GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KIM LOẠI - PHẦN II GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC - CHƯƠNG 5 docx

Chương 5 DẬP TẤM 5.1 Khái niệm: Dập tấm là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng tấm, trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dạng, kích thước th

Trang 1

Chương 5 DẬP TẤM 5.1 Khái niệm:

Dập tấm là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng tấm, trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dạng, kích thước theo yêu cầu

Dập tấm thường tiến hành ở trạng thái nguội nên còn gọi là dập nguội Khi chiều dày phôi lớn hơn 10mm thì có thể dập nóng

Đặc điểm chung của dập tấm:

- Vật liệu dùng để dập tấm rất rộng rãi Ví dụ như thép C thấp, thép hợp kim, kim loại và hợp kim màu…

Có thể dập được những chi tiết phức tạp bằng những chuyển động đơn giản của các thiết bị mà các phương pháp khác không thực hiện được Ví dụ dập huy hiệu, dập tiền kim loại…

- Sản phẩm dập có độ chính xác cao, thường không cần gia công cơ khí lại, khả năng lắp lẫn của sản phẩm tốt

- Sản xuất được các chi tiết có độ cứng vững, độ bền khá mà kết cấu gọn nhẹ Mức độ hao phí vật liệu ít

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao, giá thành hạ

Do những ưu điểm trên nên dập tấm được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp Trong ngành chế tạo ô tô khối lượng các chi tiết dập tấm chiếm tới 60%, ngành sản xuất thiết bị điện 60 70%, ngành chế tạo dụng cụ chính xác 85 90%, sản xuất hàng tiêu dùng 90% Thường dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối để chế tạo các chi tiết che chắn, nắp đậy, vỏ, thùng chứa…

5.2 Thiết bị dập tấm

Trong dập tấm người ta thường sử dụng các loại máy dập trục khuỷu, máy ép thủy lực để thực hiện các nguyên công chuẩn bị phôi và tạo hình của công nghệ dập tấm

Căn cứ vào công việc máy ép trục khuỷu được chia ra: máy cắt đứt, máy đột cắt, máy dập hình

Căn cứ hình dáng bên ngoài chia ra: máy 1 trụ, máy 2 trụ

Căn cứ theo tác dụng chia ra: máy tác dụng đơn, máy tác dụng kép, máy 3 tác

dụng

5.2.1 Máy ép trục khuỷu vạn năng:

Máy ép trục khuỷu vạn năng được dùng để thực hiện các nguyên công: cắt hình, đột lỗ, dập vuốt không sâu, uốn cắt…

Máy ép trục khuỷu vạn năng phân ra 2 loại:

a Máy dập trục khuỷu thân hở:

Trang 2

Loại này thân máy có hình chữ C, hở 3 phía trước, phải, trái Loại này có ưu điểm sử dụng thuận tiện, thao tác không vướng Nhưng có nhược điểm tải trọng tác dụng lên thân máy không đối xứng làm cho thân máy biến dạng gây ra hiện tượng nghiêng mặt đầu

Máy dập trục khuỷu thân hở có nhiều dạng: máy ép 1 trụ, 2 trụ Máy ép có bàn quay và bàn không quay được Loại máy bàn quay rất thuận tiện cho việc lấy sản phẩm và lắp phôi Loại máy thân hở chiếm 80 85% số máy ép

b Máy dập trục khuỷu thân kín: là loại máy có thân máy là một khung đối xứng

Loại này lực tác dụng đúng tâm thân máy nên thân máy biến dạng ít hơn, hiện tượng nghiêng mặt đầu trượt được loại trừ

Máy dập trục khuỷu thân kín được phân loại theo số khuỷu, gồm các máy 1 khuỷu (hình 2- 65a), 2 khuỷu (hình 2- 65b), 4 khuỷu trên một trục khuỷu Máy dập nhiều trục khuỷu cho phép nó có nhiều tính năng hơn

5.2.2 Máy dập vuốt (dập sâu):

Máy dập vuốt thường gồm các loại: máy ép 3 khuỷu, máy ép hai tác dụng, máy ép

ba tác dụng, máy ép dập vuốt sâu có hành trình lớn, máy ép chuyên dùng…

Máy tác dụng đơn là máy chỉ có một con trượt chính dùng để đột, cắt, tạo hình

Máy ép 2 tác dụng chuyên dùng để dập vuốt các chi tiết rỗng sâu bằng kim loại tấm Máy có hai đầu trượt, đầu này nằm trong đầu kia, có cùng một hướng chuyển động khi hành trình máy lên và xuống Đầu trượt chính ở trong gọi là đầu trượt vuốt, dùng để kẹp chày dập vuốt, và đầu trượt ngoài gọi là đầu trượt chặn dùng để kẹp chặt phần khuôn, chặn mép phôi, giữ và làm phẳng mép phôi trong quá trình dập vuốt

Hình 2-65 Máy dập trục khuỷu

a) 1 khuỷu b) 2 khuỷu

Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

Trang 3

Trên hình 2-66, đầu trượt trong 3 dùng để cắt phôi khi cắt hay đột, hoặc dùng để tạo hình khi dập sâu Đầu trượt ngoài 1 thông qua cam 2 nhận lực từ trục khuỷu qua vành ép có tác dụng ép phôi ở mạch cắt khi cắt phôi bằng khuôn cắt hoặc tạo lực vừa đủ để chặn phôi

khi dập giãn không làm mỏng thành phôi,

tránh hiện tượng nhăn mép khi phôi tiến

dần vào lòng khuôn Trong quá trình dập

giãn đầu trượt ngoài ở vị trí cố định Khi

dập xong cả hai đầu trượt trong và ngoài

đều cùng đi lên Máy ép ba tác dụng ngoài

hai đầu trượt trong và ngoài như nêu ở trên

còn có bộ phận đẩy sản phẩm ra khỏi

khuôn hoặc còn có đầu trượt để thực hiện

nguyên công dập vuốt ngược để tạo những

lỗ sâu theo chiều ngược lại

Máy ép trục khuỷu để dập khối có hành trình con trượt cố định Nhưng các

máy dùng trong dập tấm thường dùng loại

có thể điều chỉnh hành trình con trượt để phù hợp với kích thước của chi tiết Ngoài ra, còn có nhiều cơ cấu để cấp phôi, đẩy phôi, lấy vật phẩm ra khỏi khuôn trong sản xuất hàng

loạt

5.2.3 Máy ép thủy lực:

Máy ép thủy lực dùng dập tấm có nhiều đặc điểm quan trọng mà máy ép trục khuỷu không đạt được như : tốc độ biến dạng kim loại không thay đổi, không gây quá tải v.v… Máy ép thủy lực có lực ép rất lớn nên thường dùng chế tạo các chi tiết lớn, phức tạp, yêu cầu chất lượng cao (xem phần chương 4}

5.2.4 Các máy quay:

Máy quay sử dụng trong dập tấm thường là các máy nắn, uốn, máy miết,

máy cán hình, máy cắt…

Máy nắn và uốn: trong công

nghệ dập tấm thường dùng là kiểu trục

lăn hoặc con lăn

Máy uốn 3, 4 trục (hình 2-67) có thể uốn các tấm dày 1,6  63 mm, rộng

1250 4000 mm, có thể uốn vành, lên

gờ, tạo gân

5.3 Các nguyên công cắt phôi

Các nguyên công cắt phôi có thể chia làm 2 loại: cắt và dập cắt đột lỗ

Hình 2-67 Máy uốn 3 trục

a) Trục ép bố trí ở giữa hai trục đỡ

(Tấm dày >2mm)

b) Trục ép bố trí lệch phía sau hai trục cán

(Tấm dày < 2mm)

Hình 2-66 Máy ép hai tác dụng

1 Đầu trượt ngoài 2 Cơ cấu cam

3 Đầu trượt trong 4 Phôi

2

Trang 4

5.3.1 Cắt:

Cắt là nguyên công chia phôi tấm ra thành mảnh nhỏ, dải hẹp…cho đúng với hình dáng kích thước yêu cầu Cắt có thể thực hiện bằng các phương pháp sau:

1 Máy cắt có lưỡi dao song song:

Máy cắt cóù hai luỡi dao song song nhau (hình 2-68), luỡi dao dưới cố định, luỡi dao trên tịnh tiến lên xuống tạo nên chuyển động cắt

Khi cắt phôi dưới tác dụng của lực cắt P của dao ép vào phôi sẽ làm cho phôi biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo rồi bị phá hủy Dấu hiệu đầu tiên của sự phá hủy là xuất hiện những vết nứt ở hai phía của phôi chỗ mép cắt Aùp lực càng tăng thì vết nứt này càng phát triển Nếu khe hở giữa luỡi dao trên và dưới hợp lý thì vết nứt ở hai phía phôi đến một lúc nào đó sẽ gặp nhau và tạo nên đường cắt làm phôi bị đứt Luỡi dao tiếp xúc với phôi trên cả chiều rộng của tấm cắt Máy này có thể cắt các tấm rộng đến 3200 mm và chiều dày 60mm, chỉ cắt được các đường cắt thẳng, chiều rộng tấm phôi phải nhỏ hơn chiều dài lưỡi dao, không cắt được các đường cong và chu vi kín

Ưu điểm cắt trên máy loại này là đường cắt phẳng và đẹp, hành trình lưỡi dao nhỏ nhưng lực cắt lớn Lực cắt có thể tính theo công thức :

P = KBSc (N)

K - Hệ số kể đến ảnh hưởng của dao mềm, vật liệu khó cắt, khe hở lớn

2 Máy cắt có lưỡi dao nghiêng

Lưỡi dao dưới của máy nằm ngang và cố định Lưỡi dao trên nghiêng so với lưỡi dao dưới 1 góc  = 2  6o (hình 2-69) Khi thực hiện cắt, lưỡi dao trên chỉ tiếp xúc với phôi ở một điểm nên quá trình cắt được tiến hành từ từ, lực cắt giảm đi nhiều



Hình 2-68 Máy cắt có lưỡi dao song song

Trang 5

Lực cắt xác định theo công thức:

 là hệ số vật liệu

Ví dụ: Cắt tấm thép có chiều dài B= 1000mm, chiều dày tấm S = 2 mm, c = 40 KG/mm2,  = 0,5,  = 2o Tính lực cắt ta được:

P song song = 104000 KG

P nghiêng = 2990 KG Như vậy lực cắt trên máy có lưỡi dao nghiêng giảm đi 35 lần

3 Máy cắt chấn động

Máy có hai lưỡi dao nghiêng tạo thành một góc 24  30o Khi cắt lưỡi cắt trên lên xuống

rất nhanh (2000  3000lần /phút) với khoảng

hành trình ngắn < 4mm (hình 2-70)

Máy này có thể cắt các tấm có chiều rộng bất kỳ, có thể cắt các đường cong hoặc

thẳng, nhược điểm của máy này giống máy cắt

lưỡi dao nghiêng

4 Máy cắt có lưỡi dao đĩa

Lưỡi cắt là hai đĩa tròn quay ngược chiều nhau, trục đĩa song song nhau (hình 2-71a) Lưỡi

dao hình đĩa có đặc điểm giống như lưỡi dao

nghiêng (cắt tuần tự từng điểm một) nhưng có thể thực hiện quá trình cắt liên tục với chiều dài không hạn chế và không tốn thời gian cho hành trình chạy không nên năng suất cao

Hình 2-70 Máy cắt chấn động







Hình 2-69 Máy cắt có lưỡi dao nghiêng

Trang 6

2



K - Hệ số phụ thuộc vật liệu; Khi S > 10 mm K = 1,2

Khi S < 3 mm K = 1,8 Đường kính đĩa cắt phụ thuộc chiều dày phôi cắt S

Khi S< 3 mm, đường kính của đĩa D = 60S; khi S = 3  10 mm thì D = (40  50)S; khi S > 10 mm thì D = 30S

Máy này dùng để cắt các đường thẳng và đường cong chiều dài tùy ý Máy cắt có thể có nhiều cặp đĩa dùng để cắt đồng thời nhiều dải song song Trên hình 2-71b trình bày nguyên lý máy cắt hai cặp đĩa

Máy cắt dao đĩa thường dùng để cắt các tấm mỏng

5.3.2 Dập cắt và đột lỗ

Khác với cắt đứt, dập cắt và đột lỗ là phương pháp cắt một đường cong khép kín (cắt theo chu vi) do đó phải cắt bằng khuôn (hình 2-72)

Hình 2-71 Nguyên lý máy cắt dao đĩa

a) Máy cắt 1 cặp đĩa

b) Máy cắt 2 cặp đĩa

P1

Hình 2-72 Phân biệt sự khác nhau giữa dập cắt và đột lỗ

Trang 7

Về nguyên lý dập cắt và đột lỗ giống nhau, chỉ khác nhau về công dụng Đột lỗ là quá trình tạo lỗ rỗng trên phôi, phần vật liệu tách khỏi phôi là phế liệu, phần còn lại là phôi để ra nguyên công tạo hình Còn dập cắt khác với đột lỗ là : phần còn lại là phế liệu Khi dập cắt và đột lỗ dùng chày và cối có cạnh sắc để tạo thành lưỡi cắt Quá trình biến dạng của kim loại khi cắt mô tả trên hình 2-73

Khi chày tì lên tấm phôi, lúc đầu phôi uốn cong và xảy ra quá trình biến dạng dẻo Phần kim loại của phôi dưới chày lún sâu vào trong lỗ của cối Sự tập trung ứng suất trên lưỡi cắt của chày làm xuất hiện những vết nứt

Khi những vết nứt ở đầu lưỡi cắt của chày và

đầu lưỡi cắt của cối gặp nhau, kim loại bị phá

hủy hoàn toàn tạo thành vết cắt Vết cắt có

hướng song song hoặc tạo thành một góc nào đó

với hướng của lực cắt tùy thuộc từng kim loại

và khe hở giữa chày và cối

Đặc điểm:

-Cùng một lực cắt theo toàn bộ chu vi cắt nên đường cắt thẳng đẹp không bị cong

vênh Hành trình cắt nhỏ, có thể cắt được những

chu vi phức tạp Tuy nhnhiên lực cắt lớn, tuổi

thọ khuôn thấp và năng suất thấp

Các thông số cơ bản của quá trình dập cắt và đột lỗ:

- Khe hở Z giữa chày và cối:

L - Chiều dài đường cắt (mm)

S - Chiều dày vật liệu (mm)

c - ứng suất cắt cho phép (KG/mm2)

Hình 2-73 Quá trình biến dạng

của kim loại khi cắt và đột

Trang 8

- Đường kính chày và cối: Tính đường kính chày và cối thường dùng phương pháp chế tạo khuôn phối hợp Theo phương pháp này thì chế tạo chày (hoặc cối) xong, lấy đó làm chuẩn để gia công cối (hoặc chày) còn lại

+ Khi dập cắt: người ta lấy miếng cắt do đó kích thước sản phẩm do cối quyết định, cho nên lấy kích thước cối làm chuẩn

Cối: Dcối = ( dct - )+cối

dct - Đường kính chi tiết

 - Dung sai chi tiết

cối - Dung sai chế tạo cối

Chày: dchày = Dcôi – 2Z Chú ý phối hợp chế tạo để đảm bảo khe hở Z

+ Khi đột lỗ: người ta lấy lỗ nên kích thước sản phẩm do chày quyết định, do đó lấy kích thước chày làm chuẩn

Chày: dchày = ( dlỗ + )-chày

dlỗ - Đường kính lỗ cần đột

 - Dung sai lỗ

chày - Dung sai chế tạo chày

Cối: Dcối = dchày + 2Z Chú ý phối hợp chế tạo để đảm bảo khe hở Z

+ Quá trình cắt phôi cần chú ý đến việc xếp hình phôi trên các dải kim loại và cắt tấm kim loại lớn thành các dải kim loại (pha băng kim loại) sao cho hệ số sử dụng nguyên liệu cao nhất nhưng vẫn bảo đảm chất lượng chi tiết cắt tốt nhất Điều này có ý nghĩa lớn trong sản xuất hàng loạt lớn với sản lượng hàng chục triệu chiếc/năm, vì rằng trong tổng số giá thành của sản phẩm thì tiền nguyên liệu chiếm 60  70%, trong khi đó tiền nhân công chỉ chiếm 5  10% hoặc thấp hơn

Hệ số sử dụng nguyên vật liệu  để đánh giá mức độ sử dụng vật liệu:

Fo - Diện tích nguyên vật liệu sử dụng

F - Tổng diện tích vật liệu

n - Số chi tiết bố trí được trên tấm cắt

f - Diện tích 1 chi tiết

Khi bố trí nguyên vật liệu để cắt, ta dựa vào các nguyên tắc sau:

Hiệu suất sử dụng vật liệu phải cao nhất

Tận dụng giảm sự phức tạp của khuôn và giảm thao tác của công nhân

Giảm số lần cắt

Ví dụ: Bố trí phôi để dập cắt, hệ số sử dụng vật liệu

tăng dần theo các phương án a,

b, c, d ( hình 2-74)

%100

F

f n F

F o





Hình 2-74 Bố trí vật liệu khi dập cắt

Trang 9

Ngoài các nguyên tắc trên khi bố trí nguyên vật liệu để cắt đột cần chú ý các yêu cầu sau:

Vật cần đơn giản, tránh làm các góc nhọn, các lỗ khoét phức tạp

Chỗ tiếp giáp giữa 2 cạnh phải có bán kính lượn để đảm bảo dễ cắt và tăng bền

cho chày và cối

Trang 10

5.4 Các nguyên công tạo hình:

Các nguyên công tạo hình chủ yếu trong công nghệ dập tấm bao gồm: uốn,

dập sâu, thành hình, tóp, dập gân, uốn vành, miết…

dụng bộ khuôn gồm chày và cối Khi uốn mặt

trong của phôi (mặt tiếp xúc với chày) chịu ứng

suất nén làm phôi dễ bị nếp nhăn, còn mặt

ngoài (mặt tiếp xúc với cối) chịu ứng suất kéo

làm phôi dễ nứt, giữa hai lớp này là lớp trung

hòa không bị kéo và không bị nén Nếu ta kẻ

những ô vuông ở mặt cạnh của phôi thì sau khi

uốn ta that ở phần thẳng những ô vuông này

không đổi, còn ở phần cong của sản phẩm thì bị

biến dạng thành hình thang, vạch ở ngoài cũng dài ra nhiều, vạch trong cũng ngắn lại nhiều, còn đường trung hòa thì không đổi

Theo tiết diện ngang tấm ta thấy phía trong chịu ứng suất kéo ra hai bên, còn phía ngoài chịu ứng suất nén do đó chiều rộng mép ngoài giảm đi còn mép trong tăng lên Hiện tượng này càng rõ khi tấm càng dày

Các thông số kỹ thuật cơ bản của quá trình uốn:

- Bán kính uốn nhỏ nhất rmin: Bán kính uốn nhỏ nhất quyết định bán kính của chày Nếu r chày nhỏ quá thì thớ phôi dễ đứt

Rmin = K.S

K - Hệ số phụ thuộc vật liệu Ví dụ: Uốn tấm thép CT3 , uốn vuông góc với thớ K = 0,1, uốn song

song với thớ K = 0,5

- Góc đàn hồi khi uốn (hình 2-76)

Khi uốn kim loại vừa bị biến dạng dẻo vừa bị biến dạng đàn hồi Do thành phần biến dạng đàn hồi

này nên sau khi nhấc chày khỏi vật uốn, vật sẽ đàn

hồi trở lại một phần làm thay đổi góc uốn Góc đàn hồi  này bằng hiệu của góc yêu cầu của sản phẩm o và góc của chày uốn 

Góc đàn hồi này có thể từ 0  10o Đặc điểm này cần chú ý khi thiết kế khuôn

Góc đàn hồi sau khi uốn phụ thuộc vào góc uốn o, bán kính uốn r của chi tiết,

Hình 2-75 Sơ đồ nguyên lý uốn

o

r

Hình 2-76 Góc đàn hồi sau

2



  o 

Tiêu đề	Gia Công Kim Loại Bằng Áp Lực - Chương 5 Dập Tấm
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Thể loại	Giáo trình
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	847 KB