Ứng dụng phương pháp Taguchi nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến bán kính đáy sản phẩm khi dập thủy tĩnh

Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
L. Đ. Giang, N. T. Thu, “Ứng dụng phương pháp Taguchi  khi dập thủy tĩnh.” 200 
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI NGHIÊN CỨU 
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ 
ĐẾN BÁN KÍNH ĐÁY SẢN PHẨM KHI DẬP THỦY TĨNH 
Lại Đăng Giang1*, Nguyễn Thị Thu2 
Tóm tắt: Trong bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các 
thông số công nghệ đến bán kính đáy sản phẩm khi dập thủy tĩnh phôi tấm theo 
phương pháp Taguchi. Kết quả nghiên cứu đưa ra được mối quan hệ giữa các thông 
số công nghệ như áp suất chặn (Qch), chiều sâu tương đối của cối (H*) và chiều dày 
phôi tương đối (S*) đến bán kính đáy sản phẩm. Từ đó xác định được bộ thông số 
công nghệ tối ưu để đạt được bán kính đáy sản phẩm nhỏ nhất khi dập thủy tĩnh. 
Từ khóa: Dập thủy tĩnh; Chiều dày tương đối; Áp lực chặn; Phương pháp Taguchi. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Dập thủy tĩnh (DTT) phôi tấm là công nghệ sử dụng chất lỏng có áp suất cao để tạo 
hình sản phẩm theo biên dạng của cối [1]. Đây là công nghệ có nhiều ưu điểm trong tạo 
hình các chi tiết dạng tấm đơn có biên dạng phức tạp và tấm cặp [2]. Do vậy, công nghệ 
DTT được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp ôtô [3]. 
Trong nhiều nghiên cứu về dập thủy tĩnh phôi tấm chỉ ra rằng, bán kính góc lượn lồi và 
lõm có ảnh hưởng nhiều đến quá trình tạo hình sản phẩm [4]. Với đặc điểm dễ dàng ôm sát 
những vùng lồi hơn của công nghệ DTT, các bán kính miệng cối và vùng lồi khác (nếu có) 
trong khuôn cũng dễ dàng được hình thành và đạt kích thước mong muốn (hình 1a). Bán 
kính đáy cối là một vùng điển hình của bán kính lõm. Trong quá trình tạo hình bằng công 
nghệ DTT, kim loại khó điền đầy vào góc lõm để sản phẩm đạt kích thước theo cối. Qua 
tìm hiểu thực tế, hiện vẫn chưa có nghiên cứu nào về quá trình hình thành bán kính tại các 
góc lõm phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố công nghệ hay yếu tố hình học của cối và 
phôi ban đầu. 
a) b) 
Hình 1. Các bán kính góc lượn đáy cối. 
Vì vậy, để phù hợp với các điều kiện nghiên cứu cụ thể tại phòng thí nghiệm, bài báo 
nghiên cứu quá trình tạo hình chi tiết hình trụ có kích thước cơ bản như hình 1b. Mục đích 
của nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và đặc điểm hình học của 
khuôn tới việc hình thành bán kính đáy lõm Ri trong công nghệ dập thủy tĩnh để từ đó có 
thể điều khiển được quá trình tạo hình sản phẩm. 
2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
 2.1. Thiết bị thí nghiệm 
Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên máy ép thủy lực 125 tấn, đặt tại PTN bộ 
môn Gia công áp lực -Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 201
Hình 2. Thiết bị và khuôn thí nghiệm. 
Hình 3. Thiết bị đo áp suất – hành trình. 
Hệ thống đo áp suất được kết nối từ thiết bị đến máy tính để có thể theo dõi và điều 
chỉnh chính xác được các thông số thí nghiệm theo yêu cầu. 
2.2. Chuẩn bị thực nghiệm 
Thực hiện nghiên cứu quá trình tạo hình chi tiết dạng trụ bằng công nghệ dập thủy tĩnh 
với vật liệu phôi là DC04. Đây là loại vật liệu khá phổ biến dùng trong dập tấm và đặc biệt 
là trong ngành công nghiệp ô tô. Để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố hình học của 
khuôn và phôi ban đầu, ta chọn đặc điểm của dụng cụ và phôi được cho trong bảng 1. 
Bảng 1. Đặc điểm phôi và dụng cụ thí nghiệm. 
Đặc điểm phôi Đặc điểm dụng cụ 
Đường kính phôi D, mm 110 Đường kính cối d, mm 70 
Chiều dày phôi s mm 0,8; 1; 1,2 Chiều sâu cối h, mm 16, 18, 20 
2.3. Phương pháp thực nghiệm 
Sử dụng phương pháp quy hoạch Taguchi [5] để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông 
số công nghệ đến bán kính đáy sản phẩm. Các thông số công nghệ được lựa chọn để 
nghiên cứu là chiều sâu tương đối của cối * .100
h
H
d
 (%) , áp suất chặn Qch (bar) và 
chiều dày phôi tương đối * .100
s
S
D
 (%). Tương ứng với sự thay đổi về chiều sâu lòng 
cối và chiều dày phôi, các yếu tố này đều có 3 mức thay đổi được ký hiệu và cho trong 
bảng 3. 
Bảng 2. Giá trị mức biến đổi của các thông số công nghệ. 
 Yếu tố Qch (bar) H* S* 
Mức biến đổi 
1 80 23 0,73 
2 97,5 26 0,91 
3 115 29 1,09 
Các thí nghiệm được tiến hành theo ma trận trực giao Taguchi L9 được thiết lập trong 
bảng 3. 
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
L. Đ. Giang, N. T. Thu, “Ứng dụng phương pháp Taguchi  khi dập thủy tĩnh.” 202 
Bảng 3. Bảng ma trận trực giao L9. 
Thí nghiệm 
Yếu tố đầu vào 
Qch H* S* 
1 1 1 1 
2 1 2 2 
3 1 3 3 
4 2 1 2 
5 2 2 3 
6 2 3 1 
7 3 1 3 
8 3 2 1 
9 3 3 2 
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 
Tiến hành thí nghiệm theo bảng ma trận trực giao L9 thu sản phẩm như trên hình 4a. 
Bán kính đáy sản phẩm Rd được đo bằng máy đo µM21 và được cho trong bảng 4. 
a) b) 
Hình 4. Sản phẩm và kết quả đo bán kính . 
Ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến yếu tố đầu ra được đánh giá thông qua tỷ số 
nhiễu S/N. Mục tiêu lựa chọn các thông số công nghệ của quá trình dập thủy tĩnh nhằm tạo 
hình ra sản phẩm có bán kính đáy là nhỏ nhất. Do đó, giá trị tỷ số nhiễu được tính theo 
công thức: 
2
1
1
10log
n
k
ik
S
y
N n 

 (1)
n – Số lần lặp lại thí nghiệm (n = 1); 
yk – Giá trị đo bán kính đáy sản phẩm của thí nghiệm thứ k. 
Từ các kết quả bán kính đáy đo được, giá trị tỷ số nhiễu được xác định theo công thức 
(1) và được cho trong bảng 4. 
Bảng 4. Kết quả thực nghiệm. 
Thí 
nghiệm 
Yếu tố đầu vào 
Bán kính đáy 
sản phẩm 
Tỷ số nhiễu 
Qch H* S* Rđ S/N 
1 80 23 0,73 6.31 -16,00 
2 80 26 0,91 8.22 -18,30 
3 80 29 1,09 11.82 -21,45 
4 97,5 23 0,91 6.95 -16,84 
5 97,5 26 1,09 9.15 -19,23 
6 97,5 29 0,73 6.55 -16,32 
7 115 23 1,09 8.49 -18,58 
8 115 26 0,73 6.6 -16,39 
9 115 29 0,91 8.16 -18,23 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 203
Sử dụng phương pháp phân tích phương sai ANOVA để đánh giá các thông số nghiên 
cứu ta thu được kết quả như trong bảng 5. 
Bảng 5. Bảng phân tích ANOVA. 
Mức biến đổi 
S/N trung bình theo các mức 
Qch H* S* 
1 -18.58 -17.14 -16.24 
2 -17.46 -17.97 -17.79 
3 -17.73 -18.67 -19.75 
Mean (m) -17.93 -17.93 -17.93 
Max -17.46 -17.14 -16.24 
Delta (max-min) 1.12 1.53 3.51 
% ảnh hưởng 18.16 24.83 57.01 
Trên cơ sở các kết quả nhận được, xây dựng đồ thị đánh giá mức độ ảnh hưởng riêng rẽ 
của các thông số công nghệ (hình 5) và ảnh hưởng cặp đôi các thông số công nghệ (hình 6) 
đến việc hình thành bán kính đáy sản phẩm. 
Hình 5. Sự thay đổi giá trị tỷ số nhiễu S/N trung bình theo các mức. 
Hình 6. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến bán kính đáy sản phẩm. 
Từ bảng phân tích ANOVA có thể thấy rằng phương án tối ưu sẽ là phương án với mức 
biến đổi của các yếu tố có tỷ số S/N trung bình là lớn nhất. Đó là phương án với các thông 
số sau: Qch = 97,5 bar; H* = 23; S* = 0,73. 
Khi đó tỷ số nhiễu của phương án tối ưu sẽ là [6]: 
* *
* *
( ) ( ) ( )
2.
17,46 17,14 16,24 2.17,46 14,99
Qch H S
tu
Qch H S
S
m Max m Max m Max m
N
Max Max Max m
Bán kính đáy sản phẩm nhỏ nhất đạt được là: 
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
L. Đ. Giang, N. T. Thu, “Ứng dụng phương pháp Taguchi  khi dập thủy tĩnh.” 204 
(S/N)
20
min
10 5,62
tu
dR
 mm. 
4. KẾT LUẬN 
- Từ bảng phân tích ANOVA và đồ thị trên hình 5 ta thấy: mức độ ảnh hưởng của các 
yếu tố đến sự hình thành bán kính đáy của sản phẩm được xếp theo thứ tự sau: Chiều dày 
tương đối của phôi S* (chiếm 57,01%), chiều sâu tương đối của cối H* (24,83%) và áp 
suất chặn phôi S* (18,16%). 
- Bán kính sản phẩm càng nhỏ khi chiều dày tương đối của phôi càng giảm. Khi tăng 
chiều sâu tương đối của cối và áp suất chặn thì bán kính đáy sản phẩm sẽ tăng lên. 
- Phương án tối ưu để nhận được bán kính đáy nhỏ nhất là Qch = 97,5 bar; H* = 23; S* 
= 0,73. Khi đó, bán kính đáy nhỏ nhất có thể nhận được là Rd = 5,62mm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Phạm Văn Nghệ, Công nghệ dập thủy tĩnh. NXB Bách Khoa HN (2006) 
[2]. Koç, M. and Cora, O. N. Introduction and state of the art of hydroforming. in Koç, 
Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead 
Publishing (2008), pp. 1-29. 
[3]. Altan, T. and Tekkaya, A.E. Sheet metal forming process and applications. ASM 
International, (2012). 
[4]. Nguyen Dac Trung. Lecture:Calculation for Bulging & Stretching_sheet forming, 
(2010). 
[5]. Krishankant, Jatin Taneja, Mohit Bector, Rajesh Kumar Application of taguchi 
method for optimizing turning process by the effects of machining parameters, 
International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), (2012). 
[6]. Banh Tien Long, Nguyen Huu Phan, Ngo Cuong (2016). Tool wear rate optimization 
in PMEDM using titanium powder by Taguchi method for die steels, Science & 
technology development. 
ABSTRACT 
RESEARCHING THE EFFECTS OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS 
TO PRODUCT RADIUS IN HYDROFORMING BY TAGUCHI METHOD 
Research on effects of technological parameters to product radius in 
hydroforming by Taguchi method is presented in this paper. The experimental 
results demonstrate the relationship between the technological parameters (relative 
height of die (H*), blank holder pressure (Qch), relative thickness of the blank (S*)) 
and product radius. An optimal set of technological parameters is then determined 
with minimum radius. 
Keywords: Hydroforming; Relative thickness of the blank; Blank holder pressure; Taguchi method. 
Nhận bài ngày 12 tháng 6 năm 2018 
Hoàn thiện ngày 18 tháng 7 năm 2018 
Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 8 năm 2018 
Địa chỉ: 1 Học viện Kỹ thuật quân sự; 
 2 Đại học Bách khoa Hà Nội. 
 * Email: danggiang248@gmail.com.