TÊN ĐỒ ÁN: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHUÔN DẬP ÁP LỰC CHI TIẾT KHỚP NỐI

Mã đồ án CKKM000000004
Dữ liệu: khodoankythuat.vn
Mô tả đồ án

     Đồ án có dung lượng 320MB. Bao gồm đầy đủ các file như: File bản vẽ cad 2D, 3D (Bản vẽ lắp khuôn 2D, 3D, bản vẽ chi tiết khớp nối,  bản vẽ áo cối dưới, bản vẽ áo cối trên, bản vẽ chày trên chày dưới, bản vẽ đế khuôn dưới khuôn trên, bản vẽ cối dưới cối trên, bản vẽ bạc và trụ dẫn hướng…); file word (Bản thuyết minh…). Ngoài ra còn cung cấp rất nhiều các tài liệu chuyên ngành, các tài liệu phục vụ cho thiết kế đồ án, catalogue các loại khuôn........... THIẾT KẾ KHUÔN DẬP ÁP LỰC CHI TIẾT KHỚP NỐI.

Giá: 1,250,000 VND
Nội dung tóm tắt

LỜI MỞ ĐẦU

       Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí. Do những ưu điểm vượt trội, Gia công áp lực ngày càng đóng vai trò quan trọng trong  sản xuất cơ khí và được đánh giá là hướng đột phá để phát triển ngành cơ khí Việt Nam

     Là một sinh viên chuyên ngành công nghệ chế tạo máy sắp rời khỏi ghế nhà trường, em đã lựa chọn bộ môn gia công áp lực để làm đồ án tốt ngiệp, mong rằng có thể tích lũy thêm kiến thức về cơ khí nói chung và ngành công nghệ gia công áp lực nói riêng. Phải nói đây là một thử thách khá khó khăn với em, một sinh viên không phải chuyên ngành gia công áp lực. Trong gần 2 tháng làm đồ án của mình, em xin chân thành cảm ơn thầy:TS…..………..,với sự hướng dẫn tận tình của thầy và các thầy trong bộ môn Gia công áp lực trường Đại Học Bách khoa em đã hoàn thành được đồ án, dù rằng còn rất nhiều vấn đề chưa được ổn. Đồ án của em gồm 4 phần chính như sau:

     Phần 1: Tổng quan về công nghệ gia công áp lực

     Phần 2:  Ứng dụng công nghệ dập khối để chế tạo chi tiết khớp nôi chữ thập

     Phần 3: Ứng dụng mô phỏng số thiết kế khuôn dập

     Phần 4 : Các bản vẽ chi tiết khuôn

     Với kiến thức và hiểu biết còn rất hạn hẹp của mình, chắc chắn đồ án của em còn rất nhiều thiếu sót cần được sữa chữa, vì vậy em mong được các thầy cô chỉ bảo để em có thêm kiến thức phục vụ tốt cho công việc sau này .

                                                                ……,ngày…tháng…năm 20…

                                                                       Sinh viên thực hiện   

                                                                        ………………  

Phần 1

TỐNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1.  KHÁI NIỆM , ƯU , NHƯỢC ĐIỂM CỦA NGÀNH GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1.1. Vị trí, vai trò của ngành gia công áp lực.

     Hiện nay trong lĩnh vực cơ khí nói chung và công nghệ chế tạo máy nói riêng có rất nhiều phương pháp gia công vật liệu kim loại. Với những ưu điểm tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ nên ngành gia công nghệ gia công áp lực đang ngày càng phát triển, chiếm vai trò quan trọng với tỉ trọng ngày càng tăng trong  sản xuất cơ khí và luyện kim

Hình 1.1. Các phương pháp gia công vật liệu

1.1.2.  Khái niệm về gia công áp lực.

     “Gia công áp lực (GCAL) hay công nghệ tạo hình vật liệu kim loại bằng áp lực là Phương pháp gia công vật liệu dựa trên sự biến dạng dẻo , luôn thay đổi hình dạng trong suốt quá trình gia công để đạt được hình dáng , kích thước cuối cùng theo mong muốn ,không có sự phá hủy liên kết và bảo toàn thể tích”

 

Hình 1.2. Các dạng sản phẩm GCAL.

     Các sản phẩm của  ngành gia công áp lực khá đa dạng về chủng loại , mẫu mã và khối lượng

 

Hình 1.3. Các sản phẩm khối lượng lớn.

          Ngoại lực là yếu tố cơ bản trong gia công áp lực, góp phần tạo ra hình dáng của vật thể và tạo ra cơ tính cao hơn, giảm tiêu hao vật liệu…

     Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong gia công áp lực. Nhiệt độ cao làm tăng tính dẻo của kim loại do đó dễ biến dạng dẻo vật liệu và làm giảm trở lực biến dạng, giảm sức lao động, tăng năng suất…

1.1.3    . Ưu nhược điểm của phương pháp gia công áp lực.

a, Ưu điểm.

Phương pháp gia công áp lực có những ưu điểm nổi bật sau đây:

-         So với gia công cắt gọt thì GCAL tiết kiệm hơn tới 75% vật liệu do gia công không phoi, cơ tính của chi tiết do tạo thớ vật liệu, không tạo ra các điểm tập trung ứng suất như gia công cắt gọt

 

Hình 1.4. Gia công áp lực không phoi.

-         Cải thiện cơ tính của vật liệu thông qua biến dạng

GCAL tạo hướng thớ cho vật liệu liên tục làm nâng cao khả năng chịu tải trọng của chi tiết

 

 

Hinh 1.5. Dập tạo hình tạo thớ vật liệu liên tục.

 

Hình 1.6.  Hướng thớ của vật liệu trong các PP gia công.

-         So với đúc, gia công áp lực tạo ra sản phẩm có độ bền cao hơn, khả năng chịu lực tốt hơn, độ chính xác và độ nhẵn mặt ngoài cao hơn, tiết kiệm kim loại

-         Năng suất cao , hạ giá thành sản phẩm

-         Tạo ra sản phẩm có hình dạng kích thước mong muốn

b, Nhược điểm.

-         Độ chính xác và độ bóng bề mặt thấp hơn gia công cắt gọt

-         Không phù hợp với sản xuất đơn chiếc nếu phải chế tạo khuôn

-         Thiết bị dập và khuôn dập đắt tiền

-         Môi trường làm việc có tiếng ồn, rung động, nóng, khả năng mất an toàn lao đông cao nếu sản xuất thủ công

-         Cần phải tự động hóa khi sản xuất loạt lớn , loat khối

-         Cần có thiết bị nâng chuyển, phụ trợ phù hợp khi tạo hình các chi tiết lớn, trọng lượng lớn

1.2.  PHÂN LOẠI.

     Tùy theo quan điểm phân loại mà người ta phân Gia công áp lực thành nhiều ngành khác nhau. Tuy nhiên cách phân loại rõ rang nhất, thông dụng nhất và được sử dụng phổ biến hiện nay là phân loại theo công nghệ

     Tùy theo công nghệ sử dụng trong quá trình biến dạng tạo sản phẩm, GCAL được chia thành các công nghệ như sau

Hình 1.7. Phân loại công nghệ gia công áp lực

1.2.1. Cán kim loại.

     Cán là quá trình biến dạng kim loại qua khe hở của các trục cán quay ngược chiều nhau để tạo nên quá trình biến dạng bằng lực ma sát

     Sản phẩm cán có độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao

     Có thể cán nóng hoặc cán nguội . Khi cán nóng , năng suất cao , tạo thớ kim loại dọc theo phương cán, tuy nhiên độ bóng và độ nhẵn bề mặt thâp. Cán nguội thì cho độ nhẵn bong bề mặt và độ chính xác cao hơn, tuy nhiên cần lực lớn và khuôn chóng mòn.

Năng suất cao, dễ cơ khí hoá và tự động hoá

Nhờ quá trình cán thực hiện ngay trong nhà máy luyện kim nên có thể giảm được nhiều khâu trung gian, hạ giá thành sản phẩm. có thể kết hợp quá trình đúc và cán đẻ tăng lượng sản phẩm cán, giảm chi phí sản xuất

1.2.2. Kéo sợi.

     Kéo sợi là phương pháp làm biến dạng dẻo kim loại qua lỗ hình khuôn kéo dưới tác dụng của lực kéo. Khi kéo phôi được vuốt dài ra, giảm diện tích tiết diện ngang, tăng chiều dài

     Kéo thường tiến hành ở trạng thái nguội nên đọ bong, độ chính xác cao, nhưng thường bị biến cứng nên sau khi kéo thường phải ủ để khôi phục tính dẻo

     Vật liệu thường dung để kéo là thép cacbon, thép hợp kim, các kim loại mau …

1.2.3. Công nghệ dập tạo hình tấm.

     Công nghệ dập tạo hình tấm là công nghẹ tạo ra chi tiết (cụng chi tiết) có hình dạng và kích thước cần thiết từ kim loại tấm, bằng cách biến dạng tạo hình phôi kim loại nhờ các dụng cụ đặc biệt gọi là khuôn dập

     Công nghệ dập tấm được phân loại như sau:

Hình 1.9. Phân loại dập tấm.

Công nghệ dập tấm có những ưu điểm sau:

Ø Năng suất cao do đố giá thành sản phẩm thấp, tiết kiệm thời gian sản xuất

Ø Độ chính xác của sản phẩm cao, tính lắp lẫn tốt

Ø Có thể chế tạo được các chi tiết phức tạp

Ø Hệ số sử dụng vật liệu cao, có thể đạt đến 80-90% thậm chí có thể đạt 100%

Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm:

Ø đầu tư ban đầu khá lơn (khuôn, thiết bị) nên chỉ thích hợp với gia công hang loạt

Ø Yêu cầu đội ngũ kỹ sư và công nhân lành nghề, có trình độ

Ø Tính toán công nghệ  khá phức tạp

     Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp quốc phòng, y tế, hóa chất, xây dựng, giao thong vận tải, cơ khí chính xác …. Sản phẩm vô cùng phong phú đa dạng, rất gần gũi như xoong nồi, mâm, chậu, nồi cơm điện, bếp ga, tiền kim loại …

Hình 1.8. Các sản phẩm công nghệ dập tấm.

     Vật liệu sử dụng trong công nghệ dập tấm thường là các vật liệu dẻo như thép các bon, thép hợp kim, kim loại và hợp kim màu

1.2.4. Công nghệ dập tạo hình khối.

     Công nghệ dập tạo hình khối là phương pháp dập tạo hình sản phảm dạng khối bằng cách tác dụng lực làm biến dạng dẻo kim loại trong lòng khuôn

     Trong khuôn khổ đồ án, ta sẽ ứng dụng công nghệ dập khối chính xác để chế tạo chi tiết chữ thập, vì vậy công nghệ dập tạo hình khối sẽ được ngiên cứu kỹ hơn ở phần sau

1.2.5.  Các phương pháp tạo hình đặc biệt.

     Hiện nay, với sản phẩm ngày càng phong phú, đa dạng về yêu cầu kỹ thuật, kich thước, khối lượng thì người ta đã áp dụng thêm những công nghệ mới để có thể gia công đạt được những mục tiêu như tốc độ gia công, chất lượng sản phẩm ..

a, Công nghệ dập bằng chất lỏng cao áp.

     Công nghệ dập tao hình bằng chất lỏng cao áp (hydroforming) là sử dụng nguồn chất lỏng công tác có áp suất cao tác dụng trực tiếp vào phôi để tạo hình chi tiết. Phương pháp này có thể chia làm hai loại : Dập thủy tĩnh và dập thủy cơ

-         Dập thủy tĩnh :

Hình 1.9. Sơ đồ dập thủy tĩnh.

Dập thủy tĩnh là phương pháp tạo hình vật liệu nhờ chất lỏng có áp suất cao tác dụng trực tiếp vào bề mặt phôi theo hình dạng của long cối. Dập thủy tĩnh có thể sử dụng cho phôi tấm , phôi ống

 

Hình 1.10. Một vài sản phẩm dập thủy tĩnh.

-         Dập thủy cơ:

 

Hình 1.11. Sơ đồ dập thủy cơ.

 

Hình 1.12. Các dạng sản phẩm dập thủy cơ.

Phương pháp này làm cho vật liệu biến dạng đồng đều ,tăng khả năng biến dạng của vật liệu, hình thành được màng dầu bôi trơn thủy động giữa phoi và dụng cụ gia công, nâng cao độ chính xác cũng như chất lượng bề mặt. tuy nhiên cũng như dập thủy tĩnh, phương pháp này đòi hỏi khuôn có độ kín khit cao, thiết bị dập đắt tiền là trở ngai lớn trong việc áp dụng phương pháp vào sản xuất.

b, Công nghệ dập bằng môi trường đàn hồi .

 

Hình 1.13. Quy trình công nghệ dập bằng môi trường đàn hồi.

c, Công nghệ tạo hình cao tốc.

   Công nghệ tạo hình cao tốc là những phương pháp công nghệ dập tạo hình tốc độ cao như dập nổ, dập bằng cung điện thủy lực hay dập bằng xung điện từ trường. Các phương pháp này ít phổ biến hơn do có thể nguy hiểm hoặc thiết bị công nghệ khá phức tạp

1.3. MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CÔNG ÁP LỰC

     Thiết bị gia công áp lực bao gồm rât nhiều loại: Các loại máy dập tạo hình ,  khuôn dập, lò nung, máy nắn, thiết bị phụ trợ, máy vận chuyển (băng tải..). Trong khuôn khổ đồ án, ta chỉ xem xét các loại máy dập tạo hình.

1.3.1. Phân loại máy dập tạo hình.

     Thông thường có 3 cách phân loại máy dập như sau:

a, Phân loại theo truyền động.

Ø Truyền động bằng cơ khí

Ø Truyền động bằng chất lỏng : Dầu , nước

Ø Truyền động bằng khí , điện từ

b, Phân loại theo dấu hiệu động học.

Với cách phân loại này ta xét động học thời kỳ có tải của máy. Được chia làm 5 nhóm như sau

Ø Nhóm 1: Gồm tất cả máy búa, đặc điểm của loại nay là các chuyển động của máy không dụa vào liên kết không cứng. Tốc độ va đập < 20m/s

Ø Nhóm 2 : Các máy ép thủy lực

Đăc điểm: Các chuyển động cyar máy không dựa vào lien kết không cứng nhưng khác máy búa ở đường cong biểu diễn tốc độ

Ø Nhóm 3: Các máy ép cơ khí

Đăc điểm: Các chuyển động của máy là nhờ liên kết cứng

Ø Nhóm 4 : Các máy cán rèn quay

Đặc điểm: Các bộ phận của máy thực hiện chuyển động quay, vận tốc là hằng số

Ø Nhóm 5: Các máy dập xung

Đặc điểm : Có tốc độ làm việc lớn, có thể lên tới 300 m/s.

c, Phân loại theo đặc điểm công nghệ.

Tùy vào đặc điểm công nghệ, công dụng được dùng của từng loại máy mà người ta có thể chia ra :

Ø Máy căt, máy đột lỗ..

Ø Máy dập vuốt..

Ø Máy uốn, máy lốc.

Ø Máy dập tự động

Ø Máy dập chuyên dùng.

1.3.2. Các loại máy rèn dập điển hình.

a, Máy ép thủy lực.

    Máy ép thủy lực là loại máy hoạt động dựa trên nguyên lý tác dụng tuân theo định luật truyền áp suất trong chất lỏng của Pascal.

  Thông số chính của máy là lực ép danh ngĩa

-         Với máy dập nóng: Pdn = 10-700 MN

-         Với máy dập tấm : Pdt = 0.5-10 MN

- Lĩnh vực sử dụng : Máy ép thủy lực được sủ dụng để dập tấm, rèn, dập thể tích, ép chảy, cắt đột và một số chức năng chuyên dụng khác

- Một số máy ép thủy lực:

b, Máy búa.

Máy búa là loại máy mà lực công tác có được nhờ trọng lượng phần rơi (bao gồm piston công tác, cán piston công tác, đe trên) tác đông lên đe dưới đứng yên

Các thong số cơ bản của máy búa là :

-         Trọng lượng vật rơi (lớn nhất hiện nay la 30 tấn)

-         Tốc độ vật rơi

-         Hiệu suất va đập

Máy búa được dùng chủ yếu để rèn tự do: Chồn vuốt, dập khối…

Dựa vào cơ cấu phát động của máy người ta chia máy búa thành các loại sau:

-         Máy búa hơi nước – không khí nén

-         Máy búa không khí nén

-         Máy búa cơ khí

-         Máy búa thủy lực

-         Máy búa cháy (nổ)

- Dưới đây là một vài ví dụ về máy búa

Máy búa không khí nén có trọng lượng phần rơi : <3000 kg

Chủ yếu dùng để rèn tự do

c, Máy ép cơ khí.

Máy ép cơ khí được sử dụng rông rãi trong nhiều ngành công nghiệp chế tạo máy và dụng cụ, công nghiệp xây dựng ..

Máy ép cơ khí có lực ép danh ngĩa từ dưới 25kN tới 100000 kN

Máy ép cơ khí có thể được phân loại thành :

-         Máy ép trục khủy

-         Máy ép loại quay

-         Máy dập xung

 

Hình 1.23. Máy ép trục khủy vạn năng.

Hiện nay được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhât là máy ép trục khủy bởi sử dụng máy và kết cấu đơn giản, có thể chế tạo được chi tiết có hình dạng phức tạp, chế tao được chi tiết có chất lượng bề mặt cao, năng suất máy cao…

Dưới đây là hình ảnh một vài loại máy ép trục khủy

 

Hình 1.24. Máy ép trục khủy song động 315/200.

Máy ép trục khủy dập nóng: Là những lọai máy lớn, siêu trường siêu trọng, dùng trong chế tạo các chi tiết dạng khối lớn

 

Hình 1.25. Một số loại máy ép trục khủy dập nóng.

d, Các máy chuyên dụng.

Các máy chuyên dụng bao gồm có máy ép vít - masat, máy ép kiểu quay

 

Hình 1.26. Máy ép vít ma sat đĩa côn và đĩa phẳng.

1.4. SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI.

1.4.1. Khái niệm chung.

a, Khái niệm.

Công nghệ dập tạo hình khối là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhờ sử dụng tính dẻo của kim loại để làm biến dạng kim loại và điền đầy lòng khuôn hoặc làm cho kim loại chảy vào lỗ thoát của cối (hoặc chày) để tạo ra phôi hoặc chi tiết có hình dạng kích thước theo yêu cầu.

b, Lịch sử phát triển của dập tạo hình khối.

+ Phương pháp cổ điển nhất: chế tạo nông cụ, giáo mác…

+ Thế kỷ XV: Súng ống, máy móc…

+ Thế kỷ XVI: Nga chế tạo máy búa truyền động cơ khí chạy bằng sức nước.

+ Thế kỷ XVIII: Đồ trang sức, tiền tệ…

+ Thế kỷ XIX: Phát minh máy hơi nước, đến năm 1842: Máy búa hơi nước ra đời.

+ 1928: Nga xây dựng phân xưởng rèn dập đầu tiên…

Hiện nay trên thế giới, công nghệ dập tạo hình khối đã phát triển đến trình độ cao. Các phân xưởng rèn dập đã có thể chế tạo các chi tiết hoàn chỉnh không cần phải qua gia công cơ, đồng thời lại có những ưu điểm như: độ bền cao, tiết kiệm kim loại, giá thành hạ và đặc biệt là năng suất cao.

c, Đối tượng nghiên cứu của dập khối.

Quá trình dập khối là một công đoạn của quá trình sản xuất cơ khí hoàn chỉnh, mọi quá trình đều có thể chia làm ba phần chính: đầu vào (input) là phôi, quá trình xử lý (process) phôi đầu vào (dập khối) và đầu ra (output) là sản phẩm hoặc bán thành phẩm (vật dập). Các dạng phôi đầu vào, các phương pháp dập khối và dạng sản phẩm khối được trình bày như bảng sau:

          Phôi       à                               

Rèn, Dập khối    à

   Phôi dập

- Phôi đúc, gù đúc

- Chồn

- Bán thành phẩm

- Phôi cán chu kỳ, định hình

- Vuốt, kéo

- Chi tiết

- Chế độ nhiệt

- Uốn

- Dung sai vật dập

- Vật liệu, cơ tính

- Rát

- Chế độ làm nguội

 

- Ép chảy

 

 

- Đột lỗ

 

 

- Vặn xoắn

 

 

- Hàn cháy

 

 

- Chặt phôi

 

 

- Dập trong khuôn hở

 

 

- Dập trong khuôn kín

 

 

Bảng1.27. Các dạng phôi và các nguyên công công nghệ dập khối.

d, Sơ đồ công nghệ tổng quát của quá trình dập khối.

Phôi

 

Nung phôi

 

Rèn tự do

 

Dập khối

 

Sản phẩm

 

Xử lý sau dập

Hình 1.28. Sơ đồ tổng quát quá trình dập khối.

Trong sơ đồ trên gù đúc thỏi đúc và các loại thép càn chu kỳ là phôi đầu vào cho quá trình rèn và dập khối. Phôi đầu vào sẽ được nung lên một nhiệt độ thích hợp trước khi chuyển sang các nguyên công chuẩn bị (rèn phôi) hoặc dập trong khuôn. Tại đây kim loại sẽ được tạo hình theo yêu cầu. Sau khi dập xong phôi dập sẽ được xử lý sau dập (cắt biên, xử lý nhiệt…) và tiến hành các nguyên công gia công cơ nếu cần để tạo ra sản phẩm hoàn thiện.

c, Phân loại các nguyên công trong công nghệ dập tạo hình khối.

 

Hình 1.29. Sơ đồ phân loại công nghệ dập khối.

Công nghệ dập khối được chia thành 2 dạng công nghệ cơ bản:

- Rèn phôi bao gồm các nguyên công chồn, vuốt, uốn…

- Dập tạo hình trong lòng khuôn gồm dập trong khuôn hở, dập trong khuôn kín, ép chảy…

1.4.2. Các dạng sản phẩm điển hình.

     Sản phẩm trong dập khối rất đa dạng và phong phú, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: lĩnh vực chế tạo máy, công nghiệp đóng tàu, xây dựng, dân dụng… và có các kích cỡ khác nhau. Dập khối có thể sản xuất ra những chi tiết nhỏ và chính xác như các bánh răng của đồng hồ đến các chi tiết có kích thước lớn trong lĩnh vực công nghiệp nặng: Trục truyền động…, hay các chi tiết cần độ chính xác bề mặt cao: đồng tiền xu, bánh răng…Hình dưới đây là các dạng sản phẩm dập khối điển hình:

 

Hình 1.30.Các dạng sản phẩm dập khối.

1.4.3. Ưu nhược điểm của dập khối.

a, Ưu điểm.

     Trong quá trình dập tạo hình khối, cấu trúc tinh thể kim loại bị thay đổi (thường làm giảm độ hạt) và có thể tạo ra hướng thớ kim loại phù hợp, do đó làm cho độ bền và độ cứng của chi tiết tăng lên.

 

Hình 1.31. Hướng thớ của sản phẩm sau khi dập tạo hình.

- Tiết kiệm được nhiều kim loại, nhất là trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Do đó hạ giá thành sản phẩm.

- Do tăng được độ bền và độ cứng nên kích thước chi tiết giảm đi, chi tiết sẽ gọn nhẹ hơn.

- Năng suất lao động cao có thể cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất.

- Thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí sản xuất.

- Có thể chế tạo được các chi tiết có kích thước từ rất nhỏ (trục đồng hồ) đến những chi tiết có kích thước vô cùng lớn (khối lượng đến 500 tấn).

b, Nhược điểm.

     - Chất lượng bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác không cao, khó khăn cho việc cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất.

     - Công nhân phải làm việc trong môi trường nóng, độc, khói bụi. Khi làm việc các thiết bị thường gây tiếng ồn lớn, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động.

     - Hiện nay phương pháp dập tạo hình với phôi ở trạng thái nguội được sử dụng khá phổ biến. Khi đó độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác chi tiết cao, không cần qua gia công cơ, nhưng phương pháp này chỉ được áp dụng với những chi tiết nhỏ và trung bình do lực công nghệ lớn.

     - Dập tạo hình khối thường phải sử dụng các thiết bị lớn, đắt tiền do vậy chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối do phải đầu tư ban đầu lớn.

1.4.4. Các thiết bị chính để thực hiện công nghệ dập khối.

     Các máy búa không khí nén, máy búa hơi nước - không khí nén, các máy búa thuỷ lực, máy ép trục khuỷu dập nóng, máy ép ma sát trục vít hoặc máy vít cung điện…

     Đến nay do những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước công nghiệp phát triển đã chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện đại, các thiết bị phục vụ công nghệ dập thể tích khác như:

- Máy búa hơi có trọng lượng phần rơi đến G = 25 tấn.

- Máy búa không bệ đe có năng lượng va đập đạt đến: Le = 1,5 MJ.

- Máy ép trục khuỷu dập nóng có lực ép danh nghĩa đến: P = 140 MN (14000 tấn).

- Máy ép thuỷ lực có lực danh nghĩa đến: P = 750 MN (75000 tấn).

- Máy ép ma sát trục vít có lực danh nghĩa đến: P = 16 MN (1600 tấn).

- Máy rèn ngang có lực danh nghĩa đến: P = 31.5 MN (3150 tấn).

Ngoài ra còn có các máy búa cao tốc, búa thuỷ lực có lực dập lớn, có hiệu suất sử dụng cao trong quá trình dập khối.

1.4.5. Các nguyên công trong công nghệ dập khối.

     Trong mục này, ta chỉ khảo sát các nguyên công cơ bản được sử dụng trong công nghệ dập tạo hình khối.

a, Nguyên công chồn.

Chồn là nguyên công thuộc quá trình tạo hình chính và cũng có thể là nguyên công thuộc quá trình sơ bộ. Nhiệm vụ của nguyên công chồn là làm tăng kích thước tiết diện ngang bằng cách làm giảm chiều cao của phôi, hoặc chính xác hơn: Chồn làm tăng kích thước tiết diện phôi theo chiều vuông góc với lực tác dụng, bằng cách làm giảm kích thước của nó theo phương của lực tác dụng         

 

Hình 1.16. Sơ đồ bài toán chồn

 

 

Hình 1.32. Lực và ứng suất khi chồn.

Phôi chồn có khi là dải, tiết diện tròn, profile khac nhau: Vuông, chữ nhật, ống…

Phạm vi ứng dụng nguyên công chồn rất rộng rãi vì nó có thể đáp ứng nhu cầu: tạo hình, làm giảm chiều sâu khi đột lỗ, cải tạo hướng thớ kim loại, làm mất tính chất bất đẳng hướng về cơ tính của kim loại, kiểm tra khuyết tật kim loại và cải tạo cấu trúc tinh thể.

 

 

 

Hình1.33. Khuôn chồn đầu bulông

  Hình 1.34. Sản phẩm chồn

b, Rèn vuốt.

Rèn vuốt là một nguyên công công nghệ nhằm tăng chiều dài của phôi bằng cách giảm tiết diện  ngang.

Được thực hiện bằng cách đập tuần tự vào phôi và lật phôi sau mỗi lần đập.

Hai lần đập và một lần lật phôi gọi là bước rèn vuốt.

 

Hình 1.35. Rèn vuốt trục bậc

c, Ép chảy.

     Ép chảy là quá trình gia công kim loại bằng áp lực trong đó vật liệu dưới tác động của chày ép được ép qua lỗ cối tạo ra bán thành phẩm dạng thanh đặc hoặc rỗng, có biên dạng từ đơn giản đến phức tạp. Ngoài ra ép chảy cũng có thể tạo ra các sản phẩm dưới dạng chi tiết. Sản phẩm của quá trình ép chảy có độ chính xác cao về hình dáng cũng như kích thước với hệ số sử dụng vật liệu cao, vì hầu như không có vật  liệu bỏ sau khi gia công như các phương pháp gia công cơ. Hơn nữa ép chảy còn cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác không thể tạo ra được.

Ép chảy được chia thành ép chảy thuận, ép chảy ngược, ép chảy ngang và ép chảy hỗn hợp.

Thể tích kim loại trong lòng khuôn luôn luôn giảm đi trong quá trình ép.

 

 

Hình 1.36. Sản phẩm ép chảy

d, Dập khối trong khuôn hở.

Đặc điểm cơ bản của dập khối trên khuôn hở là ở chỗ sản phẩm có vành biên bao quanh chu vi của mặt phân khuôn, vành biên này có ý nghĩa công nghệ đặc biệt nhằm tạo ra trở lực trên vành biên lớn hơn trong lòng khuôn để ép kim loại điền đầy lòng khuôn khi chảy ra vành biên. Thiết bị chủ yếu để dập bằng khuôn hở là máy dập búa và các loại máy ép.

Do có vành biên nên phôi dập không yêu cầu thật chính xác về thể tích.

Có một phần kim loại được biến dạng tự do nên vật dập không hoàn toàn ở trạng thái ứng suất nén.

Chất lượng sản phẩm (độ chính xác, độ bóng ) không đồng đều.

Kết cấu khuôn không quá phức tạp.

Phải thêm nguyên công cắt vành biên để hoàn thiện sản phẩm..

 

Hình 1.37.  Kết cấu khuôn dập trong lòng khuôn hở

1- Nửa khuôn trên           2- Nửa khuôn dưới

3- Phôi ban đầu               4- Phôi sau khi dập

5- Phôi sau khi đã cắt via

d, Dập khối trong khuôn kín.

     Dập khối trên khuôn kín không có vành biên trên sản phẩm. Với loại khuôn này phương của lực tác dụng song song hoặc gần song song với mặt phân khuôn, không có rãnh thoát biên, khi ráp khuôn lòng khuôn hoàn toàn kín, vật dập chịu ứng suất khối ép nên kim loại biến dạng, điền đầy toàn bộ lòng khuôn. Phôi dập trong khuôn kín đã qua nguyên công chuẩn bị phải có yêu cầu độ chính xác cao về thể tích.      

 

Hình 1.38. Dập trong lòng khuôn kín.

Thớ kim loại trong vật dập không bị đứt đoạn như khi dập trên khuôn hở vì không có vành biên.

Xu thế hiện nay trong kỹ thuật là tập trung nghiên cứa đẩy mạnh phương pháp dập trên khuôn kín vì nó có các ưu việt cơ bản là chất lượng sản phẩm tốt, hệ số sử dụng vật liệu rất cao so với dập trên khuôn hở. Tuy nhiên, lực dập trong khuôn kín rất lớn và dễ bị quá tải dẫn đến hỏng khuôn và máy.

     Để khắc phục những nhược điểm trên thì cần thiết phải tính toán chính xác các thông số của quá trình tạo hình chi tiết. Ta sẽ sử dụng phương pháp mô phỏng số để giải quyết bài toán này

Phần 2

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI CHÍNH XÁC CHẾ TẠO CHI TIẾT KHỚP NỐI CHỮ THẬP

2.1. NGIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI CHÍNH XÁC.

2.1.1 Khái niệm .

     Dập khối chính xác là phương pháp công nghệ tiên tiến, có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác như: tiết kiệm nguyên vật liệu...Hiện tại việc áp dụng phương pháp này đã khá phổ biến ở nhiều nước công nghiệp phát triển.

     Phương pháp này đòi hỏi phôi trước khi đưa vào dập phải có độ chính xác cao về kích thước. Với các vật dập dọc thì cần độ chính xác về thể tích phôi, với vật dập ngang thì đòi hỏi độ chính xác về cả kích thước phôi

     Trong công nghệ dập khối thì chỉ có công nghệ ép chảy (Ép chảy ngang, ép chảy xuôi và ép chảy ngược) kết hợp với công nghệ dập khối trong khuôn kín được xem là công nghệ dập khối chính xác

Tuỳ thuộc vào hình dáng, kích thước, yêu cầu cơ tính… của từng chi tiết mà ta có thể lựa chọn được kiểu lòng khuôn dập phù hợp.

Hình 2.1. Dập khối trên khuôn kín.

a,b- Khuôn kín không có góc nghiêng

c- Khuôn kín có góc nghiêng; d- Khuôn ép chảy

2.1.2. Sơ đồ công nghệ dập khối chính xác.

     Sơ đồ công nghệ dập khối chính xác điển hình được trình bày trên hình 2.2

Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ dập khối chính xác trong khuôn kín.

Để dập chính xác chi tiết (Ví dụ chi tiết bánh răng) cần thiết xem xét nhiều yếu tố như: thiết bị, độ chính xác và độ bền của dụng cụ, độ chính xác kích thước của phôi và điều kiện nung nóng phôi…

Độ chính xác của dụng cụ phải hơn độ chính xác của chi tiết ít nhất một cấp.

Dụng cụ phải được điều chỉnh sao cho độ lệch tâm của chày dập và cối là nhỏ nhất, trung tâm áp lực phải trùng với tâm đối xứng của chi tiết.

Độ chính xác của chi tiết phụ thuộc vào nhiệt độ nung nóng của phôi trước khi dập. Khi nhiệt độ càng cao thì càng khó dập chính xác do vật liệu bị oxy hoá bề mặt tạo ra vảy rèn, hơn nữa chi tiết bị biến dạng nhiệt. Nhưng ở nhiệt độ thấp quá trình tạo hình chi tiết rất khó khăn vì cần có lực dập lớn, khi lực dập lớn sẽ làm cho dụng cụ biến dạng, do đó giảm độ chính xác của chi tiết.

Ngược lại, nếu nhiệt độ của phôi trước khi dập cao, quá trình biến dạng của kim loại sẽ dễ dàng hơn nhưng chất lượng bề mặt chi tiết thấp, chi tiết bị biến dạng nhiệt.

 

2.1.3. Yêu cầu công nghệ .

- Tính toán phôi chính xác: Khi dập trong khuôn kín, nếu phôi bị thừa sẽ gây quá tải máy và khuôn, dễ làm mòn khuôn, hỏng khuôn hoặc là chảy vào các khe hở giữa chày và cối, tạo ra lớp bavia rất khó cắt, làm giảm năng suất lao động chung của quá trình sản xuất.

- Thiết kế khuôn chính xác, chọn mặt phân khuôn, góc nghiêng của khuôn phù hợp… nhằm thuận tiện cho quá trình điền đầy lòng khuôn, đặt phôi, lấy chi tiết ra khỏi khuôn và nâng cao độ chính xác của chi tiết.

- Xác định nhiệt độ của phôi dập (ở trạng thái nửa nóng) phù hợp để lực dập không quá lớn, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác, chất lương bề mặt của vật dập.

- Xác định các thông số năng lượng, lực biến dạng hợp lý để chi phí năng lượng thấp nhất, đồng thời tránh hỏng khuôn do quá tải về lực

2.1.4. Thiết bị dập khối chính xác.

     Phương pháp dập khối chính xác có thể thực hiện trên nhiều thiết bị khác nhau như: Dập trên máy búa, dập trên máy ép trục khuỷu, máy ép thuỷ lực, máy rèn ngang…Mỗi một loại máy có những ưu, nhược điểm riêng. Tuỳ vào từng trường hợp, điều kiện cụ thể để áp dụng phương pháp dập này.

a, Dập khối khuôn kín trên máy búa.

- Dập khối trên máy búa linh hoạt hơn trên máy ép cơ khí vì máy búa có hành trình mềm, tránh được hiện tượng quá tải và kẹt  máy.

- Dập khối trong khuôn kín, chất lượng vật dập cao hơn, tiết kiệm kim loại nhưng khuôn phức tạp hơn.

- Kích thước chiều cao không đảm bảo khi phôi không chính xác.

- Thích hợp với các vật dập dọc thấp.

- Khuôn kín gồm có: lòng khuôn và khoá khuôn kín. Lòng khuôn sâu hơn được bố trí lòng khuôn dưới.

b, Dập khối khuôn kín trên máy ép trục khuỷu.

Năng suất lao động cao vì mỗi nhát dập là một chi tiết, trong khi máy búa phải nhiều lần dập trên một lòng khuôn mới ra sản phẩm.

Độ chính xác của vật dập cao hơn so với vật dập trên máy búa. Vì chiều dài hành trình máy cố định cho nên đảm bảo kích thước về chiều cao vật dập, cũng như phải cố định. Mặt khác vì khuôn dập trên máy ép trục khuỷu hoàn chỉnh hơn cho nên hạn chế sự dịch chuyển tương đối giữa hai nửa khuôn, vì thế vật dập có kích thước về mọi chiều chính xác hơn so với dập trên máy búa. Trên thực tế dung sai của vật dập trên máy ép trục khuỷu có thể đạt tới 0,2 ¸ 0,5 mm trong khi đó trên máy búa phải là 0,8 ¸ 1,0 mm.

Hệ số sử dụng kim loại cao vì có thể giảm lượng thêm và lượng dư nhỏ hơn so với dập trên máy búa vì khuôn dập trên máy ép trục khuỷu có thể sử dụng cần đẩy dể dàng

Điều kiện làm việc của công nhân tốt hơn.

Giá thành sản phẩm trên máy ép trục khuỷu hạ hơn vì tiết kiệm kim loại, có khi tới hàng trục phần trăm, năng suất lao động cao.

Nhược điểm của phương pháp dập thể tích trên máy ép trục khuỷu là giá máy ép trục khuỷu đắt hơn máy búa nhiều và khả năng mắc kẹt ỏ vị trí chết dưới khi dập trên máy ép trục khuỷu hay xảy ra, làm chậm chễ quá trình dập và đôi khi làm hỏng máy.

Do hành trình của máy ép cố định cho nên nếu phôi không đủ chính xác thì rất dẽ gây quá tải máy và khuôn. Muốn tránh được hiện tượng ấy ta phải làm các túi chứa kim loại. Nguyên tắc của túi chứa kim loại là khi thể tích phôi lớn hơn thể tích kim loại tính toán thì kim loại thừa chảy vào khoảng trống dự trữ kề với lòng khuôn, hoặc các lỗ khoan từ lòng khuôn ra. Sau khi dập xong cần phải cắt bỏ phần kim loại thừa ấy đi. Đòi hỏi cơ bản của các túi chứa là làm sao kim loại điền đầy lòng khuôn xong thì kim loại thừa mới chảy vào túi chứa. Nếu không sẽ làm cho kim loại chảy vào túi chứa quá sớm mà không điền đầy được lòng khuôn. Yêu cầu thứ hai đối với túi chứa là sau khi dập xong việc cắt bỏ túi chứa phải tương đối đơn giản. Tiện lợi nhất là có thể cắt bỏ phần kim loại thừa ngay trong quá trình sản xuất vật dập, cùng lắm thì để đến lúc gia công cơ, phần kim loại thừa được cắt đi cùng với lượng dư gia công cơ thành phoi. Nếu phải cắt phần kim loại thừa thành phôi thì có thể coi việc thiết kế khuôn là yếu nhất.           

Hình 2.3. Sơ đồ khuôn kín dập trên máy ép trục khuỷu.

Trên hình 2.3 cho thấy sơ đồ một số loại túi chứa kim loại hay gặp trong khuôn kín dập trên máy ép trục khuỷu.

Có rất nhiều kiểu túi chứa kim loại thừa trong khuôn kín, nhưng tạm thời phân làm ba loại như sau:

- Loại I. Đặt ở đầu vật dập như trên các hình 2.3- a,b,c,d,e. Loại này có thể dập được cấu tạo bởi một lỗ thoát trụ hoặc côn (a) hoặc khe hở giữa cối và chày (d và e) hoặc khe hở giữa cần đẩy dưới và chày dưới (b). Nếu làm túi chứa kiểu này thường phải cắt bỏ lượng kim loại thừa trên máy tiện khi gia công vật dập.

- Loại II. Nếu vật dập có màng ngăn lỗ (hình 2.3-c) thì ta làm túi chứa ngay trên màng,như vậy khi đột màng ngăn lỗ thì phần kim loại thừa cũng được cắt bỏ.

- Loại III. Đặt ở vành ngoài (hình 2.3-g) giống như vành biên trong khuôn hở. Chỉ khác ở khuôn hở ở chỗ rãng thoát biên  đặt ở giữa chiều cao vật dập còn túi chứa trong khuôn kín đặt ở gần đáy. Về kết cấu loại túi chứa này phức tạp hơn các loại khác vì trước khi dập ốc cối phải được nén chặt lại bằng lò xo, sau khi dập xong phải đẩy vật dập ra khỏi áo cối băng cần đẩy trên. Về mặt năng suất thì kiểu túi chứa này có ưu việt hơn vì có thể cắt phần kim loại thừa dễ dàng như cắt biên vậy.

Nếu trong trường hợp sử dụng túi chứa kim loại gây ra hiện tượng không điền đầy lòng khuôn thì có thể khắc phục bằng cơ cấu đối áp (h. 2.5). Trong các khuôn có cơ cấu đối áp cần đẩy dưới (hoặc trên) không tỳ cứng lên đế khuôn mà được đặt ở lò xo hoặc đệm đầu, đệm khí v..v… khi cần đẩy bị nén lại sẽ có phản lực của cơ cấu lò xo sẽ làm cho áp lực tác dụng lên vật dập tăng lên dần dần. Nếu dùng đệm đầu thì khi đầu trượt của máy đi xuống sẽ làm cho cần đẩy dưới đi lên làm cho kim loại điền đầy các góc a.    

 

Hình 2.4. Sơ đồ khuôn kín có cơ cấu đối áp.

Trên hình 2.5  biểu diễn sơ đồ khuôn kín dập trên máy ép trục khuỷu, có ba lòng khuôn.

Trong lòng khuôn chuẩn bị (I) kim loại được tạo hình sơ bộ, chủ yếu là chồn và tạo lỗ sơ bộ lòng khuôn tinh (II) chủ yếu làm nhiệm vụ dập theo nguyên tắc ép chảy. Sau khi dập qua hai lòng khuôn I và II nhiệt độ kim loại vẫn còn đủ cao để thực hiện đột màng ngăn lỗ nóng ngay trên lòng khuôn III và sau đó vật dập hoàn chỉnh được tháo ra khỏi chày nhờ cơ cấu cần gạt phôi.

 

Hình 2.5. Sơ đồ khuôn kín cơ cấu đẩy trên theo nguyên tắc đòn bẩy và cơ cấu đối áp lò xo (vị trí cuối cùng của hành trình) giả định rằng cả ba lòng khuôn I, II và III đều có kim loại.

Trong lòng khuôn tinh cơ cấu cần đẩy và cơ cấu cần đối áp được liên hệ với nhau như sau: Vòng 1 trực tiếp đẩy vật dập ra khỏi lòng khuôn, nó được tỳ với các đầu thanh đẩy 2. Đầu kia của các thanh đẩy được tỳ lên tấm đẩy 3. Tấm đẩy 3 được đặt trong hốc của bạc nối 4, vai của nó tỳ lên hệ thống lò xo đĩa của hệ thống đối áp.

Tại một thời điểm nào đó trong quá trình dập kim loại chảy vào lòng và chạm vào vòng đẩy 1. Nhưng muốn đẩy lùi vòng 1 lên một chút để chảy vào túi chứa, kim loại phải thắng được lực đẩy của hệ thống lò xo đĩa. Nhờ vậy mà kim loại phải chảy đầy lòng khuôn thì mới chảy vào túi chứa được:

Khi đấu trượt đi lên các lò xo của hệ thống cần đẩy nở ra và đẩy vật dập ra khỏi lòng khuôn. Tại lòng khuôn dưới không cần làm cần đẩy vì các góc nghiêng của vật dập đủ lớn để cho vật dập không dính vào lòng khuôn dưới.

Ngoài ra cơ cấu đối áp còn có thể dùng để dập các vật liệu dòn. Khi có đối áp tính chất khối của trạng thái ứng suất tăng lên, thành phần tensơ ứng suất cầu tăng lên do đó làm cho kim loại bị nén ba chiều và dễ biến dạng hơn. Bằng cách này ta có thể dập được các vật liệu dòn như gang v..v...

2.1.5. Ưu nhược điểm cảu phương pháp dập khối chính xác.

a, Ưu điểm.

- Có khả năng tạo hình chính xác.

- Kim loại có khả năng điền đầy lòng khuôn một cách nhanh chóng.

- Hệ số sử dụng vật liệu cao hơn vì không có vành biên như dập trong khuôn hở.

- Thớ kim loại trong vật dập không bị đứt đoạn vì không phải cắt vành biên, chất lượng sản phẩm tốt.

b,  Nhược điểm.

- Thể tích của phôi phải chính xác.

- Lực dập lớn, dễ gây hỏng khuôn.

- Dập chính xác trong khuôn kín, nếu không sử dụng chốt tín hiệu hoặc nếu có sử dụng thì khi nó bị hỏng sẽ gây hiện tượng quá tải khuôn và làm vỡ khuôn.

- Dập chính xác đối với các vật dập tiết diện ngang hình tròn, hình vuông hoặc hình elip thì khuôn của nó thường có các cạnh sắc, rất hay bị vỡ.

2.1.6. Các sản phẩm dập khối chính xác điển hình.

     Sản phẩm của dập khối chính xác rắt đa dạng về chủng loại và kích cỡ với những chi tiết truyền động như các bánh răng, khớp nối… hay những chi tiết mang tính chất ghép nối như bulông, đinh tán…Hình 2.7 cho ta thấy một số các chi tiết thường gặp được sản xuất nhờ công nghệ dập khối chính xác.

Hình 2.6. Sản phẩm dập khối chính xác.

2.1.7. Yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình dập khối chính xác.

- Nhiệt độ

- Vật liệu biến dạng.

- Kết cấu của khuôn.

- Lực tạo hình…

Đây là các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình đập khối chính xác. Phụ thuộc vào yêu cầu về cơ tính, môi trường làm việc của chi tiết, điều kiện thiết bị cho phép để ta lựa chọn các yếu tố sao cho phù hợp.

2.2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ÉP CHẢY NGANG CHẾ TẠO CHI TIẾT KHỚP NỐI CHỮ THẬP.

     Ép chảy ngang trong lòng khuôn kín là một công nghệ dập khối chính xác được sử dụng khá phổ biến. Ta sẽ sử dụng công nghệ này để cheestaoj chi tiết khớp nối chữ thập

2.2.1. Phân tích chi tiết.

a, Điều kiện làm việc:  Khớp nối chữ thập là một bộ phận cơ khí để truyền công suất và truyền mô men xoắn giữa hai thành phần chuyển động, thông thường là nối giữa 2 trục không nằm thẳng góc với nhau, khớp nối được lắp với các chạc đầu trục lệch nhau góc 90º nhờ các vòng bi. Như vậy chi tiết khớp nối chữ thập phải có khả năng truyền mô men xoắn lớn

Khớp nối chữ thập được dùng trong rất nhiều trường hợp, ví dụ dễ thấy nhất là ở xe ôtô, có khớp nối các đăng nối truyền từ động cơ tới cầu trục phía sau, trục các đăng có thể dịch chuyển lên xuống tương ứng với các điều kiện đường xá

 

Hình 2.7. Chi tiết khớp nối chữ thập.

Dưới đây là hình ảnh một số chi tiết khớp nối chữ thập có trên thị trường với các kích cỡ và kiểu dáng khác nhau và khớp nối được lắp với trục.

 

Hình 2.8. Một số loại khớp nối chữ thập trên thị trường.

 

Hình 2.9. Lắp ráp khớp nối trên trục truyền động.

b, Các phương pháp chế tạo.

Trước đây, khớp nối chữ thập có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc sau đó nhiệt luyện. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp đúc là khớp nối không tạo được các thớ liên kết kim loại và hay có khuyết tật, vì vậy sẽ không chịu được momen xoắn lớn.  Hiện nay với yêu cầu chi tiết phải nhỏ gọn, chịu được mô men xoăn lớn nên khớp nối chữ thập chủ yếu được sản xuât bằng phương pháp dập thể tích

2.2.2. Xác định các điều kiện ban đầu.

Để xác định lực ép và ứng suât trong quá trình ép ta sử dụng phần mêm Deform 3d để mô phỏng quá trình tạo hình chi tiết. Trước tiên ta sẽ xác định các điều kiện ban đầu

a, Vật liệu chế tao.

Vật liệu được chọn để chế tạo chi tiết khớp nối chữ thập là thép C45:

- Độ bền : sb = 548 N/mm2

- Ứng suất chảy : sch = 305 N/mm2

b, Sơ đồ dập.

Để ép chi tiết khớp nối chữ thập ta có thể có các sơ đồ ép như sau

 

Hình 2.10.  Sơ đồ các phương án dập chi tiết.

- Phương án 1 : Ép từ một phía

- Phương án 2: Ép từ một phía có cơ cấu đẩy chi tiết

- Phương án 3 : Ép từ 2 phía

Để đảm bảo cho kết cấu khuôn cũng không quá phức tạp thì ta chọn sơ đồ dập như phương án 2. Cụ thể sơ đồ công nghệ như hình 2.11

 

Hình 2.11.  Sơ đồ các bước dập tạo hình.

c, Xác định các điều kiện nhiệt độ.

Ta có thể ép biến dạng chi tiết ở 3 trạng thái như sau:

- Dập nguội : t = 20 - 30 oC

- Dập nửa nóng : t = 550 - 700 oC

- Dập nóng : t = 1000 - 1200 oC

Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết (về độ nhám bề mặt), đông thời đảm bảo lực dập không quá lớn ta chọn dập tạo hình chi tiết ở trạng thái nửa nóng. Cụ thể với thép C45 ta tiến hành dập tạo hình ở nhiệt độ 650 oC

2.2.3. Mô phỏng quá trình dập tao hình chi tiết.

a, Thiết lập mô hình hình học.

Mô hình hình học bao gồm dụng cụ gia công và phôi được xây dựng dựa trên yêu cầu chính xác về hình dạng và kích thước của sản phẩm. Trong quá trình chế tạo chi tiết khớp nối chữ thập, tham gia vào quá trình gồm có dụng cụ gia công bao gồm chày, cối, và phôi dạng khối.

 

Hình 2.12. Mô hình phôi .

     Biên dạng mô hình hình học của sản phẩm sẽ là cơ sở thiết kế bề mặt của chày và cối.

     Dưới đây là mô hình hình học của chày ép, khuôn trên, khuôn dưới

 

 

Hình 1.13. Mô hình chày ép.

 

Hình 1.14. Mô hình khuôn trên.

 

Hình 2.15. Mô hình khuôn dưới.

b, Thiết lập mô hình vật liệu.

- Mô hình vật liệu cho chày và cối.

Trong quá trình dập, chày và cối sẽ chịu tải trọng do lực ép gây ra. Trong thực tế, khi dập phải tránh không cho khuôn bị biến dạng dẻo vì ảnh hưởng đến hình dạng hình học của sản phẩm.  Khuôn trong quá trình tạo hình có thể coi chỉ bị biến dạng đàn hồi. Đối với mô phỏng số ta coi vật liệu chày và cối không bị biến dạng dẻo mà chỉ bị biến dạng đàn hồi trong quá trình ghép nối, nhưng do lực ghép nối nhỏ và ta chỉ khảo sát bài toán biến dạng của phôi nên ta chọn vật liệu chày cối ở dạng rất cứng (Rigid).

- Mô hình vật liệu cho phôi.

Vật liệu phôi là thép C45 nên ta chon mô dình vật liệu là DIN - C45 với :

d, Giải bài toán.

Công việc này hoàn toàn dựa vào chức năng xử lý của máy tính, bài toán được thực hiện trên 1 máy tính cấu hình Pentium (R) Dual-Core CPU-E 5200. Ram 2.0GB, Ổ cứng 160GB. Sau thời gian khoảng gần 5 tiếng, máy tính thực hiện xong phần tính toán

e, Các kết quả của mô phỏng số.

-  Lực dập và thời gian dập.

Bảng 2.20.  Kết quả lực dập và thời gian dập.

Từ bảng thông số trên ta có lực dập lớn nhất là:

Pmax = 58,2 tấn.

-  Mức độ biến dạng

     Mức độ biến dạng được thể hiện bằng các vùng màu: Vùng màu xanh đậm thể hiện độ biến dạng tại vùng này là rất ít, vùng màu đỏ cam thể hiện mức độ biến dạng là nhiều nhất. Trên hình vẽ thể hiện mức độ biến dạng nhiều nhất là tại các vị trí góc vuông của khớp chữ thập, vùng giữa của khớp có mức độ biến dạng là ít nhất.

Trạng thái ứng suất lớn nhất : smax=450 MPa

Từ các thông số trên ta chọn máy dập trục khủy KA1428  để gia công. Các thông số của máy như sau:

Lực ép danh ngĩa : 63 tấn

Hành trình : 10-100 mm

Chiều cao kín của bàn máy : Khi bàn máy ở vị trí cao : 240 mm

Khi bàn máy ở vị trí thấp : 530 mm

Phần 3

ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG SỐ THIẾT KẾ KHUÔN DẬP

3.1 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU

  Chi tiết khớp nối chữ thập cần chế tạo có kích thước khá nhỏ, tuy nhiên lại chế tạo bằng phương pháp ép chảy ngang nên lực tác động lên khuôn khá lớn (Bao gồn cả lực thủy tĩnh) nên áp lực tac dụng lên khuôn khá lơn. Để giảm giá thành, sủ dụng ít vật liệu đắt tiền mà vẫn đảm bảo đủ bền cho khuôn ta cần ghép căng khuôn trên và khuôn dưới với áo khuôn

Để thuận tiện cho quá trình ga phôi và lấy sản phẩm ra ta sử dụng kết cấu lò xò cho cả khuôn trên và khuôn dưới

Ta lựa chọn kết cấu khuôn như sau.

3.2. XÂY DỰNG BỀ MẶT LÒNG KHUÔN BẰNG PHẦN MỀM SOLID.

 Từ mô hình 3D của chi tiết , ta tiến hành xây dựng bề mặt của long khuôn trên phần mêm thiết kế 3D SolidWorks.

Hình 3.2. Mô hình 3D của chi tiết.

Trước hết ta tạo một Part (chi tiết) hình trụ tròn bao quanh chi tiết

Hình 3.3. Part trụ tròn bao chi tiết.

Lưu và copy part trên làm hai part giống nhau để làm nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới. Mở một Asemblies (bản vẽ lắp), chèn 2 khối khuôn vừa tạo được ở trên cùng với mô hình của chi tiết vào

Hình 3.4. Asemblies chuẩn bị ghép khuôn.

Sử dụng lênh Insert/Mate để lắp 2 nửa khuôn vào với nhau

Hình 3.5. Ghép 2 hình trụ tạo hòm khuôn.

Kích hoạt lệnh Edit Part trên cây thiết kế cho mỗi nửa khuôn. Chọn Insert/features/Cavity. Chon chi tiết làm vật làm rỗng, nhấn OK, sau đó thoat khỏi lệnh Edit Part . Để xem 2 nủa khuôn đã cắt được chưa ta kích chuột phải vào mỗi nửa khuôn trên cây thiết kế và kích hoạt lệnh open part

Phần 4

CÁC BẢN VẼ CHI TIẾT KHUÔN NHỮNG THIẾU SÓT HẠN CHẾ CỦA ĐỒ ÁN

Sau khi hoàn thành đồ án, thực sự bản thân em cũng thấy rằng có rất nhiều điều thiếu sót và cần phải xem xét .

- Em chưa nêu ra được cơ sở lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn và các chi tiết lắp ghép.

- Chưa đưa ra được công thức tính toán để kiểm ngiệm độ bền khuôn, cũng như tối ưu hóa được bộ khuôn

- Một số bộ phận của khuôn tính công nghệ còn kém.

Tuy nhiên do thời gia còn hạn hẹp em chưa thể tìm hiểu và nêu ra được. Em mong nhận được những nhận xet góp ý của các thầy cô để có thể hoàn thành tốt hơn .

Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Công nghệ dập tạo hình khối. Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Trần Văn Cứu, Nguyễn Trung Kiên - Nhà xuất bản Bách khoa, Hà Nội (2008)

2. Công nghệ gia công áp lực. Nguyễn Đắc Trung, Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Mậu Đằng, Nguyễn Trung Kiên, Lê Trung Kiên. Lê Gia Bảo, - Bộ môn gia công áp lực , đại học Bách Khoa Hà Nội. (2010)

3. Mô phỏng số quá trình biến dạng. Nguyễn Đắc Trung, Lê Thái Hùng, Nguyễn Như Huynh, Nguyễn Trung Kiên - Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội (2011)

4. Máy búa và máy ép thuỷ lực. Phạm Văn Nghệ (Chủ biên) - Nhà xuất bản Gíao dục (2005)

5. Công nghệ tạo hình kim loại tấm. Nguyễn Mậu Đằng - Nhµ xuất bản Khoa học và kỹ thuật (2006)

6. Lý thuyết dập tạo hình. Nguyễn Tất Tiến, Nguyễn Đắc Trung - Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội (2006)

7. Máy ép cơ khí. Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc-  Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội (2005)

8. Slide bài giảng công nghệ gia công áp lực. (PGS.TS Nguyễn Đắc Trung - chủ biên)

9. Vật liệu học cơ sở. Ngiêm Hùng - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật (2007)

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"

hỗ trợ trực tuyến
doanchatluong.vn


"Doanchatluong.vn" lấy "chất lượng" làm thước đo của sự tồn tại và phát triển.
Chỉ những đồ án/tài liệu thực sự đảm bảo chất lượng chúng tôi mới đăng lên website.
Bản quyền thuộc về Đồ án chất lượng.vn