Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ khuôn và đồ gá dập bước liên tục để sản xuất tấm tản nhiệt của điều hoà không khí kỹ thuật số

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ khuôn và đồ gá dập bước liên tục để sản xuất tấm tản nhiệt của điều hoà không khí kỹ thuật số Cơ quan chủ trì: viện máy và dụng cụ công nghiệp Chủ nhi

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ khuôn

và đồ gá dập bước liên tục để sản xuất tấm

tản nhiệt của điều hoà không khí kỹ thuật số

Cơ quan chủ trì: viện máy và dụng cụ công nghiệp

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Đức Minh

7522

22/10/2009

Hà nội 2009

Mục lục

Trang

1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 4

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 5

2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp ráp và sử dụng khuôn

liên tục

11

2.I.1 Đặc điểm thiết kế và kết cấu của khuôn liên tục

2.1.2 Kết cấu một số chi tiết chính của khuôn liên tục

2.1.3 Vật liệu chế tạo các chi tiết làm việc của khuôn đập

2.1.4 Công nghệ chế tạo khuôn liên tục:

2.2 Sản xuất tấm tản nhiệt sử dụng khuôn liên tục

2.2.1 Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm – Plate Heat Exchanger

2.2.2 Dây chuyền sản xuất tấm tản nhiệt điều hòa không khí

2.2.3 Thiết kế công nghệ và khuôn dập tấm tản nhiệt

2.2.3.1 Lựa chọn sản phẩm (chi tiết tấm tản nhiệt)

2.2.3.2 Thiết kế công nghệ và quy trình chế tạo khuôn

C¸c phô lôc

Lời mở đầu

Việc sử dụng khuôn liên tục trong lĩnh vực dập tấm ở nước ta hiện nay bắt đầu được quan tâm sử dụng bởi những ưu điểm nổi trội như: năng suất và chất lượng cao, độ đồng đều giữa các sản phẩm… Tuy nhiên, phần lớn các bộ khuôn dập liên tục đang sử dụng đều phải nhập từ nước ngoài do thiếu kinh nghiệm thiết kế, độ phức tạp và độ chính xác của khuôn đòi hỏi các thiết bị gia công phải đạt chất lượng cao và hiện đại, thiết bị sản xuất (các loại máy dập,

đồ gá chuyên dụng, ) cũng đòi hỏi phải có các tính năng đáp ứng được công

nghệ Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ khuôn và đồ gá dập

bước liên tục để sản xuất tấm tản nhiệt của điều hoà không khí kỹ thuật số” là

sự tiếp tục của quá trình nghiên cứu do Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp thực hiện từ năm 2007 với mục tiêu là nghiên cứu hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo bộ khuôn dập bước liên tục để sản xuất thử nghiệm chi tiết tấm tản nhiệt dàn lạnh của điều hoà không khí kỹ thuật số; đồng thời thông qua việc thực hiện đề tài sẽ làm chủ được thiết kế, công nghệ gia công chế tạo khuôn dập liên tục, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành cơ khí nói chung và lĩnh vực thiết kế chế tạo khuôn nói riêng, nâng cao sức cạnh tranh của hàng hoá trong nước

Tập thể tác giả thực hiện Đề tài xin trân trọng bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với các cơ quan, đơn vị và tất cả các cộng tác viên đã cùng tham gia cũng như

hỗ trợ thực hiện để hoàn thành các nội dung nghiên cứu khoa học của Đề tài,

đặc biệt là: Bộ Công Thương, cơ quan chủ trì Đề tài - Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp, các cán bộ TT Gia công áp lực, TT Đào tạo tham gia thực hiện

Đề tài, Bộ môn Gia công áp lực - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Sau đây chúng tôi xin trình bày tổng quát những nội dung nghiên cứu khoa học của Đề tài

Chương I Tổng quan 1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Khuôn dập bước liên tục (gọi tắt là khuôn liên tục) đã được nghiên cứu và ứng dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp điện, điện tử, ô tô, từ hàng chục năm nay trên thế giới Khuôn liên tục bao gồm hai hoặc nhiều bộ khuôn đơn các nguyên công dập tấm cơ bản được thực hiện đồng thời trên một hành trình máy, theo suốt chiều dài khuôn Phôi cuộn dịch chuyển qua mỗi vị trí làm việc (một bộ khuôn đơn) để thực hiện các nguyên công dập riêng biệt nhờ cơ cấu cấp phôi tự động cho đến khi hoàn thành chi tiết cần chế tạo

Về khuôn mẫu nói chung và khuôn liên tục nói riêng ở các nước có nền công nghiệp tiên tiến như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan… đã hình thành mô hình liên kết tổ hợp để sản xuất khuôn mẫu chất lượng cao, cho từng lĩnh vực công nghệ khác nhau:

- Chuyên thiết kế chế tạo các cụm chi tiết tiêu chuẩn, phục vụ chế tạo khuôn mẫu như: các bộ đế khuôn tiêu chuẩn, các khối khuôn tiêu chuẩn, trụ dẫn hướng, lò xo, cao su ép nhăn, các loại cơ cấu cấp phôi tự động…

- Chuyên thực hiện các dịch vụ nhiệt luyện cho các công ty chế tạo khuôn;

- Chuyên cung cấp các loại dụng cụ cắt gọt để gia công khuôn mẫu;

- Chuyên cung cấp các phần mềm chuyên dụng CAD /CAM/CAE…

- Chuyên thực hiện các dịch vụ đo lường, kiểm tra chất lượng khuôn…

ở những nước này khuôn liên tục được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: Điện, Điện tử, Công nghiệp sản xuất máy tính vì những ưu điểm như năng suất rất cao, chất lượng và độ đồng đều giữa các sản phẩm, độ tin

sản xuất các loại khuôn liên tục để cung cấp cho thị trường trong nước cũng như xuất khẩu sang các nước khác như: Công ty LAYANA (Đài loan), Công ty Oak Japan (Nhật), tuy nhiên giá thành còn rất cao

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Quá trình thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập liên tục có nhiều nét đặc thù so với công nghệ và chế tạo khuôn thông thường Do đó cần phải nắm

được những nét đặc thù để áp dụng những biện pháp thích hợp trong thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn tránh những tổn thất kinh tế ở Việt Nam hiện nay, một số đơn vị đã sử dụng khuôn dập liên tục để sản xuất các sản phẩm đòi hỏi chất lượng cao và số lượng lớn như: Công ty Điện Cơ Thống Nhất, Công ty

Hà Nội Chinghai, Công ty MAP, Tuy nhiên, các bộ khuôn sử dụng tại các cơ sở trên đều phải nhập từ Trung Quốc, Đài loan hay Châu Âu với giá thành rất cao (100.000-:-250.000 USD) Đối với sản phấm tấm tản nhiệt điều hoà không khí, các cơ sở lắp ráp và sản xuất điều hoà không khí vẫn phải nhập từ các nhà sản xuất (Ví dụ: Công ty Hoà Phát, Công ty Cổ phần Thiết bị lạnh DIREA, )

Như vậy, việc thực hiện các nghiên cứu thiết kế và chế tạo khuôn dập liên tục

là hết sức cần thiết và cấp bách đối với công nghiệp trong nước, nhất là đối với các ngành điện, điện tử, ô tô, sản phẩm gia dụng, Khuôn dập bước liên tục tự chế tạo với giá thành phù hợp đảm bảo nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm và mở ra khả năng phát triển và đa dạng hoá sản phẩm, thay thế dần việc nhập khẩu, nâng cao giá trị gia tăng, tạo sức cạnh tranh của các sản phẩm trong nước trên thị trường

Năm 2007, Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp (Bộ Công thương) đã thực

hiện thành công đề tài nghiên cứu cấp Bộ: ”Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng

công nghệ dập bước liên tục (progressive die) sản xuất tấm tản nhiệt điều

hoà không khí (sản phẩm trong ngành cơ điện tử và sản phẩm tiêu dùng cao cấp)” Kết quả của đề tài đặt ra hướng nghiên cứu chuyên sâu công nghệ

dập bước liên tục tại Viện, ứng dụng các công nghệ thiết kế hiện đại trên thế giới, qua đó làm chủ được công nghệ thiết kế và công nghệ chế tạo khuôn liên tục, chuyển giao thành công cho các cơ sở sản xuất

Các kết quả của đề tài cũng được hoàn thiện và được sử dụng để thực hiện

có hiệu quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ năm 2008

Mét sè s¶n phÈm ®−îc chÕ t¹o trªn khu«n liªn tôc

H×nh 1.1: C¸c chi tiÕt ®−îc chÕ t¹o b»ng c«ng nghÖ dËp liªn tôc

H×nh 1.2 : S¶n phÈm trong lÜnh vùc ®iÖn

H×nh ¶nh khu«n liªn tôc øng dông trong mét sè lÜnh vùc:

H×nh 1.3: Khu«n liªn tôc dËp c¸c chi tiÕt cña xe «t«

H×nh 1.4: Khu«n liªn tôc dËp n¾p pin AA

H×nh 1.5: Khu«n liªn tôc dËp Roto & Stato

Chương II Nội dung nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp ráp và sử dụng khuôn liên tục

2.I.1 Đặc điểm thiết kế và kết cấu của khuôn liên tục

Khuôn liên tục là khuôn dập bao gồm nhiều cặp chày cối được bố trí trên

cùng một đế khuôn thực hiện các nguyên công dập tấm khác nhau (dập vuốt, uốn, dập nổi, dập cắt ) sau một hành trình của máy ép Mỗi một vị trí làm việc (một cặp chày cối) thực hiện một hoặc nhiều bước công nghệ riêng biệt, nhờ cơ cấu cấp phôi tự động phôi được chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các

vị trí để hoàn thành chi tiết cần chế tạo

Hình 2.1: Khuôn liên tục

ƒ Lựa chọn sử dụng khuôn liên tục:

Việc lựa chọn ứng dụng công nghệ sản xuất khuôn liên tục dựa trên các yêu

cầu của sản phẩm, thiết bị và công nghệ như sau:

- Chi tiết chế tạo cần phải qua nhiều bước dập khác nhau

- Yêu cầu năng suất cao

- Sản phẩm yêu cầu độ đồng đều và độ chính xác cao

- Máy móc thiết bị có sẵn: Máy dập chính xác tốc độ cao (Kích thước bàn

Ph©n lo¹i khu«n liªn tôc:

Khu«n liªn tôc cã thÓ cã c¸c lo¹i nh− sau:

- Khu«n liªn tôc dËp vuèt;

H×nh 2.2: Khu«n liªn tôc dËp vuèt

- Khu«n liªn tôc dËp uèn;

H×nh 2.3: Khu«n liªn tôc thùc hiÖn nguyªn c«ng uèn

- Khuôn liên tục cắt hình - đột lỗ;

Hình2.4: Khuôn liên tục dập bánh răng hành tinh

- Khuôn liên tục bao gồm nhiều bước công nghệ khác nhau (uốn, đột, cắt )

Hình 2.5: Khuôn liên tục 19 vị trí để dập chi tiết đầu nối cực đồng

Các căn cứ và các bước tiến hành thiết kế khuôn:

1 Phân tích sản phẩm: Đánh giá vật liệu và chiều dày, yêu cầu độ chính xác vị trí, độ chính xác hình học

2 Phân tích đánh giá về các điều kiện sản xuất: Sản lượng yêu cầu theo

định kỳ, thiết bị chính và thiết bị phụ trợ sẵn có (tính năng kỹ thuật)

3 Lập các bản vẽ chi tiết của sản phẩm cuối cùng và các bước trung gian

4 Lập sơ đồ khai triển các bước công nghệ trên phôi

5 Kiểm tra và hoàn thiện sơ đồ các bước công nghệ trên phôi

6 Lập các bản vẽ từng vị trí của chi tiết từ sơ đồ khai triển các bước công nghệ trên phôi

7 Lập bản vẽ (mặt chiếu bằng) bố trí khuôn (chày, cối) theo từng vị trí dập

8 Trao đổi thông tin chi tiết với cơ sở làm khuôn để có những điều chỉnh kịp thời

9 Kiểm tra những điểm có thể có lỗi

10 Hoàn chỉnh thiết kế

2.1.2 Kết cấu một số chi tiết chính của khuôn liên tục

Khuôn là phần trực tiếp làm cho vật liệu biến dạng, nên có ảnh hưởng rất lớn

đến chất lượng sản phẩm, giá thành và năng suất:

Kết cấu khuôn hợp lý phải đảm bảo:

1 Tính công nghệ của kết cấu khuôn (khả năng gia công)

2 Độ chính xác, độ cứng vững, độ ổn định

3 Tính an toàn của các bộ phận khuôn

4 Khả năng thay thế dễ dàng các chi tiết mòn hỏng

5 Khả năng lắp ghép khuôn trên máy thuận lợi

6 Dễ tự động hoá cấp phôi

7 Chế tạo đảm bảo tính kinh tế

8 Thao tác thuận lợi và an toàn cho công nhân

Các chi tiết của khuôn dập được chia làm hai nhóm cơ bản:

+ Các chi tiết có tính công nghệ; có nghĩa là các chi tiết trực tiếp tham gia vào quá trình công nghệ, tác dụng vào phôi hay bán thành phẩm

+ Các chi tiết có tính kết cấu; có nghĩa là những chi tiết dùng để lắp ghép và kẹp chặt

Các chi tiết có tính công nghệ bao gồm:

- Các chi tiết làm việc: chày, cối, chày- cối liên hợp, dao cắt;…

- Các chi tiết định vị: chốt định vị bước đưa băng, dao cắt bước, đầu định

vị lỗ, vòng định vị phôi;

- Các chi tiết ép và tháo phế liệu, tháo sản phẩm: tấm ép, vòng ép, tấm gạt, vòng gạt, chốt đẩy

Các chi tiết có tính kết cấu bao gồm:

- Các chi tiết giữ và đỡ: đế khuôn, chuôi chày, áo chày, áo cối, tấm lót;

- Các chi tiết dẫn hướng: trụ và bạc dẫn hướng, tấm dẫn hướng;

- Các chi tiết truyền động: chêm, cam, tấm trượt, thanh giằng, bản lề;

- Các chi tiết kẹp chặt và đàn hồi: vít, chốt, ốc đòn kẹp, lò xo, cao su

a) b) c)

Hình 2.6: Khối khuôn tiêu chuẩn

a) Trụ phía sau; b) Trụ dẫn bố trí chéo; c) 4 trụ dẫn hướng

Sử dụng những khối khuôn tiêu chuẩn cho phép giảm giá thành về thiết kế chế tạo khuôn; mở rộng tính lắp lẫn và rút ngắn thời gian lắp khuôn trên máy Tiêu chuẩn hoá khuôn dập đặc biệt có ý nghĩa trong những điều kiện thiết

kế và chế tạo khuôn dập tập trung trong các xí nghiệp hay phân xưởng chuyên môn hoá, với sự ứng dụng các phương pháp sản xuất hàng loạt và các thiết bị chuyên dùng

Những yếu tố để lựa chọn khối khuôn tiêu chuẩn là:

b) Đế khuôn

Đế khuôn dùng để gá lắp toàn bộ các chi tiết của khuôn dập Đế trên dùng

để gá lắp những chi tiết của phần khuôn dập chuyển động và được nối liền với

đầu trượt của máy Đế dưới được kẹp chặt trên bàn máy, dùng để gá lắp những phần không chuyển động của khuôn dập

Kích thước đế khuôn được chọn căn cứ vào kích thước phần khuôn gá lắp trên đế, kích thước của bàn máy, của đầu trượt máy và lỗ thoát trên bàn máy hay tấm đệm

Chiều dày của đế phụ thuộc vào kích thước chiều cao kín của máy, độ bền

và chiều dày của vật liệu gia công

Bậc của đế dùng để kẹp chặt khuôn trên máy Đối với những tấm lớn, nặng thì ở tấm trên có thể khoan lỗ hay phay rãnh để kẹp chặt bằng ốc với đầu trượt máy

Đế có thể được chế tạo từ gang mác CЧ 21 - 40, CЧ 24 - 44 hoặc từ thép

đúc mác 30Л, 40Л hay 45Л Trong nhiều trường hợp có thể sử dụng các loại thép các bon thường như CT3, CT4, CT5 tùy thuộc vào từng loại khuôn cụ thể

Hình 2.7:Trụ và bạc dẫn hướng

a) Trụ và bạc dẫn hướng bi; b) Trụ và bạc dẫn hướng thường

Chiều dài của phần trụ lắp ghép vào tấm khuôn từ 1,5 ữ 2 lần đường kính của nó Chế độ làm việc càng nặng kích thước phần lắp ghép càng lớn Bạc dẫn hướng được lắp chặt vào đế trên

Ưu điểm của dẫn hướng bi là ma sát trượt giữa trụ và bạc dẫn hướng được thay thế bằng ma sát lăn Do đó bước chuyển nhẹ nhàng và độ mài mòn không

đáng kể Dẫn hướng có bi được sử dụng trong những khuôn cắt lớn và trong các trường hợp khi sử dụng dẫn hướng trượt thông thường không đảm bảo độ bền và độ chính xác

Hình 2.8: Các kiểu cuống khuôn

Sự làm việc chính xác và an toàn của khuôn dập một phần phụ thuộc vào kết cấu của cuống khuôn Nếu cuống khuôn nối cứng với đế khuôn trên bằng mặt bích, vai trục, ren… (hình 2.8 a,b,c,d), thì toàn bộ sự dao động của đầu trượt máy ép theo hướng ngang, được chuyển đến bộ phận dẫn hướng của khuôn dập Khi dập chính xác hay dập vật liệu mỏng (dày đến 0,5 mm) thì cuống khuôn nối cứng không thuận lợi Vì rằng sự chuyển động không chính xác của đầu trượt máy ép truyền cho bộ phần dẫn hướng, gây nên sự mài mòn trụ và bạc dẫn hướng, dẫn đến khe hở không đều giữa chày và cối, làm giảm

độ bền và độ chính xác của khuôn dập Để khắc phục hiện tượng đó, người ta chế tạo cuống khuôn kiểu lắc (hình 2.8 e,g) Cuống khuôn tỳ lên một mặt cầu

có thể nghiêng được so với vị trí thẳng đứng Song vị trí đó của cuống khuôn không ảnh hưởng đến sự chuyển động chính xác của đế trên theo trụ và bạc dẫn hướng

Đường kính và chiều dài của chuôi khuôn được xác định theo lỗ trên đầu trượt máy

Các kiểu chuôi khuôn nối cứng được chế tạo từ thép 35 hoặc CT4, CT5 Chuôi khuôn kiểu lắc chế tạo từ thép 45

2.1.3 Vật liệu chế tạo các chi tiết làm việc của khuôn đập

Những chi tiết làm việc của khuôn dập (chày và cối) thông thường làm việc trong điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chịu mài mòn và có khi làm việc trong trạng thái nóng Hình dáng của chúng thường là phức tạp và phải giữ

được hình dáng sau gia công nhiệt luyện

Xuất phát từ đó mà thép khuôn dập cần phải có độ cứng và độ bền cao, tính chịu mài mòn tốt

Trong quá trình chế tạo những chi tiết của khuôn dập, cần đặc biệt chú ý

đến công việc nhiệt luyện, để đảm bảo độ cứng và tổ chức của kim loại

Khi chọn vật liệu làm khuôn cần dựa vào:

- Đặc điểm của các nguyên công dập;

- Vật liệu được gia công;

- Quy mô sản xuất

Các loại vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo chày, cối bao gồm:

Thép cacbon có tính thấm tôi thấp, ứng suất dư bên trong nhiều, do quá trình làm nguội khi tôi xẩy ra nhanh chóng Độ “nhạy” đối với nhiệt độ cao làm giảm độ bền của thép

Thép dễ gia công sau khi ủ và sau khi tôi có độ cứng bề mặt cao, tính chịu mài mòn tốt

- Thép Y7, Y7A, Y8 dùng để chế tạo những chi tiết mỏng chịu va đập Những chi tiết này không yêu cầu có độ cứng cao như: tấm trượt, chêm, chèn, chốt định vị, vòng ép…Chày cối hình dáng đơn giản, làm việc nhẹ

- Y8A dùng để chế tạo chày cối dập cắt, kích thước không lớn, làm việc nhẹ

- Y10A, Y11A dùng để chế tạo chày, cối của khuôn cắt, đột, dập vuốt có hình dáng đơn giản và kích thước không lớn lắm

a) Thép dụng cụ hợp kim thấp: Thép dụng cụ hợp kim thấp có tính thấm tôi tốt, độ bền cao hơn so với thép cacbon Độ nhạy và độ lớn lên của hạt khi đốt nóng thấp, ít bị biến dạng khi làm nguội

- 7XΦ, 9XΦ, 11X, 17X: dùng để chế tạo phần làm việc của khuôn cắt, đột tạo hình với kích thước hay đường kính đến 35mm

b) Thép hợp có tính thấm tôi cao cho phép chế tạo những chi tiết làm việc của khuôn dập có tiết diện lớn

Thép mác X có nhược điểm là tổ chức cacbit không đồng đều Nó ít sử dụng đối với nhiều loại khuôn dập

Thép 9XC có độ cứng cao sau khi ủ và khó gia công, dễ bị oxy hoá, không

được nung trong lò đốt bằng ngọn lửa

Thép XBГ có độ dao động lớn về tính tôi được và tính thấm tôi Tổ chức cacbit không đồng đều

Thép XBГ có tổ chức đồng đều hơn, nhiệt độ tôi thấp hơn và tính thấm tôi lớn hơn so với các loại thép kể trên

Nói chung thép X, 9XC, XBΓ, XBΓ dùng để chế tạo khuôn dập cắt tinh, sửa tinh, vòng cắt phức tạp và đòi hỏi chính xác

c) Thép hợp kim thấm tôi rất cao

Thép crôm cao: X12M, X1Φ21 và X12 vượt các loại thép khuôn dập khác

về độ thấm tôi Nhược điểm chủ yếu của nó là tổ chức không đồng đều, điều

đó gây nên sự khác nhau về tính chất cơ học theo những hướng khác nhau Một nhược điểm nữa là nhiệt độ tôi cao

Thép X12 không nên dùng đối với khuôn dập có hình dáng phức tạp hay làm việc có đốt nóng

Thép X12M có tính chất cơ học tốt hơn so với thép X12

Đối với những khuôn dập làm việc với tải trọng lớn (lực dập lớn, chấn

động mạnh) thì tốt hơn cả là dùng thép X12Φ1 Thép X12Φ1 có tính “linh hoạt” trong gia công nhiệt luyện

Thép nhóm này dùng để chế tạo chày, cối của khuôn dập vuốt, uốn, tạo hình, ép chảy có hình dạng phức tạp và đòi hỏi chính xác

- Thép có 5 ữ 6% Cr

Thép nhóm này có hàm lượng crôm và cacbon thấp hơn so với thép crôm cao Nó có độ dai lớn hơn và có tổ chức tương đối đồng đều hơn Thép X6BΦ, 9X5Φ chế tạo chày, cối dập vuốt lớn, cối để ép chảy thép

- Thép hợp kim phức tạp: có độ bền cao (lớn hơn 20% so với thép có 6 ữ

12 Cr) Tổ chức rất đồng đều, hạt nhỏ, ít “nhạy” đối với việc đốt nóng và thoát cacbon Kích thước và hình dáng không thay đổi khi tôi

Thép 7XΓ2BM, dùng để chế tạo khuôn cắt, đột, tải trọng lớn, hình dáng phức tạp

d) Hợp kim cứng

Hợp kim cứng có độ cứng và chịu mài mòn rất cao Làm việc chịu uốn và

đặc biệt chịu kéo kém Nền tảng của hợp kim này là cacbit vônfram và liên kết côban (nhóm BK)

Hợp kim cứng dùng để chế tạo chày, cối khi làm việc có những vòng ôm chặt bên ngoài

- BK8, BK10 (BK8B, BK10M) dùng để chế tạo chày, cối dập vuốt, thành hình, ép chảy – làm việc chịu mài mòn; yêu cầu độ tinh sạch bề mặt và chính xác cao

- BK15, BK20 (BK15M, BK20M), dùng để chế tạo chày uốn, thành hình, chịu lực lớn, khuôn cắt hình và đột lỗ những chi tiết từ thép đã tôi

- BK25, BK30 – chế tạo khuôn dập tách (khuôn xấu) đòi hỏi độ bền cao; khuôn có tiết diện nguy hiểm, kém bền do hình dáng đặc biệt của chi tiết dập; khuôn tạo hình; khuôn chồn và ép chảy

e) Hợp kim đồng vàng – nhôm БpAЖH 10-4-6

Hợp kim đồng vàng – nhôm БpAЖH 10-4-6 dùng để chế tạo cối dập vuốt khi dập thép không gỉ Đặc điểm của nó là chống lại sự dính kim loại trong quá trình dập vuốt

2.1.4 Công nghệ chế tạo khuôn liên tục:

Sự phát triển các hệ thống trong lĩnh vực khuôn mẫu CAD/CAM/CAE đã

hỗ trợ đắc lực cho việc thiết kế và chế tạo khuôn dập bước liên tục Nhiều Hãng phần mềm lớn trên thế giới như UGS và Pro/ENGINEER đã phát triển mô đun riêng cho thiết kế và chế tạo khuôn dập bước liên tục Nhờ sự hỗ trợ của các phần mềm này, công việc thiết kế công nghệ (khai triển phôi, các bước công nghệ tạo hình trung gian, bố trí các bước dập trên dải phôi, ) được rút ngắn rất nhiều so với các phương pháp thiết kế truyền thống, giảm đáng kể các sai sót trong thiết kế Hơn nữa, hệ thống tích hợp CAD/CAM cho phép chuyển trực tiếp dữ liệu thiết kế đến các thiết bị gia công CNC, nhờ đó có thể chế tạo

được các chi tiết khuôn với độ chính xác cao Hệ thống thư viện nhúng trong các phần mềm này cho phép người thiết kế lựa chọn nhanh các chi tiết tiêu chuẩn của khuôn

Hình 2.9 Thiết kế mô phỏng khuôn liên tục trên phần mềm CAD/CAM

Một trong những ưu điểm của việc áp dụng hệ thống CAD/CAM trong thiết kế và chế tạo khuôn mẫu nói chung và khuôn liên tục nói riêng là khả năng giảm đáng kể các sai sót khi chuyển dữ liệu (các kích thước hình học, chuẩn gia công, ) qua các nhóm khác nhau (thiết kế chung, thiết kế chi tiết, lập công nghệ gia công, ), đặc biệt là việc tích hợp được giữa thiết kế và gia công trên máy CNC

Sơ đồ chung truyền dữ liệu giữa thiết kế và gia công trên các thiết bị CNC

- Chương trình gia công được truyền sang thiết bị gia công CNC (qua post- processor của hệ thống CAD/CAM) để gia công chi tiết khuôn

2.1.5 Sử dụng khuôn dập

Sử dụng đúng khuôn dập đảm bảo thời gian mài mòn quy định và khắc phục được các trường hợp hư hỏng Do đó cần phải theo dõi một cách hệ thống chế độ làm việc khuôn dập, sửa chữa kịp thời đảm bảo độ bền của khuôn

Muốn vậy cần phải có trong nhà máy và trong các phân xưởng hệ thống tổ chức bảo quản và cất giữ khuôn dập, cho phép tiến hành kiểm tra trạng thái của khuôn và theo dõi khuôn dập qua tất cả các giai đoạn sử dụng nó

a) Tháo lắp khuôn:

Trước khi tháo hoặc lắp ráp khuôn phải kiểm tra và chuẩn bị tốt các điều kiện làm việc như: ánh sáng, các trang thiết bị dụng cụ phục vụ cho công việc tháo lắp và sửa chữa khuôn Tuyệt đối không được sử dụng các loại dụng cụ không đúng tiêu chuẩn hoặc các dụng cụ không đúng với công việc tháo lắp Không gian làm việc phải đủ lớn, thuận lợi cho việc tháo lắp và sửa chữa

Đồng thời có thể sử dụng cầu trục, đồ gá

Đối với khuôn nặng trên 30Kg phải sử dụng cần trục khi tháo lắp, di

chuyển

Khi tháo lắp các chi tiết có độ dôi phải sử dụng búa đồng, nêm đồng để

đóng hoặc đệm, yêu cầu các chi tiết tháo lắp xong phải còn nguyên vẹn không

các bộ phận chuyển động của khuôn và máy Phải có căn đệm giữa nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới

Trình tự lắp ráp khuôn dập liên tục:

Bước 1: Lắp các cụm khuôn đơn:

- Lắp cối với đế khuôn dưới (nếu có áo cối thì lắp với áo cối, trước khi lắp với đế khuôn dưới)

- Lắp chày với áo chày

- Lắp trục dẫn với đế khuôn

- Lắp các áo chày mang chày với đế khuôn trên

- Lắp các tấm chặn, đẩy phôi với đế khuôn trên hoặc đế khuôn dưới

- Lắp bộ phận định vị phôi liệu với áo cối hoặc đế khuôn dưới tùy theo cấu tạo của khuôn

- Lắp đế khuôn trên với đế khuôn dưới thông qua trục dẫn và bạc dẫn hướng, kiểm tra các vị trí lắp ráp từng chi tiết cũng như quá trình di chuyển của nửa khuôn trên với nữa khuôn dưới Điều chỉnh khe hở z của chày và cối

- Định vị kẹp chặt các chi tiết của cụm khuôn

- Đánh số nhãn hiệu cho các cụm khuôn

Bước 2 : Lắp các cụm khuôn đơn trên đế khuôn chính

- Lắp các nửa trên và nửa dưới của cụm khuôn đơn lên đế trên và đế dưới của khuôn chính

- Lắp các trụ dẫn và bạc dẫn hướng lên đế khuôn trên và đế khuôn dưới của khuôn chính

- Lắp các trụ dừng khuôn trên các đế khuôn (nếu có)

- Lắp đế khuôn trên với đế khuôn dưới của khuôn chính thông qua các dẫn hướng

Bước 3: Gá kẹp khuôn trên máy dập, cho máy chạy, dập thử để phát hiện

sai lệch và điều chỉnh những sai sót còn lại

b) Lắp khuôn dập trên máy

Trước khi lắp khuôn lên máy, cần phải kiểm tra trạng thái của máy

Lắp khuôn không chính xác có thể dẫn đến làm hỏng khuôn dập hay máy

ép, gây nên phế phẩm khi dập và làm chóng mòn các bộ phận làm việc của khuôn dập Bởi vậy khi lắp khuôn lên máy phải theo đúng các yêu cầu sau:

- Chỉ lắp khuôn trên máy đã được quy định trong quy trình công nghệ

- Chỉ lắp khuôn trên máy có chiều cao kín (khoảng cách từ mặt bàn máy

đến mặt dưới đầu trượt khi nó ở điểm thấp nhất và được điều chỉnh lên trên cùng), lớn hơn chiều cao kín của khuôn

- Khi lắp khuôn, trên bàn máy không được để dụng cụ và mặt bàn máy phải sạch

- Trước khi lắp khuôn làm việc có bộ phận ép bằng lò xo, cao su hay khi nén thì phải kiểm tra phần lắp trục lò xo với tấm đệm, chiều cao các chốt đẩy lên phải bằng nhau và vị trí cân đối của lò xo với trục của nó Ngoài ra phải kiểm tra chiều dài của lò xo có phù hợp với tính chất công việc hay không

- Phải kiểm tra số hiệu và lau chùi khuôn trước khi lắp

- Khi lắp các khuôn cắt đột cần phải điều chỉnh sao cho phần chày đi vào trong cối tương đương với chiều dày vật liệu

+ Đối với các khuôn dập vuốt mà sản phẩm được gạt xuống khuôn thì phần chày đi qua các chấu gạt phải lớn hơn chiều cao sản phẩm từ 1 -:- 2mm Nếu sản phẩm được đẩy lên phía trên miệng cối, thì phần chày đi vào trong lòng cối bằng chiều cao của sản phẩm

+ Đối với các khuôn uốn và tạo hình có là phẳng thì phải điều chỉnh đầu trượt máy ở điểm thấp nhất, sao cho chày và cối vừa tiếp xúc với vật liệu gia công

- Khi lắp khuôn có bộ phận dẫn hướng, tiến hành kẹp chặt phần trên của khuôn với đầu trượt máy, và phần dưới bàn máy Sau đó cho máy chạy không tải một vài lần Kiểm tra chế độ làm việc của bộ phận dẫn hướng Nếu phát hiện thấy bộ phận này hoạt động không tốt, ví dụ: có sự cọ sát giữa trụ và bạc dẫn hướng, thì phải nới lỏng ốc kẹp chặt phần dưới của khuôn, tiếp tục cho máy chạy không tải hai, ba lần rồi xiết chặt các ốc kẹp chặt

- Sau khi đã lắp khuôn, trước khi dập hàng loạt phải tiến hành dập thử Kiểm tra các vật dập đầu tiên, nếu thấy hợp quy cách mới bắt đầu sản xuất hàng loạt

Sự kẹp chặt khuôn dập lên máy có ảnh hưởng đến độ bền của khuôn và

đảm bảo an toàn khi khuôn làm việc Bởi vậy cần có những đồ gá chuyên dùng

để kẹp chặt khuôn dập

Kẹp chặt phần dưới của khuôn dập lên bàn máy có hai phương pháp: kẹp chặt bằng ốc – đòn kẹp lên đế của khuôn dập (hình 2.9, a, b, c, d, e) và bằng ốc qua rãnh ở đế khuôn (hình 2.9, g) Phương pháp sau vững chắc và thuận lợi hơn

Hình 2.9: Phương pháp kẹp chặt phần dưới khuôn dập

ở phương pháp đầu, đôi khi người ta còn sử dụng các ụ đỡ điều chỉnh được bằng ốc hay chèm răng cưa (hình 2.10) Đầu kẹp bằng ốc điều chỉnh sử dụng

Phần trên của khuôn dập có thể kẹp chặt với đầu trượt bằng một vài cách, tuỳ thuộc vào kết cấu của máy ép, kiểu khuôn dập và kích thước của nó

Hình 2.10: Kẹp chặt đế khuôn dưới bằng đòn kẹp có ụ đỡ điều chỉnh

Khuôn dập được kẹp chặt trên máy ép co kích thước của đầu trượt không lớn và kích thước của đế khuôn trên nhỏ - thường được kẹp chặt ở chuôi khuôn (hình 2.11, a, b) Đôi khi chưa đủ vững chắc thì kẹp chặt bổ sung thêm bằng ốc qua lỗ ở đầu trượt và đế khuôn (hình 2.11, c) Kẹp chặt bổ sung cần thiết khi lực đẩy vật dập ra khỏi khuôn (ở phần trên) lớn

Hình 2.11: Kẹp chặt phần trên của khuôn dập với đầu trượt máy

Đối với các khuôn dập lớn thường được kẹp chặt bằng ốc, xuyên qua đầu trượt và đế khuôn Khi ở đầu trượt có lỗ suốt thì ở đế khuôn trên làm lỗ ren

(hình 2.11, d) Khi ở đầu trượt có lỗ ren thì ở đế khuôn trên làm lỗ suốt (hình 2.11, e) Nếu ở đầu trượt có rãnh chữ T, thì ở đế khuôn trên làm rãnh khoét (hình 2.11, g)

Kẹp chặt đế khuôn trên với đầu trượt bằng ốc đòn kẹp không được phép Vì rằng trong quá trình làm việc, ốc có thể bị nới lỏng và gây nên hư hỏng hay tai nạn

Để thuận lợi cho quá trình lắp khuôn lên máy, đặc biệt là đối với các khuôn dập lớn (nặng hơn 50 kg) người ta thường sử dụng các loại xe đẩy có bàn nâng, cần cẩu, xe nâng…

c Độ bền khuôn dập

Độ bền khuôn dập được xác định theo số lần dập từ đầu cho đến khi sửa chữa khuôn hay giữa hai lần sửa chữa, hoặc tính theo số lần dập cho đến khi khuôn bị mài mòn hoàn toàn

Độ bền của khuôn dập phụ thuộc vào:

- Loại và tính chất cơ học của vật liệu dập;

- Hình dáng vật dập;

- Hình thức khuôn và độ chính xác của kết cấu khuôn;

- Vật liệu làm khuôn và chế độ nhiệt luyện;

Hoá nhiệt luyện nhằm làm tăng độ bền các chi tiết của khuôn dập chịu mài mòn; làm tăng độ cứng bề mặt trong khi phần kim loại bên trong dẻo dai

Bảng 01, 02 là độ bền trung bình của các cụm khuôn dập tính theo 1000 lần dập (Bảng 118/tr287 – Sách Công nghệ dập nguội – Tôn Yên )

Bảng 01 Độ bền trung bình các phần làm việc của khuôn dập cho đến khi bị mòn hoàn toàn

1800 -:-2400

400 -:- 600

150 -:- 250

B¶ng 2: §é bÒn trung b×nh c¸c phÇn lµm viÖc cña khu«n dËp gi÷a hai lÇn mµi söa hay phôc håi (tÝnh theo 1000

d) Sửa chữa và bảo quản khuôn dập

Sau quá trình làm việc của khuôn, người thợ cả dập nguội cần phải xem xét khuôn và căn cứ vào tình trạng của nó mà đưa khuôn vào kho hay đưa đi sửa chữa

Sửa chữa khuôn dập người ta chia ra sửa chữa nhỏ, vừa và lớn phụ thuộc vào độ phức tạp và khối lượng công việc sửa chữa

- Sửa chữa nhỏ gồm các công việc như: mài mép cắt chày, cối cắt đột, đánh bóng, làm sạch bề mặt chày cối dập vuốt và uốn; hiệu chỉnh lại trụ và bạc dẫn hướng bị vênh Thay thế đến 25% các chi tiết phụ và làm việc của khuôn dập

- Sửa chữa vừa khi phải thay thế từ 25% đến 50% các chi tiết làm việc và phụ của khuôn dập

- Sửa chữa lớn khi phải thay thế đến 75% các chi tiết của khuôn dập

Khuôn dập sau khi sửa chữa cần phải tiến hành dập thử Kiểm tra từ 25 50% sản phẩm đầu tiên xem có phù hợp với bản vẽ không: Bất cứ một thay đổi nào về kết cầu khuôn cũng đều phải dựa trên cơ sở chỉnh lý bản vẽ khuôn và phải theo đúng các quy định kỹ thuật để tránh gây phế phẩm

-:-ở các phân xư-:-ởng dập lớn, người ta tổ chức thành trạm sửa chữa khuôn dập Tại đây được bố trí các thiết bị để chế tạo các chi tiết của khuôn dập; máy

ép để dập thử và lắp khuôn sau khi sửa chữa

Khuôn dập được cất giữ ở môt nơi riêng, không gần kề bên máy ép, để tránh gây lộn xộn vị trí làm việc, thu hẹp diện tích sản xuất và khó khăn tổ chức lao động Các khuôn dập nhỏ và trung bình được sắp xếp trên các giá bằng thép Các khuôn dập lớn được đặt ở một diện tích riêng Mỗi một khuôn dập đều có biển ghi rõ số hiệu khuôn dập, sản phẩm dập, nguyên công và tên máy ép

Khuôn dập sau khi sử dụng đưa vào kho cần được lau sạch và bôi dầu mỡ bảo quản ngay

2.1.6 Lựa chọn thiết bị:

Khuôn liên tục đòi hỏi độ chính xác rất cao khi làm việc, vì vậy, thiết bị sử dụng cho công nghệ dập bước liên tục cũng phải đáp ứng một số yêu cầu đặc biệt Nhiều Hãng sản xuất các thiết bị rèn dập trên thế giới đã thiết kế và chế tạo các loại máy chuyên dùng cho công nghệ này, như: Hãng AIDA, AMADA (Nhật), Bliss (Mỹ),

Những yêu cầu khi chọn máy sử dụng cho khuôn liên tục

- Loại máy ép và độ lớn hành trình đầu trượt cần phải phối hợp với nguyên công công nghệ

- Lực của máy ép cần phải lớn hơn lực dập yêu cầu :

- Kích thước bàn máy và đầu trượt của bàn máy ép cần có đủ khả năng để

có thể lắp đặt hoặc kẹp chặt khuôn dập

- Máy dập làm việc với tốc độ >200 hành trình/phút cần phải có hệ thống cân bằng động

- Số lần dập của máy ép cần phải đủ đảm bảo năng suất dập cao

- Tuỳ theo loại công việc, cần dự tính các cơ cấu và đồ gá chuyên dùng

- Sự tiện lợi và sự an toàn của máy khi làm việc cần phù hợp với yêu cầu kỹ thuật an toàn

- Độ cứng vững của thân máy cao;

- Hệ thống liên kết chuyển động (khử rung và nhiệt phát sinh trong quá trình làm việc);

2.2 Sản xuất tấm tản nhiệt sử dụng khuôn liên tục

2.2.1 Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm – Plate Heat Exchanger

Hình 2.13 : Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đ−ợc Dr Richard Seligman phát minh vào năm

1923 và ngày càng đ−ợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp do

hiệu suất trao đổi nhiệt tôi −u của nó Ngày nay thiết bị trao đổi nhiệt đ−ợc sử

dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực nh−: Sản xuất các bộ phận tản nhiệt của ôtô,

điều hòa không khí; Sản xuất hoá chất; Công nghiệp thực phẩm; Luyện cán thép…

Cấu tạo chung của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm:

Hình 2.14: Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm

Cỏc thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm cú cấu tạo từ nhiều tấm kim loại, bề mặt gấp nếp định hỡnh cú sẵn cỏc lỗ dành cho hai loại mụi chất khỏc nhau đi qua để tiến hành trao đổi nhiệt với nhau, cỏc tấm kim loại này được ộp thành một khối Số lượng và kớch thước cỏc tấm kim loại được xỏc định bởi lưu lượng của mụi chất, tớnh chất vật lý, tổn hao ỏp suất, nhiệt độ vào/ ra của mụi

chất…

Ta biết rằng khi hai môi chất có nhiệt độ chênh lệch, được ngăn cách bởi một vách ngăn trao đổi nhiệt cho nhau thì quá trình truyền nhiệt thực hiện qua ba bước: đối lưu - dẫn nhiệt _ đối lưu (Xem hình 2.15)

Hình 2.15: Truyền nhiệt qua vách ngăn

Như vậy bản chất của quá trình truyền nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là trao đổi nhiệt hỗn hợp Người ta đã xác định rằng, dòng nhiệt của quá trình trao đổi nhiệt hỗn hợp tỉ lệ thuận với diện tích truyền nhiệt, hiệu nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh và phụ thuộc vào hệ số truyền nhiệt k

) (

.F t1 t2k

Q= ư , W (2.2)

Trong đó:

Q _ Nhiệt lượng truyền qua, W;

F _ Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m 2 ;

đích đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất

2.2.2 Dây chuyền sản xuất tấm tản nhiệt điều hòa không khí

Tấm tản nhiệt được sản xuất trên khuôn liên tục lắp trên máy dập chính xác

khí sử dụng các tấm tản nhiệt khác nhau, sự khác nhau này phụ thuộc vào công suất làm mát và đặc điểm riêng của từng loại, do đó phải sử dụng các bộ khuôn dập khác nhau

Các dạng tấm tản nhiệt:

Hình 2.16: Một số loại tấm tản nhiệt

Trong hình 2.17 trình bày dây chuyền sản xuất tấm tản nhiệt điều hòa

không khí:

Hình 2.17 Dây chuyền sản xuất tấm tản nhiệt điều hòa không khí