Nghiên cứu, thiết kế và hoàn thiện công nghệ chế tạo khuôn dập liên hợp theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao năng suất chế tạo lõi thép động cơ điện

Từ ý tưởng, sau một thời gian đi sâu nghiên cứu với máy móc hiện có và trang bị thêm một số bộ phận như cấp phôi, dẫn phôi, xe tôn…v..v chúng tôi đi đến quyết định thiết kế và chế tạo kh

Bộ Công thương Tổng công ty thiết bị điện việt nam Công ty cổ phần chế tạo máy điện

Việt nam – hungary

************

Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài :

“ Nghiên cứu, thiết kế và hoàn thiện công nghệ chế tạo khuôn dập liên hợp theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao năng suất chế tạo lõi thép động cơ điện”

7147

25/02/2009

Hà nội – 2008

Bộ Công thương Tổng công ty thiết bị điện việt nam Công ty cổ phần chế tạo máy điện

Việt nam – hungary

************

Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài :

“ Nghiên cứu, thiết kế và hoàn thiện công nghệ chế tạo khuôn dập liên hợp theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao năng suất chế tạo lõi thép động cơ điện”

mục lục đề tài

1 Lời nói đầu ……… … Trang1-3

2 Nguyên lý làm việc ……….……Trang 4-7

3 Tính toán thiết kế……….…… Trang 8-17

4 Quy trình chế tạo các chi tiết ……….….… Trang 18-24

5 Quy trình lắp ráp, chỉ tiêu chất l−ợng……… … Trang 25-17

6 Tính toán thiết kế……….… Trang 25-27

7 Tính toán thiết kế………Trang 28

lời nói đầu I- Giới thiệu về khuôn dập liên hoàn :

Nói đến khuôn dập và tổng quát hơn đó là công nghệ dập khái niệm trên đã tồn tại song hành cùng với ngành cơ khí Việt Nam nói riêng và ngành cơ khí thế giới nói chung Được xếp cùng là công nghệ gia công cắt gọt, song với ưu điểm và đặc thù riêng nên được gọi với tên chuyên biệt hơn đó là công nghệ rèn dập

Trong phạm vi đề tài này ta đi sâu hơn đó chính là công nghệ dập nguội với những đặc điểm cơ bản như sau:

- Công nghệ gia công bằng áp lực cao ở trạng thái nguội với quá trình gia công không cắt bỏ phoi, sản phẩm tạo ra có độ chính xác và độ lắp lẫn cao, năng suất và sản lượng lớn, khả năng cho phép tự động hoá cao

- Thiết bị sử dụng là các loại máy dập để tạo ra lực cần thiết làm biến dạng vật liệu dập

- Dụng cụ sử dụng là các loại khuôn dập tạo ra biên dạng chính xác của sản phẩm với các bước nguyên công cần thiết

- Vật liệu gia công chủ yếu bao gồm kim loại, phi kim loại có dạng tấm hoặc dải băng

Theo yêu cầu đặt ra của đề tài và với mục đích nhằm cải thiện công nghệ dập hiện

có là chỉ dập ra từng sản phẩm lá tôn rôto hoặc stato, có năng suất thấp đồng thời tiến dần đến công nghệ dập hiện đại có sự tham của máy tính cho năng suất cao, giảm thiểu sự nguy hiểm cho người vận hành trong quá trình làm việc

Từ ý tưởng, sau một thời gian đi sâu nghiên cứu với máy móc hiện có và trang bị thêm một số bộ phận như cấp phôi, dẫn phôi, xe tôn…v v chúng tôi đi đến quyết

định thiết kế và chế tạo khuôn dập liên hoàn để chế tạo toàn bộ lõi thép rôto, stato trên 01 khuôn và trên 01 máy nhưng được hỗ trợ thêm phần cấp phôi tự động tương

tự như các máy CNC như vậy sẽ giải quyết được bài toán năng suất, chất lượng, an toàn cho người vận hành, giúp công ty giải quyết tốt về bài toàn chất lượng và năng

suất Đó là lý do thôi thúc chúng tôi mạnh dạn hơn trong việc đi sâu vào nghiên cứu,

thiết kế và sản xuất khuôn dập liên hoàn Với năng lực sẵn có, Công ty VIHEM đã

chủ động khảo sát, nghiên cứu thiết kế khuôn dập liên hoàn và đã được Bộ Công

Thương giao cho thực hiện đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu, thiết kế và hoàn thiện công nghệ chế tạo khuôn dập liên hợp theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao năng suất chế tạo lõi thép động cơ điện ’’

II- ứng dụng của khuôn dập liên hoàn :

Đối với các ứng dụng của khuôn dập liên hoàn từ ý tưởng chúng tôi nhận thấy sẽ giúp cho chúng tôi giải quyết tốt các bài toàn về kỹ thuật và kinh tế Ngoài ra giúp chúng tôi giải quyết bài toán đầu tư trong thời điểm hiện nay nhưng lại giải quyết

được như nhu cầu cấp thiết của công ty trong giai đoạn hội nhập của thị trường đây là bài toán quyết định cho chúng tôi tập chung vào nghiên cứu và chế tạo khuôn dập liên hoàn Một cách sơ lược chúng tôi đặt ra bài toán thiết kế khuôn dập cho các loại động cơ nhỏ có công suất từ 2.2Kw trở xuống, có sản lượng lớn nhằm đáp ứng tốt nhu cầu

về sản phẩm hiện nay của thị trường Sau khi khảo sát thị trường chúng tôi thấy tại Việt Nam hiện nay chỉ đang tồn tại 2 dòng khuôn dập cơ bản đó là khuôn dập đơn 1 lòng khuôn với 1 lần dập và trên 1 máy cho ra 1 sản phẩm chiếm tỷ trọng gần 98% và dòng khuôn dập CNC có sự chợ giúp của máy tính với đầy đủ ưu điểm nhất, nhưng khả năng đầu tư ban đầu lớn mặt khác chưa tương thích với sản lượng của các doanh nghiệp hiện nay chiếm khoảng 2% Sau khi nghiên cứu về phần thị trường căn cứ vào

điều kiện hiện nay có của chúng tôi cũng như nhiều ngành khác chúng tôi đã đi vào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công khuôn dập liên hoàn kết hợp được 2 ưu

điểm của khuôn dập thông thường và khuôn dập CNC đó là bài toán kinh tế trong

đầu tư rẻ, năng suất và bài toán kỹ thuật của sản phẩm đó là chất lượng

ở phần đầu chúng tôi đã đề cập qua các ứng dụng của khuôn dập liên hoàn và nhu cầu hiện nay của thị trường trong nước cũng như trong thời gian tới Sau khi chế tạo thành công loại khuôn dập liên hoàn này, chúng tôi khẳng định rằng nó sẽ giúp cho nhiều doanh nghiệp giải được các bài toàn khó trong đầu tư hiện nay

Trong thời kỳ đầu chế tạo, sản xuất khuôn dập liên hoàn chúng tôi lấy ký hiệu với tên

bắt đầu bằng chữ DLH và ký hiệu DLH -X-Y

- PTL: Ký hiệu khuôn dập liên hoàn

- X : Ký hiệu được mã hoá của loại sản phẩm được dập

- Y : Ký hiệu tốc độ của sản phẩm

ví dụ : DLH -4K71- 4, DLH – 3K90Sb- 4 v v

III- Khảo sát lựa chọn sản phẩm mẫu

Để có một lựa chọn đánh giá và so sánh chúng tôi đã căn cứ vào thị trường tiêu

dùng hiện nay ở trong nước đó chính là có tới gần 98% các loại khuôn dập đơn trên

thị trường và 2% khuôn dập CNC Các kết cấu trên khuôn dựa trên các loại khuôn

dập CNC chủ yếu do Đài Loan chế tạo với những ưu điểm :

- Phôi cấp tự động theo đường dẫn gồm cơ cấu dẫn và chốt dẫn

- Các lòng khuôn trên 1 khuôn gồm lòng khuôn rãnh rôto, rãnh stato, cắt vành

rôto, cắt vành stato, cắt đứt đềcê

- Sản phẩm tạo ra gồm lá tôn rôto, stato

Các tính năng của sản phẩm chế tạo so sánh với mẫu lựa chọn chủ yếu là các loại

khuôn của Đài Loan bao gồm:

được

Trong nước

Thế giới

Số lượng sản phẩm tạo ra (bộ)

Phần I : Nguyên lý làm việc của khuôn

dập liên hoàn

1- Sơ đồ Kết cấu

2- cấu tạo :

khuôn được cấu tạo từ 29 chi tiết chính theo bản kê, có 4 lòng khuôn và được chia thành 5 bước gia công trong đó

Lòng khuôn 1 thực hiện bước 1 đột lỗ giữa và cắt rãnh rôto

Lòng khuôn 2 thực hiện bước 2 cắt rảnh gông và rãnh stato

Lòng khuôn 3 thực hiện bước 3 cắt hình tạo ra lá tôn rô to

Lòng khuôn 4 thực hiện bước 4 cắt hình tạo ra lá tôn stato

Bước 5 là quá trình cắt dời đềcê

3- Nguyên lý và trình tự làm việc :

3.1- Trình tự lắp khuôn :

1 Đưa khuôn lên bàn máy đã được vệ sinh sạch sẽ(bàn máy+đế khuôn)

2 Đưa đầu máy xuống vị trí thấp nhất

3 Đẩy khuôn vào đầu máy,quay đầu máy xuống tiếp xúc với mặt đế khuôn trên kẹp chặt nửa khuôn trên với đầu máy nửa khuôn dưới chưa kẹp chặt với bàn máy, quay vít me nhấc nửa khuôn trên nên, chày cao hơn mặt cối từ 2-3mm sau đó lại hạ xuống để chày gắn trên nửa khuôn trên tự lựa với cối sau đó hạ

đầu máy xuống vị trí thấp nhất rôìu tiến hành kẹp chặt nửa khuôn dưới với bàn máy

4 Sau đó mở máy đưa về vị trí lớn nhất( vị trí cao nhất của hành trình)

5 Lấy lưỡi cắt (chiều sâu cắt)bằng cách đưa đầu máy về vị trí thấp nhất quay vít

me cho đầu máy đi vào lòng cối từ 0.8-1.2mm khoá chặt vít me bằng đai ốc hãm

6 Đưa tôn cuộn đã pha dải lên máy cấp phôi và máy cấp bước hành trình

7 Bắt tay truyền giữa máy cấp bước và máy dập sau đó điều chỉnh máy cấp bước để đạt hành trình bước dập trùng với bước hành trình lên xuống của khuôn dập

8 Sau khi đã làm đầy đủ các bước từ 1 đến 7 kiểm tra tổng thể mở máy cấp bước, máy cấp hành trình và máy dập tiến hành dập thử sản phẩm, kiểm tra kích thước và các thông số kỹ thuật của sản phẩm sau khi dập, nếu đạt cho dập hàng loạt, nếu không đạt yêu cầu cho tiến hành điều chỉnh lại

3.1- Nguyên lý làm việc :

Tôn băng được máy cấp phôi đưa vào khuôn và được dẫn hướng bằng 2 tấm dẫn phôi trên khuôn, lúc này bước phôi đã được chỉnh trùng với hành lên xuống của khuôn dập

Hành trình lên của đầu máy lần thứ nhất thì máy cấp phôi cũng đẩy phôi trắng thứ nhất vào đúng lòng khuôn đầu tiên, khi đầu máy chưa khuôn trên bắt đầu đi xuống quá trình đẩy phôi của máy cấp phôi sẽ dừng lại Kết thúc hành trình đầu tiên khi lòng khuôn ở vị trí làm việc(chày đã ngậm vào cối) cũng đồng thời quá trình dập cắt diễn ra ở lòng khuôn đầu tiên cũng thực hiện xong, hoàn thành quá trình tạo ra rãnh rôto và lỗ ép trục của lá tôn rôto trên phôi 1

Hành trình 1 kết thúc hành trình 2 bắt đầu, khi đầu máy đi lên máy cấp phôi cũng bắt đầu mở và đẩy phôi đã qua lòng cối 1 đi 1 bước hành trình theo cữ và phôi sẽ đi vào lòng khuôn thứ 2 đồng thời phôi trắng 2 sẽ lại được đẩy tiếp vào lòng khuôn số

1 Khi đầu máy đi xuống lần thứ 2 quá trình cấp phôi dừng lại chày trên nửa khuôn trên đi vào lòng cối của nửa khuôn dưới lúc này phôi 1 đã nằm trong lòng cối 2, phôi 2 đã nằm trong lòng cối 1 quá trình dập cắt được diễn ra ở cả lòng khuôn 1 và lòng khuôn 2, ở lòng khuôn 1 lại tạo ra rãnh rôto và lỗ ép trục của lá tôn rôto trên phôi 2; lòng khuôn 2 sẽ tạo thêm rãnh stato, rãnh gông trên phôi 1

Hành trình 2 kết thúc hành trình 3 bắt đầu, khi đầu máy đi lên máy cấp phôi cũng bắt đầu mở và đẩy phôi đã qua lòng cối 1 và 2 đi 1 bước hành trình theo cữ và phôi trắng thứ 3 sẽ đi vào lòng cối 1 Khi đầu máy đi xuống lần thứ 3 quá trình cấp phôi dừng lại chày trên nửa khuôn trên đi vào lòng cối của nửa khuôn dưới lúc này phôi 1

đã nằm trong lòng cối 3, phôi 2 đã nằm trong lòng cối 2, phôi 3 đã nằm trong lòng cối 1 qúa trình dập cắt được diễn ra ở cả lòng khuôn 1, lòng khuôn 2 và lòng khuôn

3 ở lòng khuôn 1 lại tạo ra rãnh rôto và lỗ ép trục của lá tôn rôto trên phôi 3; lòng khuôn 2 sẽ tạo thêm rãnh stato, rãnh gông trên phôi 2; lòng khuôn 3 sẽ bắt đầu cắt hình tạo thành lá tôn rôto hoàn chỉnh trên phôi 1

Hành trình 3 kết thúc hành trình 4 bắt đầu, khi đầu máy đi lên máy cấp phôi cũng bắt đầu mở và đẩy phôi đã qua lòng cối 1, 2 và 3 đi 1 bước hành trình theo cữ và phôi trắng thứ 4 sẽ đi vào lòng cối 1 Khi đầu máy đi xuống lần thứ 4 quá trình cấp phôi dừng lại chày trên nửa khuôn trên đi vào lòng cối của nửa khuôn dưới lúc này phôi 1 đã nằm trong lòng cối 4, phôi 2 đã nằm trong lòng cối 3, phôi 3 đã nằm trong lòng cối 2 phôi 4 đã nằm trong lòng cối 1, qúa trình dập cắt được diễn ra ở cả lòng khuôn 1, lòng khuôn 2 , lòng khuôn 3 và lòng khuôn 4 ở lòng khuôn 1 lại tạo ra rãnh rôto và lỗ ép trục của lá tôn rôto trên phôi 4; lòng khuôn 2 sẽ tạo thêm rãnh stato, rãnh gông trên phôi 3; lòng khuôn 3 sẽ bắt đầu cắt hình tạo thành lá tôn rôto hoàn chỉnh trên phôi 2; lòng khuôn 4 sẽ bắt đầu cắt hình tạo thành lá tôn stato hoàn chỉnh trên phôi 1

Từ hành trình thứ 5 trở đi quá trình dập trên khuôn sẽ lặp tương tự và diễn ra đầy đủ các bước ở hành trình 4 đồng thời bước 5 của qúa trình dập diễn ra đó là quá trình cắt đứt thành từng đoạn đềcê có chiều dài bằng 1 bước cấp phôi

Phần ii: Tính toán thiết kế Khuôn dập

liên hoàn

I – Tính toán lực dập

1- Tài liệu sử dụng :

+ Sổ tay công nghệ dập nguội ( sách dịch của nga- suất bản năm1959)

+ Công nghệ chế tạo máy tập 1 + 2 – NXB khoa học và kỹ thuật

+ Sổ tay thiết kế cơ khí tập 1+3 – NXB khoa học và kỹ thuật

+ Vật liệu học – NXB giáo dục

+ Sổ tay nhiệt luyện (sách dịch của nga)

2- Tính lực dập:

2.1- Vật liệu dập: tôn kỹ thuật điện (tônsilíc của nga 2212)

+ Chiều dày vật liệu : 0.5mm

+ Trở lực cắt : 35Kg/ 1mm2

+ Giới hạn bền : 40Kg/ 1mm2

+ Độ dãn dài tương đối : không

2.2- chu vi dập :

a – Lòng cối 1 : bao gồm 28 rãnh rôto và lỗ trục

+ Lỗ trục : Φ25 bỏ qua then

D1 = 25 mm

+ Rãnh rôto

D2 = 28 x (3.9 +14 +1.8) =551.6 mm

L: chiÒu dµi dËp

2.3.2- Lùc dËp :

a – Lßng cèi 1 : bao gåm 28 r·nh r«to vµ lç trôc

+ Lç trôc : Φ25 bá qua then

II- tÝnh to¸n lùa chän kÕt cÊu, vËt liÖu khu«n

1- Lùa chän vËt liÖu khu«n :

Theo kh¶o sat thùc tÕ c¸c vËt liÖu lµm khu«n cña c¸c m¸y dËp CNC lµm mÉu hiÖn nay( c¸c m¸y cña §µi loan), dßng vËt liÖu chÝnh ®ang dïng:

+ Lµm chµy cèi trong khu«n dïng SKD 11

+ Làm các chi tiết đế trên, đế dưới, gạt tôn, gá chày, đệm cối đệm chày, ca bi v.v dùng thép C45

+ Cọc dẫn thép 9XC

Sau khi phân tích thành phần các loại mác thép khác nhau và đi đến kết luận đều dùng các loại thép trên để làm khuôn do có tính phổ biến và thông dung trên thị trường Việt Nam Riêng đối với thép SKD 11 làm chày cối khi phân tích thành phần vật liệu nhận thấy tương tự như thép X12M của Nga nhưng cơ tính tổng hợp thấp kém thép X12M một chút chúng tôi đã lựa chọn thép X12M để làm chày cối trong khuôn

+ Tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế …

Nhóm đề tài đã quyết định lựa chọn kết cấu của khuôn dập với mô hình như phần hình vẽ ở sơ đồ nguyên lý và được bố trí như sau:

1 Phần dẫn phôi, tạo bước giống khuôn dập CNC và phù hợp với sản phẩm

2 Phần đế trên, đế dưới làm liền và được dẫn hướng bằng bộ 6 cọc dẫn (thông thường các khuôn đơn 2 cọc, khuôn CNC 8 cọc)

3 Phần cối tách ra làm 4 cụm cối và được ghép và định vị trên đệm cối và đai cối bao gồm :

+ Cụm cối cắt rãnh rôto, stato, chày dấu, chày gông

+ Cụm cối cắt rãnh stato, chày dấu, chày gông

+ Cụm cối cắt và rôto

+ Cụm cối cắt vành stato

4 Phần đai cối tách ra làm 2 cụm và được ghép :

+ Cụm đai cối 1 ghép cối cắt rãnh rôto, stato, chày dấu, chày gông

+ Cụm đai cối 2 ghép cối cắt vành rôto, stato và cắt đềcê

5 Phần gá chày tách ra làm hai cụm :

+ Cụm gá chày rãnh gồm chày cắt rãnh rôto, stato, chày dấu, chày gông

+ Cụm gá chày cắt vành gồm chày cắt vành rôto, stato và cắt đềcê

6 Phần gạt tôn đ−ợc tách độc lập thành 4 gạt tôn gồm: gạt tôn rãnh rôto, gạt tôn rãnh stato, gạt tôn vành rôto, gạt tôn vành stato

III – tính chọn chế độ nhiệt luyện

Với độ cứng của vật liệu dập lên đến 30HRC chế độ nhiệt luyện của các chi tiết trên khuôn dập đ−ợc thực hiện nh− sau

1- Các chi tiết thép X12M

2- C¸c chi tiÕt thÐp C45

IV- TÝnh chän khe hë chay cèi

§Ó chän khe hë gi÷a chµy vµ cèi ®−îc tiÕn hµnh dùa trªn chiÒu dµy vËt liÖu dËp vµ c¬ tÝnh cña vËt liÖu Tõ th«ng sè cña vËt liÖu:

+ ChiÒu dµy vËt liÖu : 0.5mm

Phần III- quy trình chế tạo các chi tiết

khuôn dập liên hoàn

I –Đai cối

1- Đai cối 1

+ Dùng thép tấm C45 dầy 35 mm pha cắt thành phôi đạt kích thước 235x 307

+ Phay khoả đạt kích thước 230-0,1 x 307 -0,1 x31

+ Đưa lên máy mài(M194), mài phẳng đạt kích thước chiều dày 30+0,1

+ Đưa toàn bộ phôi đã gia công tinh nên máy phay trung tâm đứng(P419) định vị và kẹp chặt 1 lần để gia công các kích thước :

- Lỗ tròn Φ115 0 1

15 0

ư

ư vát cạnh rộng 103 0 1

15 0

ư

ư ,lỗ tròn Φ165 0 1

15 0

+ Đưa lên máy mài(M194), mài phẳng đạt kích thước chiều dày 30+0,1

+ Đưa toàn bộ phôi đã gia công tinh nên máy phay trung tâm đứng(P419) định vị và kẹp chặt 1 lần để gia công các kích thước :

- Lỗ tròn Φ115 0 1

15 0

ư

ư vát cạnh rộng 102 0 1

15 0

ư

ư ,lỗ tròn Φ165 0 1

15 0

II- Đệm cối

+ Dùng thép tấm C45 dầy 35 mm pha cắt thành phôi đạt kích thước 675x237

+ Phay khoả đạt kích thước 230-0,1 x 668 -0,1 x31

+ Đưa lên máy mài(M194), mài phẳng đạt kích thước chiều dày 30+0,5

+ Đưa toàn bộ phôi đã gia công tinh nên máy phay trung tâm đứng(P419) định vị và kẹp chặt 1 lần để gia công các kích thước :

- Gia công đạt kích thước Φ82 và Φ134, toạ độ theo bản vẽ

- Khoan mồi hệ lỗ sỏ dây Φ 1,8 cho 24 rãnh rôto, 36 rãnh stato, 06 rãnh gông, 01 rãnh dấu

- Gia công 08 lỗ Φ10± 0 , 012 hai bên toa độ ngang 200± 0 , 1 định vị đai cối, toạ độ dọc theo bản vẽ

- Khoan, tarô 12 lỗ ren M12 toa độ ngang 100+0.1 bắt đệm cối vào đế dưới, toạ độ dọc theo bản vẽ

+ Đảo đầu, rà đồng tâm, vuông góc gia công 12 lỗ bậc Φ12,5/ Φ22 bắt đai cối vào

đệm cối, toạ độ ngang 180+0,1 toạ độ dọc theo bản vẽ

+ Đưa phôi đã gia công xong hệ toạ độ lỗ trên máy phay,lên máy cắt dây, rà đồng tâm vuông góc, cắt toàn bộ hệ lỗ thoát rãnh stato, rôto, rãnh gông, rãnh dấu theo yêu cầu bản vẽ

III- Đế dưới :

+ Tạo phôi đạt kích thước 826x437x65

+ Đưa lên máy phay(P419 ) phay khoả đạt kích thước 819 -0,1 x 430 0,1 x 61

+ Đưa lên máy mài (M 194 ) mài một mặt sau đó lật mài mặt còn lại đạt kích thước chiều dày 60+0,1 theo bản vẽ (nếu kích thước chiều rộng 430 không hết trong 1 lần mài cho dồn về một phí sau đó mài âm đạt kích thước 59,9 - 0,1 )

+ Đưa phôi đã mài lên máy phay trung tâm đứng P419 định vị và kẹp chặt 1 lần để gia công đạt các kích thước :

- Gia công đạt kích thước lỗ Φ35, Φ88 và Φ140 , toạ độ theo bản vẽ

- Gia công đạt kích thước 3lỗ Φ48 +0,01, và 3lỗ Φ50 0,01 lắp cọc dẫn, toạ độ theo bản

vẽ

- Gia công 24 rãnh rôto, 36 rãnh stato, 06 rãnh gông, 01 rãnh dấu đảm bảo khe hở 1mm về một phía so với biên dạng rãnh trên cối