Ứng dụng phần mềm Altair Hyperworks trong thiết kế khuôn dập tấm
1. Giới thiệu
Nhiều doanh nghiệp gặp khó khăn trong việc thiết kế khuôn dập cho các sản phẩm
tấm kim loại bởi việc thiết kế có những đặc thù riêng, liên quan nhiều đến việc
nghiên cứu biến dạng dẻo. Để vượt qua khó khăn này, nhiều doanh nghiệp đã đi
thuê hoặc mua khuôn từ Trung Quốc. Việc này ảnh hưởng rất nhiều đến hoạt động
sản xuất của công ty cũng như bí mật về sản phẩm mới và giảm tính cạnh tranh
của sản phẩm.
Việc tính toán thiết kế khuôn dập tấm mới chỉ bắt đầu từ vài năm trở lại đây và
chỉ căn cứ vào kinh nghiệm theo các chi tiết dập thông thường khác. Sau khi
hoàn chỉnh thiết kế công nghệ sẽ thực hiện gia công chế tạo khuôn, dập thử,
hiệu chỉnh, sửa khuôn. Quá trình dập thử và hiệu chỉnh này thường phải lặp đi
lặp lại nhiều lần và không tránh khỏi tổn thất về thời gian cũng như kinh phí.
Trong thời gian gần đây, sự đầu tư và phát triển mạnh mẽ vào công nghiệp ôtô
Việt Nam với mong muốn nâng cao tỷ lệ nội địa hoá sản phẩm khung, vỏ xe đã đặt
ra cho các nhà kỹ thuật phải nâng cao trình độ chuyên môn và áp dụng hướng
nghiên cứu công nghệ mới nhằm giảm chi phí sản xuất vỏ xe, rút ngắn thời gian
thiết kế, chế tạo thử, cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm. Chính vì vậy,
nghiên cứu phương pháp mô phỏng số quá trình dập tạo hình, ứng dụng công nghệ
thông tin vào thiết kế tính toán nâng cao độ chính xác công nghệ và khuôn với
sự trợ giúp của máy tính và các phần mềm chuyên dụng được xem là hướng đi đúng
và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Căn cứ vào kết quả mô phỏng số sẽ xác định
được qui trình công nghệ tối ưu như số lần dập tạo hình, các thông số công nghệ
của quá trình biến dạng như lực dập, lực chặn, ma sát và sẽ có được kích thước
hình học, biên dạng của dụng cụ gia công một cách hợp lý.
Dưới đây là một mô hình so sánh về thời gian phát triển sản phẩm giữa hai
phương pháp: Phát triển sản phẩm truyền thống không có ứng dụng của phần mềm
phân tích mô phỏng tính toán CAE (Computer Aided Engineering) (hình 1-a) và có
ứng dụng phần mềm phần mềm CAE, hình 1-b).
Hiện nay, hầu như các nhà sản xuất khuôn dập chưa sử dụng một giải pháp
phần mềm nào đó để thực hiện tất cả các công việc từ thiết kế, phân tích tính
toán cho đến gia công hoàn thành bộ khuôn dập. Phần mềm CAD (Computer Aided
Design) – CAM (Computer Aided manufacturing) thì phổ biến, phần mềm CAE không
thông dụng. Chính vì vậy, việc khai thác, ứng dụng phần mềm CAE trong việc tính
toán, mô phỏng và tối ưu sản phẩm là điều rất cần thiết.
Để giúp các doanh nghiệp có thể tự chủ được trong việc thiết kế khuôn cho
các sản phẩm tạo hình tấm kim loại, bài viết này xin giới thiệu phần mềm
Hyperworks của hãng Altair như một giải pháp tổng thể, hoàn chỉnh cho mô phỏng
và thiết kế khuôn cho các sản phẩm tấm kim loại. Với Hyperworks việc xác định
lực dập hay lực tạo hình biến dạng, kích thước và hình dạng của phôi, bước dập
tạo hình để loại bỏ các khuyết tật như nhăn, rách, biến mỏng của tấm kim loại
được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng. Bên cạnh đó, Hyperworks còn hỗ trợ thiết
kế khuôn tạo hình.
2. Quy trình thực hiện mô phỏng tạo hình tấm kim loại với Hyperworks
Giao diện trực quan của Hyperworks giúp người dùng nhanh chóng tiếp cận
và tiến hành mô phỏng cũng như thay đổi các thông số hay điều kiện tạo hình
biến dạng. Từ đó tìm ra được điều kiện dập tối ưu nhất.
Ngoài ra, quá trình thực hiện mô phỏng có thể được tạo ra dưới dạng
template (mẫu) giúp nhanh chóng thực hiện mô phỏng biến dạng trên các chi tiết
có hình dạng tương tự.
Để thực hiện mô phỏng tạo hình, người dùng chỉ cần nhập (import) mô hình hình
học của sản phẩm, chia lưới phần tử, chọn vật liệu, điều kiện dập vào Hyperworks gửi thông số cho bộ giải (solver) của phần mềm rồi nhận kết quả mô
phỏng.
Hyperworks sẽ xác định:
- Lực cần thiết để tạo hình biến dạng sản phẩm.
- Hình dạng và kích thước phôi tối ưu để dập và tạo hình.
- Tối ưu việc sắp xếp phôi trên dải băng kim loại, hạn chế lãng phí vật liệu.
- Mô phỏng lại quá trình dập tạo hình, trường phân bố biến dạng, ứng suất,
chiều dầy cũng như vùng biến mỏng, biến dầy trên chi tiết cần tạo hình.
- Hỗ trợ thiết kế khuôn tạo hình cho chi tiết cho các bước dập khác nhau.
- Xác định ứng suất, biến dạng trên khuôn dập và tối ưu hoá kết cấu khuôn.
- Nắm bắt và ghi lại quá trình mô phỏng để ứng dụng trên các sản phẩm khác.
Có thể thấy rằng, hầu hết các khó khăn về tạo hình tấm kim loại đều được Hyperworks trả lời.
3. Về phần mềm Hyperworks và lợi ích của việc ứng dụng
Altair HyperForm là phần mềm hoàn chỉnh cho mô phỏng quá trình biến dạng tấm
kim loại trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn. Với môi trường hướng quá trình
đặc trưng, Hyperworks giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt quá trình tạo hình tấm
kim loại. Với Hyperworks người dùng có thể phát triển và tối ưu hoá quá trình
sản xuất với chi phí hiệu quả.
Lợi ích của phần mềm Hyperworks
Tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu: chi phí phần mềm được tiết kiệm đáng kể nhờ
cơ cấu bản quyền của phần mềm Hyperworks là dựa trên đơn vị HyperWork (HWU).
Việc ứng dụng Hyperworks sẽ làm giảm đáng kể thời gian phát triển sản phẩm.
Solver chính xác và tin cậy
Hyperworks được tích hợp solver chính xác nhất cho mô phỏng các bài
toán tạo hình tấm kim loại trên thị trường hiện nay (Altair RADIOSS). Với
solver này, người dùng có thể nhanh chóng xác định vùng nhăn, rách và xác định
kích thước hình dạng phôi trước khi dập từ đó tránh được chi phí liên quan đến
khuôn dập, thời gian gia công và vật liệu.
Nắm bắt quá trình dập tạo hình một cách hiệu quả: Môi trường mở trong Hyperworks cùng với "kiến thức -knowledge" về tạo hình được tích hợp giúp người
dùng ghi lại các quá trình thực hiện mô phỏng dập. Và nhờ đó tăng năng suất
người dùng trong thiết lập mô phỏng và tự động hoá quá trình mô phỏng tạo hình
các sản phẩm khác nhau.
Giải pháp tổng thể cho tạo hình
Hyperworks mang đến giải pháp tổng thể cho toàn
bộ quá trình mô phỏng dập tạo hình với các tính năng linh hoạt như phân tích
khả năng tạo hình, thông số hoá việc thiết kế khuôn tạo hình, kiểm tra và tối
ưu lại quá trình dập tạo hình, xem kết quả; đáp ứng tối đa yêu cầu của người
dùng về dập tạo hình.
Sản phẩm và giá
Người dùng có thể nghiên cứu tính khả thi của sản xuất chi tiết
tạo hình trên cơ sở kết hợp thông tin về sự thay đổi về các yếu tố sau sản xuất
như giá thành...
Người thiết kế khuôn tạo hình có thể xây dựng quá trình thiết kế và tạo khuôn
tạo hình concept với các thông số đầu vào, chạy phân tích khả năng dập một cách
nhanh chóng hoặc tiến hành mô phỏng chi tiết quá trình tạo hình.
Kỹ sư quản lý quá trình
có thể đánh giá khuôn tạo hình concept hoặc khuôn ở bước thiết kế cuối
cùng bằng cách thực hiện mô phỏng quá trình tạo hình và xác định các vùng nhăn,
biến mỏng, đàn hồi ngược và các vấn đề khác liên quan đến sản xuất.
Kỹ sư thử khuôn tạo hình
có thể trao đổi và nắm thông tin một cách
hiệu quả và nâng cao năng suất thử khuôn thông qua những báo cáo chi tiết được
tạo tự động từ quá trình phân tích mô phỏng.
(nguồn Neptech)
Chúc các bạn thành công!
=================================
Lê Nhân
Email: hoainhan505@gmail.com
=================================
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
