Ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế chế tạo khuôn ép chảy sản phẩm nhôm định hình

Nghiên cứu, nâng cao năng lực thiết kế và chế tạo khuôn đùn ép sản phẩm nhôm định hình phục vụ công nghiệp hỗ trợ.

Thông tin chung đề tài:

Lĩnh vực:

Mã đề tài:

Tác giả: Trần Đức Quý, Nguyễn Trọng Mai, Phạm Đức Cường*

Đơn vị: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Nội dung chính của nghiên cứu/giải pháp

- Xây dựng quy trình thiết kế chế tạo khuôn ép chảy nhôm sử dụng các phần mềm thiết kế và mô phỏng CAD/CAE. Trên cơ sở đó tối ưu hóa kết cấu khuôn;

- Áp dụng quy trình trên thiết kế và chế tạo một số bộ khuôn ép chảy cho sản phẩm nhôm định hình có độ phức tạp sản phẩm khác nhau;

- Thử nghiệm, đánh giá các khuôn trong thực tế sản xuất; đào tạo, chuyển giao sản phẩm gồm quy trình thiết kế chế tạo khuôn sử dụng các phần mềm thiết kế và mô phỏng, các bộ khuôn hình thành trong đề án cho doanh nghiệp.

Mục tiêu của nghiên cứu/giải pháp

Nghiên cứu, nâng cao năng lực thiết kế và chế tạo khuôn đùn ép sản phẩm nhôm định hình phục vụ công nghiệp hỗ trợ được thực hiện nhằm ứng dụng mô phỏng số trong tính toán thiết kế, tối ưu kết cấu khuôn ép chảy nhôm cho một số loại sản phẩm thanh nhôm định hình; qua đó giảm thời gian thiết kế, nâng cao độ chính xác và chất lượng sản phẩm cũng như thời gian sử dụng khuôn; Chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất thanh nhôm định hình, góp phần thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khuôn mẫu phục vụ công nghiệp hỗ trợ tại Việt Nam

Kết quả nghiên cứu/giải pháp

Đề án đã xây dựng một quy trình thiết kế sử dụng các phần mềm CAD/CAE trong tính toán thiết kế khuôn ép chảy thanh nhôm định hình. Phần mềm Qform được sử dụng để xây dựng mô hình phần tử hữu hạn, thực hiện các mô phỏng quá trình ép, hiệu chỉnh và tối ưu hóa thiết kế khuôn.

Quy trình thiết kế này giúp người kỹ sư có thể đưa ra được bản thiết kế tốt nhất, đồng thời hạn chế tối đa các lỗi thiết kế cũng như những điểm hạn chế của kết cấu khuôn khi còn chưa chế tạo. Áp dụng thử nghiệm thiết kế và chế tạo một số bộ khuôn trong sản xuất đã khẳng định sự ưu việt và hiệu quả của ứng dụng phần mềm và quy trình thiết kế đề xuất.

Kết quả và sản phẩm của đề án được chuyển giao cho một số doanh nghiệp trong lĩnh vực thiết kế khuôn và sản xuất sản phẩm nhôm định hình: Công ty TNHH Công nghệ QCM, Công ty CP Kỹ thuật Công nghiệp Brothers Việt Nam, Công ty CP Euroha, Công ty CP Cơ khí Đông Anh.

Đề án đã sử dụng các phần mềm CAD/CAE, đăc biệt là phần mềm QForm hỗ trợ thiết kế, mô phỏng quá trình làm việc, tối ưu hóa kết cấu khuôn, qua đó nâng cao hiệu quả và chất lượng quá trình thiết kế - chế tạo khuôn, năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.

Kết quả của đề án có thể ứng dụng trực tiếp trong đào tạo, chuyển giao công nghệ thiết kế chế tạo khuôn đùn ép nhôm và sản phẩm liên quan cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất sản phẩm nhôm định hình.

Đề án có sự tham gia trực tiếp của các doanh nghiệp, tạo được sự tin tưởng và là tiền đề cho hợp tác giữa Nhà trường-Viện nghiên cứu-Doanh nghiệp. Nhà trường có thể thực hiện thiết kế theo đặt hàng, chế tạo và bàn giao các sản phẩm khuôn theo yêu cầu của doanh nghiệp

Có thể mở rộng phạm vi của đề án cho các loại khuôn ép chảy có độ khó, phức tạp cao, yêu cầu chất lượng khắt khe cho các sản phẩm nhôm định hình giá trị cao và phục vụ xuất khẩu.   

chế tạo khuôn bản vẽ
Bản vẽ biên dạng thanh hợp kim nhôm
chế tạo khuôn bản vẽ
Mô hình 3D một nửa khuôn đùn ép thanh nhôm định hình
chế tạo khuôn 3D
Mô hình 3D nửa còn lại khuôn đùn ép thanh nhôm định hình
chế tạo khuôn mô phỏng
Kết quả mô phỏng vận tốc dòng chảy
chế tạo khuôn kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng phân bố nhiệt độ dòng chảy
chế tạo khuôn kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng phân lưu dòng chảy
chế tạo khuôn bản vẽ
Bản vẽ biên dạng vỏ động cơ điện

 

chế tạo khuôn mô hình
Mô hình 3D hai nửa khuôn đùn ép động cơ điện cỡ nhỏ
chế tạo khuôn kết quả
Kết quả mô phỏng vận tốc dòng chảy
chế tạo khuôn kết quả mô hình
Kết quả mô phỏng phân bố nhiệt độ dòng chảy
chế tạo khuôn 3D
Kết quả mô phỏng phân lưu dòng chảy