Thiết kế công nghệ dập – quy trình công nghệ gia công tay biên động cơ

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH TÍNH CƠNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT .6 1.1 Chức năng, điều kiện làm việc, công dụng chi tiết 1.1.1 Chức .6 1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật chi tiết 1.2 Xác định dạng sản xuất 1.2.1 Ý nghĩa 1.2.2 Xác định sản lượng khí .8 1.3 Xác định khối lượng chi tiết 1.4 Chọn phương án công nghê chế tạo phôi tay biên 10 1.5 So sánh phương pháp tạo phôi: 10 1.5.1 Phương pháp đúc 10 1.5.2 Phương pháp hàn 10 1.5.3 Phôi cán .11 1.5.4 Phôi rèn tự 11 1.5.6 Dập thể tích 11 1.6 Chọn phương pháp chế tạo phôi .13 1.7 Tính hiệu kinh tế 13 1.7.1 Xác định chi phí sản xuất hàng năm 13 1.7.2 Giá thành sản phẩm .14 1.7.3 Các tiêu kinh tế kĩ thuật 14 Ch¬ng 2: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết tay biªn hai nưa .16 2.1 Xác định đờng lèi c«ng nghƯ 16 2.2 Chän chuÈn th« 16 2.3 Chọn phơng pháp gia công 17 2.4 LËp quy trình công nghệ gia công 17 2.5 Thiết kế nguyên công 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng 2.6 TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®å g¸ 57 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ KHN DẬP NĨNG 62 3.1 Tổng quan chi tiết dập xử lý nhiệt cho chi tiết dập .62 3.2 Tổng quan kết cấu vai trò phận khuôn 64 3.3 Tổng quan máy dập vào thông số máy 65 3.4 Các khuyết tật sản phẩm biện pháp khắc phục khắc phục 70 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN TAY BIÊN 72 4.1 Thiết kế khuôn dập 73 4.1.1 Chọn mặt phân khuôn 74 4.1.2 Xác định lượng dư, dung sai vật dập 75 4.3 Xác định góc nghiêng thành lòng khn 78 4.3.1 Mục đích 78 4.3.2 Cách chọn góc nghiêng .79 4.4 Đường phân khuôn 81 4.5.Xác định màng ngăn lỗ đột .82 4.6 Xác định bán kính góc lượn vật dập .83 4.7 Vành biên rãnh thoát biên 85 CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ KHN DẬP CHO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 91 5.1 Thiết kế chi tiết tay biên 91 5.2 Thiết kế tay biên phần mềm NX .91 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DEFORM PHÂN TÍCH VÀ MƠ PHỎNG .106 6.1 Tổng quan CAE .106 6.2 Các bước để thao tác CAE kỹ sư thiết kế 107 6.3 Nghiên cứu phần mềm DEFORM 109 6.4 Các tính 112 6.4.1 Về biến dạng .112 6.4.2 Về xử lí nhiệt .113 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng 6.4.3 Các bước toán mô số 113 6.5.2 Mô lần dập tay biên 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng Lời nói đầu Trong cơng cơng nghiệp hố đại hóa đất nước, ngành kinh tế nói chung ngành khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cán kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng phải biết vận dụng sáng tạo kiến thức học để giải vấn đề thường gặp thực tế Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò quan trọng q trình đào tạo trở thành người kỹ sư Qua trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ kiến thức tiếp thu trình học tập, đồng thời nâng cao khả vận dụng sáng tạo kiến thức để làm đồ án công tác sau Là sinh viên chuyên ngành Cơ khí Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ: “Thiết kế cơng nghệ dập – Quy trình cơng nghệ gia cơng tay biên động cơ” Đây đề tài khó em Tuy nhiên thời gian thực tập làm đồ án tốt nghiệp chФ bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn: TS Hoàng Tiến Dũng với học hỏi thân em đưa phương pháp dập phôi tay biên quy trình cơng nghệ gia cơng tay biên, phương án đảm bảo độ xác yêu cầu kỹ thuật Đồ án tốt nghiệp em gồm có phần thuyến minh phần vẽ mà trình bày đầy đủ thiết kế cơng nghệ dập phơi tay biên, quy trình cơng nghệ gia công tay biên, chế độ cắt , đồ gá, máy dùng để gia cơng Tuy nhiên trình độ hiểu biết lý thuyết thực tế hạn chế, đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Vậy em mong nhận bảo thầy bạn để em hiểu sâu mơn học phương án khác hợp lý Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Hoàng Tiến Dũng thầy giáo khoa khí – Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thời hạn Đồng thời bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo bạn giúp đỡ em suốt năm học qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày …… tháng…… năm 2016 NHÓM SINH VIÊN Đỗ Quang Huy Nguyễn Trọng Hùng Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng CHƯƠNG PHÂN TÍCH TÍNH CƠNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT 1.1 Chức năng, điều kiện làm việc, công dụng chi tiết 1.1.1 Chức Tay biên chi tiết quan trọng thiếu tất động đốt Tay biên trực tiếp tham gia biến chuyển động tịnh tiến piston sang chuyển động quay trục khuỷu ngược lại Tay biên chế tạo thép C45 gồm đầu nhỏ không tháo dời được, có lắp bạc lót đồng Thân tay biên tiết diện hình chữ I đầu to lắp bạc dời, gồm hai nửa ghép với băng hai bulông M6 Mặt lỗ đầu nhỏ phải gia công đạt Ra = 2,5 để lắp chặt với bạc Mặt lỗ đầu to phải gia công đạt Ra = 12,5 để lắp trung gian với bạc Chuyển tiếp đầu nhỏ thân R10, R30, R40 Chuyển tiếp đầu to thân R12, R80, R8 Mặt lỗ đầu to có khoét rãnh bán nguyệt để định vị bac Trên đầu nhỏ có lỗ dẫn dầu lệch với bạc chi tiết góc 50° Tại hai lỗ để bắt bulơng có phần định vị F8,5 phần ren M6 1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật chi tiết Tay biên chi tiết dạng càng, đầu to ghép hai nửa hai bulông M8 nên chúng có yêu cầu kỹ thuật sau: - Cơ tính sau nhiệt luyện lần cuối phải đạt độ dãn dài tương đối, độ co tương đối, độ dai va đập 35%, mẫu thử phân bố dọc, độ cứng 25 – 30 HRC - Chế tạo phương pháp dập thể tích Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng - Tổ chức kim loại chỗ gẫy mẫu thử khơng có tượng điểm trắng hay bọt, phân tầng chất phi kim loại vết nứt Tổ chức kim loại mặt cắt dọc phải đặc trưng hướng thớ dọc theo đường trục phù hợp với hình dạng bên ngồi khơng có tượng đứt đoạn, xốp - Trên bề mặt gia công không cho phép có vết nứt, gãy, gФ sắt, lõm, lỗ rỗng - Đường gép khn cho phép có ba via đến 1,5mm, khơng cho phép có vết nhăn, phải tẩy khuyết tật ba bia 1,5mm đạt Rz40 - Độ lệch hai đường tâm lỗ lên mặt phẳng cho phép nhỏ 0,06/100 - Độ lệch nối tâm hai lỗ so với trục đối xứng £ 0,5mm - Không cho phép hàn đắp - Độ van lỗ đầu nhỏ £ 0,01mm Kích thước đầu to cho phép nằm góc < 45° so với mặt phẳng lắp ghép - Độ chênh lệch chiều dày thành đầu to đầu nhỏ tay biên theo hướng dọc trục đối xứng không 2mm, theo chiều ngang không 1mm 1.2 Xác định dạng sản xuất 1.2.1 Ý nghĩa Dạng sản xuất phụ thuộc vào sản lượng sản phẩm năm, xác định dạng sản xuất hợp lý có ảnh hưởng đến đầu tư hình thức tổ chức sản xuất Sản lượng sản phẩm lớn ta đầu tư thiết bị chuyên dùng, tổ chức sản xuất theo dây chuyền đem lại hiệu kinh tế cao nhất, chất lượng sản phẩm tốt, thu hồi vốn đầu tư nhanh Nếu sản lượng sản phẩm thấp nên sử dụng trang thiết bị vạn năng, tổ chức sản xuất không theo dây chuyền, đem lại hiệu kinh tế cao Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng Từ ta thấy việc xác định dạng sản xuất hợp lý dẫn đến trình sản xuất đạt hiệu cao 1.2.2 Xác định sản lượng khí Như ta biết để xác định dạng sản xuất ta phải xác định sản lượng khí năm trọng lượng chi tiết gia công Sản lượng phôi tay biên cần dập theo yêu cầu 7000 chi tiết/năm, sản lượng khí tính theo cơng thức: Ni = N.mi.[1 + (b + a)/100] chi tiết/năm (1.1) Trong đó: Ni : sản lượng khí chi tiết cần chế tạo N : sản lượng sản phẩm sản xuất năm N = 7000 chi tiết/năm mi : số chi tiết loại sản phẩm, lấy mi = a : hệ số % dự phòng hư hỏng chế tạo, a = (2 ¸ 3) lấy a = b : hệ số % chế tạo thêm, dự phòng ngồi kế hoạch tránh mát vận chuyển, bảo quản, b = (3 ¸ 5), lấy b = Thay vào ta có: Ni = 7000.1[1 + (3 + 2)/100] = 7350 chi tiết/năm Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng 1.3 Xác định khối lượng chi tiết Hình 1.1: Thể tích chi tiết Displayed Mass Property Values Volume = 15795.932393478 mm^3 = 0.015796 dm3 Area = 7419.788012346 mm^2 Mass = 0.123998069 kg Weight = 1.216005666 N Radius of Gyration = 25.601577225 mm Center of Mass = 40.325226839, 0.040589096, -0.000018244 mm Vậy khối lượng chi tiết 0.13 Kg Căn vào bảng 2.2 trang 17 sách Hướng dẫn DA CNCTM với số lượng chi tiết 5000 ÷ 50000 chiếc, khối lượng < kg ta xác định dạng sản xuất hàng loạt lớn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng 1.4 Chọn phương án công nghê chế tạo phôi tay biên Việc chế tạo tay biên để đạt yêu cầu kỹ thuật kinh tế, người kỹ sư công nghệ phải xác định kích thước phơi chọn phơi thích hợp với điều kiện sản xuất nên việc chọn phôi dựa sở sau: - Vật liệu chế tạo phơi tính vật liệu - Hình dáng kết cấu chi tiết - Khả đạt độ bóng phương pháp tạo phơi -Vật liệu làm khuôn tay biên Chọn vật liệu SKD61 - Chuyên dùng làm khuôn chịu lực va đập, cao tốc, nhiệt độ cao, thích hợp với loại khn dập nóng, khn rèn cao tốc Do u cầu kỹ thuật chi tiết đòi hỏi độ xác, độ bền tính độ bóng bề mặt Để thoả mãn yêu cầu việc sản xuất phôi tay biên có phương pháp đúc, hàn, gia cơng áp lực (cán, rèn, dập nóng) Ta phải so sánh lựa chọn phương pháp để đưa phương án tạo phôi hợp lý đảm bảo hai mặt kinh tế kỹ thuật 1.5 So sánh phương pháp tạo phôi: 1.5.1 Phương pháp đúc - Ưu điểm: Năng suất cao, vốn đầu tư ít, rẻ tiền, cho phơi có hình dạng phức tạp - Nhược điểm: Tổ chức hạt thô, bề mặt bị chai cứng nên khó gia cơng cắt gọt, độ bền độ dẻo dai 1.5.2 Phương pháp hàn - Ưu điểm: Tạo chi tiết có hình dáng phức tạp đảm bảo tính - Nhược điểm: Năng suất thấp, vốn đầu tư lớn, giá thành cao nên dùng đặc biệt tay biên làm việc điều kiện chịu tải trọng va đập lớn nên không cho phép chế tạo phôi phương pháp hàn 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Chọn bề mặt truyền nhiệt phơi chày Hình 6.32: Chọn mặt truyền nhiệt Vào mục Movement, nhìn vào hệ trục tọa độ Topdie để kích chọn chiều chuyển động cho hợp lí: X, Y, Z, hay là, -X, -Y,-Z Ở ta muốn chày xuống ép vào phơi chọn chiều - Z Trong mục ta chọn nhập vào số Type như: Speed, force, Hammer, Screw press, Mechanical press, Hydraulic press, Sliding die 139 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Ở ta chọn Speed điền vận tốc cho chày ép 10 mm/s Sau chọn xong ta kích vào mắt biểu tượng phía để xem thử chiều chuyển động chày ép Hình 6.33: Chọn vận tốc chày ép Bước Cài đặt thông số cho cối ( Bottom Die) - Trên thư mục, ta kích vào biểu tượng (Bottom die) thư mục, Kích tiếp vào General, chọn chày dạng Rigid Ở mục Assign temperature cho phép ta gán nhiệt độ ban đầu cho phôi, ta đặt phơi 1200o C Hình 6.34 : Nhiệt độ khn - Tiếp theo kích vào biểu tượng Material để chọn vật liệu cho phơi bảng 140 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng - Kích chọn Load from lid để vào thư viện vật liệu, sau chọn vật liệu phù hợp với điều kiện tạo hình, ta chọn Machining, mục Steel ta chọn vật liệu: JIS – SKD61 machining_[AISI] Hình 6.34: Chọn vật liệu khn 141 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Chia lưới cho chày (Bottom die): Ta kích vào Bottom die thư mục, kích vào Mesh Ta tiếp tục nhập số phần tử muốn chia lưới, sau Preview xem hợp lí chưa, lưới thưa q tăng phần tử, dày bớt phần tử, ta chọn: 50000 Hình 6.35 : Chia lưới cho khn Vào Bdy.Crd chọn bề mặt truyền nhiệt phôi cối hình bên Hình 6.36 : Chọn mặt truyền nhiệt 142 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Phơi, chày cối hồn thiện cài đặt thơng số Hình 6.37 : Phơi khuôn sau cài đặt thông số dập Bước Thiết lập điều kiện va chạm tương tác, ma sát… - Tiếp theo thêm điều kiện ma sát, kích vào biểu tượng Inter-object, nhấn vào mục ma sát đối tượng, chọn Edit Hình 6.38 : Cài đặt điều kiện ma sát 143 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Chọn ma sát theo hệ Shear, chọn Hot forging giá trị = 0,7 Hình 6.39 : Chọn hệ số Bên tab Themal, chọn Forming giá trị = 11 Sau nhấn Generate All  OK Hình 6.40 : Chọn hệ số Apply General all thông tin tron Inter-Object 144 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng Hình 6.41 : Hồn thiện cài đặt thơng số ma sát Vào Simulations conrtrol để cài đặt thêm thông số dập cuối Chọn điểm bắt đầu dập Starting Step Number: -1 Số bước mô dập Number of Simulation Steps: 68 bước Chọn bước lưu kết lần mục Stepcrement to Save Nhập số bước dich chuyển bước khuôn 0.010811 vào mục With Die Displacement hình bên Hình 6.42 : Cài đặt thông số dập 145 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Nhập khoảng dịch chuyển theo trục Z từ chày cối theo khoảng cách đo -18.33805 Hình 6.43 : Nhập khoảng cách dịch chuyển theo trục Z Bước Tính tốn (Solver) cập nhật lưới (Remeshing) Vào phần Database generatation , chọn Check, sau check mà Database can be generated hình thành cơng Hình 6.44 : Kiểm tra tính tốn 146 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng Sau nhấn Generate Rồi tắt mục DEFORM3D-Pre vừa thiết lập tự lưu rồi, giao diện chọn mục Run Hình 6.45 : Tính tốn liệu dập nóng 147 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Trong lúc phần mềm chạy ta vào Simulation Graphics để xem biến dạng Hình 6.46 : Mơ biến dạng q trình phân tích dập 148 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Bước Phân tích xuất kết Vào phần Deform-3D Post để xem kết phần mềm chạy xong Trong cho ta xem xét phân bố ứng suất, biến dạng, lực tạo hình, mặt cắt… cách kích chuột vào cơng cụ tương ứng Hình 6.47: Kết mơ biến dạng 149 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Hình 6.48 : Kết mơ ứng suất Hình 6.49: Kết mơ truyền nhiệt 150 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Hình 6.50 : Kết mơ hướng phôi 6.6 Đánh giá báo cáo kết phân tích Đánh giá kết - Việc ứng dụng phần mềm mơ q trình dập nóng, sử dụng phần tử hữu hạn DEFORM cung cấp cho người thiết kế quy trình cơng nghệ khn dập nhiều thơng tin bổ ích, dễ dàng lựa chọn thơng số tối ưu quy trình, hình dạng kích thước hợp lý phơi, khn,… nhằm giảm tối đa lực lượng dập Đồng thời thông qua việc quan sát q trình mơ biến dạng nóng khn, người thiết kế tránh khuyết tật, nâng cao chất lượng sản phẩm dập - Sau q trình mơ tối ưu hóa lại điểm thiết kế khn chưa 151 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Tiến Dũng Báo cáo kết - Sau q trình mơ ta có kết mơ biên dạng nhiệt độ ứng suất, lực tạo hình… - Do chưa hiểu hết cách sử dụng, thiết lập thông số phần mềm nên chưa thể mô sản phẩm có độ xác mong muốn - Sản phẩm sau dập nhiều ba via chưa có kinh nghiệm q trình tính tốn phơi dập Bản vẽ: Phân tích biến dạng Phân tích nhiệt Phân tích ứng suất 152 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hồng Tiến Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1, 2, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội– 2003 [2] Nguyễn Đắc Lộc, Lưu Văn Nhang Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội– 2009 [3] Trần Văn Địch Alats đồ gá NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội– 2003 [4] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến Công nghệ chế tạo máy 1,2 NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội– 2002 [5] Trần Văn Địch Đồ gá NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội– 2003 [6] Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình Chế độ cắt gia cơng khí NXB Khoa học kỹ thuật.Hà Nội-2003 [7] Các tài liệu thiết kế khuôn NX 10 mô khuôn Deform 3D 153 ... làm đồ án công tác sau Là sinh viên chuyên ngành Cơ khí Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ: Thiết kế cơng nghệ dập – Quy trình cơng nghệ gia công tay biên động cơ Đây đề... thuyến minh phần vẽ mà trình bày đầy đủ thiết kế công nghệ dập phôi tay biên, quy trình cơng nghệ gia cơng tay biên, chế độ cắt , đồ gá, máy dùng để gia công Tuy nhiên trình độ hiểu biết lý thuyết... tạo Gia công bề mặt yêu cầu xác trớc, bề mặt yêu cầu độ cao gia công sau 2.4 Lập quy trình công nghệ gia công Ta chia quy trình công nghệ 16 nguyên công nh sau : Nguyên công I: dập phôi tay biên