Đồ án công nghệ tạo hình tấm phân tích, đánh giá và lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết

Mục lục MỞ ĐẦU PHẦN A: ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH TẤM CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT 1.1 Tổng quan công nghệ dập 1.1.1 Phân loại nguyên công dập 1.1.2 Dạng sản phẩm điển hình 1.1.3 Ưu nhược điểm công nghệ dập 1.1.4 Lĩnh vực áp dụng 1.1.5 Giới thiệu công nghệ dập vuốt 1.1.6 Kết cấu khn dập vuốt điển hình 12 1.1.7 Các thiết bị dập tạo hình 13 1.1.8 Kết luận chương: 14 1.2 Thiết kế công nghệ chế tạo chi tiết 15 1.2.1 Bản vẽ thông số kỹ thuật chi tiết: 15 1.2.2 Phân tích chi tiết lựa chọn phương án công nghệ: 16 1.2.3 Lựa chọn bước nguyên công 16 1.2.4 Kiểm tra tính cơng nghệ tính số lần dập 17 1.2.5 Phân tích lựa chọn phương án công nghệ 18 1.2.6 Quy trình cơng nghệ: 20 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ KHN DẬP 21 2.1 Tổng quan: 21 2.2 Lựa chọn loại máy 21 2.3 Xác định trung tâm áp lực khuôn: 21 2.4 Tính tốn lực cơng nghệ 21 2.4.1 Lực pha phơi, lực cắt hình – đột lỗ - cắt mép 22 2.4.2 Lực công nghệ dập vuốt: 22 2.5 Lựa chọn thiết bị 23 2.6 Tính tốn kích thước chày cối 24 2.6.1 Ngun cơng cắt hình đột lỗ: 24 2.7 Các phận khn 25 2.7.1 Cụm dẫn hướng 25 2.7.2 Chốt định vị 27 2.7.3 Cữ chặn phôi 27 2.8 Kết luận chương: 28 PHẦN II ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH KHỐI 29 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI 29 1.1 Tổng quan công nghệ dập khối: 29 1.2 Phân loại công nghệ dập khối 29 1.3 Dập thể tích khn hở (có vành biên) 30 1.3.1 Các trình xảy dập khối khn hở 31 1.4 Dập thể tích khn kín (khơng có vành biên) 33 1.5 Công nghệ ép chảy 34 1.6 Công nghệ dập khối trạng thái nguội (cold forging) 35 1.7 Ưu, nhược điểm công nghệ dập khối 36 1.8 Các thiết bị, máy móc cơng nghệ dập tạo hình khối 37 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LẬP QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT 40 2.1 Bản vẽ vật liệu chi tiết 40 2.2 Phân tích phương án cơng nghệ lựa chọn phương án phù hợp 41 2.2.1 Phân tích đánh giá sản phẩm 41 2.2.2 Phương án : 41 2.2.3 Phương án 2: 41 2.2.4 Phương án 3: 41 2.2.5 Lựa chọn phương án công nghệ 42 2.2.6 Quy trình cơng nghệ 42 2.3 Xây dựng vẽ vật dập 43 2.3.1 Bản vẽ chi tiết 43 2.3.2 Thông số kỹ thuật chi tiết 43 2.3.3 Tính kích thước vật dập 44 2.4 Bản vẽ vật dập: 47 2.5 Chọn rãnh thoát biên: 48 2.6 Xác định khối lượng vật dập phôi 49 2.7 Chọn chế độ gia công 50 2.8 Chế độ bôi trơn làm nguội cho khuôn 50 2.9 Chọn thiết bị gia công 51 2.9.1 Chọn thiết bị cắt phôi 51 2.9.2 Chọn thiết bị cho nguyên công dập 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Danh mục hình Hình 0.1 Các bước tạo hình chi tiết Hình 0.2 Phân loại bước gia công kim loại Hình 0.3 Các sản phẩm điển hình cơng nghệ dập Hình 0.4 Quá trình dập vuốt Hình 0.5 Ứng suất q trình dập vuốt có chặn phơi 10 Hình 0.6 Ứng suất trình dập vuốt có chặn phơi 11 Hình 0.7 Kết cấu khuôn dập vuốt máy tác động kép 12 Hình 0.8 Kết cấu khuôn dập máy tác động hỗn hợp 12 Hình 0.9 Máy dập trục khuỷu 13 Hình 0.10 Máy ép thuỷ lực 13 Hình 0.11 Máy búa 14 Hình 0.12 Máy lốc, máy vê chỏm cầu, máy cán liên tục 14 Hình 0.13 Bản vẽ chi tiết dập 15 Hình 0.14 Phương pháp cắt phơi 16 Hình 0.15 Các nguyên công chế tạo chi tiết 17 Hình 0.16 Các ngun cơng chế tạo chi tiết 20 Hình 0.17 Kích thươc chày đột 25 Hình 0.18 Kích thước phận dẫn hướng 26 Hình 0.19 Kích thước chốt định vị 27 Hình 0.20 Kích thước cữ chặn phơi 27 Hình 0.21 Mơ hình dập khn hở khn kín 30 Hình 0.22 Các trình biến dạng dập khối khn hở 31 Hình 0.23 Dập khối khn hở 32 Hình 0.24 Hình dạng vành biên màng ngăn lỗ cần cắt sau dập khối khuôn hở 33 Hình 0.25 Sơ đồ dập khối khn kín 34 Hình 0.26 Sơ đồ nguyên lý ép chảy 34 Hình 0.27 So sánh tính chi tiết dập khối nóng, nguội gia cơng khí 35 Hình 0.28 Các sản phẩm hệ thống truyền động thực công nghệ dập khối nguội (cold fogging) 36 Hình 0.29 Các sản phẩm điển hình cơng nghệp dập khối 37 Hình 0.30 Máy búa 38 Hình 0.31 Máy ép trục khuỷu 38 Hình 0.32 Máy ép trục vít 38 Hình 0.33 Hình ảnh khuôn dập khối 39 Hình 0.34 Bản vẽ chi tiết dập khối 40 Hình 0.35 Bản vẽ vật dập 47 Hình 0.36 Rãnh thoát biên 48 MỞ ĐẦU Hiện nay, khuynh hướng cơng nghiệp hóa đại hóa kinh tế, phương pháp gia công kim loại áp lực ngày ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp Các sản phẩm gia công áp lực phong phú, đa dạng, từ đồ gia dụng thơng thường đến thiết bị, máy móc đại đắt tiền Ưu điểm phương pháp gia cơng sau kết thức q trình khơng cần gia cơng khí, mà chi tiết đạt yêu đặt ban đầu, dễ ứng dụng khí hóa, tự động hóa để có thể sản xuất hàng loạt với suất cao Để tiến hành gia công theo phương pháp này, kĩ thuật gia cơng trình độ người kĩ sư, công nhân, thiết bị gia công áp lực giữ vai trị quan trọng phương pháp cơng nghệ gia công kim loại áp lực giữ vai trị xương cốt Ngày thiết bị cơng nghệ gia công kim loại áp lực đã phát triển phong phú, đa dạng Và nữa, nó ngày hoàn thiện cũng ứng dụng rộng rãi mặt ngành khí chế tạo Ở nước ta phương pháp gia công kim loại áp lực phát triển mạnh mẽ, việc hồn thiện phát triển cơng nghệ gia cơng áp lực quan trọng cần thiết nghiệp cơng nghiệp hóa đại cơng nghiệp khí nước nhà Trong chương trình giảng dạy học phần cơng nghệ dập tạo hình, gồm có cơng nghệ dập tạo hình tấm, cơng nghệ dập tạo hình khối, em phân cơng làm đồ án với đề tài thiết kế quy trình cơng nghệ khn dập chi tiết điển hình dạng khối Với mục đích sau làm xong đề tài em hiểu kĩ môn học, đồng thời củng cố thêm kiến thức đã trang bị trước gặp công việc thực tế PHẦN A: ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH TẤM CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ DẬP CHI TIẾT 1.1 Tổng quan công nghệ dập Dập phần q trình cơng nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhằm làm biến dạng kim loại (băng dải) để nhận chi tiết có hình dạng kích thước cần thiết với thay đổi không đáng kể chiều dày vật liệu khơng có phế liệu dạng phoi Hình 0.1 Các bước tạo hình chi tiết Dập thường thực với phôi trạng thái nguội (dập nguội) chiều dày phơi nhỏ phải dập phơi trạng thái nóng chiều dày lớn Ngun cơng phần q trình cơng nghệ thực hay số công nhân vị trí định máy bao gồm toàn tác động liên quan để gia công phôi đã cho 1.1.1 Phân loại nguyên công dập Dựa vào đặc điểm biến dạng người ta chia thành hai nhóm chính: + Nhóm ngun cơng cắt vật liệu Khi tạo hình chi tiết, nguyên công nhóm thường phải tiến hành biến dạng phá huỷ vật liệu, tức tách phần vật liệu khỏi vật liệu có khổ lớn để phù hợp với trình chế tạo chi tiết + Nhóm ngun cơng biến dạng vật liệu Tạo hình chi tiết dựa biến dạng dẻo vật liệu hầu hết trường hợp có dịch chuyển phân bố lại kim loại + Phân loại Hình 0.2 Phân loại bước gia công kim loại 1.1.2 Dạng sản phẩm điển hình Hình 0.3 Các sản phẩm điển hình công nghệ dập 1.1.3 Ưu nhược điểm công nghệ dập Ưu điểm Có thể thực công việc phức tạp động tác đơn giản thiết bị khn Có thể chế tạo chi tiết phức tạp mà phương pháp gia công kim loại khác khó khăn Độ xác chi tiết dập tương đối cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần qua gia công Kết cấu chi tiết dập cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn Tiết kiệm nguyên vật liệu, thuận lợi cho q trình khí hố tự động hóa đó suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm Q trình thao tác đơn giản, khơng cần thợ bậc cao đó giảm chi phí đào tạo quỹ lương Dạng sản xuất thường loạt lớn hàng khối đó hạ giá thành sản phẩm Tận dụng phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao Dập không gia công vật liệu kim loại mà cịn gia cơng vật liệu phi kim như: textolit, hetinac, loại chất dẻo Nhược điểm công nghệ dập tấm: Đầu tư ban đầu lớn (khuôn, thiết bị), đó thích hợp với gia cơng hàng loạt u cầu đội ngũ kỹ sư cơng nhân lành nghề có trình độ cao Tính tốn cơng nghệ phức tạp 1.1.4 Lĩnh vực áp dụng Công nghệ dập áp dụng rộng rãi, từ cơng nghiệp quốc phịng, ý tế, hố chất, gia dụng, xây dựng, giao thơng vận tải, khí xác, hàng khơng vũ trụ nghành công nghiệp dệt may, chế biến thực phẩm, đặc biệt công nghiệp điện-điện tử, công nghệ thông tin v.v… Sản phẩm vô đa dạng phong phú hình dáng, vật liệu cũng gần gũi với đối sống người Đồ gia dụng thiết bị nhà bếp, thiết bị giao thông, thiết bị thể thao, đồ may mặc trang sức 1.1.5 Giới thiệu công nghệ dập vuốt 1.1.5.1 Khái niệm Để nghiên cứu trình dập vuốt, trước hết ta xem xét, phân tích q trình dập vuốt phơi phẳng thực sơ đồ hình 0.4 Hình 0.4 Quá trình dập vuốt Khi dập vuốt, có phần phơi nằm mặt cối phẳng góc lượn cối bị biến dạng dẻo Các phần lại chịu biến dạng đàn hồi có biến dạng dẻo khơng đáng kể 1.1.5.2 Sự phân bố ứng suất Trong trình dập vuốt, chày dập vuốt tác dụng vào phần phơi đẩy phơi vào lịng cối Vật liệu bị kéo từ phần vành phôi dịch chuyển vào lịng cối nên phần vành phơi xuất ứng suất kéo  theo hướng kính ứng suất nén theo phương tiếp tuyến (hướng vòng)  Khi dập vuốt sử dụng khơng sử dụng chặn Nếu dập vuốt khơng có chặn vành phơi khơng chịu lực nén, có nghĩa khơng có ứng suất pháp ứng suất tiếp bề mặt phôi Sơ đồ trạng thái ứng suất phẳng Do đó, q trình biến dạng coi trịn có lỗ mà mép lỗ đó chịu tác dụng ứng suất kéo Do đặc tính đối xứng trục nên =0   - ứng suất pháp Vì vậy, ta có phương trình cân bằng: d  d +  −   =0 (1.1) Và điều kiện dẻo  -  = kf (khơng kể đến hóa bền ) Giải đồng thời hai phương trình kết hợp với điều kiện biên =R =0, ta nghiệm: R   = k ln  f      = −k 1 − ln R  f     (1.2) Xét  = r  = max (Nếu tính xác phải lấy =r+s/2+rc) Nhưng dập vuốt  max cũng không vượt ứng suất chảy nên: k f ln R R  k f → ln  r r (1.3) Như vậy, dùng bất đẳng thức để xác định trị số lý thuyết hệ số dập vuốt Gọi Kv trị số lý thuyết hệ số dập vuốt giới hạn  = kf thì: KV = R0  2,72 r (1.4) Trong đó R0 bán kính ban đầu phơi 1.1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình dập vuốt: Thay đổi chiều dày vành phôi Lực chặn phôi Sự uốn phôi vào khỏi vùng bán kính lượn cối Ma sát tiếp xúc phôi chặn, phôi góc lượn cối Sự hóa bền vật liệu a) Thay đổi chiều dày vành phôi Với tỷ lệ định kích thước ban đầu phơi kích thước chày dập vuốt, tác dụng ứng suất nén theo phương tiếp tuyến , vành phôi bị ổn định tạo thành nếp nhăn Muốn khắc phục tượng này, sử dụng chặn Vì vậy, bề mặt tiếp xúc phơi chịu tác dụng ứng suất pháp ứng suất tiếp Phần ngồi vành phơi q trình dập vuốt tăng chiều dày Tại vùng sát rìa ngồi  = R  n = −   chiều dày tăng nhiều Do vậy, nói lực chặn phơi phân bố dải vành khăn hẹp gần rìa ngồi phơi b) Ảnh hưởng lực chặn phơi Hình 0.5 Ứng suất q trình dập vuốt có chặn phơi Nếu đặt lực chặn phôi Q, lực ma sát hai bề mặt tiếp xúc phôi với chặn mặt cối  = 2. Q (1.5) Lực cản trở dịch chuyển phôi vào cối c) Ảnh hưởng uốn duỗi (uốn kép) Mỗi phần tử vành dịch chuyển trình dập vuốt từ phần phẳng đến mép lượn cối bán kính cong mặt trung bình giảm từ ∞ đến R Sự thay đổi độ cong phôi tác dụng mô men uốn Mu lực dọc Vì coi biến dạng phần tử phôi dịch chuyển từ phần phẳng vành đến mép lượn cối hồn tồn giống uốn dải có lực kéo dọc Giá trị bán kính chuyển tiếp ảnh hướng đến trình biến dạng dẻo trình gia công d) Ảnh hưởng ma sát Ảnh hưởng ma sát mép cối liên quan trực tiếp đến trị số ứng suất tiết diện nguy hiểm Muốn biết xác trị số ứng suất có kể đến ảnh hưởng ma sát phải giải phương trình cân kết hợp với điều kiện dẻo Tuy nhiên, phương pháp việc giải hệ phương trình phức tạp Bằng phân tích đơn giản ta nhận thấy vùng chịu ảnh hưởng ma sát mép cối có kích thước nhỏ so với tồn kích thước ổ biến dạng nên khơng cần thiết phải tính lực ma sát mép cối cách xác e) Ảnh hưởng hóa bền Trong q trình biến dạng dẻo, kim loại có trạng thái hố bền làm cản trở lại q trình biến dạng Để giảm tác động hoá bền, áp dụng phương pháp gia cơng nhiệt ủ, thường hố, ram 10 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LẬP QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT 2.1 Bản vẽ vật liệu chi tiết Hình 0.34 Bản vẽ chi tiết dập khối Giới hạn bền vật liệu: 𝜎𝑏 = 520 N/mm2 Trở lực cắt vật liệu: 𝜎𝑐 = (0.7~0.8)𝜎𝑏 = 0.8 ∗ 520 = 416 N/mm2 Biến dạng dài cho phép: 40% Khối lượng riêng: 7.93 g/cm3 Sản lượng: 40 Số lượng chi tiết cho đợt sản xuất: 1000 chi tiết Số đợt sản xuất năm: đợt Vật liệu chi tiết: Thép 35X Hình 2.17 Bản vẽ hồn thiện chi tiết 2.2 Phân tích phương án cơng nghệ lựa chọn phương án phù hợp 2.2.1 Phân tích đánh giá sản phẩm -Đây chi tiết bánh yêu cầu tính tốt,khả truyền động lực momen xoắn cao -Độ bóng cũng chất lượng tính bề mặt tương đối tốt -Chi tiết sản xuất từ vật liệu thép 35X sản xuất với số lượng lớn đề xuất phương án 2.2.2 Phương án : Đúc theo mẫu lịng khn nhỏ trung bình, … Sau đó mang gia công cắt gọt lại Phương pháp đơn giản, nhiên độ xác tính sản phẩm không cao chịu ảnh hưởng nhược điểm phương pháp đúc… 2.2.3 Phương án 2: Gia công cắt gọt Phương án phức tạp , yêu cầu cao thiết bị Sản phẩm có độ xác, độ bóng bề mặt cao Tuy nhiên, độ bền khơng tốt hướng thớ vật liệu có chỗ bị đứt đoạn Không tiết kiệm vật liệu, không phù hợp sản xuất loạt lớn 2.2.4 Phương án 3: Phương án dập thể tích: Ngun cơng 1: Chuẩn bị , định dạng phôi ban đầu Nguyên công 2: Nung phôi Nguyên công 3: Tiến hành chồn bán thành phẩm Ngun cơng 4: Dập lịng khn tinh Ngun cơng 5: Cắt vành biên Nguyên công 6: Gia công cắt gọt Phương pháp phức tạp, suất cao, tiết kiệm vật liệu, đảm bảo tính, phù hợp sản xuất loạt lớn 41 2.2.5 Lựa chọn phương án cơng nghệ Từ phân tích ba phương án 1,2,3 ta lựa chọn phương án để thiết kế cơng nghệ gia cơng cho chi tiết 2.2.6 Quy trình cơng nghệ STT NGUN CƠNG HÌNH MINH HỌA Cắt phơi trụ máy cắt dao đĩa Nung phôi lò nung đến nhiệt độ 1150 độ Dập thể tích thơ khn hở Dập thể tích tinh khuôn hở Cắt vành biên Gia công cắt gọt 42 2.3 Xây dựng vẽ vật dập 2.3.1 Bản vẽ chi tiết Hình 0.34 Bản vẽ chi tiết dập khối 2.3.2 Thông số kỹ thuật chi tiết Đặc tính vật liệu: 30Mn 43 Thành phần hoá học: C 0.33~0.38%; Si: 0.15~0.35%; Mn 0.6~0.85%; P