bài tập cơ khí đại cương 12

Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo và sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phm nào đó, có thể là một lần hay nhiều lần.. Quy trình sản xuất khuôn mẫu - Tương tự như các sản phm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại

-o0o -

BÀI TẬP CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Mã HP: ME 2030

Thực hiện: SV Vì Ngọc Tú

MSSV: 20217794 Lớp KT Ô tô – 03 K66 Hướng dẫn: PGS.TS Vũ Huy Lân

Hà Nội – 07/2022

M C L C Ụ Ụ

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM 3

1 Khuôn là gì? 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Quy trình sản xuất khuôn mẫu 3

1.3 Các loại khuôn phổ biến 3

2 Khuôn ép nhựa là gì? 4

2.1 Khái niệm 4

2.2 Cấu tạo 4

2.3 Ứng dụng của khuôn ép nhựa 5

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU 6

1 Yêu cầu khi lựa chọn vật liệu làm khuôn ép nhựa 6

2 Thép Cacbon (C45): 7

a Giải thích kí hiệu C45 7

b Thành phần hóa học 7

c Cơ lý tính 8

d Hóa tính 8

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ TRÌNH TỰ GIA CÔNG SẢN PHẨM 8

1 Phương pháp chế tạo 8

2 Trình tự lắp ráp 1 bộ khuôn 10

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT 11

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 11

Đề số 15: Sản phm khuôn (khuôn ép nhựa, khuôn áp lực, )

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM

1 Khuôn là gì?

1.1 Khái niệm

- Khuôn là dụng cụ (thiết bị) bằng kim loại dùng để tạo hình sản phm theo phương pháp định hình Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo và sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phm nào đó, có thể là một lần hay nhiều lần Kết cấu và kích thước của khuôn phụ thuộc vào kích thước, hình dáng, chất lượng và số lượng sản phm cần tạo ra

1.2 Quy trình sản xuất khuôn mẫu

- Tương tự như các sản phm cơ khí nói chung, quá trình sản xuất khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính:

• Thiết kế

• Gia công

• Nhiệt luyện

• Đo kiểm

• Lắp ráp

- Xét trong cùng một chu trình kín từ lúc nhận đơn hàng, phân tích, gia công, giao hàng và tiến hành các dịch vụ sửa chữa, thay thế các linh kiện trong khuôn, các công ty khuôn mẫu Việt Nam tham gia vào tất cả các khâu Một số công ty lớn có khả năng hoạt động theo chu trình khép kín

từ thiết kế tới đo kiểm và lắp ráp, thậm chí trực tiếp sử dụng các khuôn để sản xuất và kinh doanh các sản phm cuối

1.3 Các loại khuôn phổ biến

- Các khuôn ép được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết từ nhiều vật liệu khác nhau như kim loại, nhựa, cao su,… Các sản phm của khuôn ép được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như ô tô, máy bay, đồ gia dụng, thiết bị điện, sản phm y tế,…

- Một số loại khuôn ép phổ biến:

• Khuôn ép phun

• Khuôn nén

• Khuôn thổi

• Khuôn gia cường

• Khuôn dịch chuyển

• Khuôn đúc

• Khuôn đùn

• Khuôn quay

2 Khuôn ép nhựa là gì?

2.1 Khái niệm

- Khuôn ép nhựa là một sản phm cơ khí bằng kim loại dùng để tạo hình sản phm theo phương pháp định hình Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo

và sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phm nào đó, có thể một lần hay nhiều lần

- Khuôn ép nhựa được biết đến như là hình thức đúc phổ biến, bản thân quy trình này cực kỳ nhanh so với các phương pháp khác để tạo ra sản phm với sản lượng cao, hiệu quả và tiết kiệm chi phí

2.2 Cấu tạo

- Kết cấu của khuôn ép nhựa:

• Khuôn cái (phần khuôn cố định) đứng yên trong quá trình ép, được :

gá trên tấm cố định của máy ép

• Khuôn đực (phần khuôn di động): phần di chuyển khi đóng mở khuôn nhựa, được gá trên tấm di động của máy ép

• Tấm kẹp trên: kẹp chặt tấm khuôn trên và tấm kẹp trên thành một khối và kẹp chặt khối này vào bàn tĩnh của máy ép nhựa

• Tấm kẹp dưới: kẹp toàn bộ cụm khuôn dưới thành một khối và kẹp khối này vào bàn máy động của máy ép nhựa

• Bạc định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của khuôn với vòi phun

• Bộ định vị: đảm bảo sự phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động của khuôn, bao gồm chốt định vị và bạc định vị

• Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

• Thanh kê: dung làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía dưới

để cho giàn đy hoạt động được

• Chốt đy: dung để đy sản phm ra khỏi khuôn khi mở

• Tấm kẹp đy: giữ chốt đy, chốt hồi, chốt giật cuống

• Tấm đy: dùng để chặn các chốt lắp trên tấm kẹp đy trong quá trình đy sản phm ra ngoài không thể rơi các chốt ra được

• Chốt hồi: làm cho giàn đy có thể quay trở về khi khuôn đóng lại

• Trụ kê: dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đy, tránh cho tấm khuôn khỏi bị cong do áp lực đy cao, tăng tuổi thọ cho khuôn

2.3 Ứng dụng của khuôn ép nhựa

Ứng dụng của khuôn ép nhựa trong gia dụng và ngành công nghiệp ô tô

- Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh

chóng của ngành nhựa và sự cải tiến liên tục về sức mạnh

và độ chính xác của nhựa nói chung và kỹ thuật, phạm vi

ứng dụng của các sản phm nhựa cũng được mở rộng,

như: thiết bị gia dụng, dụng cụ, thiết bị xây dựng, công

nghiệp ô tô Trong nhiều lĩnh vực như phần cứng hàng

ngày, tỷ lệ sản phm nhựa đang tăng nhanh

- Một phần nhựa được thiết kế tốt thường có thể thay thế nhiều phần kim loại truyền thống Xu hướng dẻo hóa các sản phm công nghiệp và các sản phm sử dụng hàng ngày đang gia tăng

- Công nghệ xử lý khuôn ép nhựa góp phần đáng kể để giảm thiểu chi phí sản xuất khuôn, nhưng vẫn đáp ứng tốt yêu cầu của khách hàng về số lượng các bộ phận được sản xuất

- Khuôn ép nhựa cho ra đời sản phm có thể đáp ứng yêu cầu dung sai chặt chẽ, các tính chất cơ học vượt trội và phần chất lượng bề mặt đánh bóng cao

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TÍNH CƠ

B N C A V T LI U Ả Ủ Ậ Ệ

1 Yêu cầu khi lựa chọn vật liệu làm khuôn ép nhựa

- Chọn vật liệu làm khuôn đóng vai trò quan trọn trong chế tạo khuôn mẫu, vật liệu quyết định đến chất lượng khuôn, chất lượng sản phm, chu kì sử dụng khuôn và chi phí mà bạn bỏ ra để tạo khuôn

Chúng ta không những cần tối ưu về kết cấu và chi tiết mà còn cần tính toán kỹ lưỡng về tính chất và giá thành của vật liệu để phù hợp với từng sản phm đảm bảo thời gian sử dụng và tiết kiệm chi phí

- Khi sử dụng các loại thép thông thường thì việc gia công cắt gọt sẽ được thực hiện một cách dễ dàng, ít hao mòn công cụ và có chi phí sản xuất rẻ hơn Tuy nhiên độ bóng bề mặt khuôn không được cao, ưu điểm là chi phí gia công và giá vật liệu thấp => phù hợp sử dụng làm khuôn cho số lượng sản phm ít

- Với thép chất lượng cao sau khi gia công sẽ có bề mặt khuôn hoàn hảo, tính chất cơ lý tốt chống chịu mài mòn, chống gỉ và nhiệt độ cao,… làm tăng tuổi thọ của khuôn Khi sử dụng thép chất lượng cao thì khuôn mẫu

có độ bóng tốt, sức bền cao và tạo sự ổn định cho sản phm nhựa, hạn chế lỗi => phù hợp sử dụng làm khuôn với số lượng sản phm lớn và yêu cầu chất lượng cao

Những yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn vật liệu làm khuôn:

- Loại nhựa dùng để chế tạo sản phm

- Độ bóng bề mặt, độ phức tạp, chức năng của sản phm ép ra

- Số lượng sản phm yêu cầu

- Công nghệ dùng để gia công sản phm nhựa

- Khả năng chống ăn mòn hóa học và mài mòn

- Biến dạng kích thước và hình dạng khi nhiệt luyện

2 Thép Cacbon (C45):

- Để chế tạo bộ khuôn giá rẻ ta thường dùng thép C45:

a Giải thích kí hiệu C45

- C: kí hiệu Cacbon

- 45: hàm lượng Cacbon là 0,45%

- Thép C45 hay còn gọi là thép S45C, thép S45Cr, là một loại thép Carbon với hàm lượng carbon là 0,45% có khả năng gia công tốt, độ cứng phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu, đặc tính chịu kéo tốt Nó còn được gọi là thép JIS S45C hay DIN C45

b Thành phần hóa học

- Carbon:là nguyên tố chủ chốt quan trọng nhất trong việc quyết định đến

độ bền của thép Nếu giảm hàm lượng carbon thì độ dẻo của thép càng cao Ngược lại hàm lượng carbon trong thép tăng thì độ cứng, độ bền cũng tăng đáng kể nhưng giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn

- Mangan: lượng mangan có thể có trong thép carbon chỉ nằm ở mức 0,5-0,8% Có khả năng khử oxi khỏi các oxit sắt, có tác dụng tăng độ bền và

độ cứng của thép, đặc biệt làm giảm bớt những tác hại mà lưu huỳnh tạo

ra

- Crom: là nguyên tố giúp kim loại không bị gỉ sét do tác động của môi trường hàm lượng crom càng cao thì khả năng chống gỉ sét càng tăng

- Lưu huỳnh: lưu huỳnh kết hợp với mangan và kết tinh ở nhiệt độ cao sẽ làm cho thép trở nên dẻo hơn, không bị đứt, gãy ở nhiệt độ cao

- Silic: Lượng silic có trong thép C45 ở mức 0.15% đến 0.35%, khá thấp nên cũng không có tác dụng gì rõ rệt Khi silic hòa tan vào ferit thì mới tăng thêm độ cứng và bền

- Photpho: Đây là nguyên tố khi hòa tan với ferit sẽ làm tăng tính giòn của thép Vì thế khi thêm vào chỉ nên ở mức thấp hơn 0.03%

- Niken: Niken là chất không từ tính và là nguyên tố chính trong thép không gỉ Vì thế, đây cũng là một nguyên tố ảnh hưởng nhiều đến tính chất của thép Niken sẽ cải thiện việc chiệu được acid sulfuric tấn công, giúp bề mặt được bảo vệ Đồng thời nó còn tăng độ bền và tính dẻo dai cho thép ngay cả khi ở nhiệt độ thấp, nguội

Mác

thép Carbon

(%)

Si (%)

Mn (%)

P (%)

S (%)

Ni (%) Cr (%)

Fe và tạp chất không Tối đa

đáng

kể

C45 0,42-0,5 0,15-0,35 0,5-0,8 0,025 0,025 0,4 0,2-0,4 Phần còn

lại

c Cơ tính lý

Mác

thép

Giới

hạn

chảy

(sch)

Độ bền kéo (sb)

Độ dãn dài tương đối (d5)(%)

Độ thắt tương đối (y)

Độ dai va đập (kGm/cm2)

Độ cứng sau thường hóa (HB)

Độ cứng sau ủ hoặc ram (HB) kG/mm2

Tối thiểu

Mác thép Tiêu

chun Độ bền đứt ᵟb

(MPa)

Độ bền đứt ᵟc (MPa)

Độ giãn dài tương đối (%)

Độ cứng HRC

d Hóa tính

- Do có độ bền kéo từ 570 690Mpa, thép C45 có khả năng chống bào mòn, -chống oxy hóa tốt và chịu được tải trọng cao

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ TRÌNH TỰ

1 Phương pháp chế tạo

1.1 Chọn phôi

- Phôi thép là sản phm của quá trình luyện gang nằm trong dây chuyền sản xuất sắt thép Quặng sau khi được khai thác từ mỏ sẽ được chuyển về khu liên hợp sản xuất gang thép, từ đây sẽ diễn ra quy trình sản xuất thép từ khâu khai thác quặng đến cán thép xây dựng thành phm

- Quá trình đó được trải qua các công đoạn trong các nhà máy, sản phm của nhà máy này sẽ là nguyên liệu đầu vào cho nhà máy khác Trong đó, phôi thép chính là sản phm của quá trình luyện phôi và là nguyên liệu đầu vào của nhà máy cán thép xây dựng thành phm

Quá trình sản xuất phôi thép

- Trên thị trường hiện nay, phôi thép được sản xuất chủ yếu theo 3 loại sau:

• Phôi thép vuông: có các kích thước như 100x100, 125x125, 150x150 chiều dài từ 6-12m Loại phôi này chủ yếu dùng để sản xuất thép cuộn, thép thanh vằn xây dựng thành phm

• Phôi thép dẹp: Loại phôi thép này có kích thước lớn hơn phôi thép vuông và có tiết diện mặt cắt ngang là hình chữ nhật Phôi thép dẹt sẽ được sử dụng để sản xuất thép tấm cán nóng hay thép cuộn cán nguội…

• Phôi thép Bloom: Phôi thép Bloom khá tương tự với phôi thanh nhưng kích thước lại lớn hơn nhiều Loại phôi thép này có thể thay thế phôi thép vuông và thép dẹt trong sản xuất các loại thép xây dựng

kể trên

1.2 Phương pháp đúc

a Chọn tấm phôi:

- Đo chiều dày của chi tiết là 20mm

- Vòng đỉnh 120mm

- Chọn phôi tấm dày 25x125x125mm

b Đúc trong khuôn kim loại

- Đúc trong khuôn kim loại sẽ được phôi có độ chính xác cao hơn đúc trong khuôn cát nhưng không đúc được phôi có hình dạng phức tạp, khối lượng lớn (chỉ đúc được chi tiết có khối lượng dưới 12kg)

- Đúc trong khuôn kim loại được dùng trong dạng sản xuất hàng loạt lớn

và hàng khối để đúc được các chi tiết có khối lượng nhỏ

c Đúc li tâm:

- Nguyên lí của đúc li tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, dưới tác dụng của lực li tâm kim loại lỏng bị ép vào thành khuôn cho đến khi đông đặc, phôi đúc ki tâm cấu tạo bền chặt cơ tính tốt nhưng không đồng đều từ ngoài vào trong

- Đúc li tâm thường dùng trong dạng sản xuất hàng loạt để đúc các phôi rỗng Có hình tròn xoay, dạng ống, bạc,…)

d Đúc áp lực

- Nguyên lý của đúc áp lực là ép kim loại lỏng vào lồng khuôn dưới áp suất cao cho đến khi đông đặc nên có thể đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp, độc chính xác của phôi cao

- Đúc áp lực thường dùng trong dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

để đúc các chi tiết nhỏ (khối lượng dưới 10kg) bằng kim loại màu hoặc hợp kim màu

Vỏ khuôn ép nhựa là một sản phm khá phức tạp ên chọn phương n pháp đúc trong khuôn kim lo , làm khuôn bằng máyại

1.3 Chế tạo khuôn đúc

- Mặt phân khuôn đi qua thiết diện thuận lợi nhất để có thể lấy mẫu ra khỏi khuôn một cách dễ dàng Mặt phân khuôn cũng cần độ chính xác

về hình dáng, kích thước ít bị cong vênh

1.4 Yêu cầu kĩ thuật của phôi sau khi đúc

- Phôi đúc phải đúng kĩ thuật

- Phôi không bị cháy, vênh, cong, khuyết tật,

biến cứng

- Bề mặt không bị rỗ khí, nứt

2 Trình tự lắp ráp 1 bộ khuôn

• Bước 1: Nhập tấm khuôn vào mô hình

• Bước 2: Lắp bạc dẫn hướng vào tấm khuôn trên

• Bước 3:Lắp tấm kẹp với khuôn trên

• Bước 4:Lắp bạc cuống phun vào tấm kẹp trên và lắp bu lông để dữ hai tấm khuôn với nhau

• Bước 5: Lắp vòng định vị với tấm kẹp trên và hai bu lông giữ vòng đinh vị

• Bước 6:Lắp chốt dẫn hướng vào tấm khuôn dưới

• Bước 7:Lắp tấm đy vào (nếu dùng ty đy thì lắp ty đy vào tấm giữ cùng lúc khi lắp chốt hồi

• Bước 8:Lắp bốn lò xo và hai gối đỡ

• Bước 9: Lắp tấm giữ và bốn chốt hồi

• Bước 10:Lắp tấm đy và bốn bu lông liên kết tấm đy và tấm giữ

• Bước 11:Lắp tấm kẹp trên và bốn bu lông liên kết phần di động

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT

1 Tôi bề mặt

- Dùng dòng điện cảm ứng với tần số từ 2500-8000Hz

- Yêu cầu độ dày lớp tôi sau: 2,5-4,5mm

- Sau khi tôi ở nhiệt độ trung bình 350-450 độ C sẽ giảm ứng lực rõ rệt, tăng độ bền

2 Thấm Xyanua

- Độ sâu từ 0,1 0,2 mm nhưng chống ăn mòn bề mặt đồng thời tăng độ -cứng rất tốt

3 Thấm kim loại

- Thấm lên bề mặt chi tiết các kim loại khác để tăng độ cứng, chống ăn mòn, chống gỉ

4 Phun phủ

- Tạo lớp bề mặt có đặc tính đặc biệt, sử dụng trong môi trường đặc biệt nhưng chí phí cao,

Dựa vào môi trường làm việc, chất liệu sản phẩm và yêu cầu về

chất lượng chi tiết, phương pháp tôi và thấm xyanua là phương pháp tốt nhất

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN

Qua những phân tích, phân loại như trên ta có thể thấy công dụng và vai trò to lớn của khuôn ép nhựa nói riêng và khuôn mẫu nói chung trong cuộc sống ngày nay Vì vậy nó luôn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp bởi

ưu điểm vượt trội của chúng

Sau một thời gian làm việc khn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy giáo: Vũ Huy Lân đến nay bài tập của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao

Qua quá trình làm bài tập đã giúp em làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.Dokhả năng, và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên bài tập lớn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được thầy chỉ bảo cho em để em ngày càng hoàn thiện bài tập của mình và tích luỹ bổ sung kiến thức, kinh nghiệm cho bản thân.Và cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo Vũ Huy Lân đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành bài tập này

Em xin chân thành cảm ơn thầy!