Giáo trình chế tạo khuôn dập cắt

 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI                  Tác giả: Vũ Văn Giang ­ Vương Duy Ân                GIÁO TRÌNH CHẾ TẠO KHN DẬP CẮT Hà Nội – 2012 LỜI NĨI ĐẦU Hiện   nay,   nhu   cầu   giáo   trình   dạy   nghề   để   phục   vụ   cho   các  trường Cao đẳng, Trung học chun nghiệp và Dạy nghề  trên phạm vi  tồn quốc ngày càng một tăng, đặc biệt là những giáo trình đảm bảo tính  khoa học, hệ  thống,  ổn định và phù hợp với thực tế  cơng tác dạy nghề  nước ta. Trước nhu cầu đó Trường Cao đẳng nghề  cơng nghiệp Hà nội  có bề dày truyền thống và kinh nghiệm giảng dạy gần 40 năm trong lĩnh  vực đào tạo về: các nghề  trong cơ  khí như  nguội chế  tạo, nguội sửa   chữa máy cơng cụ, nghề cắt gọt kim loại, nghề hàn, nghề  điện tử, điện  lạnh, trong đó những nghề  thuộc cơ  khí là những nghề  truyền thống và   thế mạnh của nhà trường và để xây dựng “ Tủ sách dạy nghề” Nhằm giúp cho học sinh, sinh viên hiểu được ngun lý, cấu tạo   và cách chế tạo các khn dập nguội trong sản xuất cũng như cơng nghệ  chế  tạo các loại khn mẫu bằng phương pháp thủ  cơng hay chun  dùng, chúng tơi tổ chứ biên soạn cuốn “ Giáo trình chế tạo khn dập  cắt”  Nội dung cuốn sách gồm 4 bài giới thiệu về: kết cấu chày cối  khn dập cắt và các thơng số  trong khn dập cắt, chế  tạo khn dập  cắt cùng phương pháp cơng nghệ gia cơng bằng tia lửa điện Trong q trình biên soạn giáo trình mặc dù đã có nhiều cố gắng   nhưng khơng tránh khỏi những thiết sót nhất định. Chúng tơi mong được  sự  đóng góp ý kiến xây dựng của các nhà chun mơn, các đồng nghiệp   và bạn đọc Xin chân thành cảm ơn !    Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm  2012                                                                      Tham gia biên soạn giáo trình 1. Vũ Văn Giang  2. Vương Duy Ân MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Tun bố bản quyền MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO A. LÝ THUYẾT BÀI 1: THƠNG SỐ CHẾ TẠO KHN DẬP CẮT BÀI 1.1: KẾT CẤU CHÀY CỐI KHN DẬP CẮT 1. Khái niệm và vai trị của cắt hình, đột lỗ 1.1. Khái niệm 1.2 . Vai trị 1.3. Định nghĩa 2. u cầu cơ bản chày và cối khn dập cắt 2.1. Ngun lý làm việc của khn dập cắt 2.2. u cầu cơ bản chày và cối khn dập cắt 3. Kết cấu chày và cối khn dập cắt 3.1.Kết cấu chày 3.2. Kết cấu cối 3.3. Chày, cối ghép đoạn 3.4. Chày cối khn cắt liên hợp 3.5. Kết cấu khn cắt B. THẢO LUẬN NHĨM 1. Chia nhóm 2. Các nhóm thảo luận C. BÀI TẬP VỀ NHÀ BÀI 1.2: THƠNG SỐ CHẾ TẠO KHN DẬP CẮT A. LÝ THUYẾT 4. Khe hở giữa chày và cối 4.1. Ý nghĩa 4.2. Kết luận 5. Dung sai chế tạo chày và cối 5.1 Khái niệm 6. Vật liệu chế tạo khn 6.1. Cơ sở lựa chọn vậy liệu chế tạo 6.2. Vật liệu chế tạo chày cối 7. Phương pháp chế tạo khuôn dập cắt 7.1. Chế tạo theo phương pháp gia công nguội 12 12 12 12 12 12 13 13 14 15 15 19 23 23 24 33 33 33 33 33 33 33 33 34 37 37 44 44 51 54 54 7.2. Chế tạo theo phương pháp cắt dây, máy tiên tiến 8. Các dạng sai hỏng khi chế tạo khn dập cắt 8.1. Nứt, vỡ khn 8.2. Độ cứng khơng đạt 8.3. Mài mịn khơng đều 8.4. Hiện tượng bong tróc, bám dính phơi 9. Kiểm tra 9.1. Tính kích thước chày và cối để cắt hình một sản phẩm 9.2. Tính kích thước chày và cối khi đột lỗ B. THẢO LUẬN NHĨM 1. Chia nhóm 2. Các nhóm thảo luận C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 2: GIA CƠNG KHN DẬP CẮT BÀI  2.1:  GIA CƠNG CHÀY, CỐI  ĐƠN GIẢN  BẰNG  56 56 56 57 57 57 58 58 58 58         58  58 58 59 59 PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG NGUỘI A. LÝ THUYẾT 1. Lập trình tự gia cơng các chi tiết chính của khn 1.1. Lập trình tự gia cơng chày 1.2. Lập trình tự gia cơng cối 1.3. Lập trình tự gia cơng tấm gá chày B. THẢO LN NHĨM C. THỰC HÀNH 1. Vật tư­ thiết bị­ dụng cụ 2. Quy trình thực hiện 2.1. Điều kiện thực hiện 2.2. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ cho gia cơng 2.3 . Trình tự gia cơng 3. Chia nhóm 4. Hướng dẫn thực hiện 5. Các dạng sai hỏng­ ngun nhân­ biện pháp khác  59 59 59 62 64 66 66 66 67 67 67 68 84 85 85 phục D. DÁNH GIÁ KẾT QUẢ E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 2.2: GIA CÔNG KHUÔN DẬP CẮT TRÊN MÁY  85 86 87 CẮT DÂY A. LÝ THUYẾT 1. Lập trình tự gia cơng các chi tiết chính của khn 1.1. Lập trình tự gia cơng chày 87 88 88 1.2. Lập trình tự gia cơng cối 2. Giới thiệu về máy cắt dây CNC 2.1. Tên gọi 2.2. Đặc tính kỹ thuật 2.3. Cơng dụng 3. Giới thiệu phầm mềm ứng dụng Mastercam trong  114 116 116 119 122 123 cắt dây B. THẢO LUẬN NHĨM C. THỰC HÀNH 1. Vật tư – Thiết bị ­ Dụng cụ 2. Quy trình thực hiện 2.1. Kiểm tra sơ bộ máy 2.2. Khởi động máy 2.3. Kiểm tra định kỳ 3. Chia nhóm 4. Hướng dẫn thực hiện D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ E. TĨM TẮT BÀI F. CÂU HỎI VÀ BÀI  TẬP BÀI 2.2.1: GIA CƠNG CẮT DÂY KHN CHẶC CẮM  131 131 131 132 133 133 145 145 145 146 146 146 152 Ổ ĐIỆN A. LÝ THUYẾT 1. Kết cấu khn 2. Các bộ phận chủ yểu của khn dập 2.1. Các chi tiết thuộc nhóm cơng nghệ 2.2. Các chi tiết thuộc nhóm kết cấu 3. Phân loại khn 3.1. Phân loại khn 3.2. Giới thiệu một số bộ khn 4. Thiết kế khn dập cắt 4.1. Khái niệm 4.2. Những yếu tố của máy dập ảnh hưởng đến thiết kế  152 152 153 154 154 155 155 156 160 160 161 khn 4.3. Trọng tâm khn dâp 4.4. Thiết kế đầu dập (chày) 4.5. Thiết kế khn cối 4.6. Thiết kế bộ phận định liệu phơi 4.7. Thiết kế bộ phận dẫn hướng của khn B. THẢO LUẬN NHĨM 164 165 170 174 176 181 C. THỰC HÀNH 1. Vật tư – Thiết bị ­ Dụng cụ 2. Quy trình thực hiện 2.1. Vẽ chi tiết gia cơng 2.2. Bản trình tự gia cơng chày và cối 2.3. Bản trình tự gia cơng các chi tiết khác của khn 2.4. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ 2.5. Trình tự gia cơng 3. Chia nhóm 4. Hướng dẫn thực hiện 5. Các dạng sai hỏng­ Ngun nhân – Biên pháp khắc  181 181 182 182 185 187 188 189 209 210 210 phục D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 2.2.2. GIA CƠNG MÁY CẮT DÂY KHN ĐỘT  212 213 215 BAO CHÌA KHĨA A. LÝ THUYẾT 1. Kết cấu khn 2. Các bộ phận chủ yểu của khn dập 2.1. Các chi tiết thuộc nhóm cơng nghệ 2.2. Các chi tiết thuộc nhóm kết cấu 3. Phân loại khuôn 4. Thiết kế khuôn đập cắt 4.1. Khái niệm 4.2. Những số liệu máy dập liên quan đến thiết kế khuôn 4.3. Trọng tâm khuôn dập 4.4. Thiết kế đầu chày dập 4.5. Thiết kế khuôn cối 4.6. Thiết kế bộ phận định liệu phôi 4.7. Thiết kế bộ phân dẫn hướng của khuôn 4.8. Thiết kế bộ phận cấp vật liệu, tháo vật liệu, ép cạnh B. THẢO LUẬN NHĨM C. THỰC HÀNH 1.Vật tư – Thiết bị ­ Dụng cụ 2. Quy trình thực hiện 2.1. Vẽ chi tiết gia cơng 2.2. Bản trình tự gia cơng chày và cối 2.3. Bản trình tự gia cơng các chi tiết khác của khn 2.4. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ phục vụ cho gia cơng 2.5. Trình tự gia cơng 215 215 216 216 217 218 219 219 220 225 226 227 229 230 231 232 232 232 233 233 237 238 240 241 3. Chia nhóm 4. Hướng dẫn thực hiện 5. Các dạng sai hỏng – Nguyên nhân­ Biện pháp khắc  254 255 255 phục D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO 256 256 260 289 TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH Tên đầy đủ A. COMPUTER(IZED) NUMERICAL(LY)  CONTROL(LED) B. ELECTRICAL DISCHARGE  Viết tắt CNC EDM MACHINING C. WIRE­CUT ELECTRICAL DISCHARGE  MACHINING HAY WIRE ELECTRICAL  DISCHARGE MACHINING WEDM CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO CHẾ TẠO KHN DẬP CẮT Mã mơ đun: MĐ 29 Thời gian mơ đun: 150 giờ            (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành:120   giờ) I­VỊ TRÍ TÍNH CHẤT MƠ ĐUN: ­Vị trí: Mơ đun chế tạo khn dập cắt là mơn quan trọng trong nội dung   đào tạo nghề Nguội chế tạo, mơ đun được bố trí sau khi đã học các mơn  học   kỹ   thuật     sở       số   mô   đun:   MH16,   MH25,   26;   MĐ15,  17….MĐ22 ­Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề bắt buộc II­MỤC TIÊU MƠ ĐUN:    Học xong mơ đun này, người học có khả năng: 1. Kiến thức: ­ Trình bày được kết cấu của chày, cối khn dập cắt; ­ Trình bày được cơng nghệ chế tạo chày, cối khn dập cắt 2. Kỹ năng: ­ Lập được trình tự cơng nghệ chế tạo chày và cối cắt hợp lý; ­ Lựa chọn, sử  dụng thành thạo các dụng cụ  gia cơng nguội dùng trong  q trình chế tạo chày, cối; ­  Ứng dụng được các phương pháp gia cơng nguội để  chế  tạo chày cối   và các chi tiết cơ bản của khn dập cắt đạt u cầu kỹ thuật ­ Gia cơng được chày, cối và các chi tiết cơ bản trên máy cắt dây.   3. Thái độ: ­ Cẩn thận, kiên trì, có trách nhiệm với cơng việc được giao; ­ Bảo quản tốt dụng cụ thực tập; ­ Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp, đảm bảo an tồn lao động  cho người và thiết bị III­NỘI DUNG MƠ ĐUN: 1. Nội dung tổng qt và phân phối thời gian: Số  TT Thời gian Lý  Thực  Tên các bài trong mô đun Tổng số  Thông số chế tạo khuôn   dập cắt  Gia công khuôn dập cắt                                   Tổng  Kiểm  15 thuyết 10 hành tra 135 20 107 150 30 111 2. Nội dung chi tiết : BÀI 1: THÔNG SỐ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP Thời gian : 15 giờ 10 NaF   5­10 g/l         ­ H3PO4      ­                    ­                          ­                         80­85 g/l NaNO3      ­  0,3­1,0 g/l      2          1­2 g/l 15­25phút 30­40phút         15­20phút Thời gian    40phút    6              ­ Quytrỡnhxlýphtphỏthúa: +Tydu,tynhn +Raquanclnhkhongẵư1phỳt +Nhỳngvob dungdchaxitoxalickhong10ữ30giõy.B dung dchnycha0,073kgaxitoxalictrongmtgallonnc(4lớt).Axit mạnh nên duy trì   30 point ( point: là số  ml của 0,1N dung dịch NaOH   chuẩn độ  10ml, phenolphthalein là chất chỉ thị) và kiểm tra định kỳ  nửa   tháng 1 lần. Bể  nên được rửa sạch khi có xuất hiện bùn đặc, cặn bám   dính vào chi tiết đang được xử lý   + Rửa qua nước lạnh khoảng ½ ­ 1 phút   + Rửa qua nước ấm khoảng ½ ­ 1 phút   Bể rửa nên duy trì nhiệt độ  khoảng 65­800C, và điều chỉnh nước ấm   từ khi bị nhiễm bẩn   + Xử  lý phốt phát hóa   800C trong 4 phút  Thiết bị  dùng là MIL­C   490A. Làm lỗng nước xấp xỉ 1,3 kg/l. Duy trì ở 30 point* theo phân tích   thống kê hàng ngày + Rửa qua nước lạnh trong 1 phút  + Rửa qua nước ấm trong 1 phút (điều kiện bể rửa như trên)  + Sấy khơ + Cất giữ chi tiết cẩn thận cho đến khi đưa vào lị thấm nitơ Nhận thấy với ba phương pháp dùng để phốt phát hố thì đều tạo   ra màng xốp rất thích hợp cho giai đoạn thấm nitơ  tiếp theo cho thép   Màng xốp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các ngun tử nitơ khuếch tán   vào trong nền thép được tốt hơn như  vậy độ  cứng hay khả  năng chống   mài mịn của thép cũng sẽ cao hơn Vậy ta đã giải quyết được khâu nhiệt luyện cho phơi cối đạt độ  cứng   58­60HRC, 302 Sau khi ta nhiệt luyện xong cần mài lại để  đạt độ  phẳng để  chuẩn   bị gia cơng các ngun cơng tiếp theo b. Tính tốn các thơng số q trình nhiệt luyện khn đột dập ­ Vật liệu làm khn: CD80A ­ Khối lượng khuôn: 3,2 kg ­ Khối lượng riêng: 7,8 g/cm3 ­ Nhiệt dung riêng C (kJ/kgđộ) Bảng 2.7 T°C 20 C 0,460 ­ Hệ số dẫn nhiệt λ (kJ/m.h.K) 400 0,536 800 0,686 Bảng 2.8 T°C λ 20 154,9 400 125,6 600 118,8 1000 83,7 ­ Kích thước chi tiết: 20 o,o Ø11 Ø16 12 Ø113 ,7 Ø3               Hình 2.230: Kích thước phơi Tính tốn thời gian tơi Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lị tơi            Nhiệt độ °C 303          790                  Nước + NaOH 10% Thời gian Hinh 2.231.Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lị tơi ­ Chọn lị giếng RJ2 60­9 của Trung Quốc                             Cơng suất : 60kW                           Kích thước buồng lị : ɸ800 x 1000                           Nhiệt độ làm việc tối đa : 950°C ­ Tính nhiệt độ trung bình của vật nung theo cơng thức 1.3.5[1] : ( T2tb ) 100 T2 d [( ) 100 ( T2 c ) ]                    (2.26) 100 Trong đó       T2tb: là nhiệt độ trung bình của vật nung T2đ: Nhiệt độ ban đầu của vật nung(oK) T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(oK)                       T2đ= 25+273= 298oK                       T2c= 790+273= 1063oK → T2tb = 895 °K = 622°C Tra bảng 1.5.1 [1]  xác định được :                        Hệ số dẫn nhi ệt   (ở nhiệt độ 622°C) = 107,23 kJ/m.h.K   =29,78 W/m.K  Nhiệt dung riêng C (ở nhiệt độ 622°C) = 0.5927 kJ/kg.độ Tra theo hình 1.3.1[1] xác định được hệ  số  truyền nhiệt   nhiệt độ   622°C :   = 95 W/m2K 304 Hệ   số   Bi   theo   1.4.2[1] :   Bi = α S = 95 0, 022 = 0, 07   λ 29, 78 (2.27) → Bi = 0,07  Ntk nên q trình nung đến 790oC trong lị tơi phải trải qua   2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Nhiệt độ lị thay đổi        ­ Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt nhiệt độ t’2 t2, = t −                              Nh 36923, 07 = 790 − = 718,88o C α Fm 95.5, 4654                                        (2.30)  ­ Thời gian nung giai đoạn 1:   τ nung1 = c.M m (t1 − t2 d ) c.M m 592, 7.337, 43.(800 − 25) 592, 7.337, 43 − = − = 3813( s )   Nh α Fm 36923, 07 95.5, 4654 (2.31)      + Giai đoạn 2: nhiệt độ lị khơng thay đổi    τ nung = Nh c.M 592, 7.337, 43 36923, 07 ln = ln = 756( s) α Fm α Fm (T1 − T2 d ) 95.5, 4654 95.5, 4654.(1073 − 1063) (2.32)    Thời gian nung  1 = (  +  nung1 ).kx= (3813 + 756).2,2 = 10051,8 s   nung2 =167                    phút=2,79 h * Tính tốn thời gian giữ nhiệt q trình tơi:       Áp dụng cơng thức 1.9.4[1]:  τgn =A+b.S       S : chiều dày trung bình của vật nung : S = 22 mm       Các hệ số A,b được xác định theo bảng 1.9.3[1]: A=0, b=1 308       →   τgn = 0 + 1.22 = 22 phút Q trình làm nguội trong mơi trường (nước + 10%NaOH) 20­25°C với   tốc độ nguội tới hạn là 1200°C  Thời gian làm nguội: ­ Tính nhiệt độ trung bình của vật nung 1.3.5 [1] :  T2tb 100   T2 d 100 T2 c 100                              (2.33)   Trong đó:       T2tb : Nhiệt độ trung bình của vật nung      T2d  : Nhiệt độ ban đầu của vật nung (0K), T2d = 790 + 273 = 10630K      T2c:   Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(0K), T2c= (25 + 15) + 273   = 3130K        t1 :   Nhiệt độ của nước, t1= 250C Thay giá trị vào cơng thức trên ta có: 4 1063 �� �T2tb � � �313 � � = + �           � � � � � �� 100 � � 100 � �100 �� � �  → T2tb = 8950K = 6220C Dựa vào đồ thị (1.3.1 [1]) suy ra:   là hệ số truyền nhiệt cho nước + NaOH ở 6220C : α = 634   W/m2K ­ Tra bảng 2.18 và tính tốn  xác định được:          Hệ số dẫn nhiệt   = 55 (W/moK)      Nhiệt dung riêng c = 0,1675  (kJ/kg.độ) ­ Hệ số Bi 1.4.2 [1] :  Bi = α 634 S= 0, 022 = 0, 2536 λ 55 Bi = 0,2536 > 0.25   Vật nung là vật dày  ­ Thời gian làm nguội τ= F0 S 8,5.0, 0222 = = 97, 72  (s) = 1,6(phút)                  (2.34) a 4, 21.10−5   Trong đó: a: Hệ  số  truyền nhiệt độ             a = (2.35) 309 λ 55 = = 4, 21.10−5   (m2/s)  c.ρ 1675.7800 F0: chỉ tiêu F0. Từ biểu đồ Burin [3] tính tốn theo nhiệt độ bề mặt   cho chi tiết dạng khối với Bi = 0,2536 và  θ M = 0, 019  xác định được F0 =  8,5 t −t M 40 − 25 2c :   Chỉ   tiêu   nhiệt   độ   θ M = t − t = 790 − 25 = 0, 019   2d (2.36) ­Thời gian làm nguội tính đến ảnh hưởng của chi tiết:  τ ng = k x τ = 2, 2.1, 3,52  (phút)                                 (2.37) Tổng kết quy trình tơi :   Nhiệt độ °C              790                                                                                          Nước +NaOH 10%                                                                                                                                                           2,79h              22 phút Hình 2.233: Sơ đồ quy trình tơi Tính tốn thời gian ram 310 Thời gian Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lị ram                   nhiệt độ                                               200        Thời gian                           Hình 2.234 : Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lị ram ­ Chọn lị ram Liên Xơ loại πA­32­1 :                                        + cơng suất 30kW                                       + Kích thước 500 x 650 mm,                                       + Nhiệt độ làm việc tối đa 650°C Tính tốn thời gian nung đến nhiệt độ ram ­ Tính nhiệt độ trung bình của vật nung 1.3.5[1]:   ( T2tb ) 100 T2 d [( ) 100 ( T2 c (2.38) ) ] 100                                                 Trong đó        T2tb: là nhiệt độ trung bình của vật nung T2đ: Nhiệt độ ban đầu của vật nung(oK) T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(oK)           T2đ = 25 + 273 = 298 °K           T2c = 200 + 273 = 473°K Từ đó ta có T2tb= 4120K= 139oC ­ Tra bảng 1.5.1 [1]  xác định được :Hệ số dẫn nhiệt   = 40,487 W/mK                                   Nhiệt dung riêng C = 0,484 kJ/kg.độ 311 ­   Tra   theo   hình   1.3.1[1]   xác   định     hệ   số   truyền   nhiệt     =  25  W/m2K ­ Chỉ tiêu Bi tính theo cơng thức 1.4.2[1] : α 25 Bi= S= 0,022=0,0135