MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………………………………...........................................………….......1
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………...........................................…………………........2
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM KHUÔN DẬP LIÊN TỤC, CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ............ 3
1.1 Tổng quan về dập tấm (dập nguội).................................................................................................. 3
1.1.1 Khái niệm...................................................................................................................................... 3
1.1.2 Một số đặc điểm dập tấm............................................................................................................. 3
1.1.3 Phân loại công nghệ dập nguội.................................................................................................... 4
1.1.4 Phân loại công nghệ dập.............................................................................................................. 5
1.1.5 Khuôn dập liên tục........................................................................................................................ 6
1.2 Tổng quan sản phẩm....................................................................................................................... 7
1.2.1 Mô tả sản phẩm............................................................................................................................ 7
1.2.2 Thành phần cơ tình và hóa học.................................................................................................... 9
1.2.3 Phân tích sản phẩm.................................................................................................................... 10
1.2.4 Trình tự thực hiện các bước dập................................................................................................ 10
1.2.5 Tính toán lực................................................................................................................................11
1.2.6 Bảng qui trình công nghệ............................................................................................................13
Chương 2. THIẾT KẾ KHUÔN...........................................................................................................15
2.1 Chọn vật liệu cho các chi tiết trong khuôn..................................................................................... 15
2.2 Tính toán thiết kế khuôn................................................................................................................ 16
2.2.1 Xác định trung tâm áp lực của khuôn......................................................................................... 16
2.2.2 Chọn máy ép.............................................................................................................................. 16
2.2.3 Thiết kế chày cối cho khuôn....................................................................................................... 17
2.2.3 Thiết kế các bộ phận trong khuôn dập liên tục........................................................................... 25
a. Bộ phận dẫn hướng........................................................................................................................ 25
b. Thiết kế áo chày áo cối.................................................................................................................... 27
c. Đế khuôn......................................................................................................................................... 29
d. Cuốn khuôn..................................................................................................................................... 31
2.2.4 Sơ đồ lắp và nguyên lí làm việc của khuôn................................................................................ 31
Chương 3 : LẬP QUI TRÌNH CHẾ TẠO CHI TIẾT KHUÔN.............................................................. 33
3.1 Chế tạo áo chày..................................................................................................................... ........33
3.2 Chế tạo tấm trên............................................................................................................................ 39
KẾT LUẬN.......................................................................................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................... 43
PHỤ LỤC BẢN VẼ.............................................................................................................................. 44
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều công nghệ mới tiên tiến đã ra đời thay thế các công nghệ cũ lạc hậu. Công nghệ gia công áp lực hay công nghệ tạo hình biến dạng là một trong những ví dụ tiêu biểu nhất.Gia công áp lực là phương pháp gia công không phoi, cho năng suất cao, đặc biệt không chỉ tạo ra sản phẩm có kích thước hình dáng mong muốn mà thông qua biến dạng còn có thể cải thiện cơ tính của vật liệu. Sản phẩm của ngành rất đa dạng về kích thước cũng như chủng loại. Từ những chi tiết lớn như vỏ ôto, máy bay…cho đến những chi tiết cỡ chỉ vài micro như chân IC, chip điện tử…ngành gia công đều có thể đáp ứng được nhu cầu.
Xuất phát từ đó, em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôn dập cắt liên tục để chế tạo tấm lỗ khóa trong bộ cửa nhôm”.
Nội dung đồ án gồm 3 chương.
Chương 1: Đặc điểm khuôn dập liên tục, chi tiết và tính toán công nghệ
Chương 2: Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôn dập cho chi tiết
Chương 3: Nghiên cứu tính toán lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết áo chày và tấm trên
Em xin cảm ơn sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ giao thông đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Trong quá trình làm đề đề tài, do trình độ kiến thức, kinh nghiệm có hạn nên trong nội dung trình bày không tránh khỏi những sai sót, mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để bài làm được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………..
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM KHUÔN DẬP LIÊN TỤC, CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
1.1 Tổng quan về dập tấm (dập nguội)
1.1.1 Khái niệm
- Quá trình công nghệ là toàn bộ các tác động trực tiếp tác động làm thay đổi hình dáng tính chất và trạng thái của phôi ban đầu để đạt được mục đích nào đó. Quá trình công nghệ bao gồm các nguyên công và được sắp xếp theo một trình tự nhất định.
- Dập nguội là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấolm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phoi.
1.1.2 Một số đặc điểm dập tấm
- Có thể hoàn thành công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản của máy dập. Chế tạo được những chi tiết có hình dáng phức tạp, đặc biệt là những chi tiết có thành mỏng mà đôi khi các phương pháp gia công cắt gọt không thực hiện được, hoặc thực hiện rất khó khăn.
- Các sản phẩm dập nguội có tính lắp lẫn cao.
- Sản phẩm dập ra có thể sử dụng được ngay, không cần phải gia công cắt gọt lại, có độ bền vững cao.
- Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn.
1.1.4 Phân loại công nghệ dập
Theo đặc điểm của biến dạng của quá trình dập tấm, người ta chia thành 2 nhóm chính:
- Nhóm nguyên công cắt vật liệu: khi tạo hình các chi tiết, các nguyên công ở nhóm này thường phải tiến hành biến dạng phá hủy vật liệu, tức là tách một phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác.
- Nhóm nguyên công biến dạng dẻo vật liệu: tạo hình chi tiết dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu và hầu hết các trường hợp đều có sự phân bố lại kim loại. Trong đa số các trường hợp, chiều dày vật liệu phôi hầu như không thay đổi hoặc thay đổi nhỏ nhưng không chủ định.
- Trong quá trình dập tấm người ta có thể dập riêng biệt từng nguyên công hoặc kết hợp hai hay nhiều nguyên công trên cùng một khuôn.
1.2 Tổng quan sản phẩm
1.2.1 Mô tả sản phẩm
Sản phẩm chế tạo là một tấm thuộc lỗ khóa bộ cửa nhôm, để bảo vệ cơ cấu bên trong nó. Sản phẩm được làm từ inox nên có độ bền cao,cứng ,chịu ma sát vì thường xuyên làm việc trong môi trường va chạm thành cửa. Không những thế sản phẩm còn có độ bền cao và không han gỉ hay mòn theo thời gian.
1.2.2 Thành phần cơ tình và hóa học
- Inox 201 là loại thép không gỉ được phát triển để tiết kiệm niken bởi chất liệu bổ sung của nó là mangan và nitơ. Inox 201 khi được xử lý nhiệt thì không thể tăng độ cứng nhưng lại có thể gia công nguội để tăng độ bền. Bên cạnh đó, inox 201 có khả năng chống ăn mòn, không bị gỉ có định hình tốt.
- Inox 201 có chi phí sản xuất thấp hơn bởi nó được làm từ lương nguyên liệu thô nhiều hơn khi mà Niken được thay thế bằng Mangan.
1.2.4 Trình tự thực hiện các bước dập
* Bước 1: Dập 3 lỗ Ø 8mm
* Bước 3: Cắt tạo hình
1.2.5 Tính kích thước phôi
Kích thước phôi ban đầu là:
Ta có:
a: Chiều rông của phôi. Được xét bằng chiều rộng của chi tiết b= 16 mm.
b: Chiều dài của phôi.
Chiều dày phôi S = 1.5 mm < 4mm nên ta chọn a1 ε (1 – 3,2). Ta chọn a1 = 3 là khoảng kích thước giữa 2 chi tiết liên tiếp nhau trong các lần dập
Chiều dài: a = 230+ 2.a1 = 230 + 2.2,5 = 235 mm.
1.2.5 Tính toán lực
* Bước 1: dập 3 lỗ Ø 8mm.
Ta có vật liệu của chi tiết đã cho là inox 201 có σB = 685 MPa và chiều dày S=1,5 mm.
* Lực cắt đột là:
Pcắt = L.S.σcp . k ( 2-3)
Theo bảng 14 trang 71 ta có:
Với σcp = 500 Mpa và chiều dày s = 1,5 mm chọn z= 0,11 mm
Chu vi đường bao cắt:
LØ8 = π.D = 3,14.8 = 25,12 mm = 25,12. 10-3 m
Thay vào công thức (2-3) có lực cắt 3 lỗ Ø8 là:
Pcông nghệ 1 = Pcắt Ø8 = 3. L.S.σcp.k= 3. 25,12. 10-3. 1,5.10-3. 500.106. 1,2 = 67824 N/m2
* Bước 3: cắt tạo tạo hình
Biên dạng cắt được tính theo chu vi của hình dưới đây
- Vì đây chỉ tính lực theo biên dạng cắt. Trên thực tế chúng ta làm chày có biên dạng rộng hơn để đảm bảo độ bền cho chày đột.
Chu vi đường bao cắt:
- L =(19+ 16).2 - π.D = (19+ 16).2 - π.8 = 48,86 mm = 44,86.10-3 m
- Pcông nghệ 4 = Pcắt = L.S.σcp.k= 44,86. 10-3. 1,5.10-3. 500.106. 1,2 = 40374 N/m2
- Pđẩy = Pgỡ = 0,06. Pcắt = 0,06. 43974 = 2422,44 N/m2
1.2.6 Bảng qui trình công nghệ
Qui trình công nghệ như bảng 1.
Chương 2: THIẾT KẾ KHUÔN
2.1 Chọn vật liệu cho các chi tiết trong khuôn
Những chi tiết làm việc của khuôn dập (chày và cối) thông thường làm việc trong những điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chịu mài mòn và có khi làm việc trong điều kiện đốt nóng. Hình dáng của chúng thường là phức tạp và phải giữ được hình dáng sau khi gia công nhiệt luyện.
Khi chọn vật liệu làm khuôn cần dựa vào:
- Đặc điểm của các nguyên công dập.
- Vật liệu được gia công.
- Quy mô sản xuất.
- Chày, cối khuôn cắt hình và đột lỗ thường sử dụng các loại vật liệu:Y10; Y10A; X12M; X12Ф1; X6BФ (kí hiệu mác vật liệu của liên xô cũ)hoặc SKD11; SKD61 (Kí hiệu của Nhật Bản).
2.2 Tính toán thiết kế khuôn
2.2.1 Xác định trung tâm áp lực của khuôn
- Khuôn để dập ra chi tiết đã cho được xác định là khuôn dập liên hợp để thực hiện được tất cả các nguyên công. Đối với phần khuôn uốn thì không phải xác định trung tâm áp lực của khuôn, đối với phần khuôn để đột trung tâm áp lực của khuôn được xác định như sau:
- Tâm áp suất của từng chi tiết dập là điểm đặt hợp lực phát sinh khi dập chi tiết đó. Nói cách khác tâm áp suất của chi tiết dập là trọng tâm đường bao dập.
2.2.2 Chọn máy ép
Một số nguyên tắc khi chọn máy ép:
- Loại máy ép và trị số hành trình của máy phải phù hợp với nguyên công công nghệ
- Lực công tác được tạo ra bởi máy ép cần phải lớn hơn lực công nghệ một chút để thực hiện nguyên công
- Thuận tiện và an toàn cho công nhân khi sử dụng
- Lực danh nghĩa của máy cần thoả mãn:
Pdanh nghĩa ≥ Pcông nghệ = P + Pđệm, đẩy (3-2)
- Khi tiến hành dập tất cả các nguyên công được thực hiện đồng thời nên P được tính là: P công nghệ= = 256374 N/m2
Vậy ta sẽ chọn máy dập trục khuỷu J21-100T
2.2.3 Thiết kế chày cối cho khuôn
- Thiết kế chày, cối đột lỗ tròn ∅8
Thay vào công thức ta được: Hm = 12,04 mm
Cần phải làm tròn trị số theo tiêu chuẩn, chọn Hm =16 mm
Với nhứng chi tiết gần giống với hình tròn ta có đường kính lỗ nhận được tương ứng với đường kính của chày, khi bị mài mòn kích thước của chày sẽ bị giảm đi vì thế đường kính của chày cần phải lấy bằng giá trị lớn nhất của lỗ, tức là:
dchày = ( ddn + Δ) – δch (3-3)
Đối với những dạng lỗ phức tạp cũng tính toán giống với những chi tiết lỗ tròn. Trong trường hợp này khi chế tạo chày và cối chính xác và hợp lý, kinh tế là lấy dung sai chày bằng ¼ dung sai chi tiết.
δc,ch = 0,25.Δ
Với: Δ = 0,15 => δc,ch = 0,15.0,25 = 0,0375 mm
- Chày đột dạng lỗ ∅8 có kích thước:
d chày = (8 + 0,15) – 0,0375 = 8,15-0,0375
=> dcối = (8+ 0,15 + 0.11)+ 0,0375 = 8,26+ 0,0375
Do các kích thước lỗ đột là rất bé. Và độ cứng đạt được của chày theo yêu cầu là 58-62 HRC nên việc kiểm nghiệm là không cần thiết.
- Tính toán kích thước chày và cối cắt hình
Đối với chi tiết đã cho cối cắt hình có vùng làm việc lớn nhất nên ta lấy chiều cao cối theo cắt hình. Vậy ta có chiều cao cối là:
Hm =1,5 +1. +7 = 14,6 (mm)
Chọn chiều cao cối Hm = 16 mm
- Chày cắt đứt chi tiết:
- Cối cắt đứt chi tiết
- Cối của chày cắt hình chữ nhật
2.2.3 Thiết kế các bộ phận trong khuôn dập liên tục.
a. Bộ phận dẫn hướng :
- Bộ phận dẫn hướng là 1 bộ phận rất quan trọng trong khuôn đặc biệt là khuôn dập dập liên hoàn. Đảm bảo vị trí tương đối của chi tiết trong các nguyên công khác nhau. Bộ phận dẫn hướng gồm các chi tiết chính là: Trục dẫn hướng và bạc dẫn hướng.
+ Chi tiết bạc dẫn hướng.
+ Chi tiết trục dẫn hướng
+ Chi tiết bạc dẫn hướng trong:
b. Thiết kế áo chày áo cối.
- Áo chày và áo cối là các bộ bộ phận để đỡ các chi tiết của khuôn như chày, cối và cố định vị trí của các bộ phận, chày, cối.
+ Áo cối
+ Áo chày
+ Tấm chặn
c. Đế khuôn
- Đế khuôn trên
- Đế khuôn dưới
2.2.4 Sơ đồ lắp và nguyên lí làm việc của khuôn.
- Phôi liệu Inox201 (19) được cấp tự động đi vào khuôn nhờ 1 hệ thống cấp phôi tự động.
+ Bước 1: Chày (18) là chày đột lỗ ∅8 bao gồm 3 chày, đột đồng thời 3 lỗ của chi tiết
+ Bước 3: Đây là nguyên công cắt chi tiết rời ra khỏi phôi. Các nguyên công trước được thực hiện đồng thời tại các vị trí cũ.
- Khi các nguyên công sau thực hiện thì các nguyên công trước đó đồng thời cũng được thực hiện tạo tính liên tục trong quá trình làm việc vì vậy khuôn có tên là khuôn liên tục
Chương 3 : LẬP QUI TRÌNH CHẾ TẠO CHI TIẾT KHUÔN
3.1 Chế tạo áo chày
3.1.1. Nguyên công 1: Cắt phôi
3.1.2. Nguyên công 2: Gia công mặt phẳng đáy
* Bước 1: Phay thô mặt đầu. Dao phay mặt đầu T15K10.
- Chọn t : Gia công thô nên chọn t= 2mm
- Lượng chạy dao : Theo bảng (6-5)-[3] S=0,18 mm/răng
Số răng của dao: Z = 4 (răng)
- Đường kính dao phay : 40mm
- Tốc độ vòng quay trục chính: n =1297 v/ph
- Chọn theo công suất của máy ta được n= 1180 (v/ph)
- Vận tốc cắt thực tế là: V = 138 (m/ph)
* Bước 2: Phay tinh mặt phẳng đáy
- Chọn t Gia công t= 0,5mm
Theo bảng (6-5) -[3] Sz =0,18 mm/răng
Số răng của dao: Z = 4 (răng) S= Sz.Z = 0,18.4= 0,72 mm/vòng
- Đường kính dao phay :40 mm
- Tốc độ vòng quay trục chính: n = 1250 v/ph
- Chọn theo công suất của máy ta được: n = 1180 (v/ph)
- Vận tốc cắt thực tế là: V = 138 (m/ph).
3.1.4. Nguyên Công 4: Mài mặt phẳng áo chày
* Bước 1: Mài tinh mặt đầu của áo chày
* Bước 2: Mài tinh mặt dưới của áo chày
- Chiều sâu cắt: t = 0.05 mm
- Bước tiến: S/d = 1,08 m/v
- Vận tốc cắt: V= 25 m/phút
- Số vòng quay trục chính: n = 1180 vg/phút
- Công suất cắt: Ne = 2,2KW
3.1.6. Nguyên công 6: Cắt dây biên dạng của lỗ chày
* Bước 1: Cắt 5 lỗ chày ∅8,5mm.
* Bước 2: Cắt lỗ chày đột hình.
* Bước 3: Cắt lỗ chày đột hình chữ nhật.
* Bước 4: Cắt lỗ chày cắt đứt chi tiết.
3.1.8. Nguyên công 8: Kiểm tra
3.2 Chế tạo tấm trên
3.2.1. Nguyên công 1: Cắt phôi
3.2.2. Nguyên công 2: Gia công mặt phẳng đáy
* Bước 2: phay thô mặt đáy đạt 25mm
* Bước 3: đảo đầu phay đáy đạt 20mm
3.2.5. Nguyên Công 5:Gia công các lỗ
* Bước 1: Khoan và taro 6 lỗ M8.
* Bước 2: Khoan và doa 8 lỗ ∅ 20
* Bước 3: Khoan và doa 2 lỗ chốt định vị ∅5
* Bước 4: Khoan và taro 2 lỗ M10
3.2.6. Nguyên công 6: Gia công bậc lỗ M8
Phay 2 lỗ bậc ∅14 cho lỗ M8
3.2.7 Nguyên công 7: Kiểm tra
KẾT LUẬN
Sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu tính toán thiết kế khuôn dập cắt liên tục để chế tạo tấm lỗ khóa trong bộ cửa nhôm”, em đã đạt được những kết quả như sau:
- Thiết lập được các bản vẽ: bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp khuôn, bản vẽ quy trình công nghệ chế tạo áo chày và áo cối, bản vẽ nhiệt luyện, bản vẽ tách các chi tiết khuôn dập.
Qua đó nắm được đặc điểm, cấu tạo nguyên lý hoạt động của khuôn.
- Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết áo chày và áo cối: xác định trình tự gia công, chọn chế độ cắt.
- Tính toán, thiết kế, lập quy trình công nghệ
Qua thực hiện đề tài đã giúp chúng em hệ thống hóa được các kiến thức đã được đào tạo trong quá trình học đại học, biết cách sử dụng, tra cứu tài liệu, hoàn thiện kỹ năng vẽ 2D, lập bản vẽ kỹ thuật trên phần mền Autocad,… Đây cũng sẽ là những kiến thức cần thiết cho chúng em sau ra trường và công tác trong lĩnh vực công nghệ chế tạo cơ khí.
Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp em đã thầy cô trong bô môn đã hướng dẫn, chỉ bảo em nhiệt tình, đặc biệt là thầy hướng dẫn trực tiếp: TS…………… để em hoàn thành đê ftaif tốt nghiệp này đúng như yêu cầu được giao.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bộ môn công nghệ giao thông , Bài giảng thiết kế khuôn dập tấm 2013, Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải
[2]. L.I. Rudman, Sổ tay thiết kế khuôn dập tấm, Nhà xuất bản Hải Phòng.
[3]. Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình 2002, Chế độ cắt gia công cơ khí, Nhà xuất bản Đà Nẵng
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"