xe máy Wave:
4.3.1. Một số yếu tố ảnh hởng đến khuôn, sản phẩm đúc áp lực:
- Khuôn: Hình dạng, chất lợng sản phẩm đợc quyết định bởi quá trình thiết kế khuôn đúc áp lực. kết cấu khuôn quyết định đến khả năng cơ giới hóa và sản lợng vật đúc:
+ Hình dạng của hốc khuôn quyết định hình dạng của chi tiết. Nếu quá trình gia công khuôn có sai số gia công, trong quá trình đông đặc đến khi nguội bằng nhiệt độ môi trờng sản phẩm bị co ngót, biến dạng, gây sai số hình dáng. Nh vậy, để có đợc sản
+ Hệ thống rãnh dẫn trong khuôn là yếu tố rất quan trọng, quyết định dòng chảy trong khuôn và quá trình điền đầy của sản phẩm.
+ Kết cấu khuôn ảnh hởng đến quá trình chuyền nhiệt, đông đặc của sản phẩm, nó còn tác động đến chất lợng tổ chức bên trong, ứng suất trên sản phẩm và tốc độ tạo sản phẩm đúc.
- Máy đúc: Các thông số kỹ thuật của máy đúc quyết định đến khả năng và hiệu suất chế tạo sản phẩm:
+ Lực khóa khuôn của máy đúc áp lực, áp lực ép tối đa, trọng lợng đúc lớn nhất, tiết diện bề mặt vật đúc lớn nhất… Quyết định đến khả năng chế tạo sản phẩm.
+ Chế độ vận hành máy cũng tác động trực tiếp đến chất lợng vật đúc nh: Thời gian phun, chất bôi trơn, thời gian chờ đóng khuôn. Nếu mở khuôn sớm, kim loại cha đông đặc hoàn toàn sẽ bị biến dạng, mở khuôn chem. dễ gây nứt sản phẩm và giảm năng suất.
- Thiết kế khuôn đúc áp lực phụ thuộc vào tính chất nhiệt lý của vật liệu:
+ Tính chất của vật liệu chế tạo sản phẩm quyết định đến khả năng đúc nh: Nhiệt độ rót, co ngót của sản phẩm, cơ tính của vật đúc, tổ chức kim loại bên trong.
+ Thành phần vật liệu có tính chảy loãng càng cao thì khả năng điền đầy càng tốt, độ xít chặt càng cao. Khoảng kết tinh hẹp cho tổ chức hạt mịn, cơ tính tốt. Nhng nếu khoảng kết tinh quá ngắn kim loại sẽ không kịp điền đầy.
4.3.2. Lựa chọn buồng ép:
- Đối với thiết kế khuôn đúc áp lực việc lực chọn buồng ép cũng rất quan trọng. Bởi vì đây cũng là một trong những yếu tố ảnh hởng đến sản phẩm.
- Chi tiết có chiều dày thành mỏng nhất là 3mm. Với thiết bị 350T (Máy đúc áp lực buồng lạnh kiểu ngang model J1145, khả năng đúc 4 Kg - đờng kính pittong 50mm), khối lợng của vật đúc là 0,62 kg (04 sản phẩm), thì sẽ đảm bảo cho quá trình đúc áp lực cao.
- Với khối lợng sản phẩm đúc 0,62 Kg, với thiết bị 350 tấn và đờng kính pittong chính 155, áp lực 350 bar, đờngkính pittong là 75mm. - Theo công thức tính áp suất ép
P = Pa *(Du/ Dn ) = 350*(110/50)2 = 1694 bar Với:
Du, Dn: Đờng kính xilanh thủy lực và xilanh ép
Hình 4.6: Sơ đồ tính áp lực đặc trng -Lực khóa khuôn Pk = K*P2 **(1+e/a) = 0.8*16942 *89.5*10-6 *(1+ 0) = 205 tấn Với: K: hệ số tổn thất, lấy K = 0.8 - 0.9
: Là tổng diện tích hình chiếu vật đúc lên mặt phân khuôn. = 89500 mm2 = 89.5*10-6 m2.
e: Khoảng cách từ trục cỏ cấu kẹp khuôn đến điểm đặt lực P; Trong thiết kế nên bố trí vật đúc sao cho tâm của điểm đặt lực trùng với trục của cơ cấu kẹp.
4.3.3. Tính hệ thống rãnh dẫn:
- Kênh dẫn chính:
+ Các thông số của chi tiết chân thụt trong hệ thống giảm sóc của xe máy Wave: Trọng lợng vật đúc: 0.155 g
Trọng lợng hệ thống rót ( vấu lồi): 0.1 g Khối lợng riêng: ρm = 2710 Kg/m3
Tốc độ trung bình của dòng nạp: vtb = 15m/s Thời gian nạp trung bình: ttb = 0.06 s
Chọn: K1 = 0.75, K2 = 2.5, K3 = 0.75, K4 = 1 Thay các thông số vào công thức 4.3 ta đợc:
fd =1.12*(310+100)/(0.75*2.5*0.75*1*2710) = 0.00012 m2 = 120 mm2 Vậy chọn chiều ngang rãnh dẫn = 15 mm, chiều sâu rãnh dẫn = 8 mm.
4.3.4 Tính cổng phun:
- Diện tích mặt cắt ngang của cổng phun theo công thức 4.5 a = V/v*t
Thể tích của sản phẩm: V = 25935.91 mm3 Các thông số còn lại chọn theo bảng 4.5, 4.6 nh sau :
Tốc độ dòng chảy của kim loại qua cổng phun: v = 30000 mm/s Thời gian điền đầy lòng khuôn: t = 0.04 s
Thay vào ta đợc: a = 25935.91/30000*0.04 = 21.61 mm2 - Chiều rộng cổng phun theo công thức 4.6:
l = a/h
Chiều dày cổng phun theo bảng 4.7: h = 2
4.3.5. Chọn hệ thống đậu ngót, rãnh hơi:
Hình 4.7: Đậu ngót, rãnh thoát khí, rãnh dẫn của khuôn đúc áp lực
Theo bảng 4.8 ta chọn các thông số có kích thớc nh sau:
H = 18 mm; h1 = 12 mm; h2 = 10 mm; W = 10 mm; D = 6 mm; l = 2 mm; C2 = 0.1 mm.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KHUễN 5.1. Vị trí của sản phẩm trong hệ thống giảm sóc:
Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo giảm sóc sau xe wave
Cấu tạo gồm các bộ phận chính:
1, 18. cao su giảm va 10. lò xo piston 2, 19. bạc lót 11. ống che 3. ống ty 12. lò xo chính 4. ống lọc lò xo ngoài 13. cần piston
5. ống lọc lò xo trong 14. cao su trên cần piston 6. van piston 15. đai ốc
7. xec măng 16. đệm lò xo 8, 9. vòng đệm piston 17. chân thụt
- Phần dới của chi tiết đợc lắp với trục bánh sau của xe, cao su giảm và bạc lót, phần trên của chi tiết đợc lắp với cần piston.
- Chân thụt làm bằng nhôm hợp kim ADC12 hoặc AK7. Theo tiêu chuẩn JIS H2212 (1990)
5.2. Bản vẽ vật đúc:
- Đối với bản vẽ vật đúc, ta cần phải thêm lợng d gia công tại những nơi khi đúc xong thì sản phẩm đúc đợc đem gia công để lắp với các chi tiết khác.
- Ngoài thêm lợng d gia công, ta cần cho góc rút sản phẩm.
- Đối với chi tiết chân thụt ta chỉ cần thêm lợng d phần trên. Lợng d chọn là 0.5 mm.
- Kim loại lỏng sau khi kết tinh có hiện tơng co lại, do vậy ta phải tính đến độ co của kim loại để khi thết kế khuôn sao cho sản phẩm đúc đạt đợc kích thớc nh bản vẽ đã cho. Nh vậy khuôn phải có kích thớc lớn hơn sản phẩm đúc, với tỷ lệ co của hợp kim nhôm đúc trong khuôn áp lực là 0.006.
- Bản vẽ vật đúc:
5.3.Các cụm kết cấu chính trong bộ khuôn đúc áp lực cao
- Cụm kết cấu tạo hình sản phẩm:
+ Thông thờng cụm chi tiết này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng ban đầu và cả khi đông đặc với vận tốc dòng chảy cao, áp lực lớn. Nên đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết này có độ bền, độ chịu mòn, chịu nhiệt cao. Chọn vật liệu là SKD61 ( theo tiêu chuẩn JIS của nhật), có thành phần hóa học nh bảng 5.1. Các chi tiết đo là: Lòng, lõi, bạc rót, lõi bạc rót.
Bảng 5.1. Thành phần hóa học của một số mác thép SKD theo tiêu chuẩn JIS của nhật
+ Các chi tiết này sau khi gia công hoàn chỉnh đợc lắp vào khuôn, sau đó đúc thử sản phẩm để kiểm tra các kích thớc gia công và độ thoát khuôn. Sản phẩm đúc đợc kiểm tra toàn bộ các kích thớc, độ bang bề mặt của sản phẩm cũng nh tính hợp lý của công nghệ. Khuôn đợc hiệu chỉnh đảm bảo tính công nghệ, kích thớc hình học, độ thoát khuôn…, sau đó toàn bộ các chi tiết sử dụng là vật liệu SKD61 đợc tháo ra và đa di nhiệt luyện, thấm nitơ.
- Cụm kết cấu gá lắp ruột khuôn: Các chi tiết không trực tiếp xúc với kim loại có nhiệm vụ làm giá đỡ, vật liệu là S55C (theo tiêu chuẩn JIS của nhật)
5.4. Tách khuôn của chi tiết trên phần mềmINVENTOR
5.4.1. Gọi chi tiết:
Hình 5.3: Gọi chi tiết vào trong môi trờng thiết kế khuôn 5.4.2. Xác định hớng mở khuôn: Gọi lệnh Adjust Orientation
5.4.3. Kích thớc cơ bản của lòng, lõi khuôn: Gọi lệnh Core/Cavity/Define Workpiece Setting. Sau đó thay đổi kích thớc cho phù hợp với chi tiết.
Hình 5.5: Kích thớc cơ bản của lòng, lõi khuôn 5.4.4. Xác định mặt phân khuôn: Gọi lệnh Use Existing Surface
Hình 5.6: Tạo mặt phân khuôn bằng cách sử dụng mặt đã tạo trơc 5.4.5. Tách lòng và lõi:Gọi lệnh Generate Core and Cavity
5.4.6. Nhân số sản phẩm: Gọi lệnh Pattem
Hình 5.8: Nhân số sản phẩm
5.4.7. Ghép các tấm lòng và lõi: Gọi lệnh Combined Core/Cavity
5.4.8. Gọi khuôn cơ sở:Gọi lệnh Mold Base
Hình 5.10: Bộ khuôn cơ sở
Chọn kích thớc của bộ khuôn cơ sở:
Kích thớc của bộ khuôn phải phù hợp để bố trí các hệ thống trong khuôn nh: Hệ thống
dẫn h-
ớng, hệ
thống đẩy, hệ thống rót, làm mát….
Tên gọi các tấm Chiều dài (mm) Chiều rộng (mm) Chiề cao (mm)
Tấm kẹp trên 500 400 45 Tấm áo lòng 500 350 80 Tấm áo lõi 500 350 80 Tấm đỡ 500 350 45 Thanh kê 500 58 90 Tấm đẩy trên 500 350 20 Tấm đẩy dới 500 350 25 Tấm kẹp dới 500 400 30
5.4.9. Thiết kế hệ thống rót theo kích thớc đã tính toán:
Hình 5.11: Hệ thống rót
5.4.10. Thiết kế bạc rót, lõi bạc rót theo đờng kính pitong máy đã chọn:
5.4.11. Thiết kế hệ thống đẩy: Gọi lệnh Ejector
Hình 5.13: Chọn chốt đẩy
Kiểm tra chốt:
- Chốt đợc tiêu chuẩn hoá và đợc nhiệt luyện đạt độ cứng theo yêu cầu. Chọn chốt đẩy sản phẩm:
+ Đờng kính: 5 mm. + Chiều dài: 194 mm.
+ Số lợng chốt đẩy ở mỗi sản phẩm: 2 cái.
- Tổng lực đẩy của chốt cần đạt đựơc để đẩy sản phẩm ra theo công thức:
W0 = A0 ⋅P(àcosα−sinα) Với:
A0: Diện tích xung quanh của chi tiết tiếp xúc với khuôn (cm2). Ta đo đợc A0 = 89.5 cm2.
P: áp suất tác dụng lên bề mặt sản phẩm do kim loại đông đặc(kg/cm2). Chọn P = 110kg/cm2.
à: Hệ só ma sát. Chọn à = 0.2. α: Góc rút sản phẩm. α = 50.
W0 = A0 ⋅P(àcosα −sinα)
= 1103.46 (kg)
- Do cha tính đến những yếu tố khác nên lực đẩy của chốt phải nhân thêm hệ số an toàn n = 1.2. = ⋅ = ⋅ = 0 1103.46 1.2 ' W n W = 1323.6 (kg) - Lực mà mỗi chốt phải chịu:
8 . 661 2 ' = =W W (kg) - Kiểm tra lại đờng kính chốt:
4 3 2 96 E l W d ⋅ ⋅ ⋅ = π
l: Chiều dài chốt đẩy. l = 194 mm. E: Môđun đàn hồi. E = 2.2 106 kg/mm2.
⇒ d = 3.27 mm
Nh vậy với đờng kính chốt là 5 mm thì chốt đủ bền
5.4.12. Thiết kế hệ thống làm mát: Gọi lệnh Cooling Channel
Hình 5.14. Thiết kế hệ thống làm mát 5.4.13. Tính toán lò xo hồi:
Hình 5.8: Khoảng cách từ mặt đầu của tấm đẩy đến mặt đáy của tấm đỡ.
- Việc chọn lò xo phụ thuộc vào kích thước của khuôn. Hành trình cần thiết để đẩy
chi tiết là S = 45mm, khoảng cách đó bằng khoảng cách từ mặt đầu của tấm đẩy (ejector plate) đến mặt đáy của tấm đỡ.
+ Chiều sâu phần chứa lò xo = A + Khoảng nén ban đầu = B + Khoảng nén của lò xo = F + Chiều dài tự do của lò xo = L + Đờng kính chốt hồi = ỉ25
- Nh vậy để hệ thống lò xo hồi có thể làm việc đợc thì lực đẩy của lò xo cần thắng đợc khối lợng của các chi tiết: Tấm đẩy trên, tấm đẩy dới, chốt hồi, chốt đẩy. Với khối
+ Tấm đẩy trên: 14,8 Kg + Tấm đẩy dới: 18,9 Kg
+ Chốt hồi : 4 x 0,75 = 3 Kg
+ Do chốt đẩy có khối lợng nhỏ hơn rất nhiều nên có thể bỏ qua - Tổng khối lợng: 37 Kg. Vì kh i trố ượt di chuy n ngang nên kh i lể ố ượng c a nó b ng 1,5 kh i lủ ằ ố ượng kh i trố ượt:
W = 37*1,5 = 55 kg
Vậy mỗi chốt chịu 16 Kg tơng đơng 160 N - Thông số của lò xo theo catalog
Hình 5.9: Thông số cơ bản của lò xo Với: l: Giới hạn chiều dài của lò xo
D: Đờng kính ngoài của lò xo d: Đờng kính trong của lò xo F: Khoảng nén của lò xo L: Chiều dài tự do của lò xo
Vậy ta chọn lò xo có kích thớc nh sau:
Hình 5.10: Bảng chọn lò xo theo catalog Với:
D = 37; d = 26; F = 36 ; L = 90 ; l = 45
5.4.14. Hình dáng của tấm lòng, lõi khuôn sau khi đã hoàn thiện: Lòng khuôn: Lòng khuôn:
Hình 5.11: Lòng khuôn
Lõi khuôn:
5.4.15. Bộ khuôn hoàn chỉnh: Bộ khuôn: Bộ khuôn:
Hình 5.13: Bộ khuôn đã thiết kế
Nửa khuôn dới:
Hình 5.14: Nửa khuôn dới
Nửa khuôn Trên:
Hình 5.14: Nửa khuôn trên
6.1. Một số lưu ý trước khi lập quy trỡnh cụng nghệ
Sản xuất khuụn mẫu là loại hỡnh sản xuất đơn chiếc, sản phẩm khuụn mẫu cú yờu cầu cao hoặc rất cao về độ chớnh xỏc đũi hỏi nhà sản xuất phải cú những mỏy múc thiết bị chớnh xỏc mới cú thể đỏp ứng yờu cầu đú. Tuy nhiờn, những mỏy múc này rất đắt tiền, do đú khi lập quy trỡnh cụng nghệ chế tạo khuụn thường sử dụng phương phỏp tập trung nguyờn cụng, tận dụng tối đa cụng suất của cỏc mỏy múc, thiết bị đặc biệt là với những mỏy CNC chỳng hầu như được chạy 3 ca liờn tục mỗi ngày.
Tận dụng những mỏy cụng cụ vạn năng để gia cụng thụ, gia cụng những bề mặt khụng yờu cầu độ chớnh xỏc và độ nhẵn búng bề mặt cao. Tận dụng trang thiết bị hiện cú để sản xuất. Những bề mặt đũi hỏi chớnh xỏc cao và độ nhẵn búng cao, chẳng hạn như lũng khuụn, lừi khuụn, cỏc bề mặt lắp ghộp… thỡ dựng mỏy CNC để đạt được cỏc yờu cầu kỹ thuật đặt ra.
Khi sử dụng cỏc mỏy CNC cần phõn loại bề mặt gia cụng để chọn được dao và chế độ cụng nghệ hợp lý.
Sau khi chế tạo khuụn cần đỏnh búng lũng, lừi, lắp rỏp và cú bước thử khuụn để đảm bảo bộ khuụn thiết kế đạt yờu cầu.
6.2. Quy trỡnh cụng nghệ gia cụng lừi khuụn
Trong đồ ỏn này, em xin trỡnh bày quy trỡnh cụng nghệ gia cụng lũng khuụn. Sau khi thiết kế trờn phần mềm Inventer 2011, file thiết kế lừi khuụn được chuyển sang phần mềm CAMTOOL dưới dạng file IGS, hoặc Step.
6.2.1. Chọn phụi gia cụng
Để đảm bảo độ cứng và tuổi bền của lũng khuụn, ta chọn phụi cú vật liệu là SKD61.
6.2.2. Thụng số kỹ thuật của mỏy phay CNC và mỏy mài CNC sử dụng để gia cụng lừi khuụn lừi khuụn
Cỏc thụng số kỹ thuật của mỏy: Model Unit XK714 Hành trỡnh trục X mm 650 Hành trỡnh trục Y mm 400 Hành trục Z mm 480 Phạm vi dịch chuyển trục chớnh mm 126 – 600 Rónh chữ T số lượng/dài/rộng 3/80 (125/18) Kớch thước àn mỏy mm 800x420
Trọng lượng tối đa của vật gia cụng Kg 400
Chuỗi cụn trục chớnh mm BT40
Tốc độ trục chớnh mm 50 – 6000
Cụng suất động cơ kW 5,5
Bước dịch chuyển của mỏy mm 0,001
Áp suất khớ nộn MPa 0,6
Bộ điều khiển Fanuc, Siemen, GSK
Kớch thước mm 2280x2160x2250
Thụng số kỹ thuật của mỏy phay CNC – Model XK 714
- Đõy là tấm lũng khuụn trong khuụn đỳc nhụm để tạo ra 04 sản phẩm một lần đỳc, và cú bề mặt phức tạp bao gồm bề mặt của bốn lũng khuụn với bỏn kớnh gúc lượn nhỏ nhất là 1.004 mm.
6. 2.3. Cỏc chu trỡnh gia cụng
- Sử dụng mỏy mài vạn năng gia cụng mài 6 mặt bờn đạt kớch thước 300x160x40.