MỤC LỤC
MỤC LỤC……….………………………………………....………………...................................…i
LỜI NÓI ĐẦU……….………………………………………....………………................................1
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ CHI TIẾT VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ…................................2
1.1 Giới thiệu ……………………..…………….……………………………………........................2
1.1.1 Tổng quan về chi tiết………………..………………………………………..................….....2
1.1.2 Vật liệu làm kéo và vật liệu làm tay cầm……………….…………………...................…....2
1.2. Quy trình công nghệ ………………..……………………………….…...................................3
1.2.1 Phân tích kết cấu của chi tiết……………………….………………………..........................3
1.2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết…………………………......................3
1.2.3 Tính, chọn lượng dư cho các bề mặt và xây dựng bản vẽ lồng phôi……....................….4
1.2.4 Lập quy trình công nghệ……………………….…………………….......................…..…….4
Chương 2. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT ĐỊNH HÌN……………....……….................................…..12
2.1. Sơ đồ kết cấu khuôn………………………………....…………………...............................12
2.2 Chọn vật liệu cho các chi tiết trong khuôn……………....………….…............................13
2.3 Chọn máy ép ………….………………………………………………..…................................15
2.4. Cơ sở lý thuyết ……….…………………………………..…………….................................16
2.4.1 Khái niệm nguyên công Cắt hình và đột lỗ bằng khuôn………………......................…...16
2.4.2 Khe hở z……………………..…………………………………………….................……...…16
2.4.3 Kích thước làm việc của chày và cối……….……………………………......................…...17
2.5. Thiết kế khuôn dập cắt hình ……….……………..……………….............................…….....17
2.5.1. Kích thước chày cắt hình theo biên dạng lưỡi kéo……….…………...................…....…..17
2.5.2. Các chi tiết khác của khuôn dập………………………………....………….....................…19
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO KHUÔN DẬP…....27
3.1 Tổng quan về cơ cấu cấp phôi tự động. ……………………………..…......................…..27
3.1.1. Tổng quan. …………………………………....………………….………................….…...…27
3.1.2. Cấp phôi thủ công…....……………………………………………...…..……........................29
3.1.3.Cấp phôi tự động …………………....…………………………….…….…….........................29
3.2.Các phương án thiết kế cụm máy. ……………………………………............................….30
3.2.1.Cụm xả cuộn phôi……………………………………………………………….......................30
3.2.2.Cụm nắn phẳng phôi……………………………………………………................….......…..32
3.3. Lựa chọn phương án thiết kế………………………………………..……….....................…...32
3.4. Tính toán xylanh kẹp phôi…………………………………………..........................................34
3.4.1 Chọn thông số của hệ thống truyền động khí nén…………………….................….....…..34
3.4.2 Tính chọn xylanh khí nén………………………………………………….….........................35
3.4.3. Chọn van điều khiển khí nén……………………………………………….......................….37
3.5. Tính toán xylanh đẩy………………………………………………........................................37
3.5.1. Chọn thông số của hệ thống truyền động khí nén……………..…….…............................37
3.5.2. Tính chọn xylanh khí nén……………………………..........................................................38
3.5.3 Chọn van điều khiển khí nén……………………………......................................................41
3.6. Chọn các thiết bị bơm khác…………………………….....................................................41
3.6.1. Chọn bơm……………………………..................................................................................41
3.6.2. Chọn bộ lọc - điều áp - bôi trơn khí nén (FRL) ................................................................42
3.6.3. Chọn đường ống dẫn khí nén ..........................................................................................42
3.6.4. Chọn van nối ống.............................................................................................................43
3.6.5. Chọn bộ phận giảm thanh................................................................................................43
3.6.6. Cảm biến hành trình xylanh.............................................................................................44
3.7. Chọn ray dẫn hướng...........................................................................................................45
3.8. Con lăn...............................................................................................................................45
Chương 4. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ MÀI LƯỠI CẮT.........................................................................46
4.1 Lập sơ đồ gá đặt của nguyên công cần thiết kế đồ gá........................................................46
4.2 Thiết kế, chọn các cơ cấu cho đồ gá...................................................................................46
4.2.1 Cơ cấu định vị...................................................................................................................46
4.2.2 Cơ cấu kẹp chặt................................................................................................................47
4.2.3 Cơ cấu phân độ cho đồ gá................................................................................................47
4.2.4 Ụ xoay và thân đồ gá........................................................................................................48
4.2.5 Cơ cấu định vị kẹp chặt đồ gá trên bàn máy.....................................................................49
4.3 Tính lực kẹp cần thiết và xác định các thông số cho cơ cấu kẹp chặt................................49
Chương 5. THIẾT KẾ QUY TRÌNH LÀM SẠCH VÀ BẢO VỆ..................................................50
5.1 Giới thiệu về phương pháp làm sạch..............................................................................50
5.1.1 Khái niệm..........................................................................................................................50
5.1.2 Nguyên lí hoạt động..........................................................................................................51
5.2 Giới thiệu máy rửa siêu âm...............................................................................................52
5.2.1 Máy làm sạch siêu âm nhiều bể........................................................................................52
5.2.2 Cấu tạo máy làm sạch siêu âm.........................................................................................53
5.3 Phương pháp bảo vệ bề mặt...............................................................................................55
5.4 Quy trình làm sạch và bảo vệ bề mặt...................................................................................56
5.4.1 Chuẩn bị phôi và các thành phần trong quy trình..............................................................56
5.4.2 Thực hiện tẩy rửa...............................................................................................................57
KẾT LUẬN..................................................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................60
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta là một nước nông nghiệp với trình độ khoa học Đang phát triển lại trải qua một thời gian dài chiến tranh và cấm vận kinh tế nên ngày càng lạc hậu so với thế giới. Đứng trước ngày càng tụt hậu so với sự phát triển nh vũ bão của khoa học kỹ thuật Đảng và nhà nước ta đã sáng suốt đa ra quyết định phải nhanh chóng công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Từ đó các ngành khoa học kỹ thuật được chú trọng đa vào sản xuất và được nhà nước đầu tư nhiều hơn. Trong các ngành khoa học kỹ thuật đang được phát triển có ngành công nghệ gia công áp lực. Có thể nói ngành dập tấm có một vị trí quan trọng trong sự phát triển của gia công cơ khí . Bên cạnh đó khi đánh giá về sự phát triển kinh tế của một quốc gia trước tiên mọi. Chính vì vậy, em chọn đề tài thiết kế khuôn dập tấm để hoàn thành khóa học kỹ sư Công nghệ chế tạo của mình.
Đề tài của em là : "’Thiết kế khuôn dập kéo cắt’’. Để hoàn thành đồ án em đã nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Ths ……………… giảng viên trực tiếp hướng dẫn. Tuy nhiên do sự hiểu biết còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý thêm của các thầy cô để em rút kinh nghiệm về sau này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa cơ khí và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô trong suốt quá trình làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………………
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ CHI TIẾT VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.1 Giới thiệu về chi tiết
1.1.1 Tổng quan về chi tiết
- Kéo là dụng cụ cầm tay để cắt đồ vật. Nó bao gồm một cặp kim loạicạnh sắc xoay xung quanh một trục cố định. Nguyên lý hoạt động của kéo cơ bản dựa trên nguyên lý đòn bầy, tương tự như kìm. Ngoài ra cũng có một số loại kéo nhỏ gọn không dùng đinh tán cố định hai nửa lưỡi kéo mà lợi dụng tính đàn hồi của kim loại.
- Chi tiết kéo có cấu tạo cơ bản gồm phần lưỡi cắt và phần tay cầm.
1.1.2 Vật liệu làm kéo và vật liệu làm tay cầm
a, Vật liệu làm kéo
Lưỡi kéo được làm từ thép tấm Inox420J2.
b, Vật liệu làm tay cầm
- Phần tay cầm của kéo được làm từ nhựa TPE.
- Nhựa TPE có tên gọi tiếng anh là Thermoplastic Elastomer. Đây là là một loại nhựa nhiệt dẻo với khả năng chịu nhiệt tốt (-50 độ đến 120 độ). Nhựa TPE sở hữu độ bền của nhựa kỹ thuật và đặc tính dễ gia công của nhựa nhiệt dẻo.
1.2. Quy trình công nghệ
1.2.1 Phân tích kết cấu của chi tiết
- Chi tiết dạng phẳng thuôn dài.
- Chi tiết có lỗ trên thân để lắp ghép với chi tiết tương tự cùng với đinh tán để tạo thành kéo hoàn chỉnh.
1.2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
- Cũng như các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết dạng phẳng tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu:
+ Chiều dài của các lỗ cơ bản nên bằng nhau và các mặt đầu của chúng cùng nằm trên hai mặt phẳng song song với nhau là tốt nhất.
+ Kết cấu của chi tiết thuận lợi cho việc gia công nhiều vị trí cùng một lúc.
1.2.3 Tính, chọn lượng dư cho các bề mặt và xây dựng bản vẽ lồng phôi
- Từ cách gia công mài ta có thể tra được lượng dư theo bảng 1.55 [7] (Lượng dư gia công tối thiểu khi gia công mặt phẳng).
+ Mài sơ bộ : 0.05mm
+ Mài tinh sau khi mài sơ bộ : 0.03mm
- Ta chọn lượng dư cho các bề mặt:
+ Mặt ngoài : 0.5mm
+ Mặt trong : 0.5mm
1.2.4 Lập quy trình công nghệ
a, Xác định đường lối công nghệ
- Sau khi phân tích kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là hàng loạt lớn và trong điều kiện sản xuất nước ta hiện nay, ta chọn phương án phân tán nguyên công, sử dụng nhiều đồ gá chuyên dùng để gia công chi tiết trên các máy vạn năng thông dụng.
b, Lập thứ tự nguyên công
Nguyên công 1: Dập cắt hình trên máy ép trục khuỷu
Nguyên công 2: Đột lỗ trên máy ép trục khuỷu
Nguyên công 3: Mài tinh mặt B lưỡi kéo
Nguyên công 4: Mài tinh mặt A lưỡi kéo
Nguyên công 5: Mài góc vát lưỡi kéo trên máy mài
Nguyên công 10: Lắp ghép đinh tán
Nguyên công 11: Đóng gói
c, Xác định trình tự thực hiện các nguyên công
* Dập cắt hình trên máy ép trục khuỷu
Lực cắt hình phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm cắt hình, vào chiều dày và tính chất của vật liệu ; khe hở giữa chày và cối ; hình dáng và trạng thái mép cắt của chày và cối. Công thức xác định theo :
Pc = k.L.s.t (1-1)
k = 1,1¸1,3 : hệ số tính đến sự không đồng đều về chiều dày và tính chất của vật liệu, mép cắt bị mòn, chế tạo và lắp ghép khuôn không chính xác. Chọn K=1,2
L : chu vi đường tròn dập cắt : ở đây do là biên dạng nên ta tính theo đường dài lớn nhất dọc biên dạng cần cắt: L = 3,14.180 = 565,2mm
S : chiều dày vật liệu ( S= 4mm)
* Đột lỗ trên máy ép trục khuỷu:
-/ Đột lỗ Ø4:
Ta có vật liệu của chi tiết đã cho là 420J2 có σB = 540 MPa và chiều dày S=4 mm.
- Lực cắt đột là:
Pcắt = L.S.σcp . k (1-2)
Chu vi đường bao cắt:
LØ4 = π.D = 3,14.4 = 12,56 mm = 12,56. 10-3 m
Thay vào công thức (1-2) có lực cắt lỗ Ø4 là:
Pcông nghệ 1 = Pcắt Ø4 = L.S.σcp.k= 12,56. 10-3. 4.10-3. 400.106. 1,2 = 24115 N/m2
- Chọn máy:
Chọn máy để thực hiện nguyên công là máy mài phẳng 3II722 với các thông số máy như sau: [3]
+ Kích thước bàn máy: 1600x320mm
+ Công suất động cơ chính: 15(kW)
+ Giới hạn vòng quay: 1500 (vòng/phút)
- Chọn đá mài:
+ Tra bảng 4 - 170[1] ta chọn thông số của đá mài III - loại đá có profin thẳng có chất kết dính bakelit như sau:
Vật liệu mài : 1A; độ hạt: 42
D = 125 (mm); B = 30 (mm); d = 35 (mm)
* Mài tinh mặt A lưỡi kéo:
- Gia công mặt phẳng:
Dung sai: Không yêu cầu
Độ bóng: Rz=1,6 tương ứng cấp nhẵn bóng là Ra=9 (theo bảng 5 - [4])
Ta chọn phương pháp gia công là mài tinh.
- Chọn máy:
Chọn máy để thực hiện nguyên công là máy mài phẳng 3II722 với các thông số máy như sau: [3]
+ Kích thước bàn máy: 1600x320mm
+ Công suất động cơ chính: 15(kW)
+ Giới hạn vòng quay: 1500 (vòng/phút)
- Chọn đá mài:
+ Tra bảng 4 – 170[1] ta chọn thông số của đá mài III – loại đá có profin thẳng có chất kết dính bakelit như sau:
Vật liệu mài : 1A; độ hạt: 42
D = 125 (mm); B = 30 (mm); d = 35 (mm)
- Tra chế độ cắt: Tra bảng 5-55[2]
+ Mài tinh
Lượng dư: 0,5 mm
Chọn chiều sâu cắt t = 0,015 (mm)
Lượng chạy dao: S = 0,25.B = 0,25.30 = 7,5 (m/phút)
* Mài góc cắt lưỡi kéo
- Gia công mặt phẳng:
Dung sai: Không yêu cầu
Độ bóng: Rz=1,6 tương ứng cấp nhẵn bóng là 
9 (theo bảng 5 - [4])
- Chọn máy:
Chọn máy để thực hiện nguyên công là máy mài phẳng 3II722 với các thông số máy như sau: [3]
+ Kích thước bàn máy: 1600x320mm
+ Công suất động cơ chính: 15(kW)
+ Giới hạn vòng quay: 1500 (vòng/phút)
- Chọn đá mài:
+ Tra bảng 4 – 170[1] ta chọn thông số của đá mài uk – loại đá chậu côn có góc côn 75
có chất kết dính bakelit như sau:
Vật liệu mài : 1A; độ hạt: 42
D = 100 (mm); B = 25 (mm); d = 15 (mm)
- Tra chế độ cắt: Tra bảng 5-55[2]
+ Mài sắc:
Lượng dư: 0,46 (mm)
Chọn chiều sâu cắt t = 0,04 (mm/hành trình kép)
Lượng chạy dao: S = 0,3B = 0,3.25 = 7,5 (m/phút)
* Làm sạch và bảo vệ bề mặt
Kéo sau khi được ép tay cầm được treo vào bể sục rửa của máy rửa siêu âm để làm sạch bề mặt khỏi dầu và các tạp chất, kim loại khi gia công cắt gọt.
Sau đó kéo được đặt ngoài không khí để tiến hành quá trình tự thụ động hóa bề mặt.
* Kiểm tra và in ấn
Kéo được kiểm tra các góc cạnh, chất lượng bề mặt, kích thước , độ phẳng , độ thẳng, độ ăn khớp.
* Lắp ghép đinh tán
* Đóng gói
Chương 2. THIẾT KẾ KHUÔN CẮT ĐỊNH HÌNH
2.1. Sơ đồ kết cấu khuôn
Khuôn dập liên hoàn giúp tạo nhanh một chi tiết hoàn chỉnh trong một lần dập, trong bộ khuôn sẽ có nhiều trạm dập (chày và cối), hoạt động cùng lúc trên một tấm thép và sẽ cắt cũng như uốn chi tiết theo hình dạng liên tục và tạo ra sản phẩm
Khuôn dập liên hoàn có cấu tạo khá phức tạp gồm nhiều chi tiết được lắp ráp với nhau, bao gồm nhiều cặp chày cối được xếp đặt trên cùng một đế khuôn thực hiện các nguyên công dập khác nhau như dập cắt , dập nổi , uốn , dập vuốt ,... Mỗi một vị trí làm việc thực hiện một hoặc nhiều bước công nghệ riêng biệt, nhờ có cấp phôi tự động được chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các vị trí để hoàn thành chi tiết cần chế tạo.
Một bộ khuôn hoàn chỉnh được cấu thành bởi các cụm chi tiết sau :
- Cụm đế trên và đế dưới gá đặt các chi tiết khuôn và gá khuôn lên máy.
- Cụm các chi tiết làm việc bao gồm các cặp chày cối
- Cụm áo chày, áo cối, để gá đặt và định vị chày cối.
- Cụm gỡ bỏ phế liệu.
2.2 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.
Xuất phát từ đó mà thép trong khuôn dập cần phải có độ cứng cao, độ bền cao và chịu mài mòn tốt.
Trong quá trình chế tạo những chi tiết của khuôn dập, cần phải chú ý đến công việc nhiệt luyện, để đảm bảo độ cứng và tổ chức của kim loại.
Vì vậy ta sử dụng vật liệu SKD11 (JIS) tương ứng với X12M (ΓOCT) và 160Cr12Mo (TCVN).
* Lưu ý: thành phần hóa học của thép SKD11 trên thực tế có thể có nhiều sai khác so với thành phần hóa học chuẩn của loại thép này được quy định trong tiêu chuẩn, chẳng hạn hàm lượng cacbon có thể thấp hơn khá nhiều (0.932%÷1.149% so với 1.4%÷1.6% như trong tiêu chuẩn).
Vấn đề nâng cao chất lượng và tuổi thọ của khuôn dập nguội đang là mục tiêu quan tâm của công nghiệp Việt Nam trong thời kỳ đổi mới, nhằm sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ, có tính cạnh tranh trong khu vực và trên thế giới. Để giải quyết được vấn đề đó, cần phải có chế độ xử lý nhiệt hợp lý để đảm bảo cơ tính làm việc của khuôn dập nguội.
2.3 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
- Công suất của máy cần phải đủ để thực hiện nguyên công
- Chiều cao kín của máy cần phải phù hợp với chiều cao kín của khuôn
- Kích thước của đầu trượt và bàn máy cần đảm bảo lắp được khuôn và các cơ cấu cấp phôi,...
- 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 = Z = 256374 N/m2
Từ những đặc điểm trên ta chọn máy ép trục khủyu do ưu tiên tự động hóa và năng suất cao hơn. Chọn Máy trục khuỷu Aida 110 tấn NC1-1100
* Máy gia công:
Thông số máy NC1-1100 như sau:
- Lực ép danh nghĩa: 110 tấn
- Hành trình đầu trượt: 180mm
- Chiều cao hở: 350 mm
- Kích thước bàn máy: 630x520 mm
2.4. Cơ sở lý thuyết
2.4.1 Khái niệm nguyên công Cắt hình và đột lỗ bằng khuôn
Cắt hình và đột lỗ là những nguyên công được sử dụng để tạo ra các chi tiết
phẳng từ các phôi tấm, dải hoặc băng và cũng có thể để cắt phôi cho các nguyên
công uốn, dập vuốt và tạo hình.
2.4.2 Khe hở z
Là khe hở giữa chày và cối khi cắt hình hoặc đột lỗ. Khe hở z nhỏ thì các chi tiết được cắt ra có kích thước chính xác hơn, phẳng và không cần nắn lại; tuy nhiên nó làm tăng sự tập trung ứng xuất pháp 𝜎𝑧 ở các mép làm việc của chày và cối khiến các mép sắc nhanh bị cùn, dẫn tới giảm độ cứng vững và tuổi thọ của khuôn.
2.5. Thiết kế khuôn dập cắt hình
2.5.1. Kích thước chày cắt hình theo biên dạng lưỡi kéo
Với chi tiết có chiều dày 4 mm, theo nguyên tắc lấy khe hở, khe hở 1 phía giữa chày và cối là
Z = 0.26 mm
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 = 28 mm
- Tuy nhiên nó còn phụ thuộc chiều cao của cối dập chọn chiều cao cối là 30 mm
Kiểm tra sự nén chày
Việc chế tạo chày và cối cắt hình tùy thuộc vào quá trình xếp phôi và quá trình phân chia.
2.5.2. Các chi tiết khác của khuôn dập
* Bulon, vít
Vật liệu làm bulon, vít là thép CT38 có giới hạn chảy σch = 23 kG/mm2
Điều kiện bền của bulon, vít được xác định theo điều kiện bền cắt thân bulon và điều kiện bền dập: [τ] = 0,4.23 = 9,2 kG/mm2 ;
Đối với cối : P = 186963,77 kG ; z =4 ; i = 2 ;
Thay số vào công thức trên ta tìm được đường kính nhỏ nhất của bulon, vít: d ≥ 14.52m
Do đó, ta chọn bu lông M16x1,5.
Đối với chày : để hạn chế tới mức tối đa chủng loại ren vít, bulon sử dụng trong lắp ghép (dễ dàng cho việc sửa chữa và thay thế) nên ta sử dụng ngay những bulon, vít dùng cho lắp ghép cối. Như thế sẽ đồng bộ, dễ bảo trì, thay thế.
* Thiết kế bộ phận định vị
Kích thước chốt định vị được ấn định tùy thuộc vào kích thước phần làm việc của các chi tiết (chày, cối và tấm chặn). Các loại chốt định vị đã được tiêu chuẩn hóa, do đó, việc sử dụng các chốt định vị cần theo tiêu chuẩn để dễ dàng thay thế, sửa chữa khuôn khi cần thiết.
* Bộ phận đẩy sản phẩm
Với khuôn dập sản phẩm tròn xoay thì cần thiết phải có bộ phận đẩy sản phẩm. Bao gồm: bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi cối và bộ phận đẩy (gỡ) sản phẩm ra khỏi chày.
Bộ phận gỡ sản phẩm ra khỏi chày, ngoài tác dụng nói trên còn đảm nhận chức năng làm bộ phận chặn phôi.
* Thiết kế đế khuôn
Với đế khuôn, vật liệu là thép C45. Đây là loại thép cacbon chất lượng tốt.
Đế khuôn dưới có khoan các lỗ để lắp chày dập vuốt lên đó bằng liên kết bulon hoặc vít. Đồng thời có khoan các lỗ để chốt đẩy sản phẩm thông qua.
Ngoài ra còn có các lỗ để lắp chốt định vị giữa chày với đế khuôn, chốt định vị giữa bộ phận chặn, lỗ lắp trụ dẫn hướng, lỗ thông hơi.
* Tấm đế dưới :
Đế khuôn dưới như hình 2.16.
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO KHUÔN DẬP
3.1 Tổng quan về cơ cấu cấp phôi tự động.
3.1.1. Tổng quan.
Vào đầu thế kỷ 20 bắt đầu có máy tự động nhiều trục chính máy tự động tổ hợp đường dây tự động liên kết mềm và liên kết cứng dùng trong sản xuất hàng loạt hàng khối. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của điều khiển học và các quy luật chung của quá trình điều khiển và truyền tin trong các hệ thống có tổ chức đã góp phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hóa các quá trình sản xuất vào công nghiệp.
Trong những năm gần đây, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hóa trong sản xuất loạt nhỏ. Điều này phản ánh xu thế chung của một nền kinh tế thế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn và hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ và hàng khối thay đổi. Nhờ những thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công cơ của thế giới trong những năm cuối của thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 đã có những thay đổi sâu sắc.
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các ngành khoa học về điều khiển, công nghệ thông tin, tự động hóa, thì việc áp dụng các thành tựu của các ngành vào việc cải tiến các máy móc, dây chuyền sản xuất để tăng khả năng tự động hóa là yêu cầu cấp thiết hiện nay đối với nền sản xuất trong nước cũng như trên thế giới.
3.1.2. Cấp phôi thủ công.
Cấp phôi thủ công ở đây chính là đưa phôi đến vị trí dập tiếp theo dựa vào việc tác động của người công nhân như: bấm nút hay gạt cần…, sau hết hành trình dập tháo phôi và cho dập tiếp tục theo chiều ngược lại,…. Như vậy một người công nhân chỉ điều khiển một máy dập trong suốt ca làm việc của mình.
3.2.Các phương án thiết kế cụm máy.
3.2.1.Cụm xả cuộn phôi
* Phương án 1: Trục vít – tay quay
- Hoạt động:
Khi ta quay tay quay (1) trục vít (2) quay theo, nhờ ăn khớp ren nên làm cho trục vít (2) tiến vào hoặc đi ra và đồng thời kéo trục phụ (3) tiến vào và ra theo. Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi (7) bung ra hoặc co lại để kẹp chặt cuộn phôi.
- Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản
+ Giá thành rẻ
- Nhược điểm:
+ Không tự động hóa được
* Phương án 2: Xylanh thủy lực
- Hoạt động:
Xylanh thủy lực (5) truyền động cho ty trong (1), dẫn đến trục phụ (2) tịnh tiến theo. Do đó làm bộ phận kẹp cuộn phôi (7) bung ra hoặc co lại để kẹp chặt cuộn phôi
- Ưu điểm:
+ Có thể tự động hóa hoàn toàn
+ Lực kẹp lớn
+ Kẹp nhanh chóng
+ Kẹp được nhiều phôi kích thước khác nhau
- Nhược điểm
+ Giá thành cao
3.2.2. Cụm nắn phẳng phôi
Phương pháp cấp phôi dùng con lăn:
- Hoạt động: Khi động cơ chạy kéo theo bộ truyền làm quay con lăn dẫn phôi vào máy dập
- Ưu điểm:
+ Tự động hóa hoàn toàn
+ Cơ cấu dẫn phôi không gây tiếng ồn
+ Tuổi thọ cao
+ Giá thành cao
- Nhược điểm :
+ Thiết lập chương trình điều khiển phức tạp
3.3. Lựa chọn phương án thiết kế
Dựa vào các yêu cầu về sản phẩm ta chọn phương án:
- Cụm xả phôi dùng trục vít tay quay
- Bàn cấp phôi dùng con lăn:
Phương pháp dùng xylanh khí nén:
- Hoạt động: Phôi đi qua con lăn 2, được định vị bởi con lăn 3. Sau đó xylanh 4 kẹp phôi và kéo phôi vào máy dập. Xylanh 5 có nhiệm vụ giữ phôi .
- Ưu điểm:
+ Tự động hóa hoàn toàn
+ Giá thành rẻ
+ Dễ lắp đặt, thiết lập chương trình đơn giản
- Nhược điểm:
+ Gây tiếng ồn khi làm việc
+ Tuổi thọ không cao
* Quy trình công nghệ của hệ thống:
Mô tả quy trình công nghệ:
- Bước 1: Đưa cuộn phôi vào trục giá phôi
- Bước 2: Xoay tay quay- trục vít để cơ cấu kẹp chặt kẹp và giữ phôi
- Bước 5: Khi cảm biến của bộ ép nắn phát hiện có vật thì xylanh hạ bộ ép nắn phôi đi xuống lăn ép phôi với lực phù hợp để nắn phẳng tấm thép.
- Bước 6: Con năn cấp phôi có nhiệm vụ kéo phôi đưa vào máy dập với chiều dài và tốc độ theo yêu cầu
3.4. Tính toán xylanh kẹp phôi
3.4.1 Chọn thông số của hệ thống truyền động khí nén
Xy lanh khí nén (bộ phận chấp hành) : Loại xylanh đôi tác dụng 2 chiều, có cần 1 phía, có khả năng chống xoay.
Vận tốc chuyển động trung bình của xilanh khí nén là : v = 1-2 m/s
Hành trình làm việc của piston : 5-20 mm
3.4.2 Tính chọn xylanh khí nén
Sơ đồ phân bố áp suất và lực trên xylanh như hình vẽ :
Tải trọng tác dụng lên cần piston: F = m.g = 0,6437.10 = 6,437 (N)
D = 16 (mm) => d = 8 (mm)
Thỏa mãn tải trọng yêu cầu khi xilanh đi về
Dựa vào AirTac Product catalogue ta chọn xi lanh có: D = 16 (mm), d = 8 (mm)
3.4.3. Chọn van điều khiển khí nén
Chọn van điều khiển 5/2 4V210 AirTac 2 đầu solenoid có:
- Loại dòng chảy: khí
- Kích thước cổng vào và ra khí nén: 1/4 in = 6 mm
- Kích thước cổng xả khí: 1/8 in = 3 mm
- Loại van: 5 cổng 2 vị trí
- Áp suất hoạt động: 0,15 – 0,8 Mpa
- Áp suất kiểm tra: 1,5 Mpa
3.6. Chọn các thiết bị bơm khác
3.6.1. Chọn bơm
Với áp suất khí nén cần dùng từ 0,1 – 0,7 Mpa = 14,5 – 101,53 pis. Lưu lượng khí cấp vào liên tục.
Dựa vào các thông số trên ta chọn bơm Puma OF105 có:
+ Công suất: 0,75 KW
+ Lưu lượng: 170 l/min
+ Áp suất làm việc: 115 psi
+ Áp suất tối đa: 150 psi
+ Tần số: 60Hz
3.6.2. Chọn bộ lọc - điều áp - bôi trơn khí nén (FRL)
Chọn FRL GC300-08 AirTac có:
- Loại dòng chảy: khí
- Kích thước cổng vào khí nén: 1/4 in = 6 mm
- Phạm vi áp suất cho phép: 0,15 – 0,9 Mpa
- Áp suất tối đa: 1 Mpa
- Áp suất kiểm tra: 1,5 Mpa
- Dung tích chứa: 40 CC = 40 ml
3.6.4. Chọn van nối ống
Chọn van PC602 có:
- Đường kính van nối ống: 6 mm
- Khối lượng: 15,5 g
- Áp suất làm việc: 0-0,9 Mpa
- Áp suất kiểm tra: 1,5 Mpa
- Màu: xám hoặc đen
3.6.6. Cảm biến hành trình xylanh
Chọn cảm biến từ DS1-BP có
- Loại cảm biến: transistor PNP Cách hoạt động:
+ Khi không có tác động là 0, mức 0 tương đương với điện áp nguồn là 0V
+ Khi có tác động là 1, mức 1 tương đương với điện áp nguồn của cảm biến.
- Điện áp hoạt động: 24V DC
- Cường độ dòng điện tối đa: 200mA
- Kích thước dây dẫn: 4 mm
- Độ nhạy: 60-75 Gauss
- Tấn số tối đa: 1000 Hz
3.7. Chọn ray dẫn hướng
Chọn ray dẫn hướng TBI TRS 35VN có các thông số như bảng dưới.
Chương 4. THIẾT KẾ ĐỒ GÁ MÀI LƯỠI CẮT
4.1 Lập sơ đồ gá đặt của nguyên công cần thiết kế đồ gá
Nguyên công 5 (Mài góc vát) và nguyên công 6 (Mài góc cắt) được sử dụng cùng 1 loại đồ gá, cùng một phương pháp định vị, kẹp chặt và sử dụng cùng một loại máy nên ta thể hiện sơ đồ gá đặt, định vị và kẹp chặt của Nguyên công 5 cho cả hai nguyên công.
a, Phương pháp định vị chi tiết
- Nguyên công này là nguyên công mài nên đồ gá cần thiết kế là đồ gá mài, yêu cầu định vị đủ 6 bậc tự do.
- Nguyên công này được thực hiện sau khi thực hiện nguyên công mài tinh mặt phẳng B của chi tiết (mặt B là chuẩn định vị tinh).
- Phương pháp định vị chi tiết cụ thể như sau:
+ Mặt đáy được định vị bằng hai phiến tì: hạn chế 3 bậc tự do gồm hai bậc xoay và một bậc tịnh tiến.
+ Mặt bên được định vị bằng hai chốt trụ ngắn: hạn chế 3 bậc tự do còn lại.
b, Phương pháp kẹp chặt
Chi tiết được kẹp chặt bằng cơ cấu ren vít, bulong đai ốc.
4.2 Thiết kế, chọn các cơ cấu cho đồ gá
4.2.1 Cơ cấu định vị
Cơ cấu này gồm:
+ Phiến tì
+ Chốt trụ ngắn
4.2.2 Cơ cấu kẹp chặt
Ta chọn cơ cấu kẹp bulong - đai ốc - mỏ kẹp để kẹp chặt chi tiết.
4.2.4 Ụ xoay và thân đồ gá
Ụ xoay như hình 4.2.
+ Mài tinh:
Lượng dư: 1,41 (mm)
Chọn chiều sâu cắt t = 0,04 (mm)
Lượng chạy dao: S = 0,5B = 0,5.25 = 12,5 (m/phút)
Công suất: Px = 163,81(N)
Công suất tiêu hao cho trục chính mang đá mài có thể tính: N = 4,91 kW
b, Lực kẹp
Trong thực tế đôi khi không cần cơ cấu kẹp chặt, nếu chi tiết có khối lượng lớn và khi gia công với lực cắt có giá trị nhỏ. Kẹp chặt cũng không cần thiết trong những trường hợp nếu lực cắt khi gia công có xu hướng ấn chi tiết xuống cơ cấu định vị.[11]
Như vậy, theo sơ đồ đặt lực ở trên ta thấy các thành phần lực cắt có xu hướng ấn chi tiết xuống cơ cấu định vị nên kẹp chặt không cần thiết trong trường hợp này.
Chương 5. THIẾT KẾ QUY TRÌNH LÀM SẠCH VÀ BẢO VỆ
5.1 Giới thiệu về phương pháp làm sạch
5.1.1 Khái niệm
- Làm sạch bằng sóng siêu âm là một loại quy trình làm sạch sử dụng hiện tượng xâm thực gây ra bởi các chu kỳ nén và làm loãng khí ở tần số siêu âm. Tần số siêu âm là sóng âm dao động ở tần số 20 kHz trở lên. Trong quá trình này, bộ phận được ngâm trong bể chứa đầy dung dịch làm sạch. Nồng độ dung dịch làm sạch, nhiệt độ bể và thời gian ngâm được kiểm soát cẩn thận để tạo ra hiệu quả làm sạch cần thiết. [9]
- Sóng siêu âm ở các máy rửa siêu âm là sóng cơ và nó mang đầy đủ các tính chất vật lý như phương thức truyền, tính phản xạ, giao thoa sóng… trong các môi trường truyền khác nhau. [9]
5.1.2 Nguyên lí hoạt động
- Khi một sóng cơ học tạo ra trong chất lỏng, dưới tác dụng của áp suất một lượng vật chất được dồn nén tạo thành các con sóng, sóng này được dịch chuyển về phía có áp suất thấp hơn và được lan truyền theo các hướng khác nhau nhưng mạnh hơn cả vẫn là hướng thẳng trực tiếp của lực đẩy. Chùm sóng này chứa vô số chùm sóng có tần số cao hơn tạo nên, vì vậy xuất hiện trong chùm sóng các bong bóng. Kích thước những bong bóng này phát triển khá đa dạng, thông thường phụ thuộc vào tần số của sóng siêu âm. Sóng siêu âm càng cao kích thước bong bóng càng nhỏ. [9]
- Những bong bóng này di chuyển kế tiếp nhau trong môi trường chất lỏng cho đến khi đập vào bề mặt vật cản trên đường truyền sóng. Dưới tác dụng lực nén của sóng các bong bóng vỡ tung tạo ra các vụ nổ, bắn các hạt chất lỏng trực tiếp vào bề mặt vật. Những vụ nổ này chia cắt các màn chất bẩn, bụi cặn phủ trên bề mặt và kéo chúng ra khỏi vật khi có áp suất âm xuất hiện trong lòng chất lỏng gần sát bề mặt vật. [9].
5.2 Giới thiệu máy rửa siêu âm
5.2.1 Máy làm sạch siêu âm nhiều bể
Loại này có các bể riêng biệt cho các bước khác nhau của quy trình làm sạch. Phổ biến nhất là có hệ thống ba bể, trong đó mỗi bể là một trạm thực hiện việc làm sạch, súc rửa, sấy khô. Đối với dây chuyền sản xuất có công suất cao hơn, nhiều bể làm sạch được sử dụng.
5.2.2 Cấu tạo máy làm sạch siêu âm
a, Đầu dò siêu âm:
Đầu dò siêu âm chuyển đổi một dạng năng lượng, thường là điện hoặc cơ, thành rung động siêu âm.
Đầu dò siêu âm áp điện: Loại đầu dò này chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) trực tiếp thành năng lượng cơ học từ hiện tượng được gọi là hiệu ứng áp điện nghịch đảo. Áp điện xảy ra khi vật liệu giải phóng năng lượng điện khi bị căng thẳng. Hiệu ứng ngược lại, áp điện nghịch đảo, được sử dụng cho các bộ chuyển đổi siêu âm trong đó việc áp dụng điện trường vào vật liệu áp điện gây ra sự thay đổi các hạt mang điện trong cấu trúc tinh thể của vật liệu.
b, Máy phát siêu âm:
Máy phát siêu âm là thành phần chính của máy làm sạch siêu âm. Bộ phận này nhận năng lượng và chuyển đổi thành dạng phù hợp để cung cấp năng lượng cho đầu dò ở tần số mong muốn. Tần số điện tiêu chuẩn của hệ thống điện là 50 và 60 Hz. Vì tần số siêu âm nằm trong khoảng từ 20 kHz trở lên nên tần số nguồn điện phải được thay đổi thành dải thích hợp, tùy thuộc vào loại chất gây ô nhiễm cần loại bỏ và độ bền cơ học của bộ phận.
e, Máy gia nhiệt
Sử dụng trong bể chứa dung dịch tẩy rửa để tăng hiệu quả tẩy rửa và sử dụng trong bể sấy khô.
5.3 Phương pháp bảo vệ bề mặt
Thụ động hóa, tạo lớp bảo vệ bề mặt inox.
Inox (Thép không gỉ) hợp kim thành phần chủ yếu là Fe và ít nhất 10.5 % Cr. Ngoài ra có các chất khác như Mo, Ni…% các chất ít hay nhiều tùy thuộc vào loại Inox. [10]
Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn rất cao phụ thuộc vào tỷ lệ Cr có trong nó. Khi Cr trong Inox tiếp xúc với O2, thì một lớp Cr2O3 rất mỏng xuất hiện trên bề mặt. Lớp Cr2O3 này không thể thấy bằng mắt thường, đảm bảo bề mặt thép không gỉ vẫn sáng bóng. Chúng hoàn toàn không tác dụng với H2O và không khí, nên bảo vệ được hợp kim bên dưới. Do đó ngăn ngừa được phản ứng của Fe và các chất khác với O2 tạo thành các oxit có màu (bị gỉ). [10]
5.4 Quy trình làm sạch và bảo vệ bề mặt
5.4.1 Chuẩn bị phôi và các thành phần trong quy trình
a, Phôi
Phôi được treo vào các giá đặt bên ngoài bể để sẵn sàng tẩy rửa.
b, Dung dịch tẩy rửa
Dung dịch làm sạch không chỉ đóng vai trò là môi trường truyền sóng siêu âm mà còn ảnh hưởng đến số lượng và kích thước của bọt khí tạo ra. Vì vậy, đặc tính của dung dịch tẩy rửa ảnh hưởng đáng kể đến hiện tượng tạo bọt. [9]
5.4.2 Thực hiện tẩy rửa
- Bước 1: Treo giàn bộ phận cần tẩy rửa vào trong bể tẩy rửa đã được cài đặt các thông số trước đó trong 20 phút.
- Bước 4: Treo giàn bộ phận đã được sấy khô vào nơi khô thoáng để quá trình thụ động hóa bề mặt Inox được diễn ra thuận lợi.
KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp là phần nhiệm vụ cuối cùng và quan trọng nhất trong quá trình học chuyên ngành chế tạo cơ khí nói riêng và trong chương trình học kỹ thuật cơ khí nói chung. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã được tổng hợp và vận dụng các kiến thức đã học được trong 5 năm, từ kiến thức trong chuyên ngành lẫn các kiến thức khác:
- Kiến thức về gia công áp lực.
- Quy trình công nghệ gia công sản phẩm tấm.
- Sử dụng thành thạo phần mềm hỗ trợ vẽ kỹ thuật 3d, 2d
- Cách làm bài cũng như kỹ năng thuyết trình một vấn đề, đề tài…
Vận dụng những kiến thức trên, đồ án tốt nghiệp của em đã làm được các vấn đề sau:
- Giới thiệu về chi tiết và quy trình công nghệ.
- Thiết kế khuôn cắt định hình.
- Tính toán thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động cho khuôn dập.
- Thiết kế đồ gá mài lưỡi cắt.
- Thiết kế quy trình làm sạch và bảo vệ.
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em xin cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Ths……………… đã chỉ dẫn tận tình cho em. Đồng thời, em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn đã giảng dạy cho em các kiến thức cần thiết để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. TS. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1), NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007.
[2]. PGS. TS. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 2), NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007.
[3]. PGS. TS. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 3), NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007.
[4]. GS. TS. Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007.
[5]. Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình, Chế độ cắt gia công cơ khí (tập 1), NXB Đà Nẵng.
[6]. PGS. TS. Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường, NXB Giáo dục.
[7]. https://www.m-t.com.vn/chi-tiet/427/thu-dong-hoa-tao-lop-bao-ve-be-mat-inox
[8]. GS. TS. Trần Văn Địch, Đồ gá, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006.
[9]. V. L. MARTREN CO, L. I RUDMAN, biên dịch Võ Trần Khúc Nhã, NXB Hải Phòng.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"