Hướng dẫn bài tập và đồ án Công nghệ rèn Dập khối

Bµi tËp m«n häc “C«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi” cã tiªu ®Ò chung lµ: “ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ rÌn ph«i cho chi tiÕt (tªn chi tiÕt)” (kÌm theo b¶n vÏ chi tiÕt) nh»m gióp häc viªn cñng cè vµ n©ng cao kiÕn thøc tæng hîp khi tiÕp thu m«n häc chuyªn ngµnh

học viện kỹ thuật quân sự

bộ môn gia công áp lực – khoa cơ khí khoa cơ khí

trần đức cứu, lại đăng giang

Hớng dẫn bài tập và đồ án

Công nghệ rèn - dập khối

(Dùng cho học viên chuyên ngành Công nghệ gia công áp lực, công

nghệ chế tạo đạn và ngành cơ khí chế tạo máy)

hà nội – khoa cơ khí 2009Mục lục

Chơng 2: Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học

2.1 Mục đích và nội dung chính của đồ án môn học 23

Phần phụ lục

Phụ lục 1 Lợng d và dung sai vật rèn bằng thép cacbon và thép

hợp kim đợc rèn trên máy búa (GOST 7829-70)

91

Phụ lục 2 Lợng d và dung sai vật rèn bằng thép cacbon và thép

hợp kim đợc rèn trên máy ép (GOST 7062-90)

107

Phụ lục 3 Thông số kỹ thuật và kích thớc cơ bản của một số thiết

bị rèn - dập vạn năng

127

Phụ lục 4 Thành phần hoá học, cơ tính, dạng phôi và khoảng nhiệt

độ rèn - dập nóng của một số kim loại, hợp kim

136

Phụ lục 6 Danh mục tài liệu tham khảo để thực hiện bài tập - đồ

án, mẫu trình bày nhiệm vụ và tờ bìa đồ án môn học

161

Ký hiệu và chữ viết tắt

a0 cạnh phôi ban đầu (tiết diện vuông)

D0 đờng kính phôi ban đầu (tiết diện tròn)

dk đờng kính buồng ép (cối ép chảy)

d0 đờng kính lỗ phần tinh chỉnh (cối ép chảy)

h chiều dài cối ép (cối ép chảy)

hk chiều cao buồng ép (cối ép chảy)

 phần trăm hao cháy khi nung

METK máy ép trục khuỷu

METKDN máy ép trục khuỷu dập nóng

MPK mặt phân khuôn

MRN máy rèn ngang

Lời nói đầu

Cuốn “Hớng dẫn bài tập và đồ án Công nghệ rèn – dập khối ” đợc biên soạn nhằm hoàn thiện bộ tài liệu phục vụ học tập và giảng dạy môn

học “Công nghệ rèn - dập khối” và môn học “Công nghệ chế tạo đạn

bằng phơng pháp dập khối” tại Học viện Kỹ thuật quân sự.

Bên cạnh các bài thí nghiệm, bài tập và đồ án môn học là những học

phần thực hành bắt buộc đối với học viên chuyên ngành “Công nghệ gia

công áp lực” và “Công nghệ chế tạo đạn” Mục đích của bài tập và đồ án

môn học nhằm giúp học viên củng cố, hệ thống hoá và vận dụng kiến thức

đã đợc học trên lớp, trong thời gian thực tập và làm thí nghiệm, đồng thời hình thành kỹ năng cần thiết trong việc thực hiện một nhiệm vụ cụ thể

Việc thực hiện bài tập và đồ án môn học giúp học viên rèn luyện

thói quen đọc sách, tham khảo tài liệu, v.v nhằm phát huy tính độc lập

sáng tạo, khả năng t duy, phân tích trong việc đề xuất, lựa chọn phơng án công nghệ và thực hành tính toán thiết kế quy trình công nghệ tạo phôi cho một sản phẩm cụ thể Trong quá trình thực hiện các nội dung của bài tập và

đồ án môn học, học viên đợc rèn luyện khả năng khai thác – sử dụng tài liệu tham khảo, tìm kiếm – tra cứu số liệu trong các sổ tay, tiêu chuẩn v.v., từng bớc hình thành những kỹ năng cơ bản đối với ngời kỹ s tơng lai trong việc tiếp cận và giải quyết các vấn đề cụ thể.

Với ý nghĩa đó, tác giả muốn bày tỏ quan điểm và mong muốn ở học

viên sớm định hình đợc khả năng t duy độc lập, sáng tạo một cách tự giác

để có thể nắm bắt và giải quyết những vấn đề thực tế đặt ra thực sự tự tin trong hoạt động thực tiễn sau này Do đó, nội dung của tài liệu đợc trình bày chủ yếu mang tính khêu gợi, lu ý để học viên xem xét và phát huy cao

độ khả năng tự tìm hiểu, vận dụng kiến thức đã học khi thực hiện bài tập và

đồ án môn học.

Ngoài ra, trong tài liệu còn trình bày phần “Phụ lục” với nhiều thông

tin, t liệu cần thiết và bổ ích cho việc tra cứu, khai thác và sử dụng thuận tiện trong quá trình thực hiện các nội dung của bài tập và đồ án môn học.

Tài liệu đợc biên soạn chủ yếu phục vụ học viên đào tạo theo chuyên

ngành “Công nghệ gia công áp lực” và “Công nghệ chế tạo đạn” để thực

hiện nhiệm vụ môn học Tuy nhiên, tài liệu này có thể hữu ích đối với học

viên các chuyên ngành khác nh “Thiết kế chế tạo đạn”, “Thiết kế chế tạo

tên lửa” và học viên ngành Cơ khí nói chung khi học các môn liên quan có

phần thực hành là bài tập hoặc đồ án môn học.

Tác giả bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới tập thể Bộ môn Gia công áp

lực, khoa Cơ khí, Học viện KTQS đã nhiệt tình ủng hộ, giúp đỡ và tạo nhiều

điều kiện thuận lợi để tài liệu đợc hoàn thành nhằm kịp thời đáp ứng nhiệm

vụ đào tạo của Học viện Tuy nhiên, trong quá trình biên soạn tài liệu không thể tránh khỏi sơ suất, thiếu sót về nội dung cũng nh hình thức trình bày, v.v Tác giả rất mong nhận đợc sự đóng góp quý báu của đồng nghiệp

và bạn đọc quan tâm để tài liệu đợc biên soạn hoàn chỉnh hơn

Mọi ý kiến đóng góp xin vui lòng gửi về địa chỉ:

Bộ môn Gia công áp lực, khoa Cơ khí, Học viện KTQS,

100 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội, Tel 069515372.

Tác giả

Chơng 1

hớng dẫn thực hiện bài tập1.1 Mục đích và nội dung bài tập môn học

Bài tập môn học “Công nghệ rèn và dập khối” có tiêu đề chung là: “Thiết

kế quy trình công nghệ rèn phôi cho chi tiết (tên chi tiết) ” (kèm theo bản vẽ

chi tiết) nhằm giúp học viên củng cố và nâng cao kiến thức tổng hợp khi tiếp thu

môn học chuyên ngành, tạo cơ sở cho việc hình thành kỹ năng trong t duy phântích, đánh giá, nhận xét để giải quyết một nhiệm vụ cụ thể liên quan đến nhiềuvấn đề đòi hỏi không chỉ sử dụng kiến thức tiếp thu đợc trên lớp, mà quan trọnghơn là phải tìm trong tài liệu tham khảo, các sổ tay tra cứu, v.v Bằng cách đóhọc viên có điều kiện phát huy khả năng t duy độc lập, vận dụng sáng tạo và lựachọn giải pháp hợp lý trong công việc Với ý nghĩa đó, bài tập môn học “Côngnghệ rèn và dập khối” đợc giáo viên phụ trách môn học trực tiếp giao và hớng dẫnhọc viên thực hiện theo mẫu chung Khi giao nhiệm vụ, giáo viên cung cấp chohọc viên bản vẽ chi tiết của sản phẩm và nêu các yêu cầu cụ thể đối với bài tậptheo nội dung chính bao gồm:

- Phân tích sản phẩm qua bản vẽ chi tiết và chọn phơng án công nghệ rèn;

- Thành lập bản vẽ vật rèn theo phơng án lựa chọn;

- Xác định hình dạng - kích thớc phôi ban đầu;

- Xác định các nguyên công rèn, thứ tự thực hiện các bớc nguyên công vàhình dạng của phôi sau mỗi bớc nguyên công;

- Xác định chế độ nhiệt để rèn, số lần nung cần thiết trong quá trình rèn vàchế độ làm nguội sau khi rèn, chọn lò nung phôi rèn;

- Xác định lực rèn, chọn thiết bị rèn và dụng cụ cần thiết để rèn;

1.2 Hớng dẫn thực hiện

Sau khi nhận nhiệm vụ do giáo viên giao, học viên vẽ lại bản vẽ chi tiết.Nếu thấy điểm nào cha rõ hoặc phát hiện sai sót ở bản vẽ chi tiết thì trao đổi trựctiếp với giáo viên để kịp thời chỉnh lý cho phù hợp

Trên cơ sở xem xét cẩn trọng các nội dung liên quan đợc thể hiện trongbản vẽ chi tiết, học viên thực hiện các bớc cơ bản của nội dung bài tập theo trình

tự sau:

1.2.1 Phân tích sản phẩm và chọn phơng án công nghệ

Các căn cứ để phân tích sản phẩm và chọn phơng án công nghệ là dựa vàobản vẽ chi tiết, trong đó đã thể hiện:

a) Hình dạng (độ phức tạp) của chi tiết

b) Kích thớc (sơ bộ về khối lợng) của chi tiết

c) Các yêu cầu về chất lợng

có độ dẻo nhất định cho phép gia công áp lực đợc

Do đó, khi lựa chọn phơng án công nghệ cần xem xét tính khả thi, thuậnlợi và hiệu quả của phơng án theo các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật cần đạt

1.2.2 Thành lập bản vẽ vật rèn

Sau khi đã chọn đợc phơng án công nghệ rèn phôi cho chi tiết, điều tiếptheo là phải thành lập bản vẽ vật rèn, tức là lựa chọn kết cấu cụ thể cho vật rèn:

a) Xác định các đại lợng cần thiết cho vật rèn

Để thành lập bản vẽ vật rèn, phải dựa vào bản vẽ chi tiết nhằm xác địnhcác đại lợng cần thể hiện gồm lợng d, lợng thêm, dung sai của vật rèn Các đại l-ợng này chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng, kích thớc của chi tiết và thiết bị giacông chúng Các đại lợng này đợc xác định nhờ các bảng tra theo tiêu chuẩn Nhànớc (có thể tham khảo phụ lục 1 đối với vật rèn bằng thép đợc rèn trên máy búa(GOST 7829 - 70 đã đợc sửa đổi năm 1998) [9] và phụ lục 2 đối với vật rèn bằngthép đợc rèn trên máy ép (GOST 7062 – 90) [10]) Dới đây giới thiệu ví dụ cáchxác định lợng d và dung sai đối với vật rèn bằng thép đợc rèn trên máy búa (sốliệu các bảng tra theo phụ lục 1 (PL1)) [9]

Ví dụ 1 Xác định lợng d cơ bản, lợng d phụ và kiểm tra điều kiện rèn các

bậc, gờ, tán và rãnh đối với vật rèn có bậc tiết diện tròn, vuông hoặc chữ nhật đợcrèn trên máy búa

Hình 1-1 Chi tiết với kích thớc thô (phôi rèn sau khi gia công cơ)

1 Kích thớc thô (phôi rèn sau khi đợc gia công cơ) của chi tiết đợc thểhiện trên hình 1-1

2 Xác định lợng d cơ bản, lợng d phụ và sai lệch giới hạn (dung sai):Lợng d cơ bản và sai lệch giới hạn cho bậc và vai của chi tiết đợc xác định

theo bảng 1-1 (PL 1):

- đối với đờng kính 300 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (165) mm;

- đối với đờng kính 200 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (144) mm;

- đối với đờng kính 263 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (165) mm;

- đối với đờng kính 284 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (165) mm;

- đối với đờng kính 233 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (154) mm;

- đối với đờng kính 180 mm, có lợng d và sai lệch giới hạn là (144) mm;

Lợng d và sai lệch giới hạn cho chiều dài bậc và chiều dài tổng của chi tiết

đợc quy định trong bảng 1-1 theo hình 1-2 (PL1), trong đó chiều dài bậc đợc tính

theo mặt chuẩn thống nhất (sơ bộ nhận mặt chuẩn là mặt đầu của vai có đờngkính 300 mm (đờng kính lớn nhất) trên hình 1-2):

Hình 1-2 Vật rèn với kích thớc thể hiện lợng d cơ bản

- đối với chiều dài 48 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (3210) mm;

- đối với chiều dài 336 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (248) mm;

- đối với chiều dài 396 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (248) mm;

- đối với chiều dài 1060 mm, lợng d bằng 0 và sai lệch giới hạn là 8 mm;

- đối với chiều dài 1260 mm, lợng d bằng 0 và sai lệch giới hạn là 8) mm;

- đối với chiều dài 1600 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (4013) mm

Vật rèn với lợng d cơ bản và sai lệch giới hạn đợc thể hiện trên hình 1-2

Lợng d phụ do sự không đồng trục sơ bộ quy định chung cho tất cả cáckích thớc đờng kính (hình 1-2), ngoại trừ đờng kính lớn nhất (316 mm) Trị số

lợng d phụ này xác định theo bảng 1-2.

- đối với đờng kính 214 mm, lợng d phụ là 6 mm;

- đối với đờng kính 279 mm, lợng d phụ là 3 mm;

- đối với đờng kính 300 mm, lợng d phụ là 3 mm;

- đối với đờng kính 248 mm, lợng d phụ là 4 mm;

- đối với đờng kính 194 mm, lợng d phụ là 7 mm

Xác định tiết diện cơ bản (tiết diện chuẩn) bằng cách tính diện tích tiếtdiện dọc trục của các bậc (xem hình 1-2):

'

1 l

' 2

'

2 l

D  = 279  (372 - 312) = 1,67.104 mm2;

' 3

'

3 l

D  = 300  (1060 - 372) = 20,63.104 mm2;

' 4

'

4 l

D  = 248  (1260 - 1060) = 4,96.104 mm2;

' 5

'

5 l

D  = 194  (1640 - 1340) = 5,82.104 mm2

Đối với các bậc có diện tích tiết diện dọc trục lớn hơn diện tích tiết diện

max l

Chọn tiết diện đờng kính 300 mm là tiết diện chuẩn vì tích A 3 có trị lớnnhất Do đó, lợng d phụ cho đờng kính của tiết diện 300 mm (tiết diện chuẩn)

đợc chuyển cho 316 mm, tức lợng d phụ của 316 mm là 3 mm

Vật rèn với lợng d cơ bản và lợng d phụ đợc thể hiện trên hình 1-3

Hình 1-3 Vật rèn với kích thớc thể hiện lợng d (cơ bản và phụ)

3 Kiểm tra điều kiện rèn bậc, vai, tán và rãnh trên vật rèn (hình 1-3)

mm, khi đó:

- bậc trung gian đờng kính 282 mm, dài 60 mm không thể rèn đợc vì

PL1) Nếu tăng chiều dài của bậc dới dạng lợng thêm sẽ không hợp lý vì khôngthực hiện đợc việc tạo bậc (rãnh) liền kề (220 mm) Do đó, không tạo bậc ở đ-ờng kính này mà tăng lợng d theo đờng kính để bậc có đờng kính bằng bậc liền

kề lớn hơn (300 mm)

- bậc trung gian đờng kính 252 mm, dài 200 mm rèn đợc vì chiều cao

của bậc h’ = 0,5(300 - 252) = 24 mm, lớn hơn chiều cao tối thiểu (7 mm - theo

mm (bảng 1-8, PL1).

- bậc ngoài cùng đờng kính 201 mm, dài 324 mm rèn đợc vì chiều cao

của bậc h’ = 0,5(300 - 252) = 24 mm, lớn hơn chiều cao tối thiểu (7 mm, bảng

2

sở điều kiện thể tích không đổi phải là:

D min = D 3.

266 312

245 300

Do đó, để có thể tạo đợc rãnh này thì đờng kính rãnh phải là 266 mm

- Tán có đờng kính 319 mm, dài 80 mm liền kề với bậc có đờng kính

266 mm rèn đợc vì chiều dài của tán lớn hơn hơn chiều dài tối thiểu 3190,2 =

64 mm (hình 1-10, PL1)

và kiểm tra khả năng rèn các bậc đợc thể hiện trên hình 1-4

Hình 1-4 Vật rèn với kích thớc thể hiện lợng d (cơ bản và phụ)

Ví dụ 2 Xác định lợng d và dung sai đối với vật rèn dạng đĩa, trụ, thanh,

hộp, tấm mỏng đặc hoặc rỗng (có lỗ)

1 Kích thớc của chi tiết (trong ngoặc đơn) đợc thể hiện trên hình 1-5

2 Lợng d và sai lệch giới hạn đợc quy định trong bảng 1-3 (PL1).

a) đối với vật rèn dạng đĩa có lỗ (hình 1-5a):

- với đờng kính ngoài 500 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (197) mm;

- với đờng kính trong 150 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (257) mm;

- với chiều cao 170 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (165) mm

Lỗ trên vật rèn thực hiện đợc vì

125

186 '

'



H D

= 2,78 < 6

a) b) Hình 1-5 Vật rèn dạng đĩa và tấm mỏng có lỗ

b) đối với vật rèn dạng tấm mỏng có lỗ (hình 1-5b):

- với kích thớc lớn của tiết diện là 350 mm, thì lợng d và sai lệch giới hạn là(155) mm;

- với kích thớc nhỏ của tiết diện là 270 mm, thì lợng d và sai lệch giới hạn là(155) mm;

- với chiều cao 120 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (124) mm;

- với đờng kính trong 130 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (215) mm;

Lỗ trên vật rèn thực hiện đợc vì

109

132 '

Ví dụ 3 Xác định lợng d và sai lệch giới hạn của vật rèn dạng vòng.

1 Kích thớc của chi tiết (trong ngoặc đơn) đợc thể hiện trên hình 1-6

2 Lợng d và sai lệch giới hạn đợc quy định trong bảng 1-4 (PL1).

- với đờng kính ngoài 520 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (197) mm;

- với đờng kính trong 400 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (237) mm;

- với chiều cao 100 mm, lợng d và sai lệch giới hạn là (145) mm

3 Kích thớc của vật rèn dạng vòng đợc thể hiện trên hình 1-6

Hình 1-6 Vật rèn dạng đĩa và tấm mỏng có lỗ

b) Vẽ bản vẽ vật rèn

Bản vẽ vật rèn đợc vẽ nh bản vẽ kỹ thuật thông thờng, trong đó thể hiện

đầy đủ các kích thớc cần thiết của vật rèn và các yêu cầu kỹ thuật Ngoài ra cầnchú ý:

- Đờng bao của chi tiết (vật rèn sau khi đã gia công cơ) đợc thể hiện bằng

đờng liền mảnh (hoặc nét đứt) bên trong đờng bao của vật rèn

- Các kích thớc của chi tiết đợc ghi trong ngoặc đơn và đặt nằm bên dớicác kích thớc của vật rèn (bên dới đờng ghi kích thớc) Kích thớc vật rèn đợc ghitheo kích thớc danh nghĩa với các trị số dung sai (hình 1-4)

- Kích thớc chiều dài của vật rèn phải dựa vào mặt làm chuẩn để ghi, còncác kích thớc lỗ ở vị trí không đối xứng phải ghi rõ vị trí tâm lỗ (hình 1-4, 5, 6)

Những điều không thể biểu thị đợc trên bản vẽ thì ghi rõ trong phần yêucầu kỹ thuật của vật rèn nh :

- Những thiếu sót cho phép về hình dáng, kích thớc, trạng thái bề mặt củavật rèn

Thể tích vật rèn đợc xác định bằng cách chia vật rèn thành các khối hìnhhọc cơ bản, sau đó tính thể tích của các khối này và xác định tổng của chúng sẽ

a) Khi phôi thép cacbon hoặc thép hợp kim thấp đợc nung đến nhiệt độrèn, phế liệu dới dạng vảy rèn chiếm khoảng 2 - 2,5% thể tích hoặc khối lợng kim

b) Phế liệu do cắt đầu vật rèn Khối lợng tối thiểu của các mẩu thừa khi rèn

có thể xác định theo các công thức sau:

Đối với phôi tiết diện tròn đờng kính D:

Đối với phôi tiết diện chữ nhật, kích thớc B và H:

Khi rèn trên máy búa với độ rèn (tỷ số rèn) y < 2 hoặc khi rèn trên máy ép với độ rèn y < 3 (với bớc vuốt bình thờng) thì các hệ số của các công thức tính

c) Phế liệu do đột màng ngăn lỗ Lợng phế liệu này có thể xác định sơ bộtheo bảng 6.73 [2]

d) Phế liệu do cắt phần đầu và phần đuôi gù (trờng hợp sử dụng gù đúc).Phế liệu do cắt phần đầu gù chiếm khoảng 14 - 20%, phần đuôi gù chiếmkhoảng 4 - 7% Khi rèn vật rèn rỗng thì phần phế liệu này có thể giảm đi so vớikhi rèn vật rèn đặc Nếu vật rèn rỗng đợc rèn từ gù đúc không có phần đầu (đậu

ngót) thì phế liệu phần đầu chỉ chiếm khoảng 8 - 12% Để giảm phế liệu phần

đuôi gù ngời ta thờng cắt bỏ chúng trong nguyên công đột lỗ bằng cách đặt phần

đuôi gù xuống dới Trong nguyên công đột lỗ rỗng, phần kim loại chất lợng kém

ở đuôi gù cùng với lõi của lỗ sẽ đợc cắt bỏ Nếu đột lỗ đặc thì phần đuôi gù trùngvới phần màng ngăn lỗ cần đợc tách bỏ Đối với chi tiết quan trọng không tiếtkiệm phế liệu bằng cách này đợc

Đối với vật rèn cần chế tạo bằng cách vuốt, khi chọn phôi cần chú ý tới độrèn Độ rèn (tỷ số rèn) chung trong nguyên công vuốt đợc tính nh sau:

Độ rèn tổng khi vuốt qua nhiều lần nung bằng tích số các độ rèn của mỗilần nung

n k

y

y y F

rèn hoàn chỉnh sau khi vuốt

Đối với gù đúc bằng thép kết cấu thông dụng (thép cacbon hay thép hợpkim thấp) thì độ rèn nên lấy khoảng 2,5 - 3 là đủ Khi rèn trên máy búa các loạithép cán định hình lấy độ rèn khoảng 1,3 - 1,5 Muốn có độ rèn lớn hơn thì nhiệt

độ nung trớc khi rèn phải cao, trong đó cần phải kiểm tra lại khả năng tạo ra tiếtdiện cần thiết của vật rèn (bảng 6.48 [2])

Đối với vật rèn làm từ các loại thép cacbit, đòi hỏi phải đập nhỏ các hạtcacbit và phân bố chúng đều trên tiết diện thì cần có độ rèn lớn hơn và phải kếthợp vừa chồn vừa vuốt Trờng hợp đặc biệt, khi rèn thép gió P18 cần phải đạt độrèn 8 - 12

Đối với vật rèn cần chế tạo bằng cách chồn, cần chú ý tỷ lệ giữa chiều cao

(H) và đờng kính phôi (D) là H/D  2  2,5.

Khi chồn còn cần chú ý đến chiều cao phôi, nếu chiều cao phôi không vợtquá 0,75 hành trình của máy búa thì mới rèn đợc

Để đảm bảo chất lợng vật rèn, giảm bớt nguyên công khi rèn và tiết kiệm

đợc nguyên vật liệu, cần căn cứ vào điều kiện kỹ thuật trên bản vẽ và tính chấtcông việc rèn để chọn tiết diện phôi cho phù hợp

1.2.4 Chọn các nguyên công rèn và dụng cụ cần thiết

Việc chọn loại, số lợng và thứ tự thực hiện các nguyên công rèn chủ yếucăn cứ vào hình dạng kích thớc phôi ban đầu và hình dạng kích thớc của vật rèn

để quyết định Khi chọn cần quan tâm đến quá trình biến đổi vật lý, hóa học vànhững định luật cơ bản về biến dạng dẻo của kim loại, khả năng của thiết bị, dụng

cụ và thao tác của công nhân Do vậy khi chọn cần dựa vào các điều kiện cụ thể,khảo sát thật kỹ và qua kinh nghiệm sản xuất đề ra nhiều phơng án để so sánh vàchọn phơng án thích hợp nhất

1.2.5 Chọn chế độ nhiệt

Khi chọn chế độ nhiệt cần chú ý các điểm sau:

Căn cứ vào vật liệu, hình dáng và kích thớc phôi để xác định nhiệt độnung, tốc độ nung, phơng pháp xếp phôi vào lò và chọn thiết bị nung thích hợpvới năng suất cần thiết Cần phải khống chế nhiệt độ kết thúc rèn hợp lý nhằmtránh biến cứng, nứt hoặc cấu trúc hạt lớn

Ngoài ra, phải chú trọng đến khâu làm nguội sau khi rèn Phơng pháp làmnguội sau rèn có thể tham khảo bảng 1.1

1.2.6 Chọn loại, cỡ và số lợng thiết bị rèn

Cơ sở để chọn loại - cỡ thiết bị rèn, trớc hết phải căn cứ vào lực rèn lớnnhất cần thiết trong các nguyên công rèn Đối với vật liệu không chịu đ ợc tảitrọng tốc độ cao thì phải sử dụng máy ép thuỷ lực Các trờng hợp còn lại có thểchọn máy búa thích hợp Cần chú ý đến khối lợng phần rơi của máy búa cũng nhhành trình lớn nhất của máy búa khi rèn vật rèn cao nhằm sử dụng hiệu quả nănglợng va đập của máy búa Chọn thiết bị rèn có thể tham khảo phụ lục 3 Để xác

định lực rèn để chọn thiết bị có thể tham khảo các công thức sau [1, 2, 5, 6]

Khi rèn trên máy búa, khối lợng phần rơi của đầu búa để thực hiện nguyêncông vuốt có thể xác định theo công thức [5]:

G = 1,7.v h b l

h

l

s 17

, 0

v = 1 nếu dùng đầu búa phẳng;

v = 1,25 nếu dùng đầu búa tròn;

l – bớc đa phôi, cm;

Khi rèn trên máy ép, lực rèn cần thiết để thực hiện nguyên công vuốt cóthể đợc xác định theo công thức [5]:

h

l

s 17

, 0

v = 1 nếu dùng đầu búa phẳng;

v = 1,25 nếu dùng đầu búa tròn;

l – bớc đa phôi, mm;

Lực khi đột lỗ bằng chày đột đặc có thể xác định theo công thức [5]:

d d

3

1 4

d - đờng kính chày đột;

D - đờng kính phôi sau khi đột lỗ;

h – chiều cao phần phế liệu (màng ngăn lỗ);

1.2.7 Chọn loại, bậc thợ và số lợng công nhân rèn

Cơ sở chọn là căn cứ vào thiết bị rèn đã chọn Đối với máy búa cỡ nhỏ (<100 kg) thì chỉ cần một công nhân vừa điều khiển máy vừa thực hiện các thaotác rèn, một công nhân phụ trách lò nung và cung cấp phôi rèn Với máy búa lớnhơn thì số lợng công nhân sẽ tăng nhiều hơn

1.2.8 Chọn phơng tiện bảo hộ lao động

Xem xét đến điều kiện làm việc của công nhân rèn và đề xuất phơng tiệnbảo hộ lao động nhằm cải thiện điều kiện làm việc của công nhân nh thông gió,chiếu sáng, chống ồn, chống nóng Ngoài ra, cần xem xét các phơng tiện CKHkhi rèn phôi lớn, nặng nhọc

1.2.9 Lập phiếu công nghệ

Phiếu công nghệ là tài liệu công nghệ quan trọng để căn cứ vào đó côngnhân thực hiện các bớc công nghệ rèn theo trình tự đợc vạch ra trong phiếu côngnghệ Nội dung của phiếu công nghệ bao gồm:

6) Tên thiết bị rèn, dụng cụ và phơng tiện CKH kèm theo

Tuy nhiên, trong khuôn khổ bài tập thực hành, phiếu công nghệ đợc lập

đơn giản dạng sơ đồ nguyên công theo mẫu sau:

1.2.10 Tài liệu tham khảo

Phần trình bày sau cùng của bài tập là danh mục tài liệu tham khảo đợctrích dẫn sử dụng trong quá trình thực hiện bài tập Do đó, các công thức, hệ sốhoặc lập luận cần thiết đều phải đợc diễn giải và chỉ rõ nguồn gốc từ tài liệu thamkhảo nào Phải ghi rõ danh mục tài liệu tham khảo đợc trích dẫn sử dụng trongquá trình thực hiện bài tập Việc trình bày danh mục tài liệu tham khảo theo quy

định thông thờng của chế bản tài liệu (có thể tham khảo theo mẫu trong hớng dẫnlàm ĐAMH hoặc ĐATN).

1.3 Trình bày bài tập

Trong quá trình thực hiện bài tập, học viên phải vẽ lại bản vẽ chi tiết (trêngiấy khổ A4 hoặc A3); và vẽ bản vẽ vật rèn (trên giấy khổ A4 hoặc A3) theo quytrình công nghệ và đợc đóng kèm theo phần trình bày bằng lời

Bài tập đợc trình bày trên giấy khổ A4 (210297 mm), đặt đứng, viết mộtmặt theo quy định chế bản chung của Học viện và bao gồm các nội dung sau:

- Tờ bìa theo mẫu chung đối với bài tập ghi đề bài bài tập, họ tên học viênthực hiện, lớp (xem PL6);

- Bản vẽ chi tiết (vẽ trên giấy khổ A3 hoặc A4);

- Các nội dung chính cần thực hiện (theo hớng dẫn ở mục 1.2);

- Bản vẽ vật rèn (vẽ trên giấy khổ A3 hoặc A4);

- Danh mục tài liệu tham khảo

Chơng 2 Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học

2.1 Mục đích và nội dung chính của đồ án môn học

Đồ án môn học (ĐAMH) cũng là một dạng bài tập thực hành nhằm giúphọc viên rèn luyện kỹ năng đọc sách, tham khảo tài liệu, tra cứu số liệu trong các

sổ tay chuyên ngành, tiêu chuẩn, v.v nhng với mức độ cao hơn Khi thực hiện cácnội dung của đồ án, học viên không chỉ biết cách phân tích lựa chọn, tính toánthiết kế quy trình công nghệ (QTCN), mà hơn thế nữa phải biết phơng pháp thiết

kế dụng cụ, đồ gá (khuôn dập các loại, v.v.) để thực hiện QTCN đã thiết kế, trìnhbày đợc các nội dung đã thực hiện và trả lời các câu hỏi của tiểu ban chấm (gồm

ít nhất hai giáo viên của bộ môn) Do đó, để thực hiện nhiệm vụ của đồ án đòi hỏihọc viên phải biết vận dụng kiến thức tổng hợp đã biết không chỉ ở môn học này

mà còn phải vận dụng đợc kiến thức ở các môn học khác khi xem xét giải quyếtcác nội dung liên quan Qua việc thực hiện ĐAMH cũng rèn luyện học viên bảnlĩnh, tác phong trình bày và bảo vệ kết quả công việc đã thực hiện

Nội dung của đồ án bao gồm hai phần lớn, trong đó:

Phần “thuyết minh” phải thể hiện đợc các nội dung sau:

1 Lời nói đầu

2 Phân tích sản phẩm và lập luận chọn phơng án công nghệ

5 Bản vẽ lắp kết cấu khuôn dập (theo chỉ định hoặc lựa chọn)

6 Bản vẽ một số chi tiết làm việc của khuôn hoặc đồ gá khác

Chú ý: Bản vẽ chi tiết và bản vẽ vật dập (sản phẩm) đợc đóng chung vớiphần thuyết minh

2.2 Hớng dẫn thực hiện

Phần dới đây sẽ hớng dẫn phơng pháp thực hiện các nội dung chính củaphần thuyết minh

2.2.1 Lời nói đầu

Trong “Lời nói đầu” phải nêu rõ mục đích của việc thực hiện ĐAMH,

những nội dung chính cần giải quyết và kết quả có thể đạt đợc

“Lời nói đầu” phải nêu bật đợc mục đích của nhiệm vụ chế tạo sản phẩm

(chi tiết máy) và việc cần thiết phải tạo phôi để chế tạo sản phẩm này bằng phơngpháp dập lựa chọn

Giới thiệu khái quát đặc điểm, công dụng, điều kiện làm việc, mức độphức tạp về hình dạng, vật liệu và số lợng chi tiết cần chế tạo Trên cơ sở đó thểhiện tính u việt của phơng pháp dập lựa chọn so với các phơng pháp khác

“Lời nói đầu” là phần đợc thể hiện trên cơ sở kết quả phân tích tất cả các nội dung của bản thuyết minh đồ án Vì thế nên viết “Lời nói đầu” sau khi đã

hoàn thành toàn bộ nội dung của đồ án

2.2.2 Phân tích sản phẩm và lập luận chọn phơng án công nghệ

Trong nội dung này đồ án phải thể hiện tuần tự các bớc phân tích đặc điểmchung của chi tiết, khả năng tạo phôi cho chi tiết để trên cơ sở đó lập luận chọnphơng án công nghệ tạo phôi phù hợp với điều kiện chế tạo chi tiết

1 Phân tích sản phẩm

Cơ sở để thực hiện nội dung này là phải dựa vào nhiệm vụ đợc giao, trong

đó cần nghiên cứu kỹ bản vẽ chi tiết, điều kiện làm việc và các yêu cầu kỹ thuậtkèm theo, vật liệu chế tạo và số lợng sản phẩm cần chế tạo

Khi nghiên cứu bản vẽ chi tiết cần lu ý các thông số sau:

- Các kích thớc bao, kích thớc tơng đối;

- Độ phức tạp về kết cấu - hình dạng;

- Thể tích, khối lợng chi tiết;

- Tơng quan các kích thớc và thể tích các phần của chi tiết;

- Hình dạng và các đặc điểm hình học (dạng dài, tròn, đặc, rỗng, v.v.).Khi xem xét các yêu cầu kỹ thuật cần chú ý đến:

- Điều kiện làm việc, công dụng và mức độ quan trọng của chi tiết trongkết cấu của trang, thiết bị;

- Yêu cầu về độ chính xác kích thớc, độ nhám bề mặt, chỉ tiêu cơ tính;

trong sử dụng

Khi nghiên cứu vật liệu chế tạo cần chú ý nêu rõ:

- Thành phần hoá học của vật liệu chế tạo chi tiết (kể cả vật liệu thay thế);

thái cung cấp, ở điều kiện nhiệt độ & tốc độ gia công (nóng, nguội) và đặc điểmthay đổi của chúng;

- Tính công nghệ của vật liệu (chủ yếu là tính dẻo và khả năng tạo hình).Trên cơ sở phân tích các đặc điểm về kết cấu, hình dáng hình học, điềukiện làm việc, vật liệu chế tạo và số lợng chi tiết cần chế tạo có thể đề xuất hìnhdạng hợp lý của phôi trớc khi gia công cơ, tạo điều kiện cho việc chọn phơng ántạo phôi phù hợp

2 Lập luận chứng kinh tế – kỹ thuật (KTKT) ph ơng án tạo phôi

Cơ sở để lập luận chứng kinh tế – kỹ thuật cho phơng án công nghệ tạophôi là phơng án đề xuất phải đợc đợc đánh giá theo các chỉ tiêu cơ bản sau:

- Giá thành chế tạo – tổng hợp chi phí cần thiết cho việc tạo phôi

Vì vậy, trớc hết phải xác định rõ chi tiết cần chế tạo có hình dạng phôi trớckhi gia công cơ (vật dập) thuộc nhóm nào trong bảng phân loại vật dập, thamkhảo các phơng án tạo phôi dập chi tiết dạng tơng tự và sau đó mới đề xuất phơng

án khả thi để tạo phôi, phân tích các mặt u - nhợc điểm của phơng án theo các chỉtiêu nêu trên Trên cơ sở phân tích đánh giá các phơng án đề xuất, tiến hành lựachọn phơng án tơng đối hợp lý để tạo phôi cho chi tiết đã cho

Trong quá trình xem xét, đề xuất phơng án phải chú ý đến việc sử dụngphơng pháp dập (dập trong khuôn hở, khuôn kín, hay ép chảy), thiết bị dập (máy

bớc chuyển tiếp dập, trình tự thực hiện các bớc đó, bố trí vật dập trong khuôn.Ngoài ra, khi đề xuất phơng án phải giải quyết vấn đề về dạng phôi, khả năng thấtthoát vật liệu vào phế liệu, số lợng nguyên công, v.v

Cần lu ý đến các điều kiện thuận lợi cho việc điền đầy lòng khuôn dậpnhằm đảm bảo tuổi thọ dụng cụ cao và giảm lực (hoặc công) biến dạng Ngoài racũng cần lu ý đến điều kiện làm việc của chi tiết trong máy móc để tạo hớng thớ

đúng đắn trong vật dập nhằm đảm bảo chịu đợc tải trọng khi làm việc

Bản vẽ vật dập đợc thành lập dựa vào bản vẽ chi tiết, trên đó thể hiện cáckích thớc danh nghĩa, ký hiệu các chuẩn gia công cơ, cấp độ nhám bề mặt và cácyêu cầu kỹ thuật kèm theo Khi thành lập bản vẽ vật dập nên tham khảo GOST

* Xác định bán kính lợn trong và ngoài của vật dập;

* Chọn kết cấu lỗ cha thấu và màng ngăn lỗ đột (trong trờng hợp vật dậpcần tạo lỗ);

- Xác định khối lợng chính xác của vật dập có tính đến 0,5 lần sai lệch trên(+) đối với các kích thớc ngoài và 0,5 lần sai lệch dới (-) đối với các kích thớctrong (lỗ hoặc phần lõm)

a) Xác lập mặt phân khuôn (MPK)

Khi dập trong khuôn hở, mặt phân khuôn đợc xem xét để bố trí rãnh thoátbiên, theo đó kim loại sau khi đã điền đầy lòng khuôn chảy qua cầu vành biên tạothành vành biên Do đó, khi chọn vị trí mặt phân khuôn phải lu ý tới các điều kiệnsau:

- Đảm bảo dễ lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn (vật dập dễ dàng tách ra khỏilòng khuôn trên và dới của khuôn dập)

Khi dập trên máy búa thờng bố trí MPK ở vị trí mặt cắt vật dập có chu vilớn nhất nhằm đảm bảo lòng khuôn có chiều sâu nhỏ nhất và chiều rộng lớn nhất.Lòng khuôn khi dập trên máy búa đợc định hớng sao cho việc điền đầy lòngkhuôn thực hiện bằng cách chồn nên mặt có gân, gờ mỏng hoặc lồi lõm thờng đ-

* đối với vật dập có khối lợng dới 2,5 kg – tăng đến 0,5 mm;

* đối với vật dập có khối lợng từ 2,5 đến 6 kg – tăng đến 0,8 mm;

* đối với vật dập có khối lợng lớn hơn 6 kg – tăng đến 1,0 mm

Dung sai chế tạo vật dập cũng đợc quy định trong GOST 7505-89 theocách tơng tự nh xác định lợng d gia công cơ

Ngoài dung sai kích thớc của vật dập, trong GOST này còn quy định:

- sai lệch xê dịch của vật dập ở MPK;

- sai lệch lợng bavia còn lại sau khi cắt vành biên (đối với vật dập trongkhuôn hở);

- dung sai độ không đồng trục của lỗ trong vật dập so với biên dạng ngoài;

- dung sai độ cong, độ không phẳng và không thẳng (đối với mặt phẳng),

và độ đảo hớng kính (đối với bề mặt trụ);

- sai lệch lợng bavia mặt đầu (đối với vật dập trong khuôn kín);

- sai lệch khoảng cách giữa các tâm trục;

- sai lệch góc đối với các phần tử bố trí lệch góc;

- sai lệch các bán kính lợn và góc nghiêng dập

Lợng thêm khi dập bao gồm góc nghiêng dập, bán kính lợn bên trong vàbên ngoài vật dập, màng ngăn lỗ đột (đối với vật dập cần tạo lỗ).

Góc nghiêng dập đợc quy định để dễ lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn Khivật dập đợc chế tạo trên máy búa hoặc máy ép trục khuỷu thì góc nghiêng dập đ-

ợc quy định trên tất cả các bề mặt của chi tiết đợc bố trí song song với chiềuchuyển động của đầu búa hoặc đầu trợt máy ép

Khi chế tạo vật dập trên máy rèn ngang (MRN) thì góc nghiêng dập đợcthiết lập trên tất cả các bề mặt của chi tiết đợc bố trí vuông góc với chiều chuyển

động của đầu trợt chính và đợc tạo ra ở phần cối dập; trên tất cả các bề mặt lồihoặc lõm của vật dập đợc bố trí song song với chiều chuyển động của đầu trợtchính và đợc tạo ra ở phần chày dập; trên tất cả các phần rỗng của lỗ thông hoặcrãnh sâu đợc bố trí song song với chiều chuyển động của đầu trợt chính và đợctạo ra ở chày tạo hình hoặc chày tạo lỗ

Trị số góc nghiêng dập đợc quy định theo bảng 18 [3]

Tất cả các bề mặt cắt nhau trên vật dập nối tiếp nhau theo các bán kính l

-ợn Bán kính lợn đợc quy định phụ thuộc vào khối lợng vật dập và chiều sâu củalòng khuôn dập Bán kính lợn trong trên vật dập và tơng ứng với chúng là các bánkính của các phần lồi trong lòng khuôn cần đợc lấy lớn hơn 2-3 lần các bán kínhlợn ngoài của vật dập

Trị số của bán kính lợn có thể chọn từ dãy các trị số sau (mm): 0,8; 1,0;1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,5; 15; 20; 25; 30; và cố gắng thống nhấtchúng đối với vật dập để thuận lợi cho việc chế tạo khuôn và dụng cụ cắt

Việc tạo các lỗ thông hoặc phần rỗng (lõm sâu) trong vật dập trên máy búa

và máy ép chỉ thực hiện đợc khi lỗ hoặc lõm sâu đó có trục trùng với chiềuchuyển động của đầu búa hoặc đầu trợt máy ép, còn kích thớc hay đờng kính lỗ(lõm sâu) phải lớn hơn hoặc bằng chiều cao của vật dập nhng không đợc nhỏ hơn

30 mm (trừ trờng hợp đặc biệt) Đối với lõm sâu, chiều sâu của lõm không đợclớn hơn 0,8 lần đờng kính hoặc kích thớc lõm

Khi chế tạo vật dập trên MRN, việc tạo các lỗ thông hoặc lõm sâu là đơngnhiên khi lỗ hoặc lõm sâu đó trên vật dập có trục trùng với chiều chuyển độngcủa đầu trợt chính, còn đờng kính hoặc kích thớc lỗ không đợc nhỏ hơn 30 mmvới chiều dài lỗ không lớn hơn ba lần đờng kính

Các kiểu màng ngăn lỗ đột đợc sử dụng khi tạo lỗ cha thấu trên vật dập

đ-ợc thể hiện trên hình 2-1

Nếu chiều sâu lỗ cần tạo (h) nhỏ thua 2,5 lần đờng kính D hoặc nhỏ hơn

nữa thì nên sử dụng màng ngăn lỗ có bề dày thay đổi (hình ) để đẩy kim loại vềcác phía dễ dàng hơn Chiều dày nhỏ nhất cho phép đối với màng ngăn lỗ trong

định theo công thức (2-1)

Màng ngăn lỗ nằm trong vật dập nên nó thuộc thể tích vật dập

Cần chú ý rằng, các vấn đề nêu trên khi thành lập bản vẽ vật dập đợc giớithiệu chi tiết trong các tài liệu tham khảo có tính đến đặc điểm của loại thiết bịdập đợc sử dụng ở đây chỉ làm rõ thêm một vài khía cạnh để học viên lu ý thựchiện

Sau khi xác định đợc các thông số nêu trên để thành lập bản vẽ vật dập,tiến hành vẽ bản vẽ bản vẽ vật dập với tỷ lệ 1:1 theo các quy định của vẽ kỹ thuật

tra Trên bản vẽ vật dập thể hiện các kích thớc thực của vật dập có chỉ dẫn dungsai Bên trong vật dập thể hiện hình bao của chi tiết bằng nét liền mảnh để biểuthị lợng d gia công cơ Ngoài ra trên bản vẽ vật dập cần cho biết khối l ợng vậtdập, mác vật liệu và phơng pháp nung.

Trên bản vẽ vật dập phải thể hiện các yêu cầu kỹ thuật cơ bản, bao gồm:

- cấp chính xác của vật dập (phụ thuộc tính chất sản xuất và thiết bị dập);

- bậc phức tạp của vật dập;

- dung sai kích thớc cha ghi (đợc lấy bằng 0,7 lần miền dung sai theochiều dài hoặc chiều rộng vật dập);

- lợng dịch chuyển cho phép của khuôn trên mặt phân khuôn;

- dung sai độ không phẳng của lỗ đột;

- dung sai độ cong, độ không phẳng và độ không song song của các bề mặtphẳng;

- dung sai các sai lệch góc của các phần tử đặt lệch nhau trên vật dập;

- dung sai độ đảo hớng kính (đối với các mặt trụ);

- các góc nghiêng dập cha ghi, các bán kính lợn cha ghi;

- nhiệt luyện, độ cứng vật dập, chiều sâu các khuyết tật bề mặt, v.v

Nếu có yêu cầu kỹ thuật riêng thì trên bản vẽ vật dập cũng cần thể hiện (vịtrí kiểm tra độ cứng (thờng là mặt phẳng dễ kiểm tra mà không có gia công cơtiếp sau), vị trí đánh dấu, lấy mẫu (mặt phẳng không có gia công cơ tiếp sau), kýhiệu chuẩn thô để gia công cơ, v.v.)

Bản vẽ này đợc gọi là bản vẽ vật dập “nguội” hay “bản vẽ kiểm tra vậtdập” Theo bản vẽ kiểm tra vật dập tiến hành nghiệm thu vật dập

Trên cơ sở bản vẽ vật dập nguội, xây dựng bản vẽ vật dập ở trạng thái nóng(còn gọi là bản vẽ vật dập “nóng”) Kích thớc của vật dập “nóng” đợc lấy tăng lên

so với kích thớc danh nghĩa của vật dập nguội phụ thuộc vào nhiệt độ kết thúcdập và không thể hiện dung sai Bản vẽ vật dập nóng đợc dùng để thiết kế lòngkhuôn cuối cùng (lòng khuôn tinh), do đó trên bản vẽ vật dập nóng phải chỉ rõcác số liệu cần thiết để xây dựng đờng phân khuôn, ghi các kích thớc theo chiềucao tính từ đờng phân khuôn Trong phần ghi chú thờng cho biết trị số độ co ngótcần tính đến, trị số về góc nghiêng dập và bán kính lợn

Sau khi có đợc bản vẽ vật dập, cần xác định khối lợng chính xác của vật

ngoài và 0,5 lần sai lệch dới (sai lệch âm) của các kích thớc trong (kích thớc lỗ,

2 Xác định các bớc chuyển tiếp dập

Trong mục này yêu cầu thiết lập đợc các bớc chuyển tiếp dập (các lòngkhuôn) trong khuôn để chế tạo vật dập Việc lựa chọn lòng khuôn trớc hết đợcxác định bởi hình dạng và kích thớc vật dập, phơng pháp dập (dập theo chiều trục

dạng thiết bị dập

Để giảm nhẹ việc lựa chọn đúng đắn các bớc chuyển tiếp dập cần thamkhảo bảng phân loại vật dập đối với loại thiết bị dập đã chọn và bảng phân loạilòng khuôn liên quan cùng với phơng pháp dập.

Bảng phân loại vật dập xem xét việc chia vật dập thành nhóm, phân nhóm

và dạng vật dập, theo đó có thể chọn các bớc chuyển tiếp và phơng pháp dập

Cần lu ý rằng, lòng khuôn cuối cùng là bản sao chính xác hình dạng vậtdập nóng và đợc xây dựng theo bản vẽ vật dập nóng Để bố trí vành biên theo chu

vi của lòng khuôn cuối cùng khi dập trong khuôn hở cần chú ý đến rãnh thoátbiên, trong đó hình dạng và kích thớc của rãnh thoát biên đợc xác định phụ thuộc

Hệ số điền đầy rãnh thoát biên trên máy búa

Chú ý rằng, đối với vật dập có khối lợng lớn hơn 3 kg thì thay chu vi vật

biên, đờng này nằm cách điểm ngoài cùng của chu vi vật dập một đoạn bằng (b +

Ngoài ra, đối với vật dập có khối khối lợng lớn hơn 3 kg thì vành biên nên lấytăng lên 20% so với tính toán theo công thức

Lòng khuôn thô đợc sử dụng khi dập vật dập có kết cấu phức tạp và đợcchế tạo theo bản vẽ vật dập, nhng khác với lòng khuôn tinh là không có rãnh thoátbiên và túi chứa kim loại, với chiều sâu lòng khuôn lớn hơn và chiều rộng lòngkhuôn nhỏ hơn so với lòng khuôn cuối cùng

Các lòng khuôn chuẩn bị bao gồm lòng khuôn nén, lòng khuôn ép tụ, lòng

khuôn chuẩn bị đợc bố trí để phân bố lại kim loại phôi ban đầu và tạo cho nó cóhình dạng càng gần với hình dạng của vật dập càng tốt

Khi dập vật dập nhóm I (vật dập ngang) trên máy búa thờng sử dụngkhuôn dập nhiều lòng khuôn, trong đó có các lòng khuôn chuẩn bị Các lòngkhuôn chuẩn bị thực hiện các nguyên công chuẩn bị nhằm biến phôi ban đầu cóhình dạng đơn giản thành phôi trung gian có hình dạng rất gần với hình dạng củavật dập Để nhận đợc phôi trung gian có hình dạng gần giống hình dạng của vậtdập thì phôi trung gian này (còn gọi là phôi tính toán) có diện tích tiết diện ngangtheo chiều dài phải bằng tổng diện tích các tiết diện ngang tơng ứng của vật dập

và vành biên Hình dạng phôi tính toán này có tiết diện ngang là hình tròn dọctrục của nó để cho phép nhận đợc vật dập chất lợng có vành biên đồng đều theochu vi với chi phí kim loại nhỏ nhất và giảm sự mài mòn của khuôn dập

Để xác định các bớc chuyển tiếp dập (các nguyên công chuẩn bị và tơngứng là các lòng khuôn chuẩn bị) cần thực hiện các bớc sau [2]:

- Dựa vào kích thớc vật dập (thông qua bản vẽ vật dập) dựng phôi tính toán(hình 2-2) với biểu đồ tiết diện (biểu đồ thể hiện sự thay đổi của tổng gồm diệntích tiết diện ngang và diện tích vành biên hai phía của vật dập dọc chiều dài vậtdập)

theo kích thớc danh nghĩa của vật dập và cộng thêm 0,5 lần sai lệch dơng)

Hình 2-2 Phôi tính toán và biểu đồ tiết diện

- Xác định các đờng kính đặc trng và các đoạn chiều dài đặc trng tơng ứngtrên phôi tính toán để trên cơ sở đó xác định các đại lợng cần thiết đối với biểu đồ

A V Rebenxki (hình 2-3):

c

min k tb

bd tb

max

l

d d K

; d

l

; d

- Xác định số lợng và thứ tự thực hiện các nguyên công chuẩn bị trên biểu

đồ A.V Rebenxki, dựa vào các đại lợng nêu trên và khối lợng của vật dập

Hình 2-3 Biểu đồ A V Rebenxki 1- không cần nguyên công chuẩn bị; 2- nguyên công nén; 3- nguyên công ép tụ

hở; 4- nguyên công ép tụ kín; 5- nguyên công vuốt

Đối với vật dập nhóm II (vật dập dọc) có tiết diện ngang là tròn hoặcvuông trên hình chiếu bằng có thể thực hiện qua một, hai hoặc ba bớc chuyển tiếpdập bằng cách chồn sơ bộ trớc khi đa vào lòng khuôn cuối cùng Nếu các mặt đầucủa phôi ban đầu không phẳng và chiều dài phôi nhỏ hơn 2,5 lần đờng kính thì cóthể chồn sơ bộ để làm phẳng mặt đầu và phá vỡ lớp vảy oxit trên bề mặt phôi Cácbớc chồn sơ bộ đợc thực hiện sao cho phôi trớc khi đa vào lòng khuôn cuối cùng

Đ-ờng kính phôi trớc khi đa vào lòng khuôn cuối cùng có thể xác định sơ bộ nh sau

ch

f h

V

Khi dập trên các thiết bị vạn năng khác (máy ép trục khuỷu, máy ép ma sáttrục vít, máy ép thuỷ lực, v.v.), việc xác định các bớc chuyển tiếp dập cũng đợcthực hiện theo cách tơng tự nh khi dập trên máy búa Tuy nhiên, khi tiến hành cácbớc đó cần lu ý đến đặc điểm riêng của thiết bị đợc sử dụng.

Khi dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng (METKDN), cần lu ý đến đặc

điểm quan trọng là thiết bị này có hành trình cố định nên sự điền đầy mỗi lòngkhuôn chỉ xảy ra trong một hành trình máy, do đó làm thay đổi đáng kể động họcquá trình chảy dẻo của kim loại khi tạo hình điền đầy lòng khuôn Chính vì lẽ đókhông thể sử dụng lòng khuôn dập trên máy búa để thiết kế lòng khuôn dập trênMETKDN Kết cấu vật dập trên METKDN phải có sự khác biệt nhất định so vớivật dập trên máy búa từ cách chọn mặt phân khuôn, xác định các thông số về hìnhdạng, kích thớc vật dập, cho đến việc xác định các bớc chuyển tiếp dập

Mặt khác, khi thiết kế QTCN dập và gá lắp khuôn rất cần chú ý đến biếndạng đàn hồi của METK và của các chi tiết bị ảnh hởng trực tiếp bởi lực dập.Tổng hợp các ảnh hởng đó có thể làm sai lệch chiều cao vật dập đến 2-3 mm

Cần nhấn mạnh rằng, do METKDN có tốc độ gia công không lớn nh máybúa và trên METKDN thờng có cơ cấu đẩy sản phẩm nên có thể sử dụng cáckhuôn ép chảy thay vì nguyên công chồn, vuốt hoặc ép tụ nh khi dập trên máybúa Điều đó cho phép dập đợc vật dập có phần chuôi dài hình trụ, hình côn hoặctrụ bậc mà không có bavia bao quanh chu vi vật dập

3 Xác định hình dạng và kích thớc phôi

Hình dạng và kích thớc phôi phụ thuộc vào thể tích, hình dạng kết cấu vậtdập, thể tích phần phế liệu và đợc xác định theo cách khác nhau đối với từngnhóm, phân nhóm vật dập, việc chọn nguyên công dập, thiết bị dập và thiết bịnung khi dập Hớng dẫn chi tiết có thể tham khảo các tài liệu [1, 2, 4] Nói chungthể tích phôi ban đầu đợc tính nh sau:

k – hệ số tính đến lợng kim loại bị cháy trong quá trình nung phôi.

Khi nung hao cháy là 1% thì k = 1,01

V mn – Thể tích phần mạch nối các vật dập với nhau (trờng hợp dập đồngthời chùm vật dập gồm 2 hoặc 3 vật dập trở lên).

Trờng hợp QTCN dập phải qua nhiều bớc nguyên công đòi hỏi phải cắt xénhoặc gia công cơ sơ bộ (ép chảy và vuốt chi tiết dạng ống chẳng hạn), thì việctính thể tích phôi ban đầu phải tiến hành theo trật tự ngợc với tiến trình các bớcnguyên công

Trên cơ sở thể tích đã đợc tính, xác định hình dạng và kích thớc phôi

Đối với vật dập dọc, nguyên công chuẩn bị thờng là chồn nên cần chú ý đến

Đối với vật dập ngang thì phụ thuộc vào các lòng khuôn chuẩn bị:

1,3 – cho vật dập có chiều dài l < 80 mm

 Hình dạng phôi: Phôi sử dụng trong công nghệ dập khối thờng là sản

phẩm cán hình có tiết diện ngang hình tròn, hình vuông, hình lục giác, bánnguyệt, v.v., dài 6- 8 mét, sản phẩm ép có tiết diện khác nhau và một số sản phẩmdạng tấm dày Đối với một số chi tiết kích thớc lớn, có thể sử dụng phôi dạng sảnphẩm đúc liên tục [xem PL4]

4 Chọn chế độ nhiệt (xem thêm mục 2.2.6)

Chọn chế độ nhiệt là xác định nhiệt độ nung cần thiết trớc khi dập, nhiệt

độ bắt đầu và kết thúc dập, trên cơ sở đó chọn phơng pháp và thiết bị nung cho

quá trình dập

Cần lu ý rằng, việc chọn nhiệt độ nung cũng nh nhiệt độ kết thúc dập phụ

thuộc vào QTCN dập cụ thể (tức là phụ thuộc vào số lợng các bớc nguyên công

dập, thiết bị dập, các yêu cầu về cơ tính sau khi dập, v.v.) Do đó, trên cơ sở tham

khảo khoảng nhiệt độ dập đối với từng loại vật liệu (xem PL4) cần phải chọn

nhiệt độ thích hợp đối với QTCN đã chọn

5 Tính lực dập và chọn thiết bị

Mục đích của việc tính lực là để chọn thiết bị dập phù hợp với QTCN dập

Do đó, lực dập cần đợc tính cho nguyên công cuối cùng thực hiện trên thiết bị vì

khi đó kim loại có trở lực biến dạng lớn nhất (do nhiệt độ kim loại giảm khi dập)

và diện tích bề mặt tiếp xúc khi dập thờng lớn nhất

Khi dập trên máy búa cần xác định khối lợng phần rơi (bộ phận động) của

2001

,075.4

75

,

3

2 2

2 2

vd vd

vd vd

vd

vd

h D

D D

bD b

D D

,

0

1

001 , 0 75 5 , 2 1 ln 50 4

2 001

, 0 75 4 75

,

3

2 2

2 2

vb qd

qd qd

qd qd

qd qd

b

l

h D

D D

bD b

D D

D

b

(2.8a)trong đó

Có thể xác định khối lợng phần rơi của đầu búa G 0 đối với vật dập (D vd <

60 cm) có biên dạng tròn trên hình chiếu bằng theo công thức sau [1]

vd

D D

D 0,75 0,001 .

2 1 ,

Khi dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng, lực dập để chọn máy khi dậptrong khuôn hở xác định nh sau [6]:

Đối với vật dập dạng tròn, vuông hoặc tơng tự trên hình chiếu bằng

b F

h

b

0 0

0 0

0

0 2 0,375 1,25ln5

b F

h

b

0 0

0 0

0

0 2 0,25 1,25ln

bền của vật liệu ở nhiệt độ và tốc độ dập), Pa;

D, a – tơng ứng là đờng kính và kích thớc chiều rộng vật dập trên

mặt phân khuôn, mm;

Đối với vật dập có hình dạng tơng tự hình tròn và vuông trên hình chiếu

P = c.

vd vd

vd vd

vd

vd

F r

r H d H

d d

H d

H

d

r d

r r

H d

6 92

, 1 5

, 4

1 12 2

5 , 1 ln 5 , 1 2

1 07 , 2

2 1 2

2

2 2 2

2

d - đờng kính vật dập, mm

Khi ép chảy trên METKDN, lực ép chảy xuôi đợc tính gần đúng (với trị số

ma sát tiếp xúc có trị lớn nhất bằng 0,5) tuỳ thuộc vào hình dạng cối (vật dập)

Hình 2-4 Sơ đồ bố trí dụng cụ khi ép chảy xuôi trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Đối với vật dập có dạng đợc biểu thị trên hình 2-4a:

; 2 2 ln cos 1

2 sin

2

1

F d

l D

L f

1

d

l D

L f

1 1 '

ln sin 2

1

d

l D

L f

f f

áp lực riêng khi ép chảy ngợc trên máy ép trục khuỷu dập nóng có thể xác

định theo công thức [6]:

1 /  ;

/ 3

2 ln

1

1 5 , 1 15

,

1

2 2 2

D D d

3 3

2

1 3

1 2

1 1

2

2 1

4 4 2 2

4 4

4 3

R R





2 1

3 3

2

3 1 3 1

2

1

4 4 2 2

4

4 3

2 2

R R

R

(2.19)

Các ký hiệu trong công thức (2.19) tơng tự nh trong công thức (2.18).Lực biến dạng khi vuốt qua vòng vuốt (dập vuốt biến mỏng thành) có thểxác định theo công thức [6]:

sin 1

1 0

phôi;

z = b

2 1

ln 2

1 1 2 4

1

0

1 2 1 1

0 1 0 1

s s

s tg

s s

Lực vuốt qua vòng vuốt (dập vuốt biến mỏng thành) cũng có thể xác địnhtheo công thức [10]:

F

F ctg 

Trên cơ sở xác định lực dập, chọn loại, cỡ thiết bị dập và chú dẫn các đặc tính kỹ thuật cần thiết của thiết bị cho việc thiết kế khuôn

2.2.4 Thiết kế dụng cụ (khuôn dập)

Trớc khi thiết kế khuôn và tính toán lòng khuôn phải xem xét lại một cáchtổng thể toàn bộ quá trình dập, trong đó cần chú ý đến việc chọn khuôn các loại,kết cấu khuôn, sắp xếp các loại lòng khuôn, v.v nhằm đảm bảo cho quá trình dập

đợc thuận tiện, đạt năng suất cao, chất lợng tốt và giảm thiểu chi phí mọi mặt (vật

tuyệt đối an toàn và đáp ứng yêu cầu vệ sinh công nghiệp

Do đó, vấn đề thiết kế khuôn phụ thuộc rất nhiều vào việc tổ chức thựchiện QTCN và thiết bị sử dụng để thực hiện QTCN Trong hớng dẫn này xem xétmột số đặc điểm cần lu ý khi tiến hành thiết kế khuôn trên các thiết bị vạn năngkhác nhau

1 Khuôn dập trên máy búa

Khi thiết kế khuôn dập trên máy búa cần lu ý một số điểm sau:

Dựa vào bản vẽ vật dập nóng và kiểu rãnh thoát biên (đối với vật dập trongkhuôn hở), tiến hành thiết kế lòng khuôn tinh

Căn cứ vào các bớc chuyển tiếp dập trong QTCN, thiết kế các lòng khuônchuẩn bị theo các bản vẽ phôi ở các bớc chuyển tiếp dập

Khi dập vật dập có trục cong cần chú ý tới biện pháp cân bằng lực trợttrong khuôn

Lu ý rằng, khi dập trên máy búa kim loại điền đầy lòng khuôn trên dễdàng và tốt hơn so với lòng khuôn dới Do đó, những phần quan trọng hoặc khó

điền đầy ở lòng khuôn tinh nên bố trí ở nửa khuôn trên Phần vật dập có khối lợng

lớn hoặc phần lòng khuôn khó lấy vật dập sau khi kết thúc dập nên bố trí gầnmiệng cặp kìm.

Nên bố trí lòng khuôn theo trình tự các bớc chuyển tiếp dập Khi dập trênmáy búa lò nung thờng đợc bố trí bên trái, còn bên phải bố trí máy cắt vành biên(nếu cắt vành biên ở trạng thái nóng), do đó trong trờng hợp dập vật dập nhóm I(vật dập ngang) nên bố trí lòng khuôn chuẩn bị đầu tiên (thờng là lòng khuônvuốt) ở phía trái khối khuôn Tâm các lòng khuôn đợc bố trí tơng đối so với tâmkhối khuôn (giao điểm giữa trục đuôi én và rãnh con chốt) Lòng khuôn tinh đợc

bố trí gần tâm khối khuôn, còn các lòng khuôn chuẩn bị bên cạnh lòng khuôn

Chiều dày thành lòng khuôn và chiều dày giữa các lòng khuôn phải đảmbảo đủ bền tuỳ thuộc vào chiều sâu và góc nghiêng thành lòng khuôn [1, 2]

Cần lu ý đến sự xê dịch cho phép giữa tâm áp lực so với tâm khối khuôn

hớng xê dịch Nếu lợng xê dịch này không đợc đáp ứng thì nên tăng kích thớc

chịu tải theo quy định đối với khối lợng phần rơi của đầu búa Đối với máy búa

[6] Sau khi bố trí các lòng khuôn trên khối khuôn đáp ứng các yêu cầu về diệntích mặt va chạm, tiến hành xác định kích thớc khối khuôn và chuẩn hoá theo tiêuchuẩn (có thể tham khảo GOST 7831-73 [6]) Kích thớc lớn nhất theo chiều trái

 phải của khối khuôn phải đảm bảo khe hở nhỏ nhất giữa khối khuôn và các dẫnhớng đầu trợt là 20 mm, còn kích thớc nhỏ nhất của khối khuôn cũng theo chiềunày phải lớn hơn mỗi phía của chuôi khuôn khoảng 30  50 mm

Chọn chiều cao khối khuôn có tính đến độ bền theo yêu cầu và khả năngphục hồi do mòn khuôn Chiều cao khối khuôn có thể xác định một cách gần

Tổng chiều cao của các nửa khuôn trên và dới (không kể phần đuôi én)phải lớn hơn ít nhất là 1,25 lần chiều cao kín của máy búa để cần thiết cho việcphục hồi khuôn tiếp sau Mặt khác, khối lợng cực đại của nửa khuôn trên không

đợc vợt quá 35% khối lợng danh nghĩa của phần rô đầu búa

b) Trình bày bản vẽ khuôn

Bản vẽ kết cấu khuôn đợc trình bày trên giấy khổ A0 theo tỷ lệ 1:1 Chophép vẽ với tỷ lệ phóng to đối với vật dập nhỏ có hình dạng đơn giản và với tỷ lệthu nhỏ đối với vật dập lớn (kích thớc bao > 500 mm), nhng các mặt cắt thể hiệnlòng khuôn phải vẽ theo tỷ lệ 1:1

Trên hình chiếu đứng (hình chiếu chính) thể hiện hình dạng bên ngoài củakhuôn ở vị trí hoạt động, tức là ở vị trí hai nửa khuôn tiếp xúc nhau và thể hiệncác lỗ vận chuyển, miệng cặp kìm, rãnh đổ chì, Trong trờng hợp cần sử dụngkhoá khuôn, khoá đối, v.v thì cho phép thể hiện mặt cắt biểu thị các phần tử này.Phần còn lại của bản vẽ khuôn thể hiện các phần tử cha đợc thể hiện trên hìnhchiếu chính dới dạng mặt cắt.

ở góc trên bên phải bản vẽ khuôn thể hiện bản vẽ vật dập ở trạng tháinóng (bản vẽ vật dập để chế tạo lòng khuôn tinh), tức là có tính đến sự giãn nở donhiệt (đối với thép hệ số giãn nở có thể lấy bằng 1,5%) Do đó, trên bản vẽ vậtdập này phải ghi dung sai chế tạo khuôn (cấp 8 - 10) mà không phải là dung saivật dập Kích thớc theo chiều cao vật dập thể hiện từ vị trí mặt phân khuôn Vậtdập đợc thể hiện ở dạng nhận đợc trong lòng khuôn tinh, tức là có cả lỗ cha đợc

đột (đối với vật dập có lỗ) nhng không có vành biên Bản vẽ vật dập ở phần chúthích thể hiện mác vật liệu, các góc nghiêng dập và bán kính lợn cha ghi, v.v vàcác số liệu cần thiết khác để dễ dàng cho việc đọc bản vẽ vật dập

H×nh 2-5 VÝ dô tr×nh bµy khu«n dËp trªn m¸y bóa

Trên bản vẽ khuôn phải thể hiện mặt cắt rãnh thoát biên có chỉ dẫn tất cảcác kích thớc và độ nhám bề mặt (với tỷ lệ phóng to).

Nếu trong vật dập có các phần lõm sâu thì tại các vị trí tơng ứng trênkhuôn dập nên xem xét chế tạo miếng ghép (dấu khuôn) và ghép vào khuôn với

dung sai cấp chính xác t7 Do đó, vật liệu làm miếng ghép phải có hệ số giãn nở

nhiệt nhỏ khi nung nóng để dễ dàng tháo miếng ghép đã bị mòn khi thay thế.Trong trờng hợp trên khuôn dập sử dụng chày uốn có chiều cao > 30 mm thì cũngnên sử dụng miếng ghép để dễ chế tạo chày và giảm chi phí vật liệu cũng nh lao

động cho việc chế tạo chày (nếu dùng khuôn nguyên thì phải bào một lợng kimloại tơng đối lớn trên bề mặt khuôn để có đợc hình dạng và kích thớc chày theoyêu cầu)

Không nhất thiết phải gia công cơ các mặt bên của khối khuôn, ngoại trừphần bề mặt góc kiểm tra và mặt kiểm tra (bề mặt góc kiểm tra đợc gia công sâuvào 5 mm và kéo dài theo chiều cao khuôn 50 – 80 mm)

Trên bản vẽ khuôn phải chỉ dẫn độ cứng Brinen (HB) đối với các phần tửkhác nhau của khối khuôn (mặt gơng, chuôi khuôn, miếng ghép, v.v.) Phải thểhiện các kích thớc bao và chiều cao nhỏ nhất của khuôn khi lắp ghép (không cóphần đuôi én), các kích thớc của góc kiểm tra, kích thớc miệng cặp kìm và rãnh

đổ chì, và cả kích thớc miếng ghép có chỉ dẫn dung sai cấp chính xác lắp ghép

Không thể hiện kích thớc đuôi én và rãnh lỗ chốt mà chỉ cần thể hiện sốhiệu theo tiêu chuẩn nhà nớc đối với các phần tử này Trên hình chiếu bằng thểhiện kích thớc của các lòng khuôn tính từ mặt kiểm tra Nếu lòng khuôn chuẩn bị

đợc bố trí ở phía đối diện với mặt kiểm tra thì thể hiện phần chiều rộng của đoạn

từ bề mặt không gia công của khối khuôn đến lòng khuôn

Các lỗ vận chuyển bố trí ở mặt phẳng đi qua tâm khối của khối khuôn cáchmặt tỳ của đuôi én một đoạn bằng 1,5 lần chiều cao của đuôi én Lỗ vận chuyển

có đờng kính 20 – 30 mm, chiều sâu 60 – 100 mm

Trên bản vẽ khuôn phải thể hiện các yêu cầu kỹ thuật chế tạo khuôn, sailệch độ không song song của mặt gơng so với mặt tỳ của đuôi én, sai lệch độkhông vuông góc của góc kiểm tra, v.v

2 Khuôn dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng

a) Tính toán - thiết kế khuôn

Khuôn dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng có thể đợc chế tạo liền(khuôn nguyên) hoặc khuôn ghép, nhng nói chung khi dập trên máy ép trụckhuỷu dập nóng thờng sử dung khuôn ghép, tức khuôn dập thờng là một khối đợcchế tạo chuẩn có trụ bạc dẫn hớng và các chi tiết khác trong đó có các khối lòngkhuôn tuỳ thuộc vào lực ép danh nghĩa của máy ép Kích thớc của khối khuôn vàkhối lòng khuôn phụ thuộc vào kích thớc (cỡ) máy ép Do đó, trớc khi thiết kếkhuôn phải chọn máy ép để thực hiện công nghệ dập đã chọn Lực dập trongkhuôn hở trên máy ép trục khuỷu dập nóng có thể xác định theo các công thức ởmục 2.3 [6] Trên cơ sở xác định lực dập, chọn máy ép có lực ép danh nghĩa phùhợp