CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN DẬP
3.4. Tính toán thiết kế khuôn dập uốn
Uốn là nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội.
Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng của chày ép và cối, phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết.
48
Phụ thuộc vào hình dạng, kích thớc vật uốn, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn mà có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu, máy ép ma sát hay máy ép thuỷ lực.
3.4.2. Lớp trung hoà.
Lớp trung hoà đi qua trọng tâm của mặt phẳng tiết diện, bán kính uốn nhỏ dần thì tiết diện cũng thay đổi, do đó trong tâm của tiết diện cũng di chuyển dần về phái tâm uốn.
Vị trí của lớp trung hoà được xác định bởi bán kính lớp trung hoà theo công thức.
𝜌 = Btb
𝐵 . 𝑆. 𝜀. (𝑟
𝑠 +𝜀
2) (3.15) Trong đó:
- Btb là chiều rộng trung bình của tiết diện uốn.
- Btb = (𝐵1 + 𝐵2 )
2 = 60+50
2 = 55mm
- B là chiều rộng phôi ban đầu (B=60mm) - 𝐵𝑡𝑏
𝐵 là trị số biến rộng (bảng 47,Tr.104,[2]) - Tra bảng ta được : B≥3S → 𝐵𝑡𝑏
𝐵 = 1 - S là chiều dày vật liệu. (S = 0,6mm)
- 𝜀 là hệ số biến mỏng (tra bảng phụ thuộc vào r và S, bảng 46, [2]).
Tra bảng ta được: 𝜀 = 0,985 với 𝑟
𝑠 = 1,6 mm 𝜀 = S1
𝑆 với S1 là chiều dày vật liệu sau uốn.
r - là bán kính uốn phía trong.
Lớp trung hòa:
𝜌 = Btb
𝐵 . 𝑆. 𝜀. (𝑟
𝑠+𝜀
2) = 1.0,6.0,985.(1,6+0,985
2 ) = 1,24 (3.16) Trong thực tế khi dập những chi tiết không cần độ chính xác cao, có thể dùng công thức.
= r + x. S = 1+0,45.0,6 = 1,27 ( Tr.104,[2])
Với x là hệ số thực nghiệm xác định khoảng cách lớp trung hoà đến bán kính phía trong. (tra bảng phụ thuộc vào r và S, bảng 48, [2]).
Ta được: x= 0,45 3.4.3. Tính phôi uốn.
Để tính toán chiều dài phôi uốn cần thực hiện như sau.
49
Xác định vị trí lớp trung hoà, chiều dài lớp trung hoà ở vùng biến dạng.
Chia kết cấu của chi tiết uốn thành những đoạn thẳng, cong đơn giản.
Cộng tổng chiều dài của các đoạn đó lại, chiều dài của các phần thẳng không thay đổi, chiều dài đoạn cong tính theo chiều dài của lớp trung hoà
Trường hợp tổng quát được tình theo công thức:
𝐿 = ∑ 𝑙𝑖+∑𝜋𝜑
180(𝑟𝑖 + 𝑥𝑖. 𝑆) (3.17) Khi uốn với bốn góc 𝛼 = 90° thì ta có công thức tính chiều dài phôi L= 2𝑙1+ 2𝑙2+ 𝑙3+ 𝜋(𝑟1+ 𝑥1. 𝑠) + 𝜋(𝑟2+ 𝑥2. 𝑠)
= 2.9+2.4+28+ 𝜋(0,5 + 𝑥1.0,6)+ 𝜋(1 + 𝑥2. 0,6) Tra bảng:
𝑟1 𝑠 = 1
0,6= 1,667 → 𝑥1 = 0,45 𝑟2
𝑠 =1,6
0,6 = 2,667 → 𝑥2 = 0,46
→ L = 54+𝜋 (1 +0,45.0,6)+ 𝜋(1,6 + 0,46.0,6) = 60,37 mm 3.4.3. Bán kính uốn.
Bán kính uốn của vật uốn phải đủ nhỏ sao cho vật uốn giữ được hình dáng khi lấy ra khỏi khuôn, và đủ lớn để không bị đứt tiết diện ở vị trí uốn.
𝑟𝑚𝑎𝑥 = 𝜀.𝑆
2.𝜎𝑇 𝑟𝑚𝑖𝑛 =𝑆
2(1
𝛿− 1) (Tr.108,[2]) Trong đó:
- 𝜀 là môđun đàn hồi kéo Kg/mm2 - T là giới hạn chảy Kg/mm2 - 𝛿 là độ dãn dài tương đối %
Thực tế bán kính uốn nhỏ nhất trong thực tế được xác định theo công thức:
𝑟𝑚𝑖𝑛 = 𝐾. 𝑆 (tr.108,[2]) (3.18) -K là hệ số cho trong (bảng 52,tr.110, [2])
( với góc uốn 𝛼 = 90° ,k= 1,5𝑚𝑚) Ta có: 𝑟𝑚𝑖𝑛 = 1,5.0,6 = 0,98 𝑚𝑚
Những yếu tố ảnh hưởng đến bán kính uốn.
- Ảnh hưởng cơ tính của vật liệu: Vật liệu dẻo thì có bán kính uốn nhỏ hơn vật liệu dòn.
- Ảnh hưởng của góc uốn: Khi nhỏ thì vùng biến dạng lớn, phải tăng bán kinh uốn nhỏ nhất cho phép.
- Ảnh hưởng của thớ kim loại.
50
- Ảnh hưởng tình trạng mặt cắt vật liệu.
3.4.5. Tính đàn hồi khi uốn.
Khi biến dạng kim loại luôn tồn tại biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo.
Tính đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán kính nhỏ (r < 10S) bằng góc 𝛼 , khi uốn với bán kính lớn (r > 10S) thì phải tính đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn.
Khi r < 10S thì góc uốn được xác định trên cơ sở thực nghiệm (sử dụng các loại giản đồ)
𝛽 = 𝛼0− 𝛼
Khi uốn 2 góc liên tiếp 90°ta sử dụng số liệu bảng 54,[2] xong phải nhân với hệ số 0,6 ÷0,7
Tính theo cụng thức: tg𝛽 = 0,75𝑙1.𝜎𝑠
𝐾.𝑆 (Tr.112, [2]) Trong đó:
+ 𝛽 là góc đàn hồi về 1 phía tính theo độ
+ K là hệ số xác định vị trí lớp trung hòa K=1-x (x tra trong bảng 48,[2])
→ 𝑥 = 0,45𝑚𝑚
+ 𝑙1 là cánh tay đòn uốn; 𝑙1=𝑟𝑐+ 𝑟𝑐ℎ + 1,2𝑆 𝑚𝑚 + 𝑟𝑐 ; 𝑟𝑐ℎ là bán kính cối và chày, mm
+ 𝜎𝑠=340 N (là giới hạn chảy của thép) (bảng 55, tr.113, [2]) → tg𝛽 = 0,75.𝑟𝑐+𝑟𝑐ℎ+1,2.0,6.𝜎𝑠
(1−0,45).0,6 = 0,75.1,2.𝜎𝑠
0,33 =0,75.1,2.0,6.340
0,33 =556,56 → 𝛽 = 89°53′
3.4.6. Lực uốn.
Công thức tính lực uốn chi tiết : 𝑃𝑐 = 0,7.𝐵.𝑆2.𝜎𝑏
𝑟+𝑆 + 𝑞. 𝐹 (Tr.117, [2]) Trong đó:
- 𝜎𝑏 là giới hạn bền của vật liệu KG/mm2 - B là chiều rộng vật uốn, mm
- Q là áp suất là phẳng. Trị số cho trong bảng 57.
- F= (L-2r).B diện tích là phẳng dưới chày,𝑚𝑚2
- L là kích thước của chày hoặc khoảng cách giữa 2 thành vật uốn.
Ta có:
51
- 𝜎𝑏 = 30 kg/mm2 (bảng 58. Tr.118, [2]) - F= (60,53-2.1).60 = 3511,8 𝑚𝑚2
- q = 3 KG/mm2 (tra bảng 57,Tr.118, [2]) → 𝑃𝑐 = 0,7.60.0,62.30
1+0,6 + 3.3511,8 = 10818,9 KG/mm2.
3.5. Thiết kế quy tình công nghệ gia công chi tiết thân khuôn dập