Thiết kế quy trình công nghệ và khuôn để chế tạo chi tiết đã cho

Đối với sinh viên ngành GCAL thì Đồ án môn học CN tạo hình vật liệu khối ngoài việc giúp cho sinh viên làm quen với các chỉ tiêu về quy trình công nghệ , các kết cấu khuân trong phơng ph

Lời nói đầu

Đồ án môn học là một đề tài thử nghiệm giúp sinh viên tổng hợp

đợc các kiến thức cơ bản đã học đợc trong thời gian theo học ở trờng Đồ án

sẽ giúp sinh viên tập làm quen với cách vận dụng kiến thức đã học vào công việc thiết kế , các thao tác trong thiết kế , nhằm vận dụng có hiệu quả khi ra công tác

Đối với sinh viên ngành GCAL thì Đồ án môn học CN tạo hình vật liệu khối ngoài việc giúp cho sinh viên làm quen với các chỉ tiêu về quy trình công nghệ , các kết cấu khuân trong phơng pháp dập tạo hình vật liệu khối , cách chọn máy để thực hiện nguyên công , chọn cấp chính xác , dung sai vật dập … và ph và phơng pháp trình bầy bản vẽ

Từ môn học này ngoài việc giúp sinh viên nắm đợc cách xây dựng quy trình công nghệ và phơng pháp thiết kế khuân cho chi tiết trong sản xuất , mà nó còn giúp sinh viên có kiến thức để tính toán thiết kế trong đồ án tốt nghiệp trớc khi ra trờng

Nội dung đồ án CN tạo hình vật liệu khối là : Thiết kế quy trình công nghệ và khuôn để chế tạo chi tiết đã cho Nội dung thiết kế bao gồm hai phần :

+ Phần bản vẽ + Phần thuyết minh

Đợc sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Nh Huynh và sự giúp đỡ của toàn thể các giáo viên trong bộ môn GCAL – khoa Cơ Khí , đã giúp em hoàn thành đề bài đợc giao Em xin chân thành các thầy giáo trong bộ môn GCAL

I Phân tích chi tiết và lựa chọn phơng án công nghệ

Phân tích chi tiết :

ỉ162.5

R10

10°

R15

ỉ133

3°

-Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ta thấy :

Đây là chi tiết dạng cốc có những đặc điểm nh sau:

+ Phần miệng cốc có kích thớc:

Dnt= 162,5mm

dnt = 133 mm

dnt1 = 91

H = 228 mm

3°

ỉ133 ỉ162.5

+Phần thân và đáy cốc:

10°

R15

162.5

-Phần chuôi chi tiết có dạng :

ỉ36

R15

Chi tiết dạng khối đợc sản xuất đơn chiếc Độ chính xác chi tiết trung bình , chi tiết có yêu cầu đợc gia công nóng

- chi tiết có thể đợc gia công bằng phơng pháp dập khối , bằng phơng pháp gia công cơ , bằng phơng pháp đúc Nhận thấy chi tiết đợc chế tạo theo phơng pháp dập khối có nhiều u điểm hơn cả : độ bền cao hơn , giá thành rẻ hơn chọn phơng pháp dập khối để chế tạo chi tiết

Dựa vào đặc điểm phân tích trên ta có thể lựa chọn các phơng án ban

đầu nh sau :

I.1) Phơng án 1 :

- Cắt phôi thanh trên máy ép trục khuỷu

- Chồn sơ bộ để đạt đợckích thớc cần thiết

- ép chảy

Phơng án này qua nhiều bớc nguyên công,sử dụng nhiều máy qua nguyên công, do kích thớc chi tiết lớn nên không phù hợp với yêu cầu gia công

I.2) Phơng án 2 :

- Cắt phôi thanh trên máy cắt

- ép chảy

Phơng án này ít ngyên công nên yê cầu thiết bị hiện đại không phù hợp với điều kiện sản suất

I.3) Phơng án 3

- Cắt phôi thanh tròn bằng máy cắt

- Chồn phôi đến kích thớc cần thiết

- ép chảy

Phơng án này cũng qua nhiều nguyên công nhng các nguyên công đơn giản, có thể thực hiện đợc trên các thiết bị chúng ta có

I.4) Phơng án 4

- Cắt dập trên máy dập tự động liên hợp

Phơng án này vô cùng năng suất phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn , nhng không phù hợp với sản xuất nhỏ vì giá thành máy lớn không phù hợp lắm với điều kiện sản xuất ở các xí nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam

*Kết luận:

- Dựa vào đặc điểm chi tiết và yêu cầu kỹ thuật, kinh tế ta chọn

ph-ơng án sản xuất là phph-ơng án 3:

II Thành lập bản vẽ vật dập

Bản vẽ vật dập là bản vẽ đợc xây dựng trên bản vẽ chi tiết có tính đến lợng d gia công cơ , lợng thêm và dung sai vật dập

Với chi tiết trên : +Độ chính xác các kích thớc không cần cao

+Không có lợng d gia công cơ , sau khi sản xuất xong không cần gia công cơ mà đem sử dụng ngay

+ cần phải nung trớc khi gia công

+Loạt sản xuất : Đơn chiếc Vì vậy :

- Lợng d gia công cơ bằng 0

- Vì gia công nóng nên khi gia công có lợng hao cháy

II.1) Xác định lợng d và dung sai

Do không thể chế tạo đợc chi tiết bằng công nghệ rèn mà có thể

đạt đợc độ chính xác theo yêu cầu dẫn đến có sự sai lệch về kích thớc, chúng

ta cần phải xác định sai số trong phạm vi cho phép

C D B A

Dựa vào sách tra cứu rèn và dập khối , bản vẽ chi tiết ta tra đợc dung sai các kích thớc nh sau

+ Chiều cao : +228 là 5

5

 +74 là 2

2

7 

 +30 là 2

2

7 



+333 là 17 6

6





+Đờng kính +36 là 2

2

7 

5



+133 là 5

5



+162.5 là 14 5

5





*Một trong những phơng pháp tiết kiệm kim loại trong dập thể tích là

sử dụng phôi chính xác cao dập trên khuôn ít vành biên Quá trình điền đầy lòng khuôn chỉ có hai giai đoạn và có hai giai đoạn vắng mặt

Trong trờng hợp này ta sử dụng fôi thanh tròn dập không có vành biên vì vậy ta dập trong lòng khuôn tinh không có vành biên

*Nh vậy bản vẽ vật dập là:

240 352

78

10°

R15

42

37-+ 5

R10

R15

- +

- +

+

II.3) Độ nghiêng thành lòng khuôn và bán kính góc lợn lòng khuôn

Chiều sâu lớn nhất trên một lòng khuôn : 42 (mm)

 chọn góc nghiêng thành lòng khuôn = 30

*Bán kính góc lợn lòng khuôn : r =12 (mm)

III Xác định khối lợng vật dập và phôi

III.1) Xác định khối lợng vật dập

Từ bản vẽ vật dập ta xác định đợc :

Ta có :

Vvd = V1 +V2 +V3 +V4

Trong đó:

-V1 Thể tích phần trụ rỗng :

V1 = 2 242119 2 91 2 119 91 3636 3

3

1 242 4

5 176

cm









- h1 chiều cao Phần hình trụ rỗng : h1 = 242 mm

- S1 diệntích hình trụ:

3°

ỉ119 ỉ174

-V2 Thể tích hình trụ tròn:

V2 =  2 2

2

.h R  r



V2 =3 , 14 35287 , 25 2  45 , 5 2 6319cm3

r2 bán kính trong tiết diện tròn

R2 bán kính trong tiết diện tròn

h2 chiều dài trụ tròn

-V3 thể tích phần trụ có rỗng có đáy:

V3 = 2 3 , 14 82 45 , 5 2 39 2 45 , 5 39 2571 3

3

1 124 14 , 3 4

5 , 176

cm









-V4 Thể tích phần đuôi hình tròn:

4

2

4 * 3 , 14 21 , 5 42 4



*Vậy thể tích vật dập là:

VVD = 12582 cm3

Khối lợng vật dập :

) ( 6 , 98 84 , 7

V

Trọng lợng riêng của thép CT3 : 7.84(g/cm3)

III.2) Xác định khối lợng phôi

Công thức tính khối lợng phôi : G ph G vd G pl

Trong đó : GVD = 98,65(kg)

Gpl = Gch + Gvb

+ G khi nung lần 1 Gch =2%.Gvd = 1,973 (kg)

+ G khi nung lần 2 Gch = 1,5.Gvd = 1,48 (kg)

Gch =3,45 (kg)

Gph = 98,65 +3,45 = 102(kg)

+ Hệ số sử dụng vật liệu:

6 , 96 102

45 , 3 102





ph

pl ph

G

G G

III.3)Xác định kích thớc phôi ban đầu:

Sph = Sn

Trong đó:

Sph Diện tích tiết diện ngang của phôi tại vị trí bất kỳ

Sn Diện tích tiết diện của vật dập tại vị trí bất kỳ

Fn diện tích tiết diện ngang vật dập

Fn = (718.176,5 + 43.37) – (91.35 +

2

64480 82

2

65 91 242

.

2

119

91

mm









SZK 286 mm2

Hệ số điền đầy  = 0,06

Bảng giản đồ đờng kính Sn =  SZK

Tiết

Sn + 2.Sb

ph

D  1 13

Từ giản đồ đờng kính chọn phôi ban đầu có

D0 = Dmax = 150 mm

L0 Xác định từ nguyên tắc cân bằng thể tích

0 / 4

 Từ đó ta có L0 =4.V/ D= 4.12582/3,14.152 =160 mm

Vậy phôi ban đầu có kích thớc là D0 = Dm= 150 mm L0 =160 mm

IV.Xác định các b ớc QTCN và thứ tự các nguyên công , tính toán lực và chọn cỡ thiết bị

Sau khi xác định kích thớc và hình dạng phôi ta cần xác đinh số lợng , thứ tự và tính toán các nguyên công Khi xác định , tính toán các nguyên công cần chú y dây chuyền sản xuất cơ sở , chú y đồ gá , trang thiết bị cơ sở

IVI)Nguyên công cắt phôi

*Phôi cắt:

Phôi ban đầu đợc cắt ra từ thép cán định hình 150 Chiều dài phôi cần cắt Lph =160mm

*)Phơng pháp cắt Chọn phơng pháp cắt bằng ca trên máy

V.2)Nguyên công chồn:

a)Tính toán lực chồn đầu và chọn máy

-Trong nguyên công chồn đầu ta phải xác định lực :

Lực chồn đầu do chày đợc gắn trên đầu trợt thực hiện Pcd

Lực chồn đầu cần thiết là:

Đờng kính trung bình của phôi sau khi chồn

mm D

D H

172

150 160

1

0 0

Diện tích tiết diện ngang sau khi chồn

2

Lực ép cần thiết

P = (1 + 0,17.D1/H1).S.F = 73726 KG

Pcd = 73,7 (tấn)

Trong đó:

-q:áp lực đơn vị khi chồn

-F:diện tích lực tác dụng

c)Chọn thiết bị cho nguyên công chồn :

Chọn máy dựa trên nguyên tắc : PH > PCN(max).

Vậy chọn máy ép ma sát trục vít có PH = 100 tấn có các thông số sau:

- Hành trình của đầu: HMax = 420 mm

HMin = 300 mm

- Năng lợng va đập kGm với số hành trình :

+ Nâng cao: 1200 kGm

+ Bình thờng: 2000 kGm

- Kích thớc lớn nhất của cối: Dài: Lc = 350 mm

Rộng : Bc = 140 mm

Cao : Hc = 380 mm

- Số hành trình của đầu trợt trong một phút

+ Nâng cao: 20 nhát/phút

+ Bình thờng: 13 nhát/phút

- Kích thớc bàn máy: BxL = 580x650 mm

- Khoảng cách giữa các sống trợt: B1= 530 mm

- Kích thớc của đầu trợt: 500x500 mm

Giải thích:

- Thực hiện các nguyên công công nghệ với hành trình công tác nhỏ

nh dập nổi hoặc tinh chỉnh… và phở các máy ép có hành trình bình thờngchỉ cho phép khi giảm chiều dài hành trình

d)Điều kiện cho phép về độ dài phôi chồn

- Khi chồn tự do nếu độ dài phôi quá lớn sẽ mất ổn định ,phôi sẽ bị uốn dọc và không thể tạo ra sản phẩm theo ý muốn đợc Khi dập thể tích trên các thiết bị nh máy búa hay máy ép thì đòi hỏi phôi không đợc dài quá mà

- còn phải phẳng đáy để có thể định vị phôi trong khuôn dễ dàng.Nh ta đã biết trong rèn tự do thì điều kiện cho phép về độ dài phôi chồn trong sản xuất thờng lấy H 0 2 D, 5 0 Còn trên máy rèn ngang do điều kiện kẹp phôi tốt ,mặt phôi phẳng và vuông góc với trục của phôi thì trong thực tế ngời

ta lấy tỷ lệ giữa đờng kính và chiều dài nh sau:

H  3 D, 2

Nếu mặt phôi bị vát  6  thì H 0 2D0 Các trờng hợp khác sẽ gây

ra phế phẩm dạng mất ổn định , gây ra vết kẹp

*)Cách tính lòng khuôn chồn cần thiết,lòng khuôn thành hình

Tuỳ thuộc vào thể tích vật dập và đờng kính phôi mà ta có thể dập nguyên công cuối cùng ngay hoặc phải qua các nguyên công chuẩn bị thành hình là một trong những nguyên công cuối cùng, nhiệm vụ của nó là nhằm tạo

ra các vật dập có hình dáng và kích thớc theo bản vẽ.Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác mà ta có thể làm lòng khuôn thành hình về phía cối, hoặc về phía chày hoặc một phần trong chày một phần trong cối

Điều kiện chồn cho phép mà không bị mất ổn định là

11,,22 00,.22*5,253 2,25 3















k

n k

Trong đó:

25 , 5 20

105

0 0







n D

L n

: chiều dài tơng đối của toàn thể phôi

V.4) Nguyên công dập tạo hình sơ bộ

Nguyên công dập tạo hình sơ bộ là nguyên công ép chảy

Lòng khuôn dập tạo hình sơ bộ có kết cấu lòng khuôn gần giống với kết cấu lòng khuôn dập tinh

Lòng khuôn thô đợc sử dụng nhằm giảm áp lực cho lòng khuôn tinh + Góc nghiêng thành lòng khuôn theo bẳng 77 ta có : Với lòng khuôn cuối cùng có  = 30 thì lòng khuôn tạo hình sơ bộ chọn góc nghiêng thành lòng khuôn  = 50

+ Bán kính góc lợn lòng khuôn thô :

R1 = R + C = 3+2=5(mm)

+Tra bảng 78 có C = 2 (mm) ; R = 1.5 (mm) bán kính góc lợn lòng khuôn tinh

+ Chiều rộng lòng khuôn thô : Tại các tiết diện chiều rộng giảm

đi 2 mm so với lòng khuôn tinh

V.5)Nguyên công dập tinh

Vật dập sau nguyên công dập tinh có kích thớc và hình dạng giống với chi tiết Ngoài ra có thêm kết cấu vành biên , màng ngăn lỗ

+ Góc nghiêng thành lòng khuôn  = 30

+ Bán kính góc lợn lòng khuôn r = 3 (mm) + Các kích thớc rộng , cao và kết cấu vành biên giống với kích thớc vật dập đã tính toán ở trên và kết cấu vành biên đã tính toán

VI.Kết cấu khuôn hở dập trên máy búa.

Trên khuôn có các lòng khuôn sau : Dập vuốt , dập thô , dập tinh , cắt chuôi

Khi chuyển phôi từ lò nung vào khuôn dập ( Lò đặt bên trái khuôn )  Chọn lòng khuôn vuốt bên trái khuôn

+ Lòng khuôn thô và lòng khuôn tinh đặt giữa khuôn

*)Xác đinh kích thớc giữa các lòng khuôn

Dựa vào kích thớc chiều cao các lòng khuôn và dựa vào các bảng tra trong sổ tay dập khối tra đợc các thông số sau :

+ Khoảng cách giữa lòng khuôn vuốt và lòng khuôn tinh >

+ Khoảng cách giữa lòng khuôn tinh và lòng khuôn thô >

*)Xác định kích thớc bao khối khuôn

Dựa vào các kích thớc các lòng khuôn , các kích thớc giữa các lòng khuôn và kích thớc khối khuôn tiêu chuẩn có kích thớc khối khuôn là :

300x275x200 VII Một số kết cấu của khuôn

1 khuôn ép chảy

480

2 cối ép chảy

Lớp GCAL - K44 - Khoa Cơ Khí

I I

-Nhiệt luyệt thấm than tôi đạt độ cứng 61 - 63HRC.

-Sau khi nhiệt luyện phải mài lại các bề mặt yêu cầu độ chính xác cao.

-Vê tròn hoặc vát cạnh các mép sắc còn lại.

Yêu cầu kỹ thuật :

Ngày

cối ép chảy

Tỷ lệ 1/1

Ng.Nh Huynh

Huớng dẫn

Ng Văn Thắng

Thiết kế

R6

R5

ỉ125

1,25

0,025 A

0,025 B

B

Mặt cắt I-I

0,025 A 0,02 B

ỉ80

(Còn lại)

1,25

A

Mục lục

I Phân tích chi tiết và lựa chọn phơng án công nghệ

I.1) Phơng án 1

I.1) Phơng án 2

I.1) Phơng án 3

I.1) Phơng án 4

II Thành lập bản vẽ vật dập

II.1) Xác định mặt phân khuôn

II.2) Xác định lợng d và dung sai

II.3) Độ nghiêng thành lòng khuôn và bán

kính góc

lợn lòng khuôn

III Xác định khối lợng vật dập và phôi

III.1) Xác định khối lợng vật dập

III.2) Xác định khối lợng phôi

IV.Xác định kích thớc phôi và hình dạng phôi

V.Tính toán các nguyên công

V.2)Nguyên công ép chảy sơ bộ

V.3)Nguyên công ép chảy tinh

VI.Kết cấu khuôn hở dập trên ấy ép trục khuỷu

Tài liệu tham khảo

1.Bài giảng công nghệ rèn và dập khối.

2.Giáo trình công nghệ dập khối

3.Sách tra cứu rèn và dập khối.

4.M¸y bóa vµ m¸y Ðp thuû lùc.

5.Gam m¸y rÌn dËp.