Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.1 Lưỡi dao cạo râu 1.1.2 Lịch sử phát triển Dao cạo râu là vật dụng đã được phát minh từ thời cổ
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU
Giới thiệu về dao cạo râu
Dao cạo râu là một dụng cụ sử dụng lực tay để làm sạch râu, lông ở nhiều vùng trên cơ thể
Dao cạo gồm lưỡi dao và thân dao Lưỡi dao làm từ thép không gỉ cao cấp, sắc bén, mỏng, dẻo dai, giúp cạo sạch râu và lông hiệu quả, hạn chế trầy xước da.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.1 Lưỡi dao cạo râu
Dao cạo râu, phát minh từ thời cổ đại, đã giúp nam giới giải quyết vấn đề râu tóc qua hàng ngàn năm Râu mọc liên tục, trung bình dài ra một lượng đáng kể mỗi năm.
Dao cạo râu có thể xuất hiện từ 30.000 năm trước công nguyên, được chứng minh qua các hình vẽ hang động cho thấy việc chăm sóc râu tóc Ban đầu, dao cạo làm từ đá mài sắc, chỉ dùng được vài lần Người Ai Cập cổ đại, vì khí hậu nóng bức và quan niệm về vệ sinh, đã phát minh ra dao cạo đá gắn cán gỗ để cạo râu và tóc thường xuyên.
Cuối thế kỷ 19, công nghệ sản xuất thép tiên tiến tạo ra những lưỡi dao cực sắc, có khả năng mài lại.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.2 Dao cạo có lưỡi dài gắn vào chuôi
Dao cạo xưa nguy hiểm, nhưng năm 1870, William Henson chế tạo dao cạo một lưỡi an toàn hơn Năm 1895, dao cạo dùng một lần của King Camp Gillette phổ biến rộng rãi tại Mỹ.
Công nghệ chế tạo dao cạo râu trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ dao cạo 3 lưỡi dùng một lần đầu tiên xuất hiện đầu thế kỷ 20 đến máy cạo râu điện tự động đa lưỡi hiện đại Sự tiện lợi của máy cạo râu điện đã thúc đẩy việc sử dụng rộng rãi sản phẩm này.
Máy cạo râu điện, dù tiện lợi, vẫn tồn tại những nhược điểm như giá cao, cần sạc thường xuyên và chất lượng cạo không bằng dao cạo truyền thống Vì vậy, dao cạo truyền thống vẫn được nhiều người ưa chuộng.
1.1.3 Quy trình công nghệ chế tạo dao cạo râu
Quy trình công nghệ chế tạo dao cạo râu gồm nhiều công đoạn sản xuất từ phôi đến thành phẩm (xem hình 1.4)
Phôi thép không gỉ 0.1mm, chứa crom chống gỉ và cacbon tăng độ cứng, được cấp tự động, định hình bằng cắt đột và ép, rồi cuộn lại.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.5 Quá trình định hình dao cạo râu
Xử lý nhiệt (3) Định hình (2)
Hình LỜI NÓI ĐẦU.4 Sơ đồ quy trình chế tạo dao cạo râu
- Sau quá trình định hình, thép không gỉ vẫn có thể uốn cong Vì vậy, nó được làm cứng bằng cách nung nóng trong lò điện ở nhiệt độ 1100 ℃ trong
Làm nguội phôi nhanh 30 giây trong nước lạnh, tiếp tục làm lạnh sâu 20 giây ở -50℃ để tái cấu trúc phân tử, làm cứng kim loại Tuy nhiên, do kim loại trở nên giòn, cần nung lại phôi trong 20 giây.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.6 Quá trình xử lý nhiệt
- Quá trình tiếp theo thương hiệu được in lên mặt sản phẩm rồi được sấy khô ngay lập tức bằng cách chạy qua ngọn lửa gas.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.7 Quá trình in ấn thương hiệu
Quá trình mài dao gồm ba bước chính: tạo hình sắc nét, mài tạo hai cạnh cắt siêu sắc và đánh bóng để loại bỏ ba via.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.8 Quá trình mài và đánh bóng
Sau khi gia công trên máy mài, lưỡi dao được kiểm tra chất lượng mài và hình học cạnh cắt.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.9 Quá trình kiểm tra chất lượng
Lưỡi dao cạo được chọn lọc, sấy khô, phủ crom trong buồng chân không để tăng độ cứng và độ bền, sau đó phủ lớp chống dính giúp giảm ma sát và ngăn ngừa kích ứng da khi cạo.
Lớp phủ bảo vệ lưỡi dao được xử lý nhiệt ở 350 ℃ trong 20 phút để tạo liên kết vĩnh cửu với bề mặt.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.10 Quá trình xử lý nhiệt
Lưỡi dao được kiểm tra kỹ thuật độ bền, sau đó ngâm dầu hữu cơ nửa giờ chống gỉ sét, cuối cùng được bọc giấy sáp bảo quản.
1.1.4 Các phương pháp chế tạo dao cạo râu
Dao cạo râu được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, kích thước, số lượng và vật liệu Bài viết này sẽ trình bày một số phương pháp phổ biến.
- Cắt laser: là kĩ thuật dùng laser để cắt vật liệu thành hình dạng và kích thước mong muốn.
+ Ưu điểm: Có thể cắt tất cả các vật liệu
+ Ít gây ảnh hưởng biến dạng trong quá trình cắt và sau khi cắt. + Không gây tiếng ồn, điều kiện làm việc tốt
+ Chi phí đầu tư ban đầu lớn
+ Tốc độ sản xuất chậm
- Dập nguội: Máy dập sử dụng khuôn cắt để cắt tấm kim loại thành hình dạng và kích thước mong muốn. Ưu điểm:
+ Năng suất cao dễ cơ khí hoá, tự động hoá, phù hợp cho sản suất số lượng lớn + Tiêu hao vật liệu ít
+ Chi phí sản xuất thấp đối với sản xuất số lượng lớn
+ Khuôn dập cần có độ chính xác cao
+ Hạn chế về độ dày và độ cứng của vật liệu
Tổng quan về công nghệ dập tấm
Dập tấm là quá trình biến dạng kim loại tấm thành chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn, giữ nguyên chiều dày và không tạo phế liệu Quá trình này là một phần của công nghệ chế tạo, bao gồm nhiều công đoạn khác nhau.
Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, xong chủ yếu gia công ở trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập nguội.
Dập tấm là công nghệ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm chế tạo ô tô, tàu thủy, máy bay, đồ gia dụng và thiết bị điện.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀCÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.11 Các chi tiết ô tô
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.12 Các sản phẩm gia dụng
Bài viết tổng quan về công nghệ chế tạo dao cạo râu, tập trung vào công nghệ cắt đột chi tiết dao cạo và đánh giá ưu nhược điểm của phương pháp dập tấm Một số chi tiết khác cũng được đề cập.
+ Độ chính xác và chất lượng sản phẩm cao
+ Khả năng cơ khí hoá và tự động hoá cao
+ Có thể chế tạo được những chi tiết phức tạp mà các phương pháp khác không thể hoặc rất khó khăn.
+ Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng cao.
+ Chi phí đầu tư ban đầu lớn, do đó chỉ thích hợp cho gia công hàng loạt.
+ Yêu cầu đội ngũ nhân viên lành nghề có kỹ thuật.
+ Tính toán công nghệ phức tạp.
Theo đặc điểm biến dạng của quá trình dập tấm người ta chia ra làm hai nhóm chính:
+ Biến dạng dẻo vật liệu
Nhóm nguyên công cắt tách vật liệu thành các phần riêng biệt, theo đường bao khép kín hoặc không khép kín, bằng cách phá vỡ liên kết giữa các phần tử kim loại tại vùng cắt.
Các công nghệ biến dạng dẻo tạo hình chi tiết bằng cách thay đổi hình dạng và kích thước phôi nhờ tính dẻo của kim loại, phân phối lại thể tích kim loại mà không gây hư hại vùng biến dạng, tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.14 Phân loại các nguyên công dập tấm.
Công nghệ cắt đột tạo hình chi tiết dao cạo râu
Dập cắt là công nghệ biến đổi tấm vật liệu phẳng thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm nhờ máy đột dập và khuôn cắt.
Dập cắt trong công nghệ dập nguội gồm cắt hình và đột lỗ, có thể thực hiện riêng rẽ hoặc đồng thời trong một lần dập.
- Cắt hình: Tạo hình dáng kích thước bao ngoài cho các nguyên công dập uốn, dập vuốt…
Đột lỗ là công đoạn chuẩn bị phôi, thường thực hiện sau cắt hình, phục vụ các công đoạn dập nguội hoặc gia công cơ khí tiếp theo.
Bài viết tổng quan về công nghệ chế tạo dao cạo râu, tập trung vào công nghệ cắt đột chi tiết, làm rõ 15 điểm khác biệt giữa cắt hình và đột lỗ.
1.3.2 Nguyên lý làm việc của khuôn dập cắt
Khuôn cắt gồm hai bộ phận chính: chày và cối Tùy thiết kế, khuôn cắt còn có thêm các chi tiết như gạt phôi, bộ phận cố định phôi, cữ và áo cối để phù hợp với hình dáng và kích thước sản phẩm.
Bài viết tổng quan về công nghệ chế tạo dao cạo râu, tập trung vào công nghệ cắt đột chi tiết dao cạo với 16 hình dạng khuôn cắt cơ bản Quá trình cắt đứt vật liệu trong khuôn dập diễn ra 3 giai đoạn, sử dụng chày và cối lắp trên máy đột dập, với chày chuyển động từ trên xuống để cắt vật liệu.
- Giai đoạn biến dạng đàn hồi: Từ lúc chày mới chạm vào vật liệu uốn cong và bắt đầu nén vật liệu vào cối
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.17 Giai đoạn biến dạng đàn hồi.
Trong giai đoạn biến dạng dẻo, lực nén của chày vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu, gây biến dạng dẻo và dịch chuyển tương đối giữa vật liệu ở mép chày và cối.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.18 Giai đoạn biến dạng dẻo.
Quá trình nghiền diễn ra khi chày ép vật liệu trong cối, tạo vết nứt lan rộng và cắt đứt vật liệu, đẩy chúng ra khỏi lòng cối.
Hình TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO CẠO RÂU VÀ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU.19 Giai đoạn biến dạng cắt đứt
Chất lượng mặt cắt nghiền phụ thuộc vào trạng thái vết nứt, hình dạng vết nứt, độ sắc bén của chày và cối, cũng như khe hở giữa chúng.
Kết luận
Công nghệ dập nguội, nhất là trong khâu cắt đột, là phương pháp chủ yếu hiện nay trong sản xuất dao cạo râu, đảm bảo độ chính xác cao, chất lượng tốt và đáp ứng nhu cầu sản xuất đại trà.
Công nghệ sản xuất lưỡi dao cạo râu đòi hỏi sự chính xác cao về kỹ thuật cơ khí, vật liệu chất lượng và quy trình tối ưu Hiểu rõ quy trình này giúp đảm bảo sản phẩm chất lượng cao và hiệu quả sản xuất.
PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO CẠO RÂU
Chi tiết dao cạo râu
Sản phẩm dao cạo râu theo tiêu chuẩn ấn độ IS 7371-1982 được thể hiện dưới hình 2.1 và hình 2.2.
Hình PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAOCẠO RÂU.20 Tiêu chuẩn về kích thước của chi tiết dao cạo râu
Hình PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO
CẠO RÂU.21 Bản vẽ chi tiết dao cạo râu
Các phương án cắt đột chi tiết dao cạo râu
2.2.1 Phương án 1: Dập tạo ra sản phẩm đơn chiếc
- Là quá trình thực hiện dập liên tục các bước trên lòng khuôn cho đến khi dải băng vật liệu chạy hết (xem hình 2.3).
Qua sơ đồ ta thấy quy trình gia công chi tiết dao cạo râu ở phương án
- Bước 1: Đột biên dạng bên trong của chi tiết dao cạo.
- Bước 2: Cắt biên dạng ngoài của chi tiết dao cạo râu. Ưu điểm: Kết cấu khuôn đơn giản, chi phí thấp, dễ sử dụng.
- Không đảm bảo được một số vị trí cần có độ chính xác tuyệt đối về kích thước.
- Không đảm bảo được tính liên tục cho nguyên công tiếp theo.
Hình LỜI NÓI ĐẦU.22 Sơ đồ các bước phương án 1
2.2.2 Phương án 2: Dập tạo ra sản phẩm dạng dải băng
- Là quá trình sử dụng nguyên công đột để tạo hình các sản phẩm có sự liên kết với nhau
Từ sơ đồ phương án 2 cho thấy quy trình cần hai bước để tạo ra được sản phẩm.
- Bước 1: Đột biên dạng bên ngoài của chi tiết dao cạo.
- Bước 2: Đột biên dạng trong của chi tiết dao cạo râu. Ưu điểm:
- Năng suất gia công cao
- Tạo được tính liên tục cho quy trình công nghệ tiếp theo.
- Đảm bảo được độ chính xác về kích thước của sản phẩm.
- Kết cấu khuôn đơn giản, chi phí thấp dễ sử dụng
- Phôi cần có kích thước bằng với kích thước của sản phẩm.
- Cần có thêm quá trình cắt để tách rời sản phẩm.
Phương án 2 được chọn là phương án tối ưu để chế tạo chi tiết dao cạo râu nhờ đảm bảo độ chính xác, hoàn thiện và liên tục của sản phẩm, sau khi phân tích và so sánh ưu nhược điểm của cả hai phương án.
Lựa chọn thiết bị
Một số thiết bị được sử dụng trong nguyên công cắt đột như là: Máy ép trục khuỷu, máy ép thuỷ lực, …
- Máy ép trục khuỷu Đột lỗ trong Đột lỗ ngoài
Hình LỜI NÓI ĐẦU.23 Sơ đồ gia công phương án 2
Máy ép trục khuỷu, ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, xây dựng và quốc phòng, được đặt tên dựa trên chi tiết quan trọng nhất: trục khuỷu Lực ép danh nghĩa của máy đa dạng, từ dưới 25 kN đến 100.000 kN.
Hình PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO
CẠO RÂU.24 Máy ép trục khuỷu.
Máy ép trục khuỷu ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng dập tấm, dập thể tích nóng/nguội và cắt phôi tấm/thanh, cùng nhiều công năng khác.
+ Kết cấu của máy đơn giản và dễ sử dụng.
+ Chế tạo được chi tiết có hình dạng phức tạp.
+ Chế tạo được chi tiết có chất lượng bề mặt cao.
+ Năng xuất máy cao, xưởng không ồn, không bẩn, nền móng ít chịu rung động
Tuy vậy máy ép trục khuỷu cũng có những nhược điểm:
+ Lực ép danh nghĩa của máy không thể tăng quá lớn như ở máy ép thuỷ lực vì kích thước của máy sẽ rất lớn.
+ Ít vạn năng trong các nguyên công dập thể tích, không thực hiện được nguyên công vuốt và ép.
+ Đầu trượt có thể bị kẹt ở điểm chết dưới.
Phân loại: Có nhiều cách phân loại máy ép trục khuỷu
- Theo tính năng công nghệ gồm có: dập tấm và dập thể tích.
- Theo số cơ cấu chấp hành hay nguyên lý tác dụng:
+ Máy đơn động: máy ép vạn năng, máy uốn tấm, máy dập vuốt. + Máy song động: Máy dập tấm, máy rèn ngang.
+ Máy tam động: máy dập tấm, máy cắt phôi thanh.
+ Máy bán tự động: Máy rèn hướng kính.
+ Máy tự động: máy uốn vạn năng và uốn chuyên dùng, máy chồn nguội.
- Theo dấu hiệu động học:
Máy ép trục khuỷu đơn và máy ép trục lệch tâm sử dụng cơ cấu truyền động trục khuỷu-tay biên hoặc trục lệch tâm-tay biên để vận hành đầu trượt.
+ Máy ép đòn – khuỷu: theo cơ cấu chuyền chuyển động cho đầu trượt là trục khuỷu – tay biên và hệ thống đòn cứng.
Máy ép sử dụng cơ cấu cam-đòn-khuỷu, trong đó trục khuỷu-tay biên truyền động chính, còn cam và đòn truyền động cho các nguyên công phụ.
Máy ép thủy lực sử dụng xi lanh thủy lực tạo lực nén gia công vật liệu, ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Hình PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO
CẠO RÂU.25 Máy ép thuỷ lực.
Máy ép thủy lực hoạt động dựa trên định luật Pascal, gồm hai xilanh có pittông được nối bởi đường ống Lực tác dụng lên pittông nhỏ tạo ra áp suất truyền đều khắp chất lỏng, nâng pittông lớn.
Theo định luật Pascal, áp suất p tác dụng lên chất lỏng được truyền đều khắp và vuông góc với mặt pittông 2, tạo ra lực P2 = p.f2 tác dụng lên phôi.
Hình PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CẮT ĐỘT CHI TIẾT DAO
CẠO RÂU.26 Nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực.
1 Pittông 1; 2 Pittông 2; 3 Phôi Ưu điểm:
+ Điều chỉnh lực ép dễ dàng
+ Kết cấu máy đơn giản, các bộ phận đều được tiêu chuẩn hoá nên giá thành giảm
Máy sở hữu đa dạng phương pháp điều khiển: thủ công, CNC và PLC, đảm bảo hiệu suất chính xác.
Máy có kết cấu nhỏ gọn, hoạt động êm ái và duy trì lực ép tối đa xuyên suốt quá trình sản xuất.
+ Không thích hợp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao hoặc thấp do ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của dầu.
+ Dầu dễ bị dò dỉ nếu không được bảo dưỡng định kì.
- Phân loại theo chức năng: Máy ép kim loại và máy ép phi kim loại.
- Phân loại theo chức năng công nghệ:
+ Máy ép rèn, dập thể tích.
+ Máy cắt đột liên hợp.
- Phân loại theo hình dạng khung máy
+ Khung máy 2, 4 cột, thân kín
Kết luận
Từ chi tiết dao cạo râu đã lựa chọn được phương án tạo hình chi tiết với ưu điểm:
- Năng xuất cao do có tính liên tục.
- Phù hợp với sản xuất các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao như dao cạo râu.
Máy ép trục khuỷu được chọn làm thiết bị sản xuất chi tiết dao cạo râu tối ưu sau khi phân tích ưu nhược điểm của các thiết bị khác.
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
Lựa chọn vật liệu
Vật liệu chế tạo chi tiết dao cạo râu là thép không gỉ và phải đảm bảo theo tiêu chuẩn IS 7371-1982 với các thành phần:
Hình TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.27 Thành phần của vật liệu làm chi tiết dao cạo theo tiêu chuẩn.
Dao cạo râu thường được chế tạo từ thép không gỉ AISI 440A, dựa trên tiêu chuẩn lựa chọn mác thép phù hợp (xem bảng 3.1 về thành phần hóa học).
Bảng TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.1 Thành phần hoá học của thép không gỉ 440A.
- Tính chất vật lý của thép 440A được trình bày trong bảng 3.2
Bảng TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.2 Tính chất vật lý của thép
Tính chất vật lý của thép AISI 440A
Môđun cắt 77 GPa Độ bền kéo 730-1799 MPa Ứng suất cắt 450-1040 MPa Độ bền kéo 420-1650 MPa
Xác định lực cắt
Xác định lực cắt toàn bộ quá trình đột dập đòi hỏi tính toán lực cắt thành phần từng công đoạn Công thức tính lực cắt cho từng công đoạn được trình bày tại trang 58, sách Công nghệ tạo hình kim loại tấm.
Trong đó: F c là lực cắt (N). s là chiều dày phôi (mm).
Lực cắt phụ thuộc vào chu vi đường cắt (L, mm) và ứng suất cắt (σc, N/mm²) Với thép 440A ở trạng thái nguội, ứng suất cắt là 450 MPa Để tính lực cắt, cần xác định diện tích phần kim loại cần gia công.
Hình TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.28 Diện tích cần gia công cắt đột
- Hình dạng phần gia công thứ nhất
Các kích thước của phần gia công thứ nhất được thể hiện ở hình 3.3.
Hình TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.29 Hình dạng phần gia công thứ nhất.
Do hình dạng phức tạp, việc xác định chu vi và diện tích phần gia công thứ nhất cần thực hiện theo các bước sau.
+ Xây dựng hình dạng của phần gia công thứ nhất với các kích thước đã cho trên phần mềm Autocad
+ Sau khi xây dựng xong ta nhập lệnh Boundary tại dòng Conmand để bo hình dạng phần gia công thành một đường bo khép kín.
+ Sau đó ta nhập lệnh List tại dòng Command, sau đó chọn biên dạng đã bo và ấn Enter.
+ Đọc và ghi kết quả hiện lên ở dòng Command:
Area (là diện tích): 10035,54 mm 2
Perimeter (là chu vi): 502,49 mm Lực cắt của phần gia công thứ nhất là:
Các kích thước của phần gia công thứ hai được thể hiện trong hình 3.4.
Hình TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.30 Hình dạng phần gia công thứ 2.
Do hình dạng phức tạp, việc xác định chu vi và diện tích phần gia công thứ hai cần thực hiện theo các bước sau.
+ Xây dựng hình dạng của phần gia công thứ hai với các kích thước đã cho trên phần mềm Autocad
+ Sau khi xây dựng xong ta nhập lệnh Boundary tại dòng Command để bo hình dạng phần gia công thành một đường bo khép kín.
+ Sau đó ta nhập lệnh List tại dòng Command, sau đó chọn biên dạng đã bo và ấn Enter.
+ Đọc và ghi kết quả hiện lên ở dòng Command:
Area (là diện tích): 58016,09 mm 2
Perimeter (là chu vi): 2281,93 mm Lực cắt của phần gia công thứ hai là:
- Tổng lực cắt cho 1 lần dập là
- Lực gỡ (Áp dụng công thức trang 61- sách Công nghệ tạo hình kim loại tấm):
- Tổng lực tác dụng trong quá trình dập là:
Máy ép trục khuỷu tự động JH21-25 được lựa chọn dựa trên tính toán lực tác dụng và đặc tính kỹ thuật của chi tiết gia công.
+ Áp lực định mức: 25 tấn
+ Hành trình của khối trượt 10,5 ÷ 100 mm
+ Chiều cao lắp đặt khuôn tối đa 250 mm
+ Chiều cao điều chỉnh khuôn 50 mm
+ Công suất động cơ 3 KW
+ Công suất bơm dầu 2,2 KW
Hình TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ.31 Máy ép trục khuỷu JH21-
Kết luận
Tính toán thông số công nghệ chính xác cho đột dập dao cạo râu tối ưu chất lượng sản phẩm, giảm chi phí và tăng năng suất.
Sự chính sác trong tính toán các thông số công nghệ cũng là cơ sở cho việc tính toán thiết kế khuôn dập.
Giới thiệu thiết kế khuôn
Khuôn là dụng cụ tạo hình chi tiết kim loại, gồm nhiều bộ phận lắp ghép, biến dạng vật liệu (dẻo hoặc phá hủy) để tạo ra sản phẩm có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.32 Vị trí và công dụng của khuôn trong gia công áp lực
Khôn dập chỉ hoạt động hiệu quả khi được lắp đặt trên thiết bị phù hợp về thông số kỹ thuật và tính năng.
4.1.2 Các bộ phận chủ yếu của khuôn dập
Khuôn dập gồm nhiều bộ phận, mỗi bộ phận đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra chi tiết theo đúng hình dạng và kích thước yêu cầu.
- Cụm các chi tiết làm việc bao gồm: cặp chày cối.
- Cụm đế trên và đế dưới
- Cụm các chi tiết có cơ cấu cấp phôi vào vùng làm việc của khuôn
- Cụm gỡ bỏ phế liệu
- Cụm dẫn hướng phôi, đảm bảo chính xác vị trí của phôi trong vùng làm việc.
Khuôn cắt đột có kết cấu đa dạng, phụ thuộc hình dạng, kích thước và độ chính xác sản phẩm Tuy nhiên, mỗi bộ phận dù khác nhau về hình dạng vẫn đảm nhiệm chức năng tương tự nhau.
- Cụm đế khuôn để gá kẹp các chi tiết, bộ phận làm việc của khuôn và bộ dẫn hướng khuôn
- Cụm các chi tiết làm việc chủ yếu bao gồm chày, cối, các chi tiết đệm đẩy, tháo gỡ sản phẩm hay phế liệu …
- Cụm các chi tiết định vị dẫn hướng phôi
4.1.3 Yêu cầu kĩ thuật khi chế tạo khuôn dập
Khuôn dập tạo ra các chi tiết chính xác cao, đáp ứng đầy đủ kích thước và yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ.
- Khuôn phải dễ thao tác, tránh được hiện tượng gây căng thẳng, mệt mỏi cho người thao tác trên khuôn
- Các bề mặt làm việc và tiếp xúc của khuôn phải đảm bảo về độ bóng và các kích thước tương quan
Lựa chọn vật liệu phù hợp và áp dụng chế độ nhiệt luyện chính xác cho từng chi tiết khuôn để đạt độ cứng yêu cầu.
- Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn do các hãng đã chế tạo nhằm giảm tối đa gia công cơ khí khi chế tạo khuôn.
Độ bền khuôn dập thông thường đạt 15.000-20.000 sản phẩm trước khi cần sửa chữa, và 600.000-800.000 sản phẩm trước khi hỏng hoàn toàn Tuy nhiên, khuôn dập liên tục đặc biệt có thể đạt tới 10.000.000 nhát dập.
4.1.4 Vật liệu để làm khuôn dập Đối với các khuôn dập tạo hình kim loại tấm, tuỳ theo các chi tiết và công dụng của chúng người ta sử dụng các loại vật liệu khác nhau để chế tạo Đối với các chi tiết làm việc chủ yếu của khuôn như: chày, cối vật liệu chế tạo có ý nghĩa rất quan trọng đối với tuổi thọ của khuôn Tuỳ theo đặc điểm công nghệ và loại sản xuất mà vật liệu khuôn được sử dụng sao cho phù hợp nhằm làm giảm giá thành của khuôn vì giá thành của vật liệu làm khuôn khá đắt.
Chày cối khuôn cắt hình, đột lỗ thường sử dụng các loại vật liệu:
- Y10; Y10A; X12M; X12 Φ 1; X6BΦ (theo tiêu chuẩn Liên xô cũ)
- SKD11; SKD61 (Nhật bản – tiêu chuẩn JIG)
Các chi tiết chày cối khi gia công cơ cần phải nhiệt luyện đạt độ cứng
Khuôn mẫu sử dụng thép hợp kim hoặc vật liệu thông thường cho các chi tiết phụ, không yêu cầu cao về độ bền, cứng và chống mài mòn Đế khuôn chế tạo từ gang đúc, thép đúc hoặc thép tấm cán (ví dụ: CT5, thép 40, thép 50).
Các chi tiết khác của khuôn như áo chày, áo cối, tấm gỡ, tấm đẩy… có thế làm bằng thép CT3, CT5, hoặc thép 45
Các chốt định vị được làm bằng thép Y8A, Y7A hoặc SKD11 độ cứng
Các lò xo nén lò xo kéo sử dụng các lò xo tiêu chuẩn hoặc làm bằng thép lò xo.
Khuôn dập nguội sử dụng thép SKD11 (tiêu chuẩn JIG) cho các chi tiết chính tiếp xúc trực tiếp phôi như chày, cối, gạt phôi.
Bảng THIẾT KẾ KHUÔN.3 Thành phần hoá học của thép SKD11.
C Cr Mo Si Mn P S V Fe
- Đặc tính của thép SKD11
+ Độ bền cao, chống mài mòn tốt
+ Khả nặng chịu nhiệt cao, cứng và dẻo dai.
+ Có độ thấm tôi tốt, ứng suất tôi thấp.
Thiết kế khuôn dập dao cạo râu
Ta dùng phôi có dạng băng phẳng để tiến hành quá trình đột dập.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.33 Phôi
Phôi có chiều rộng 22mm, chiều dày 0,1mm bằng với kích thước của sản phẩm cần dập
4.2.2 Tính toán thiết kế chày
Chày đột lỗ tạo lỗ có hình dạng, kích thước cụ thể trên tấm kim loại, định hình và cắt vật liệu, thường dùng trong sản xuất liên tục.
- Với độ cứng cần thiết phải có ta lựa chọn vật liệu SKD11 là vật liệu chế tạo chày.
- Khi đột lỗ kích thước chày được lấy theo kích thước danh nghĩa của lỗ cần đột a) Chày đột lỗ biên dạng trong
Kích thước và hình dáng của chày đột lỗ biên dạng trong của sản phẩm được thể hiện ở hình 4.2.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.35 Mô hình chày đột biên dạng trong. b) Chày đột lỗ 2 biên dạng ngoài
Kích thước của chày đột lỗ biên dạng ngoài của sản phẩm có kích thước và hình dáng được thể hiện ở hình 4.4
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.36 Bản vẽ chày đột lỗ biên dạng ngoài.
- Sử dụng vật liệu làm chày đột lỗ là thép SKD11 độ cứng đạt được của chày là 58 ÷ 60 HRC.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.37 Mô hình chày đột biên dạng ngoài
4.2.3 Tính toán thiết kế tấm cối
Độ dày phôi 0,1 mm rất nhỏ, có thể bỏ qua khe hở tối ưu Kích thước cối do đó bằng kích thước danh nghĩa chày đột.
Sau khi tính toán các thông số cơ bản ta có thể thiết kế được tấm cối có hình dạng và kích thước như sau:
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.38 Bản vẽ tấm cối.
Từ bản vẽ trên ta có những yêu cầu cần đạt được đối với tấm cối như sau:
- Độ nhám cần đạt được của mặt trên tiếp xúc với phôi của cối: Ra 0,4.
- Độ nhám cần đạt được của mặt tiếp xúc với đế khuôn dưới: Ra = 0,6.
- Độ lệch vuông góc của cối và các lỗ trên cối với mặt đối diện không quá 0,01mm / đường kính lỗ.
- Vật liệu làm tấm cối là thép SKD11 độ cứng đạt được 58 ÷ 60 HRC.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.39 Mô hình tấm cối.
4.2.4 Tính toán thiết kế cụm đế khuôn
Cụm đế khuôn, gồm đế khuôn trên và dưới, trụ bạc dẫn hướng và cuống khuôn, đóng vai trò quan trọng trong việc lắp đặt các chi tiết khuôn, đảm bảo độ cứng vững và liên kết khuôn với máy móc, hỗ trợ quá trình sản xuất Đế khuôn trên là một thành phần cấu thành quan trọng.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.40 Bản vẽ đế khuôn trên.
Các yêu cầu cần đạt được đối với đế khuôn trên:
- Bảo đảm độ song song giữa 2 mặt làm việc của chi tiết không quá 0,05 mm/chiều dài
- Độ nhám cần đạt của 2 mặt là Ra = 0,6
- Đảm bảo dung sai vuông góc giữa các lỗ với mặt phẳng làm việc không quá 0,05 mm
- Vật liệu chế tạo thép C45
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.41 Mô hình đế khuôn trên. b) Đế khuôn dưới
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.42 Bản vẽ đế khuôn dưới.
Các yêu cầu cần đạt được đối với đế khuôn dưới:
- Bảo đảm độ song song giữa 2 mặt làm việc của chi tiết không quá 0,1 mm/chiều dài
- Độ nhám cần đạt của 2 mặt là Ra = 0,6
- Đảm bảo dung sai vuông góc giữa các lỗ với mặt phẳng làm việc không quá 0,05 mm
- Vật liệu chế tạo thép C45
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.43 Mô hình đế khuôn dưới c) Cuống khuôn
Cuống khuôn, bộ phận thuộc cụm đế khuôn, giữ vai trò kẹp chặt nửa khuôn trên với đầu trượt máy, đặc biệt cần thiết cho khuôn nhỏ Khuôn lớn có thể dùng bu lông hoặc thanh kẹp bổ sung Máy ép thủy lực hoặc song động thường không cần cuống khuôn, ngược lại, hầu hết khuôn máy ép trục khuỷu đều yêu cầu chi tiết này.
Vật liệu chế tạo cuống khuôn: thép C45
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.44 Bản vẽ cuống khuôn.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.45 Mô hình cuống khuôn
4.2.5 Tính toán thiết kế tấm áo chày
Tấm áo chày có tác dụng giữ cho chày không bị rung lắc trong quá trình dập.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.46 Bản vẽ tấm áo chày.
Yêu cầu cần đạt đối với tấm áo chày:
- Độ nhám bề mặt lắp ghép cần đạt được Ra = 0,6
- Đảm bảo độ vuông góc của các lỗ với các mặt đối diện.
- Vật liệu chế tạo tấm áo chày là thép CT3.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.47 Mô hình tấm áo chày
4.2.6 Tính toán thiết kế tấm gạt phôi
Gạt mềm, nhờ lực lò xo, hạn chế hiện tượng tụt chày và kẹp chặt phôi, đảm bảo cố định trong gia công Để gạt luôn song song với mặt cối, cần chú ý sử dụng bulông treo cho tấm gạt.
Lỗ làm việc chính của tấm gạt có hình dáng và kích thước bằng với kích thước của chày đột.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.48 Bản vẽ tấm gạt phôi.
Yêu cầu cần đạt đối với tấm gạt phôi:
- Độ nhám bề mặt trên và dưới của tấm gạt phôi Ra = 0,6
- Đảm bảo độ vuông góc giữa các lỗ với các bề mặt đối diện, đặc biệt là lỗ làm việc chính của tấm gạt phôi.
- Vật liệu chế tạo tấm gạt phôi: thép C45.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.49 Mô hình tấm gạt.
4.2.7 Tính toán thiết kế tấm dẫn hướng phôi
Chi tiết dẫn hướng phôi cũng rất quan trọng và không thể thiếu được trong khuôn.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.50 Bản vẽ tấm dẫn hướng phôi.
Yêu cầu cần đạt đối với tấm dẫn hướng phôi:
- Độ nhám bề mặt lắp với tấm cối của tấm dẫn hướng phôi Ra = 0,6
- Đảm bảo độ vuông góc giữa các lỗ với các bề mặt đối diện, đặc biệt là lỗ làm việc chính của tấm gạt phôi.
- Vật liệu chế tạo tấm gạt phôi: thép C45.
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.51 Mô hình tấm dẫn hướng phôi.
4.2.8 Các chi tiết theo tiêu chuẩn
Ngoài những chi tiết trên thì bộ khuôn không thể thiếu các chi tiết được sản xuất theo tiêu chuẩn.
Bảng THIẾT KẾ KHUÔN.4 Các chi tiết tiêu chuẩn trong khuôn.
Stt Tên gọi Ký hiệu Số lượng
1 Bộ dẫn hướng khuôn DH50 1 bộ ( 4 chiếc)
Thiết kế tổng thể khuôn dập
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.52 Bộ khuôn đột dập
Hình THIẾT KẾ KHUÔN.53 Hình ảnh phân rã
Nghiệm bền khuôn dập
Ứng suất tác dụng đối với lực dập ta đã tính được là: σ = F S
Trong đó: F là lực dập (N)
S là diện tiếp xúc giữa chày và cối ( mm 2 ).
Tổng diện tích tiếp xúc:
∑ S= S biên dạng trong + 2 S biên dạng ngoài ¿ 58016 ,09 +2.10035 ,54 =¿78087,17( mm 2 )
σ = F S = 161222 78087 ,17 , 94 =¿ 2,065(N/ mm 2 ) Ứng suất tới hạn của vật liệu làm chày và cối là σ SKD11 = 786 N / mm 2
Khi nhiệt luyện độ cứng đạt được độ cứng 58 ÷ 60 HRC.
Vậy vật liệu lựa chọn là phù hợp.
4.5Yêu cầu khi sử dụng khuôn đột dao cạo râu
Khuôn đột chi tiết dao cạo râu đòi hỏi độ chính xác cao trong sử dụng Việc đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khi vận hành khuôn là rất cần thiết.
- Khuôn khi lắp ráp cần đảm bảo độ đồng tâm giữa chày và cối tránh trường hợp lệch tâm dẫn đến hỏng khuôn.
- Khi lắp các trụ dẫn hướng phải tra cần phải tra dầu mỡ.
- Khuôn cần bảo dưỡng định kì, tránh hoen gỉ.
Khuôn dập chế tạo dao cạo râu đòi hỏi độ chính xác cao, được làm từ thép SKD11 và C45 chất lượng cao để đảm bảo độ cứng, chống mài mòn và tuổi thọ khuôn Kết cấu khuôn, bao gồm chày, cối, tấm đệm và tấm gạt phôi, phải đồng tâm, bền và chịu lực tốt để sản xuất hàng loạt sản phẩm đạt chuẩn.
Bảo dưỡng khuôn đột dao cạo râu tối quan trọng để đảm bảo độ chính xác, kéo dài tuổi thọ và năng suất sản xuất Tuân thủ quy trình sử dụng và bảo quản kỹ thuật giúp tránh hư hỏng, đảm bảo chất lượng dao cạo râu đạt chuẩn ngành công nghiệp Khuôn dập chính xác là yếu tố then chốt cho sản phẩm chất lượng cao và bền.
[1] Nguyễn Mậu Đằng, Giáo trình “Công nghệ tạo hình kim loại tấm”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006.