MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH....................................................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG..........................................................................................................................................vii
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÙN ÉP NHÔM VÀ KHUÔN ĐÙN ÉP............................................................2
1.1 Các quy trình sản xuất nhôm phổ biến........................................................................................................2
1.1.1 Đùn nhôm.................................................................................................................................................2
1.1.2 Đúc nhôm.................................................................................................................................................2
1.1.3 Cán nhôm................................................................................................................................................ 3
1.1.4 Rèn nhôm.................................................................................................................................................3
1.2 Quy trình cơ bản để thực hiện đùn nhôm...................................................................................................4
1.2.1 Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm.......................................................................................................4
1.2.2 Quy trình đùn ép nhôm:.............................................................................................................................5
1.2.3 Các yếu tốt đặc trưng của quá trình ép.....................................................................................................6
1.3 Khuôn đùn ép nhôm..................................................................................................................................14
1.4 Các loại khuôn...........................................................................................................................................16
1.4.1 Khuôn hở (SOLID)...................................................................................................................................17
1.4.2 Khuôn rỗng ( HOLLOW)...........................................................................................................................19
1.5 Kết luận chương 1......................................................................................................................................21
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN ĐÙN ÉP NHÔM.......................................................................22
2.1 Phân tích sản phẩm đùn ép nhôm..............................................................................................................22
2.2 Phân tích khả năng của máy đùn ép nhôm.................................................................................................25
2.2.1 Linh kiện dùng trong máy ép đùn nhôm [3]..............................................................................................28
2.2.2 Nguyên lý hình thành thanh nhôm định hình trong công nghệ đùn ép....................................................35
2.3 Tính toán thiết kế khuôn đùn ép cho sản phẩm thanh nhôm định hình......................................................37
2.3.1 Bản vẽ biên dạng sản phẩm....................................................................................................................37
2.3.2 Điều kiện đầu vào cho thiết kế khuôn đùn ép..........................................................................................37
2.3.3 Xây dựng phương án thiết kế khuôn đùn ép cho nhanh nhôm định hình..............................................40
2.3.4 Xây dựng bản vẽ thiết kế sơ bộ khuôn đùn ép thanh nhôm định hình....................................................41
2.3.5 Tính toán thiết kế khuôn ép thanh nhôm định hình................................................................................42
2.4 Mô phỏng quá trình đùn.............................................................................................................................54
2.4.1. Thiết kế khuôn lần 1...............................................................................................................................54
2.4.2. Thiết kế khuôn lần 2..............................................................................................................................55
2.4.3. Thiết kế khuôn lần 3...............................................................................................................................57
2.5 Xây dựng bản vẽ thiết kế khuôn đùn nhôm định hình...............................................................................62
2.6 Kết luận chương 2....................................................................................................................................63
CHƯƠNG 3: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN VÀ MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH........64
3.1 Thiết kế QTCN chi tiết khuôn ép trồi (DIE).................................................................................................64
3.1.1 Phân tích bản vẽ kỹ thuật........................................................................................................................64
3.1.2 Xác định đường lối công nghệ................................................................................................................64
3.1.3. Phương pháp gia công..........................................................................................................................65
3.1.4. Xác định dạng sản xuất.........................................................................................................................65
3.1.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi..........................................66
3.1.6. Lập quy trình công nghệ........................................................................................................................67
3.1.7. Tính toán thiết kế nguyên công..............................................................................................................67
3.2 Thiết kế QTCN gia công chi tiết khuôn L.I.P (BG)......................................................................................96
3.2.1. Phân tích bản vẽ kỹ thuật.......................................................................................................................96
3.2.2. Xác định đường lối công nghệ...............................................................................................................96
3.2.3. Phương pháp gia công...........................................................................................................................97
3.2.4. Xác định dạng sản xuất..........................................................................................................................97
3.2.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi..........................................98
3.2.6. Lập quy trình công nghệ........................................................................................................................98
3.2.7. Tính toán thiết kế công nghệ..................................................................................................................99
3.3 Kết luận chương 3....................................................................................................................................130
CHƯƠNG 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP KHUÔN................................................................131
4.1. Quy trình lắp ráp khuôn...........................................................................................................................131
4.1.1. Yêu cầu quy trình lắp ráp khuôn mẫu...................................................................................................131
4.1.2. Các bước trong quy trình lắp ráp khuôn mẫu.......................................................................................131
4.1.3. Các bước lắp khuôn.............................................................................................................................131
4.2. Vận hành máy đùn nhôm (Máy 1000T)..................................................................................................132
4.3. Phương pháp sửa chữa và bảo quản khuôn..........................................................................................133
4.3.1. Phương pháp sửa chữa khuôn thông thường.....................................................................................133
4.3.2. Phương pháp bảo quản khuôn............................................................................................................133
4.4 Kết luận chương 4...................................................................................................................................134
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỒ ÁN.............................................................................................135
Kết luận..........................................................................................................................................................135
Hướng phát triển...........................................................................................................................................135
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................137
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được suôn sẻ được đồ án tốt nghiệp này trong suốt khoảng thời gian vừa qua xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Ban giám hiệu, quý thầy cô Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Quý thầy cô Khoa Cơ Khí đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu trong lĩnh vực chuyên môn cũng như đời sống.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy : PGS.TS...................... đã tạo điều kiện và giúp đỡ rất tận tình với những định hướng và đánh giá sâu sắc của thầy để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài này.
Cuối cùng, chân thành cảm ơn những người bạn, người anh đã cùng học tập, giúp đỡ và ủng hộ chúng em trong thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn!
Mặc dù bản thân đã rất cố gắng, nhưng chắc chắn đề tài không tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô.
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Trong đó Ngành CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY là một trong những ngành rất quan trọng của nước ta.
Trong công nghệ ép chảy, khuôn đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt là thông số hình học của khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác về kích thước, vị trí tương quan, hình dáng hình học cũng như chất lượng bề mặt sản phẩm. Bên cạnh đó các thông số công nghệ của quá trình ép như vận tốc ép, nhiệt độ phôi...cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, tuổi bền của khuôn, năng suất, giá thành sản phẩm. Với những lý do đó nhóm đã chọn và thực hiện đồ án có tên gọi là “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo khuôn đùn ép sản phẩm ống dẫn bằng hợp kim nhôm có cánh mỏng tản nhiệt“.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình của thầy : PGS.TS. ……………… cũng như các thầy trong khoa đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, khối lượng kiến thức lớn, kiến thức thực tế còn hạn chế nên không tránh khỏi một số thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn sinh viên.
Xin chân thành cảm ơn đến các tác giả trong các quyển sách báo, internet, anh chị đi trước đã tìm tòi, nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm làm tài liệu để em có thể tham khảo trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Thầy Cô và các bạn sinh viên khoa Cơ khí trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ cho chúng em thực hiện đồ án này.
Hà Nội, ngày….tháng….. năm 20….
Sinh viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÙN ÉP NHÔM VÀ KHUÔN ĐÙN ÉP
1.1. Các quy trình sản xuất nhôm phổ biến
1.1.1. Đùn nhôm
Trong quá trình này, phôi nhôm phải được nung nóng từ 700 - 900 độ F, khi nhôm mềm sẽ được đưa vào khuôn để định hình. Sau đó, máy ép đùn buộc kim loại nóng chảy bằng sức mạnh thủy lực hoặc cơ học thông qua một khuôn thép ở áp suất cao.
Thanh nhôm sau khi được đùn ép định hình sẽ có mặt cắt ngang theo hình dạng của khuôn, những mặt cắt này rất đa dạng bao gồm cả đặc, rỗng hay rỗng một phần. Hơn nữa, các mặt cắt này có thể được cắt ở bất kỳ độ dài nào, giúp cho đùn ép trở thành phương pháp hoàn hảo để tạo ra các mặt cắt phức tạp với chi phí sản xuất tương đối thấp.
1.1.2. Đúc nhôm
Đúc là một quá trình tuyệt vời để tạo hình nhôm thành những hình dạng tương đối phức tạp. Bản chất của kỹ thuật này là nung chảy hoàn toàn các thỏi hợp kim nhôm và bơm kim loại lỏng vào khuôn.
Kim loại được đổ sẽ lấp đầy hoàn toàn khoang trống và sau đó đông đặc lại để có hình dạng như ở bên trong khuôn. Phương pháp đúc có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số loại khuôn khác nhau, bao gồm khuôn dập, khuôn vĩnh cửu, khuôn đất sét và khuôn cát.
1.1.4. Rèn nhôm
Rèn là phương pháp tạo hình kim loại bằng cách ép, đập hoặc đè để đạt được hình dạng mong muốn. Nhà sản xuất sẽ làm nóng một phiến nhôm và sử dụng máy ép hoặc búa để thay đổi hình dạng của nó.
Một số ứng dụng điển hình của phương pháp rèn nhôm:
- Ô tô (Bánh xe, piston…)
- Dụng cụ (Búa, kìm, cờ lê…)
- Không gian vũ trụ (Bánh răng, bánh xe…)
1.2. Quy trình cơ bản để thực hiện đùn nhôm
1.2.1. Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm
Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm rất đơn giản: Từ thanh Billet nhôm (thành phần 6061) dài được gia nhiệt lên đến 4300C - 4500C, qua máy cắt nóng cắt thành đoạn kích thước nhất định, Container gia nhiệt và khuôn (vật liệu: SKD 61) cũng được gia nhiệt đến 4300C - 4500C. Khi nhiệt độ đã đảm bảo Billet nhôm được đưa vào trong Container, khuôn được đặt vào trong DIE RING và trong DIE HOUSE. Chày ép đi vào, lúc này ở nhiệt độ khoảng 5800C nhôm ở trạng thái gần như lỏng được chảy qua khuôn tạo ra hình dáng hình học của profile, khi đùn ra thì thiệt độ của thanh nhôm còn khoảng 5300C.
1.2.2. Quy trình đùn ép nhôm:
1. Nguyên liệu được nhập về dưới dạng thỏi thô, gọi là phôi nhôm.
2. Thỏi nhôm được kiểm tra phân tích kim loại trước khi đưa vào lò nấu.
3. Quá trình đúc nguyên liệu như sau :
Đầu tiên là quá trình đúc phôi sản phẩm nhôm nguyên chất Igot được đưa vào lò nung chảy ở nhiệt độ 660 độ C và tới nhiệt độ sôi, tiếp đến diễn ra quá trình hợp kim loại và quá trình này sẽ quyết định chủng loại nhôm đúc là nhôm nào, sản phẩm hợp kim nhôm đã nấu chảy được rót vào khuôn để hình thành billet và quá trình này sẽ cho ra các loại sản phẩm đường kính khác nhau theo yêu cầu; billet sau đúc được đồng chất để tạo sự đồng đều của hợp kim và ổn định của cấu trúc.
1.2.3. Các yếu tốt đặc trưng của quá trình ép.
* Hệ số đùn ép R:
Hệ số đùn ép R là tỷ lệ giữa diện tích mặt cắt ngang ban đầu trên diện tích mặt cắt ngang cuối cùng (sau khi ép).
Hệ số R: cho thấy mức độ biến dạng lớn nhất của vật liệu sau đùn ép.
R = 20: 1 và 50: 1 tương ứng với r = 0.95 và 0.98
* Vân tốc ép:
Vận tốc ép được tính như sau:
V : đùn ép nhôm = V ram × R (1.4)
Tốc độ ép ảnh hưởng nhiều tới quá trình ép nhôm và phụ thuộc vào từng vật liệu khác nhau.
L: chiều daì Billet trong container.
D: đường kính bên trong của Container.
Từ đó, ta có cách thiết kế main ram, dummy block , Billet , Tool và container của khuôn 1 cách hợp lý.
* Biến dạng dẻo trong quá trình đùn ép nhôm
Để đánh giá dòng chảy kim loại một cách có định lượng, cần xác định mức độ biến dạng và tỉ lệ ép chảy.
l0 :là độ dài phôi ban đầu, l là độ dài sản phẩm cuối cùng.
Khối lượng vật liệu không đổi:
AE.l = AC.l0 (1.3)
AC là diện tích tiết diện buồng ép, AE là diện tích tiết diện sản phẩm Vì thế, biến dạng logarit được xác định trong trường hợp khi ép
1.3. Khuôn đùn ép nhôm
Khuôn cơ bản bao gồm các bộ phận như sau: Các bộ phận bao gồm khuôn, khuôn phụ, đi kèm là áo khuôn, đệm khuôn và đệm phụ. Các bộ phận này được lắp vào một bộ phận gọi là bộ phận chứa dụng cụ (tool carrier), hoặc là container. Một cửa trượt đóng giữ việc lắp đặt bảo vệ khỏi lực của máy ép. Khuôn phụ và đệm khuôn giúp phân bổ áp lực đồng đều và hỗ trợ khuôn.
- Xy lanh máy ép:
Đây là một xylanh dùng để tạo lực cho quá trình ép.
- Thân chày ép (Main Ram):
Là một bộ phận đùn ép có chức năng cho billet vào trong container và nó tiếp xúc với dummy block. Là một đoạn của xylanh chính, phải có khả năng chịu được lượng ép tối đa.
- Bạc:
Dùng để ngăn cách giữa phôi nhôm Billet và Container, không cho phôi tiếp xúc trực tiếp với Container.
- Container:
Container có đường kính bên trong lớn hơn một chút so với đường kính billet được đùn ép. Chiều dài của nó thay đổi theo lượng công suất và nhà chế tạo máy ép.
- L.I.P (BG):
Phân chia dòng nhôm và dẫn hướng cho dòng nhôm vào khuôn đối với mảnh khuôn L.I.P của khuôn Solid và tạo ra hình dáng hình học các lỗ rỗng khép kín bên trong của profile của BG đối với khuôn Hollow. Được lắp ghép chặt với DIE thông qua chốt định vị.
1.4. Các loại khuôn.
Khuôn đùn ép nhôm được phân ra làm 2 loại chính là:
- Khuôn hở (khuôn solid)
- Khuôn rỗng (khuôn hollow)
1.4.1. Khuôn hở (SOLID)
Kết cấu một bộ khuôn hở cơ bản gồm có : 01 L.I.P + 01 DIE + 01 BACKER.
* Đối với L.I.P:
- Chức năng: Đường dẫn nhôm vào khuôn, chịu áp lực ép và độ đàn hồi nhiệt cho khuôn, tăng độ cứng vững và tuổi thọ của DIE trong quá trình làm việc.
- Quy trình công nghệ sản xuất L.I.P
+ Thiết kế: Tuỳ theo yêu cầu của khách hàng mà người thiết kế lựa chọn kích thước đường kính và chiều dầy của L.I.P, cách bố trí số lượng sản phẩm trên khuôn theo billet và profile. Do độ ngót của nhôm 6063 khi ở trạng thái nhiệt độ cao 5800C là 1/100, nên khi thiết kế phải scale kích thước lên một lượng là 1.01.
* Đối với khuôn ép trồi (DIE):
- Chức năng: Tạo ra hình dáng hình học và bề mặt của profile đúng kích thước
- Quy trình công nghệ sản xuất khuôn ép trồi:
+ Thiết kế: Tuỳ theo hình dáng hình học của profile cũng như yêu cầu của khách hàng mà người thiết kế đưa ra phương án hợp lý, thông thường từ cạnh ngoài của profile đã scale lên 1.01 ta offset ra một khoảng là 3.5 – 4 mm (cho nguyên công phay, phụ thuộc vào đường kính dụng cụ cắt). Độ sâu của các lỗ chốt và lượng dư phay cho máy phay được ký hiệu trên bản vẽ thiết kế.
1.4.2. Khuôn rỗng (HOLLOW).
Kết cấu cơ bản gồm: 01 BG + 01 DIE + 01 BK
Với chế độ lắp ghép giữa BG với DIE là lắp chặt thông qua chốt định vị
* Đối với L.I.P (BG):
- Chức năng: Phân chia dòng và dẫn nhôm vào khuôn, tạo hình dáng hình học và bề mặt bên trong cho profile
- Thiết kế:
Tuỳ theo dạng kết cấu sản phẩm mà người thiết kế tạo ra hình dáng hình học các lỗ dẫn nhôm cũng như cách bố trí các lỗ trên BG. Trên nguyên tắc phải tạo ra tính đồng đều trên toàn bộ bề mặt ép nhôm, phải phù hợp với loại billet. Bố trí các cầu giữa các lỗ phải đủ cứng vững khi đùn ép thông thường khoảng 20 – 35 mm, bố trí các điểm nối nhôm càng vào các vị trí góc hoặc vị trí bề mặt không quan trọng càng tốt. Bề mặt lối dẫn nhôm vào có đường kính ngoại tiếp nhỏ hơn đường kính của billet.
* Đối với khuôn phụ (BK):
- Chức năng: Đảm bảo kích thước và độ cứng vững của khuôn, lối dẫn nhôm ra.
- Thiết kế: Từ đường cho nguyên công phay, offset ra một lượng là 4 mm cho, làm tăng độ cứng vững của DIE trong quá trình đùn ép.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN ĐÙN ÉP NHÔM
2.1.Phân tích sản phẩm đùn ép nhôm
Sản phẩm đầu vào (sử dụng hợp kim nhôm có mác nhôm là 6061). Hợp kim nhôm 6061 là dòng sản phẩm được sản xuất từ nhôm Al (>96%) kết hợp với một số nguyên tố khác như: sắt, Magie, Mangan, đồng, crom, silic, thiếc,…. sự pha trộn các nguyên tố này tạo ra một hợp kim đa dụng, tăng cường các đặc tính vật lý của nhôm như tăng độ cứng, độ bền, chống ăn mòn tốt hơn,dẫn nhiệt cao hơn và hàn được… để phục vụ cho các nhu cầu sản xuất, chế tạo khác nhau.
Thành phần hóa học của hợp kim nhôm 6061:
+ Magnesium (Mg): 0.80 – 1.20 %
+ Silicon (Si): 0.40 – 0.80 %
+ Chromium (Cr): 0.04 – 0.35 %
+ Zinc (Zn): <0.25 %
- Hợp kim Nhôm 6061 có Khối lượng riêng nhỏ (~2,75g/cm³), chỉ nặng bằng 1/3 thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các thiết bị cần chế tạo phải chú trọng đến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải…
- Tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng (kim loại), nhưng do nhôm 6061 nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dòng điện thì dây nhôm nhẹ hơn bằng 1/2; ít bị nung nóng hơn…
* Sản phẩm ống dẫn bằng hợp kim nhôm có cánh mỏng tản nhiệt:
- Ứng dụng: là sản phẩm ứng dụng trong ngành khí hóa lỏng
- Yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm
Dung sai kích thước 103 mm là 0.2 mm
Dung sai kích thước 112 mm là 0.2 mm
Dung sai kích thước lỗ 30 là 0.1 mm
Dung sai kích thước lỗ 20 là 0.1 mm
2.2. Phân tích khả năng của máy đùn ép nhôm
a) Máy ép đùn trực tiếp
Sơ đồ của một máy đùn tực tiếp được hiển thị như hình dưới:
Nguyên lý hoạt động của máy như sau:
Phôi hợp kim nhôm dạng trụ có chiều dài thích hợp, sau khi được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết được đưa vào ống chứa phôi 4. Hệ thống bơm dầu 8 sẽ bơm dầu vào xi lanh chính làm đầu pít tông 5 di chuyển sáng bên trái, đẩy chày ép 5 ép vào phôi. Dòng chảy kim loại đi qua cửa khuôn tạo thành sản phẩm.
b) Máy ép đùn gián tiếp hoặc máy ép ngược
Máy ép đùn gián tiếp là loại máy cơ sở để phát triển cho đùn gián tiếp, bao gồm các yếu tố giống như máy ép được sử dụng để đùn trực tiếp. Nói chung cho đùn hợp kim cứng, đặc biệt là sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, các đặc tính dòng chảy kim loại thu được khi đùn gián tiếp thuận lợi hơn nhiều so với các đặc tính thu được bằng phương pháp trực tiếp.
Do đó, đồng hành cùng quá trình ép đùn trực tiếp, ép đùn gián tiếp có ưu điểm là quá trình giảm áp suất đùn tăng đường kính phôi và bắt đầu ép đùn với nhiệt độ phôi thấp hơn cho các hình dạng quan trọng.
Nguyên lý hoạt động của máy như sau:
Phôi hợp kim nhôm dạng trụ có chiều dài thích hợp, sau khi được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết được đưa vào ống chứa phôi 4. Hệ thống bơm dầu 9 sẽ bơm dầu vào xilanh chính làm đầu pittong 5 di chuyển sang bên trái, đẩy ống chứa phôi ép phôi vào khuôn 6. Dòng chảy kim loại đi qua cửa khuôn tạo thành sản phẩm.
2.4. Nguyên lý hình thành thanh nhôm định hình trong công nghệ đùn ép
Công nghệ đùn ép nhôm là một trong những công nghệ được áp dụng vào để sản xuất ra nhôm định hình và là một công nghệ khá mới đối với công ty trong nước. Công nghệ đùn ép nhôm là quá trình xử lý nhôm kim loại qua nhiệt nhằm phát huy tối đa các đặc tính vật lý của nhôm, phù hợp cho các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà sản xuất. Công nghệ đùn ép nhôm ngày càng được ứng dụng rộng trong các ngành công nghiệp.
Nhiệt lượng co ngót của nhôm khi đông đặc là 1/10
2.5. Tính toán thiết kế khuôn đùn ép cho sản phẩm thanh nhôm định hình
2.5.1. Bản vẽ biên dạng sản phẩm
Bản vẽ biên dạng sản phẩm như hình dưới.
2.5.2. Điều kiện đầu vào cho thiết kế khuôn đùn ép
Chọn máy ép: Máy 1500 tấn (7”)
Nhiệt độ đầu chày khuôn là 2000C, nhiệt độ buồng ép là 4200C, nhiệt độ khuôn là 4900C lấy theo thực tế sản xuất tại nhà máy.
Căn cứ vào cơ sở lý thuyết về nhiệt độ phôi ép đối với vật liệu 6063 là 420 4700C và thực tế sản xuất tại nhà máy, chọn nhiệt độ phôi là 4500C, vận tốc chày ép là 5 mm/s như bảng 3.1. [11]
Đường kính phôi phải đủ để có thể lắp vào container. Việc tăng đường kính phôi do giãn nở nhiệt cũng phải tính đến dung sai đối với đường kính phôi. Do đó, đường kính phôi yêu cầu: [12]
Ta có: dwp = 175 (mm)
Chiều dài của phôi có thể được xác định thông qua khoảng tỷ lệ, phải trong khoảng từ L có thể được tính theo công thức: [12]: L =500 (mm)
Phôi: Ø175x500 (mm)
- Các thông số đầu vào của máy đùn:
2.5.3. Xây dựng phương án thiết kế khuôn đùn ép cho nhanh nhôm định hình
Phương án thiết kế khuôn đùn nhôm như hình 2.20.
2.5.5. Tính toán thiết kế khuôn ép thanh nhôm định hình
2.5.5.1. Tính toán, thiết kế kích thước bao của khuôn đùn ép
Dựa vào đường kính bao của biên dạng chi tiết và đường kính container ta xác định được đường kính khuôn như hình 2.24.
- CCD là đường kính bao của biên dạng (profile) chi tiết.
- Container Bore là đường kính trong của container.
- Die O.D là đường kính ngoài của khuôn.
2.4.5.2. Tính toán thiết kế vùng dẫn nhôm
Thiết kế lỗ dẫn nhôm: Biên dạng sản phẩm có dạng đối xứng 8 cánh nên ta chọn phương án 8 lỗ dẫn nhôm.
Các lỗ dẫn nhôm sẽ phải nằm hoàn toàn trong đường tròn giới hạn Ø = 180.(0,9 0,95) 170 mm (180 mm là đường kính bore container).
Vì sản phẩm có tính đối xứng nên 8 cổng dẫn nhôm vào sẽ bằng nhau.
- Thiết kế cầu khuôn:
Độ rộng cầu khuôn hợp lý từ (18 ÷ 23) mm, ta chọn là 23 mm, vát góc và bo góc cầu khuôn như hình 3.8.
Do độ co ngót của nhôm là 1/100 nên ta phóng to bản vẽ tiết diện sản phẩm lên 1,01 là kích thước thực tế của cửa khuôn.
Hệ số K nằm trong khoảng từ 20÷80. Vậy phương án thiết kế 1 cửa khuôn là hợp lý.
2.4.5.4. Tính toán thiết kế vùng thoát
Thiết kế vùng thoát khuôn với 3 bậc thoát sản phẩm.
Vùng thoát sản phẩm được chia thành 3 vùng: 1; 2; 3
- Vùng thoát 1:
Từ biên dạng cửa khuôn, offset rộng ra mỗi bên 1 mm, dài 15 mm ta được vùng thoát với kích thước LxB=15x1mm.
- Vùng thoát 2:
Từ biên dạng cửa khuôn, offset rộng ra mỗi bên 3 mm, dài 20 mm ta được vùng thoát với kích thước LxB=20x2mm.
2.4.5.5. Tính toán thiết kế độ rộng vùng dẫn
Độ rộng vùng dẫn tăng sẽ làm tăng lưu lượng dòng kim loại, từ đó làm tăng vận tốc dòng chảy ra tại cửa khuôn. Vì vậy để cân bằng dòng chảy, độ rộng vùng dẫn nhôm ở khu vực tâm khuôn phải nhỏ hơn ở khu vực xa tâm khuôn.
Độ rộng vùng dẫn nhôm ở khu vực có độ rộng cửa khuôn lớn phải nhỏ hơn độ rộng vùng dẫn nhôm ở khu vực có độ rộng cửa khuôn nhỏ.
Lựa chọn thiết kế chiều rộng vùng dẫn có biên dạng như hình 3.14.
2.4.5.7. Tính toán thiết kế độ rộng cửa khuôn
Do độ co ngót của nhôm là 1/100 nên ta phóng to bản vẽ tiết diện sản phẩm lên 1,01 là kích thước thực tế của cửa khuôn.
2.4.5.9. Tính toán thiết kế góc nghiêng cửa khuôn
Để dễ dàng trong việc chế tạo chúng ta sẽ thiết cửa khuôn dạng song song.
2.4.5.10. Tính toán thiết kế vị trí cửa khuôn so với tâm khuôn
Để xác định vị trí cửa khuôn so với tâm khuôn chúng ta sẽ xác định tâm của sản phẩm trước, tâm của sản phẩm và tâm của khuôn trùng nhau là vị trí của cửa khuôn so với tâm khuôn.
Vị trí cửa khuôn so với tâm khuôn được thể hiện trên hình 3.17.
2.5. Mô phỏng quá trình đùn
2.5.1. Thiết kế khuôn lần 1
Kết quả mô phỏng dòng chảy sản phẩm được thể hiện trên hình từ hình 2.35
Kết luận: Khuôn chưa đạt yêu cầu, vì thế khuôn cần được hiệu chỉnh thiết kế, mô phỏng lại và tối ưu hóa các tham số thiết kế.
2.5.2. Thiết kế khuôn lần 2
- Thiết kế độ dài cửa khuôn
Kết quả mô phỏng dòng chảy sản phẩm được thể hiện trên hình từ hình 2.37
Kết luận: Khuôn chưa đạt yêu cầu, vì thế khuôn cần được hiệu chỉnh thiết kế, mô phỏng lại và tối ưu hóa các tham số thiết kế.
2.5.3. Thiết kế khuôn lần 3
- Thiết kế lỗ dẫn nhôm:
- Thiết kế độ dài cửa khuôn :
Sau khi hiệu chỉnh, tiến hành các bước mô phỏng với các biến đầu vào tương tự như lần 1 ta có kết quả mô phỏng dòng chảy sản phẩm được thể hiện trên hình 2.40
Kết luận: Dòng chảy kim loại cân bằng là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm khi ép chảy. Do vậy khi tiến hành tối ưu hóa kết cấu khuôn trước tiên phải thiết kế khuôn sao cho đảm bảo được sự cân bằng của dòng chảy.
Căn cứ vào kết quả mô phỏng, ta thấy khuôn thiết kế đã đạt yêu cầu, không cần chỉnh sửa thiết kế nên chuyển sang công đoạn chế tạo.
2.5.4. Thiết kế khuôn lần cuối
- Thiết kế khuôn lần cuối
- Thiết kế độ dài cửa khuôn:
Sau khi hiệu chỉnh, tiến hành các bước mô phỏng với các biến đầu vào tương tự như lần 1 ta có kết quả mô phỏng dòng chảy sản phẩm được thể hiện trên hình 2.43
2.7. Kết luận chương 2
Qua nội dung nghiên cứu chương 2, đúc rút ra một số kết luận sau:
1. Việc chọn sản phẩm đầu vào có vài trò rất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm, các điểm cơ tính trong qua trình gia công để đảm bảo độ bền phục vụ cho các nhu cầu sản xuất, chế tạo khác nhau. Để phù hợp với tiêu chuẩn trên sử dụng hợp kim nhôm có mác nhôm là 6061.
3. Ứng dụng mô phỏng số trên phần mềm Qform Extrusion đánh giá được ảnh hưởng của các thông số hình học khuôn đến vận tốc dòng chảy kim loại qua cửa khuôn được thể hiện trên các hình từ hình 3.3 đến 3.25. Kết quả mô phỏng làm cơ sở để thiết kế, hiệu chỉnh các thông số hình học trên khuôn nhằm đảm bảo cân bằng dòng chảy kim loại ra khỏi cửa khuôn trong quá trình ép chảy.
CHƯƠNG 3: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN VÀ MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH
3.1. Thiết kế QTCN chi tiết khuôn ép trồi (DIE)
3.1.1. Phân tích bản vẽ kỹ thuật
Khuôn đùn thuộc họ chi tiết dạng trục. Chi tiết làm việc quá phức tạp với yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ nên ta có thể gia công chi tiết trên các máy vạn năng thông thường mà vẫn có thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Dung sai kích thước không ghi không quá 0,2 mm.
+ Nhiệt luyện đạt độ cứng 58 – 52 HRC.
+ Mài phẳng 2 mặt đầu, độ không song song không quá 0.05 mm.
3.1.2. Xác định đường lối công nghệ
- Số lượng nguyên công của một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phương pháp thiết kế nguyên công.
- Trong thực tế người ta thường áp dụng hai phương pháp thiết nguyên công tuỳ theo trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phân tán nguyên công và tập trung nguyên công.
- Tập trung nghuyên công là bố trí nhiều bước công nghệ trong phạm vi 1 nguyên công như vậy số lượng nguyên công sẽ giảm đi.
3.1.3. Phương pháp gia công
- Bề mặt DIE có chức năng liên kết với bề mặt của BG tạo lên bộ khuôn nên chọn phương pháp tiện thô, tiện tinh.
- Các bề mặt vùng dẫn ở mặt trước khuôn chính (DIE) có chức năng tăng lưu lượng dòng chảy kim loại, từ đó dẫn đến tăng vận tốc dòng chảy tại cửa khuôn nên chọn phương pháp phay thô, tinh.
- Biên dạng vùng thoát 2, 3 có chức năng định dạng sản phẩm sau khi đi qua cửa khuôn lên ta dùng phương pháp phay.
- Biên dạng vugf thoát 1 ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm lên dùng phương pháp xung điện.
3.1.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi
- Phương pháp chế tạo phôi: Cắt phôi
- Các bề mặt gia công:
+ Bề mặt trụ ∅44, ∅42
+ Lỗ trong ∅25, ∅30
- Xác định lượng dư gia công:
- Ta xác định lượng dư gia công bằng phương pháp thống kê kinh nghiệm theo giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
3.1.6. Lập quy trình công nghệ
Tiến trình công nghệ:
- Nguyên công 1: Cắt phôi
- Nguyên công 2: Nhiệt luyện ban đầu
- Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh
- Nguyên công 4: Gia công mặt trước
- Nguyên công 5: Gia công mặt sau
- Nguyên công 6: Nhiệt luyện cuối cùng
- Nguyên công 7: Mài sau khi nhiệt luyện
- Nguyên công 8: Cắt dây
- Nguyên công 9: Xung điện
- Nguyên công 10: Sửa nguội và kiểm tra
3.1.7. Tính toán thiết kế nguyên công
3.1.7.1. Nguyên công 1: Cắt phôi
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên khối V dài và chốt trụ. Như vậy ta khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết.
- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên khối V, ta dùng cơ cấu kẹp chặt ren vít
Chọn máy cưa phôi: Máy cưa vòng C-460HF.
Tốc độ quay lưỡi cưa 20,5 m/ph.
Với đường kính > 300mm ta chọn bước tiến 1,5. Với đường kính <= 300 ta chọn bước tiến 1.
3.1.7.3. Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh DIE
- Sơ đồ gá đặt:
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm cặp ba chấu tự định tâm. Như vậy ta khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết.
- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên mâm cặp ba chấu ta sử dụng luôn mâm cặp để kẹp tạo lực kẹp chặt. Phương của lực kẹp chặt vuông góc với bề mặt tròn xoay 225 (mm).
3.1.7.3.1. Bước 1: Khỏa mặt đầu
Chiều sâu cắt t: 1 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,8 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =227 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 227.1.1.1 = 227 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 300 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 212,06 (m/phút).
3.1.7.3.3. Bước 3: Tiện thô lỗ 270
Chiều sâu cắt t: 2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,3 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =116 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Chọn theo máy nm = 150 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 93,59 (m/phút).
3.1.7.3.4 . Bước 4: Cắt rãnh
Chiều sâu cắt t: 1 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,2 (mm/vòng) (Bảng 5-72 [5]).
Tốc độ cắt: Vb = 120 (m/phút) (Bảng 5-74 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 182.1.1.1 = 120 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 150 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 102,36 (m/phút).
3.1.7.3.7. Bước 7: Tiện tinh 270
Chiều sâu cắt t: 0,2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb = 182 m/phút (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 182.1.1.1 = 182 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 250 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 171,22 (m/phút).
3.1.7.3.9. Tiện tinh
Chiều sâu cắt t: 0,2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb = 165 m/phút (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 165.1.1.1 = 165 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 250 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 159,26 (m/phút).
3.1.7.5. Nguyên công 5: Gia công mặt sau DIE
- Sơ đồ gá đặt:
- Định vị: Định vị trên mâm cặp ba chấu dặt trên bàn máy phay bằng mỏ kẹp.
- Kẹp chặt: Sử dụng cơ cấu chấu kẹp chặt từ mâm cặp.
- Chọn máy: Máy được chọn là máy phay CNC Hwacheon Sirius 850 với các đặc tính kĩ thuật của máy như sau:
3.1.7.5.1. Bước 1: Phay thô
Đường kính dao: D = 28 (mm).
Số răng: Z = 5.
Chiều dài gia công của dao: 45 (mm).
Chiều sâu cắt: t = 2 (mm).
Lượng chạy dao răng Sz = 0,15 (mm/răng) (Bảng 5-141 [5]).
Lượng chạy dao vòng S = Sz. Z = 0,15.5 = 0,75 (mm/vòng).
Tốc độ cắt tra được (Bảng 5-142 [5]): Vb = 174 (m/phút).
Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5
=> Vt = 174.0,8.1.1.1 = 139,2 (m/phút).
Số vòng quay trục chính:
Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 1500 (vòng/phút). Như vậy tốc độ cắt thực tế sẽ là: Vtt = 131,95 (m/phút).
3.1.7.5.2. Bước 2: Phay tinh
- Chọn dao:
Để phay mặt, ta dùng dao phay ngón hợp kim cứng, tra trong (Bảng 4-66 [5]) ta chọn được loại dao phay với các thông số như sau:
Đường kính dao: D = 12 (mm).
Số răng: Z = 4.
Chiều dài gia công của dao: 30 (mm).
Chiều sâu cắt: t = 0,2 (mm).
Lượng chạy dao răng Sz = 0,15 (mm/răng) (Bảng 5-141 [5]).
Lượng chạy dao vòng S = Sz. Z = 0,15.4 = 0,6 (mm/vòng).
Tốc độ cắt tra được (Bảng 5-142 [5]): Vb = 190 (m/phút).
=> Vt = 190.0,8.1.1.1 = 152 (m/phút).
Số vòng quay trục chính:
Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 4000 (vòng/phút). Như vậy tốc độ cắt thực tế sẽ là: Vtt = 150,80 (m/phút).
3.1.7.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện cuối cùng
Phôi nhôm khi đùn ép có nhiệt độ khoảng 500oC chà xát lên bề mặt khuôn, vì vậy khuôn cần độ cứng bề mặt cao để không bị mài mòn. Đồng thời, khuôn còn chịu lực ép lớn và thay đổi nên phải có độ dai va đập và chống biến dạng tốt.
Quá trình tôi, phôi được nung đến nhiệt độ 650oC trong 30 phút, giữ nhiệt 10 phút, sau đó tăng nhiệt độ lên 850 oC rồi giữ nhiệt 150 phút, lại tăng nhiệt độ lên 1020 oC giữ nhiệt trong 150 phút sau đó để nguội tự do bằng không khí. Yêu cầu đạt độ cứng 48-50 HRC.
3.1.7.7. Nguyên công 7: Mài sau khi nhiệt luyện
- Sơ đồ gá đặt:
- Định vị: Định vị trên mặt bàn từ máy mài, mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do.
- Chọn máy: Máy mài phẳng Equiptop ESG-1A818
3.1.7.8. Nguyên công 8: Cắt dây
- Định vị: sử dụng mặt dưới của DIE làm mặt phẳng định vị, nhờ sử dụng mặt phẳng để định vị ta khống chế 3 bậc tự do trước khi tiến hành kẹp chặt để gia công. Sử dụng 2 mỏ kẹp để chống xoay trong quá trình gia công.
- Kẹp chặt: Kẹp chặt chi tiết bằng mỏ kẹp.
- Chọn máy: CHMER CW 420HS
3.1.7.10. Nguyên công 10: Sửa nguội và kiểm tra
- Phương pháp sửa nguội:
+ Sử dụng máy mài, đá mài dầu, giấy nhám kết hợp hoá chất để làm sạch, đánh bóng bề mặt khuôn.
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Dung sai kích thước không ghi không quá 0,2 mm.
+ Nhiệt luyện đạt độ cứng 58 – 52 HRC.
+ Mài phẳng 2 mặt đầu, độ không song song không quá 0.05 mm.
3.2. Thiết kế QTCN gia công chi tiết khuôn L.I.P (BG)
3.2.1. Phân tích bản vẽ kỹ thuật
Khuôn đùn thuộc họ chi tiết dạng trục. Chi tiết làm việc quá phức tạp với yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ nên ta có thể gia công chi tiết trên các máy vạn năng thông thường mà vẫn có thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Dung sai kích thước không ghi không quá 0,2 mm.
+ Nhiệt luyện đạt độ cứng 58 – 52 HRC.
+ Mài phẳng 2 mặt đầu, độ không song song không quá 0.05 mm.
3.2.2. Xác định đường lối công nghệ
- Số lượng nguyên công của một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phương pháp thiết kế nguyên công.
- Trong thực tế người ta thường áp dụng hai phương pháp thiết nguyên công tuỳ theo trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy, đó là phân tán nguyên công và tập trung nguyên công.
- Tập trung nghuyên công là bố trí nhiều bước công nghệ trong phạm vi 1 nguyên công như vậy số lượng nguyên công sẽ giảm đi.
3.2.3. Phương pháp gia công
- Các bề mặt sau khi cắt phôi BG có chức năng liên kết với các chi tiết khác trong tổng thể khuôn và khuôn chính nên chọn phương pháp tiện thô, tiện tinh.
- Bề mặt lỗ dẫn khuôn, cầu khuôn BG có chức năng dẫn nhôm nóng chảy đi vào khuôn chính nên chọn phương pháp phay thô, phay tinh.
- Các bề mặt trụ đường kính 20 mm có chức năng tạo ra biên dạng ống của sản phẩm nên chọn phương phá xung điện.
3.2.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và xây dựng bản vẽ chi tiết lồng phôi
3.2.6. Lập quy trình công nghệ
Tiến trình công nghệ:
- Nguyên công 1: Cắt phôi
- Nguyên công 2: Nhiệt luyện ban đầu
- Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh
- Nguyên công 4: Gia công mặt trước
- Nguyên công 5: Gia công mặt sau
- Nguyên công 9: Xung điện
- Nguyên công 10: Sửa nguội và kiểm tra
3.2.7. Tính toán thiết kế công nghệ
3.2.7.1. Nguyên công 1: Cắt phôi
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên khối V dài và chốt trụ. Như vậy ta khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết.
- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên khối V rồi kẹp bằng ren vít
Chọn máy cưa phôi: Máy cưa vòng C-460HF.
Tốc độ quay lưỡi cưa 20,5 m/ph.
Với đường kính > 300mm ta chọn bước tiến 1,5. Với đường kính <= 300 ta chọn bước tiến 1.
3.2.7.3 . Nguyên công 3: Tiện thô, tiện tinh BG
- Sơ đồ gá đặt:
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm cặp ba chấu tự định tâm. Như vậy ta khống chế được 4 bậc tự do cho chi tiết.
- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên mâm cặp ba chấu ta sử dụng luôn mâm cặp để kẹp tạo lực kẹp chặt. Phương của lực kẹp chặt vuông góc với bề mặt tròn xoay 225 (mm).
- Chọn máy: Ta chọn máy tiện Namsun Hàn Quốc có tốc độ trục chính 60 -1500 (rmp), khoảng cách tâm 1100 (mm).
3.2.7.3.1. Bước 1: Khỏa mặt đầu
Chiều sâu cắt t: 1 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,8 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =227 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 227.1.1.1 = 227 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 300 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 212,06 (m/ph)
3.2.7.3.2. Bước 2: Tiện thô 270
Chiều sâu cắt t: 2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,3 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =130 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 106.1.1.1 = 130 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 150 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 103,39 (m/ph)
3.2.7.3.4. Bước 4: Tiện tinh 270
Chiều sâu cắt t: 2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,3 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =130 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 106.1.1.1 = 130 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 900 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 130,06 (m/ph)
3.2.7.3.6. Bước 6: Khỏa mặt đầu mặt sau
Chiều sâu cắt t: 2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,3 (mm/vòng) (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb =227 (m/phút) (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 227.1.1.1 = 227 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 300 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 212,06 (m/ph)
3.2.7.3.8. Bước 8: Tiện tinh 270
Chiều sâu cắt t: 0,2 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng (Bảng 5-60 [5]).
Tốc độ cắt: Vb = 182 m/phút (Bảng 5-64 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 182.1.1.1 = 182 (m/phút).
Chọn theo máy nm = 250 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 160,22 (m/ph)
3.2.7.3.11. Bước 11: Cắt rãnh
Chiều sâu cắt t: 1 (mm).
Lượng chạy dao S = 0,2 (mm/vòng) (Bảng 5-72 [5]).
Tốc độ cắt: Vb = 120 (m/phút) (Bảng 5-74 [5]).
Vt = Vb.K1.K2.K3
Vậy Vt = 182.1.1.1 = 120 (m/phút).
Bề rộng dao b=4 (mm).
Chọn theo máy nm = 150 (v/ph).
Tốc độ cắt thực: Vtt = 102,26 (m/ph)
3.2.5. Nguyên công 5: Gia công mặt trước BG
- Sơ đồ gá đặt:
3.2.5.1. Bước 1: Phay thô
Đường kính dao: D = 28 (mm).
Số răng: Z = 5.
Chiều dài gia công của dao: 45 (mm).
Chiều sâu cắt: t = 2 (mm).
Lượng chạy dao răng Sz = 0,15 (mm/răng) (Bảng 5-141 [5]).
Lượng chạy dao vòng S = Sz. Z = 0,15.5 = 0,75 (mm/vòng).
Tốc độ cắt tra được (Bảng 5-142 [5]): Vb = 174 (m/phút).
Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5
=> Vt = 174.0,8.1.1.1 = 139,2 (m/phút).
Số vòng quay trục chính: Vtt = 131,95 (m/ph)
Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 1500 (vòng/phút). Như vậy tốc độ cắt thực tế sẽ là: Vtt = 102,26 (m/ph)
3.2.5.2. Bước 2: Phay tinh
- Chọn dao:
Để phay mặt, ta dùng dao phay ngón hợp kim cứng, tra trong (Bảng 4-66 [5]) ta chọn được loại dao phay với các thông số như sau:
Đường kính dao: D = 12 (mm).
Số răng: Z = 4.
Chiều dài gia công của dao: 30 (mm).
Chiều sâu cắt: t = 0,2 (mm).
Lượng chạy dao răng Sz = 0,15 (mm/răng) (Bảng 5-141 [5]).
Lượng chạy dao vòng S = Sz. Z = 0,15.4 = 0,6 (mm/vòng).
Tốc độ cắt tra được (Bảng 5-142 [5]): Vb = 190 (m/phút).
Vt = Vb.K1.K2.K3.K4.K5
=> Vt = 190.0,8.1.1.1 = 152 (m/phút).
Số vòng quay trục chính:
Ta chọn số vòng quay theo máy nm = 4000 (vòng/phút). Như vậy tốc độ cắt thực tế sẽ là: Vtt = 150,80 (m/ph)
3.2.7. Nguyên công 7: Nhiệt luyện cuối cùng
Phôi nhôm khi đùn ép có nhiệt độ khoảng 500oC chà xát lên bề mặt khuôn, vì vậy khuôn cần độ cứng bề mặt cao để không bị mài mòn. Đồng thời, khuôn còn chịu lực ép lớn và thay đổi nên phải có độ dai va đập và chống biến dạng tốt. Không những thế, khuôn đùn ép nhôm hình cần phải bảo đảm giữ được độ cứng ở nhiệt độ làm việc trong thời gian càng dài thì tuổi thọ càng cao. Hay nói một cách khác, khuôn đùn ép cần có tính cứng nóng cao. Vì vậy nguyên công nhiệt luyện là một nguyên công rất quan trọng.
3.2.9. Nguyên công 9: Xung điện
- Định vị: Định vị trên mặt bàn từ máy xung, mặt đáy hạn chế 3 bậc tự do.
- Chọn máy: ta chọn máy dập xung (CHMER CM 323C).
- Dao: điện cực đồng
3.2.10. Nguyên công 10: Sửa nguội và kiểm tra
- Phương pháp sửa nguội:
+ Sử dụng máy mài, đá mài dầu, giấy nhám kết hợp hoá chất để làm sạch, đánh bóng bề mặt khuôn.
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Dung sai kích thước không ghi không quá 0,2 mm.
+ Nhiệt luyện đạt độ cứng 58 – 52 HRC.
+ Mài phẳng 2 mặt đầu, độ không song song không quá 0.05 mm.
3.3. Kết luận chương 3
Qua nội dung chương 3, rút ra một số kết luận sau:
1. Để thiết kế được quy trình công nghệ chế tạo khuôn thì các yếu tố như: Phân tích bản vẽ, xác định đường lối công nghệ, định dạng sản xuất và lập quy trình công nghệ cũng như là các bước gia công
2. Sử dụng các máy vạn năng, chuyên dụng để có thể tiết kiệm được các bước gia công nhất có thể mà vẫn đảm bảo được độ chính xác
CHƯƠNG 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP KHUÔN
4.1. Quy trình lắp ráp khuôn
4.1.1. Yêu cầu quy trình lắp ráp khuôn mẫu
Trước khi nắm được các bước lắp ráp khuôn, chúng ta cần biết các yêu cầu chung đối với quá trình này để hiểu rõ hơn công việc lắp ghép các chi tiết.
Xác nhận số lượng thành phần chi tiết của các bộ phận khuôn
Xác nhận quy trình lắp ráp khuôn. thường thì bản vẽ lắp ráp khuôn sẽ được bộ phận thiết kế in ấn gửi cho bộ phận lắp ráp thực hiện.
Nằm lòng các thông số và các bước trong quy trình lắp ráp khuôn.
4.1.2. Các bước trong quy trình lắp ráp khuôn mẫu
Quy trình lắp ráp khuôn mẫu được thực thiện tuần tự theo các bước như sau:
- Vệ sinh sạch sẽ trong – ngoài khuôn. Đặc biệt là phần đánh bóng khuôn cần chú ý giai đoạn đánh bóng bề mặt cửa khuôn. Nếu không được đánh bóng đúng cách sẽ xảy ra lỗi trong quá trình chạy thử nghiệm.
- Kiểm tra và làm sạch bavia trên linh kiện trước khi láp ráp khuôn để tránh trường hợp trầy xước trên sản phẩm tạo ra.
4.2. Vận hành máy đùn nhôm (Máy 1000T)
Để vận hành máy đùn nhôm 1000T, cần tuân thủ các bước sau:
1. Chuẩn bị nguyên liệu: Các vật liệu cần cho quá trình đùn, bao gồm: nhôm hạt, silicon oron, vật liệu phụ gia và đệm tách.
2. Chuẩn bị máy đùn: Lắp đặt các túi bên trong máy, sử dụng xilanh thủy lực để ép tối đa độ cao, cài đặt nhiệt độ và thời gian cần thiết để đùn.
3. Đổ nguyên liệu: Đổ tối đa nguyên liệu cần cho chu kỳ đùn.
7. Bảo dưỡng máy đùn: Sau quá trình vận hành, máy cần được vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ để duy trì hiệu suất và tuổi thọ của máy.
4.3. Phương pháp sửa chữa và bảo quản khuôn
4.3.1. Phương pháp sửa chữa khuôn thông thường
Trong quá trình đùn ép thì có rất nhiều những phương án sửa khuôn, tuỳ thuộc vào từng loại khuôn và kết cấu khuôn, cùng với sự cảm nhận của người sửa khuôn mà có thể đưa ra được những phương thức sửa khác nhau. Tuy nhiên vẫn theo trình tự ưu tiên cho sửa bearing đầu tiên vì đây là phương pháp đơn giản nhất. Khi đùn ép thì nhôm ở nhiệt độ khoảng 5800C – 6100C, lúc này nhôm ở trạng thái gần như thể lỏng nên tuân thủ theo đúng quy luật của dòng chảy là càng chịu lực ma sát lớn càng chảy chậm.
4.3.2. Phương pháp bảo quản khuôn
Khi khuôn đùn ép xong thì lượng nhôm vẫn còn bám lại trong khuôn, khi đó ta phải lấy lượng nhôm này ra bằng cách đun trong dung dịch NaOH 20% ở nhiệt độ 1000C, tuỳ thuộc vào từng loại kết cấu khuôn mà ta đùn trong thời gian là bao lâu, thông thường từ 8 –12h. Sau khi đã lấy nhôm ra ta chuyển vào phòng sửa khuôn và dùng giấy ráp mịn đánh bóng lại toàn bộ bề mặt bearing sau đó xịt vào bề mặt bearing dung dịch bảo quản (NABAKEM).
4.4. Kết luận chương 4
Qua nội dung chương 4, rút ra một số kết luận sau:
1. Trước khi nắm được các bước lắp ráp khuôn, chúng ta cần biết các yêu cầu chung đối với quá trình này để hiểu rõ hơn công việc lắp ghép các chi tiết.
2. Lắp ráp khuôn theo đúng các bước và quy trình để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỒ ÁN
Kết luận :
Thanh hợp kim nhôm định hình ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và được chế tạo ra thông qua công đoạn ép chảy. Trong công đoạn này, thông số hình học của khuôn khuôn đóng một vai trò quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Không chỉ vậy, các thông số công nghệ của quá trình ép cũng ảnh hưởng trực tiếp đế chất lượng sản phẩm, tuổi bền của khuôn, năng suất và giá thành sản phẩm. Với tên đề tài: “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo khuôn đùn ép sản phảm ống dẫn bằng hợp kim nhôm có cảnh mỏng tản nhiệt”
Đồ án đã đạt đuợc một số kết quả sau:
1. Sử dụng phương pháp mô phỏng số trên phần mềm Qform Extrusion đã đánh
giá được ảnh hưởng của các thông số hình học của khuôn đến tốc độ ra của dòng chảy kim loại tại cửa khuôn. Đây là cơ sở để lựa chọn, hiệu chỉnh các thông số hình học khuôn để cân bằng dòng chảy kim loại, nhằm đảm bảo chính xác về hình dáng hình học của sản phẩm và giúp giảm chỉnh sửa khuôn.
2.Từ mô phỏng đã thiết kế, tính toán và lập quy trình công nghệ chế tạo được khuôn đùn
3. Biết cách lắp ráp, vận hành của một số máy đùn nhôm trên thị trường
Hướng phát triển:
Mặc dù đã đạt được một số kết quả như đã trình bày ở phần trên, trong quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh nhận thấy một số bài toán cần được nghiên cứu tiếp theo:
1. Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số đến độ mòn cửa khuôn nhằm đưa ra các biện pháp giúp nâng cao tuổi bền của khuôn.
2. Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số đến nhiệt độ ra của sản phẩm, ảnh hưởng nhiệt độ ra của sản phẩm đến chất lượng sản phẩm ép chảy.
3. Tối ưu hóa đồng thời một số thông số đảm bảo đa mục tiêu bao gồm chất lượng sản phẩm, tuổi bền khuôn, áp lực ép….
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Công nghệ chế tạo máy. GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006
[2]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 1). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006
[3]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 2). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006
[4]. Sổ tay Công nghệ chế tạo máy ( tập 3). GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, NXBKHKT-2006
[5]. Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy. GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, Th.S Lưu Văn Nhang. NXBKHKT-2004
[6]. Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006
[7]. Alats Đồ gá. GS.TS Trần Văn Địch. NXBKHKT-2006
[8]. Sổ tay dung sai lắp ghép. Ninh Đức Tôn. NXBGD-2005
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"