Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết kế công nghệ dập – Qui trình công nghệ gia công tay biên động cơ D6

Tay biên là chi tiết quan trọng không thể thiếu được trong tất cả các động cơ đốt trong. Tay biên trực tiếp tham gia biến chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại. Tay biên D6 được chế tạo bằng thép 45 gồm đầu nhỏ không tháo dời được, trong đó có lắp bạc lót bằng đồng. Thân tay biên tiết diện hình chữ I và đầu to lắp bạc dời, gồm hai nửa ghép với nhau băng hai bulông M8.

Lời nói đầuTrong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nớc, các ngành kinh tế nói chung vàngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tơng đối rộng và phảibiết 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 đợctiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thứcnày để làm đồ án cũng nh công tác sau này

Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đợc giaonhiệm vụ: “Thiết kế công nghệ dập – Qui trình công nghệ gia công tay biên động cơ D6”

Đây là một đề tài mới và khó đối với em Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ ántốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn: ThS Vũ Đình Trung với sự học hỏi củabản thân em đã đa ra phơng pháp dập phôi tay biên D6 và quy trình công nghệ gia công, tay biênphơng án này sẽ đảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật

- Đồ án tốt nghiệp của em gồm có phần thuyến minh và phần bản vẽ mà ở đó đã trìnhbày đầy đủ về thiết kế công nghệ dập phôi tay biên D6, và quy trình công nghệ gia công tay biên,chế độ cắt , đồ gá, máy, dùng để gia công

- Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong đồ án nàykhông thể tránh khỏi sai sót Vậy em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em

có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng nh các phơng án khác hợp lý hơn

- Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn ThS Vũ Đình Trung cùng các thầy giáotrong khoa cơ khí – Trờng ĐHKTCNTN đã tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án đúng thờihạn Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các ban đã giúp đỡ emtrong suốt 5 năm học qua cũng nh trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 04 năm 2006

Sinh viên

Yêu cầu kỹ thuật

1 Không cho phép hàn đắp

2 Trên bề mặt gia công không cho phép có vết nứt, gãy, gỉ sắt, lõm rỗ

3 Độ lệch của đừơng nối tâm hai lỗ so với trục đối xứng < 0.1 mm

4 Độ lệch của hai đừơng tâm lỗ lên mặt phẳng cho phép < 0.06 mm

5 Độ ô van của lỗ dâu nhỏ < 0.01 mm

6 Tổ chức kim loại ở chỗ gãi mẫu thử không có hiện tựơng điểm trắng hay bọt, vết nứt, đứt đoạn xốp

7 Trên bề mặt gia công không cho phép vết nhăn, phải tẩy sạch các

27 +0.2 -0.1

27 +0.2 -0.1

R4

R80

R5

R5 R0,5

0.95 B

10

C C

E

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:

Tay biên là chi tiết quan trọng không thể thiếu đợc trong tất cả các động cơ

đốt trong Tay biên trực tiếp tham gia biến chuyển động tịnh tiến của piston sangchuyển động quay của trục khuỷu và ngợc lại Tay biên D6 đợc chế tạo bằng thép

45 gồm đầu nhỏ không tháo dời đợc, trong đó có lắp bạc lót bằng đồng Thân taybiên tiết diện hình chữ I và đầu to lắp bạc dời, gồm hai nửa ghép với nhau bănghai bulông M8

Mặt trong của lỗ đầu nhỏ phải gia công đạt Ra = 2,5 để lắp chặt với bạc.Mặt trong của lỗ đầu to phải gia công đạt Ra = 12,5 để lắp trung gian với bạc.Chuyển tiếp giữa đầu nhỏ và thân R10, R30, R40

Chuyển tiếp giữa đầu to và thân R12, R80, R8

Mặt trong của lỗ đầu to có khoét rãnh bán nguyệt để định vị bac

Trên đầu nhỏ có lỗ dẫn dầu lệch với bạc chi tiết một góc 500

Tại hai lỗ để bắt bulông có phần định vị 8,5 phần ren M8

2/ Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết:

Tay biên D6 là một chi tiết dạng càng, đầu to đợc ghép bởi hai nửa bằnghai bulông M8 nên chúng có các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Cơ tính sau khi nhiệt luyện lần cuối phải đạt độ dãn dài tơng đối, độ co

t-ơng đối, độ dai va đập 35, mẫu thử có thể phân bố dọc, độ cứng 25 – 30 HRC

- Chế tạo bằng phơng pháp dập thể tích

- Tổ chức kim loại ở chỗ gẫy của mẫu thử không đợc có hiện tợng điểmtrắng hay bọt, sự phân tầng của những chất phi kim loại và vết nứt Tổ chức kimloại trong mặt cắt dọc phải đợc đặc trng bằng hớng của thớ dọc theo đờng trụcphù hợp với hình dạng bên ngoài không có hiện tợng đứt đoạn, xốp

- Trên bề mặt đã gia công không cho phép có vết nứt, gãy, gỉ sắt, lõm, lỗrỗng

- Đờng gép khuôn cho phép có ba via dến 1,5mm, không cho phép có vếtnhăn, phải tẩy sạch các khuyết tật và ba bia 1,5mm đạt Rz40

- Độ lệch của hai đờng tâm lỗ lên mặt pohẳng cho phép nhỏ hơn bằng0,06/100

- Độ lệch của nối tâm hai lỗ so với trục đối xứng  0,5mm

- Không cho phép hàn đắp

- Độ côn ô van của lỗ đầu nhỏ  0,01mm Kích thớc đầu to cho phép 

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

Từ đó ta thấy việc xác định dạng sản xuất hợp lý dẫn đến quá trình sản xuất

đạt hiệu quả cao

7 15

GCT : khèi lîng cña chi tiÕt

VCT : thÓ tÝch cña chi tiÕt

 : khèi lîng riªng cña vËt liÖu VËt liÖu cña chi tiÕt thÐp 45

III Chọn phơng án công nghệ chế tạo phôi tay biên D6

1/ Phơng pháp tạo phôi tay biên D6:

Việc chế tạo tay biên D6 để đạt đợc những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế,

ng-ời kỹ s công nghệ phải xác định đợc kích thớc phôi và chọn phôi thích hợp với

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 cụ thể sản xuất của nhà máy ở đây chi tiết tay biên D6 vật liệu

là thép 45, với loại vật liệu này có độ dẻo độ dai tốt phù hợp với các phơng phápgia công cắt gọt 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 tay biên D6

có các phơng pháp nh đúc, hàn, gia công áp lực (cán, rèn, dập nóng) Ta phải sosánh lựa chọn giữa các phơng pháp để đa ra phơng án tạo phôi hợp lý đảm bảo cả

về hai mặt kinh tế và kỹ thuật

Ưu điểm: Tạo ra các chi tiết có hình dáng phức tạp đảm bảo cơ tính.

Nhợc điểm: Năng suất thấp, vốn đầu t lớn, giá thành cao nên ít dùng và

đặc biệt tay biên làm việc trong điều kiện chịu tải trọng va đập lớn nên không chophép chế tạo phôi bằng phơng pháp hàn

c/ Phôi cán:

Ưu điểm: Phơng pháp này tạo phôi đơn giản, rẻ tiền, dễ chế tạo và năng

suất cao

Nhợc điểm: Phôi có hình dáng đơn giản trên bề mặt Thép cán thông thờng

đợc tiêu chuẩn hoá, và đặc biệt với chi tiết tay biên D6 hình dáng phức tạp nên rấtkhó chế tạo bằng phơng pháp này

d/ Phôi rèn tự do:

Ưu điểm: Vốn đầu t thấp, thiết bị đơn giản, kim loại bị biến dạng về tất cả

các hớng cho nên phôi có cơ tính tốt

Nhợc điểm: Khó tạo đợc phôi có hình dáng phức tạp, năng suất thấp,

không phù hợp với dạng sản xuất loạt, chỉ phù hợp với dạng sản xuất loạt nhỏhoặc đơn chiếc

e/ 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 dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối nhng chi phí lớn, đòihỏi phải có lực ép lớn

f/ Dập thể tích:

1:> Dập thể tích trên máy búa

Ưu điểm: Đây cũng là hình thức rèn khuôn nó thờng cho phôi có hình

dáng phức tạp đạt độ chính xác cao Nâng cao cơ tính của phôi thờng áp dụng sảnxuất loạt lớn, hàng khối

Tiết kiệm kim loại, giảm thời gian gia công cơ khí, giá thành hạ

Nhợc điểm:

Do dập trên máy búa lực ép lớn va đạp nhiều nên việc chế tạo khuôn khókhăn, giá thành sản phẩm tơng đối cao

2:> Dập thể tích trên máy ép trục khuỷu

Phơng pháp này phôi có độ bóng Rz = (160  40) m Phôi có cơ tính cao

có thể tạo đợc phôi có hình dáng phức tạp

Ưu điểm:

Máy làm việc êm, độ cứng vững tốt, dẫn hớng êm, chính xác, tốc độ củamáy nhanh, có thể đẩy phôi tự động Phơng pháp dập nóng đảm bảo chất lợng vậtdập cao, tiết kiệm lợng tiêu hao kim loại, năng suất lao động cao, thuận tiện choquá trình tự động và cơ khí hoá

Sau khi đã điều chỉnh máy và lắp khuôn máy làm việc với hành trình cố

định nên chiều cao vật rèn chính xác, thao tác của công nhân đơn giản dễ dàng,thợ bậc thấp cũng làm đợc, đồng thời giảm đợc nhiều sức lao động của côngnhân

Máy ép làm việc êm, nên các bộ phận làm việc lâu hỏng, năng lợng tiêu phí

ít hơn và nhà xởng xây dựng nhỏ hơn Nhờ máy ép dễ tự động hoá và dễ trang bịnhững thiết bị phụ đảm bảo an toàn lao động nên ít xảy ra tai nạn lao động

Nhợc điểm:

- Giá thành của máy ép cao

- Khi quá tải thờng xảy ra kẹt máy, nhiều trờng hợp rất khó giải quyết

- Kích thớc phôi ban đầu cần phải chính xác

- Khó đánh sạch lớp oxy hoá nên yêu cầu thiết bị nung phải không có hoặc

ít hiện tợng oxy hoá

- Tính chất vạn năng so với máy búa dập kém hơn nên phải có thiết bị phụ

để tạo phôi

Tuy vậy có những nhợc điểm này, nhng phơng pháp dập nóng trên máy ép

là u việt hơn cả vì nó đảm bảo đợc những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết và tínhkinh tế, tiết kiệm kim loại, năng suất cao dễ tự động hoá và cơ khí hoá trong quátrình sản xuất

3/ Chọn phơng pháp chế tạo phôi:

Qua phân tích u nhợc điểm của các phơng pháp tạo phôi ta nhận thấy

ph-ơng pháp tạo phôi bằng dập nóng trên máy ép trục khuỷu là một phph-ơng pháp uviệt hơn cả nếu ta chế tạo đợc khuôn và lòng khuôn chính xác nên ta chọn phơngpháp này để chế tạo phôi tay biên D6 trong quá trình sản xuất

PhÇn II ThiÕt kÕ c«ng nghÖ dËp ph«i

tay biªn D6

I Phân loại vật dập

Quá trình công nghệ dập trên máy ép trục khuỷu phụ thuộc vào dạng củavật dập Để thiết kế vật dập và khuôn dập cần phải phân loại vật dập theo cấu tạocủa nó và theo đờng phân khuôn, dạng trục chính vật dập, hình dáng vật dập Dựavào những đặc điểm trên ngời ta chi ra làm 4 nhóm vật dập Bảng 87 trang 390[1](Phân loại vật dập trên máy ép trục khuỷu)

Dựa vào đặc điểm của 4 nhóm vật dập đó, xét chi tiết gia công tay biên D6

là vật dập có dạng dài, tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng là:

6 , 2 70

182 1

II Thiết kế vật dập

1/ Chọn mặt phân khuôn:

Vị trí mặt phân khuôn theo chiều cao vật dập, liên quan tới lợng d, phầnthừa và góc nghiêng phía trên, phía dới của vật dập Đờng phân khuôn nằm trênmặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dới ở giữa bề dày của vành biên

đồng thời cũng nằm ở giữa màng ngăn lỗ đột ở phía trong và từ đó bắt đầu gócnghiêng trên dới của vật dập

Vị trí đờng phân khuôn theo chiều cao của vật dập sao cho đảm bảo lợng dquy định và phần thừa

Nếu ta đặt vị trí đờng phân khuôn cao hơn hay thấp hơn so với các phơngpháp trên đều dẫn tới tăng phần thừa do đó tăng trọng lợng vật dập

ở đây chi tiết là phôi tay biên D6 để tạo thuận lợi cho việc gia công và chếtạo khuôn cũng nh lấy phôi đợc dễ dàng ta có các phơng án lựa chọn mặt phânkhuôn nh sau:

Hình 2a: Cho ta mặt phân khuôn ở giữa chiều rộng chi tiết, chứa tâm hai lỗ

đầu to và đầu nhỏ Mặt phân khuôn này để lại lợng d lớn ở hai lỗ và góc nghiêngthành bên, độ chênh lệch lòng khuôn lớn khó khăn cho việc điền đầy kim loại.Hơn nữa mặt phân khuôn này sẽ không tạo đợc tiết diện chữ I

ở thân chi tiết mà thay thế bằng tiết diện hình chữ nhật do đó ta phải thay

đổi kết cấu chi tiết, nh thế tuổi thọ của chi tiết sẽ không đảm bảo

Hình 2b: Cho ta mặt phân khuôn đi qua mặt đầu hai lỗ, vật dập sẽ nằmhoàn toàn ở lòng khuôn trên Mặt phân khuôn này cho lợng d lớn, không đối xứngqua tâm chi tiết và kim loại khó điền đầy ở lòng khuôn trên hơn do đó sẽ không

đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết

Hình 2c: Cho ta mặt phân khuôn đi qua mặt đầu hai lỗ, vật dập sẽ nằmhoàn toàn ở lòng khuôn dới Mặt phân khuôn này cho lợng d lớn, không đối xứngqua tâm chi tiết và kim loại khó điền đầy ở lòng khuôn dới hơn do đó sẽ không

đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết

Hình 2d: Cho ta mặt phân khuôn đi qua giữa chiều cao của chi tiết, lợng dchia đều ra hai nửa theo chiều cao của chi tiết đảm bảo chi tiết đối xứng qua tâm

Nh vậy chiều sâu lòng khuôn ở khuôn trên và khuôn dới bằng nhau kim loại điền

đầy về hai phía nh nhau

So sánh các phơng án chọn mặt phân khuôn trên ta thấy phơng án hình 2d u

điểm hơn cả Ta chọn mặt phân khuôn theo phơng án này, mặt phân khuôn vuônggóc với tâm hai lỗ 45, 25 và đi qua trung điểm chiều cao chi tiết chia chi tiết.Tại hai lỗ có màng ngăn để giảm lợng d gia công (đề cập đến ở phần sau)

2/ Xác định lợng d, dung sai vật dập:

a/ Dung sai: là độ chênh lệch cho phép của kích thớc danh nghĩa của vật

dập do một số nguyên nhân:

+ Dập không đúng chiều cao

+ Không điền đầy lòng khuôn

+ Lòng khuôn bị mòn hay gia công không thật đúng

+ Vật dập bị oxi hoá bị xây sát

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

+ Trớc khi dập làm sạch phôi và lòng khuôn

+ Khống chế dung sai trong quá trình dập

Để xác định dung sai các kích thớc phôi tay biên D6 bao gồm sai lệch trên

là đại lợng chênh lệch cho phép lớn hơn kích thớc danh nghĩa gọi là dung sai (+),

sai lệch dới là đại lợng chênh lệch cho phép bé hơn kích thớc danh nghĩa gọi làdung sai âm (-).

b/ Lợng d: Là lớp kim loại cần bóc đi khỏi bề mặt vật dập trong quá trình

gia công cơ

+ Lợng d đợc tạo bởi do các nguyên nhân sau:

- Khuyết tật trong quá trình dập

- Độ chính xác của thiết bị dập

- Lắp và điều chỉnh khuôn trong quá trình dập

- Nhiệt độ 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: Ký hiệu là R

+ Lợng d trong quá trình cắt gọt ký hiệu là G

+ Vậy lợng d chung vật dập sẽ là:

 = G + R

- Để nhận đợc vật dập có độ chính xác cao với lợng d và dung sai tối thiểudẫn đến hạ giá thành trong quá trình gia công cơ và tiết kiệm kim loại Để đạt đợcmục đích đó bằng cách:

- Sử dụng máy ép có công suất lớn hơn yêu cầu của vật dập, chuẩn bị phôitốt và dập sát mặt khuôn

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

- Cải tạo chế độ nung phôi, tốt nhất là dùng lò điện cảm ứng thì phôi giảm

ô xít, không bị thoát cácbon, giảm hao cháy kim loại và làm sạch vật dập

- Phôi dập đúng nhiệt độ quy định

- Dùng phơng pháp tốt nhất để chống cong vênh đối với vật dập

- Giảm số lần gia công cắt gọt nhng vẫn đảm bảo 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 của vật dập là tay biên D6 và những yêucầu kỹ thuật của chi tiết:

Với vật liệu thép 45 độ chính xác I (Vì sản xuất hàng khối) Các bề mặt giacông đạt độ nhẵn Rz40  Rz20 ta lấy thêm một lợng d  = 0,15 mm Các bề mặtgia công đạt độ nhẵn Rz20 trở lên ta lấy thêm một lợng d  = 0,25 mm.

Tra bảng 88 trang 399(1) ta đợc lợng d và dung sai:

Theo H = 1 0 , 8

5 , 0





Theo B = 1 0 , 7

6 , 0





Theo L = 1,25 0 , 9

7 , 0



 lấy bằng 23 0 , 7

6 , 0





45-1*2-1.15*2 = 42.7 0 , 7

6 , 0



 lấy bằng 42 0 , 7

6 , 0





19 + 1 = 20 0 , 7

6 , 0





23+2+1.25 = 26.25 0 , 8

5 , 0



 lấy bằng 30.5 0 , 8

5 , 0





70 + 2 = 72 0 , 7

6 , 0





18+23+4+1 = 46 0 , 9

7 , 0

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 Nhng việclấy vật dập ra khỏi lòng khuôn sẽ khó khăn do vật dập bị giữ chặt ở lòng khuônbởi lực ma sát, nên muốn lấy đợc vật dập ra phải nhờ cơ cấu đẩy phôi riêng, nhngviệc thực hiện khó khăn và mất thời gian giảm năng suất

Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn lớn sẽ tạo thuận lợi cho việc lấy vật dập

ra khỏi lòng khuôn, kim loại dễ điền đầy vào lòng khuôn nhng lại làm cho lòngkhuôn chóng mòn, tăng lợng d gia công cơ, tốn kim loại dẫn đến việc tăng giáthành của chi tiết

Vậy nếu ta chọn góc nghiêng thành lòng khuôn thích hợp thì có thể thắng

đợc lực ma sát, dẫn đến việc lấy vật dập ra khỏi vị trí lòng khuôn thuận lợi Tuyvậy lực ma sát sinh ra trong quá trình dập còn do nhiều nguyên nhân khác nh độnhẵn bề mặt lòng khuôn, lợng vẩy ôxit của vật dập, nhiệt độ phôi dập, tốc độ

nguội vật dập, hớng co ngót khi nguội kim loại và phụ thuộc vào ứng suất đàn hồicủa vật liệu, kích thớc hình dạng của vật dập

Tuy nhiên việc xác định góc nghiêng còn phụ thuộc vào khả năng cho phépdùng góc nghiêng tối thiểu, chính là phụ thuộc vào trạng thái của máy búa và khảnăng công nghệ của sản xuất

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

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

Trong đó:

b : chiều rộng của vật dập ở đoạn có góc nghiêng

h : chiều cao của vật dập ở đoạn có góc nghiêng

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

Nếu tỷ số h/b nhỏ thì cho ta góc nghiêng bé và ngợc lại

Nếu tỷ số l/b lớn thì cho ta góc nghiêng lớn và ngợc lại

Vì lực cản kim loại ở thành lòng khuôn nhỏ, xét tay biên D6 là chi tiết dạngcàng, vật dập nhóm I thuộc phân nhóm 1b và đợc tạo bởi 2 lòng khuôn (khuôntrên và khuôn dới) Dựa theo các kích thớc chi tiết ta có thể phân phôi tay biên D6

ra thành hai phần để chọn góc nghiêng: phần đầu và phần thân

Phần đầu (Gồm đầu to và đầu nhỏ):

h = 15 mm

b = 5,5 mm

l = 46 mm

=> h/b = 15/5,5  1  3 ; l/b = 46/5,5 >3

Theo bảng 71 trang 205[1] ta đợc góc nghiêng thành bên của khuôn  = 50.Nhng vì chi tiết có chiều cao nhỏ hơn 30mm, nên góc nghiêng chọn tăng lên  =

4/ Đờng phân khuôn:

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

d, phần thừa và góc nghiêng phía trên, phía dới của vật dập Đờng phân khuônnằm phía trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dới ở giữa bề dày củavành biên, đồng thời cũng nằm ở giữa màng ngăn lỗ đột ở phía trong và từ đó bắt

đầu góc nghiêng của vật dập Vị trí đờng phân khuôn theo chiều cao đảm bảo ợng d  và phần lợng d thừa tth

Nếu ta đặt đờng phân khuôn cao hơn hay thấp hơn sẽ làm tăng hoặc giảm ợng d => tăng khối lợng vật dập; tăng giá thành chi tiết

l-Với chi tiết vật dập là phôi tay biên D6, dựa theo đặc điểm của chi tiết vànhững yêu cầu khi chọn đờng phân khuôn ta chọn đờng phân khuôn cho phôi taybiên D6 là đờng thẳng nằm trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và d-

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

5/ Xác định màng ngăn lỗ đột:

Chi tiết có 2 lỗ suốt nhng vật rèn trên máy ép không thể tạo đợc lỗ suốt, màvẫn còn lại một màng, màng đó phải đột sau khi cắt vành biên Để màng dầy thìkhó đột, màng mỏng thì chóng mòn lõi khuôn

* Với lỗ ở đầu to thì chiều dày màng ngăn đợc tính theo công thức:

Màng làm chiều dày thay đổi:

Smin = 0,65*S = 3,198 mm Lấy Smin = 3mm

Smax = 1,35*S = 6,642 mm Lấy Smax = 6,6mm

6/ Xác định bán kính góc lợn vật dập:

Bán kính góc lợn hợp lý giúp cho kim loại dễ điền đầy khuôn và việc lấyvật dập ra khỏi lòng khuôn đợc dễ dàng Bán kính lợn ngoài r nhỏ sẽ làm cho việcdập rất khó khăn, kim loại khó điền đầy lòng khuôn và ở những chỗ đó tạo thànhứng suất tập trung nên rãnh lòng khuôn có thể bị nứt, thậm trí vỡ khuôn, khó khăncho quá trình nhiệt luyện Bán kính lợn trong R nhỏ thì kim loại chảy rất khókhăn Dễ gây ra hiện tợng đứt, tạo thành xoắn và gấp nếp ở các rãnh sâu và sắccạnh Bán kính lợn đợc chọn tuỳ thuộc vào tỷ số h/b (chiều cao/chiều rộng vật dậptại chỗ có bán kính lợn) Giá trị bán kính lợn đợc xác định theo bảng 72[1].

*Tại tiết diện chữ I ta có tỉ số 1

4

7 , 3

2°

1 1

6,6 14

7/ Vành biên và rãnh thoát biên:

Vành biên là vành kim loại thừa xung quanh vật dập trên mặt phân khuôn

nó có ảnh hởng lớn đến quá trình dập

a/ ý nghĩa của vành biên:

Vành biên tạo ra chung quanh vật dập, ngăn cản kim loại chảy ra mặt phânkhuôn mà buộc 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.

Do đó thể tích của phôi phải lớn hơn thể tích của lòng khuôn nên sẽ có một ít kimloại thừa chảy ra vành biên

Vành biên có tác dụng làm giảm lực va đập giữa nửa khuôn trên và nửakhuôn dới giảm bớt sự toét và sét khuôn

Với vật dập càng phức tạp thì kim loại chảy ra rãnh vành biên càng nhiềunên khi chọn thể tích vành biên phải đạt đợc yêu cầu vật dập điền đầy tốt nhất.Tuy nhiên việc xác định thể tích vành biên còn phải tính đến sai số cho việc cắtphôi ban đầu và độ chính xác của các bớc tạo phôi trớc khi dập, độ bền của lòngkhuôn Ngoài ra thể tích vành biên cần phải đảm bảo độ bền của khuôn và tiếtkiệm kim loại nhất

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 đồng thời giảm lực cắt vành biên dẫn tới chọn khe hở giữa mặtkhuôn trên và mặt khuôn dới là nhỏ nhất Nếu khe hở lớn dẫn đến vành biên sẽdày khó cắt

Qua phân tích u nhợc điểm của từng dạng xét chi tiết gia công là phôi taybiên D6 ứng dụng trong sản xuất hàng khối nên ta có thể chọn dạng rãnh vànhbiên dạng I Vì với kết cấu nh vậy làm cầu vành biên có độ bền lớn vì nửa khuôntrên đốt nóng ít hơn nửa khuôn dới

c/ Xác định kích thớc rãnh vành biên:

Qua phân tích chi tiết vật dập phôi tay biên D6 là chi tiết dạng càng thuộcnhóm 1 phân nhóm 1b là một chi tiết có khối lợng nhỏ, đờng tâm trục có dạngthẳng và sản xuất hàng khối nên theo cách chọn dạng vành biên dạng 1 ta có côngthức tính chiều cao hc hay chiều dày của rãnh vành biên ở mặt phân khuôn nh sau:

hc = 0,015 F vd

Fvd : diện tích vật dập

Fvd = F1 + F2 + F3 + F4

F1 : là diện tích phần đầu nhỏ phôi tay biên D6

F2 : là diện tích phần thân phôi tay biên D6

F3,4 : là diện tích phần đầu to phôi tay biên D6

Fvd = 9864 mm2

hc = 0,015 9864 = 1,498 mm

Chọn theo bảng 65 trang 178[1], ta có hc = 1,5 theo chiều dọc ta thấy ứngvới rãnh 1; hc = 1,5; h1 = 5; R = 1

Vậy dập đơn giản và thấp nên chọn chiều rộng rãnh loại 1:

b = 6,5; b1 = 18; hctb = 0,2; sr = 86,25 mm2

R15

R2 R1 R1

R2 1,5

 _ là hệ số tính đến mức độ điền đầu rãnh vành biên, tra bảng 66 – [1]

Ta có vật dập thuộc nhóm 1, trọng lợng 1  2 kg chiều rộng rãnh loại 1

Có nh vậy bản vẽ vật dập mới đạt yêu cầu ở đây vật dập đợc tạo bởi hailòng khuôn (khuôn trên và khuôn dới) tạo nên 1 vật dập thành một khối thốngnhất phù hợp với công nghệ dập

Theo bản vẽ chi tiết và các bớc tính toán ở trên ta thiết lập đợc các kích

th-*Vật dập trạng thái nguội có kích thớc cơ bản là giống kích thớc của bản vẽchi tiết nhng những chỗ phải gia công thì phải cộng thêm một phần lợng d giacông.

*Vật dập trạng thái nóng, các kích thớc phải kể đến độ co ngót theo chiềudài vật dập nh sau:

- Khoảng cách giữa tâm 2 lỗ: 133,7

- Độ dầy của đầu to và đầu nhỏ: 31

- Độ dài phần bắt vít ở đầu to: 46,7

- Các kích thớc nhỏ khác, độ co ngót không đáng kể

Bản vẽ vật dập ở 2 trạng thái đợc thể

hiện nh hình bên

30, 5 +0 ,1

20

+0 ,1

31 +0 ,1

31 +0 ,1

III Chọn các bớc dập và xác định kích thớc

1/ Xác định những số liệu cơ bản của vật dập:

Dựa vào kết cấu của nó ở các hình chiếu và tiết diện ta thấy vật dập có dạngdài, đờng tâm thẳng, tiết diện chênh lệch nhau không quá lớn Trong quá trìnhdập chồn chiếm u thế hơn

Theo bảng 87 – [1] (Phân loại vật dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng).Thì vật dập thuộc cum A, nhóm I phân nhóm 1b

- Chiều dài lớn nhất Lvdmax = 185,5 mm

- Chiều rộng lớn nhất Bvdmax = 72 mm

- Chiều cao lớn nhất Hvdmax = 30 mm

- Diện tích hình chiếu của vật dập trên mặt phân khuôn:

2/ Phôi tính toán – biểu đồ tiết diện:

Vật dập đợc dập tốt hay không là phụ thuộc vào phơng án công nghệ cóhợp lý hay không, chọn các bớc dập dựa trên tiết diện ngang của vật dập kể cảvành biên, từng phần riêng biệt của vật dập theo chiều dài và các đại lợng tơngứng của chúng Cần phải tạo phôi có kim loại phân phối ở từng phần đủ để điền

đầy lòng khuôn và còn lợng kim loại ra vành biên đồng đều Mỗi diện tích tiếtdiện ngang của phôi chuẩn bị phải gần bằng tổng diện tích tiết diện của vật dập vàvành biên tơng ứng Tạo đợc phôi nh vậy không những nhận đợc vật dập chất lợngcao, vành biên đồng đều phế liệu ít mà còn giảm mòn và h hỏng lòng khuôn dập

Để đạt đợc mục đích đó dẫn tới xây dựng phôi tính toán và biểu đồ tiết diện củavật dập

Từ cấu tạo của vật dẫn tới phải chọn các lòng khuôn chuẩn bị cần thiết.Nhiều kích thớc của lòng khuôn chuẩn bị phụ thuộc vào kích thớc của phôi ban

đầu Nên kích thớc của phôi ban đầu có ảnh hởng rất lớn đến chọn lòng khuônchuẩn bị

Thực tế đã chứng minh rằng, phơng pháp tốt nhất để xác định và giải quyếtphơng án công nghệ là phơng pháp phôi tính toán và biểu đồ tiết diện Diện tíchtiết diện phôi tính toán ở vị trí phôi bất kỳ Stt tính theo công thức:

Stt = Svd + 2.Sb = Svd + 1,4*Sr

Svd : Diện tích tiết diện vật dập ở vị trí bất kỳ

Sb : Diện tích tiết diện vành biên

Sr : Diện tích tiết diện rãnh vành biên

Đờng kính phôi tính toán ở vị trí bất kỳ tính theo:

stt

dt

 4

*



=> dt = 1,13 S tt

Ta tính 10 giá trị dt cho 10 tiết diện vật dập khác nhau Đặt các đoạn thẳng

đờng kính nhận đợc trên đờng thẳng của tiết diện ấy và nối các đầu đoạn thẳngthành đờng liên tục ta đợc bản vẽ phôi tính toán hay gọi là biểu đồ đờng kính

Ta chia các tiết diện Stt theo tỉ lệ M = 50

Nối các đầu của đoạn thẳng này ta đợc biểu đồ tiết diện phôi tính toán Ta

Diện tích tiết diện vành biên

S r (mm 2 )

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

Đờng kính phôi tính toán d tt (mm)

D - Phôi tính toán trung bình

C - Phôi tính toán A&B - Vật dập

G- Biểu đồ tiết diện trung bình

F - Biểu đồ tiết diện

E - Biểu đồ t ơng đ ơng

5 46

2 4

R21 R23

R28 R27

R80

R 30

f

B A

31,40 27,97

3/ TÝnh to¸n tiÕt diÖn trung b×nh:

hc – ChiÒu dÇy cÇu vµnh biªn: hc = 1,5 mm

b – ChiÒu réng cÇu vµnh biªn: b = 6,5 mm

h2 – ChiÒu dÇy vµnh biªn: h2 = h1 + hc/2 = 5,75 mm

B – ChiÒu réng cña vµnh biªn: B = 15 mm

Vb = 433(6,5*1,5 + 5,75*15) = 41568 mm3

Vp = 109926.300 + 41568 = 151494.3 mm3

DiÖn tÝch trung b×nh:

) ( 44 , 814 186

1514943

mm S

3 44max

801

5 35







28 3 3 32

l2 – Chiều dài phần đầuTrọng lợng vật dập Gvd = 1 kg

Độ côn của thanh phôi tính toán

6 22 3 47







K

Theo đồ thị giới hạn sử dụng lòng khuôn chuẩn bị dạng 1 (hình 118[I]) Ta

sử dụng lòng khuôn chuẩn bị dạng 1 là: Vuốt – ép tụ kín

Để tăng tuổi thọ lòng khuôn tinh và sự điền đầy lòng khuôn đợc tốt vì vậtdập có tiết diện chữ I và có lỗ nên ta sử dụng thêm lòng khuôn dập chuẩn bị dạng

2 tạo thành hình dáng gần giống với vật dập rồi tiếp tục dập trên lòng khuôn cuốicùng

Chọn phôi kể cả phân cặp kìm ta chọn phôi lớn hơn một chút Ta lấy đờngkính phôi Dp = 40 mm

6/ Chọn các bớc dập:

Chọn các bớc dập để nâng cao năng suất lao động, chất lợng sản phẩm,việc chọn các bớc dập có ý nghĩa quyết đinh trong quá trình tạo phôi chi tiết Căn

cứ vào kết cấu chi tiết phôi tay biên D6 thuộc nhóm I phân nhóm 1b Xét u nhợc

điểm yêu cầu chi tiết gia công ta thấy chi tiết phôi tay biên D6 có khối l ợng nhỏ,dạng trục thẳng bán kính chuyển tiếp cong suôn, các kích thớc chênh lệch nhaukhông lớn lắm Mặt khác chiều cao vật dập nhỏ hơn 30 mm nên việc điền đầykim loại vào trong lòng khuôn dễ dàng hơn

Tóm lại với chi tiết vật dập là phôi tay biên D6 ta chọn các bớc dập là: cắtphôi; nung phôi; ép tụ - vuốt; dập chuẩn bị; dập tinh (hoàn chỉnh); cắt vành biên -

đột lỗ; sửa nóng

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 cứvào:

độ co ngót

Hầu hết các kích thớc ngời ta tính 1,5 độ co ngót

ở đây với vật dập là phôi tay biên D6 đợc thiết kế ở trạng thái nóng nên khithiết 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 Các kích thớclòng khuôn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

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

- Kết câu lòng khuôn phải đảm bảo độ bền của khuôn độ lắp ghép giữakhuôn trên và khuôn dới

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

- Trong quá trình do có độ mòn của lòng khuôn, khuôn dập không sát Việcchế tạo lòng khuôn có thể thay đổi một chút về kích thớc để phù hợp với yêu cầuvật dập

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

- 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 taybiên D6 ở đây các kích thớc và kết cấu của lòng khuôn đợc thể hiện trên bản vẽchế tạo lòng khuôn dập tinh

Hình vẽ 6: Miệng cặp kìm

Miệng khuôn để cặp kìm là hốc đặc biệt ở phía trớc khuôn ở các lòngkhuôn cuối cùng, sơ bộ và chuẩn bị

Miệng khuôn để xoay thỏi kim loại hay xoay phôi cặp vào kìm, đồng thời

để lấy vật rèn ra khỏi lòng khuôn

Kích thớc đợc tra trong bảng [Kích thớc miệng khuôn “IV – chơng X –(IIV)]

2/ Lòng khuôn chuẩn bị:

Lòng khuôn chuẩn bị có kết cấu gần giống kết cấu lòng khuôn tinh (cuốicùng) Góc nghiêng thành lòng khuôn chuẩn bị lấy bằng góc nghiêng thành lòngkhuôn tinh Bán kính lợn lòng khuôn chuẩn bị lấy lớn hơn bán kinh lợn lòngkhuôn tinh một lợng, tra theo bảng 78 tr.286[I]

Bán kính lợn lấy thống nhất để đơn giản trong việc gia công Tại tiết diệnchữ I rãnh không sâu nên ta để tiết diện chữ nhật Tại lỗ đột rãnh sâu hơn và cómàng ngăn khi dập tinh ta nên chọn tiết diện gần giống với tiết diện lòng khuôntinh nhng màng ngăn lấy cao hơn chiều cao của lòng khuôn dập tinh một chút đểkhi dập tinh biến dạng của kim loại chủ yếu là chồn Chiều rộng lấy nhỏ hơn lòngkhuôn dập tinh một chút để trong quá trình dập tinh dễ đặt vật dập lọt vào lòngkhuôn hơn

Với kết cấu của chi tiết phức tạp qua vuốt, để tiết kiệm khối khuôn, đơngiản lòng khuôn ta ghép hai lòng khuôn ép tụ và vuốt với nhau Canh miệng cặpkìm của lòng khuôn ép tụ ta đặt cầu vuốt vào đó Sau khi vuốt ta đẩy luôn phôivào phía trong để ép tụ.

* Có 2 dạng lòng khuôn ép tụ (lòng khuôn ép tụ hở, lòng khuôn ép tụ kín).Với vật dập phôi tay biên D6 do phôi có tiết diện phức tạp nên ta sử dụnglòng phôi ép tụ kín, kết cấu của lòng khuôn ép tụ nhìn chung đợc lấy theo kích th-

ớc của phôi tính toán và biểu đồ tiết diện

Với lòng khuôn ép tụ không cần làm cầu 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,làm cho kim loại khi dập tinh đợc điền đầy vào lòng khuôn dễ dàng, vật dập saukhi dập không bị gấp nếp nứt

Vì lòng khuôn ép tụ nên các kích thớc không cần phải chế tạo chính xác cao

*Tính toán lòng khuôn ép tụ:

Chi tiết gồm hai đầu và thân có các tiết diện khác nhau Dựa vào biểu đồphôi tính toán ta tính đợc:

- Chiều cao đầu nhỏ tính theo công thức:

hmax = 0.9* 1432 , 5 = 34,06; Lấy hmax = 40 mm

- Bán kính lợn chuyển tiếp tính theo công thức:

R6 = 1  5 (hmax – hmin) + 5

R 70

R 80

R 60

R 12 0

R6 = 1*(35-20) + 5 = 20 mm; Lấy R6 = 80 mm

- Kích thớc các phần tử còn lại lấy theo bảng 81 trang 308[I]

R1 = 10 mm; R2 = 10 mm; R3 = 6 mm; R4 = 16 mm; R5 = 16 mm

- Chiều rộng lòng khuôn ép tụ:

+ Đầu nhỏ đã qua vuốt sơ bộ:

h

*15.1

 ; Spv : diện tích phôi sau khi vuốt

) ( 48 37 27

880

* 15

+ Thân đã qua vuốt sơ bộ:

) ( 83 37 20

58 6

* 15

+ Đầu to cha qua vuốt:

) ( 60 50 35

1540

* 15 1

* 15

* Ngoài ra còn có các lòng khuôn khác Nh khuôn đột lỗ màng ngăn,khuôn cắt rãnh biên Xong trong đề tài của em chỉ tính toán thiết kế lòng khuôndập tinh Nên em không đề cập trong thuyết minh.

4/ Xác định lực cần thiết và chọn máy ép:

Chi tiết phôi tay biên D6 là một sản phẩm đợc sản xuất theo dạng hàngkhối, có kích thớc chiều dày  30 mm và ở dạng dài, đờng tâm trục thẳng nênviệc tích lực và chọn máy có ý nghĩa rất quan trọng, nó quyết định tới năng suất,chất lợng sản phẩm và giá thành Nếu ta chọn máy có lực dập nhỏ hơn lực tínhtoán thì khi tạo phôi sẽ gây ra sai hỏng nhiều, không đảm bảo kích thớc, điền đầykhông hết vào lòng khuôn, vật dập không đảm bảo cơ tính nếu ta chọn thiết bị màlực dập của máy lớn hơn rất nhiều so với tính toán thì sinh ra lãng phí tốn nhiênliệu và thiết bị đắt tiền không đảm bảo tính kinh tế => tăng giá thành sản phẩm

*Tóm lại: Căn cứ vào dạng sản phẩm và điều kiện kỹ thuật cho phép củathiết bị, khả năng chịu lực của vật dập, dựa vào thiết bị đã đợc tiêu chuẩn hoá để

ta chọn thiết bị phù hợp với điều kiện sản xuất Với chi tiết phôi tay biên D6 códạng trục dài, chiều cao nhỏ, khối lợng 1 kg ta chọn công thức tính lực nh sau:

P = 1,15*[(1 + 0,5*b/hc)*Fc + (1 + b/hc + 0,1*a/hc)*Fvd

Trong đó:

 : ứng suất thực tế của vật dập ở nhiệt độ thôi dập với vật liệu là thép 45tra bảng 68[1] có  = 6,0 kg

b : Chiều rộng cầu vành biên, b = 8 mm

hc : Chiều cao cầu vành biên, hc = 1,5 mm

Fvd : Diện tích vật dập, Fvd = 9864 mm2

Fc : Diện tích cầu vành biên, Fc = 9.78 mm2

a : Chiều rộng trung bình vật dập, a = Fvd/lvd = 9864/186 = 53 mmThay vào công thức ta có:

P = 1,15*6[(1 + 0,5*8/1.5)*9.75 + (1 + 8/1.5 + 0,1*53/1.5)*9864 = 604692 kg

Từ kết quả trên ta chọn máy ép trục khuỷu 1000 tấn

* Các thông số của máy nh sau:

- Kích thớc đầu trợt dọc x ngang (mm): 685 x 685

- Kích thớc bàn máy dọc ngang (mm): 770 x 914

- Chiều cao kín của máy khi nêm vát ở phía trên: 560 mm

- Điều chỉnh chiều cao kín của máy: 10  20 mm

- Chiều cao của máy kể từ mặt nền: 4900 mm

- Diện tích mặt bằng của máy: 3135 x 2610 mm

Nếu phôi dập ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ cho phép thì cấu tạo của các hạtlớn => cơ tính kém

Khi nung không đủ nhiệt độ, thời gian giữ nhiệt thấp, thời gian làm nguộithấp sẽ dẫn đến nhiệt độ trên toàn bộ vật dập không đồng đều làm cho độ dẻo ởtâm vật dập kém Sự biến dạng của thép không đều làm tăng ứng suất bên trong

Vật liệu thép 45 theo bảng 16 tr.42 [1] ta có nhiệt độ nung bằng (860 1200)0C (khoảng nhiệt độ cho phép)

Thời gian nung và tốc độ nung của thép 45 phụ thuộc tốc độ dẫn nhiệt tiếtdiện phôi, thiết bị và cách xếp phôi trong lò

Thời gian nung đợc tính theo công thức Z = kD D

Z _ thời gian nung từ nhiệt độ từ 20  12000

k _ hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của thép chọn k = 10