Thiết kế công nghệ dập – Qui trình công nghệ gia công tay biên động cơ D6
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
Lời nói đầu
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế.
Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành người kỹ sư. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế công nghệ dập – Qui trình công nghệ gia công tay biên động cơ D6”.
Đây là một đề tài mới và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ án tốt nghiệp được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn: ThS. Vũ Đình Trung với sự học hỏi của bản thân em đã đưa ra phương pháp dập phôi tay biên D6 và quy trình công nghệ gia công, tay biên phương án này sẽ đảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật.
- Đồ án tốt nghiệp của em gồm có phần thuyến minh và phần bản vẽ mà ở đó đã trình bày đầy đủ về thiết kế công nghệ dập phôi tay biên D6, và quy trình công nghệ gia công tay biên, chế độ cắt , đồ gá, máy, dùng để gia công.
- Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng như các phương án khác hợp lý hơn.
- Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS. Vũ Đình Trung cùng các thầy giáo trong khoa cơ khí – Trường ĐHKTCNTN đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các ban đã giúp đỡ em trong suốt 5 năm học qua cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
PHẦN I
PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA
CHI TIẾT - CHỌN PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO PHÔI
I. CHỨC NĂNG, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, CÔNG DỤNG
CỦA CHI TIẾT
1/ Chức năng:
Tay biên là chi tiết quan trọng không thể thiếu được trong tất cả các động cơ đốt trong. Tay biên trực tiếp tham gia biến chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại. Tay biên D6 được chế tạo bằng thép 45 gồm đầu nhỏ không tháo dời được, trong đó có lắp bạc lót bằng đồng. Thân tay biên tiết diện hình chữ I và đầu to lắp bạc dời, gồm hai nửa ghép với nhau băng hai bulông M8.
Mặt trong của lỗ đầu nhỏ phải gia công đạt Ra = 2,5 để lắp chặt với bạc.
Mặt trong của lỗ đầu to phải gia công đạt Ra = 12,5 để lắp trung gian với bạc.
Chuyển tiếp giữa đầu nhỏ và thân R10, R30, R40.
Chuyển tiếp giữa đầu to và thân R12, R80, R8.
Mặt trong của lỗ đầu to có khoét rãnh bán nguyệt để định vị bac.
Trên đầu nhỏ có lỗ dẫn dầu lệch với bạc chi tiết một góc 500.
Tại hai lỗ để bắt bulông có phần định vị F8,5 phần ren M8.
2/ Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết:
Tay biên D6 là một chi tiết dạng càng, đầu to được ghép bởi hai nửa bằng hai bulông M8 nên chúng có các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Cơ tính sau khi nhiệt luyện lần cuối phải đạt độ dãn dài tương đối, độ co tương đối, độ dai va đập 35%, mẫu thử có thể phân bố dọc, độ cứng 25 – 30 HRC.
- Chế tạo bằng phương pháp dập thể tích.
- Tổ chức kim loại ở chỗ gẫy của mẫu thử không được có hiện tượng điểm trắng hay bọt, sự phân tầng của những chất phi kim loại và vết nứt. Tổ chức kim loại trong mặt cắt dọc phải được đặc trưng bằng hướng của thớ dọc theo đường trục phù hợp với hình dạng bên ngoài không có hiện tượng đứt đoạn, xốp.
- Trên bề mặt đã gia công không cho phép có vết nứt, gãy, gỉ sắt, lõm, lỗ rỗng.
- Đường gép khuôn cho phép có ba via dến 1,5mm, không cho phép có vết nhăn, phải tẩy sạch các khuyết tật và ba bia 1,5mm đạt Rz40.
- Độ lệch của hai đường tâm lỗ lên mặt pohẳng cho phép nhỏ hơn bằng 0,06/100.
- Độ lệch của nối tâm hai lỗ so với trục đối xứng £ 0,5mm.
- Không cho phép hàn đắp.
- Độ côn ô van của lỗ đầu nhỏ £ 0,01mm. Kích thước đầu to cho phép Fnằm trong góc < 450 so với mặt phẳng lắp ghép.
- Độ chênh lệch chiều dày thành đầu to và đầu nhỏ tay biên theo hướng dọc trục đối xứng không quá 2mm, theo chiều ngang không quá 1mm.
II. XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
1/ Ý nghĩa:
Dạng sản xuất phụ thuộc vào sản lượng sản phẩm trong năm, xác định dạng sản xuất hợp lý có ảnh hưởng đến đầu tư và 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 sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất, chất lượng sản phẩm tốt, thu hồi vốn đầu tư nhanh.
Nếu sản lượng sản phẩm thấp thì nên sử dụng trang thiết bị vạn năng, tổ chức sản xuất không theo dây chuyền, sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Từ đó ta thấy việc xác định dạng sản xuất hợp lý dẫn đến quá trình sản xuất đạt hiệu quả cao.
2/ Xác định sản lượng cơ khí:
Như ta đã biết để xác định dạng sản xuất ta phải xác định sản lượng cơ khí trong năm và trong lượng của chi tiết gia công.
Sản lượng phôi tay biên D6 cần dập theo yêu cầu là 7000 chi tiết/năm, như vậy sản lượng cơ khí được tính theo công thức:
Ni = N.mi.[1 + (b + a)/100] chi tiết/năm
Trong đó:
Ni : sản lượng cơ khí chi tiết cần chế tạo
N : sản lượng sản phẩm sản xuất trong năm
N = 7000 chi tiết/năm
mi : số chi tiết cùng loại trong sản phẩm, lấy mi = 1
a : là hệ số % dự phòng hư hỏng do chế tạo, a = (2 ¸ 3) lấy a = 2
b : hệ số % chế tạo thêm, dự phòng ngoài kế hoạch tránh mất mát do vận chuyển, bảo quản, b = (3 ¸ 5), lấy b = 3
Thay vào ta có:
Ni = 7000.1[1 + (3 + 2)/100] = 7350 chi tiết/năm
3/ Xác định khối lượng của chi tiết:
Hình vẽ 1: Thể tích chi tiết
Theo công thức GCT = VCT.g
GCT : khối lượng của chi tiết
VCT : thể tích của chi tiết
g : khối lượng riêng của vật liệu. Vật liệu của chi tiết thép 45
=> g = 7,85 kg/dm3.
Để thuận tiện cho việc tính toán và chế tạo phôi ta chia tay biên D6 ra làm bốn phần để thể tích từng phần rồi cộng lại.
Gọi thể tích phần đầu nhỏ tay biên là V1,
Thể tích phần thân tay biên D6 là V2,
Thể tích phần đàu to tay biên D6 là V3 + V4
Thể tích chi tiết là:
VCT = V1 + V2 + V3 + V4
Ta có: V1 = 14229 mm3
V2 = 43917 mm3
V3 = 40040 mm3
V4 = 12300 mm3
VCT = 110486 mm3 = 0,110486 dm3
Trọng lượng chi tiết là:
GCT = 0,110486.7,85 = 0,8673151 (kg)
Căn cứ vào bảng 2 trang [2] với số lượng chi tiết 1000 ¸ 10000 chiếc, khối lượng < 1 kg ta xác định dạng sản xuất hàng loạt lớn.
III. CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI TAY BIÊN D6
1/ Phương pháp tạo phôi tay biên D6:
Việc chế tạo tay biên D6 để đạt được những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, người kỹ sư công nghệ phải xác định được kích thước phôi và chọn phôi thích hợp với điều kiện sản xuất nên việc chọn phôi dựa trên những cơ sở sau:
- Vật liệu chế tạo phôi và cơ tính của vật liệu.
- Hình dáng và kết cấu của chi tiết.
- Khả năng đạt độ bóng của phương pháp tạo phôi.
- Điều kiện cụ thể sản xuất của nhà máy ở đây chi tiết tay biên D6 vật liệu là thép 45, với loại vật liệu này có độ dẻo độ dai tốt phù hợp với các phương pháp gia công cắt gọt sau này.
Do những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòi hỏi độ chính xác, độ bền cơ tính và độ bóng bề mặt. Để thoả mãn các yêu cầu trên việc sản xuất phôi tay biên D6 có các phương pháp như đúc, hàn, gia công áp lực (cán, rèn, dập nóng). Ta phải so sánh lựa chọn giữa các phương pháp để đưa ra phương án tạo phôi hợp lý đảm bảo cả về hai mặt kinh tế và kỹ thuật.
2/ So sánh các phương pháp tạo phôi:
a/ Phương pháp đúc:
Ưu điểm: Năng suất cao, vốn đầu tư ít, rẻ tiền, nó cho phôi có hình dạng phức tạp.
Nhược điểm: Tổ chức hạt thô, bề mặt bị chai cứng nên khó gia công cắt gọt, độ bền và độ dẻo dai kém.
b/ Phương pháp hàn:
Ưu điểm: Tạo ra các chi tiết có hình dáng phức tạp đảm bảo cơ tính.
Nhược điểm: Năng suất thấp, vốn đầu tư lớn, giá thành cao nên ít dùng và đặc biệt tay biên làm việc trong điều kiện chịu tải trọng va đập lớn nên không cho phép chế tạo phôi bằng phương pháp hàn.
c/ Phôi cán:
Ưu điểm: Phương pháp này tạo phôi đơn giản, rẻ tiền, dễ chế tạo và năng suất cao.
Nhược điểm: Phôi có hình dáng đơn giản trên bề mặt. Thép cán thông thường được tiêu chuẩn hoá, và đặc biệt với chi tiết tay biên D6 hình dáng phức tạp nên rất khó chế tạo bằng phương pháp này.
d/ Phôi rèn tự do:
Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, thiết bị đơn giản, kim loại bị biến dạng về tất cả các hướng cho nên phôi có cơ tính tốt.
Nhược điểm: Khó tạo được phôi có hình dáng phức tạp, năng suất thấp, không phù hợp với dạng sản xuất loạt, chỉ phù hợp với dạng sản xuất loạt nhỏ hoặc đơn chiếc.
e/ Rèn khuôn:
Có độ chính xác và độ bóng cao hơn, chế tạo được các chi tiết có kích thước vừa và nhỏ. Phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối nhưng chi phí lớn, đòi hỏi phải có lực ép lớn.
f/ Dập thể tích:
1:> Dập thể tích trên máy búa
Ưu điểm: Đây cũng là hình thức rèn khuôn nó thường cho phôi có hình dáng phức tạp đạt độ chính xác cao. Nâng cao cơ tính của phôi thường áp dụng sản xuất loạt lớn, hàng khối.
Tiết kiệm kim loại, giảm thời gian gia công cơ khí, giá thành hạ.
Nhược điểm:
Do dập trên máy búa lực ép lớn va đạp nhiều nên việc chế tạo khuôn khó khăn, giá thành sản phẩm tương đối cao.
2:> Dập thể tích trên máy ép trục khuỷu
Phương pháp này phôi có độ bóng Rz = (160 ¸ 40) mm. Phôi có cơ tính cao có thể tạo được phôi có hình dáng phức tạp.
Ưu điểm:
Máy làm việc êm, độ cứng vững tốt, dẫn hướng êm, chính xác, tốc độ của máy nhanh, có thể đẩy phôi tự động. Phương pháp dập nóng đảm bảo chất lượng vật dập cao, tiết kiệm lượng tiêu hao kim loại, năng suất lao động cao, thuận tiện cho quá trình tự động và cơ khí hoá.
Cho vật dập có kích thước chính xác, góc nghiêng ở thành vật dập nhỏ, lượng dư gia công ít, mức độ biến hình trên các tiết diện của vật dập tương đối đều. Độ lệch khuôn ít nên tiết kiệm được nhiều vật liệu.
Để hoàn thành một bước hay một nguyên công thì trên máy búa cần phải dập vài nhát, nhưng trên máy ép chỉ cần dập một nhát, giảm được thời gian phụ, năng suất cao thường năng suất tăng gấp 2 đến 3 lần so với máy búa.
Sau khi đã điều chỉnh máy và lắp khuôn máy làm việc với hành trình cố định nên chiều cao vật rèn chính xác, thao tác của công nhân đơn giản dễ dàng, thợ bậc thấp cũng làm được, đồng thời giảm được nhiều sức lao động của công nhân.
Máy ép làm việc êm, nên các bộ phận làm việc lâu hỏng, năng lượng tiêu phí ít hơn và nhà xưởng xây dựng nhỏ hơn. Nhờ máy ép dễ tự động hoá và dễ trang bị những thiết bị phụ đảm bảo an toàn lao động nên ít xảy ra tai nạn lao động.
Nhược điểm:
- Giá thành của máy ép cao.
- Khi quá tải thường xảy ra kẹt máy, nhiều trường hợp rất khó giải quyết.
- Kích thước phôi ban đầu cần phải chính xác.
- Khó đánh sạch lớp oxy hoá nên yêu cầu thiết bị nung phải không có hoặc ít hiện tượng oxy hoá.
- Tính chất vạn năng so với máy búa dập kém hơn nên phải có thiết bị phụ để tạo phôi.
Tuy vậy có những nhược điểm này, nhưng phương pháp dập nóng trên máy ép là ưu việt hơn cả vì nó đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết và tính kinh tế, tiết kiệm kim loại, năng suất cao dễ tự động hoá và cơ khí hoá trong quá trình sản xuất.
3/ Chọn phương pháp chế tạo phôi:
Qua phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp tạo phôi ta nhận thấy phương pháp tạo phôi bằng dập nóng trên máy ép trục khuỷu là một phương pháp ưu việt hơn cả nếu ta chế tạo được khuôn và lòng khuôn chính xác nên ta chọn phương pháp này để chế tạo phôi tay biên D6 trong quá trình sản xuất.
PHẦN II
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ DẬP PHÔI
TAY BIÊN D6
I. PHÂN LOẠI VẬT DẬP
Quá trình công nghệ dập trên máy ép trục khuỷu phụ thuộc vào dạng của vật dập. Để thiết kế vật dập và khuôn dập cần phải phân loại vật dập theo cấu tạo của nó và theo đường phân khuôn, dạng trục chính vật dập, hình dáng vật dập. Dựa vào những đặc điểm trên người ta chi ra làm 4 nhóm vật dập. Bảng 87 trang 390[1] (Phân loại vật dập trên máy ép trục khuỷu).
Dựa vào đặc điểm của 4 nhóm vật dập đó, xét chi tiết gia công tay biên D6 là vật dập có dạng dài, tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng là:
Căn cứ vào hình dạng chi tiết thanh truyền D6 có đường phân khuôn là đường thẳng, dạng trục chính là đường thẳng, trong quá trình dập vuốt chiếm ưu thế hơn. Theo bảng 86 trang 391(III) vậy phôi thanh truyền D6 thuộc cụm A nhóm I phân nhóm 1b.
II. THIẾT KẾ VẬT DẬP
1/ Chọn mặt phân khuôn:
Vị trí mặt phân khuôn theo chiều cao vật dập, liên quan tới lượng dư, phần thừa và góc nghiêng phía trên, phía dưới của vật dập. Đường phân khuôn nằm trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dưới ở giữa bề dày của vành biên đồng thời cũng nằm ở giữa màng ngăn lỗ đột ở phía trong và từ đó bắt đầu góc nghiêng trên dưới của vật dập.
Vị trí đường phân khuôn theo chiều cao của vật dập sao cho đảm bảo lượng dư quy định và phần thừa.
Nếu ta đặt vị trí đường phân khuôn cao hơn hay thấp hơn so với các phương pháp trên đều dẫn tới tăng phần thừa do đó tăng trọng lượng vật dập.
Ở đây chi tiết là phôi tay biên D6 để tạo thuận lợi cho việc gia công và chế tạo khuôn cũng như lấy phôi được dễ dàng ta có các phương án lựa chọn mặt phân khuôn như sau:
Hình vẽ 2: Mặt phân khuôn
Hình 2a: Cho ta mặt phân khuôn ở giữa chiều rộng chi tiết, chứa tâm hai lỗ đầu to và đầu nhỏ. Mặt phân khuôn này để lại lượng dư lớn ở hai lỗ và góc nghiêng thành bên, độ chênh lệch lòng khuôn lớn khó khăn cho việc điền đầy kim loại. Hơn nữa mặt phân khuôn này sẽ không tạo được tiết diện chữ I.
Ở thân chi tiết mà thay thế bằng tiết diện hình chữ nhật do đó ta phải thay đổi kết cấu chi tiết, như thế tuổi thọ của chi tiết sẽ không đảm bảo.
Hình 2b: Cho ta mặt phân khuôn đi qua mặt đầu hai lỗ, vật dập sẽ nằm hoàn toàn ở lòng khuôn trên. Mặt phân khuôn này cho lượng dư lớn, không đối xứng qua tâm chi tiết và kim loại khó điền đầy ở lòng khuôn trên hơn do đó sẽ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết.
Hình 2c: Cho ta mặt phân khuôn đi qua mặt đầu hai lỗ, vật dập sẽ nằm hoàn toàn ở lòng khuôn dưới. Mặt phân khuôn này cho lượng dư lớn, không đối xứng qua tâm chi tiết và kim loại khó điền đầy ở lòng khuôn dưới hơn do đó sẽ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết.
Hình 2d: Cho ta mặt phân khuôn đi qua giữa chiều cao của chi tiết, lượng dư chia đều ra hai nửa theo chiều cao của chi tiết đảm bảo chi tiết đối xứng qua tâm. Như vậy chiều sâu lòng khuôn ở khuôn trên và khuôn dưới bằng nhau kim loại điền đầy về hai phía như nhau.
So sánh các phương án chọn mặt phân khuôn trên ta thấy phương án hình 2d ưu điểm hơn cả. Ta chọn mặt phân khuôn theo phương án này, mặt phân khuôn vuông góc với tâm hai lỗ F45, F25 và đi qua trung điểm chiều cao chi tiết chia chi tiết. Tại hai lỗ có màng ngăn để giảm lượng dư gia công (đề cập đến ở phần sau).
2/ Xác định lượng dư, dung sai vật dập:
a/ Dung sai: là độ chênh lệch cho phép của kích thước danh nghĩa của vật dập do một số nguyên nhân:
+ Dập không đúng chiều cao.
+ Không điền đầy lòng khuôn.
+ Lòng khuôn bị mòn hay gia công không thật đúng.
+ Vật dập bị oxi hoá bị xây sát ....
Muốn cho độ nhẵn bề mặt vật dập tốt, kích thước chính xác cần phải:
+ Trước khi dập làm sạch phôi và lòng khuôn.
+ Khống chế dung sai trong quá trình dập.
Để xác định dung sai các kích thước phôi tay biên D6 bao gồm sai lệch trên là đại lượng chênh lệch cho phép lớn hơn kích thước danh nghĩa gọi là dung sai (+), sai lệch dưới là đại lượng chênh lệch cho phép bé hơn kích thước danh nghĩa gọi là dung sai âm (-).
b/ Lượng dư: Là lớp kim loại cần bóc đi khỏi bề mặt vật dập trong quá trình gia công cơ.
+ Lượng dư được tạo bởi do các nguyên nhân sau:
- Khuyết tật trong quá trình dập.
- Độ chính xác của thiết bị dập.
- Lắp và điều chỉnh khuôn trong quá trình dập.
- Nhiệt độ nung và thiết bị nung.
- Trình độ tay nghề của công nhân và công nghệ dập.
Tất cả các lượng dư trên gọi là lượng dư trong quá trình dập: Ký hiệu là R
+ Lượng dư trong quá trình cắt gọt ký hiệu là G
+ Vậy lượng dư chung vật dập sẽ là:
D = G + R
- Để nhận được vật dập có độ chính xác cao với lượng dư và dung sai tối thiểu dẫn đến hạ giá thành trong quá trình gia công cơ và tiết kiệm kim loại. Để đạt được mục đích đó bằng cách:
- Sử dụng máy ép có công suất lớn hơn yêu cầu của vật dập, chuẩn bị phôi tốt và dập sát mặt khuôn.
- Lắp khuôn vào bệ và đầu búa đúng hướng điều chỉnh cẩn thận khe hở thân dẫn hướng của đầu búa, khuôn phải có khoá để chống trượt.
- Cải tạo chế độ nung phôi, tốt nhất là dùng lò điện cảm ứng thì phôi giảm ô xít, không bị thoát cácbon, giảm hao cháy kim loại và làm sạch vật dập.
- Phôi dập đúng nhiệt độ quy định.
- Dùng phương pháp tốt nhất để chống cong vênh đối với vật dập.
- Giảm số lần gia công cắt gọt nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao.
- Sử dụng các biện pháp công nghệ tối ưu trong quá trình gia công.
*) Căn cứ vào khả năng cho phép và những yêu cầu đối với lượng dư và dung sai cho chi tiết vật dập. Dựa vào kết cấu của vật dập là tay biên D6 và những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết:
Các kích thước lớn nhất của vật rèn:
Chiều cao lớn nhất: H = 27 mm
Chiều rộng lớn nhất: B = 70 mm
Chiều cao dài nhất: L = 179,5 mm
Với vật liệu thép 45 độ chính xác I (Vì sản xuất hàng khối). Các bề mặt gia công đạt độ nhẵn Rz40 ¸ Rz20 ta lấy thêm một lượng dư D = 0,15 mm. Các bề mặt gia công đạt độ nhẵn Rz20 trở lên ta lấy thêm một lượng dư D = 0,25 mm.
Tra bảng 88 trang 399(1) ta được lượng dư và dung sai:
Theo H = 1
Theo B = 1
Theo L = 1,25
Dựa trên kích thước của bản vẽ chi tiết và lượng dư ta có các kích thước sau:
F25-1*2-0.15*2 = F22.7lấy bằng F23
F45-1*2-1.15*2 = F42.7lấy bằng F42
19 + 1 = 20
23+2+1.25 = 26.25lấy bằng 30.5
70 + 2 = 72
18+23+4+1 = 46
3/ Xác định góc nghiêng thành lòng khuôn:
Trong quá trình sản xuất để tăng năng suất lao động giảm chất lượng vật dập, đòi hỏi khi dập kim loại phải được điền đầy trong lòng khuôn và lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn dễ dàng. Để đạt được điều đó, việc xác định góc nghiêng thành lòng khuôn phải phù hợp với chi tiết vật dập.
Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn bé dẫn tới lực cản sẽ giảm, lực ép chảy để ép kim loại vào đầy rãnh cũng ít nhất và lòng khuôn cũng ít bị mòn. Nhưng việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn sẽ khó khăn do vật dập bị giữ chặt ở lòng khuôn bởi lực ma sát, nên muốn lấy được vật dập ra phải nhờ cơ cấu đẩy phôi riêng, nhưng việc thực hiện khó khăn và mất thời gian giảm năng suất.
Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn lớn sẽ tạo thuận lợi cho việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn, kim loại dễ điền đầy vào lòng khuôn nhưng lại làm cho lòng khuôn chóng mòn, tăng lượng dư gia công cơ, tốn kim loại dẫn đến việc tăng giá thành của chi tiết.
Vậy nếu ta chọn góc nghiêng thành lòng khuôn thích hợp thì có thể thắng được lực ma sát, dẫn đến việc lấy vật dập ra khỏi vị trí lòng khuôn thuận lợi. Tuy vậy lực ma sát sinh ra trong quá trình dập còn do nhiều nguyên nhân khác như độ nhẵn bề mặt lòng khuôn, lượng vẩy ôxit của vật dập, nhiệt độ phôi dập, tốc độ nguội vật dập, hướng co ngót khi nguội kim loại và phụ thuộc vào ứng suất đàn hồi của vật liệu, kích thước hình dạng của vật dập ...
Tuy nhiên việc xác định góc nghiêng còn phụ thuộc vào khả năng cho phép dùng góc nghiêng tối thiểu, chính là phụ thuộc vào trạng thái của máy búa và khả năng công nghệ của sản xuất.
Để xác định góc nghiêng của thành lòng khuôn ta phải căn cứ vào cấu tạo và kích thước vật dập cụ thể phụ thuộc vào tỷ số h/b và l/b.
Trong đó:
b : chiều rộng của vật dập ở đoạn có góc nghiêng
h : chiều cao của vật dập ở đoạn có góc nghiêng
l : chiều dài của vật dập ở đoạn có góc nghiêng
Nếu tỷ số h/b nhỏ thì cho ta góc nghiêng bé và ngược lại.
Nếu tỷ số l/b lớn thì cho ta góc nghiêng lớn và ngược lại.
Vì lực cản kim loại ở thành lòng khuôn nhỏ, xét tay biên D6 là chi tiết dạng càng, vật dập nhóm I thuộc phân nhóm 1b và được tạo bởi 2 lòng khuôn (khuôn trên và khuôn dưới). Dựa theo các kích thước chi tiết ta có thể phân phôi tay biên D6 ra thành hai phần để chọn góc nghiêng: phần đầu và phần thân.
Phần đầu (Gồm đầu to và đầu nhỏ):
h = 15 mm
b = 5,5 mm
l = 46 mm
=> h/b = 15/5,5 @ 1 ¸ 3 ;
l/b = 46/5,5 >3
Theo bảng 71 trang 205[1] ta được góc nghiêng thành bên của khuôn a = 50. Nhưng vì chi tiết có chiều cao nhỏ hơn 30mm, nên góc nghiêng chọn tăng lên a = 60.
Phần thân (Tiết diện chữ I) tay biên D6 có các kích thước:
h = 7 mm
b = 6 mm
l = 100 mm
=> h/b = 7/6 @ 1
l/b = 100/6 >3
Theo bảng 71[1] ta có góc nghiêng thành lòng khuôn a = 20.
4/ Đường phân khuôn:
Đường phân khuôn được xác định theo chiều cao vật dập, liên quan đến lượng dư, phần thừa và góc nghiêng phía trên, phía dưới của vật dập. Đường phân khuôn nằm phía trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dưới ở giữa bề dày của vành biên, đồng thời cũng nằm ở giữa màng ngăn lỗ đột ở phía trong và từ đó bắt đầu góc nghiêng của vật dập. Vị trí đường phân khuôn theo chiều cao đảm bảo lượng dư D và phần lượng dư thừa tth.
Nếu ta đặt đường phân khuôn cao hơn hay thấp hơn sẽ làm tăng hoặc giảm lượng dư => tăng khối lượng vật dập; tăng giá thành chi tiết.
Với chi tiết vật dập là phôi tay biên D6, dựa theo đặc điểm của chi tiết và những yêu cầu khi chọn đường phân khuôn ta chọn đường phân khuôn cho phôi tay biên D6 là đường thẳng nằm trên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dưới, ở giữa bề dày vành biên với đường phân khuôn như vậy sẽ đảm bảo được lượng dư và tính công nghệ trong quá trình dập.
5/ Xác định màng ngăn lỗ đột:
Chi tiết có 2 lỗ suốt nhưng vật rèn trên máy ép không thể tạo được lỗ suốt, mà vẫn còn lại một màng, màng đó phải đột sau khi cắt vành biên. Để màng dầy thì khó đột, màng mỏng thì chóng mòn lõi khuôn.
* Với lỗ ở đầu to thì chiều dày màng ngăn được tính theo công thức:
S = mm
Với d = 42,7 mm
H = 14,75 mm
=> S = 4,2 mm
d – 1,25*R > 26 mm <=> 42,7 – 1,2.5*5 = 36,45 > 26
Màng làm chiều dày thay đổi:
Smin = 0,65*S = 3,198 mm. Lấy Smin = 3mm
Smax = 1,35*S = 6,642 mm. Lấy Smax = 6,6mm
d1 @ 0,12*d + 3 = 8,124 mm. Lấy d1 = 8mm
* Với lỗ đầu nhỏ cùng công thức trên ta có:
S =
S @ 3,989 mm
Tại lỗ đầu nhỏ này khi khuôn làm việc ở nhiệt độ cao tốc độ truyền nhiệt ra khối khuôn chậm hơn các chỗ khác sẽ gây ra ứng suất nhiệt tập trung, dễ gây ra nứt vỡ lòng khuôn. Do đó ta lấy chiều dầy màng lỗ đột tăng lên. S ³ 9 mm
6/ Xác định bán kính góc lượn vật dập:
Bán kính góc lượn hợp lý giúp cho kim loại dễ điền đầy khuôn và việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn được dễ dàng. Bán kính lượn ngoài r nhỏ sẽ làm cho việc dập rất khó khăn, kim loại khó điền đầy lòng khuôn và ở những chỗ đó tạo thành ứng suất tập trung nên rãnh lòng khuôn có thể bị nứt, thậm trí vỡ khuôn, khó khăn cho quá trình nhiệt luyện. Bán kính lượn trong R nhỏ thì kim loại chảy rất khó khăn. Dễ gây ra hiện tượng đứt, tạo thành xoắn và gấp nếp ở các rãnh sâu và sắc cạnh. Bán kính lượn được chọn tuỳ thuộc vào tỷ số h/b (chiều cao/chiều rộng vật dập tại chỗ có bán kính lượn). Giá trị bán kính lượn được xác định theo bảng 72[1].
*Tại tiết diện chữ I ta có tỉ số nên theo bảng:
r = 0,05*h + 0,5 = 0,05*3,7 + 0,5 = 0,685 mm. Chọn r = 1 mm
R = 2,5*r + 0,5 = 3 mm
Để kim loại chảy rễ dàng ta chọn tăng lên R = 5 mm
*Tại hai lỗ đột:
- Lỗ đầu nhỏ có 2 < h/b < 4 nên theo bảng ta xác định r theo công thức
r = 0,06*h+0,5 = 0,06*13,57 + 0,5 = 1,175 mm
Tại đây ta để lỗ không thấu nên chọn r = 3 mm
R = 3*r + 0,5 = 3*3 + 0,5 = 8 mm
- Lỗ đầu to có h/b < 2 nên theo bảng ta xác đinh bán kính lượn như sau:
r = 0,05.h + 0,5 = 0,05.12,5 + 0,5 = 1,11 mm
R = 2,5.r + 0,5 = 6,75 mm
Ở đây ta chọn R = 8 mm
Các bán kính lượn khác lấy như trên bản vẽ chi tiết.
Hình vẽ 3: Bán kính lượn, màng ngăn lỗ đột
7/ Vành biên và rãnh thoát biên:
Vành biên là vành kim loại thừa xung quanh vật dập trên mặt phân khuôn nó có ảnh hưởng lớn đến quá trình dập.
a/ Ý nghĩa của vành biên:
Vành biên tạo ra chung quanh vật dập, ngăn cản kim loại chảy ra mặt phân khuôn mà buộc kim loại chảy vào lòng khuôn làm điền đầy vật dập.
Trong thực tế rất khó tạo ra kích thước của phôi và lòng khuôn trùng nhau. Do đó thể tích của phôi phải lớn hơn thể tích của lòng khuôn nên sẽ có một ít kim loại thừa chảy ra vành biên.
Vành biên có tác dụng làm giảm lực va đập giữa nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới giảm bớt sự toét và sét khuôn.
Với vật dập càng phức tạp thì kim loại chảy ra rãnh vành biên càng nhiều nên khi chọn thể tích vành biên phải đạt được yêu cầu vật dập điền đầy tốt nhất. Tuy nhiên việc xác định thể tích vành biên còn phải tính đến sai số cho việc cắt phôi ban đầu và độ chính xác của các bước tạo phôi trước khi dập, độ bền của lòng khuôn. Ngoài ra thể tích vành biên cần phải đảm bảo độ bền của khuôn và tiết kiệm kim loại nhất.
b/ Chọn dạng rãnh vành biên:
Để tăng lực cản của kim loại chảy ra rãnh vành biên do đó điền đầy kim loại ở lòng khuôn đồng thời giảm lực cắt vành biên dẫn tới chọn khe hở giữa mặt khuôn trên và mặt khuôn dưới là nhỏ nhất. Nếu khe hở lớn dẫn đến vành biên sẽ dày khó cắt.
Qua phân tích ưu nhược điểm của từng dạng xét chi tiết gia công là phôi tay biên D6 ứng dụng trong sản xuất hàng khối nên ta có thể chọn dạng rãnh vành biên dạng I. Vì với kết cấu như vậy làm cầu vành biên có độ bền lớn vì nửa khuôn trên đốt nóng ít hơn nửa khuôn dưới.
c/ Xác định kích thước rãnh vành biên:
Qua phân tích chi tiết vật dập phôi tay biên D6 là chi tiết dạng càng thuộc nhóm 1 phân nhóm 1b là một chi tiết có khối lượng nhỏ, đường tâm trục có dạng thẳng và sản xuất hàng khối nên theo cách chọn dạng vành biên dạng 1 ta có công thức tính chiều cao hc hay chiều dày của rãnh vành biên ở mặt phân khuôn như sau:
hc = 0,015
Fvd : diện tích vật dập
Fvd = F1 + F2 + F3 + F4
F1 : là diện tích phần đầu nhỏ phôi tay biên D6
F2 : là diện tích phần thân phôi tay biên D6
F3,4 : là diện tích phần đầu to phôi tay biên D6
Fvd = 9864 mm2
hc = 0,015 = 1,498 mm
Chọn theo bảng 65 trang 178[1], ta có hc = 1,5 theo chiều dọc ta thấy ứng với rãnh 1; hc = 1,5; h1 = 5; R = 1
Vậy dập đơn giản và thấp nên chọn chiều rộng rãnh loại 1:
b = 6,5; b1 = 18; hctb = 0,2; sr = 86,25 mm2
...........................
Tốc độ cắt Tb= 17 (mm/p), bảng 5-108 (II)
- Số vòng quay tính toán:
ntt == = 361 (v/p)
Chọn theo máy n =300 (v/p)
- Vận tốc tính toán:
V= = = 14,13 (m/p)
- Công suất cắt: Nc= 0,8 (kw), bảng 5-110 (II)
- Thời gian cơ bản:
T0 = == 0,07(p)
Ta có bảng sau:
|
Bước |
Máy |
Dao |
V(m/ph) |
t(mm) |
S(mm/v) |
n (v/p) |
Nc(kw) |
T0 (p) |
|
1 |
2A55 |
P18 |
26,7 |
2,6 |
0,05 |
1700 |
0,8 |
0,26 |
|
2 |
2A55 |
P18 |
14,13 |
1 |
0,2 |
300 |
0,8 |
0,07 |
22. Nguyên công 23: Phay rãnh dẫn đầu.
- Máy 6H10, Dao F15x7. Vật liệu P18 (Z=6)
- Tuổi bền Tb= 120 (ph)
- Chiều sâu cắt t = 0,8 (mm)
-Lượng chạy dao Sz= 0,1 (mm), bảng 5-163 (II)
- Vận tốc cắt Vb= 30 (m/p) bảng 5-164 (II)
- Số vòng quay:
ntt == = 637 (v/p)
Chọn theo máy n =600 (v/p)
- Tốc độ cắt thực tế:
- Lượng chạy dao phút: Sf= Sz.Z.n = 0,1.6.600 = 360 (mm/p)
- Công suất cắt Nc= 0,8 (kw), bảng 5-167 (II)
V= = = 28,26 (m/p)
- Thời gian cơ bản:
T0 = == 0,06 (p)
Lập bảng sau:
|
Máy |
Dao |
V(m/ph) |
t(mm) |
S(mm/v) |
n (v/ph) |
Nc(kw) |
T0 (ph) |
|
6H10 |
P18 |
28,6 |
0,8 |
0,1 |
600 |
0,8 |
0,06 |
23. Nguyên công 24: Tổng kiểm tra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Sổ tay công nghệ máy Tâp I (Nhà suất bản khoa học và kỹ thuật)
II. Sổ tay công nghệ máy Tâp II (Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)
III. Công nghệ rèn & dập nóng (Lê Nhượng – Nguyễn Ngọc Trân)
IV. Hướng dẫn thiết kế dao cắt (Trịnh Khắc nghiêm)
V. Chế độ cắt gia công cơ khí (Nhà xuất bản Đà Nẵng)
VI. Thiết kế đồ án CNCTM (PGS_PTS Trần Văn Địch)
VII. Sổ tay rèn dập (Bộ môn Kỹ thuật chế tao máy)
VIII. Dung sai và đo lường kỹ thuật (PGS_PTS – Ninh Đức Tốn)
MỤC LỤC:
1. Phần I: Phần I phân tích tính công nghệ của chi tiêt
– chọn phương án chế tạo phôi 3
2. PhầnII: Thiết kế công nghệ dập phôi tay biên D6. 9
3. PhầnIII: Lập quy trình công nghệ gia công tay biên động cơ D6. 11
4. Phần IV: Tính và tra lượng dư. 46
5. Phần V: Tính toán và tra chế độ cắt. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
(1)- Hướng dẫn thiết kế đồ án CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
HỒ VIẾT BÌNH-PHAN MINH THANH
Xuất bản năm 2013
(2)-Giáo trình CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
HỒ VIẾT BÌNH-PHAN MINH THANH
Nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố HCM
(3)-CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ
NGUYỄN TRỌNG ĐÀO
HỒ VIẾT BÌNH
Nhà xuất bản Đà Nẵng,2001
(4)-Sổ tay CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY tập 1
NGUYỄN ĐẮC LỘC
LÊ VĂN TIẾN
NINH ĐỨC BỐN
TRẦN XUÂN VIỆT
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,2010
(5)-Sổ tay CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY tập 2
NGUYỄN ĐẮC LỘC
LÊ VĂN TIẾN
NINH ĐỨC BỐN
TRẦN XUÂN VIỆT
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
(6)-ATLAS ĐỒ GÁ
TRẦN VĂN ĐỊCH
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,2003
(7)-Sách CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
NGUYỄN TÁC ÁNH
HOÀNG TRỌNG BÁ
(8)-Sách DUNG SAI KỸ THUẬT ĐO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – TRẦN VĂN ĐỊCH. NXB KHKT 2000
- CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – ĐHSPKT 2000. –HỒ VIẾT BÌNH – NGUYỄN NGỌC ĐÀO.
- CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ. – NXB ĐÀ NẴNG 2001. NGUYỄN NGỌC ĐÀO – HỒ VIẾT BÌNH.
- SỔ TAY CNCTM TẬP 1,2. NXB KHKT 2001. –NGUYỄN ĐẮC LỘC – LÊ VĂN TIẾN.
- ĐỒ GÁ GIA CÔNG CƠ KHÍ. NXB ĐÀ NẴNG 2000. – HỒ VIẾT BÌNH – LÊ ĐĂNG HOÀNH – NGUYỄN NGỌC ĐÀO.
- SỔ TAY VÀ ATLAS ĐỒ GÁ. – NXB KHKT 2000. –TRẦN VĂN ĐỊCH.
- CÁC SÁCH GIÁO KHOA VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY.
- CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – ĐHSPKT 2002. – NGUYỄN NGỌC ĐÀO – HỒ VIẾT BÌNH – PHAN MINH THANH.
TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT THÂN ĐỒ GÁ RÃNH ĐUÔI ÉN ĐHCN HÀ NỘI
1] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
[2] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 3 tập)
[3] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[4] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[5] : Sổ tay nhiệt luyện
[6] : Công nghệ chế tạo máy tập 1
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 7 tập)
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy toàn tập (trường ĐHBK
