Bài tập lớn môn thiết kế khuôn dập kim loại

Cơ sở thiết kế khuôn phân tích chức năng làm việc, phân tích yêu cầu kỹ thuật, phân tích tính công nghệ trong kết cấu; phân tích đặc tính cơ lý vật liệu của chi tiết; phân tích phương án

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ

= = =  = = =

BÀI TẬP LỚN MÔN

THIẾT KẾ KHUÔN DẬP KIM LOẠI

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TH Đào Ngọc Hoành

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Đức Thịnh - Mã sinh viên : 2021600117 Vũ Huy Quý - Mã sinh viên : 2021601327 Phùng Duy Tín - Mã sinh viên : 2021601345 Nguyễn Hùng Vỹ - Mã sinh viên : 2023600031

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ KHUÔN KIM LOẠI

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Thịnh Mã sinh viên : 2021600117 Họ và tên sinh viên: Vũ Huy Quý Mã sinh viên : 2021601327 Họ và tên sinh viên: Phùng Duy Tín Mã sinh viên : 2021601345 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hùng Vỹ Mã sinh viên : 2023600031 Lớp:20231ME6103001 Khoá: 16

I Phần thuyết minh:

1 Cơ sở thiết kế khuôn (phân tích chức năng làm việc, phân tích yêu cầu kỹ thuật, phân tích tính công nghệ trong kết cấu; phân tích đặc tính cơ lý vật liệu của chi tiết; phân tích phương án thiết kế khuôn ).

2 Tính toán thiết kế khuôn (thiết kế lòng khuôn, lõi khuôn, phân tích CAE; thiết kế cơ cấu dẫn hướng và các cơ cấu khác… ).

2 Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008).

Ngày giao đề: 30/10/2023Ngày hoàn thành: 24/12/2023Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2023

NỘI DUNG

Tên chi tiết: Vỏ chốt khóa Vật liệu: Thép không gỉ Sản lượng: 3000 chi tiết

Yêu cầu thực hiện:

Bản vẽ chi tiết:

Ưu điểm của sản xuất dập tấm : 3

Nhược điểm của sản xuất dập tấm 4

2.4 Xác định lực cho từng nguyên công 11

Chương 3 Tính toán chày cối 13

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành công nghiệp kỹ thuật đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Trong các ngành công nghiệp đó ngành công nghiệp vật liệu kim loại là một ngành được coi là giữ vai trò quan trọng và chủ đạo trong nền kinh tế quốc dân Với xu thế như hiện nay, nhu cầu sử dụng và ứng dụng vật liệu kim loại trong kỹ thuật cũng như trong dân dụng ngày càng phát triển rộng rãi Dựa trên cơ sở khoa học kỹ thuật công nghệ, thành tựu và xu hướng phát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu kim loại (sắt, thép, hợp kim,…), các nhà nghiên cứu và sản xuất ra vật liệu kim loại đã đưa ra trên thị trường những sản phẩm bằng vật liệu kim loại phong phú nhiều chủng loại với những tính chất và khả năng ứng dụng khác nhau Vật liệu kim loại có ưu điểm chung là có sức chịu lực tốt, có độ bền, dẻo và cứng Do sự xuất hiện một số lượng lớn vật liệu kim loại trong tự nhiên nên hàng loạt sản phẩm đã được sản xuất từ vật liệu kim loại càng ngày càng phong phú và đa dạng Giá trị sử dụng của các loại sản phẩm này đã thực sự thâm nhập vào nền kinh tế và dân dụng Nhu cầu và chất lượng của sản phẩm cũng như khả năng ứng dụng của nó ngày càng hoàn thiện.

Hòa nhập cùng xu hướng phát triển trên thế giới, ở nước ta ngành sản xuất và gia công vật liệu kim loại có xu hướng ngày một phát triển, đây là một chiến lược lâu dài và có nhiều triển vọng Xu hướng hội nhập ngày càng sâu rộng, mở ra hướng phát triển cho ngành công nghiệp khuôn mẫu ở nước ta, đặc biệt là gia công khuôn kim loại – gia công các sản phẩm đột dập, công nghiệp phụ trợ các ngành sản xuất máy, công nghiệp nặng như sản xuất vỏ ô tô, vỏ máy bay, … và các thiết bị công nghiệp

Sau một thời gian nghiên cứu, được sự hướng dẫn của thầy: Đào Ngọc

Hoành và cùng sự nổ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành

bài tập lớn của mình Qua bài tập lớn “Thiết kế chế tạo khuôn dập liên hoàn Vỏ

chốt khóa” đã giúp chúng em hiểu rõ được về công nghệ chế tạo khuôn và gia

công vật liệu kim loại và đồng thời ứng dụng từ những lý thuyết của vật liệu kim loại vào sản xuất thực tế là hết sức quan trọng Bài tập lớn này không những củng cố cho chúng em biết về mặt kiến thức mà còn tạo thêm kinh nghiệm thực tế cũng như hiểu rõ được bản chất của vấn đề.

Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo

của giáo viên hướng dẫn trực tiếp thầy: Đào Ngọc Hoành đã giúp chúng em hoàn

thành đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM

1.1 Khái niệm về dập tấm

Quá trình công nghệ là toàn bộ các tác động trực tiếp làm thay đổi hình dạng, kích thước, tính chất và trạng thái của phôi ban đầu để đạt được mục đích nào đó Quá trình công nghệ bao gồm những nguyên công và được sắp xếp theo một trình tự nhất định.

Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu dạng phôi.

Dập tấm thường được thực hiện với phôi ở trạng thái nguội (nên còn được gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S<4 mm) hoặc có thể phải dập với phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày vật liệu lớn.

Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ được thực hiện bời một hay một số công nhân ở một vị trí nhất định trên máy bao gồm toàn bộ những tác động liên quan để gia công phôi đã cho.

Ví dụ : cắt hình ,đột lỗ, dập vuốt, uốn …

Khi dập, nguyên công có thể chia thành các bước và bước có thể bao gồm một số động tác

Động tác là những tác động có mục đích và quy luật của công nhân (chẳng hạn đưa phôi đến vị trí khuôn, đặt phôi vào khuôn cho khuôn làm việc )

Hình 1.1 Khuôn và sản phẩm sau khi dập

Ưu điểm của sản xuất dập tấm :

- Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn.

- Có thể chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể hoặc rất khó khăn.

- Độ chính xác của các chi tiết dập tấm tương đối cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần qua gia công cơ.

- Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn.

- Tiết kiệm được nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hóa và tự động hóa do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm.

- Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo và quỹ lương

- Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm - Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao.

Nhược điểm của sản xuất dập tấm

- Vốn đấu tư lớn.

- Yêu cầu đội ngũ công nhân, kỹ sư có trình độ chuyên môn cao - Tính toán công nghệ tương đối phức tạp

1.2 Phân loại:

- Dựa vào đặc điểm biến dạng:

+) Biến dạng cắt vật liệu: tách một phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác theo một đường bao khép kín hoặc không khép kín, kim loại bị phá vỡ liên kết giữa các phân tử (phá hủy) tại vùng cắt

+) Biến dạng dẻo vật liệu: thay đổi hình dạng và kích thước bề mặt của phôi bằng cách phân phối lại và chuyển dịch thể tích kim loại để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết nhờ tính dẻo của kim loại và không bị phá hủy tại vùng biến dạng.

Dựa vào cách tạo hình sản phẩm:

1.3.Các sản phẩm công nghệ điển hình:

Công nghệ tạo hình kim loại tấm được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân cũng như quốc phòng, bao gồm:

- Trong dân dụng: các sản phẩm về khung cửa, bàn ghế, tủ các loại đồ dùng dụng cụ gia đình như nồi, chảo,

- Trong ngành công nghiệp điện tử: các loại vỏ điện thoại, vỏ tivi, vỏ máy tính, vỏ chíp điện tử, vỏ tụ điện,

- Công nghiệp ô tô: Khung xe, mui xe, cánh cửa, các loại ống xả, khung gầm, - Công nghiệp hàng không: thân máy bay, cánh máy bay, các loại ống xả, - Công nghiệp quốc phòng: vỏ xe bọc thép, súng, đầu đạn, tên lửa,

- Ngành y tế: các thiết bị y tế, dụng cụ y tế,

1.4 Sản phẩm điển hình của công nghệ dập tấm

Do tính ứng dụng của công nghệ cao nên công nghệ dập tấm được ứng dụng sản suất cho các sản phẩm phcuj vụ mọi lĩnh vực xã hội : Gia dụng, thiết bị quân sự, thiết bị y

+) Khung thân chữ C: liên kết cơ khí chủ yếu, máy làm việc khá ồn =>khả năng làm việc bị hạn chế, ảnh hưởng tới người lao động.

Hình 1.4 máy ép trục khuỷu

Dòng máy ép thủy lực:

+) Thường máy lớn, đa dạng về chủng loại và lực ép, hành trình lớn => khả năng gia công chi tiết lớn

+) Khung thân kín, liên kết thép hàn cứng vững, tích hợp tự động hóa cao => khả năng tự động hóa thành dây chuyền, giảm ảnh hướng tới người lao động

Hình 1.5 Máy ép thủy lực

Kết luận:

Qua quá trình tìm hiểu về tầm quan trọng của gia công tạo hình kim loại tấm và giới thiệu về các giải pháp công nghệ ứng dụng trong công nghiệp nước ta hiện nay và thế giới đã giúp ta có cái nhìn tổng quan về công nghệ dập tấm, hình thành lý luận và có thể áp dụng vào sản xuất.

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT

2.1 BẢN VẼ CHI TIẾT

2.2 BẢN VẼ KÍCH THƯỚC MUC TIÊU

Áp dụng kết hợp các dung sai như dung sai chung và dung sai cho phép, dung sai xét đến tuổi thọ khuôn được cho trong bản vẽ sản phẩm để thiết kế khuôn và xác định kích thước mục tiêu sản xuất cho từng bộ phận, sau đó hoàn thành và quản lý theo bảng dưới đây, xác định các hạng mục kiểm tra xem có được phản ánh chính xác trong thiết kế và sản xuất khuôn hay không Chỉ bằng cách kiểm tra từng kích thước mới có thể hoàn thành việc chế tạo khuôn mà không có sai sót.

Hình 2.1 Hình sản phẩm 3D

2.3 Thứ tự thực hiện

a, Tổng quan:

Trước khi tiến hành thiết kế khuôn cho chi tiết, cần trải phẳng tấm và phân chia các nguyên công cho hợp lý.

Hình 2.2 Mô phỏng từng công đoạn

b, Quy trình thực hiện

Nguyên công 1: dập 2 lỗ định vị và 8 lỗ Nguyên công 2: đột rãnh và lỗ phi 25 Nguyên công 3: dập biên dạng ngoài Nguyên công 4: dập biên dạng trong Nguyên công 5: dập vuốt 45o

Nguyên công 6: dập vuốt 90o

Nguyên công 7: form chờ Nguyên công 8: dập cắt đứt

2.4 Xác định lực cho từng nguyên công

s: Chiều dày vật liệu

Nguyên công 1: Đục 2 lỗ dẫn hướng và 8 lỗ

Nguyên công được uốn trên khuôn nên ta dùng công thức

Chương 3 Tính toán chày cối

3.2, Nguyên công đột lỗ

a, Đột lỗ dẫn hướng φ10

Hình 2.1 Chày φ10

Hình 2.2 Cối φ10

b, Đột 8 lỗ φ6

Hình 2.3 Chày φ6

Hình 2.4 Cối φ6

c, Đột lỗ φ25

Hình 2.5 Chày φ25

Hình 2.6 Cối φ25

d, Đột rãnh

Hình 2.7 Chày dập rãnh

Hình 2.8 Cối dập rãnh

3.3, Nguyên công dập cắt

a, dập cắt biên dạng 2 bên

Hình 3.1 Chày Trimming

Hình 3.2 Cối Trimming

b, Dập cắt biên dạng ngoài

Hình 3.3 Chày cắt hình

Hình 3.4 Cối cắt hình

c, Dập cắt đứt

Hình 3.5 Chày cắt đứt

Hình 3.6 Cối cắt đứt

3.4, Nguyên công uốn

a, Uốn 45o

Chày

Cối

b, Uốn 90o

Chày

Cối

Chương 4 Mô phỏng CAE

4.1, Hình ảnh mô phỏng

Với lực dập f = 16800 N ứng suất max là 1269.84 MPa

Hình 4.1 Một số hình ảnh mô phỏng CAE

KẾT LUẬN CHUNG

Qua việc tính toán nghiên cứu, thiết kế một bộ khuôn dập liên tục nhóm em tự nhận thấy rằng:

- Việc xây dựng mô hình 3D rất cần thiết Nó giúp hình dung ra tổng quan một cách chân thực nhất Có cái nhìn thiết thực trực quan về thiết bị Giảm thiểu tối ta sai sót trong khâu thiết kế và gia công.

- Việc nghiên cứu mở rộng khuôn dập liên tục chưa được làm một bài bản chính quy vì chưa có sự quan tâm thực sự giành cho nó và khả năng kinh tế nó đem lại là rất lớn

- Với đề tài “Nghiên cứu thiết kế khuôn dập liên tục” mặc dù đề tài không phải là nhỏ Nó mở ra cả một hệ thống tự động hóa và chuyên dụng cho những sản phẩm có hình dạng tương tự giống nó Do kiến thức còn có hạn và thời gian eo hẹp mà trong thời gian qua BÀI TẬP LỚN của chúng em đã trình bày được một số công việc như:

- Tìm hiểu về công nghệ dập tấm của Việt Nam hiện nay và thực trạng - Nghiên cứu và thiết kế khuôn.

- Tính toán khả năng tối ưu của khuôn.

- Xây dựng bản vẽ tối ưu hóa lại quá trình công nghệ - Tìm hiểu cơ cấu cấp phôi tự động cơ khí.

- Xây dựn bản vẽ và khả năng làm việc của hệ thống cấp phôi - Xây dựng bản vẽ 3D.

Nhóm em rất hi vọng trong thời gian tiếp theo có thể tiếp tục nghiên cứu về bộ khuôn dập liên tục, Nó rất hữu ích cho đất nước Việt Nam chúng ta đạng rất cần tự động hóa các ngành.