Thiết kế khuôn dập nguội cho chi tiết nắp sau động cơ điện m9811 tại công ty okura biên hòa

Các sản phẩm cơ khí ngày càng nhiều và có các ứng dụng quan trọng đặc biệt là các sản phẩm được tạo ra nhờ công nghệ tạo hình và khuôn mẫu chiếm tỉ lệ rất lớn, từ các sản phẩm đơn giản đ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do chính bản thân tôi tự nghiên cứu và xây dựng dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Văn Tường, không sao chép tài liệu của bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào Nếu vi phạm bản quyền của tác giả nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

Nha Trang, ngày 2 tháng 1 năm 2011 Sinh viên thực hiện

Hà Quang Dũng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH 7

LỜI NÓI ĐẦU 9

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHUÔN DẬP 10

1.1 Tổng quan về khuôn 10

1.1.1 Giới thiệu về khuôn mẫu 10

1.1.2 Tính kinh tế của khuôn mẫu 10

1.1.3 Phương hướng phát triển của khuôn mẫu 11

1.2 Đặc điểm của một số khuôn dập nguội 12

1.2.1 Đặc điểm của khuôn uốn, các sơ đồ kết cấu điển hình của khuôn dập uốn và các chi tiết của khuôn 12

1.2.1.1 Đặc điểm của uốn 12

1.2.1.2 Các sơ đồ kết cấu điển hình của khuôn dập uốn và các chi tiết của khuôn ……… 13

1.2.2 Đặc điểm của khuôn vuốt, các sơ đồ kết cấu khuôn dập vuốt điển hình 15

1.2.2.1 Đặc điểm của khuôn vuốt 15

1.2.2.2 Các sơ đồ kết cấu khuôn dập vuốt điển hình 16

1.2.3 Một số phương pháp dập khác 17

1.2.3.1 Sự gấp mép và làm thủng 17

1.2.3.2 Sự cuộn 18

1.2.3.3 Sự nong và tóp 19

1.2.3.4 Sự nắn và chỉnh 20

Chương 2 : GIỚI THIỆU CHI TIẾT NẮP SAU ĐỘNG CƠ ĐIỆN M9811 VÀ

CÔNG TY OKURA BIÊN HÒA 21

2.1 Thông tin về nắp sau động cơ điện M9811 21

2.2 Quá trình công nghệ chế tạo chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ 23

2.3 Sơ lược về công ty TNHH OKURA – Biên Hòa 23

Chương 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU BỘ KHUÔN DẬP NGUỘI 27

3.1 Các căn cứ và các bước tiến hành thiết kế khuôn 27

3.2 Tính toán khi thiết kế khuôn dập cho nguyên công 1 và nguyên công 2 27

3.2.1 Kiểm tra kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu 27

3.2.2 Kiểm tra bán kính uốn nhỏ nhất cho phép của vật liệu SPCC 28

3.2.3 Lực khi cắt: 28

3.2.4 Lực dập vuốt nguyên công 1 29

3.2.5 Lực dập vuốt nguyên công 2 30

3.3 Hiệu suất sử dụng vật liệu 30

3.4 Lực tháo vật cắt và phế liệu 31

3.4.1 Lực tháo phế liệu 31

3.4.2 Lực đẩy vật cắt 31

3.5 Chọn máy 32

3.6 Chọn và thiết kế các chi tiết cơ bản của khuôn 33

3.6.1 Xác định độ hở giữa chày và cối: 34

3.6.2 Xác định các kích thước cơ bản của chày 34

3.6.3 Xác định kích thước cơ bản của cối 38

3.7 Chọn và tính các kích thước các tấm của khuôn dập các cụm dẫn hướng của khuôn. 46

3.8 Tổng hợp các chi tiết dùng để chế tạo khuôn 52

3.9 Thiết kế khuôn dập cho nguyên công 3 57

3.9.1 Lực đột lỗ nguyên công 3 57

3.9.2 Lực tháo phế liệu 57

3.9.3 Lực đẩy vật cắt: 57

3.9.4 Xác định các kích thước cơ bản của chày 59

3.9.5 Chọn và tính các kích thước các tấm của khuôn dập các cụm dẫn hướng của khuôn 60

3.9.5.1 Thiết kế chày đột lỗ và cối cắt hình cho khuôn đột lỗ 60

3.9.5.2 Chọn và tính toán các tấm khuôn 62

3.9.5.3 Kiểm tra điều kiện bền nén cho tấm chạy 62

3.10 Cắt bỏ phần dư, hoàn thiện sản phẩm dập 68

Chương 4 : ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CƠ MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH 70

4.1 Mở đầu 70

4.2 Quy trình công nghệ gia công cơ chi tiết chày (chi tiết số 9). 71

4.3 Quy trình gia công cơ chi tiết thân chày (chi tiết số 10). 73

4.3.1 Bản vẽ chi tiết 73

4.3.2 Bản vẽ đánh số 74

Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 76

5.1 Kết luận 76

5.2 Đề xuất ý kiến 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

f – hệ số ma sát

i – số bề mặt tiếp xúc giữa các tấm ghép

k – hệ số an toàn

LM – Kích thước danh nghĩa của cối,mm

Ln – Kích thước danh nghĩa của chày, mm

P – lực dập tính toán, KG

S – chiều dày của vật liệu, mm

Z – khe hở giữa chày và cối, mm

τc – ứng suất cắt của vật liệu, kG/ mm2

σch – giới hạn chảy, Mpa

σb – giới hạn bền của vật liệu, KG/mm2

[σk] – ứng suất kéo cho phép, (MPa)

[σn] – ứng suất nén cho phép của vật liệu, KG/mm2

бn – ứng suất nén của vật liệu, KG/mm2

CNC – Computer Numerical Control

Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của lò xo 64

Bảng 3.4 Vật liệu chế tạo chi tiết của khuôn dập M9811 nguyên công 3. 66

Bảng 4.1 Quy trình công nghệ gia công chi tiết chày 70

Bảng 4.2 Quy trình công nghệ gia công chi tiết thân chày 71

Bảng 4.3 Quy trình công nghệ gia công chi tiết chày 73

Bảng 4.4 Quy trình công nghệ gia công chi tiết thân chày 75

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.4 Quá trình uốn liên tục hình chữ V 14

Hình 1.5 Kết cấu khuôn dập bán tự động để đột lỗ, cắt và uốn 15

Hình 1.6 Sơ đồ vuốt chi tiết hình trụ từ phôi phẳng 16

Hình 2.1 Chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ 21

Hình 2.2 Bản vẽ chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ 22

Hình 2.3 Quá trình dập nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ 23

Hình 3.1 Hình ảnh cắt phôi và tạo hình công đoạn 1,2 của sản phẩm 29

Hình 3.2 Mối quan hệ giữa chiều cao kín của máy và của khuôn. 33

Hình 3.4 Các kích thước thực hành và kiểu kết cấu các chi tiết làm việc

Hình 3.8 Sơ đồ lắp ghép chày lên tấm khuôn dưới 40

Hình 3.18 Phác thảo kết cấu khuôn để thực hiện nguyên công 1 và

nguyên công 2

55

Hình 3.19 Hình ảnh nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới M9811 56

Hình 3.20 Mô hình phân rã tổng các chi tiết của bộ khuôn M9811 56

Hình 3.21 Hình biểu diễn lắp ghép của hai nửa khuôn trên và dưới 57

Hình 3.22 Phác thảo khuôn đột lỗ và nguyên lý hoạt động để thực hiện

Hình 3.27 Kích thước cơ bản của tấm chạy 63

Hình 3.28 Kích thước cơ bản của tấm lót chân chốt đột 65

Hình 3.29 Sơ đồ kết cấu khuôn đột lỗ ngyên công 3 68

Hình 4.1 Các kích thước cơ bản của chi tiết số 9 72

Hình 4.3 Các kích thước cơ bản của chi tiết số 10 74

Hình 4.4 Bản vẽ đánh số chi tiết thân chày 75

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội, cùng với đó là sự vươn lên của các ngành công nghiệp với cốt lõi xương sống là ngành công nghiệp

cơ khí Các sản phẩm cơ khí ngày càng nhiều và có các ứng dụng quan trọng đặc biệt là các sản phẩm được tạo ra nhờ công nghệ tạo hình và khuôn mẫu chiếm tỉ lệ rất lớn, từ các sản phẩm đơn giản đến các sản phẩm phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao Điều đó dẫn đến một ngành công nghiệp đi theo đó chính là ngành công nghiệp khuôn mẫu

Với khuôn kim loại dùng cho gia công cắt dập các sản phẩm từ kim loại tấm

ta có thể thấy rõ ngày nay sản phẩm tấm xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như đời sống hàng ngày Trong các ngành công nghiệp nặng xưa kia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều được chế tạo từ thép khối Ngày nay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu được chế tạo từ kim loại tấm, một số chi tiết được chế tạo từ inox có tính chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu được môi trường mà các loại thép bị phá hủy, được thay thế thép để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các môi trường nói trên Chính vì những lý do đó, để thực hiện đồ án tốt nghiệp đại

học, tôi quyết định chọn đề tài “Thiết kế khuôn dập nguội cho chi tiết nắp sau

động cơ điện M9811 tại công ty Okura – Biên Hòa”

Hy vọng rằng những kết quả đạt được từ đồ án này sẽ giúp ích một phần nhỏ

vào việc tính toán thiết kế lý thuyết khuôn dập nguội tại công ty Okura – Biên Hòa

Do đây là lần đầu thiết kế nên không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của thầy giáo hướng dẫn để những lần thiết kế sau được hoàn thiện hơn Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự hướng dẫn cả về lý thuyết

chuyên môn và sự động viên khích lệ kịp thời của thầy giáo hướng dẫn, TS Nguyễn Văn Tường Em xin bày tỏ lòng biết ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ quý báu

này !

Nha Trang, tháng 9 năm 2010

Hà Quang Dũng

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHUÔN DẬP 1.1 Tổng quan về khuôn

1.1.1 Giới thiệu về khuôn mẫu

Khuôn là dụng cụ điển hình của sản phẩm dạng tấm Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào hình dáng và kết cấu của sản phẩm Số lượng của sản phẩm cũng là một trong những yếu tố quan trọng để xem xét, bởi vì số lượng của sản phẩm không quá lớn sẽ không cần đến khuôn có độ phức tạp Những yếu tố trên

có ảnh hưởng rất lớn đến việc thiết kế và chế tạo khuôn mẫu cũng như đến giá thành của sản phẩm

Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau, ở đó kim loại được tạo hình và được đẩy ra ngoài Sản phẩm được hình thành giữa hai phần của khuôn Khoảng trống giữa hai phần đó sẽ mang hình dạng của sản phẩm Một phần

là phần lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, phần xác định hình dạng bên trong của sản phẩm được gọi là lõi khuôn Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn được gọi là mặt phân khuôn

Hình 1.1 Khuôn để vuốt lần thứ hai

1 – vòng kẹp; 2 – cối; 3 – chày; 4 – bộ đẩy; 5 – tấm trên; 6 – giá đỡ cối; 7 – tấm

dưới; 8 – giá đỡ chày

1.1.2 Tính kinh tế của khuôn mẫu

Do ý nghĩa kinh tế nên khuôn mẫu đóng vai trò rất quan trọng để đạt được năng suất lao động ở mức cao, hoàn thiện kỹ thuật, công nghệ và tổ chức sản xuất thực hiện cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ các quá trình sản xuất

Công nghệ khuôn mẫu áp dụng cho sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối tiêu hao ít sức lao động của công nhân, khi áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất, kiểm tra và vận chuyển các chi tiết giữa các nguyên công giúp giảm đáng kể thời gian lao động thừa mang lại hiệu quả kinh tế cao

Với sự trợ giúp của công nghệ số, việc thiết kế đa dạng các sản phẩm trên nhiều loại vật liệu khác nhau nên sản phẩm được làm ra từ khuôn mẫu có thể đáp ứng được nhu cầu của con người trên nhiều phương diện khác nhau Nó dần chiếm được thị trường, thay thế cho những sản phẩm khác có cùng tính năng sử dụng

1.1.3 Phương hướng phát triển của khuôn mẫu

Khuôn mẫu được ứng dụng rộng rãi trong ngành cơ khí chế tạo máy và được dùng phổ biến nhất trong sản xuất hàng khối và hàng loạt lớn khi quy mô sản xuất cho phép hoàn thiện hơn Sự phát triển của khuôn mẫu đi theo phương hướng sau:

 Phổ biến rộng rãi ứng dụng khuôn mẫu trong sản xuất hàng loạt nhỏ đơn giản và khuôn có tính vạn năng cao

 Giảm bớt tiêu hao nguyên vật liệu bằng cách thiết kế khuôn mẫu có hình dạng mang tính công nghệ cao, ứng dụng việc phá cắt phôi hợp lý, sử dụng phế liệu, nâng cao độ chính xác, tính toán kích thước phôi

 Tăng cường năng suất lao động bằng cách cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất

 Nâng cao độ cứng vững của khuôn mẫu trong sản xuất hàng loạt lớn và sản xuất hàng khối

 Mở rộng lĩnh vực phát triển khuôn mẫu bằng cách tăng kích thước, độ bền,

độ cứng vững của chi tiết

 Sản xuất dây chuyền hàng khối là dạng sản xuất hàng khối cao hơn trong đó

tự động hóa toàn bộ các quá trình sản xuất, kiểm tra và vận chuyển chi tiết giữa các nguyên công

1.2 Đặc điểm của một số khuôn dập nguội

1.2.1 Đặc điểm của khuôn uốn, các sơ đồ kết cấu điển hình của khuôn dập uốn

và các chi tiết của khuôn

1.2.1.1 Đặc điểm của uốn

Các biến dạng dẻo khi uốn diễn ra khác nhau từ mỗi phía của phôi được uốn, các lớp kim loại từ phía chày (bên trong góc uốn) ở hướng dọc bị nén lại, còn từ phía cối bị kéo ra Đồng thời các lớp kim loại từ phía chày ở hướng ngang bị kéo ra còn từ phía cối lớp kim loại bị nén lại Do đó sau khi uốn hình dáng phôi ở tiết diện ngang bị méo, điều này đặc biệt dễ nhận ra khi uốn các phôi tương đối hẹp tiết diện hình chữ nhật

Hình 1.2 Biến dạng dẻo khi uốn

Quá trình biến dạng dẻo khi uốn luôn đi kèm với sự biến dạng đàn hồi, trị số biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào các điều kiện uốn và tỉ lệ các kích thước của phôi được uốn và nhất thiết phải tính đến khi thiết kế các khuôn dập

Hình 1.3 trình bày một số phương pháp uốn

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội Uốn tức là biến phôi phẳng (tấm), dày hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc Khối lượng vật uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên

Phụ thuộc vào kích thước và hình dạng vật liệu uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma sát hay thủy lực Đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên các máy uốn chuyên dùng

Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng ép của chày và cối, phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết Quá trình biến dạng cũng bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến dạng dẻo

Hình 1.4 trình bày quá trình uốn liên tục hình chữ V Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với phôi tại điểm đầu chày Trong quá trình chày đi xuống sẽ uốn cong phôi và thu nhỏ dần bán kính uốn Cuối cùng phôi bị nén chặt (chỉnh hình) giữa chày và cối, hai thanh chữ V được nắn thẳng và phần đỉnh có bán kính uốn nhỏ nhất theo đầu chày

Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày (đỉnh chữ V) quá trình biến dạng dẻo cũng chỉ xảy ra ở đó là chính Bởi vì sau khi khử bỏ lực tác dụng thì vật liệu còn có khả năng đàn hồi trở lại, biểu hiện ở góc đàn hồi khi uốn

Hình 1.4 Quá trình uốn liên tục hình chữ V

Hình 1.5 Kết cấu khuôn dập bán tự động để đột lỗ, cắt và uốn

1.2.2 Đặc điểm của khuôn vuốt, các sơ đồ kết cấu khuôn dập vuốt điển hình 1.2.2.1 Đặc điểm của khuôn vuốt

Sự vuốt được hiểu như là sự tạo ra phôi rỗng (sản phẩm) từ phôi tấm phẳng ban đầu nếu là vuốt lần thứ nhất hoặc từ phôi rỗng nếu là vuốt lần thứ tiếp theo Sự biến đổi này diễn ra chủ yếu nhờ biến dạng dẻo một phần phôi – bích nằm ở chỗ tiếp xúc với mặt đầu phẳng của cối và trên mép lượn tròn của nó có bán kính (r M) Phần còn lại của phôi chủ yếu biến dạng đàn hồi hoặc có những biến dạng dẻo nhỏ

Hình 1.6 Sơ đồ vuốt chi tiết hình trụ từ phôi phẳng

Ống có đường kính trung bình d1 được hình thành dần dần từ phôi phẳng D3trong bích của phôi xuất hiện các ứng suất kéo  p tác động ở hướng xuyên tâm và các ứng suất nén   tác động ở hướng tiếp tuyến như trên hình 1.6

Ứng suất cực đại mà vật liệu dập có thể tiếp nhận không bị phá hủy sẽ ấn định khả năng vuốt giới hạn

Dưới tác dụng của các ứng suất nén   bích của phôi có thể mất ổn định cho nên với các chỉ số D3 và d1nhất định, ta dùng hai vòng ép phôi bằng lực mà loại trừ được khả năng mất ổn định của bích, nhưng đồng thời do có ma sát phụ phát sinh trong bích nên làm tăng trị số thực  p

1.2.2.2 Các sơ đồ kết cấu khuôn dập vuốt điển hình

Việc vuốt được thực hiện trên các máy dập các động tác đơn giản và động tác kép Tương ứng với nó ta chia ra làm các khuôn đơn giản và các khuôn tác động kép Đồng thời trong các khuôn dập có thể dự tính các bộ phận phụ bảo đảm tác động kép khi lắp trên máy dập tác động đơn giản và đảm bảo tác động ba lần khi lắp

khuôn lên máy dập tác động kép Cũng có các kết cấu khuôn dập bảo đảm tác động nhiều lần

1.2.3.1 Sự gấp mép và làm thủng

Sự gấp mép là một thao tác mà kết quả tạo thành vành theo đường bao trong hoặc ngoài của phôi

Hình 1.8 Các phương án sơ đồ gấp mép và đục thủng

1.2.3.2 Sự cuộn

Bằng cách tạo hình nổi ta dập các gân tăng độ cứng vững cho chi tiết

Hình 1.9 Sơ đồ khuôn để cuộn

1 – tấm đệm; 2 – lồng; 3 – cối; 4 – lò xo; 5 – cối di động; 6, 11 – bộ đệm; 7 – đồ

kẹp; 8 – vòng; 9 – giá đỡ chày; 10 – chày; 12 – vít chặn

1.2.3.3 Sự nong và tóp

Có thể thực hiện việc nong trên các mép phôi rỗng hay trên phần giữa của phôi các khuôn dập có các cối tháo được Các kích thước phôi để nong được ấn định căn cứ vào sự bằng nhau các thể tích của phôi và chi tiết không tính đến sự thay đổi độ dày vật liệu

Hình 1.10 Các sơ đồ nong

Hình 1.11 Các sơ đồ khuôn dập tóp

1.2.3.4 Sự nắn và chỉnh

Sự nắn thuần túy thường được áp dụng cho các phôi phẳng, khi đó các bề mặt chày cối để nắn so với vật liệu mỏng (dưới 1mm) được chế tạo trơn láng như ở hình (a) Để nắn các vật liệu dày khi mà trên bề mặt chi tiết dập cho phép các dấu vết, các bề mặt làm việc của chày và cối được chế tạo như ở hình (b) Nếu không cho phép để lại dấu vết các bề mặt có dạng ô vuông như hình (c)

Hình 1.12 Hình ảnh sự nắn và chỉnh trong khuôn

Trong trường hợp sau mặt phẳng ô có thể là hình vuông hoặc hình thoi Diện tích ép của bề mặt này được chấp nhận trong khoảng 6 ÷ 15mm2 Vật liệu dập càng mềm, diện tích này phải càng lớn và tương ứng với các gờ ô càng phải nhỏ trên bề mặt chày cối

Các gờ ô khi nắn các vật liệu dày hơn 3 ÷ 4mm cần được bố trí sao cho các

gờ trên chày trùng khít với rãnh trên bề mặt cối

Chương 2 GIỚI THIỆU CHI TIẾT NẮP SAU ĐỘNG CƠ ĐIỆN M9811 VÀ CÔNG TY

OKURA BIÊN HÒA 2.1 Thông tin về nắp sau động cơ điện M9811

M9811 là tên gọi của nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ một sản phẩm lắp ráp của

công ty TNHH sản phẩm công nghiệp TOSHIBA Asia Châu Á

Chức năng: Sản phẩm là nắp sau của một động cơ điện cỡ nhỏ, có nhiệm vụ

che chắn bụi, tản nhiệt, liên kết với nắp trước bằng các vít để bảo vệ các linh kiện ở bên trong động cơ

Sản lượng: 20.000 sản phẩm/năm

Chế tạo: Sản phẩm được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp dập nguội bao

gồm cắt hình đột lỗ và dập uốn Sau khi tạo hình sản phẩm phải qua nguyên công tiện để cắt bỏ phần dư

Hình 2.1 Chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ

Hình 2.2 Bản vẽ chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ

Vật liệu: Vật liệu của sản phẩm là thép SPCC (thép cán nóng theo tiêu chuẩn

Nhật Bản - JIS) Thành phần vật liệu của thép này được cho trên bảng 2.1 và một số tính chất cơ lý được cho trên bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần vật liệu của thép SPCC

Bảng 2.2 Cơ tính vật liệu

Lượng giãn dài %

Phân biệt theo bề dày danh nghĩa

Ký hiệu chất

lượng

≤ 0,25 ÷ 0,4 0.4 ÷ 0.6 0.6 ÷ 1.0 1.6 ÷ 2.5

Độ bền là:  b = 36 ÷ 39(N/mm2)

2.2 Quá trình công nghệ chế tạo chi tiết nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ

Quy trình công nghệ chế tạo nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ M9811 tại công

ty TNHH OKURA – Biên Hòa như sau:

- Nguyên công 1 – Dập cắt phôi D = ø 351,84mm và dập tạo hình công đoạn 1

- Nguyên công 2 – Dập tạo hình công đoạn 2

- Nguyên công 3 – Đột lỗ ø 10(mm) và ø 6(mm)

- Nguyên công 4 – Cắt bỏ phần dư để hoàn thiện sản phẩm hình 2.1

Nguyên công 1 Nguyên công 2 Nguyên công 3

Hình 2.3 Quá trình dập nắp sau động cơ điện cỡ nhỏ

2.3 Sơ lược về công ty TNHH OKURA – Biên Hòa

Tên pháp định: Công ty TNHH OKURA VIỆT NAM

Địa chỉ: Lô VI-3A Khu công nghiệp Hố Nai 3, Huyện Trảng Bom, Tỉnh Đồng Nai

Điện thoại: 0613.671056

Đại diện: Ông Ishikura Hideo

Giám sát: Ông Okabe

Diện tích xưởng: 2100 m2

Diện tích văn phòng: 400 m2

Vốn đầu tư hiện tại là: 1 700 000 USD

Vốn đầu tư đăng ký: 3 000 000 USD

Mặt hàng sản xuất: Linh kiện xe ô tô, linh kiện xe máy, linh kiện dập, linh kiện sắt thép, linh kiện lọc dầu, phanh xe máy, khuôn dập, đồ gá…

Khách hàng chính: HONDA, MURATA JAPAN; NISSIN VIETNAM; YPREX VIETNAM; DAIZO; SANA TRADING; TOSHIBA I.P.A CO…LTD; SANYO ASIA VN…

Số máy móc hiện tại trong xưởng của công ty TNHH OKURA tính đến

tháng 12/2010 gồm:

 Máy dập Model G2 - 160

Thông số của máy dập 160(tấn):

Nguồn điện: 380V / 3pha

Tốc độ motor: 30 – 55(S.P.M)

Hmin = 200(mm)

Hmax = 440(mm)

Khoảng điều chỉnh: 100(mm)

Diện tích bàn máy trên: 1600x550(mm)

Diện tích bàn máy dưới: 2000x750(mm) Hình 2.4 Máy dập G2-160 tấn

 Máy dập Model PUX150

Thông số của máy dập 150(tấn):

Nguồn điện: 380V / 3pha

Tốc độ motor: 30 – 55(S.P.M)

Chiều dài bàn máy: 225(mm)

Chiều rộng bàn máy: 100(mm)

Diện tích bàn máy trên: 700x550(mm)

Diện tích bàn máy dưới: 1250x750(mm)

Hmax = 430(mm)

Hmin = 330(mm) Hình 2.5 Máy dập PUX 150 tấn

 Máy dập Model TP-60C-X2

Thông số của máy dập 60(tấn):

Nguồn điện: 380V / 3pha

Tốc độ motor: 55(S.P.M)

Diện tích bàn máy trên: 500x400(mm)

Diện tích bàn máy dưới: 900x550(mm)

Hmax = 335(mm)

Hmin = 265(mm) Hình 2.6 Máy dập TP-60C-X2

 Máy phay CNC Model EN4-00485A

Dùng hệ lập trình điều khiển FANUC O-M

Số hiệu: TC-167

Số vòng quay: 45-4500 RPM

Chu kỳ: 50

Nguồn điện: 380 V

Khối lượng máy: 3000kg

Công ty sản xuất: MASTUMURA

Nước sản xuất: Nhật Bản Hình 2.7 Hình ảnh máy CNC

Năm sản xuất: 1988

 Máy tiện đa năng Model Howa – San

Nước sản xuất: Đài Loan

Chiều dài tối đa phôi: 550mm

Tiện vượt bàn trượt tối đa: 60mm

Chiều dài tiện tối đa: 510mm

Bước tiện ren hệ mét có thể cắt: 0.5 3mm

Bước tiện ren hệ inch: 6 40 TPI

Phạm vi ăn dao dọc: 0.028 0.188mm

Phạm vi ăn dao ngang: 0.013 0.088mm

18 cấp lượng chạy dao dọc và ngang: n=25.5-1180mm/f

Công suát động cơ điện: Nd=7kw

 Máy khoan cần Model TPR-C100

Hãng sản xuất: TAILIFT

Đường kính trục: 350

Khoản cách tối đa từ mặt trụ đến tâm trục chính: 1600

Khoảng cách tối thiểu từ mặt trụ đến tâm trục chính: 350

Bước tiến trục chính(mm/vòng x bước): 0.04-3.2x16

Động cơ bơm làm nguội (HP) 1/8

Độ cao máy từ đáy (tối đa): 2810

Khả năng làm việc: Khoan: Thép Ø 50, Gang Ø 60; Tarô: Thép Ø 45,Gang Ø 55; Doa: Thép Ø 110, Gang Ø 165

Chương 3 THIẾT KẾ CƠ CẤU BỘ KHUÔN DẬP NGUỘI 3.1 Các căn cứ và các bước tiến hành thiết kế khuôn

Các căn cứ cần thiết để thiết kế khuôn là:

a) Hình dáng, kích thước và điều kiện kỹ thuật ghi trên bản vẽ sản phẩm b) Quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm

c) Chiều dày và tính chất cơ học của vật liệu

d) Quy mô sản xuất

e) Loại thiết bị và thông số kỹ thuật của nó

Khi thiết kế khuôn ta cần tiến hành theo các bước sau:

1 Phân tích bản vẽ sản phẩm và quá trình công nghệ chế tạo, nắm vững các điều kiện kỹ thuật và tính công nghệ của sản phẩm

2 Dựa trên các số liệu đã tính toán về kích thước công nghệ của khuôn (kích thước làm việc của chày, cối), các thông số kỹ thuật của máy đã chọn (chiều cao kín, hành trình, khoảng điều chỉnh, kích thước bàn máy), để phác họa kết cấu khuôn và nguyên lý làm việc của khuôn

3 Thiết kế từng bộ phận, chi tiết của khuôn và tính toán cần thiết

4 Vẽ bản vẽ chung và bản vẽ chi tiết

3.2 Tính toán khi thiết kế khuôn dập cho nguyên công 1 và nguyên công 2

Cũng có thể sử dụng phương pháp tổng hợp, nghĩa là chia đường bao ra thành các đoạn, phương trình của một (vài) đoạn ta đã biết, còn trọng tâm của đoạn thứ hai sẽ có thể dễ dàng tìm được, bởi vì nó có các trục đối xứng rõ ràng

Tâm áp suất của khuôn là điểm mà đường trục đuôi khuôn dập phải đi qua, khi bố trí khuôn trên máy dập điều kiện trên không phải lúc nào cũng thực hiện được nhưng cần phải cố gắng đạt tới điều đó Hạn định sau đây là bắt buộc tâm áp suất của khuôn dập không vượt ra ngoài giới hạn đường tròn có bán kính 0,3(mm) kích thước

3.2.1 Kiểm tra kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu

Các kích thước lỗ trên chi tiết là nắp sau động cơ điện là: 10(mm), 6(mm)

Tra bảng 27, [5, tr 63] ta có đường kính lỗ nhỏ nhất có thể đột là:

d ≥ 1,0.0,8 = 0,8(mm) < 6(mm) → hoàn toàn thực hiện được thao tác đột lỗ

3.2.2 Kiểm tra bán kính uốn nhỏ nhất cho phép của vật liệu SPCC

Áp dụng công thức tính bán kính uốn nhỏ nhất, [2, tr 180]:

rmin=

max

max.2

.21

- S: Độ dày của vật liệu

Suy ra: rmin=

36,0.2

36,0.2

- S: Chiều dày vật liệu, mm: S = 0,8(mm)

- τc: Ứng suất cắt của vật liệu, kG/ mm2 , τc = 36(kG/mm2 )

Xác định l:

Theo [5, tr 138] ta có:

h d d

d l d

D0  32 2 ( 2  3)4 1 (3.4) Trong đó:

- D0 –đường kính phôi

- d2, d3 – là các đường kính của chi tiết qua lần dập thứ nhất (hình 3.1)

- d1 – là đường kính của chi tiết qua lần dập thứ hai (hình 3.1)

- h – là chiều cao của sản phẩm

Vậy: D0  19522.51,53(170 195)4.200.104 = 351,84(mm)

Ta tính được: l = 2R = D 0 = 351,84 = 1252,05(mm)

Suy ra lực máy: Pcắt = 1252,05 0,8.36 = 36059,04(kG) ≈ 36,06(tấn)

Hình 3.1 Hình ảnh cắt phôi và tạo hình công đoạn 1,2 của sản phẩm

3.2.4 Lực dập vuốt nguyên công 1:

Theo [2, tr 259] ta có:

PBT = .dtb1.s.KBT  b (3.5) Trong đó:

- dtb1: Đường kính trung bình được vuốt sau thao tác đã biết (theo đường trung bình), mm

3.2.5 Lực dập vuốt nguyên công 2:

Với: dtb2 =

2

195 8 ,

200 

= 197,9(mm)

Suy ra lực máy:

Pnguyên công 2 = .197,9.0,8.0,4.39 = 7759,08(kG) ≈ 7,8(tấn)

3.3 Hiệu suất sử dụng vật liệu

Hiệu suất sử dụng vật liệu là:

η = Tổng diện tích vật dập cắt / Diện tích tấm băng vật liệu 100%

Hệ thống sử dụng vật liệu đặc trưng cho tính khả thi của một dự án xếp hình Các công thức tính toán, hệ số sử dụng vật liệu được tính theo các công thức trong bảng 5, [5, tr 16] Trong đó hệ thống sử dụng vật liệu được tính với một bước đưa băng (ηb), với một dải băng hay dải vật liệu (ή) và đối với tấm vật liệu (η)

70,194

b) Kiểu máy, hành trình và tốc độ của máy phải phù hợp với yêu cầu công

nghệ của nguyên công thực hiện Ví dụ, đối với những nguyên công cắt, đột có thể

sử dụng máy dập có tốc độ nhanh Đối với những nguyên công dập vuốt, thành hình nên sử dụng máy có tốc độ chậm

Với những nguyên công cắt đột có thể sử dụng máy đột tốc độ nhanh (số lần dập/phút lớn) Đối với nguyên công dập vuốt thành hình nên sử dụng máy có tốc độ chậm (n ≤ 60 lần/ phút)

c) Chiều cao kín của máy (khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của

đầu trượt) và khuôn phù hợp

H - 5 mm ≥ Hk ≥ H2 + 10(mm)

Hoặc: H - 2

3 M ≤ Hk ≤ H – (0,1 ÷ 0,3 M)

Trong đó:

- H: Chiều cao kín lớn nhất của máy

- H2: Chiều cao kín nhỏ nhất của máy

- M: Khoảng điều chỉnh đầu trượt của máy, H2 = H – M

Hình 3.2 Mối quan hệ giữa chiều cao kín của máy và của khuôn.

Từ các căn cứ trên và thiết bị của công ty ta chọn máy dập 150 tấn để thực hiện các nguyên công 1 và 2

3.6 Chọn và thiết kế các chi tiết cơ bản của khuôn

Chày và cối là những chi tiết cơ bản nhất của khuôn trực tiếp tạo biến dạng phôi Hướng tác dụng lực cơ bản của chày là dọc trục và với cối là tâm lỗ, bởi vậy khi làm việc thì chày chịu lực dọc trục là chủ yếu

Các kích thước của chày và cối chia làm 2 loại:

- Các kích thước công nghệ được xác định trong quá trình tính toán công

nghệ

- Kích thước kết cấu và những kích thước lắp ghép phải đảm bảo độ bền của

chày và cối

Khi xác định các kích thước đó phải chú ý đến tính lắp lẫn của chúng

3.6.1 Xác định độ hở giữa chày và cối:

Áp dụng công thức [2, tr 307], ta có:

ZBT = 0,8 + 0,07 10 0 , 8 = 0,99(mm) ≈ 1(mm)

Trong đó: s – Độ dày danh nghĩa của chi tiết dập

3.6.2 Xác định các kích thước cơ bản của

chày

Hình dáng và kích thước của chày phụ

thuộc vào hình dáng kích thước của sản phẩm

dập (có thể tròn hay vuông) Riêng phần lắp

ghép giữa chày và đế khuôn thường có tiết diện

tròn hay vuông

Chiều dài chày xác định phụ thuộc vào

chiều cao kín của khuôn Với chày cắt đột:

l = h1 + h2 + h3 + (10 ÷ 20)(mm)

Trong đó: h1, h2, h3 là chiều các tấm ghép phụ

thuộc vào chiều cao kín của khuôn Hình 3.3 Xác định chiều dài chày

Các dung sai cho sản phẩm khi dập vuốt nhiều thao tác được tính chỉ trong các thao tác cuối cùng Các kích thước thực hành của các chi tiết làm việc trong các thao tác trung gian được quy định tương ứng các kích thước tính toán, còn trong các thao tác cuối cùng chúng được quy định có tính đến dung sai

Ln3 = (195 – 0,4 + 2.0,5) = 195,6-0,008 (mm) = d3chàyTrong đó:

- L: Kích thước danh nghĩa của sản phẩm

- Δ: Dung sai cho kích thước sản phẩm

- ZBT: Độ hở một phía khi vuốt

- Ln: Kích thước danh nghĩa của chày

- LM: Kích thước danh nghĩa của cối

- δn : Dung sai kích thước chày tra bảng (15), [2, tr 75-76]

- δM: Dung sai kích thước cối tra bảng (15), [2, tr 75-76]

H1chày = 50 – 0,8 = 49,2(mm)

H0chày = 95 – 50 = 45(mm)

Suy ra chiều cao phần làm việc sơ bộ của chày là: 49,2 + 45 = 94,2(mm)

Vì quá trình làm việc của chày và cối trong quá trình tạo hình sản phẩm còn

có tấm giữ với Hgiữ = 60mm để tạo hình công đoạn 1, 2 và chiều cao phần tự do của chày ta chọn Htd = 7cm, nên tổng chiều cao của chày là:

HChày = H1chày + H0chày + Hgiữchày + Htd = 49,2 + 45 + 60 + 70 = 224,2(mm) Phác thảo bản vẽ chày cối và nguyên lý hoạt động của khuôn:

Hình 3.5 Sơ đồ chày tạo hình và cối cắt tròn vật liệu

 Điều kiện bền nén của chày

Zmax = 0,5 là khe hở giữa chày và cối tra bảng (12), [5, tr 41]

- [σn]: Ứng suất nén cho phép của vật liệu SKD11 (tiêu chuẩn JIS) đã tôi làm chày, [σn] = 5500 (kG/cm2)

Suy ra: бn= 2

65,84

72000

 100 = 319,83(kG/cm

2) ≤ [σn] = 5500(kG/cm2)

Vậy thỏa mãn điều kiện bền nén

 Điều kiện bền uốn của chày

Pth=

2 2

.4

E J l



→ Pth ≤

2 2

.a3b

Jx =

12

42,22.06,

Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn

 Mômen quán tính đối với trục y

Jy = 12

.b3a

(3.20)

Hình 3.6

Jy =

12

06,17.42,

3.6.3 Xác định kích thước cơ bản của cối

Hình dáng kích thước lòng cối (kích thước công nghệ), phụ thuộc vào hình dáng và kích thước sản phẩm, được xác định trong quá trình tính toán Hình dáng phần lắp ghép thường có tiết diện tròn hay vuông

Chiều cao và chiều rộng cối được xác định theo công thức