Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Lời nói đầu Trong công công nghiệp hoá đại đất nớc, ngành kinh tế nói chung ngành khí nói riêng đòi hỏi kỹ s cán kỹ thuật có kiến thức tơng đối rộng phải biết vận dụng sáng tạo kiến thức đà học để giải vấn đề thờng gặp thực tế Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò quan trọng trình đào tạo sinh viên trở thành ngời kỹ s Qua trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ kiến thức đà đợc tiếp thu trình học tập, đồng thời nâng cao khả vận dụng sáng tạo kiến thức để làm đồ án nh công tác sau Là sinh viên chuyên ngành khí Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế công nghệ dập khuôn cắt vành biên quy trình công nghệ gia công cối cắt vành biên phôi trục khuỷu TS180 Đây đề tài mới, nhiên thời gian thực tập làm đồ án tốt nghiệp đợc bảo tận tình thầy giáo hớng dẫn thạc sĩ Vũ Đình Trung kỹ s Bùi Ngọc Trân với nỗ lực thân em đà hoàn thành đồ án đứng thời hạn §å ¸n tèt nghiƯp cđa em gåm cã thut minh vẽ đà trình bày đầy đủ quy trình công nghệ gia công dập trục khuỷu cối cắt vành biên phôi trục khuỷu TS180 Tuy nhiên trình độ hiểu biết lý thuyết thực tế hạn chế, đồ án tránh khỏi sai sót Vậy em mong nhận đợc bảo thầy bạn để em hiểu sâu môn học nh phơng án khác hợp lý Em xin chân thành cảm ơn hai thầy giáo hớng dẫn ThS Vũ Đình Trung thầy giáo kỹ s Bùi Ngọc Trân thầy giáo khoa khí trờng đại học KTCN đà tận tình hớng dẫn Em hoàn thành đồ án thời hạn Em xin chan thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 13 tháng năm 2001 Sinh viên Vũ Đình Hà SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Phần I Phân tích tính công nghệ chi tiết chọn phơng án I Chức năng, điều kiện làm việc, công dụng yêu cầu kỹ thuật chi tiết Chức năng, điều kiện làm việc, công dụng chi tiết Trục khuỷu chi tiết máy quan trọng động cơ, cờng độ làm việc lớn giá thành cao Công dụng trục khuỷu tiếp nhận lực tác dụng pitston chuyền qua truyền biến chuyển động tịnh tiến cuả pitston thành chuyển động quay trục để đa công suất (dẫn động máy công tác khác) Khối lợng trơc khủu thêng chiÕm tõ 15% khèi lỵng động Giá thành trục khuỷu thờng chiếm từ 25 30% giá thành toàn động Trạng thái làm việc trục khuỷu nặng: -Trong trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến chuyển động quay) Những lực có giá trị lớn thay đổi theo chu kỳ định nên có tính chất va đập mạnh Các lực tác dụng gây ứng suất uốn xoắn, đồng thời gây tợng dao động dọc xoắn, làm động rung động, cân Ngoài lực tác dụng nói gây hao mòn lớn bề mặt ma sát cổ trục chốt khuỷu SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Tuổi thọ cấu trục khủu trun phơ thc vµ ti thä cđa trơc khuỷu kết cấu trục khuỷu, phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có sức bền lớn, độ cứng lớn trọng lợng nhỏ hao mòn - Có độ xác gia công cao, bề mặt làm việc trục cần có độ bóng bề mặt độ cứng cao Không xẩy tợng cộng hởng phạm vi tốc độ sử dụng Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cân tính đồng động nhng đồng thời phải dễ chế tạo Yêu cầu kỹ thuật chi tiết +0,.01 +0.015 - Tôi cao tần phần cổ trục 45 0,.015 58 0,.01 độ cứng đạt 52 58 HRC Độ cứng bề mặt lại đạt 20 26HRC.HRC - Lỗ thoát dầu cổ trục phải trơn, vát mép hai đầu x 1200 - Không cho phép có vết nứt, vét lõm, phân tầng, vẩy sắt, gấp nếp h hỏng khí khác - Tổ chức kim loại không đợc xốp, đốm trắng, phân tầng, lớp dạng gẫy - Dùng áo côn để kểm tra mặt côn, diện tích tiếp xúc 70% - Đờng tâm đối xứng rÃnh then 12+0.027 cho phép lệch với đờng tâm cổ trục không 0.2 mm Độ lệch góc 0,1 - Độ không song song đờng sinh cổ biên so với đờng tâm khuỷu không 0,05/100 - Độ côn, ô van, tang trống bề mặt 45 +0,.01 0,.015 58 +0.015 0,.01 45 0.03 0.06 không 0,15 - Độ không vuông góc đờng tâm lỗ lắp đối trọng so với trục khuỷu không 0,15 II Phân tích chi tiết gia công xác định dạng sản xuất Phân tích chi tiết gia công Căn kết cấu chi tiết trục khuỷu, phân loại vật dập bảng 6HRC.4(tr 16HRC.4) [II] Trơc khủu lµ chi tiÕt cã trơc chÝnh cong thuộc phân nhóm 2, nhóm I Trên chi tiết bậc chốt khuỷu 54 má khuỷu nhỏ nên dập liền sau gia công Bậc 76HRC 83 có chiều dài nên tiến hành dập bậc 83 Các bậc lại dập đựơc SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Các lỗ dầu bôi trơn, lỗ bu lông đối trọng, rÃnh then, lỗ lắp điều tốc dập đợc mà phải dập liền sau gia công Xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp, phản ánh mối quan hệ tác động qua lại tính chất nhiệm vụ sản xuất với đặc trng biện pháp công nghệ sản xuất biện pháp tổ chức kế hoạch quản lý, sản xuất để đạt hiệu cao a) Xác định sản lợng khí Nck = NKH.mi(1+ ) Theo công thức: Trong đó: Nkc sản lợng khí chi tiết cần gia công Nkh Sản lợng theo kế hoạch Nkh=10000(C/năm) mi = Số chi tiết tên sản phẩm mi =1 : hệ số dự phòng mát, h hỏng chế tạo, = (36HRC.)% Chọn = 4% Nck = 10000.1.(1+4/10) = 14000 (chiếc /năm) b) Xác định khối lợng chi tiết Khối lợng chi tiết đợc tính theo công thức: G =V. Trong ®ã: V: thĨ tÝnh cđa chi tiÕt (dm3); - trọng lợng riêng vật liệu: =7,852(kg/dm3) ,14 45 ,14 582 ,14 58 ,14 362 V= 17+ 40+ 55+ 36 , 4 4 2 , 14 58+44 , 25 ,14 54 + 55+ 41+2 88 27 ,5 ( 42,3+53 )=906070 mm 4 ( ) ⇒ Q = 0,906HRC 7,85 (kg) Với sản lợng khí 14000 chiếc/năm khối lợng chi tiết (kg) Tra bảng 2(tr.13).[I] ta có dạng sản xuất hàng khối III Chọn phơng án chế tạo phôi SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Rèn tự rèn khuôn Thờng dùng cho loại thép bon, thép hợp kim để rèn Ư điểm: - Thích hợp với điều kiện sản xuất loạt vừa nhỏ - Chi phí trang bị công nghệ không đắt Nhợc điểm: Lợng d công nghệ lớn, gia công cắt gọt thớ kim loại bị cắt đứt , không liên tục ảnh hởng đến sức bền trục khuỷu Đúc Ưu điểm: Trọng lọng phôi lợng d gia công nhỏ, đồng thời đúc đợc kết cấu phức tạp khiến cho việc phân bố kim loại bên cđa trơc khủu cã thĨ thùc hiƯn theo ý muốn để đạt đợc sức bền cao Nhợc điểm: - Thành phần kim loại đúc khó đồng - Khi đúc thép kết tinh không - Tinh thể phía thô tinh thể mặt - Dễ xẩy khuyết tật đúc nh rỗ khí, thiên tÝch, r¹n nøt DËp nãng thĨ tÝch a) Dập nóng thể tích máy búa dập Thực chất trình dập máy búa điền đầy kim loại vào phần rỗng khuôn nhờ lực va đập Ưu điểm: - Lợng d gia công nhỏ dập búa máy có nhiều mức độ xác khác Lọng d gia công bé nên tiết kiệm đợc kim loại, giảm gia công cơ, giữ đợc mặt tính cao - Năng suất lao động tơng đối cao - Thao tác máy dễ dàng Nhợc điểm: - Máy làm việc ồn - Hoàn thành bớc hay nguyên công phải cần vài nhát đập tăng thời gian phụ b) Dập máy ép trục khuỷu Ưu điểm: - Máy làm việc êm, thân máy cơm trơc khủu trun cøng v÷ng tèt, dÉn híng êm xác SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn - Chất lợng vật rèn máy ép cao, tiết kiệm lợng hao kim loại, xuất cao Nhợc điểm: - Giá thành máy ép cao - Khi tải thờng xẩy tợng kẹt máy, nhiều trờng hợp khó giải - Kích thớc phôi ban đầu phải xác - Khó đánh lớp ôxy hoá nên yêu cầu thiết bị nung phải ôxy hoá - Tính chất vạn so với máy búa nên phải có thiết bị phụ để tạo phôi Dựa vào phân tích trªn, víi chi tiÕt trơc khủu TS 180 M vËt liệu thép 45 nên ta chọn phơng án tạo phôi dập nóng thể tích máy búa dập Phần II thiết kế công nghệ dập phôi trục khuỷu máy búa SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp 6HRC. Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn I Phân loại vật dập Dựa vào bảng 6HRC.4 (tr.16HRC.6HRC.) [II], ta xác định đợc vật dập chi tiÕt cã trơc chÝnh cong thc ph©n nhãm nhãm I II Thiết kế vật dập Mặt phân khuôn - Đờng phân khuôn Điều kiện để chọn mặt phân khuôn dễ lấy vật dập khỏi lòng khuôn Với điều kiện nh ta có phơng án sau: - Mặt phân khuôn mặt phức tạp bao gồm mặt phẳng ngang nghiêng cong nh hình a Phơng án có nhợc điểm chế tạo khuôn khó khăn, khả điền đầy khuôn khó nên không dùng - Mặt phân khuôn nh hình b Là mặt phẳng chia đôi vật dập làm phần Với phơng án việc chế tạo khuôn đơn giải hơn, khả điền đầy khuôn tốt Vậy ta chọn phơng án nh hình b Hình a: Hình b SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Xác định lợng d dung sai Dựa vào kích thớc chi tiÕt : B = 42,3 + 53 + 54/2 + =125,3 mm L = 299,5 mm Víi cÊp xác cấp Theo bảng 70 (tr.201) [II] ta tra lợng d dung sai: 45 + 3,5 +2 −1,3 = 48,5 +2 −1,3 58 + 3,6HRC +2 −1,3 = 6HRC.1,6HRC +2 −1,3 54 + +2 −1,3 = 59 +2 −1,3 96HRC + 11,5 +1,8 −1,5 = 107,5 +1,8 −1,5 299.5 + 18,5 +1,8 −1,5 = 317,5 +1,8 −1,5 +1,8 +1,8 36HRC + 2,5 −1,5 = 41 1,5 Xác định góc nghiêng lòng khuôn Thực tế dập đợc vật dập máy búa có bề mặt phẳng không thẳng đứng lấy đợc vật dập khỏi lòng khuôn Chỉ lấy đợc vật dập có thành bên thẳng đứng hay có góc nghiêng bé cấu đẩy phôi riêng, cấu thực máy búa khó khăn Ngời ta xác định góc nghiêng lòng khuôn phụ thuộc vào kết cấu vật dập Cụ thể góc nghiêng phụ thuộc vào kính thớc tû sè truyÒn sau: b- chiÒu réng; h -chiÒu cao; l - chiều dài vật dập đoạn có góc h l nghiêng Dựa vào tỷ số b b xác định đợc góc nghiêng Ta có má khuỷu phần lắp đối trọng: 77 h= , b = 88, l = 27,5 Tra b¶ng 71.(tr205).[II] ta cã = 50 Nh vËy ta chän gãc nghiªng thành góc nghiêng thành lấy tơng ứng 100 Góc nghiêng thành đầu lấy tơng ứng 150 SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn Bán kính lợn Khi dập máy búa vật dập vuông thành sắc cạnh dập khó khăn Bán kính góc lợn R r lớn dễ dập Bán kính lợn r nhỏ điền đầy lòng khuôn khó, chỗ tạo thành ứng suất tâp trung nên rÃnh lòng khuôn có thĨ bÞ nøt, tt thËm chÝ cã thĨ bÞ khuôn Đòng thời góc nhọn gây nhiều khó khăn trình nhiệt luyện tạo nên vết nứt Bán kính lợn R nhỏ dẫn tới kim loại chảy khó chí bị đứt, tạo thành xoắn gấp nếp rÃnh sâu sắc cạnh Dựa vào bán kính lợn chi tiết bảng 72.(tr.210).[II] ta có góc lợn vẽ vật dập Dựa vào lợng d dung sai, góc nghiêng thành lòng khuôn, góc lợn ta xây dựng đợc vẽ vật dập nh hình vẽ Bản vẽ vật dập nóng Theo B Theo A Vành biên xác định kích thớc rÃnh vành biên Vành biên vành kim loại thừa xung quanh vật rèn mặt phân khuôn ảnh hởng lớn đến trình dập Có ba ý nghĩa vai trò vành biên dập máy búa - Vào cuối trình dập vành biên tạo xung quanh vật dập ngăn cản kim loại chảy mặt phân khuôn mà kim loại chảy vào lòng khuôn điền đầy vật dập SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế khuôn QTCN chế tạo khuôn - Trongthực tế khó tạo kích thớc phôi lòng khuôn trùng nhau, diện tích tiết diện ngang không trùng đợc Vì cần phải cho thể tích phôi lớn thể tích lòng khuôn, có kim loại chảy vành biên *) Dạng vành biên: Có nhiều kiểu dạng vành biên Dựa vào hình 75(tr.175) [II] ta chọn rÃnh vành biên dạng nh hình vẽ Chọn kết cấu rÃnh vành biên nh làm cầu vành biên có độ bên lớn nửa khuôn bị đốt nóng nửa khuôn dới *) Kích thớc rÃnh vành biên Theo công thức xác định kích thớc rÃnh vành biên (tr.177) [II] hc = 0,015 √ F vd Trong ®ã : Fvr : diƯn tích vật dập mặt chiếu 55 = 50.10+6HRC.3.40+83.25,+59.37,2+ (6HRC.3+6HRC.1) +41.36HRC.,5=18826HRC.,3 Fvr mm2 √ 18826,3 hc = 0,015 Tra bảng 6HRC.5 (tr.178) [II], Chọn rÃnh số 6HRC loại 2: hc = (mm); R = 1,5 (mm); h1 = (mm); b = 7; b1 = 30; Sr = 233 (mm2) Thể tích rÃnh vành biên: Vb = .Sr.[Cvr + .(b + b1)] Trong ®ã hƯ sè tính đến mức độ điền đầy rÃnh vành biên Theo b¶ng 6HRC.6HRC (tr.180) [II] cã = 0,7 Sr: diƯn tích tiết diện rÃnh vành biên xác định theo bảng 6HRC.5 (tr.178).[II] b, b1: chiều rộng cầu rÃnh vành biªn Cvr: chu vi vËt dËp : hƯ sè phụ thuộc vào dạng vật dập Theo bảng 76HRC.(tr.181).[II], xác định đợc = Cvr = 2.310 + 41+ 50 + (6HRC.3-50) + (83-6HRC.3).2 + 2.(83-59) + (81-41) = 822 (mm2) Suy Vb = 0,7.233.[822+5.44] = 16HRC.9950 (mm2) RÃnh vành biênnh vành biên SVTH: Vũ Đình Hà - K32MA Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp 10