bài tập cơ khí đại cương

Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo và sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phNm nào đó, có thể là... Các khuôn ép được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại

-o0o -BÀI TẬP CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Mã HP: ME 2030

Thực hiện : SV Nguyễn Huy Hoàng Lớp: Kỹ thuật Ô tô 04 – K66

Hướng dẫn: PGS.TS Vũ Huy Lân

HÀ NỘI – 06/2022

Đế số 15: Sản phẩm khuôn (khuôn ép

nhựa, khuôn áp lực, )

MỤC LỤC.

Chương I: Giới thiệu chung về sản phẩm 3

1 Khuôn mẫu 3

1.1 Khái niệm về khuôn 3

1.2 Quy tình sản xuất khuôn mẫu 4

1.3 Các loại khuôn mẫu phổ biến hiện nay 4

2 Khuôn ép nhựa 5

2.1 Khái niệm khuôn ép nhựa 5

2.2 Cấu tạo khuôn của khuôn ép nhựa 5

2.3 Ứng dụng của khuôn ép nhựa 7

Chương II: Vật liệu chế tạo và đặc tính cơ bản của vật liệu 7

1 Tiêu chuẩn chọn vật liệu chế tạo khuôn ép nhựa 7

2 Các đặc tính cơ bản của vật liệu làm khuôn ép nhựa ( thép C45 ) 8

2.1 Thành phần hóa học : 8

2.2 Cơ tính 9

2.3 Lý tính 9

2.4 Hóa tính 9

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ TRÌNH TỰ GIA CÔNG SẢN PHẨM 10

1 Phương pháp chế tạo 10

1.1 Chọn phôi 10

1.2 Phương pháp đúc 11

1.3 Chế tạo khuôn đúc 12

1.4 Yêu cầu kĩ thuật của phôi sau khi đúc 12

2.Trình tự lắp ráp một bộ khuôn 12

Chương IV: Lựa chọn phương pháp xk lý nhiê lt cho sản phẩm 13

1.1 Tôi bề mặt 13

1.2 Thấm Xyanua 13

1.3 Thấm kim loại 13

1.4 Phun phủ 13

Chương V: Kết luận 14

Chương I: Giới thiệu chung về sản phẩm.

1 Khuôn mẫu.

1.1 Khái niệm về khuôn.

Khuôn là dụng cụ (thiết bị) bằng kim loại dùng để tạo hình sản phNm theo phương pháp định hình Mỗi khuôn mẫu thường được chế tạo và

sử dụng cho một số lượng chu trình đúc/ép sản phNm 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 phNm cần tạo ra

1.2 Quy tình sản xuất khuôn mẫu.

Quá trình sản xuất khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính:

 Thiết kế

 Gia công

 Nhiệt luyện

 Đo kiềm

 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 phNm cuối

1.3 Các loại khuôn mẫu phổ biến hiện nay.

Phân loại:

 Khuôn ép phun

 Khuôn nén

 Khuôn thổi

 Khuôn gia cường

 Khuôn dịch chuyển

 Khuôn đúc

 Khuôn đùn

 Khuôn quay

- Trong đó phổ biến nhất là khuôn ép phun Các khuôn ép được sử

dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết từ nhiều vật

liệu khác nhau như nhựa, kim loại, cao su, kính, và các chất vô cơ

khác Các sản phNm từ khuôn ép gồm có các chi tiết kim loại và

nhựa trong ô tô, xe máy, đồ gia dụng, thiết bị điện, điện tử, đồ tiêu

dùng, đồ gỗ, các trang bị quân sự, sản phNm y tế

2 Khuôn ép nhựa.

2.1 Khái niệm khuôn ép nhựa.

- Khuôn ép nhựa là một dụng cụ để định hình một loại sản phNm nhựa nó được thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu Ta cũng có thể định nghĩa khuôn như sau: Khuôn là một cụm chi tiết gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội, rồi đNy sản phNm ra

- Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng sản phNm Sản lượng sản phNm là một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế khuôn, nếu yêu cầu sản xuất hàng loạt nhỏ thì không cần đến khuôn nhiều lòng khuôn hoặc khuôn có kết cấu cao cấp

2.2 Cấu tạo khuôn của khuôn ép nhựa

 Tấm kẹp trên: Tấm này có tác dụng kẹp chặt tấm khuôn trên và tấm kẹp trên

thành một khối và kẹp chặt cả khối này bàn tĩnh của máy ép nhựa

sản phNm Nó quyết định đến độ chính xác của khuôn cũng như độ chính xác của sản phNm Bề mặt ngoài của sản phNm đẹp hay xấu, chính xác hay không

là phụ thuộc hoàn toàn vào khi ta gia công tấm khuôn này

của khuôn Nó bao gồm chốt định vị và bạc định vị

giàn đNy hoạt động được

khối này vào bàn máy động của máy ép nhựa

sản phNm ra ngoài không thể rơi các chốt ra được Tấm đNy và tấm kẹp đNy được bắt chặt thành một khối và được gọi là giàn đNy Giàn đNy nằm phía dưới khuôn dưới và trên tấm kẹp dưới

khỏi bị cong do áp lực đNy cao, tăng tuổi thọ cho khuôn

quyết định hình dáng bên trong của sản phNm Khuôn dưới và khuôn trên kết hợp với nhau để tạo ra hình dáng hoàn chỉnh của chi tiết Khuôn trên là bộ phận đứng yên, khuôn dưới là bộ phận di động

2.3 Ứng dụng của khuôn ép nhựa.

- Khuôn ép nhựa cho phép sản xuất vật liệu phun thật, có thể kiểm tra cấu trúc

dụng cụ có được từ quy trình khuôn mẫu, từ đó xác nhận độ tin cậy cấu trúc dụng cụ, tối ưu hóa vị trí cổng phun 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 Sau khi các bộ phận yêu cầu được thực hiện, vẫn có thể tiếp tục thực hiện thay đổi thông số kỹ thuật khuôn ép nhựa với chi phí thấp hơn cho thử nghiệm vòng tiếp theo Khuôn ép nhựa cho ra đời sản phNm 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

Từ những đặc điểm đó của khuôn ép nhựa nên được áp dụng rất nhiều vào các ngành công nghiệp sản xuất như: sản xuất đồ gia dụng, sản xuất vỏ ô tô, máy bay, sản xuất phụ kiện nhựa

Chương II: Vật liệu chế tạo và đặc tính cơ bản của vật

liệu.

1.Tiêu chuẩn chọn vật liệu chế tạo khuôn ép nhựa

Quá trình chọn vật liệu làm khuôn cần phải được cân nhắc kỹ vì nó liên quan đến độ bền của khuôn, chất lượng bề mặt cũng như liên quan đến công nghệ chế tạo

bộ khuôn như: khả năng gia công cắt gọt, mức độ bóng có thể đạt được,… Do vậy việc chọn vật liệu làm khuôn là công việc rất quan trọng và khi chọn sẽ phải phụ thuộc vào các yếu tố sau:

– Loại nhựa sẽ phun khuôn, vì có những loại nhựa có hại cho thép

làm khuôn

– Độ bóng của bề mặt, độ phức tạp, chức năng của sản phNm ép ra

– Số lượng sản phNm yêu cầu

– Công nghệ dùng để gia công sản phNm nhựa (phun, ép thổi, …)

– Khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn hóa học

– Biến dạng kích thước và hình dạng khi nhiệt luyện

– Các tính chất công nghệ như: cắt gọt, đánh bóng

– Tính hàn và khả năng phục hồi chi tiết

– Giá tiền vật liệu.

Thông thường yêu cầu đặc tính chung của vật liệu làm khuôn nhựa phải có: – Độ cứng

– Độ dẻo dai

– Đồng chất, tinh khiết

– Hàm lượng Crôm (chống mòn)

Lựa chọn vật liệu không phải là do giá vật liệu chi phối mà do tính

gia công của nó và từ đó giảm bớt công sức và thời gian gia công Tùy

theo từng hệ thống, từng chức năng của chi tiết mà vật liệu dùng để chế

tạo được chọn có những đặc tính hợp lý

Ví dụ:

 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 phNm ít

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

bóng tốt, sức bền cao và tạo sự ổn định cho sản phNm nhựa, hạn chế lỗi

=> phù hợp sử dụng làm khuôn với số lượng sản phNm lớn và yêu cầu

hất lượng cao

2 Các đặc tính cơ bản của vật liệu làm khuôn ép nhựa ( thép C45 )

Đối chiếu với những yêu cầu và tiêu chuNn trên ta có thể chọn ra thép Cacbon C45 là phù hợp nhất để có khuôn mẫu vừa có giá trị sử dụng tốt vừa hợp lý về giá thành

 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

2.1. Thành phần hóa học :

Mác

thép Hàm lượng của các nguyên tố, %

cacbon silic mangan

Phot-pho lưu huỳnh crom niken

Không lớn hơn

C45 0.42 –0.50 0.16 – 0.36 0.50 – 0.80 0.040 0.040 0.25 0.25

2.2 Cơ tính.

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

2.3 Lý tính.

Mác

thép Tiêu chuẩn Độ bên đứt σb (Mpa) Độ bền đứt σc (Mpa) Độ giãn dài tương đối δ (%) Độ cứng HRC

2.4 Hóa tính.

 Thép C45:

 Có khả năng chống oxi hóa hiệu quả hơn nhiều lần so với loại thép cacbon thấp nên có thể sử dụng trong những môi trường khắc nghiệt nhất, kể cả gần cảng biển

 Có khả năng chống ăn mòn rất tốt, giúp tăng cường tuổi thọ cho thép đặc tròn

và đảm bảo tính thNm mỹ cho công trình, sản phNm sử dụng

 Chịu được nhiệt độ cao từ 200-1000 độ C, chịu được tải trọng cao

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ TRÌNH

TỰ GIA CÔNG SẢN PHẨM.

1 Phương pháp chế tạo

1.1 Chọn phôi

- Phôi thép là sản phNm 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 phNm

- Quá trình đó được trải qua các công đoạn trong các nhà máy,

sản phNm của nhà máy này sẽ là nguyên liệu đầu vào cho nhà máy khác Trong đó, phôi thép chính là sản phNm của quá trình luyện phôi và là nguyên liệu đầu vào của nhà máy cán thép xây dựng thành phNm

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

1.1.1 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 phNm

1.1.2 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…

1.1.3 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

Phôi thép được sản xuất xong có thể để ở 2 trạng thái:

 Trạng thái nóng: Trạng thái này duy trì phôi ở nhiệt độ cao sau khi ra khỏi quá trình hình thành phoi thép để đưa trực tiếp vào nhà máy cán thép để cán ra théo xây dựng thành

phNm

 Trạng thái nguội: là trạng thái nguội của phôi thép để chuyển tới các nhà máy khác, từ đây phôi théo sẽ được làm nóng lại

để đưa vào quá trình cán thép thành phNm

Quá trình luyện phôi tạo ra phôi thép thành phNm, tùy theo như cầu thực tế phôi thép sẽ được sử dụng theo từng mục đích khác nhau 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

- Cấp chính xác của phôi đúc bằng áp lực IT/2 ÷ IT/14 - Độ nhám Ra = 1,25

và thô hơn

- Ngoài ra còn có các phương pháp đúc đặc biệt khác như:

+ Đúc trong khuôn vỏ mõng

+ Đúc trong khuôn mẫu chảy

- Hai phương pháp đúc này mất nhiều thời gian tạo mẫu và tốn kém

 pháp đúc trong khuôn kim loại, làm khuôn bằng máy

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 một 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 đNy vào (nếu dùng ty đNy thì lắp ty đNy 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 đNy và bốn bu lông liên kết tấm đNy và tấm giữ

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

Chương IV: Lựa chọn phương pháp xk lý nhiê lt cho sản phẩm.

Yêu cầu:

*Độ cứng bề mặt HRC 48-52

*Độ Nhám R = 0.6.a

1.1 Tôi bề mặt.

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

Yêu cầu lớp tôi sau từ 2,5mm- 4,5mm

Sau khi Tôi ta Ram ở nhiệt độ trung bình (3500-4500) giảm ứng lực rõ rệt, tăng độ bền

1.2 Thấm Xyanua.

Độ sau từ 0.1-0.2 mm nhưng chống ăn mòn bề mặt đồng thời tăng độ cứng rất tốt

1.3 Thấm kim loại.

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

1.4 Phun phủ.

+Phun cao tốc

+Phun hồ quang

+Phun băng laser

Tạo lớp bề mặt có đặc tính đạc biệt, làm việc trong cái môi trường đặc biệt nhưng chi phí cao

 Dựa vào môi trường làm việc và các yêu cầu về chất lượng của chi tiết trục truyền phương pháp tôi và thấm xyanua là phương pháp tối ưu 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

 Qua thời gian tìm tòi nghiên cứu tài liệu và vận dụng kiến thức đã học, cùng với

sự hướng dẫn của thầy Vũ Huy Lân trong bộ môn Cơ khí đại cương – khoa Cơ khí, em đã hoàn thành nội dung tiểu luận đúng tiến độ, theo đó đưa ra được một phương án tương đối hợp lý để gia công chi tiết này

 Quy trình công nghệ đưa ra để chế tạo đã thể hiện được đúng yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo tính kinh tế và có thể đưa vào ứng dụng trong sản xuất Tuy nhiên, để quy trình gia công thực sự có tính khả thi thì cNn phải có sự hiểu biết nhất định

về điều kiện sản xuất thực tế

 Qua học tập và quá trình hoàn thiện tiểu luận, bản thân em đã có sự lĩnh hội sâu sắc hơn về kiến thức, biết cách lựa chọn phương pháp giải quyết một vấn đề trên

cơ sở tư duy logic, kết nối các kiến thức đã học…Điều đó không chỉ phục vụ cho việc giải quyết các bài toán về công nghệ mà còn có ý nghĩa cho việc giải quyết các nội dung khoa học khác

 Một lần nữa, cho em được gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Vũ Huy Lân trong bộ môn Cơ khí đại cương đã giúp đỡ em hoàn thiện tiểu luận này