Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đề tài :Thiết kế công nghệ dập, khuôn cắt và quy trình công nghệ gia công cối cắt vành biên trục cam D6

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đề tài :Thiết kế công nghệ dập, khuôn cắt và quy trình công nghệ gia công cối cắt vành biên trục cam D6Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đề tài :Thiết kế công nghệ dập, khuôn cắt và quy trình công nghệ gia công cối cắt vành biên trục cam D6Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đề tài :Thiết kế công nghệ dập, khuôn cắt và quy trình công nghệ gia công cối cắt vành biên trục cam D6

Lời Nói Đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, các nghành kinh tế nói chung và nghành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tơng đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức

đã học để giải quyết những vấn đề thờng gặp trong thực tế.

Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành ngời kỹ s Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu

rõ hơn về những kiến thức đã đợc tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức đã đợc học để làm đồ án cũng nh công tác sau này.

Là một sinh viên chuyên nghành cơ khí Trong thờigian làm đồ án tốt nghiệp em đợc giao đề tài với nội dung:

“ Thiết kế công nghệ dập, khuôn cắt và quy trình công

nghệ gia công cối cắt vành biên trục cam D6”

Đây là một đề tài mới và hoàn toàn khó đối với em Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và đồ án tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn: Th.s Vũ Đình Trung và Th.s Bùi Ngọc Trân cùng với các cô, các chú ở nơi thực tập và sự học hỏi của bản thân em đã đa ra đợc một phơng án gia công khuôn dập trục cam D6, theo em phơng án này cũng là một trong những phơng

án tối u để gia công.

Đồ án tốt nghiệp của em gồm có: Phần thuyết minh và phần bản vẽ mà

em đã trình bày đầy đủ và thiết kế công nghệ dập phôi trục cam D6, khuôn cắt vành biên và cối cắt quy trình công nghệ gia công, chế độ cắt để gia công.

Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong đồ án tốt nghiệp này không thể tránh khỏi những sai sót Vậy em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em có thể hiẻu sâu hơn về môn học cũng nh các phơng án khác tối u hơn.

Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của hai thầy giáo hớng dẫn: Th.s Vũ Đình Trung và Th.s Bùi Ngọc Trân cùng các thầy giáo trong khoa cơ khí của trờng Đại Học ktcn đã tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án

đúng thời gian Đồng thời em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt khoá học cũng nh trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 3 năm 2001./.

Sinh viên

Cao Đông Phong.

PhÇn i

Ph©n tÝch tÝnh c«ng nghÖ cña chi tiÕt

chän ph¬ng ¸n chÕ t¹o ph«i

I - chức năng , điều kiện làm việc, công dụng của chi tiết

1 Chức năng

- Trục cam là bộ phận chi tiết không thể thiếu đợc trong động cơ điazen.Trục cam dùng để điều khiển cho Supap đóng mở đúng chu kỳ hút xả phân phốikhí

- Trục cam quay trong bộ phận bơm cao áp, kéo và đẩy con đội theo chutrình làm việc của bơm cao áp và đảm bảo cao áp phun nhiên liệu đúng chu kỳ

- Trục cam bao gồm hai cam lệch tâm (nhìn theo mặt cắt và E-E) và cácmặt trụ lắp nghép, các cổ trục không lắp nghép

- Phần cam lệch tâm đợc tiện định hình sau đó mài đánh bóng đạt Ra =0,63m

- Phần mặt trụ lắp nghép (đầu phía phải và phía trái) là khối trụ tròn xoay

22, 20 đợc tiện đạt độ bóng bề mặt là Ra = 0,32 m dùng để lắp nghép các ổ

bi, bạc đỡ, bánh lệch tâm

- Phần trụ tròn 18 đợc tiện đạt Ra = 0,63 m sau đó phay rãnh theo đểkhống chế chuyển động xoay của bánh răng và truyền mômen xoắn vì truyềndẫn của trục cam thờng là truyền dẫn bằng bánh răng.Do truyền dẫn bằng bánhrăng có kết cấu đơn giản và cặp bánh răng truyền dẫn khi phân phối khí thờng làcặp bánh răng nghiêng

- Phần cổ trục 18 có tiện ren để bắt bulông hãm

- Các đoạn phần thân trục 18 còn lại không tham gia lắp nghép mà chỉ cótác dụng đảm bảo cho sự phân bố đều nhau về khoảng cách giữa hai cam lệchtâm, vai trục, ngõng trục, cổ trục và đảm bảo chiều dài của trục cam nên phầnnày không gia công mà chỉ làm sạch các bavia, cạnh sắc do khi dập và cắt vànhbiên để lại

- Bề mặt làm việc của cam lệch tâm khi làm việc chịu ma sát với chu kỳ hút

và xả nhiên liệu theo chu trình làm việc do đó cần có độ bóng cao, thuận tiện choviệc bôi trơn có thể dùng chính nguyên liệu khi hút và xả làm dung dịch bôi trơnvì đó độ bóng bề mặt của cam phải đạt Ra = 0,63 m

- Vật liệu sản xuất trục cam: căn cứ vào chức năng điều kiện làm việc tathấy trục cam là chi tiết thờng chịu ma sát, chịu uốn, xoắn Nên vật liệu chính đểsản xuất trục cam là thép 45 Vì thép 45 là vật liệu có:

b = 610 N/mm2

ch = 280 N/mm2

Hàm lợng %P, %S 0,04%

Nếu thép có chất lợng tốt để đảm bảo chi tiết làm việc ổn định và thời gian

sử dụng bền hơn để đảm bảo độ bền và độ cứng của chi tiết đặc biệt là phần haicam lệch tâm và phần  22e7 cần đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 50  55 HRC

2 Yêu cầu kỹ thuật

Trục cam là một chi tiết dạng trục nên có các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Kích thớc đờng kính các cổ trục lắp nghép yêu cầu cấp chính xác 7  10

- Độ chính xác về hình dáng hình học, nh độ côn, độ ô van của các cổ trục nằmtrong giới hạn 0,25 mm  0,5mm dung sai đờng kính trục

- Đảm bảo dung sai chiều dài mỗi bậc là 0,05 mm  0,2mm

- Phần cam và phần  22e7 tôi cao tần đạt:

+ Độ thấm tôi 0,5mm  1,5mm

+ Độ cứng sau khi tôi 50  55 HRC

- Trục cam không cho phép có những vết nứt, rỗ, vết nhăm, vết trầy xớc, baviatrên những bề mặt gia công

- Độ không song song của các đờng sinh, mặt cam không có dạng hình côn sovới trục của trục cam không đợc quá 0,03/100mm khi đo kích thớc bề rộng củavấu cam.

- Sai lệch giữa đờng tâm rãnh then với đờng tâm trục cam không quá 0,1mm

- Sai lệch góc của vị trí 2 cam so với mặt phẳng góc đối xứng qua rãnh thenkhông quá 1 0

- Độ không trụ của các cổ trục và trụ lắp nghép không quá 2/3 cấp dung sai trênbản vẽ

Ii - xác định dạng sản xuất

1 ý nghĩa:

Dạng sản xuất phụ thuộc vào sản lợng sản phẩm trong năm, xác định sảnxuất hợp lý có ảnh hởng đến đầu t và hình thức tổ chức sản xuất Sản lợng sảnphẩm lớn ta đầu t thiết bị chuyên dùng, tổ chức sản xuất theo dây truyền sẽ đemlại hiệu quả kinh tế cao nhất, chất lợng sản phẩm tốt, thu hồi vốn đầu t nhanh

Nếu sản lợng sản phẩm thấp thì nên sử dụng trang thiết bị vạn năng tổchức sản xuất không theo dây chuyền, sẽ dem lại hiệu quả kinh tế cao

Từ đó ta thấy việc xác định dạng sản xuất hợp lý có ý nghĩa rất quan trọngtrong quá trình tổ chức sản xuất Dạng sản xuất phản ánh mối quan hệ qua lạigiữa các đặc trng kỹ thuật, công nghệvà các hình thức tổ chức sản xuất đợc sửdụng trong quá trình đó Xác định đúng dạng sản xuất sẽ nâng cao hiệu quả kinh

tế, kỹ thuật của quá trình sản xuất

1

i m N

100

3 1 100

5 1

áp dụng công thức:

GCT = VCT.

GCT : Khối lợng của chi tiết

VCT : Thể tích của chi tiết

 : Khối lợng riêng của vật liệu

Chi tiết gia công là thép 45 ,  = 7,85 Kg/dm3

Để thuận tiện cho việc tính toán và chế tạo phôi ta chia phôi trục cam ralàm 8 phần để tính thể tích từng phần rồi cộng lại

Gọi thể tích phần đầu phía trái là V1

Thể tích phần tiếp theo là V2 và V3

Thể tích hai cam là V4 và V6

Thể tích phần thân giữa 2 cam là V5

Thể tích phần bên phải cam là V7

Thể tích phần đầu phía phải cam là V8

Thể tích của trục cam là:

VCT = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 + V8

= V1 + V2 + V3 + 2V4 + V5 + V7 + V8 (V4 = V6)

3 2

2

1 0 , 62 0 , 0176

4

) 19 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2

2 0 , 15 0 , 0079

4

) 26 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2

3 0 , 145 0 , 0037

4

) 18 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2 6

4

) 39 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2

5 0 , 52 0 , 0132

4

) 18 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2

7 0 , 105 0 , 0026

4

) 18 , 0 (

14 , 3

D

3 2

2

8 0 , 185 0 , 0071

4

) 22 , 0 (

14 , 3

Căn cứ vào bảng 2 với số lợng < 1 ta xác định dạng sản xuất là hàng khối

Iii - chọn phơng án công nghệ chế tạo phôi

1 Phơng pháp tạo phôi trục Cam D6

Việc chế tạo trục Cam D6 để đạt đợc những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế,ngời kỹ s công nghệ phải xác định đợc kích thớc của phôi và chọn phôi thích hợpvới điều kiện sản xuất nên việc chọn phôi dựa trên những cơ sở sau:

- Vật liệu chế tạo phôi và cơ tính của vật liệu

- Hình dáng và kết cấu của chi tiết

- Khả năng đạt độ bóng của phơng pháp tạo phôi

- Điều kiện sản xuất cụ thể của nhà máy với chi tiết trục cam vật liệu là thép 45,loại vật liệu này có độ dẻo độ dai tốt phù hợp với các phơng pháp gia công cắtgọt sau này

Do những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòi hỏi độ chính xác độ bền cơ tính

và độ bóng bề mặt Để thoả mãn các yêu cầu trên việc sản xuất phôi trục cam cócác phơng pháp nh đúc, hàn, cán, rèn tự do, rèn khuôn, dập nóng trên máy búa

e Phơng pháp rèn khuôn

Có độ chính xác và độ bóng cao hơn, chế tạo đợc các chi tiết có kích thớcvừa và nhỏ phù hợp với sản xuất loạt lớn, hàng khối nhng chi phí lớn, đòi hỏi khirèn phải có lực tác dụng lớn

f Phơng pháp dập thể thể tích

* u điểm:

Đây cũng là hình thức rèn khuôn và đợc thực hiện trên máy búa dập là sự

điền đầy kim loại vào phần rỗng của khuôn nhờ lực va đập, nâng cao cơ tính củaphôi, thờng áp dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối

PhÇn ii

ThiÕt kÕ c«ng nghÖ dËp ph«i

trôc cam d6

I -phân loại vật dập

Quá trình công nghệ dập trên máy búa phụ thuộc vào dạng và kích thớccủa vật rèn Để thiết kế vật rèn và khuôn dập cần phải phân loại vật rèn theo cấutạo của nó và những dấu hiệu đặc trng sau:

Căn cứ vào hình dạng chi tiết trục cam D6 có đờng thẳng phân khuôn là

0-0 có trục chính kéo dài a-a trong quá trình dập chiếm u thế hơn Theo bảng 64trang 164 (Công nghệ rèn và rập nóng)

Ta tìm đợc phôi trục cam D6 thuộc nhóm I phân nhóm 1

Ii - thiết kế vật dập

1 Chọn mặt phân khuôn.

Vị trí mặt phân khuôn chọn theo chiều cao vật rèn liên quan tới lợng d,

phần thừa và góc nghiêng phía trên, phía dới của vật rèn Đờng phân khuôn nằmtrên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên hay nửa khuôn dới khi đó vật rèn

sẽ nằm trong lòng khuôn trên hoặc lòng khuôn dới do đó lợng kim loại thừa sẽkhông tràn đợc ra ngoài vành biên và sẽ không dập đợc chi tiết theo nh yêu cầu

Ngợc với phơng án I, phơng án này trọng lợng của chi tiết nằm toàn bộ ở

khuôn dới mặt phân khuôn này cho lợng d lớn không đối xứng qua tâm làm kimloại khó điền đầy ở lòng khuôn dới nên phơng án này không đảm bảo yêu cầu kỹthuật

Phơng án III:

Cho ta mặt phân khuôn đi qua giữa chiều cao của chi tiết lợng d chia đều ra hai nửa theo chiều cao của chi tiết đảm bảo chi tiết đối xứng qua tâm nh vậy chiều sâu ở lòng khuôn trên và dới bằng nhau kim loại điền đầy về hai phía là nh nhau

So sánh các phơng án đặt ra ta thấy phơng án III có nhiều u điểm hơn cả Tachọn mặt phân khuôn theo phơng III là hợp lý nhất đạt đợc mọi chức năng cũng

nh điều kiện kỹ thuật của chi tiết

+ Không điền đầy lòng khuôn

+ Lòng khuôn bị mòn hay gia công không chính xác

+ Vật rèn bị oxi hoá xây xát

Muốn cho độ nhẵn bề mặt vật rèn tốt, kích thớc chính xác cần phải:

+ Trớc khi dập làm sạch phôi và lòng khuôn tốt

+ Khống chế dung sai trong quá trình dập

Để xác định dung sai các kích thớc phôi trục cam bao gồm sai lệch tâm là

đại lợng chênh lệch cho phép lớn hơn kích thớc danh nghĩa gọi là dung sai (+)sai lệch giới hạn dới là đại lợng chênh lệch cho phép bé hơn kích thớc danhnghĩa gọi là dung sai (-)

Dung sai chung là:

y x y x

+ Lắp và đièu chỉnh khuôn trong quá trình dập

+ Nhiệt bị nung và thiết bị nung

+ Trình độ tay nghề của công nhân và công nghệ dập

Tất cả các lợng d trên gọi là lợng d trong quá trình dập kí hiệu là: R

- Lợng d trong quá trình gia công cắt gọt kí hiệu là: G

- Lợng d chung vật dập là:  G  R

Để nhận đợc vật rèn có độ chính xác cao với lợng d và dung sai tối thiểu dẫn đếnhạ giá thành rất lớn quá trình gia công cơ và tiết kiệm kim loại, trong những tr-ờng hợp đặc biệt tăng độ chính xác đến giới hạn có thể hoàn toàn không phải cắtgọt

Để đạt đợc những mục đích đó bằng cách

- Phơng pháp tinh chỉnh nóng và ép nguội vật rèn trên máy búa thay cho phơngpháp gia công bằng cắt gọt

- Sử dụng máy búa có công suất lớn hơn yêu cầu của vật rèn

- Chuẩn bị phôi tốt và dập sát mặt khuôn

- Lắp khuôn vào bệ đe và đầu búa đúng hớng điều chỉnh cẩn thận khe hở thanhdẫn hớng của đầu búa, khuôn phải có khoá để chống trợt

- Cải tạo chế độ nung phôi, tốt nhất là dùng lò diện cảm ứng thì phôi sẽ giảmoxyt, không bị thoát Cacbon giảm cháy hao kim loại làm sạch bề mặt vật rènbằng phun cát hay bằng thuỷ lực

- Phôi dập đúng nhiệt độ quy định

- Phải dập chỉnh hình sau khi cắt vành biên để chống cong vênh bề mặt

- Giảm số lần gia công cắt gọt nhng vẫn đạt đợc độ chính xác cao

- Sử dụng các biện pháp công nghệ tối u trong quá trình gia công

* Căn cứ vào khả năng cho phép và những yêu cầu đối với lợng d và dungsai cho chi tiết vật dập Dựa vào kết cấu vật dập phôi trục cam ta có những yêucầu kỹ thuật sau;

- Chiều cao lớn nhất : B = 39

- Chiều dài lớn nhất: L = 190

Vật liệu phôi trục cam là thép 45 cấp chính xác 7, các bề mặt gia công đạt RZ =0,32; RZ = 0,63 sản xuất hàng khối cấp chính xác 1.

Tra bảng 70 - (Sách Công nghệ rèn và dập nóng) ta đợc lợng d và dung sai nhsau:

7 ,

0,21

25 5

, 1 2

29 5

, 1 2

41 5

, 1 2 39

5 , 18 5

, 1 2 5

4 , 32 5

, 1 2 4

Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn bé dẫn tới lực cản sẽ giảm, lực ép chảy

để ép kim loại vào đầy rãnh cũng ít nhất và lòng khuôn cũng ít bị mòn Nhngviệc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn sẽ khó khăn nếu góc nghiêng sẽ tạo điềukiện thuận lợi cho việc lấy vật đập ra khỏi lòng khuôn Kim loại dễ điền đầy vàolòng khuôn nhng lại làm cho lòng khuôn chóng mòn tăng lợng d gia công tốnkim loại dẫn đến tăng giá thành chi tiết

Vậy nếu ta xác định góc nghiêng thành lòng khuôn thích hợp thì có thểthắng đợc lực ma sát dẫn đến việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn thuận lợi tuynhiên lực ma sát sinh ra trong quá trình dập còn do nhiều nguyên nhân khác nh

độ nhẵn bề mặt lòng khuôn lợng vẩy oxit của vật dập, nhiệt độ phôi dập, tốc độnguội phôi dập Hớng co ngót khi nguội kim loại và phụ thuộc vào ứng suất đànhồi của vật liệu, kích thớc và hình dáng của vật dập

Để xác định góc nghiêng của thành lòng khuôn ta phải căn cứ vào kết cấu

và kích thớc vật dập cụ thể phụ thuộc tỷ số h/b và l/b

Trong đó:

b: chiều rộng vật dập ở đoạn có góc nghiêng

h: chiều cao vật dập ở đoạn có góc nghiêng

l: chiều dài vật vật dập ở đoạn có góc nghiêng

Vì lực cản kim loại thành lòng khuôn nhỏ xét trục cam là chi tiết dạng trụcvật dập nhóm I thuộc phân nhóm 1 và đợc tạo bởi hai lòng khuôn (khuôn trên vàkhuôn dới) dựa theo các kích thớc của chi tiết ta có thể phân phôi trục cam rathành các phần để chọn góc nghiêng Phần đầu phía trái, phía phải, phần cam

- Đầu phía trái : h 9 , 5mm







b h

Tra bảng 71 [1] ta đợc  = 3o nhng chi tiết có chiều cao h < 30 mm Tăng  = 70

Đầu phía phải: h 11mm

tra bảng 71{1} ta đợc  = 5 0 do chiều cao h< 30mm ta lấy  = 7 0

Để thuận tiện khi lấy vật dập ra khỏi khuân dập ta lấy chung góc nghiêng

 = 7 0 Phần khuôn dới ta cũng làm tơng tự nh phần trên và cũng tìm ra đợcgóc nghiêng của thành khuôn là 70 ( vì chi tiết là chi tiết trục tròn đối xứng quatâm trục)

4 Đờng phân khuôn

Đờng phân khuôn đợc xác định theo chiều cao vật dập liên quan đến lợng

d, phần thừa và lợng d phía trên, dới của vật dập Đờng phân khuôn nằm trên mặtphẳng phân khuôn nửa khuôn trên và nửa khuôn dới ở giữa bề dày của vành biêntheo đờng của vật dập, đồng thời cũng nằm ở giữa khuôn trên và khuôn dới Vịtrí đờng phân khuôn theo chiều cao đảm bảo lợng d và phần thừa tối thiểu t

Nếu đặt đờng phân khuôn cao hơn hay thấp hơn sẽ làm tăng hay giảm ợng d, tăng khối lợng vật dập, tăng giá thành chi tiết

l-Với chi tiết vật dập là trục cam D6, dựa theo đặc điểm của chi tiết vànhững yêu cầu khi chọn đờng phân khuôn nên ta chọn đờng phân khuôn cho trụccanD6 là đờng thẳng nằm trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dới,

ở giữa bề dầy vành biên với đờng phân khuôn nh vậy sẽ đảm bảo đợc lợng d vàtính công nghệ trong quá trình dập

l-ợn đợc xác định hợp lý thì sẽ giúp cho kim loại

r

dễ điền đầy khuôn và việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn đợc dễ dàng Bán kínhgóc lợn nhỏ sẽ làm cho việc dập rất khó khăn, kim loại khó điền đầy lòng khuôn

và ở những chỗ đó tạo thành ứng suất tập trung nên rãnh lòng khuôn có thể bịnứt, thậm chí gây vỡ khuôn, khó khăn cho quá trình nhiệt luyện Bán kính lợn đ-

ợc chọn phụ thuộc vào tỷ số



h

từ đó ta chọn đợc bán kính lợn ngoài r và lợntrong R theo bảng 72[1}

Với vật dập là phôi trục cam có tỷ số

7.Vành biên và rãnh thoát biên

a ý nghĩa của vành biên :

Vành biên là vành kim loại thừa xung quanh vật dập trên mặt phẳng phânkhuôn, nó có ảnh hởng lớn đến quá trình dập ý nghĩa của vành biên khi dập trênmáy búa là:

+ Vào cuối quá trình dập vành biên tạo ra xung quanh vật rèn ngăn cảnkim loại chảy ra mặt phân khuôn mà bức kim loại chảy vào lòng khuôn làm điền

đầy vật dập

+ Trong thực tế rất khó tạo ra kích thớc của phôi và lòng khuôn trùng nhau,diện tích của các tiết diện ngang là không trùng nhau đợc vì thế cần phải cho thểtích của phôi lớn hơn thể tích lòng khuôn do đó sẽ có một ít kim loại chảy ravành biên

+ Vành biên đóng vai trò rất quan trọng là giảm lực va dập giữa nửa khuôntrên và nửa khuôn dới, giảm bớt sự toét và sứt khuôn

b Chọn dạng rãnh vành biên

Để tăng lực cản của kim loại chảy ra rãnh vành biên do đó điền đầy kimloại ở lòng khuôn cuối cùng đồng thời làm giảm lực cắt vành biên dẫn tới khe hởgiữa mặt khuôn trên và khuôn dới là nhỏ nhất

Qua phân tích u nhợc điểm của từng dạng trên bản vẽ hình 75 {1} xét chitết gia công là phôi trục cam và sản xuất hàng khối nên ta có thể chọn dạng rãnhvành biên thờng dùng nhất là dạng I, vì với kết cấu nh vậy làm cấu vành biên có

độ bền lớn vì nửa khuôn trên đốt nóng ít hơn nửa khuôn dới

Cầub

c

R

c Xác định kích thớc rãnh vành biên

Để xác định kích thớc rãnh vành biên ta dựa trên đặc tính chính của vậtdập tức là cấu tạo và kích thớc của nó Qua phân tích chi tiết vật dập phôi trụccam là chi tiết dạng trục thuộc nhóm I phân nhóm 1 có khối lợng nhỏ, đờng tâmtrục thẳng, vì là sản xuất hàng khối nên theo cách chọn dạng vành biên là dạng I

ta có công thức tính chiều cao hc của rãnh vành biên nh sau:

F4 : diện tích giữa hai cam

F5: diện tích phần đầu phía phải

 2

5

2 3

2 2

2

1 2 4

1

D D D D Fvd     

 : là hệ số tính đến mức độ điền đầy rãnh vành biên tra bảng 66,  = 0,4

Sd : diện tích rãnh biên tra bảng 65{1}

8 Lập bản vẽ vật dập.

Để lậpbản vẽ vật dập ta căn cứ vào các kích thớc và yêu cầu kỹ thuật của

chi tiết sau gia công cơ, dựa vào lợng d, dung sai vật dập, mặt phân khuôn

Bản vẽ dập ở trạng thái nguội

Bản vẽ vật dập ở trạng thái nóng

Iii - chọn các bớc dập và xác định kích thớc phôi

1 Xác định những số liệu cơ bản của vật dập

- Chiều dài lớn nhất Lvdmax = 196,5 mm

- Chiều rộng lớn nhất Bvdmax = 32 mm

- Chiều cao lớn nhất Hvdmax = 20 mm

- Diện tích hình chiếu của vật dập trên bề mặt phân khuôn Fvd = 2667,74

- Chu vi của vật dập trên hình chiếu bằng Cvd = 4081 mm

h 3 , 01

74 , 2667

76 , 192 80

vd

vd

5 , 193

74 , 2667

- Tỷ số

mm

B

L m

vdtb

8 , 13

5 , 193







- Vật liệu vật dập thép 45

2 Phôi tính toán và biểu đồ tiết diện

Cần tạo ra phôi có kim loại phân phối ở từng phần riêng đủ để điền đầy lòngkhuôn và lợng kim loại ra vành biên đồng đều nhng không phải chất kim loại

đầy lòng khuôn Mỗi diện tích tiết diện ngang của phôi chuẩn bị phải gần bằngtổng diện tích tiết diện của vật rèn và vành biên thờng tơng ứng đợc phôi nh vậykhông những nhận đợc vật rèn chất lợng cao, vành biên đồng đều phế liệu ít nhất

mà còn giảm mòn và h hỏng lòng khuôn dập Để đạt đợc mục đích đó dẫn tớiphải xây dựng phôi tính toán và những biểu đồ tiết diện của vật rèn

Phôi tính toán biểu đồ tiết diện

3 Tính toán tiết diện trung bình

Để tính toán kỹ thuật phôi ta đi xác định theo trình tự sau:

+ Xác định Stt theo công thức (1) {234} {1}

Stt = Svr + 1,4 Sr

Trong đó:

Svr : diện tích tiết diện vật rèn ở vị trí bất kỳ

Sr : diện tích tiết diện rãnh vành biên xác định

ở đây ta tính 6 giá trị dt cho 6 tiết diện vật dập khác nhau.Đặt các đoạn thẳng ờng kính nhận đợc trên đờng thẳng của tiết diện đó và nối các đầu đoạn thẳngthành đờng liên tục ta đợc bản vẽ phôi tính toán còn gọi là biểu đồ đờng kính

h stt

20

7,779

2

mm M

Diện tích tiết diện rãnh vành biên (mm 2 )

Diện tích tiết diện phôi tính toán s tt (mm 2 )

Đờng kính phôi tính toán

8 , 40721 82

16 , 21 9 , 29

a Thể tích phôi cần thiết bằng tổng thể tích vật rèn, phần thừa cho vành biên

và cháy hao.

b Chọn phơng pháp phôi

Thể tích của phôi và kim loại phân bố cần tính toán ( biểu đồ đờng kính)

từ những điều trên dẫn tới các kết luận nh sau:

* Kích thớc phôi ban đầu xác định từ 2 yếu tố cơ bản

7 ,

Sp   Mặt khác ở đây ta sử dụng lòng khuôn ép tụ trớc khi dập, theo bảng : (76)[1] ta có công thức sau:

7 , 19765



Ta lÊy : Lp = 188 mm

6 C¸c bíc dËp.

IV kết cấu và tính toán các lòng khuôn

Xác định hình dáng và kích thớc các lòng khuôn để thoả mãn các yêu cầucủa quá trình công nghệ dập vật dập đã cho, nghĩa là tạo ra lòng khuôn để đảmbảo chất lợng vật dập

Để thiết kế đợc các lòng khuôn của khuôn trên máy dập cần phải căn cứ vào:

- Bản vẽ vật dập

- Hình dáng và kích thớc phôi ban đầu

-Các bớc công nghệ trớc khi dập

1 Lòng khuôn dập tinh

Với lòng khuôn dập tinh đợc chế tạo, dựa trên bản vẽ vật dập từ đó ta thiết

kế bản vẽ chế tạo khuôn Khi chế tạo lòng khuôn các kích thớc đợc lấy theo bản

vẽ vật dập ở trạng thái nóng, còn khi gia công khuôn mà có kích thớc đã tính độ

co ngót của kim loại thì chỉ vẽ vật dập ở trạng thái nguội tức là tất cả các kích

th-ớc đều không tính độ co ngót Hầu hết các kích thth-ớc ngời ta tính 1,5% độ congót

ở đây với vật dập là phôi trục cam thiết kế ở trạng thái nóng nên khi thiết

kế lòng khuôn dập tinh các kích thớc cũng đợc lấy theo vật dập ở trạng tháinóng, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và điều kiện sản xuất hiện có Khi ghi kíchthớc phải đơn giản hoá để dễ lấy dấu làm dỡng và khuôn

Các kích thớc của lòng khuôn phải đảm bảo yêu cầu sau:

- Đảm bảo kết cấu của chiều cao đờng phân khuôn, các kích thớc nh gócnghiêng thành lòng khuôn, bán kính lợn

- Kết cấu lòng khuôn phải đảm bảo độ bền của khuôn, độ lắp ghép giữa khuôntrên và khuôn dới

- Kết cấu lòng khuôn phải thuận tiện cho việc gá lắp thao tác và lấy phôi ra khỏilòng khuôn

- Trong quá trình do độ mòn của lòng khuôn, khuôn dập không sát Việc chế tạolòng khuôn có thể thay đổi một chút về kích thớc để phù hợp với yêu cầu vật dập

- Để đơn giản trên bản vẽ chế tạo lòng khuôn các kích thớc về dung sai, gócnghiêng lòng khuôn, bán kính lợn nếu có thể ghi ở phần yêu cầu kỹ thuật

- Dung sai chiều sâu của lòng khuôn tốt nhất là lấy theo dung sai âm

Căn cứ vào những yêu cầu của lòng khuôn dập tinh, xét vật dập là phôi trục cam

ở đây các kích thớc và kết cấu của lòng khuôn đợc thể hiện trên bản vẽ chế tạolòng khuôn dập tinh

Lßng khu«n dËp tinh

2 Lòng khuôn chuẩn bị

Lòng khuôn chuẩn bị có kết cấu gần giống kết cấu của lòng khuôn dậptinh Góc ngiêng thành lòng khuôn dập chuẩn bị nh góc nghiêng ở lòng khuôndập tinh Bán kính lợn ở lòng khuôn chuẩn bị R1 lấy lớn hơn ở lòng khuôn dậptinh một đại lợng C

R1 = R + C

c Lấy theo bảng 78 (286) [1]

Bán kính lợn lấy giống nhau tại những chỗ chiều sâu rãnh lòng khuônchênh lệch nhau ít Với chiều sâu chênh lệch nhau lớn thì bán kính lợn khácnhau, để đơn giản trong việc gia công ta lấy thống nhất bán kính lợn, với lòngkhuôn chuẩn bị của trục cam ta thấy tại phần thân giữa hai cam và phía còn lạicủa cam đều có bán kính lợn ta lấy thống nhất theo lòng khuôn dập tinh là:

KÕt cÊu lßng khu«n dËp chuÈn bÞ

7 Miệng khuôn để cặp kìm

Miệng khuôn để cặp kìm là hốc đặc biệt ở phía trớc khuôn ở các lòngkhuôn dập tinh và dập chuẩn bị miệng khuôn để cặp kìm là để xoay phôi cặp vàokìm đồng thời đẻ lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn, ở đây ta thiết kế miệng khuôn

để cặp kìm ở đầu có đờng kính D = 26 mm do vậy kích thớc miệng khuôn để cặpkìm nh sau :

Với lòng khuôn ép tụ không cần làm vành biên và rãnh thoát biên Mục

đích của lòng khuôn ép tụ là tạo hình ban đầu cho vật dập trớc khi dập chuẩn bị

và dập tinh kim loại đợc điền đầy vào lòng khuôn dễ dàng, vật dập sau khi dậpkhông bị gấp nếp nứt và là lòng khuôn ép tụ nên các kích thớc không cần chínhxác cao

* Tính toán lòng khuôn ép tụ

Chi tiết gồm 2 phần đầu phía trái và phía phải cam, 2 cam và phần thân giữa 2cam có các tiết diện khác nhau Dựa vào biểu đồ tiết diện phôi tính toán ta tính

St: diện tích tiết diện vật rèn cùng với vành biên theo tiết diện phôi tính toán

- Bán kính lợn chuyển tiếp tính theo công thức:

Vì khi ép tụ phôi có đờng kính Df < 80 mm

Các tiết diện ngang dựng theo cung tròn

- Chiều rộng của lòng khuôn đợc xác định theo công thức 20 (310) [1]

Sp : diện tích tiết diệnphôi

+ Phần đầu phía trái

KÕt cÊu lßng khu«n Ðp tô

9 Xác định lực cần thiết và chọn máy dập

Chi tiết phôi trục cam là sản phẩm đợc sản xuất theo dạng hàng khối, cókích thớc chiều dày < 30 mm và ở dạng dài, đờng tâm trục thẳng nên việc tínhlực và chọn máy có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hởng tới năng suất , chất lợngsản phẩm và giá thành Dựa vào dạng sản phẩm và điều kiện kỹ thuật cho phépcủa thiết bị máy móc, khả năng chịu lực của vật dập, dựa vào thiết bị đã đợc tiêuchuẩn hoá để chọn thiết bị phù hợp với điều kiện sản xuất Voí chi tết phôi trụccam có dạng trục chính dài, khối lợng nhỏ ta dùng công thức tính lực nh sau:Diện tích hình chiếu của vật rèn trên hình chiếu bằng Fvr = 2554,3 mm2 = 255,4

cm2

Đờng kính tơng ứng:

cm F

Chiều dài của vật rèn Lvr = 19,3 cm

Chiều rộng trung bình của vật rèn là:

cm L

4 , 255

2 1 , 1 ) 9 , 16 005 , 0

3 , 19 1 , 0 1

Từ kết quả ta tính đợc dựa vào bảng 69 [1]

Ta chọn máy búa có trọng lợng đầu rơi là:

G= 2(tấn)

PhÇn iii

ThiÕt kÕ khu«n c¾t vµnh biªn

Trôc cam d6

I - Phân loại khuôn, nguyên công cắt và trạng thái cắt

Sau khi dập vật dập trong khuôn trên máy búa dập cần phải cắt vành biên

đây là nguyên công quan trọng trong quy trình công nghệ rèn dập và thờng sửdụng trên máy ép chuyên cắt vành biên

Thực chất của quá trình cắt là vật dập cũng với vành biên đợc đặt trên cối

có lỡi cắt theo chu vi vật dập chày đẩy vật dập vào cối tách khỏi vành biên Đốivới vật dập là trục cam thì mép cắt của cối sát với mép vành biên còn chày cáchvành biên từ 5  8mm nên chỉ đóng vai trò đẩy trong khi cắt không cần phải gạtvành biên

- Vật dập có kích thớc trung bình, vật liệu là thép 45 có hàm lợng %C <0,6% nên ta cắt vành biên ở trạng thái nguội, cắt nguội có năng suất cao điềuchỉnh chày, cối đơn giản

- Vì là cắt nguội và vật dập có kích thớc trung bình chỉ sử dụng mỗi lòngkhuôn cắt do đó ta dùng khuôn liên tục để cắt Trớc khi cắt phôi đợc thờng hoá

Ii - điều chỉnh chày, cối và độ hở

Khuôn cắt gồm có cối cắt kẹp chặt vào áo cối, lắp trên bàn máy ép, chàylắp vào áo chày hoặc kẹp vào để rồi bắt chặt lên đầu trợt của máy lỡi cắt theochu vi của cối qua gia công theo đờng bao vật dập ở mặt phân khuôn, điều chỉnhdựa theo kích thớc vật dập Nếu cối làm bé thì sẽ cắt một phần lợng thừa ra vànhbiên, do đó cắt không đều và làm cong vênh vật dập trong khi cắt Nếu cối cắtrộng hơn vật dập tạo nên khe hở giữa cối và vật dập khi cắt sẽ bavia lên phíatrên

- Kích thớc của mép cắt ở cối làm theo kích thớc đờng bao của vật dập, còn kíchthớc của chày thì giảm đi độ hở 

Với vật dập là trục cam có dạng trụ, chày phải gia công phù hợp với đờngkính để tránh vật dập xoay và có thể cắt lệch về một phía Cần phải chỉnh độ hởcho đều để tránh hiện tợng lôi bavia Để đơn giản ta sử dụng hình 313 ( loại II)

và bảng kèm theo để tra với đơng kính

III - cối và áo cối, các lòng khuôn trên khối khuôn

- Cối cắt đợc chế tạo nguyên bằng thép dụng cụ và cối cắt đợc bắt chặt với áo cốibằng vít Trên mỗi khuôn chỉ bố trí duy nhất một lòng khuôn cắt hình dáng củalòng khuôn cắt có kết cấu giống hệt nh lòng khuôn dập tinh

- Theo đờng bao của mép cắt phía trong cối làm góc côn 70 để vật dập sau khi cắtrơi tự do Mặt trên của cối làm vành rộng i = 7 (mm) theo hình dáng chungquanh vành biên hạ xuống sâu h = 10 (mm) với góc 30 0 có bán kính lợn R5

- Để đảm bảo độ bền của cối cắt các kích thớc đợc tra theo bảng 101 (496) [1]

là :

Hmin = 50 mm

b = 45 mm

h = 10 mm

- Chiều dày lòng khuôn cối theo bảng 101 (496)[1] là h = 50

- Chiều dài tối thiểu

196 + 29.2 + 28,1.2 = 310,2 mm

- Các kích thớc khác lấy theo tiêu chuẩn của khuôn cắt vì cắt ở trạng thái nguội

do vậy chọn loại áo cối thấp để vật dập rơi suốt qua bàn máy Lỗ thoát vật dập ởvật dập ở áo cối làm lớn hơn lỗ thoát ở cối cắt 3  4 mm

- Độ hở giữa chày và cối lớn hơn 0,5 mm nên không cần dùng trụ và bạc dẫn ớng

h-Vậy kích thớc của khối khuôn cắt ta lựa chọn có các kích thớc là :

để chày có chuỗi đuôi én