Thiết kế khuôn cho chi tiết Thanh vuông sau (chi tiết số 3.1.11)

2.2.4.1. Yêu cầu tính công nghệ của những chi tiết uốn cong

a, Xác định chiều cao uốn

H ≥ 2t

- 36 -

Khi uốn cong thì nên H ≥ 2t. Nếu không thì đầu tiên ta cắt thành rãnh rồi sau đó mới uốn cong (hình b), hoặc uốn cong những chi tiết có thành cao sao cho H≥2t rồi sau đó qua gia công phay. Nh− thế thì sẽ thêm nhiều nguyên công và giá thành sẽ cao lên.

b) Xác định bán kính l−ợn:

Với chi tiết thanh vuông sau, ta có: r₁ = r₂ ; r₃ = r₄;

Bán kính l−ợn đối xứng bằng nhau. Trong tr−ờng hợp không bằng nhau sẽ gây nên sự tr−ợt không đồng đều khi uốn (hình 2.11a)

Khi uốn l−ỡi ở chi tiết dày lớn hơn 1,5-2 mm, để ngăn ngừa sự suất hiện của vết nứt ở góc l−ợn thì đ−ờng uốn đ−ợc cắt rời khỏi mép vật uốn (hình 2.11b).

2.2.4.2. Quy trình công nghệ

Sau khi phân tích bản vẽ chi tiết và các yêu cầu về tính công nghệ trong kết cấu cũng nh− các yêu cầu kỹ thuật trong quy trình dập, ta xây dựng đ−ợc quy trình công nghệ dập chi tiết Thanh vuông sau gồm các b−ớc:

B−ớc 1: Cắt tấm nguyên liệu tạo thành đ−ờng viền của chi tiết. B−ớc 2: Uốn 2 vai bên của chi tiết theo hinh chữ U.

B−ớc 3: Uốn 2 cạnh của chi tiết theo hình chữ U

B−ớc 4: Uốn 2 cạnh còn lại của chi tiết theo hình chữ U

Hình 2.11. Xác định bán kính góc l−ợn

- 37 -

2.2.4.3. Xác định kích th−ớc phôi liệu uốn

Khi xác định kích th−ớc phôi liệu uốn ta căn cứ vào lớp trung hoà của chi tiết uốn. Chiều dài của phôi uốn bằng tổng số của phần thẳng không bị uốn bởi đ−ờng trung hoà của phần uốn.

Chiều dài của lớp trung hoà của phần uốn xác định theo công thức: l = ( .) 180 . t x r+ ϕ π Nếu ϕ = 90⁰ thì l = ( .) 2 ^r+^xt π = 1,57( r + x.t) Trong đó:

l: chiều dài lớp trung tính của phần uốn.

ϕ: góc của phần uốn.

x: hệ số xác định vị trí của lớp trung hoà. Hệ số x tra bảng trang 75 [1] Với r/t = 2/0,6 = 3,33 do đó x= 0,4716

Ta có công thức xác định kích th−ớc phôi liệu hay dùng nhất: - Uốn 2 góc d−ới góc uốn 90⁰ (hình 2.12)

Chiều dài uốn đ−ợc xác định theo công thức: L = l₁ + l₂ + l₃ + ( .) 2 ^r1+^xt π + ( .) 2 ^r2 +^xt π . Trong đó: l₁ = l₂ = 50 mm; l₃ = 804,8 mm; r₁ = r₂ = 2 mm; Thay số ta có: L = 2*50 + 804,8 + 2*1,57( 2 + 0,4716*0,6 ) = 911,96mm Hình 2.12. Uốn 2 góc 90⁰

- 38 - - Uốn nhiều góc d−ới góc uốn 90⁰

Chiều dài uốn đ−ợc xác định theo công thức: L = l₁ + l₂ + l₃ + l₄ + l₅ + ( .) 2 ^r1+^x1t π + ( .) 2 ^r2 +^x2t π + ( .) 2 ^r3 +^x3t π + ( .) 2 ^r4 +^x4t π . Đối với chi tiết ta có:

l₁ = l₅ = 13 mm; l₂ = l₄ = 56,8 mm; l₃ = 50,8 mm; r₁ = r₂ = r₃ = r₄ = 2 mm; Hệ số x tra bảng trang 75 [1]. Với r/t = 2/0,6 = 3,33 do đó x= 0,4716

Ta có: L = 2*13 + 2*56,8 + 50,8 + 4*1,57*( 2 + 0,4716*2 ) = 208,88 mm Từ đó ta xác định đ−ợc kích th−ớc của phôi sau khi đã qua b−ớc cắt gọt:

2.2.4.4. Độ chính xác vật uốn

Độ chính xác vật uốn phụ thuộc vào những yếu tố cơ bản sau: - Hình dáng và kích th−ớc vật uốn;

- Tính chất cơ học vật liệu;

- Chiều dày vật liệu và độ sai lệch theo chiều dày vật liệu;

Hình 2.13. Uốn nhiều góc 90⁰

- 39 - - Số lần uốn;

- Kiểu khuôn uốn và độ chính xác chế tạo khuôn ; - Sau khi uốn có là phẳng hay không;

- Độ chính xác của phôi tr−ớc khi uốn; - Độ chính xác lắp khuôn trên máy.

Độ sai lệch cho phép về góc uốn và kích th−ớc của vật uốn tra trong bảng 58 và 59 [1].

* Các căn cứ để thiết kế lòng khuôn uốn

* Bán kính uốn nhỏ nhất

Bán kính uốn hoặc là bán kính góc l−ợn của chày, đây là thông số rất quan trọng: nếu bán kính nhỏ quá thì những thớ nguyên vật liệu có thể bị đứt gây ra hiện t−ợng h− hỏng hoặc không cho ta tiến hành uốn đ−ợc.

Bán kính uốn nhỏ nhất r_min phụ thuộc vào tính chất kim loại uốn, cách sắp xếp đ−ờng uốn t−ơng đối với thớ nguyên vật liệu. Trong thực tế ta th−ờng xác định bán kính uốn nhỏ nhất theo công thức: r_min = k.t

k: là hệ số tra bảng trang 79 [1].

Nguyên vật liệu là thép 35, trạng thái ram hoặc ủ

H−ớng uốn vuông góc với thớ kim loại thì k = 0,3 → r_min= 0,18mm H−ớng uốn song song với thớ kim loại thì k = 0.8 → r_min= 0,24mm

Thực ra r_min còn ảnh h−ởng của nhiều yếu tố khác nên cần phải xét vào điều kiện cụ thể mà hiệu chỉnh;

Những nhân tố ảnh h−ởng lớn đến bán kính góc l−ợn nhỏ nhất gồm:

- Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện; nếu vật liệu có tính dẻo tốt và không bị biến cứng ta có thể giảm nhỏ r_min

- Góc uốn: Ta thấy cùng bán kính uốn nh−ng nếu góc uốn nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn, do biến dạng lớn nh− vậy nên bán kính uốn nhỏ nhất phải tăng lên.

- Góc tạo bởi đ−ờng uốn và thớ kim loại: Vì kim loại chịu kéo và chịu nén theo ph−ơng của thớ kim loại thì tốt hơn hơn nhiều so với khi chịu kéo và nén vuông

- 40 -

góc với thớ kim loại. Cho nên khi đ−ờng uốn vuông góc với thớ kim loại thì r_min cho phép nhỏ hơn r_min khi đ−ờng uốn song song với thớ kim loại từ 40 ữ50 %. Cho nên khi uốn chi tiết mà có hai đ−ờng uốn có h−ớng khác nhau thì phải bố trí thế nào để cho hai đ−ờng uốn đều làm với thớ một góc α > 30⁰.

- ảnh h−ởng của tình trạng mặt cắt vật liệu: Khi chuẩn bị phôi để uốn, trên mặt cắt có ba via hoặc những thiếu sót thì sẽ sinh ra ứng suất tập trung gây ra nứt nẻ khi uốn cho nên r_min cũng tăng lên theo kinh nghiệm là 1,5 – 2 lần.

* Bán kính uốn lớn nhất (r_max)

Bán kính uốn cũng không đ−ợc quá lớn, nếu quá lớn thì vật uốn sẽ không có khả năng giữ đ−ợc hình dạng sau khi đ−a ra khỏi khuôn vì ch−a đến mức biến dạng dẻo.

Bán kính uốn lớn nhất đ−ợc xác định theo công thức: r_max =

T t σ ε 2 . Trong đó:

ε: mô đun đàn hồi khi kéo ( N/mm2 );

σ_τ: giới hạn chảy của vật liệu ( N/mm² ); t: chiều dày phôi uốn (mm);

* Hiện t−ợng đàn hồi sau khi uốn

Trong quá trình uốn, không phải toàn bộ kim loại ở phần cung uốn đều chịu biến dạng dẻo, mà có một phần còn biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi không còn lực tác dụng của chày thì hình dạng của vật uốn không hoàn toàn nh− chày nữa. Đó là hiện t−ợng hồi phục sự đàn hồi sau khi uốn.

Sự phục hồi sự đàn hồi th−ờng đ−ợc biểu hiện bằng sự thay đổi của góc uốn. Để có đ−ợc góc uốn của chi tiết là α₀ ta phải uốn với góc là α, và góc đàn hồi đ−ợc biểu thị bằng: 2 0 α α β = ⁻ ;

Góc đàn hồi β có thể đ−ợc xác định bằng 2 ph−ơng pháp. Bằng tính toán giải tích hoặc bằng thực nghiệm, tức là thử và đo.

- 41 - Mức độ đàn hồi ảnh h−ởng bởi những nhân tố: - Tính chất nguyên vật liệu

- Hình dạng sản phẩm - Bán kính uốn

- Lực uốn và lực của máy dập

Khi uốn một góc thì mức độ đàn hồi sẽ lớn hơn khi uốn 2 góc (khi dập uốn hình chữ U). Mặt khác trị số đàn hồi không thể dựa hoàn toàn vào lý luận để tính toán mà cần phải qua thí nghiệm mà tìm ra.

Khi uốn hình chữ U, uốn trong khuôn góc đàn hồi nhỏ hơn so với uốn tự do, trong tr−ờng hợp này góc đàn hồi đ−ợc xác định qua thí nghiệm. Tra giản đồ trang 85 [1], với tr−ờng hợp r/t = 2/2 <12 ta có: β= 00

* Tính toán kết cấu của chày uốn và khuôn uốn.

* Bán kính góc l−ợn của chày

Bán kính l−ợn của chày quyết định bán kính uốn của sản phẩm. Nếu bán kính uốn của sản phẩm nhỏ hơn bán kính uốn nhỏ nhất thì phải tiến hành uốn hai lần: - Lần thứ nhất r_ch ≥ r_min th−ờng lấy bằng (1-3)t.

- Lần thứ hai lấy bằng bán kính sản phẩm.

Nếu bán kính sản phẩm không quy định thì lấy r_ch = (1-3)t; nếu nh− bán kính sản phẩm lớn hơn bán kính r_min thì bán kính chày dập lấy bằng bán kính sản phẩm. Do đó ta chọn r_ch = 2 mm.

* Bán kính l−ợn của cối

Bán kính góc l−ợn của cối lớn hay nhỏ ảnh h−ởng nhiều đến quá trình uốn. Nếu bán kính l−ợn của cối r_c nhỏ sản phẩm khó rơi vào trong lòng của cối, nếu quá nhỏ mặt sản phẩm còn bị x−ớc, nh−ng nếu quá lớn thì sẽ tốn nguyên vật liệu làm khuôn. Bán kính góc l−ợn của cối khuôn th−ờng lấy: r_c = (2 ữ 3)t và không nhỏ hơn 3 mm. Ta chọn r_c = 3 mm

* Khe hở giữa chày và cối z

Khe hở giữa chày và cối khuôn ảnh h−ởng đến lực uốn, chất l−ợng sản phẩm. Khe hở giữa chày và cối đ−ợc xác định theo công thức:

- 42 - z_min = t_max

z_max = t_max + n.t

Trong đó n là hệ số để tính khe hở, đ−ợc tra theo bảng trang 89 [1]. n = 0.18 Do đó z_max = 0,6 + 0,18*0,6 = 0,708 mm. Lấy z_max = 0,8 mm.