CHƯƠNG 1
1.1

MỞ ĐẦU

Giới thiệu công nghệ biến dạng không khuôn SPIF
Năm 1967, Edward Leszak đã đưa ra giải pháp tạo hình tấm bằng công

nghệ biến dạng không khuôn (IDF: Incremental Dieless Forming hay ISF
Incremental Sheet Forming) có thể tạo hình dáng sản phẩm tấm bất kỳ, phù hợp
với sản xuất nhỏ, đơn chiếc. Từ 1990, công nghệ mới này bắt đầu được ứng
dụng trong sản suất.
Phương pháp tạo hình tấm bằng biến dạng cục bộ liên tục (Incremental
sheet forming - ISF), có thể tạo ra các hình dạng sản phẩm bất kỳ không đối
xứng mà không dùng khuôn. ISF được phân thành hai loại khác nhau:
Single Point Incremental Forming (SPIF): dụng cụ tác dụng trên một
mặt của tấm còn mặt kia biến dạng tự do.
Two Point Incremental Forming (TPIF): lực tạo hình tác dụng trên hai
mặt tấm, phải dùng thêm dưỡng gá cố định bên dưới bàn máy. Luận án chỉ tập
trung nghiên cứu phương pháp SPIF do phương pháp này đại diện cho công
nghệ ISF: không cần dùng khuôn và có đồ gá đơn giản.
1.2

Các thông số ảnh hưởng đến khả năng tạo hình trong SPIF
Có nhiều thông số ảnh hưởng đến khả năng tạo hình SPIF, có thể kể:
1- Module đàn hồi ES, hệ số Poisson νS của vật liệu tấm;
2- Bề dày tấm trước khi gia công;
3- Module đàn hồi EP, hệ số Poisson νp của vật liệu dụng cụ tạo
hình; 4- Đường kính dụng cụ tạo hình D;
5- Số vòng quay n của trục chính mang dụng cụ tạo hình;
6- Vận tốc chạy dụng cụ Vxy trong mặt phẳng xy;


− Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số công nghệ với khả năng tạo hình,
lượng phục hồi, chất lượng bề mặt và năng suất tạo hình các nhóm vật liệu
tiêu biểu (nhôm, thép thường và thép không gỉ) dựa trên mô phỏng số và
thực nghiệm.

c
ứ
u

− Thiết lập phương trình hồi quy, tối ưu hóa các thông số công nghệ theo hàm
mục tiêu là các thông số đầu ra mong muốn và xây dựng các công cụ tra cứu
(phần mềm, biểu bảng) chế độ tạo hình SPIF theo các thông số đầu ra
mong muốn để sử dụng trong thực tiễn.
1.4

Đối
tượn
g và
phạ
m vi
nghi
ên
cứu

− Phần mềm ABAQUS được sử dụng để thực hiện mô phỏng số quá trình tạo hình
SPIF, xác định mối quan hệ giữa các thông số công nghệ với khả năng tạo hình
và lượng phục hồi.
− Thực nghiệm gia công mẫu trên máy SPIF chuyên dùng để kiểm chứng các kết
quả mô phỏng số, đồng thời xác định mối quan hệ giữa các thông số công



4.

− Quy hoạch các kết quả thực nghiệm bằng tính toán và bằng phần mềm

HỘI NGHỊ QUỐC TẾ

4.1 Le Khanh Dien, Nguyen Thanh Nam, Nguyen Thien Binh “A
recommendation of computation of normal stresses in single point
incremental forming technology” 8th SEATUC Symposium, UTM

Minitab để thiết lập phương trình hồi quy, tối ưu hóa các thông số công nghệ
theo hàm mục tiêu là các thông số đầu ra mong muốn, từ đó xây dựng các công
cụ (phần mềm, sổ tay) tra cứu chế độ gia công tạo hình SPIF để ứng dụng trong
thực tế.

INTERNATIONAL, Johor Bahru, Universiti Teknologi Malaysia, ISBN

1.6

978-967-12214-1-9, [OS05] pg 18-21, 2014.

n
g
h
ĩ
a

4.2 Le Khanh Dien, Nguyen Thanh Nam, Nguyen Thien Binh “A

v
à

Mechanical Technology (IC3MT), ISSN 1662-9795, NTUH, Taipei,
Taiwan.

t
h
ự
c

4.4 Le Khanh Dien, Nguyen Thanh Nam, Le Thanh Son, Vu Ngoc Thanh
The, Lai Tien Thang, Tran Anh Tuan, Nguyen Tan Hung, “A measure of
Elimination of effete factors to the forming ability and quality of the

t
i
ễ
n

th

products in SPIF technology”, The 7 AUN/SEED-Net proceeding 2014,
ISBN 978-604-911-942-2 Hanoi, October, 2014, ME721, pages 181-184.
5.

c
ủ
a


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SPIF BẰNG
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.

BÀI BÁO NƯỚC NGOÀI

2.1 Le Khanh Dien, Nguyen Tan Hung, Nguyen Thien Binh, Le Thanh Son,
Nguyen Huy Bich, Nguyen Thanh Nam, “Recommendation Of A Measure

Mục đích và yêu cầu

For Enhancing The Precision Of Dimensions Of Foil Products In Single

Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định mối quan hệ giữa các thông số
đầu vào của công nghệ SPIF với các thông số mục tiêu cần khảo sát như khả

Point Incremental Forming Technology”, Key Engineering Materials

năng tạo hình, độ chính xác tạo hình, độ nhấp nhô bề mặt và năng suất tạo hình

(KEM), Switzerland, Vols 656-657, pp 479-483, 2015.

đối với các vật liệu tiêu biểu (nhôm, thép thường và thép không gỉ). Ngoài ra
nghiên cứu thực nghiệm còn được kiểm chứng với các kết quả mô phỏng số về

2.2 Tan Hung Nguyen, Khanh Dien Le, Ngoc Phuong Nguyen, Huy Bich
Nguyen, Thanh Nam Nguyen, Tuyen Vo, “The Effect of Heating to the

khả năng tạo hình và độ chính xác tạo hình được thực hiện trong chương sau.

- Độ nhấp nhô bề mặt Rz (µm)

3.1 Phan Đình Tuấn, Lê Khánh Điền, Võ Văn Cương, Nguyễn Thiên Bình,
Lê Trung Hiếu, Nguyễn Thanh Nam, “Nghiên cứu chất lượng bề mặt sau

- Thời gian gia công mẫu Tg (phút)
2.2.2

HỘI NGHỊ TRONG NƯỚC

cùng của sản phẩm nhôm tấm A1050-H14 khi gia công bằng công nghệ

Các thông số ảnh hưởng:

tạo hình cục bộ liên tục (SPIF)”, Hội nghị KHCN Cơ khí Chế tạo toàn

Sau khi loại bỏ bớt một số thông số ảnh hưởng ít bằng thực nghiệm đơn
thông số, còn lại 4 thông số ảnh hưởng sau đây:
- Bước tiến dụng cụ ∆z (mm)
- Đường kính dụng cụ tạo hình D (mm)
- Vận tốc tiến dụng cụ Vxy (mm/ph)
- Số vòng quay trục chính n (vòng/phút)
4

quốc lần thứ hai, trang 234 -237, tháng 11/2009 tại Hà Nội.
3.2 Lê Khánh Điền, Nguyễn Thiên Bình, Nguyễn Thanh Nam, Đoàn Thanh
Phong, Nguyễn Văn Nang, Võ Văn Cương “Controlling the Motions of
Simulated Pestle in ABAQUS for Forming Sheet Metal of SPIF
Technology”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học và Công nghệ lần thứ 12, Đại học
Bách khoa - ĐHQG-HCM, trang 21 – 24, 26-28/10/2011.

đó số mẫu cho một loại vật liệu là 8x3=24 mẫu.
2.2.4

Chọn mức và mã hóa các thông số ảnh hưởng

Bảng 2.1 Bảng chọn mức và mã hóa thông số ảnh hưởng của 3 loại vật liệu
Nhôm A 1050-H14, dầy t=1mm
Mức giá trị

∆z (mm)

D (mm)

Vxy(mm/ phút)

n(vòng/phút)

Min

0.2

5

800

400

Max

1


(D-7,5)/2,5

(Vxy-1900)/1100

(n-1450)/1040

Thép SS330, dày t=0,6mm
Mức giá trị

∆z (mm)

D (mm)

Vxy(mm/ hút)

n(vòng/ phút)

Min

0.2

5

800

400

Max


khi tạo hình bằng SPIF”, Tạp chí cơ khí, số tháng 03/2012, trang 10 – 15,

Biến mã hóa xi

(∆z-0,6)/0,4

(D-7,5)/2,5

(Vxy-1900)/1100

(n-1200)/800

Tạp chí phát triển Khoa học và Công nghệ ĐHQG - HCM, Tập 13, số K6,
2010, trang 91 – 98.
1.4. Nguyễn Thanh Nam, Nguyễn Thiên Bình, Đoàn Thanh Phong, Nguyễn

Thép không gỉ SUS304, dầy t=0,4mm

2012.
1.5. Lê Khánh Điền, Nguyễn Thanh Nam, Võ Văn Cương, Lê Văn Sỹ “A
calculation for compensating the errors due to springback when forming
metal sheet by single point incremental forming (SPIF)”Tạp chí phát triển
Khoa học và Công nghệ, ĐHQG - HCM, số K4, 2010. Tập 13, trang 14 –
24.
32

Mức giá trị

∆z (mm)


10

3000

800

0

X =(Max+min)/2

0,6

7,5

1900

600

∆Xi

0,4

2,5

1100

200

xi


10

800

2

1

5

3

1

4

nghệ phù hợp nhất theo hàm mục tiêu về khả năng tạo hình, độ chính xác tạo hình,

Thép không gỉ SUS304
Tốc độ
quay trục
chính n
(vòng/phút)

kính
dụng
cụ D
(mm)

Bước

10

800

800

3000

400

1

5

3000

400

5

800

2500

1

10

800


1

10

3000

800

diện đẹp hơn.

6

1

10

800

400

0.2

5

800

400

7


5

3000

800

liệu.

Thứ
tự

cụ Vz

cụ Vxy

cụ Vz

cụ Vxy

hình các sản phẩm tấm. Đây là kết quả tổng hợp của luận án, có ý nghĩa thực tiễn
so với các công trình nghiên cứu trước đây.
5.2
−

−

−

Thép thường SS330
Tốc độ quay

2

1

5

3000

400

nghệ này.

3

1

10

800

400

4

0.2

10

3000


2000

8

0.2

5

3000

2000

Thứ tự

Bước xuống dụng cụ

cứu bằng biểu bảng giúp tra cứu chế độ gia công tạo hình SPIF trong thực tế khi tạo

6

Vxy (mm/phút)

−

Nghiên cứu nâng cao khả năng tạo hình và chất lượng sản phẩm SPIF trên
đồ gá nghiêng hoặc trục dụng cụ nghiêng trên máy 5 trục. Quan tâm đến

31



nghệ như bước xuống ∆z, tốc độ tiến dụng cụ Vxy, đường kính dụng cụ
D, số vòng quay n của dụng cụ với khả năng tạo hình và lượng phục hồi
sau tạo hình cho các nhóm vật liệu: nhôm, thép mềm và thép không gỉ,
từ đó xác định các giá trị bù trừ sai số, phục vụ cho thực tế tạo hình bằng
SPIF.
5.1.2

−

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng

Xây dựng quy trình triển khai thí nghiệm, phương pháp đo đạc tính toán
góc biến dạng tạo hình, độ nhấp nhô trên bề mặt sản phẩm, độ phục hồi
sau tạo hình, xử lý số liệu thí nghiệm thông qua qui hoạch thực nghiệm với
3 nhóm vật liệu tiêu biểu là nhôm, thép thường và thép không gỉ.

−

Thực hành thực nghiệm trên máy SPIF chuyên dùng để kiểm chứng các
kết quả mô phỏng số; thiết lập được các phương trình hồi quy biểu diễn
các quy luật ảnh hưởng của các thông số tạo hình như bước xuống dụng cụ
∆z, tốc độ tiến dụng cụ Vxy, đường kính dụng cụ D, số vòng quay dụng
cụ n đến khả năng biến dạng, độ nhấp nhô bề mặt, lượng biến dạng phục
hồi và năng suất tạo hình thông qua thời gian tạo hình đối với 3 nhóm vật
liệu tiêu biểu.

30

7


được bên phải của giao diện. Ngoài ra kết quả cũng được ghi lại trong một tập
tin dữ liệu giúp dễ dàng chỉnh sửa tập tin G-code do Pro/ENGINEER xuất ra
trong giai đoạn gia công tạo hình trên máy với các thông số tìm được.
Để dễ dàng tra cứu, một sổ tay tra cứu chế độ tạo hình SPIF cũng được
xây dựng giúp người vận hành SPIF có thể tra cứu nhanh chóng các thông số
tạo hình SPIF trong ứng dụng thực tế. Chi tiết thực hiện và chương trình nguồn
của phần mềm tra cứu được trình bày trong phụ lục E [62].

8

29


2.3.3

Thông số kết quả thực nghiệm thép không gỉ SUS304

Hình 4.4 Giao diện phần mềm tra cứu thông số tạo hình của 3 loại vật liệu

Hình 4.5 Giao diện kết quả tra cứu thông số tạo hình của thép SUS304

28

9


2.4

Phân tích kết quả thực nghiệm: phương trình hồi qui


• Nhôm A 1050-H14
• α=82,77-0,6 ∆z-0,757D-0,001845Vxy +0,00023 n -0,33D.∆z -0,00021D.Vxy

• Điều kiện đồng biến khi đạo hàm riêng phần dương, từ đó rút ra các kết luận như sau: khi cần
tăng khả năng tạo hình của nhôm tấm A 1050-H14: Nhôm có khả năng tạo hình tốt nhất vì có
hằng số lớn nhất là 82.77, đồng biến với n nên chọn tốc độ quay dụng cụ càng cao càng tốt;
Khả năng tạo hình nhôm luôn nghịch biến với ∆z, D và Vxy nên cần giảm ∆z, D và Vxy.

• Thép tấm SS330
• α = 70,38 –0,78∆z – 0,317D– 0,001n – 0,417∆z.D +0,002∆z.Vxy

• Dựa vào điều kiện đồng biến khi đạo hàm riêng phần dương, từ đó rút ra các kết luận nhằm
tăng khả năng tạo hình của thép tấm SS330: Thép tấm SS330 có góc tạo hình đồng biến với
Vxy vì vậy để tăng khả năng tạo hình SS330 ta cần tăng Vxy, điều này làm tăng năng suất
nhưng giảm chất lượng bề mặt sản phẩm; Khả năng tạo hình thép SS330 nghịch biến với
∆z, D, n nên cần giảm các trị này khi muốn tăng khả năng tạo hình.

• Thép không gỉ SUS304
• α = 63,10–18,163∆z –D –0,0008Vxy -0,0092n + 0,8333∆zD – 0,0015∆zVxy
•

Dựa vào điều kiện đồng biến khi đạo hàm riêng phần dương, từ đó rút ra các kết luận như
sau: khi cần tăng khả năng tạo hình của thép không gỉ SUS304: Thép không gỉ SUS304 có
góc tạo hình luôn nghịch biến với n và Vxy nên để tăng khả năng tạo hình SS330 ta cần giảm
n và Vxy, điều này làm giảm năng suất tạo hình; Khả năng tạo hình thép không gỉ SUS304
luôn nghịch biến với ∆z, do đạo hàm riêng phần chỉ dương khi đường kính D> 21,79,
điều này giới hạn khả năng tạo hình vì nếu chọn D quá lớn sẽ làm tăng công suất tạo hình
và có thể không tạo hình dáng sản phẩm được do bán kính hình học của sản phẩm bé hơn
đường kính dụng cụ. Tóm lại để tăng khả năng tạo hình cần giảm ∆z như vậy năng suất
tạo hình cũng sẽ giảm theo; Thép không gỉ có khả năng tạo hình kém nhất so với nhôm và

Phân nhánh chương trình lập biểu bảng tra cứu theo 3 loại vật liệu
a. Tra cứu thuận
Khi người sử dụng chọn vật liệu và các thông số kỹ thuật đầu vào
SPIF như Vz, D, Vxy, t, n, hoặc T, thông qua bảng tra ta có thể xác định các
thông số đầu ra là α, ∆D, ∆H, Rz, Tg.
b. Tra cứu nghịch

• Thép tấm SS330
• ΔD = 0,27 + 0,117D + 0,649Vxy – 0,141D.Vxy
•

Ngược lại, khi người sử dụng chọn vật liệu và các thông số kỹ thuật
đầu ra của SPIF như α, ∆D, ∆H, Rz, Tg thì thông qua bảng tra ta có thể
xác định các thông số đầu vào là Vz, D, Vxy, t, n, hoặc T.
Một trang tra cứu tiêu biểu được trình bày ở hình 4.3
∆z
D
Vxy
N
Góc tạo hình
A 1050SUS304
SS330
H14
(mm)
(mm)
(m/ph)
(vg/ph)
0.05
3
0.4

65.95
69.16
0.05
3
0.5
250
85.00
65.88
69.14
0.05
3
0.6
260
85.00
65.82
69.13
0.05
3
0.7
270
85.00
65.76
69.11
0.05
4
0.4
200
77.30
65.42
69.01

0.5
250
85.00
65.10
68.93
0.05
4
0.6
260
85.00
65.04
68.92
0.05
4
0.7
270
85.00
64.98
68.90
0.06
3
0.4
200
78.60
66.09
69.18
0.06
3
0.5
210


• Nhôm A 1050-H14
• ∆H =0,4 + 0,4225 ∆z-0,076D+0,000312Vxy -0,00004n +0,121 D.∆z
-0,0007∆z Vxy
+0,000018DVxy
•

Với giá trị vận tốc Vxy cao, lượng phục hồi nghịch biến với ∆z. Vậy để tăng độ chính
xác tạo hình cần tăng các lượng chạy dụng cụ Vxy và ∆z, điều này cũng làm tăng năng
suất tạo hình; Lượng phục hồi theo phương ∆H của nhôm A 1050-H14 tỉ lệ thuận theo

• Thép tấm SS330
• ΔH = 0,011– 0,00023 D + 0,1006 Vxy +0,035 D.Vxy
•

Lượng phục hồi theo phương ∆H của thép SS330 tỷ lệ thuận với Vxy và tỉ lệ nghịch với
đường kính D của dụng cụ nên để tăng độ chính xác tạo hình ta cần tăng D và giảm Vxy.

• Thép không gỉ SUS304
• ΔH = 0,57+ 0,724∆z + 0,065D –0,252Vxy + 0,028VxyD + 0,76Vxy∆z –
0,048D∆z
•

Lượng phục hồi theo phương ∆H của thép không gỉ SUS304 tỷ lệ thuận với đường kính D và
∆z, tỷ lệ nghịch với Vxy, không chịu ảnh hưởng n. Do vậy, để tăng độ chính xác tạo hình hay

11


nhấp

Rz = 0,04 + 6,88∆z – 0,19D + 0,0001Vxy + 0,0016n – 0,1735∆zD - 0,0004∆zVxy
Thép không gỉ SUS304
Rz = 4,617 + 13,3018∆z+ 0,331D – 0,0004Vxy + 0,007n– 0,713∆zD - 0,00037∆zVxy

Độ nhấp nhô bề mặt cả 3 vật liệu nhôm A 1050-H14, thép tấm SS330 và thép không gỉ SUS 304,
tỷ lệ thuận với Rz và tỷ lệ nghịch với đường kính D của dụng cụ. Do đó, để sản phẩm được bóng
cần giảm ∆z và tăng đường kính D đều này làm tăng lực và công suất tạo hình đồng thời
giảm năng suất;


độ hiện
chạy dụng
cụ. Điều
này cũng
tự như
côngnhiều
cắt gọt.

- Phân tích, loại trừ để chọn được 4 yếu tố ảnh hưởng chính là ∆z, D, Vxy
và n đến các thông số cần khảo sát như khả năng tạo hình, lượng phục hồi,
độ nhấp nhô bề mặt và năng suất tạo hình. Trong đó yếu tố chính cần khảo
sát là khả năng tạo hình thông qua góc biến dạng cực đại α;
- Chọn phương pháp thực nghiệm TNR với quy trình tính toán và kiểm tra các
tiêu chuẩn Cochran, Student và Fisher để đạt được PTHQ tương thích;
- Phần mềm Minitab được dùng để hỗ trợ tính các phương trình hồi quy;

4.3

A 1050-H14
min
max
max
min

max
max
max
min

Thép

25


CHƯƠNG 3

Lượng phục hồi theo phương chiều sâu ∆H:
Thực hiện theo quy trình trên với các phương trình hồi quy trong bảng 4.1 với
kết quả:
Bảng 4.3 Tổng kết tối ưu theo lượng phục hồi theo phương chiều
sâu ∆H của 3 loại vật liệu (Phụ lục C [62])

3.1

NGHIÊN CỨU SPIF BẰNG PHƯƠNG PHÁP
MÔ PHỎNG

Mục đích
Sử dụng phương pháp mô phỏng số của phần mềm ABAQUS để xác

định mối quan hệ giữa các thông số công nghệ như bước xuống ∆z, tốc độ

A 1050-H14

SS330

SUS304

tiến dụng cụ Vxy, đường kính dụng cụ D và số vòng quay n của dụng cụ cho

0,16


n (vg/ph)

2500

200

200

Vật liệu
Lượng phục hồi ∆H (mm)

ứng suất và biến dạng trong tấm. Thông qua giới hạn phá hủy của vật liệu đã
biết trước từ dữ liệu của vật liệu nạp cho ABAQUS, giá trị ứng suất thực và
biến dạng phương pháp mô phỏng số nhận được trên mẫu mô phỏng dùng để
xác định:
- Góc giới hạn tạo hình tại vị trí mẫu rách trong mô phỏng do tại đó ứng suất
vượt quá giá trị giới hạn.

4.2.3

Thiết lập chế độ gia công tối ưu theo chất lượng bề mặt sản phẩm

- Lượng phục hồi sau tạo hình thông qua việc so sánh biên dạng của tấm và biên

Độ nhấp nhô bề mặt 3 vật liệu được chọn theo điều kiện cực tiểu của Rz, trong

dạng thiết kế từ Pro/ENGINEER. Sai số giữa 2 biên dạng thực và thiết kế

Phụ lục C [62]:

SUS304
Min
Min
Min
Min

trong thực tế sản xuất.
3.2

Biến dạng dẻo, quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong vùng dẻo
Biến dạng dẻo là hiện tượng biến dạng không phục hồi, do đó định luật

Hooke không còn đúng như đối với miền đàn hồi nữa. Biến dạng dẻo được
nghiên cứu trong bài toán SPIF vì đây một quá trình biến dạng dẻo phức tạp có
cả hiện tượng hồi phục sau tạo hình do tính chất đàn dẻo của vật liệu.

Thiết lập chế độ gia công tối ưu theo năng suất tạo hình
Thực hiện theo quy trình trên với giá trị trung bình các hệ số các

phương trình hồi quy cho thời gian tạo hình A 1050-H14, thép SS330 và thép
không gỉ SUS304 trong bảng 4.5.

24

Hình 3.1: Mô hình dẻo (c) được chọn do phù hợp kết quả của PTN Công nghệ
vật liệu
13


Kết quả tối ưu hóa cho nhôm A 1050-H14 bằng Solver trong ô $F$3 là


SS330
69043

SUS304
66073

1
5
3000
200

0,2
5
400
200

0,2
5
400
2500

Thiết lập chế độ gia công tối ưu theo giá trị phục hồi sau tạo hình

Lượng phục hồi theo phương đường kính ∆D:
Thực hiện theo quy trình trên với các phương trình hồi quy lượng phục hồi ta
Hình 3.3: Mô hình mẫu sản phẩm tạo hình bằng mô phỏng SPIF

có bảng tối ưu lượng phục hồi theo phương hướng kính ∆D (Bảng 4.2):


23

SS330
0, 5
0,2
10
3000
200

SUS304
0,35
0.2
5
3000
200


Bước 4: Chọn giá trị tối ưu khả thi trên máy.
4.2.1

Thiết lập chế độ gia công tối ưu theo khả năng biến dạng dẻo

định giá trị phục hồi sau tạo hình. Giá trị này sẽ là sai số giữa đồ thị biểu diễn
biên dạng khi mô phỏng và biên dạng vẽ bằng Pro/ENGINEER.

PTHQ kết quả thực nghiệm được sử dụng để giải bài toán tối ưu khả
năng biến dạng dẻo, dựa theo kết quả các phương trình hồi quy thực nghiệm
(2.3)...(2.15) trong chương 2. Thiết lập bài toán tối ưu hóa cho Solver như trong
hình 4.1.


∆z (mm)

THIẾT LẬP CHẾ ĐỘ GIA CÔNG TỐI ƯU
THEO HÀM MỤC TIÊU

Đường
kính
dụng cụ
D (mm)

Tốc độ tiến
dụng cụ Vxy
(mm/phút)

Tốc độ quay
trục chính n
(vòng/ phút)

Góc tạo
hình (0)

Lượng phục
hồi ∆D (mm)

Lượng
phục
hồi ∆H
(mm)

4.1 Mục đích và yêu cầu


0,46

Tối ưu hóa các thông số công nghệ theo hàm mục tiêu là tìm cực trị của
các thông số đầu ra theo các giá trị của thông số tạo hình trong điều kiện ràng

3

0,2

10

800

2500

74,53

0,93

0,41

buộc hay làm bài toán ngược nhằm tìm giá trị của các thông số công nghệ

4

1

10


1

5

3000

400

76,5

1,02

0,45

7

0,2

10

3000

400

74,53

1,32

0,78


quay
cụ Vtrục chính n (vòng/ phút) Lượng phục hồi
∆D (mm)
Góc tạo hình (0)
xy
dụng cụ z
(mm/ phút)

- Năng suất tạo hình cao nhất (Thời gian tạo hình Tg cực tiểu)
Với kết quả tối ưu trên, luận án cũng sẽ xây dựng các công cụ (phần

(mm)

1
2
3
4
5
6
7
8

1
0,2
1
0,2
1
0,2
1
0,2

62,18
64,32
66,42
64,32
67,46
66,42

0.69
0.45
0.38
0.41
0.35
0.55
0.48
0.51

0,52
0,85
0,49
0,32
0,36
0,37
0,72
0,59

mềm, biểu bảng) tra cứu chế độ gia công tạo hình SPIF để phục vụ tạo hình tấm
bằng công nghệ SPIF trong thực tiễn.
4.2 Trình tự tối ưu hóa theo hàm mục tiêu Bước 1:
Thiết lập hàm mục tiêu:
Với khả năng tạo hình và độ chính xác hình học gây ra do lượng phục hồi cần

1

5

800

800

65,37

1.78

1,05

2

0,2

5

800

400

63,25

1.69

0,99


∆z (mm)

Đường
kính
dụng cụ
D (mm)

Tốc độ tiến
dụng cụ Vxy
(mm/ phút)

Tốc độ quay
trục chính n
(vòng/ phút)

Góc tạo
hình (0)

3

1

10

800

400

61,09


62,18

1.23

0,60

6

0,2

5

3000

800

64,32

1.14

1,10

7

1

10

3000



Thép SS330

Thép không gỉ SUS304
Hình 3.8: So sánh biên dạng mô hình mô phỏng và biên dạng CAD

20

17

Lượng
phục hồi
∆H (mm)


Nhận xét:
- Ứng suất ở vùng giữa mặc dù không chịu lực tác dụng nhưng cũng bị biến
động còn ứng suất tại các vách thành tăng dần từ vùng kẹp (vị trí 0 đến 5) và (vị
trí 121 đến 125);
- Ứng suất đạt cực đại ở tạo hình gần như bằng nhau ở 2 thành vách mẫu sau đó
giảm nhanh về gần bằng 0 ở vùng giữa không chịu lực;
- Ứng suất trong thép không gỉ SUS304 cao nhất tại vùng biến dạng (~600
MPa) kế tiếp là thép tấm SS330 (~400 MPa) sau đó là nhôm A 1050-H14(
19


So sánh kết quả mô phỏng và kết quả thực nghiệm trong chương 2 cho
thấy sai số giữa 2 phương pháp đối với lượng phục hồi tương đối lớn (10%) và
sai số dưới 6% đối với khả năng tạo hình.
Tóm lại:
Chương 3 nghiên cứu mô phỏng SPIF bằng phần mềm ABAQUS đã thực
hiện một số nghiên cứu sau:
- Đã thiết lập được phạm vi và giới hạn của quá trình mô phỏng bằng phần
Nhôm A 1050-H14

mềm;
- Quy trình mô phỏng tạo hình SPIF bằng phần mềm ABAQUS: được trình bày
trong [62];