TIỂU LUẬN môn học CÔNG NGHỆ GIA CÔNG áp lực ứng dụng của công nghệ dập tạo hình các chi tiết có kích thước micro

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC TIỂU LUẬN MÔN HỌC : CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC Mã HP : ME3203 Mã đề thi :DP20202 Kỳ học : 20202 Người hướng dẫn : Thầy Đinh Văn Duy Họ tên sinh viên : Lê Quang Trụ MSSV : 20185169 Lớp học : Kỹ thuật Cơ khí 11 Khóa : 63 Học phần : Công nghệ gia công áp lực Mã lớp : 124393 Mục lục Đề …………………………………………………………………………… Phần I, Ứng dụng cơng nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước micro……………………………………………………………………………… +, Ứng dụng công nghệ microforming ………………………… +, Điều kiện cần thiết để thực microforming ………………… Phần II, Biến cứng gia cơng áp lực gì, trình bày điểm tích cực tiêu cực ……………………………………………………………………… Phần III, Bài tập tiểu luận +, Câu : Xác định kích thước phơi ban đầu ……………………… 10 +, Câu : Xác định số lần dập vuốt ………………………………… 10 +, Câu : Tìm lực dập vuốt lực chặn …………………………… 11 +, Câu : Sơ đồ khn cắt hình chi tiết phơi ban đầu …………… 13 +, Câu : Chọn thiết bị phù hợp, giải thích nguyên lí …………… 14 Đề Phần I, Ứng dụng công nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước Micro (Micro forming) Phân tích điều kiện cần thiết để thực công nghệ Giới thiệu : Công nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước Micro, hay gọi tiếng anh Microforming công nghệ phổ biến bật chế tạo sản xuất chi tiết nhỏ Ngày có nhiều cơng nghệ tạo hình dựa microforming để sản xuất đa dạng chi tiết nhỏ có nhiều ứng dụng lĩnh vực Thế microforming ? Microforming nói cơng nghệ gia cơng tạo hình ‘‘thu nhỏ’’ Với hệ thống sản xuất thu nhỏ tạo để dành riêng cho việc chế tạo sản phẩm, chi tiết có kích thước nhỏ phù hợp với không gian nhỏ , chi phí gia cơng bớt tốn tiết kiệm nguyên vật liệu lượng đáng kể Các thiết bị sử dụng microforming yêu cầu công nghệ tốt đặc biệt độ xác Trong gia cơng áp lực , học thuyết cơng nghệ tạo hình chi tiết, sản phẩm lớn ( macroscale ) có chỗ đứng định sử dụng rộng rãi để sản xuất chi tiết, sản phẩm có hình dạng phức tạp với ứng dụng cầu kì Tuy nhiên , học thuyết cơng nghệ khơng thể dễ dàng sử dụng cho việc sản xuất sản phầm nhỏ ( microscale ) , thực khơng tiện lợi , tài nguyên , chi phí sử dụng, chất lượng sản phẩm tính khả thi Và , học thuyết công nghệ tạo hình cho sản xuất chi tiết nhỏ có chất lượng cao cần đời Ứng dụng công nghệ microforming : +, Sản xuất chi tiết, sản phẩm với kích thước nhỏ , xác : Đây ứng dụng quan trọng công nghệ microforming , giống hộp giảm tốc cần thiết để nhận tốc độ đầu thấp yêu cầu, cần chi tiết có kích thước nhỏ để phù hợp với nhu cầu sử dụng +, Tiết kiệm nguyên vật liệu : Với chi tiết có kích thước nhỏ , công nghệ microforming yêu cầu lượng phôi đầu vào kích thước nhỏ để tạo chi tiết so với cơng nghệ gia cơng tạo hình thơng thường , tiết kiệm nguyên vật liệu lớn, thích hợp với sản xuất hàng loạt , hàng khối +, Tiết kiệm lượng : Máy móc cơng nghệ microforming có kích thước nhỏ , u cầu cơng suất thấp +, Sản xuất nhanh chóng : Việc gia cơng chi tiết có kích thước nhỏ hệ thống máy móc lớn , khơng phù hợp kể điều khả thi thường không hiệu Sử dụng công nghệ phù hợp giúp gia cơng dễ dàng nhanh chóng , tăng suất cho sản phẩm Điều kiện cần thiết để thực microforming : Một hệ thống microforming hồn chỉnh chia nhóm nhân tố là: +, Vật liệu ( Material) : Trong trình tạo hình thu nhỏ xuống Vật liệu bị biến dạng coi giống vật liệu cấu tạo hạt riêng lẻ Thực tế q trình tạo hình thơng thường hạt ranh giới hạt ảnh hưởng đến tính vật liệu nén theo quy mô lớn , nhiên có tác động đáng kể đến tính vật liệu Kích thước,hình dạng, hướng vị trí đặc điểm cấu trúc ví dụ ranh giới hạt có liên quan chặt chẽ đến trình chuyển đổi học vật liệu Số lượng vật liệu sử dụng q trình microscale cịn hạn chế khó khăn việc kiểm sốt tính vật liệu +, Quy trình ( Processes ) : Với thiết kết phù hợp phương pháp gia công hợp lý điều quan trọng để hướng tới chất lượng, tiết kiệm đáng tin cậy để sản xuất chi tiết chất lượng cao Thời điểm tại, hồn tồn sản xuất sản phẩm có kết cấu phức tạp với hình dạng khác cách tối ưu hóa phương pháp dập kết hợp với máy móc trang thiết bị phù hợp Điều hồn tồn xác sản xuất chi tiết lớn ( large scale) công nghiệp Tuy nhiên ứng dụng từ hệ thống large scale không áp dụng cách đáng tin cậy tiến trình tạo hình sản phẩm có kích thước nhỏ ( microscale) Tiến trình microforming liên quan mật thiết tới vật liệu chế tạo , bảo gồm yếu tố lực tác dụng , hình dạng thiết kế, độ phân tán, độ xác sản phẩm nên cân nhắc thiết kế +, Công cụ (Tools) Công cụ điều kiện cốt lõi q trình gia cơng tạo hình Khi kích thước sản phẩm gia công giảm xuống mức nhỏ ( microscale) Nhu cầu xác gia công với chất lượng bề mặt cao dung sai giảm xuống Không giống sản xuất sản phẩm gia cơng lớn, quy trình sản xuất sản phẩm kích thước nhỏ u cầu cơng cụ tạo hình phức tạp với độ xác cao, nhiên điều cần thiết Trong trình sản xuất dụng cụ tạo hình cho sản phẩm nhỏ ,phải tính đến yếu tố vật liệu làm dụng cụ độ xác dụng cụ để đảm bảo tuổi thọ dụng cụ độ xác sản phẩm gia cơng dụng cụ +, Máy móc trang thiết bị (Machines and Equipment) Có nhiều vấn đề xảy trình microforming Trong quy trình tạo hình thơng thường , khe hở dạo động phận máy với khơng đáng kể, nhiên , điều gây bất lợi lớn đến độ xác sản phẩm gia cơng có kích thước nhỏ đến nhỏ Vì cần phải phát triển máy móc thiết bị đặc biệt thích hợp với trình microforming Hiện nay, xu hướng việc phát triển máy móc thiết bị cho q trình microforming giảm quy mơ chúng, giảm tiêu thụ lượng, nhiễm chi phí thiết bị sử dụng vật liệu hệ thống thu nhỏ , giảm trọng lượng phận khí tăng tốc độ sản xuất Tuy nhiên, với kích thước nhỏ trọng lượng phận thấp, việc điều khiển lực tác dụng máy khó khăn Hệ thống truyền động, điều khiển tự động hệ thống đo lường nên xem xét trình phát triển thiết bị nhằm đạt suất cao , đảm bảo chất lượng sản phẩm cho phép kiểm soát dễ dàng trình tạo hình, ngồi sản phẩm có kích thước nhỏ đến cực nhỏ với độ xác cao cần phải sản xuất mơi trường bụi Với tiến cơng nghệ tạo hình microforming phát triển máy móc thiết bị giải vấn đề kỹ thuật gia công sản phẩm nhỏ đến nhỏ, góp phần to lớn vào việc sản xuất sản phẩm vi mơ phức tạp với suất cao, độ xác cao chi phí thấp Phần II, Biến cứng gia công áp lực Khi kim loại bị biến dạng nhiều , hạt tinh thể bị vỡ vụn ,sự xô lệch mạng tinh thể tăng lên , ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh dẫn đến tượng biến cứng Đây tượng xảy phổ biến gia công áp lực tính chất tác dụng lực để đạt hình dáng kích thước theo mong muốn Sau chày tiếp xúc với phôi , khiến cho số khu vực thay đổi hình dạng phơi bị nén lại khiến mạng tinh thể bị xô lệch , làm phần kim loại bị biến cứng lại Điểm tích cực điểm hạn chế đối biến cứng q trình dập tạo hình Điểm tích cực : + Tăng độ cứng phần bề mặt dẫn tới tăng khả chống mài mòn + Tăng ứng suất nén độ bền mỏi + Làm nhỏ khuyết tật bề mặt Điểm hạn chế : + Khó gia cơng tinh + Có thể gây cong vênh, méo chi tiết nhiệt luyện Phần III, Bài tập tiểu luận Mã số sinh viên em : 20185169 Tương ứng giá trị lấy sau : di=5 hi=1.6=6 ri=9 Như giá trị xác định chi tiết : d=100+di=105 (mm) h=250+hi=256 (mm) r=2+ri=11 (mm) d1=d-2.r=83 (mm) dn = d-2s = 102 (mm) Câu : Kích thước phơi ban đầu để dập vuốt bỏ qua lượng dư cắt mép : Dựa vào hình dạng chi tiết, ta có cơng thức sau D== == 348,01 (mm) => Chọn kích thước phơi ban đầu D= 348 (mm) Vậy kích thước phơi ban đầu : D = 348 mm Câu : Ta có đường kính ngồi sản phẩm d Ta biết mức độ dập vuốt cho phép lần dập K1 lần dập K2 đề ,nên ta có cơng thức : N = 1+ = 2, 19 => Vậy ta cần lần dập vuốt 10 Vậy số lần dập cần thiết nguyên công : Câu : Trước tiên ta tìm đường kính lần dập vuốt : D1=D/K1=348/2.1 = 165,71 (mm) => Chu vi chày lần dập vuốt : C= = 520,6 (mm) Ta có = = 350 N/mm2 Ta có = K1 = 2,1 Với =2,1 tra bảng 14.3 ta có hệ số dập vuốt n = 1,2 Vậy ta có cơng thức tính lực dập vuốt lần dập : =C.s n = 520,6.1,5.350.1,2 = 327978 (N) Ta có cơng thức lực chặn lần chặn : = p.A Trong có p : lực chặn đơn vị A : Diện tích phần vành bị chặn Xác định lực chặn đơn vị p : p= [[= 1,54 (N/mm2) Xác định diện tích phần vành bị chặn A Ta có cơng thức tính diện tích phần vành bị chặn A : A= ( Trong D Đường kính phơi ban đầu phần đường kính khơng bị chặn Ta có cơng thức tính : 11 Trong w khe hở chày cối bán kính cong cối Xác định khe hở chày cối : = 2,17 (mm) Xác định bán kính cong hợp lí cối : = = 9,96 (mm) Từ ta xác định được: = D1 + 2.w + = 165,71 + 2.2,17 + 2.9,96 = 189,97 (mm) Vậy ta có diện tích vành chặn : A= ( = (3482 – 189,972) = 66771 (mm2) Lực chặn sau lần dập : = p A= 1,54 66771 = 102827 (N) Câu Sơ đồ khuôn cắt hình cho chi tiết phơi ban đầu 12 Sơ đồ khn cắt hình chi tiết phơi ban đầu Chú thích : 1, Đế khuôn 2, Cối 3, Thân chày 4, Tấm gạt cứng 5, Cụm dẫn hướng 6, Đế khn 7, Lị xo Câu : Em chọn thiết bị phù hợp cho nguyên công dập vuốt máy dập nguội thủy lực 13 Sơ đồ động thiết bị : Hình : Sơ đồ nguyên lý hoạt động Chú thích : 1, Khu vực hoạt động chày 2, Khu vực biến đổi áp suất thủy lực ( xi lanh thủy lực ) 3, Khu vực cung cấp lực ép từ trạm nguồn Giải thích nguyên lý hoạt động : Máy dập nguội thủy lực máy dập nguội sử dụng nguồn lực hệ thống thủy lực, hoạt động dựa nguyên lý định luật Pascal Thiết bị sử dụng xi lanh thủy lực để tạo lực mạnh , tương đương với địn bẩy khí Dựa vào ngun lý pascal máy ép thủy lực hoạt động sau : Tại Khu vực cung cấp lực cơng tác cho máy , mức nước xi lanh thủy lực khu vực bị biến đổi , áp suất tác dụng lên chất lỏng hệ thống kín áp lực tồn hệ thống khơng thay đổi nên mức nước piston ép chịu tác dụng lực ép từ trạm nguồn khiến mức nước piston công tác dâng lên tác dụng lực lớn vào piston gây lực tác dụng vào vị trí chày khu vực Sau dập, ngừng tác dụng lực piston ép , sau 14 dựa vào trọng lượng piston cơng tác sức bẩy lò xo máy để đưa phận vị trí ban đầu Tài liệu tham khảo : 1, Microforming Technology: Theory, Simulation and Practice 2017- Zhengyi Jiang Jingwei Zhao Haibo Xie 2, Công nghệ & Khn dập tạo hình TS.Đinh Văn Duy 15 ... I, Ứng dụng cơng nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước Micro (Micro forming) Phân tích điều kiện cần thiết để thực công nghệ Giới thiệu : Cơng nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước Micro, ... …………………………………………………………………………… Phần I, Ứng dụng cơng nghệ dập tạo hình chi tiết có kích thước micro? ??…………………………………………………………………………… +, Ứng dụng cơng nghệ microforming ………………………… +, Điều kiện cần thiết để thực microforming... anh Microforming công nghệ phổ biến bật chế tạo sản xuất chi tiết nhỏ Ngày có nhiều cơng nghệ tạo hình dựa microforming để sản xuất đa dạng chi tiết nhỏ có nhiều ứng dụng lĩnh vực Thế microforming