Thiet ke cong nghe dap va thiet ke quy trinh cong 165385

Phơng án tạo phôi Để chi tiết sau khi chế tạo đạt đợc những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, ngời kỹ s công nghệ phải xác định kích thớc của phôi và chọn phôi thích hợp với điềukiện sản xuấ

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, ngành cơ khí cómột vai trò quan trọng trong sự nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, ngành cơ khí cómột vai trò quan trọng trong sự phát triển của nên kinh tế quốc dân Trong đóngành cơ khí chế tạo máy đóng một vai trò then chốt đảm bảo thiết kế, sản xuất

ra các trang thiết bị và dụng cụ lao động cho các ngành kinh tế khác

Để đáp ứng đợc nhu cầu của ngành kinh tế quốc dân, với sự phát triểnkhoa học kỹ thuật ngày càng cao thì lĩnh vực khoa học công nghệ về chế tạo máycần phải đợc đầu t và phát triển Mục tiêu cuối cùng của ngành chế tạo máy lànhằm đạt đợc chất lợng sản phẩm tốt, năng suất cao giá thành hạ

Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng nhất mà mỗisinh viên Đại học kỹ thuật phải thực hiện Đồ án tốt nghiệp nhằm tổng kết lạimột cách cơ bản, toàn bộ những kiến thức đã trang bị cho sinh viên trong suốtquá trình học tập, đồng thời giúp sinh viên ý thức đợc công việc, kỹ năng cơ bảncủa ngời cán bộ kỹ thuật

Với bản đồ án: "Thiết kế công nghệ dập và thiết kế quy trình công nghệ

gia công trục răng" mà em thực hiện đã mang lại cho em nhiều điều bổ ích.

Trong quá trình làm đồ án giúp em ôn lại những kiến thức đã học nh:

- Công nghệ chế tạo máy

- Máy cắt, dao cắt kim loại

- Kỹ thuật chế tạo máy

- Sức bền vật liệu,

Ngoài ra còn là động lực phát huy tính sáng tạo và tự nghiên cứu cho mỗisinh viên Với kiến thức còn nhiều thiếu khuyết, tài liệu tham khảo còn hạn chếnhng đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn Th.S Bùi Ngọc Trân và thầygiáo ThS Trần Anh Đức cùng các thầy cô giáo trong khoa, bạn bè và sự nỗ lựccủa bản thân em đã hoàn thành đồ án

Việc làm đồ án tốt nghiệp là một quá trình học tập mang tính tổng hợp

Do vậy em rất mong đợc các thầy cô đóng góp ý kiến để bản đồ án của em hoànthiện hơn

Trục là chi tiết đợc sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí Nó có nhiệm

vụ truyền mô men soắn tới các trục hoặc các chi tiết khác thông qua bộ truyềnbánh răng, py ly, đai, bánh xích ở đây ta thấy chi tiết cần chế tạo là trục răngcủa hộp truyền lực Trên trục có lắp các ổ lăn, then, bánh răng Vì vậy khi chếtạo cần phải chú ý đến kết cấu, các yêu cầu kĩ thuật của chi tiết

2 Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.

Đặc điểm các chi tiết trục là có những bề mặt chính nh là cổ trục, then dùng để lắp ghép với những chi tiết khác nh ổ lăn, then, bánh răng Vì vậy độchính xác của các bề mặt này yêu cầu khá cao Ngoài những bề mặt chính còn cónhững bề mặt phụ nó không yêu cầu độ chính xác cao Để đảm bảo tính ổn địnhcũng nh độ bền của trục và một số chi tiết khác lắp trên trục, vì vậy trục răng cần

đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Vật liệu chế tạo trục răng là thép 45, chi tiết có độ cứng cao 230  320

HB để đạt đợc yêu cầu này ta dùng biện pháp tôi sau đó ram thấp

- Bề mặt làm việc 90, 120, 115 đạt độ nhẵn bề mặt cấp bẩy, cấp sáu

do đó cần phải gia công mài lần cuối

- Độ đảo của trục cho phép  0,01  50 HRC do đó cần phải tôi cao tần vàram thấp

- Bề mặt ren lỗ M16  1,5 không yêu cầu độ chính xác và độ nhẵn bề mặtcao nên ta chọn phơng pháp gia công là khoan rồi tarô

- Các mép vát 2  450 yêu cầu độ chính xác không cao nên ta chọn phơngpháp gia công tiện

- ở tiết diện thay đổi ta dùng các góc lợn nhằm giảm ứng suất tập trung

- Bề mặt then có yêu cầu độ chính xác tơng đối cao nên ta chọn phơngpháp phay bằng dao phay ngón

- Các bề mặt bề mặt khác có yêu cầu độ chính xác không cao và độ nhẵn

bề mặt cấp 4, 5 nên ta chọn phơng pháp gia công tiện cuối là tiện tinh

Từ bốn bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết ta thấy kết cấu hình dánghình học khá hợp lý cho phép gia công trên các máy vạn năng hoặc có thể ápdụng gia công trên các máy tiên tiến Các chuỗi kích thớc công nghệ có thể kiểmtra bằng phơng pháp đo trực tiếp và sử dụng các dụng cụ đo thông thờng nh thớccặp, panme, đồng hồ so để kiểm tra đợc các bề mặt làm chuẩn khi gia công

đảm bảo độ cứng vững

II Xác định dạng sản xuất

1 ý nghĩa

Dạng sản xuất là một khái niệm về kỹ thuật tổng hợp và có tính tơng đối.

Nó phản ánh giữa đặc trng công nghệ và hiệu quả kinh tế Dạng sản xuất đợc xác

định bởi số lợng và khối lợng sản phẩm trong năm

Việc xác định loại hình sản xuất có ý nghĩa rất quan trọng Nó quyết định

đến chất lợng sản phẩm cũng nh hiệu quả kinh tế Xác định đúng loại hình sảnxuất sẽ quyết định đến vấn đề đầu t, trang thiết bị máy móc, nhân lực, mặt bằngsản xuất

Với loại hình sản xuất loạt lớn hàng khối cho phép đầu t vào trang thiết bịmáy móc hiện đại, chuyên dùng và tổ chức sản xuất theo dây chuyền công nghệ

sẽ đem lại chất lợng sản phẩm tốt, hiệu quả kinh tế cao, thu hồi vốn nhanh

Ng-ợc lại nếu sử dụng thiết bị vạn năng, tổ chức sản xuất đơn lẻ thì hiệu quả king tếthấp chất lợng sản phẩm khó đảm bảo và chậm thu hồi vốn Với loại hình sảnxuất đơn chiếc loạt nhỏ thì ngợc lại

Trong đó: Q: trọng lợng của chi tiết (kg)

V: thể tích của chi tiết (dm3)

: trọng lợng riêng của vật liệu

Vật liệu là thép nên  = 7,852 (kg/ dm3)

Thể tích của chi tiết là:

Vct = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 +V6 +V7 +V8+V9

Trong đó:

Tra bảng 2 [1] xác định đợc loại hình sản xuất là hàng khối.

III Chọn phơng án công nghệ chế tạo phôi

1 Phơng án tạo phôi

Để chi tiết sau khi chế tạo đạt đợc những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, ngời

kỹ s công nghệ phải xác định kích thớc của phôi và chọn phôi thích hợp với điềukiện sản xuất Việc chọn phôi dựa trên những cơ sở sau:

- Vật liệu chế tạo phôi và cơ tính của vật liệu

- Hình dáng và kết cấu của chi tiết

- Khả năng đạt độ bóng, độ chính xác của phơng pháp tạo phôi.

- Điều kiện sản xuất cụ thể của nhà máy

Do những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòi hỏi độ chính xác, độ bền cơtính và độ bóng bề mặt Để thoă mãn các yêu cầu trên việc sản xuất phôi trụcrăng trong hộp truyền lực có các phơng pháp nh đúc, cán, rèn tự do, rèn khuôn,dập nóng trên máy búa và máy ép

d Phơng pháp rèn khuôn

Có độ chính xác và độ bóng cao, chế tạo đợc các chi tiết có kích thớc vừa

và nhỏ, phù hợp với sản xuất loạt lớn, hàng khối, Nhng chi phí lớn, thiết bị phứctạp, đòi hỏi khi dập phải có lực tác dụng lớn

e Phơng pháp dập

Đây cũng là hình thức rèn khuôn và đợc thực hiện trên máy búa hoặc máyép

 Phôi dập trên máy búa

* Ưu điểm: Có thể dập đợc các phôi có hình dạng phức tạp, độ chính xáccao hơn so với rèn tự do, cơ tính của phôi tốt phù hợp với sản xuất loạt lớn vàhàng khối, tiết kiệm lợng tiêu hao kim loại, giảm thời gian gia công cơ Do hànhtrình của đầu búa lớn nên tính chất vạn năng cao hơn máy ép Do lực tác dụng vàlực va đập lớn nên giảm tối thiểu lớp ôxi hoá tạo điều kiện cho việc làm sạchphôi

* Nhợc điểm: Do dập trên máy búa lực ép lớn và dập nhiều nên việc giữtuổi thọ của khuôn dập gặp khó khăn, máy làm việc gây tiếng ồn và rung động

3 Chọn phơng pháp chế tạo phôi

Qua phân tích u, nhợc điểm cuả các phơng pháp tạo phôi ta thấy phơngpháp tạo phôi bằng dập trên máy búa là một phơng pháp u việt hơn cả Do vậy tachọn phơng pháp này để chế tạo phôi trục răng trong quá trình sản xuất

Phần II Thiết kế công nghệ dập phôi

phân nhóm: nhóm I có 4 phân nhóm; nhóm II có 3 phân nhóm; nhóm III có 3phân nhóm Phụ thuộc vào hình dáng lại chia phân nhóm thành 3 loại A, B, C.

Dựa vào đặc điểm của nhóm và phân nhóm ta xét chi tiết gia công trục

răng với tỉ số chiều dài chiều rộng là:

1vd

b vd=

568

212=2, 68 (>1)Căn cứ vào bảng 64 [2] ta thấy vật dập thuộc nhóm I, phân nhóm 1A

b Phơng án II

T

D

Với bề mặt đợc chọn làm bề mặt phân khuôn có chiều sâu lòng khuôn lớn

Dễ xảy ra sai lệch về tâm của trục, lợng d lớn không đối xứng qua tâm Khả năng

điền đầy kim loại là rất khó do đó không đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật

* Kết luận: Qua 2 phơng án trên ta thấy phơng án I có u việt hơn cả và tachọn phơng án này làm phơng án chọn mặt phân khuôn

+ Không điền đầy lòng khuôn

+ Lòng khuôn bị mòn hay gia công không chính xác

+ Vật dập bị ôxi hoá xây xát

Muốn cho độ nhẵn bề mặt vật dập tốt, kích thớc chính xác cần phải:

+ Trớc khi dập làm sạch phôi và lòng khuôn tốt

+ Khống chế dung sai trong quá trình dập

Để xác định dung sai các kích thớc phôi trục răng bao gồm sai lệch trên là

đại lợng chênh lệch cho phép lớn hơn kích thớc danh nghĩa gọi là dung sai (+)

T

D

Sai lệch dới là đại lợng chênh lệch cho phép bé hơn kích thớc danh nghĩa gọi làdung sai (-)

Dung sai chung là:  = 2 (2x+

Lợng d đợc tạo bởi các nguyên nhân sau:

+ Khuyết tật trong quá trình dập

+ Độ chính xác của thiết bị dập

+ Lắp và điều chỉnh khuôn trong quá trình dập

+ Nhiệt độ nung và thiết bị nung

T: khuyết tật trong quá trình dập

G: lợng d cắt gọt cần thiết để gia công chi tiết đạt yêu cầu

R: tất cả lợng d trong quá trình dập

Để đạt đợc những mục đích đó bằng cách:

- Phơng pháp tinh chỉnh nóng và ép nguội vật dập trên máy búa thay chophơng pháp gia công bằng cắt gọt

- Sử dụng máy búa có công suất lớn hơn yêu cầu của vật dập

- Chuẩn bị phôi tốt và dập sát mặt khuôn

- Lắp khuôn vào bệ đe và đầu búa đúng hớng, điều chỉnh cẩn thận khe hởthanh dẫn hớng của đầu búa, khuôn phải có khoá để chống trợt

- Cải tạo chế độ nung phôi, tốt nhất là dùng lò điện cảm ứng thì phôi sẽgiảm ôxit, không bị thoát cacbon, giảm cháy hao kim loại, làm sạch bề mặt vậtdập bằng phun cát hay bằng thuỷ lực.

- Phôi dập đúng nhiệt độ quy định

- Phải dập chỉnh hình sau khi cắt vành biên để chống cong vênh bề mặt

- Giảm số lần gia công cắt gọt nhng vẫn đạt đợc độ chính xác cao

- Sử dụng các biện pháp công nghệ tối u trong quá trình gia công

Căn cứ vào khả năng cho phép và những yêu cầu đối với lợng d và dungsai cho chi tiết vật dập Dựa vào kết cấu vật dập phôi trục răng ta có những yêucầu kỹ thuật sau:

- Chiều cao lớn nhất: B = 212 mm

- Chiều dài lớn nhất: L = 568 mm

Với vật liệu thép 45, sản xuất hàng khối theo cấp chính xác I Lợng d vàdung sai dựa theo kích thớc tinh

Theo B = 2,5 −1,3+2,0

Theo L = 2,75 −1,5

+1,8

Các bề mặt có độ nhẵn Rz = 40, RA = 10 và Rz = 20 cộng thêm lợng d giữanguyên công mỗi bên là 0,25 mm

Nếu góc nghiêng thành lòng khuôn bé dẫn tới lực cản sẽ giảm, lực ép chảy

để ép kim loại vào đây rãnh cũng ít nhất và lòng khuôn cũng ít bị mòn Nhng

việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn sẽ khó khăn do vật dập bị giữ chặt ở lòngkhuôn bởi lực ma sát Nếu góc nghiêng lớn sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việclấy vật đập ra khỏi lòng khuôn, kim loại dễ điền đầy vào lòng khuôn nhng lạilàm cho lòng khuôn chóng mòn, tăng lợng d gia công Vì vậy ta phải chọn gócnghiêng thích hợp Tuy vậy lực ma sát sinh ra trong quá trình dập còn do nhiềunguyên nhân khác nh: độ bóng bề mặt lòng khuôn lợng vẩy ôxit, hớng co ngótkhi nguội Trong quá trình dập trên máy búa, lực tác dụng và lực va đập nênhạn chế tối thiểu lợng vẩy ôxit Với chi tiết vật dập có kết cấu bậc giảm dần 2

đầu và hình trụ khi ngót theo cả 3 chiều đều tạo ra khe hở giữa vật dập và hônglòng khuôn làm giảm ma sát thuận lợi cho việc dập khuôn

Để xác định góc nghiêng của thành lòng khuôn ta phải căn cứ vào kết cấu

và kích thớc vật dập cụ thể phụ thuộc tỉ số h/b và 1/b trong đó:

b: chiều rộng vật dập ở đoạn có góc nghiêng

h: chiều cao vật dập ở đoạn góc nghiêng

1: chiều dài vật dập ở đoạn góc có nghiêng

- Nếu tỉ số h/b nhỏ thì góc nghiêng bé và ngợc lại

- Nếu tỉ số 1/b lớn thì góc nghiêng bé và ngợc lại

Do vật dập đợc tạo bởi hai lòng khuôn nên ta có thể phân phôi trục răng rathành các phần để chọn góc nghiêng:

Đờng phân khuôn đựoc xác định theo chiều cao vật dập liên quan đến lợng

d, phần thừa và lợng d phía trên, dới của vật dập Đờng phân khuôn nằm trên mặtphẳng phân khuôn nửa khuôn trên và nửa khuôn dới, ở giữa bề dày của vành biêntheo đờng của vật dập, đồng thời cũng nằm ở giữa khuôn trên và khuôn dới Vịtrí đờng phân khuôn theo chiều cao đảm bảo lợng d C và phần thừa tối thiểu t

Nếu đặt đờng phân khuôn cao hơn hay thấp hơn sẽ làm tăng hay giảm ợng d, tăng khối lợng vật dập, tăng giá thành chi tiết

l-Với chi tiết vật dập là trục răng, ta chọn đờng phân khuôn là đờng thẳng nằmtrên mặt phẳng phân khuôn của nửa khuôn trên và dới, ở giữa bề dầy vành biên Với

đờng phân khuôn nh vậy sẽ đảm bảo đợc lợng d và tính công nghệ trong quá trìnhdập

5 Xác định màng ngăn lỗ dột

Do chi tiết trục răng là chi tiết dạng trục tròn và đặc Do vậy ta không phảixác định màng ngăn lỗ dột

6 Xác định bán kính góc lợn vật dập

Khi dập trên máy búa nếu bán kính góc lợn đợc

xác định hợp lý thì sẽ giúp cho kim loại dễ điền đầy

khuôn và việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn đợc dễ

dàng Bán kính góc lợn ngoài racàng nhỏ sẽ làm cho

việc dập rất khó khăn, kim loại khó điền đầy lòng

khuôn và ở những chỗ đó tạo thành ứng suất tập trung

nên rãnh lòng khuôn có thể bị nứt, thậm chí gây vỡ

khuôn, khó khăn cho quá trình nhiệt luyện

Bán kính lợn trong R nhỏ dẫn tới kim loại chảy

rất khó, thậm chí bị đứt tạo thành xoắn và gấp nếp ở các rãnh sâu và sắc cạnh

Bán kính góc lợn đợc chọn phụ thuộc vào tỉ số

Với trục dập là phôi trục răng có tỷ số

7 Vành biên và rãnh thoát biên.

a ý nghĩa của vành biên

Vành biên là vành kim loại thừa xung quanh vật dập trên mặt phẳng phânkhuôn, nó có ảnh hởng lớn đến quá trình dập

Có 3 ý nghĩa của vành biên khi dập trên máy búa là:

+ Vào cuối quá trình dập vành biên tạo ra xung quanh vật dập ngăn cản kimloại chảy ra mặt phân khuôn mà bức kim loại chảy vào lòng khuôn làm điền đàyvật dập

+ Trong thực tế rất khó tạo ra kích thớc của phôi vào lòng khuôn trùngnhau, diện tích của các tiết diện ngang là không trùng nhau đợc Vì thế cần phảicho thể tích của phôi lớn hơn thể tích lòng khuôn, do đó sẽ có một ít kim loại chảy

Với chi tiết trục răng, sản xuất hàng khối ta chọn dạng rãnh vành biên làdạng I Với kết cấu nh vậy làm cầu vành biên có độ bền lớn vì nửa khuôn trên

đốt nóng ít hơn nửa khuôn dới

hc/2

h1

Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp  Đồ án tốt nghiệpồ án tốt nghiệp: Cơ học máy

c Xác định kích thớc rãnh vành biên

Để xác định kích thớc rãnh vành biên ta dựa trên đặc tính chính của vậtdập tức là cấu tạo và kích thớc của nó Qua phân tích chi tiết vật dập phôi trụcrăng là chi tiết dạng trục thuộc nhóm I phân nhóm 1A, sản xuất hàng khối nêntheo cách chọn dạng vành biên là dạng I ta có công thức tính chiều cao hc củarãnh vành biên nh sau:

Sd: Diện tích rãnh biên, tra bảng 65 [2] Sd = 2,68 cm2 = 268 mm2

: Hệ số phụ thuộc và dạng vật dập, theo bảng 67 [2]  = 4

Để lập đợc bản vẽ vật dập đạt đợc tính u việt của nó ta cần phải căn cứ vàokích thớc và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết sau khi gia công cơ Dựa vào lợng d,dung sai vật dập, mặt phân khuôn, góc nghiêng thành bên, bán kính góc lợn có

nh vậy bản vẽ vật dập mới đạt yêu cầu

Theo bản vẽ chi tiết và các bớc tính toán ở trên ta thiết lập đợc các kích

III Chọn các bớc dập và xác định kích thớc phôi.

1 Xác định những số liệu cơ bản của vật dập

- Chiều dài lớn nhất Lvdmax = 573,5 mm

- Chiều cao lớn nhất Hvdmax = 217,3 mm

- Chiều rộng lớn nhất Bvdmax= 217,3 mm

- Diện tích hình chiếu của vật dập trên mặt phân khuôn

- Chiều rộng trung bình của vật dập trên hình chiếu bằng

2 Phôi tính toán và biểu đồ tính toán

Cần tạo ra phôi có kim loại phân khối ở từng phần riêng đủ để điền đầylòng khuôn và lợng kim loại ra vành biên đồng đều nhng không phải chất kimloại đầy lòng khuôn Mỗi diện tích tiết diện ngang cảu phôi chuẩn bị phải gầnbằng tổng diện tích tiết diện của vật dập và vành biên Nh vậy không những nhận

đợc vật dập chất lợng cao, vành biên đồng đều phế liệu ít nhất mà còn giảm mòn

và h hỏng lòng khuôn dập Để đạt đợc mục đích đó dẫn tới phải xây dựng phôitính toán và những biểu đồ tiết diện của vật dập

Phôi tính toán biểu đồ tiết diện

3 Tính tóan tiết diện trung bình

Để tính toán kỹ thuật phôi ta đi xác định theo trình tự sau:

 Xác định Stt theo công thức 1 [2]

573.5+1.8-1.5 503.5+1.8-1.5 369.5

Stt = Svd + Sb = Svd + 1,4 Sr

Trong đó:

Svd: Diện tích tiết diện vật dập ở vị trí bất kỳ

Sb: Diện tích tiết diện rãnh vành biên tơng ứng

Sr: Diện tích tiết diện rãnh vành biên xác định theo bảng 65 [2]

Th tự tiết diện Diện tích vậtdập (mm2) Diện tích tiếtdiện rãnh

vành (mm2)

Diện tích tiếtdiện phôi tínhtoán (mm2)

Đờng kínhphôi tính toán(mm)

đợc lợc đồ thị và tìm đợc giới hạn sử dụng các lòng khuôn

Hệ số  và  đợc xác định dới công thức sau đây:

573,5 145,27  3,95

Đồng thời ta phải dựa vào độ côn của thân phôi tính toán

Nh vậy quá trình dập nên sử dụng các bớc dập nh sau:

ép tụ kín  Dập sơ bộ  Dập tinh  Cắt vành biên

V tt

¿

: thể tích vật dập tính cả phần thừa cho vành biên và hao cháy

: hao cháy kim loại theo %) Theo bảng 75[2] ta có:  = 1,5

Vvdb: thể tích của vật dập và rãnh biên Vvdb = 9478530,5 (mm)  V tt

¿

= 9478530,5

100+1,5

100  9620708,46 (mm3) Vậy phôi có chiều dài là:

Cắt phôi  nung phôi  ép tụ kín (EK)  dập sơ bộ  dập tinh  cắt vànhbiên  sửa nóng

IV Kết cấu và tính toán các lòng khuôn.

Xác dịnh hình dáng và kích thớc các lòng khuôn để thoả mãn các yêu cầucủa quá trình công nghệ dập vật dập đã cho, nghĩa là tạo ra lòng khuôn để đảmbảo chất lợng vật dập

Để thiết kế đợc các lòng khuôn của khuôn trên máy dập cần phải căn cứvào:

Với lòng khuôn dập tinh đợc chế tạo, dựa trên bản vẽ vật dập từ đó ta thiết

kế bản vẽ chế tạo khuôn Khi gia công khuôn chỉ có dụng cụ và thớc đo bình ờng thì các kích thớc đợc lấy theo bản vẽ vật dập ở trạng thái nóng, còn khi giacông khuôn mà các kích thớc đã tính độ co ngót của kim loại thì chỉ vẽ vật dập ởtrạng thái nguội tức là tất cả các kích thớc đều không tính độ co ngót

th-Hầu hết các kích thớc ngời ta tính 1,5%) độ co ngót

ở đây với vật dập là phôi trục răng thiết kế ở trạng thái nóng nên khi thiết

kế lòng khuôn dập tinh các kích thớc cũng đợc lấy theo vật dập ở trạng tháinóng Các kích thớc của lòng khuôn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo kết cấu của chiều cao đờng phân khuôn, các kích thớc nh gócnghiêng thành lòng khuôn, bán kính lợn.

- Kết cấu lòng khuôn phải đảm bảo độ bền của khuôn, độ lắp ghép giữakhuôn trên và khuôn dới

- Kết cấu lòng khuôn phải thuận tiện cho thao tác gá lắp và lấy phôi rakhỏi lòng khuôn

- Trong quá trình dập do có độ mòn của lòng khuôn, khuôn dập không sátnên việc chế tạo lòng khuôn có thể thay đổi một chút về kích thớc để phù hợpvới yêu cầu của vật dập

- Để đơn giản trên bản vẽ chế tạo lòng khuôn các kích thớc về dungsai, góc nghiêng lòng khuôn, bán kính góc lợn nếu có, có thể ghi ở phần đầu

2 Lòng khuôn chuẩn bị

Lòng khuôn chuẩn bị có kết cấu gần giống kết cấu của lòng khuôn dậptinh Góc nghiêng thành thành lòng khuôn dập chuẩn bị lấy bằng góc nghiêng ởlòng khuôn đập tinh Bán kính lợn ở lòng khuôn chuẩn bị R1 lấy lớn hơn ở lòngkhuôn dập tinh một đại lợng C theo bảng 78[2]:

R1 = R + CBán kính góc lợn lấy giống nhau tại những chỗ chiều sâu rãnh lòng khuônchênh lệch nhau ít Với những chiều sâu chênh lệch nhau lớn thì bán kính lợn khácnhau

R1 R1

A

A

A-A

Với đoạn trục 212 có h = 56 mm và R = 10 mm theo bảng 78[2] ta lấy:

C = 5 mm  R2 = R + C = 10 + 5 = 15 (mm)

Với đoạn trục 212 có h = 32 mm và R = 10 mm theo 78[2] ta lấy:

C = 4 mm  R3 = R + C = 10 + 4 = 14 (mm)

Để đơn giản cho việc gia công ta lấy R3 = R2 = 15 (mm)

Chiều cao tại các tiết diện lấy cao hơn lòng khuôn dập tinh một chút đểkhi dập tinh biến dạng kim loại chủ yếu là chồn Chiều rộng lấy nhỏ hơn lòngkhuôn lòng khuôn tinh một chút để trong quá trình dập tinh dễ đặt vật dập vàolòng khuôn hơn

3 Lòng khuôn ép tụ kín (EK)

Với lòng khuôn ép tụ kín ta không cần làm cầu vành biên trên và rãnhthoát biên Mục đích của lòng khuôn ép tụ kín là tạo hình ban đầu cho cho vậtdập trớc khi dập chuẩn bị, làm cho kim loại đợc điền đầy vào lòng khuôn dễdàng, vật dập trớc khi dập không bị gấp nếp

Với lòng khuôn ép tụ kín các kích thớc không cần phải chế tạo với độchính xác cao

 Tính toán lòng khuôn ép tụ kín

Chi tiết gồm các bậc có tiết diện khác nhau Dựa vào biểu đồ phôi tínhtoán ta đợc các chiều cao tơng ứng của lòng khuôn theo bảng sau:

Theo công thức 13 [2] ta lấy h = 0,9 √S t và  = 0,8.

Thứ tự tiết diện Kích thớc theobiểu đồ d

tt Hệ số Chiều cao lòngkhuôn h = .d

R32 R50

Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp  Đồ án tốt nghiệpồ án tốt nghiệp: Cơ học máy

5 Xác định lực cần thiết và chọn máy dập

Chi tiết trục răng cần thiết kế là sản phẩm đợc sản xuất theo dạng hàngkhối và ở dạng dài Đờng tâm trục thẳng nên việc tính lực và chọn máy có ýnghĩa rất quan trọng nó ảnh hởng tới năng suất, chất lợng và giá thành sản phẩm.Nếu chọn máy có lực nhỏ hơn lực tính toán thì khi tạo phôi sẽ gây ra sai hỏngnhiều, không đảm bảo kích thớc, không điền đầy hết vào lòng khuôn Nếu chọnmáy có lực lớn hơn rất nhiều thì sinh ra lãng phí công suất

Tóm lại, căn cứ vào dạng sản phẩm và điều kiện kỹ thuật cho phép củathiết bị, khả năng chịu lực của vật dập, dựa và thiết bị đã tiêu chuẩn hoá ta chọnthiết bị phù hợp với điều kiện sản xuất

ở lòng khuôn cuối cùng cần lực dập rất lớn Vì thế xác định trọng lợng

đầu rơi tính theo nhát dập cuối cùng Theo công thức 13[2] ta có:

Gt = G [1+0,1√L vd

B vd]

Trong đó:

G =  Fvd = 8.797,87 = 6382,96 (kG) Đối với máy búa chạy bằng hơi nớc ta có:  = 8 (kG/cm2)

Nếu phôi dập ở nhiệt độ lớn thì cấu tạo của hạt lớn dẫn đến cơ tính kém.Khi nung phôi không đủ nhiệt độ, thời gian giữ nhiệt thấp, thời gian làm nguộithấp sẽ dẫn đến nhiệt độ trên toàn bộ vật dập không đều làm cho độ dẻo tâm vậtdập kém Sự biến dạng của thép không đồng đều làm cho ứng suất bên trongtăng và có thể làm nứt ở vùng tâm.

Để tránh những khuyết tật vật dập, khi nung cần đảm bảo những yêucầu sau:

+ Nung phôi đảm bảo đúng nhiệt độ, đồng đều ở tất cả các tiết diện

+ Không dập ở nhiệt độ nhỏ hoặc lớn hơn nhiệt độ cho phép

+ Kim loại ôxi hoá ở mức tối thiểu và không thoát cacbon ở bề mặt

Muốn vậy phải nâng cao tốc độ nung nhng không đợc nhanh quá sẽ dẫn đến

sự chênh lệch nhiệt độ tạo sức co kéo lớn sinh ra nứt vật dập

Vật liệu thép 45 [2] ta có nhiệt độ nung là (860  12000C)

Thời gian nung đợc tính theo công thức:

Z = .k..D √D

Trong đó:

Z: thời gian nung từ 200C  12000C

k: hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của thép, chọn k = 10

Các thiết bị nung hiện nay nh lò điện, lò than, lò bằng khí đốt.

- Với lò nung bằng điện, bằng khí đốt

* u điểm: tiết kiệm kim loại, giảm lợng ôxi hoá, thoát cacbon, tăng tuổithọ lòng khuôn, tăng năng suất lao động, dễ cơ khí hoá tự động hoá, vệ sinhcông nghiệp và bảo đảm sức khoẻ, nâng cao chất lợng sản phẩm

* Nhợc điểm: khó khống chế và điều chỉnh nhiệt độ lò Lò điện cảm ứng

và tiếp xúc không nung đợc phôi có tiết diện thay đổi và hình dáng phức tạp,

đồng thời lò này có giá thành cao

- Với lò đốt bằng than (thờng là lò buồng)

* Ưu điểm: Phôi nung chóng đạt nhiệt độ dập

* Nhợc điểm: Nhiệt độ nung không đều nên phải trở liên tục, vẩy ôxit lớn,bụi bẩn nhiều, khó cơ khí hoá nên chất lợng sản phẩm không cao

Qua phân tích ở trên với chi tiết trục răng sản xuất hàng khối, ta chọn thiết

bị nung là lò bằng khí đốt

Phần III

thiết kế khuôn dập tinh phôi trục răng

I Bố trí các lòng khuôn trên khối khuôn.

Trong thực tế ngời ta có thể sử dụng 1 hay nhiều lòng khuôn trên khốikhuôn để nâmg cao chất lợng sản phẩm Đối với chi tiết phôi trục răng do khối l-ợng lớn nên ta sử dụng 1 lòng khuôn trên 1 khối khuôn để đảm bảo độ bền củakhối khuôn

Việc thiết kế lòng khuôn trên 1 khối khuôn đợc căn cứ theo các đặc điểmsau:

- Trong khi dập mặt phân khuôn không đợc tiếp với nhau Giữa các khốikhuôn trên và khối khuôn dới cần có độ hở Độ hở không bé hơn bề mặt dàyvành biên

- Kích thớc các lòng khuôn đảm bảo khi dập kim loại điền đầy lòng khuôn

- Lòng khuôn đợc bố trí sao cho tâm lòng khuôn trùng với tâm vật dập

- Vật dập có mặt phân khuôn là mặt phẳng nên không cần cân bằng lực

tr-ợt và khoá khuôn

- Lòng khuôn dập tinh cần đảm bảo công nghệ của vật dập và phù hợp vớithiết bị hiện có của nhà máy Lòng khuôn phải đảm bảo phôi trớc khi vật dập đ-

ợc nằm trong lòng khuôn và có chiều cao cho phép để khi dập kim loại đợc điền

đầy lòng khuôn rồi mới chảy ra vành biên

II Cơ cấu đẩy phôi

Với vật dập trên máy búa không thuận tiện cho việc sử dụng cơ cấu đẩyphôi Mặt khác chi tiết có chiều cao vừa, khi nguội khuôn có xu hớng tạo ra khe

hở giữa vật dập và vành khuôn Vì vậy ta không cần sử dụng cơ cấu đẩy phôi

III Xác định kích thớc khối khuôn

Với khuôn dập tinh có 1 lòng khuôn, ở đây ta bố trí đờng tâm của phôitrùng với đờng tâm của khuôn theo chiều dài phôi trục răng cần thiết kế

H = 0,9.Dmax + h1Trong đó: D:max: đờng kính lớn nhất của lòng khuôn, Dmax = 220,6 mm

h1: chiều cao của chuôi khuôn, h1 = 80,5 mm

H = 0,9.220,6 + 80,5 = 279,04 (mm)

Vậy ta chọn khối khuôn có:

L  B  H = 700  350  300

* Xác định kích thớc chuôi khuôn và lỗ nhấc khuôn

Để kẹp khuôn trên máy búa có trọng lợng phần rơi là 8 tấn ta tra bảngtrang 189 [2] nhóm 4 ta đợc các kích thớc:

f = 132 (mm); h = 8 (mm); 1 = 148 (mm); 11 = 75 (mm); k1 = 100 (mm)

* Xác định chốt định vị khuôn

Chốt định vị khuôn có nhiệm vụ định vị khuôn trên máy búa Vật liệu làmchốt thờng là vật liệu CT5 có độ cứng đạt HB241  285

Rz 20

10°

* Chuôi khuôn theo tiêu chuẩn.

IV Chọn vật liệu và nhiệt luyện khuôn dập

1 Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với khuôn dập

Khuôn dập phôi trục răng là loại khuôn dập nóng Khi làm việc khuônchịu tải lớn và va đập mạnh, luôn luôn tiếp xúc với phôi có nhiệt độ cao hơn

10000C Loại khuôn này làm việc trong điều kiện chịu nóng và làm nguội lặp đilặp lại, do đó đòi hỏi khuôn phải chế tạo từ thép đạt đợc các yêu cầu sau:

- Biến dạng rất ít trong quá trình làm việc ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ram

- Thép có nhiệt độ tới hạn cao để có thể tiến hành ram cao

- Độ bền tốt khi có nhiệt độ cao

- Chịu dẻo và chịu va đập cao ở nhiệt độ 300  6000C

- Chịu mòn tốt ở nhiệt độ cao

- Hệ số dãn nở nhiệt nhỏ

- Độ dẫn nhiệt cao

- Độ thấm tôi cao

- ít biến dạng khi nhiệt luyện

- Các nguyên tố hợp kim không hiếm

Tuy nhiên khi ta chọn vật liệu làm khuôn khó có thể đảm bảo đợc các yêucầu trên Vì thế cần phải chọn sao cho phù hợp với điều kiện của khuôn và theobảng 116 [3] ta chọn vật liệu làm khuôn là 5XHM Vì thế thép có cơ tính cao và

đồng nhất ngay trong khi cả đối với khối khuôn có kích thớc lớn cũng có thể tôithấu

Thép 5XHM chống giòn ram cao Do vậy có thể làm việc lâu dài ở nhiệt

độ cao Với thép 5XHM cơ tính đạt đợc sau khi nhiệt luyện là:

2 Nhiệt luyện thép làm khuôn

* ủ: Trớc khi gia công ta tiến hành ủ ở nhiệt độ 800  8200C trongkhoảng 4  5h rồi làm nguội theo lò đến 4000C, rồi làm nguội trong không khí

đạt độ cứng HB197  240

* Tôi: Nung thép tới nhiệt độ 830  8600C để làm nguội trong không khítới 750  7800C, rồi làm nguội cùng dầu 200  3000C Lấy ra cho vào muốidiêm tiêu khoảng 2000C trong khoảng 3  4 phút rồi làm nguội cùng không khí.

* Ram: Nhiệt độ ram 5000C trong khoảng 2  4h Thờng thép sau khi ramvẫn còn 1 phần ôstenit d nên ảnh hởng tới tuổi thọ của khuôn Vì vậy cần phảiram 2 lần để khử ôstenit d Sau khi ram cần làm nguội trong dầu để tránh gây ratính giòn ram

Phần IV Thiết kế quy trình công nghệ

I Chọn chuẩn

* Yêu cầu chung

Chọn chuẩn có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế quy trình côngnghệ Chọn chuẩn hợp lí nhằm thoả mãn hai yêu cầu:

- Đảm bảo chất lợng chi tiết gia công

- Đảm bảo năng suất cao, giá thành hạ

* Các nguyên tắc chung

- Nguyên tắc thứ nhất: Khi chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6

điểm để khống chế 6 bậc tự do cần thiết một cách hợp lý Tuyệt đối tránh thiếu

định vị và siêu định vị

- Nguyên tắc thứ hai: Chọn chuẩn sao cho không làm lực cắt, lực kẹp làmbiến dạng chi tiết quá nhiều Đồng thời lực kẹp phải nhỏ để giảm sức lao độngcho công nhân

- Nguyên tắc thứ ba: Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá phải đơn giản, sửdụng thuận lợi nhất và phù hợp với từng loại hình sản xuất.

1 Chọn chuẩn tinh

* Yêu cầu

Chọn chuẩn tinh cần thoả mãn hai yêu cầu sau:

- Đảm bảo phân bố đủ lợng d cho các bề mặt gia công

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt gia côngvới nhau

* Nguyên tắc (lời khuyên) khi chọn chuẩn tinh

- Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Nếu chọn đợc nh vậy thì vị trícủa chi tiết gia công tơng tự nh khi làm việc nên các thông số của chi tiết đạt đợcmột cách trực tiếp trong quá trình gia công nên dễ đạt độ chính xác cao Ngoài ranếu chọn chuẩn tinh chính còn đỡ phải gia công thêm chuẩn tinh phụ

- Nếu chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt Nếuchọn đợc nh vậy sẽ giảm đợc sai số tích luỹ và nếu chuẩn khởi xuất trùng chuẩncơ sở thì c = 0

- Nếu chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt trong quy trình.Nếu chọn đợc nh vậy thì số chủng loại đồ gá giảm Do đó giảm công thiết kế chếtạo đồ gá

Căn cứ vào các yêu cầu, nguyên tắc khi chọn chuẩn, chuẩn tinh Căn cứvào hình dáng cụ thể của chi tiết gia công và căn cứ vào dạng sản xuất ta có một

số phơng án chọn chuẩn tinh nh sau:

* Phơnh án 1: Dùng chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm

- u điểm:

+ Chuân tinh thống nhất

+ Đảm bảo độ chính xác đồng tâm cao giữa các bậc trục qua nhiều lần gá.+ Gá đặt thuận tiện, đồ gá đơn giản

+ Phải truyền lực bằng tốc