Đồ Án Gia Công Áp Lực Đề Tài Thiết Kế Dập Chi Tiết Dạng Trụ Từ Vật Liệu Thép Không Gỉ Ct3.Docx

CHƯƠNG IV Thiết kế dập chi tiết dạng trụ từ vật liệu thép Không gỉ CT3 1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 1 Khái niệm Dập vuốt là quá trình biến đổi phôi phẳng thành một chi tiết rỗng có hình dạng bất kỳ và đượ[.]

Thiết kế dập chi tiết dạng trụ từ vật liệu thép

Không gỉ CT3

1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

rỗng có hình dạng bất kỳ và được tiến hành trên các khuôn dập vuốt

Trên chuyển kim loại trong quá trình dập vuốt Sự tuần tự dịch chuyển được đặctrưng bởi sự giảm đường kính ngoài của vành và bởi sự dịch chuyển các phần tử

của phôi (1-5) theo mức độ tăngchiều sâu dập vuốt

Hình 74: Sự dịch chuyển kim loạituần tự trong qua trình dập vuốt

2 Các sản phẩm điển hình của phương pháp dập vuốt

(D-d) chuyển thành hình trụ có đường kính d và chiều cao h Vì thể tích kim loạikhi dập vuốt không thay đổi, nên khi dập vuốt hoàn toàn hình trụ, chiều cao chi tiết

h lớn hơn chiều rộng của phần vành khăn b

Như vậy, dập vuốt xảy ra nhờ biến dạng dẻo kèm theo sự dịch chuyển phầnlớn thể tích kim loại thành chiều cao

Đập vuốt là một trong những nguyên công chủ yếu của công nghệ dập nguội.Phạm vi sử dụng sản phẩm dập vuốt rất rộng rãi Rất nhiều chi tiết trong máy bay ô

tô, máy kéo, máy điện và đồ dùng trong gia đình đều chế tạo bằng phương phápdập vuốt

4.Các cách phân loại dập vuốt

Theo dạng hình học

 Theo đặc điểm biến dạng kim loại

Theo dạng hình học: có thể chia tất cả các chi tiết rỗng thành ba nhóm

1.Dạng đối xứng qua trục ( vật cốc hình tròn xoay);

Các chi tiết thuộc nhóm 2 bao gồm hình hộp vuông, hình hộp chữ nhật, hìnhhộp ô van…, có vành hoặc không có vành, có đáy phẳng hoặc không phẳng

Các chi tiết thuộc nhóm 3 bao gồm các chi tiết có hình dạng bất kỳ nhưngphức tạp và không đối xứng

 Theo đặc điểm biến dạng kim loại “

1 Dập vuốt không biến mỏng thành ( hay biến mỏng không đáng kể)

2 Dập vuốt có biến mỏng thành

3 Dập vuốt không biến mỏng thành ( hay biến mỏng không đáng kể) dập vuốtkhông biến mỏng thành khi khe hở giữa chày và cối lớn hơn hoặc bằng chiềudày vật liệu Dập vuốt có biến mỏng thành khi khe hở giữa chày vàcối nhỏ hơnchiều dày vật liệu

Trong dập vuốt không biến mỏng thành, theo phương pháp dập người ta chiara; dập có chống nhăn và dập không có chống nhăn Theo hình dạng sản phẩm,người ta chia ra: dập có vành và dập không có vành

Tùy theo đặc điểm hình học riêng biệt của từng chi tiết mà có phương pháptính toán công nghệ riêng

4 Dập vuốt có biến mỏng thành có hai phương pháp biến mỏng thành:

+ Làm thay đổi đường kính xong rồi mới biến mỏng thành;

+ Vừa thay đổi đường kính vừa tiến hành làm biến mỏng thành cùng một lúc.Với phương pháp này thì kim loại biến dạng mãnh liệt hơn

5.Ưu nhược điểm của dập vuốt :

Ưu:

- Có thể gia công được các chi tiết thành mỏng từ đơn giản đến phức tạp màcác phương pháp khác không thể làm được như cán,kéo,rèn khuôn, đúc

-Chi tiết gia công có độ chính xác cao ,bề mặt láng bóng

-Quá trình dập vuốt gần như không sinh ra phoi như rèn hoặc đúc nếu tínhtoán chính xác phôi ban đầu

- Chi tiết sau gia công bằng phương pháp dập vuốt có thể sử dụng ngay hoặcchi cần qua một vài công đoạn nhỏ là sử dụng

-Thiết bị không quá tốn kém,có thể tự động hoá cao nên năng suất cao,giáthành sản phẩm hạ

Nhược:

-Chi tiết hình thù phức tạp thì việc chế tạo khuôn khó và tốn kém nên chỉ khả thikhi sản xuất với số lượng lớn

2 – Cơ sở lý thuyết và thiết kế

Do quá trình biến dạng dẻo, thể tích kim loại luôn luôn giữ không thay đổi chonên nguyên tắc cơ bản để xác định kích thước phôi khi dập vuốt là sự cân bằng thểtích của phôi và chi tiết thành phẩm, cũng tức là cân bằng trọng lượng của chúng

Khi dập vuốt không biến mỏng thành vật liệu, người ta thường bỏ qua sự thayđổi chiều dày vật liệu và xác định phôi theo sự cân bằng diện tích bề mặt của phôi

và chi tiết thành phẩm kể cả lượng dư để cắt mép.Khi dập vuốt có biến mỏngthành, kích thước phôi được tính theo sự cân bằng thể tích phôi và thành phẩm.Trong thực tế thường gặp một số trường hợp dập vuốt sau đây:

- Dâp vuốt các chi tiết tròn hình dạng đơn giản;

- Dập vuốt các chi tiết tròn hình dạng phức tạp;

- Dập vuốt các chi tiết hình chữ nhật;

- Dập vuốt các chi tiết có hình dạng phức tạp và không đối xứng

- Dập vuốt các chi tiết có biến mỏng vật liệu

Phương pháp tính kích thước phôi trong từng trường hợp khác nhau, sau đâychúng ta chỉ nghiên cứu trường hợp thứ nhất

1.Tính toán đường kính của phôi theo công thức 12 bảng 1

20 1,4√d2+2dh hoặc 2√dH

2 Lượng dư để cắt mép chi tiết tròn xoay

Trong quá trình dập vuốt, do sự biến dạng không đồng đều cho nên sau khidập, thành chi tiết cao không đều nhau mà thường tạo thành bốn múi nên phải cắtmép, vì vậy khi tính phôi phải cộng thêm với lượng dư cắt mép Nếu chi tiết phảidập nhiều lần thì ở những lần trung gian, khi mép chi tiết đã có độ thấp nhô cao,phải tiến hành cắt mép

Đối với chi tiết hình trụ thấp mà độ phẳng ở mặt cắt không đòi hỏi cao thìkhông phải cắt mép

Trên bảng 2 ghi các lượng dư cắt mép phụ thuộc vào chiều cao tuyệt đối vàtương đối của chi tiết không có vành, còn trên bảng 3 là của các chi tiết có vànhrộng.

Bảng 2

Lượng dư theo chiều cao để cắt mép chi tiết hình trụ, mm

Chiều cao toàn

phần của chi tiết,

1,21,62,53,85,06,37,58,5

1,523,356,58910

22,5468101112

1,42,03,03,64,24,65,0

1,21,82,53,03,53,84,0

1,01,62,22,52,72,83,0

3, Thiết kế dập chi tiết dạng trụ từ thép CT3

1.Hệ số dập vuốt Đối với những chi tiết tròn xoay dập vuốt không biến mỏng

thành, hệ số dập vuốt là tỉ số giữa đường kính sau và trước lần dập:

*Chiều dày tương đối của phôi 100 = 3.100/130=2,3

Hệ số dập vuốt càng nhỏ càng tốt: Như vậy sẽ giảm được số bộ khuôn dùng đểdập, giảm bớt thời gian máy, giá thành rẻ hơn Song hệ số dập vuốt càng nhỏ thìmức độ biến dạng của kim loại càng lớn Nếu mức độ biến dạng vượt quá giới hạnbền của vật liệu sẽ gây nên phế phẩm, vì vậy việc xác định hệ số dập vuốt chínhxác có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quá trình công nghệ dập vuốt

0,73 –0,75

0,75 –0,76

0,76 –0,78

0,78 –0,79

0,79 –0,80

0,80 –0,82

0,76 – 0,780,78 – 0,790,79 – 0,800,80 – 0,810,81 – 0,820,82 – 0,84

0,78 – 0,800,80 – 0,820,81 – 0,820,82 – 0,830,83 – 0,850,85 – 0,86

0,80 – 0,820,82 – 0,840,84 – 0,850,85 – 0,860,86 – 0,870,87 – 0,88

Ghi chú: Trị số nhỏ tương ứng với bán kính lượn của cối lớn Rc = (8 – 15)S; trị sốlớn tương ứng với bán kính lượn của cối nhỏ Rc= (3-8)S

Hệ số cho trên bảng dùng với thép 08, 10, 15F và đồng thau mềm π62, π68;khi dập vuốt thép 0,5, 08BF, 10BF và nhôm, hệ số trên lấy giảm đi 10 – 20%, đốivói thép 20, 25 CT2, CT3, thép sau khi rửa axit và đồng bị biến cúng, hệ số lấytăng lên 10 – 15%

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dập vuốt.

a)Tính chất cơ học và trạng thái bề mặt của vật liệu.

Các đại lượng đặc trưng cho tính của vật liệu là giới hạn bền σ b, giới hạn chảy

σ T

và độ giãn dài tương đối δ

σ b

và σ T xác định khả năng chống biến dạng của vật liệu, chúng càng lớn thì

sự chống biến dạng càng lớn, đòi hỏi phải tốn nhiều công suất của thiết bị và làmtăng tác dụng đàn hồi

Tỉ số σ T/σ b hay hiểu số σ b - σ T chỉ rõ khả năng biến dạng dẻo của vật liệu

Tỉ số σ T/σ b giảm hay hiểu số σ b - σ T tăng thì tính dẻo của vật liệu tăng

Độ giãn dài tương đối δ cũng đánh giá khả năng biến dạng dẻo của vật liệutấm dưới tác dụng của ứng suất kéo, δ tăng thì tính dẻo tăng

Đối với hợp kim manhê và titan tính dẻo kém, phải áp dụng dập vuốt có đốtnóng

Đối với thép tấm không gỉ và chịu nhiệt, cần phải ủ trước khi dập để nâng cao

độ dẻo

Các hợp kim nhôm chóng biến cứng sau khi thường hóa hoặc tôi, cho nên cáchợp kim д1 và д16 phải dập trong phạm vi 2 giờ sau khi tôi

Độ nhẵn bề mặt càng tốt thì hệ số dập vuốt càng giảm Với bề mặt kim loại bị

gỉ, phải nâng hệ số dập vuốt lên 25 – 30%, trong nhiều trường hợp không thể dậpđược

b)Chiều dày vật liệu

Tỉ số giữa chiều dày vật liệu và đường kính phôi tăng thì hệ số dập vuốt giảm vàdập vuốt ít bị nhăn

c)Phương pháp dập vuốt.

Phương phá dập vuốt có ảnh hưởng nhiều đến hệ số dập vuốt Khi dập vuốt cóchặn phôi, hệ số dập vuốt nhỏ hơn so với dập vuốt không có chặn phôi

d)Hình dang hình học phần làm việc của chày và cối.

Bán kính lượn ở cối nhỏ làm khó khăn cho việc kéo phôi vào lòng cối, làmtăng ứng suất kéo và co thể làm đứt tiết diện nguy hiểm Ngược lại bán kính quálớn sản phẩm dễ bị nhăn Thông thường lấy bán kính lượn ở miệng cối bằng:

Rc = k(3 – 10)SKhi dập vuốt không cần chặn phôi trong lòng cối hình côn, thì hệ số dập vuốtnhỏ hơn khi dập trong hình trụ

e)Tốc độ dập vuốt.

Quá trình biến dạng xảy ra từ từ khi hệ số dập vuốt nhỏ Tốc độ dập vuốt thíchhợp được tính theo công thức:

v = 33,3 (1 + √D−d)=153.88m/s

g)Chất lượng khuôn và chất bôi trơn.

Nếu phần làm việc của khuôn có độ nhẵn bề mặt cao, khe hở giữa chày cốihợp lý, lắp và chỉnh khuôn tốt, chất bôi trơn tốt và dùng đúng quy định thì chophép giảm hệ số dập vuốt

3 Hệ số dập vuốt các chi tiết có vành rộng.

Trong quá trình dập vuốt chi tiết hình trụ có vành rộng ( h.75), mức độ biếndạng không những phụ thuộc vào tỉ số mà còn phụ thuộc vào tỉ số

Khi đã tạo nên vành rộng thì phần kim loại ở vành hầu như không tham giavào quá trình biến dạng ở cấn lần dập sau Vì vậy, khi tính toán cac bước dập, cầnchú ý đến các đặc điểm sau:

- Sau lần dập đầu, đường kính của vành phải bằng đường kính yêu cầu, kể cảlượng Khi dập những chi tiết lớn có vành rộng thì chiều cao qua các lần dậpthay đổi không nhiều lắm hoặc không thay đổi đường kính và bán kính lượn

- Khi dập những chi tiết nhỏ và trung bình thì chiều cao vật dập dần dần tănglên còn bán kính lượn thay đổi không đáng kể

- Khi chế tạo chi tiết có vành = 1,1 – 1,4 và > 1

tức là vành không lớn thì lần dập đầu tiên tạo thành chi

tiết hình trụ không có vành, ở các làn dập sau, tạo thành

vành còn lớn dần và cuối cùng thì phẳng Ở tường hợp

này, công nghệ dập giống như chi tiết hình trụ không Hình 75:Chi tiết trụ có vành hìnhtrụ có vành

Đối với chi tiết hình trụ có vành lớn, hệ số dập vuốt lần thứ nhất giới thiệutrên bảng 6 và các lần dập tiếp theo trên bảng 7

Bảng 6

Hệ số dập vuốt m 1 đối với chi tiết hình trụ có vành rộng

Chiều dày tương đối của phôi 100

0,550,530,500,470,440,420,380,350,33

0,570,540,510,480,450,420,380,350,33

0,590,550,520,480,450,420,480,350,33

0,750,780,800,82

0,760,790,820,84

0,780,800,830,85

0,800,820,840,86

4 Tính lực dập vuốt.

Lực dập vuốt thực tế bao gồm nhiều lực: lực làm biến dạng vật liệu, lực để épchặn phôi, lực để thắng lực ma sát giữa vật liệu và chày, cối… Rõ ràng là trong quátrình dập vuốt, lực không thể là một hằng số mà thay đổi theo mức độ biến dạng vàhành trình của đầu trượt, bởi vậy có nhiều công thức tính lực phức tạp Sau đây chỉ giới thiệu công thức tính lực dập vuốt dựa trên cơ sở những côngthức gần đúng xây dựng theo giá trị trung bình hoặc theo thực nghiệm của trở lựcbiến dạng

1.Công thức thực tế để tính lực dập vuốt:

Lực dập vuốt lần thứ nhất:

P1 = k1π

d1Sσ b,N=1,2.380.3,14.54.3=231958,N

Trong đó d1, d2, … dn – đường kính chi tiết qua các lần dập;

S – chiều dày vật liệu, mm;

σ b

- giới hạn bền của vật liệu, N (bảng 8);

k1, k2, … kn – hệ số phục thuộc vào hệ số dập vuốt m (bảng 9 )

*LaY; K=1,2

Bảng 8

Giới hạn bền của các vật liệu

Vật liệu σ b

,N/mm2

Thép CT1

CT2

CT3

05

08

10

15

20

25

15F

15X

20X

320 – 400

340 – 420

380 – 400 320 340 360 380 410 480 400 700 800

1X18H9, 1X18H9T Nhôm

AдM và Aд1M Đồng đỏ

Đồng thau д62(mềm) Niken

Thiếc Kẽm Hợp kim titan OT4 – 1,BT5

Hợp kim titan BT1 Hợp kim manhê

550

80 – 150 80

220 – 240 360 500 30 110 800

450 – 600

200 - 300

Bảng 10

5.Tính lực chặn phôi.

Q=P/3=231958/3=77319.3N

V- Khuôn dập vuốt.

5.1.Kích thước phần làm việc của khuôn dập vuốt.

a) Bán kính lượn của chày và cối dập vuốt (h.77)

Bán kính lượn của chày và cối, đặc biệt là cối ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng chi tiết dập và các yếu tố trong quá trình dập vuốt

Bán kính lượn của cối lớn thì lực biến dạng nhỏ nên giảm được lực dập vuốt;

độ biến mỏng kim loại ít và có thể giảm được cả số lần dập nữa Nhưng bán kính cối lớn quá dễ tạo thành nếp nhăn ở thành và nhất là ở mép sản phẩm

Bởi vậy bán kính lượn của cối phải chọn trong giới hạn cho phép, phụ thuộc vào chiều dày vật liệu, loại vật liệu và mức độ thu nhỏ đường kính qua các bước Trị số bán kính lượn của cối có thể xác định theo bảng 11, hoặc chính xác hơn tính theo công thức sau:

Rc = 0,8 √( D−d)S

=12 Trong đó: D – đường kính phôi hoặc đường kính bước trước;

d – đường kính bước tiếp theo sau;

S – chiều dày vật liệu Công thức này phù hợp với loại thép mềm dập vuốt

Bảng 12

Bán kính lượn của cối dập vuốt

Chiều dày vật liệu

(8 – 5) S(5 – 3) S(3 – 1,5) S

Ghi chú: Ở những nguyên công đầu và vật liệu mỏng

Song ảnh hưởng của Rch không quan trọng như Rc cho nên có thể thay đổi Rch

chút ít để cho công nghệ dập đơn giản hơn

Khi linh chỉnh có thể giảm bán kính chày, cối 2 – 5 lần nhưng không nhỏ hơn0,5S

b)Khe hở giữa chày và cối dập vuốt.

Khe hở giữa chày và cối dập vuốt dùng để giảm ma sát giữa cối và vật liệuđồng thời bảo đảm chất lượng của sản phẩm Nếu khe hở bé sẽ làm tăng trở lựcbiến dạng, kim loại dễ bị đứt rách, chiều dày chi tiết bị biến mỏng, chiều cao bị kéodài và chày cối chống bị mòn

Nếu khe hở lớn quá thì vật dập dễ bị nhăn, chiều cao chi tiết không đủ

Khi xác định trị số khe hở, cần phải tính đến sự hóa dày ở mép phôi khi dậpvuốt và độ không đồng đều chiều dày của vật liệu.

Khi dập vuốt có tinh chỉnh thì khe hở nhỏ hơn dập vuốt thông thường, Dậpvuốt ở nguyên công thứ nhất khe hở lớn hơn ở nguyên công trung gian

Khi dập vuốt thông thường, khe hở ở nguyên công thứ nhất bé hơn ở nguyêncông trung gian và ở nguyên công cuối cùng thì khe hở bé nhất Ngoài ra khe hởcòn phụ thuộc vào cấp chính xác của chi tiết dập

Trên bảng 13 giới thiệu những công thức để xác định trị số khe hở dập vuốt.Khi dập vuốt có độ côn của thành nhỏ thì căn cứ vào mức độ côn cho phéphoặc cần thiết để xác định trị số khe hở

Trên bảng 14 giới thiệu những số liệu tổng quát về giá trị khe hở khi dập vuốt

có chặn và sau đó có tinh chỉnh Khi dập vuốt không có chặn phôi thì lấy trị số khe

hở lớn nhất trên bản 13

Bảng 13

Khe hở giữa chày và cối khi dập vuốt tròn xoay

Dập vuốt đầu tiên

Dập vuốt trung gian

Z – khe hở về một bên giữa chày và cối, mm;

S – chiều dày danh nghĩa của vật liệu, mm;

δ

- dung sai dương trên chiều dày của vật liệu, mm;

a – số gia phụ thuộc vào chiều dày vật liệu

Vật liệu Dập vuốt lần đầu Dập vuốt trunggian Dập tinh chỉnhThép mềm

Đồng thau và nhôm

(1,3 – 1,5)S(1,3 – 1,4)S

(1,2 – 1,3)S(1,15 – 1,2)S

1,1S1,1SGhi chú: Đối với những chi tiết rỗng có chiều cao lớn đường kính nhỏ (d<30

mm = (2 – 6) nên ứng dụng dập vuốt có biến mỏng thành để giảm số nguyên công,không nên dập vuốt có tinh chỉnh

Nguyên tắc chọn khe hở dập vuốt:

- Đối với tất cả các nguyên công trừ nguyên công cuối cùng, hướng của khe

hở lấy tùy ý

- Đối với nguyên công cuối cùng:

a)Khi dập vuốt chi tiết có kích thước bên ngoài cho trước, người ta lấy khe hở

do giảm đường kính chày:

dc = dng.ct ; dch = dc = 2Z;

b)Khi dập vuốt những chi tiết có kích thước bên trong cho trước, ta lấy khe hở

do tăng đường kính cối:

dch = dtrg.ct ; dc = dch + 2Z;trong đó dc và dch – đường kính của cối và chày, mm

Z – trị số khe hở một phía;

dng.ct – đường kính ngoài của chi tiết;

dtrg.ct – đường kính trong của chi tiết

- Thường người ta chế tạo khuôn theo khe hở bé Zmin và làm việc cho đến khichày cối mòn tạo thành khe hở Z ¿ Zmax thì phải sữa chữa lớn hay sửa chữavừa

- Chày cối khuôn dập vuốt được chết tạo theo cấp chính xác 2 hoặc 3 tùytheo yêu cầu cấp chính xác của chi tiết dập và điều kiện chế tạo của từngnhà máy

4, Kết cấu của khuôn dập vuốt.

4.1 các loại khuôn dập

a) Khuôn dập vuốt đơn giản, không có chặn chống nhăn Trên hình 78 giới

thiệu khuôn dập vuốt đơn giản, không có chặn chống nhăn, bước 1 Khuôn gồm cóchày 5 được lắp trực tiếp vào lỗ của đầu trượt máy Cối 3 lắp trong đế khuôn