng 2.3


Phân bố độ cứng bề mặt từ bề mặt lõi của khuôn thấm

45

Bảng 3.1

Đặc tính kỹ thuật của một số máy ép tiêu chuẩn

35

9


Chương 1. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC 2.0
1.1.

Tổng quan về Creo

Creo 2.0 là phần mềm của hãng Prametric Technology Corp. Được nâng cấp lên
từ phiên bản Pro/E với giao diện được thay đổi gần như hoàn toàn để người dùng có
thể thao tác dể dàng hơn. Đây là phần mềm thiết kế theo tham số, có nhiều tính
năng mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE. Chỉ với Creo 2.0 người dùng có thể
thiết kế, tạo khn, lập trình gia cơng CNC và lập mơ hình mơ phỏng được tất cả
các chi tiết hay vật thể.
Một số module nổi bật của Creo 2.0:
1.1.1. Thiết kế sản phẩm

Hình 1.1. Mơ hình 3D trong Creo
Người dùng có thể thiết kế được tất cả các sản phẩm từ đơn giản bằng các công cụ:

Extrude, Revolve, Sweep đến phức tạp bằng các lệnh: Blend, Warp, Section Sweep,
Sweep Blend,…Hơn nữa, Creo 2.0 còn hỗ trợ thiết kế sản phẩm theo tham số để tạo
mơ hình các chi tiết máy tiêu chuẩn một cách nhanh chóng.
1.1.2. Thiết kế khuôn

10


Creo 2.0 mơ phỏng các q trình lắp khn và tách khuôn tạo sản phẩm. Sau
khi thiết kế xong chi tiết mẫu, Creo 2.0 cho phép chúng ta tính tốn độ co rút của
vật liệu, tự động thiết kế hình dạng lồng khuôn cho chi tiết mẫu và mô phỏng q
trình tách khn với chức năng Mold Cavity.

Hình 1.2. Mơ phỏng tách khn trong Creo
1.1.3. Lập trình gia cơng CNC

Hình 1.3. Mô phỏng đường chạy dao trong Creo
Với sự hỗ trợ của phần mềm Creo 2.0, việc lập trình gia công CNC thật sự linh
hoạt hơn và dễ dàng hơn. Người dùng cũng có thể Tiện mặt ngồi, mặt đầu, tiện lỗ,
rãnh, ren,…trên các bề mặt tròn xoay một cách dễ dàng.
1.1.4. Mơ phỏng động tính tốn ứng suất

11


Với chức năng mô phỏng động, Creo 2.0 giúp người dùng lắp ráp các chi tiết
thành 1 sản phẩm hoàn chỉnh, sau đó tạo các khớp nối giữa các chi tiết giúp cho mơ
hình có thể chuyển động. Ngồi ra, Creo 2.0 cịn có khả năng kiểm nghiệm ứng
suất, chuyển vị, biến dạng tuyến tính và phi tuyến, xác định và dự đốn khả năng
phá hủy vật liệu.


Hình 1.4. Mơ phỏng động trong Creo

Hình 1.5. Phân tích lực trên một chi tiết trong Creo

12


1.1.5. Thiết lập và xuất bảng vẽ 2D

Hình 1.6.Tạo bản vẽ 2D trong Creo
Cũng như các phần mềm vẽ khác, Creo cung cấp module tạo các hình
chiều đứng, bằng hay cạnh,… từ mơ hình 3D của chi tiết. Ngồi ra phần mềm cịn
cung cấp các kí hiệu có sẵn như độ nhám, các kí hiệu dung sai hình học và vị trí,…
điều đó khơng những góp phần làm bản vẽ trở nên đẹp hơn, sáng sủa hơn mà còn
giải phỏng sức lao động con người.
1.2.

Môi trường vẽ phác – Sketcher

Sketcher là môi trường đồ hoạ để thiết kế các đối tường hình học 2D trong
Creo Parametric. Các đối tượng này có thể được sử dụng để tạo ra các đối tượng
khác (mặt, khối) hoặc sử dụng trong môi trường NC. Sketcher rất mạnh, các công
cụ thiết kế giúp chúng ta có thể thiết kế, thay đổi trong mối quan hệ với nhau.
1.2.1. Sketcher Toolbar
Lựa chọn
Tạo đường thẳng qua hai điểm.
Tạo đường thẳng tiếp tuyến với hai đối tượng
Tạo đường tâm ( để lấy đối xứng )


13


Tạo hình hộp
Tạo đường trịn từ tâm và một điểm trên đường tròn
Tạo đường tròn đồng tâm
Tạo đường tròn qua ba điểm
Tạo đường tròn tiếp tuyến với ba đối tượng khác
Tạo Ellipse
Tạo cung tròn
Tạo cung tròn đồng tâm với một cung tròn cho trước
Tạo cung tròn bởi tâm và hai điểm trên cung
Tạo cung tròn tiếp tuyến với ba đối tượng
Tạo đường cong qua hai điểm
Vê trịn góc hai đối tượng bằng cung trịn
Vê trịn góc hai đối tượng bằng cung elíp
Tạo đường cong Spline
Tạo điểm
Tạo gốc tọa độ
Tạo đối tượng từ các cạnh bao của khối hoặc bề mặt
Tạo đối tượng đồng dạng từ các cạnh khối
Ghi kích thước đối tượng
Hiệu chỉnh kích thước đối tượng
Tạo các quan hệ ràng buộc
Tạo đối tượng chữ

14


Cắt tỉa một nhánh của đối tượng

Cắt tỉa cả hai nhánh của đối tượng
Chia đối tượng thành hai phần tại điểm lựa chọn
Lấy đối xứng đối tượng
Quay đối tượng
Sao chép đối tượng
Thốt khỏi Sketch
Bỏ qua Sketch
1.2.2. Các cơng cụ thiết kế đối tượng hình học :
- Đoạn thẳng (Line)
- Hình hộp
- Đường tròn
- Elip
- Tạo cung tròn
- Tạo đường cong Spline
- Lấy đối xứng
1.2.3.

Thay đổi đối tượng (Edit)

Lựa chọn biểu tượng

để có thể thực hiện :

-

Di chuyển một điểm.

-

Di chuyển đoạn thẳng.


-

Thay đổi kích thước đoạn thẳng.

-

Di chuyển đường trịn/ Cung trịn/ Ellipse.

-

Thay đổi kích thước đường trịn/ cung trịn/ Ellipse.

-

Di chuyển đường cong Spline.

-

Di chuyển các điểm trên đường cong spline.

-

Thay đổi độ dốc ở điểm cuối của đường cong spline.

15


-


Thay đổi kích thước bằng cách kéo.

-

Di chuyển vị trí của kích thước.

1.2.4.

Thêm các rằng buộc (Add Constraint)



Các biểu tượng trên thanh công cụ Add Constraint:
: rằng buộc theo phương ngang.
: rằng buộc theo phương thẳng đứng.
: rằng buộc song song.
: rằng buộc vng góc.
: rằng buộc tiếp tuyến.
: rằng buộc đồng tâm.
: Tạo giá trị giống nhau
: tạo sự đối xứng hai điểm qua đường tâm
: tạo sự thẳng hàng giữa các điểm theo phương ngang

1.2.5. Tạo các mặt phẳng và trục tọa độ
Các biểu tượng tạo các mặt phẳng và trục tọa độ:
: Tạo mặt phẳng tọa độ mới
: Tạo đường tâm trục
: Tạo điểm tham chiếu và gốc tọa độ mới
1.3.


Các lệnh tạo khối cơ bản

1.3.1. Lệnh extrude
Xây dựng mơ hình khối từ một biên dạng Sketch đóng kín, phát triển theo
hướng xác định để tạo thành vật liệu khối từ biên dạng 2D. Chức năng Extrude
vừa có thể tạo khối và cũng có thể dùng thực hiện cắt khối theo biên dạng Sketch
kín được chọn. Extrude được sử dụng cơ bản nhất trong quá trình tạo hình, từ thiết
kế cơ bản đến tạo hình phức tạp.

16


1.3.2. Lệnh revolve
Xây dựng mơ hình khối dạng trịn xoay từ một biên dạng kín và trục quay cố
định. Mơ hình vật thể có thể là dạng trịn xoay tồn phần hoặc một phần. Tương tự
như Extrude, Revolve cho phép thêm vật liệu (thêm khối ) và cũng có thể thực
hiện cắt vật liệu của mơ hình khối. Ứng dụng cơ bản nhất của Revolve được sử
dụng cho các chi tiết dạng tròn xoay, dạng trục hoặc dạng lỗ.
1.3.3. Tạo lỗ Hole
Cho phép tạo nhanh các dạng lỗ (chủ yếu khoét lỗ) theo tiêu chuẩn lỗ của
ngành cơ khí hoặc theo biên dạng cho mơ hình của người thiết kế.
1.3.4. Tạo gân – Rib
Tạo nhanh các thiết kế dạng gân trợ lực cho mơ hình với biên dạng gân đơn
giản, bề dày gân có thể thay đổi dễ dàng mà không ảnh hưởng đến các thiết kế
khác.
1.3.5. Shell – Tạo chi tiết dạng vỏ
Tạo nhanh các mơ hình dạng khối đặc chuyển sang dạng vỏ với bề dày xác
định. Ứng dụng tạo Shell cho tồn bộ mơ hình sản phẩm
1.3.6. Tạo mặt nghiêng – Draft
Thay đổi góc nghiêng của bề mặt bao của mơ hình so với một đối tượng tham

chiếu chỉ định.
1.3.7. Lệnh Round
Tạo nhanh các góc vê trịn trên các cạnh khối với bán kính khơng đổi hoặc thay
đổi, tùy theo lựa chọn Constant hay Variable Hình dạng góc vê có thể là dạng cung
trịn hoặc cung conic, có thể bám theo dạng đường cạnh vê hoặc theo một đường
dẫn tạo hình khác
1.3.8. Sweep
Quét một đối tượng theo đường dẫn có ba trường hợp sau:

17


-

Trường hợp 1: Quét tiết diện theo một đường dẫn

-

Trường hợp 2: Quét tiết diện theo nhiều đường dẫn

-

Trường hợp 3: Ứng dụng Relation trong lệnh Sweep

1.3.9. Swept Blend
Lệnh Swept Blend tạo khối đặc. mặt bằng cách quét (sweep) và trùm (blend)
nhiều tiết diện (section) theo một quỹ đạo cho trước.
1.3.10. Blend
Lệnh Blend được sử dụng để tạo khối Solid, Suface qua các tiết diện khác nhau
mà không cần đường dẫn hướng. Mơ hình tạo thành lệnh này có thể trơn hoặc gấp

khúc, tùy theo sự điều chỉnh và lựa chọn của người thiết kế.
1.4. Hiệu chỉnh thông số thiết kế và các công cụ hỗ trợ thiết kế
1.4.1. Hiệu chỉnh thông số thiết kế
-

Ứng dụng

-

Thực hiện các thay đổi về thơng số hình học như bề dày, hướng tạo khối, góc
quay,…

-

Thực hiện xóa hay tạm dừng lệnh ứng dụng tạo hình từ menu quản lý lệnh

-

Thay đổi đối tượng tham chiếu hoặc tham số ràng buộc

-

Thay đổi kiểu đường, màu sắc, thêm chú thích.

-

Hiệu chỉnh kích thước của Sketch

-


Trên cây menu quản lý lệnh, click phải chuột vào lệnh cần thay đổi và chọn
Edit

-

Thực hiện thay đổi kích thước : chiều dài, góc, bề dày,…

-

Hiệu chỉnh lại thơng số tạo hình, thay đổi biên dạng Sketch

-

Trên cây menu quản lý lệnh, click phải chuột vào ứng dụng đặc tính cần thay
đổi và chọn Edit Definition.

-

Nhập lại thông số tạo hình hoặc thay đổi lại biên dạng Sketch.

1.4.2.

Các cơng cụ hỗ trợ thiết kế

18




Copy


-

Ứng dụng
Cho phép sao chép nhanh các đặc tính tạo hình đã có sang một vị trí mới. Sau

khi copy, các đặc tính tạo hình sẽ nằm trong cùng một nhóm Group.
Chức năng Copy cho phép sao chép các đối tượng tham chiếu hình học, các
đặc tính tạo hình và các kích thước kèm theo.
Đường dẫn : Edit/ Feature Operation / Copy


Mirror

-

Ứng dụng
Tạo một đặc tính mới có tính chất đối xứng với các đặc tính được chọn qua

một mặt phẳng xác định .


Pattern

-

Ứng dụng
Tạo nhanh các đặc tính phân bố dưới dạng ma trận hàng cột, dạng phân độ,

hoặc dạng bố trí trên một đường cong bất kì.

Đường dẫn : Edit / Pattern

19


Chương 2. KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA KHN ÉP NHƠM
2.1.

Q trình đùn ép nhơm

2.1.1. Ngun tắc đùn ép
Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm rất đơn giản: một thỏi nhơm hình trụ
(Billet) đã qua xử lý gia nhiệt trước được đặt trong máy đùn ép thuỷ lực và được ép
ở áp suất cao qua một khuôn ép bằng thép, khi đó thỏi nhơm đùn ra khỏi máy ép sẽ
có hình dạng theo ý muốn. Kiểu khn đơn giản nhất là loại khuôn thép được qua
xử lý nóng, có một lỗ, được gia cơng cơ khí đặc biệt, có hình dạng theo thiết kế.
Cùng với các phụ kiện khác, khuôn được giữ trong một trượt khuôn - một bộ phận
của máy ép. Gắn chặt với trượt khuôn là một container (buồng ép). Trong buồng ép
là một billet được chèn vào sau khi nó đã được nung nóng ở nhiệt độ khoảng 5000C.
Buồng ép cũng được gia nhiệt bằng một dụng cụ cách điện tốt, nhằm đảm bảo billet
luôn được giữ ở nhiệt độ đồng nhất. Ram (pittông) sẽ tạo áp lực lên Billet và đầu
của ram (dummy block: chày ép) phải được thay định kỳ, bởi vì chức năng của nó là
hấp thụ mài mịn do sự tiếp xúc với kim loại nóng gây ra. Và áp lực được thực hiện
bởi Main piston (pitơng chính) vận hành bằng dầu thuỷ lực. Dầu thủy lực sinh ra
dưới áp lực của bơm dầu. áp lực này sẽ làm thanh nhơm được ép qua lỗ trong
khn, tạo thành thanh có hình dạng giống với hình của lỗ trong khn.

Hình 2.1. Quá trình đùn ép.

20



Chu trình phải dừng trước khi mũi Ram chạm khn. Container quay trở lại xilanh
nhả khn cịn giữ phần cịn lại của Billet; Ram cũng sẽ lùi lại và mẩu Billet sẽ bị
tách ra khỏi khuôn bởi một lưỡi cắt từ trên. Cơng suất lớn nhất mà pitơng chính
thực hiện được gọi là công suất ép. Công suất ép được đo bằng tấn. Các máy ép
cơng nghiệp có cơng suất từ 500 đến 20.000 tấn, nhưng hầu hết nằm trong khoảng
1.200 - 3.500 tấn.
2.1.2. Các kiểu máy ép
Về ứng dụng thực tế, các kiểu cơ bản của máy đùn ép như sau:
a. Máy đùn ép trực tiếp loại đơn giản:

Hình 2.2. Máy đùn ép trực tiếp
(1-Bộ phận đỡ khuôn, 2-Khuôn, 3-Bộ phận cắt, 4-Billet container, 5-Con trượt,
6-Chày ép, 7-Xilanh, 8-Khu vực chứa dầu và bộ phận điều khiển động cơ)
b. Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng:

Hình 2.3. Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng

21


(1-Bộ phận đỡ khuôn, 2-Khuôn, 3-Bộ phận cắt, 4-Billet container, 5-Con trượt,
6-Chày ép, 7-Mandrel, 8-Mũi khoan, 9-Xilanh, 10-Khu vực chứa dầu và bộ
phận điều khiển động cơ)
Kiểu này được sử dụng để đùn ép các thanh rỗng vì nó khơng thể sử dụng
các khuôn truyền thống.
Các bước cơ bản của máy ép này được thực hiện như sau:
Pitông và thiết bị rỗng cùng tiến lên cho đến khi Ram chạm đến Billet
Lõi rỗng trung tâm tiến trong khi pittong dừng lại, tạo đường qua Billet và xuyên

qua nó (nhưng thường thì Billet được khoan trước) và dừng lại khi đầu của nó đã
vào lỗ khn.
Lúc này thiết bị rỗng dừng trong khi Pittong tiến và Billet được đùn qua
khoảng hình khuyên giữa khuôn và lõi rỗng.
c. Máy đùn ép gián tiếp hoặc máy ép ngược:
Trong quá trình đùn ép gián tiếp, lực máy ép tạo ra một áp lực rất cao trong
buồng ép. lực ép này làm bề mặt của billet dính chặt vào thành buồng ép. Khi Billet
tiến vào buồng ép, các tầng bên trong buồng ép di chuyển dễ dàng hơn các tầng gần
bề mặt. Điều này do phản ứng ma sát đáng kể tạo ra. Các phản ứng này có thể hấp
thụ hơn 20% lực ép khi vận hành trên các hợp kim cứng. Điều này làm hạn chế khả
năng đùn ép, đặc biệt với các thanh mỏng.
Đối với loại máy ép ngược, buồng ép được làm để di chuyển cùng tốc độ và
cùng hướng với Ram , để mà khơng có sự di chuyển tương ứng giữa Billet và buồng
ép , khơng có các phản ứng ma sát và toàn bộ lực ép sẽ được tận dụng để đùn ép
Billet. Vì có cùng lực ép, do đó, có thể đạt được tốc độ ép cao hơn: ví dụ đối với các
máy ép có vách mỏng hơn. Một thuận lợi khác đối với loại máy ép nghịch này là
với hệ thống này thì có thể tránh được điểm làm việc cứng và hạn chế được hiện
tượng tạo ra thớ kết tinh ở phía cuối khi sử dụng hợp kim cứng, giảm số các thanh
bị khuyết tật.

22


Tuy nhiên, cùng với các thuận lợi trên thì kiểu máy ép này cũng có những
bất lợi đáng kể. Một trong những bất lợi chính là, đối với loại máy ép trực tiếp, vỏ
của Billet có chứa nhiều oxit và chất kết tủa còn nằm ở trên vách buồng ép và được
Ram thu lại sẽ được chuyển đến khu thải. Q trình này lại khơng xảy ra với máy ép
nghịch nơi mà vỏ Billet hình thành trực tiếp trên bề mặt của thanh ép, gồm cả các
khuyết tật bề mặt. Một hạn chế quan trọng khác của máy ép nghịch là các sản phẩm
được đùn ép phải đi qua bên trong trục giữ khuôn và điều này làm hạn chế các

thanh đạt được.

Hình 2.4. Máy đùn ép gián tiếp
(1-Bộ phận đỡ khuôn, 2-Khuôn, 3-Bộ phận cắt, 4-Billet container, 5-Con
trượt, 6-Chày ép, 7-Bộ phận bịt kín, 8-Xilanh, 9-Khu vực chứa dầu và bộ phận điều
khiển động cơ)
2.2.
-

Khuôn đùn ép

Là một kết cấu cơ khí phức tạp, được làm bằng chất liệu cứng và bền, phải
chịu được áp lực cao của máy ép mà khơng bị nứt, gáy.
Đường kính khn ép phụ thuộc vào profile chi tiết và đường kính khn
càng nhỏ càng tốt vì lí do chi phí và lí do làm việc.
2.2.1. Các loại khuôn và kết cấu

Về cơ bản khuôn đùn ép nhôm được chia ra làm hai loại sau:
- Khuôn solid: dùng để tạo ra những thanh đặc, khơng có lỗ ở trong.

23


- Khn hollow: dùng để tạo ra những thanh có lỗ, hoặc rỗng ở trong.
Tuỳ thuộc vào từng loại máy đùn ép mà thiết kế chiều dầy một bộ khuôn
là 120T, 150T....và đường kính là: 150, 180, 210, 230, 250, 270...
2.2.1.1.

Khn solid


Kết cấu của khn SOLID gồm có 3 thành phần cơ bản là:
+ FEEDER PLATE (FP)
+ DIE
+ BACKER (BK)
vÞ trí đánh mà số

vị trí đánhmà số

vị trí đánh mà sè

chiỊu dµi bearing
bearing

Hình 2.5. Kết cấu khn solid
Chức năng và ngun lý làm việc:
- FP: Phân chia dịng nhơm và dẫn hướng cho dịng nhơm vào khn, được lắp
ghép phía trước DIE thông qua chốt định vị, chịu áp lực ép và độ đàn hồi nhiệt cho
khuôn, tăng độ cứng vững và tuổi thọ của khn trong q trình làm việc.
- DIE: Tạo ra hình dáng hình học của profile và chất lượng bề mặt của sản
phẩm, cho phép dòng nhôm chảy qua các khe hở được tạo trên bề mặt DIE.
- BACKER: Tăng độ cứng vững cho DIE, được lắp ghép phía sau DIE thơng
qua chốt định vị, làm tăng độ ổn định và tuổi thọ của khuôn.
2.2.1.2.

Khuôn hollow

Kết cấu khn HOLLOW gồm có 3 thành phần cơ bản:
+ BRIDGE (BG)
+ DIE
+ BACKER (BK)


24