Thiết kế công nghệ tạo hình chi tiết vách cuối ống giảm âm xe dream

Thiết kế công nghệ tạo hình chi tiết vách cuối ống giảm âm xe dream .Đồ án tốt nghiệp đại học sinh viên khoa cơ khí ngành gia công áp lực, Trường học viện kỹ thuật quân sự. Đồ án này mình đã bảo vệ thành công ngày 1112014

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khi đất nước đang ở trong giai đoạn phát triển tiến tới Công nghiệp

hoá - Hiện đại hóa đất nước, thì ngành “Cơ khí” nói chung và chuyên ngành

“Gia công áp lực” nói riêng trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát

triển đất nước Ngành “gia công áp lực” có những đặc thù riêng trong đó cónhững chi tiết mà chỉ có ngành “gia công áp lực” có thể làm được.Muốn vậychúng ta phải tự sản xuất được các trang thiết bị công nghiệp phục vụ cho nhucầu sản xuất.Để đáp ứng nhu cầu này, công việc nghiên cứu, thiết kế những bộkhuôn dập không thể thiếu được Vì vậy đi sâu và tập trung nghiên cứu vào nó

là hết sức quan trọng

Là sinh viên trường Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, một trong những trường đi

đầu về “ gia công áp lực” chúng em được trang bị kiến thức cơ bản nhất để

thiết kế khuôn dập Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế công nghệ tạo hình chi tiết Vách cuối ống giảm âm xe Dream” là bước đầu tạo cho sinh viên kỹ năng

thiết kế khuôn và ứng dụng những kiến thức được học vào việc thiết kế khuôn

và chế tạo chi tiết sau khi rời ghế nhà trường Ngoài việc vận dụng những kiếnthức đã được học, các tài liệu hướng dẫn Em được sự hướng dẫn tận tình, chu

đáo của các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy giáo Lê Trọng Tấn đã hướng dẫn

rất tận tình, chu đáo để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này đúng theo yêu cầu.Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nên bài làm không tránh những sai lầm

và thiếu sót, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện:

Trần Đức Hiếu

Hình 1.2 Hình ảnh minh hoạ chi tiết sản phẩm dạng 3D

Chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe Dream “được sử dụng trên xe gắn máy do hãng HONDA sản xuất và lắp ráp trên dòng xe Dream Trong quá trình sử dụng

xe gắn máy tạo ra nhiệt nên Vách cuối là sản phẩm chịu nhiều sức nóng do

này là thép không gỉ INOX SUS304 Vật liệu này được dùng ở những nơi đòihỏi độ bền cao, thể hiện được khả năng oxi hóa tốt ở nhiệt độ 870 độ C, và tiếptục thể hiện được lên đến nhiệt độ 925 độ C Trong những trường hợp yêu cầu

độ bền nhiệt cao, thì người ta yêu cầu vật liệu có hàm lượng carbon cao hơn Vàđặc biệt có khả năng tạo hình rất tốt

Chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe Dream” có dạng hình tròn vát gồm

Đường tròn lớn có đường kính : ( mm)

Đường tròn nhỏ có đường kính : (mm)

Chiều cao của chi tiết : 47,5 ( mm )

Chiều dày của chi tiết : 1.0 ( mm )

Bán kính các góc lượn : R11.2, R6.2,R32

Nhận xét :

Ta thấy chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe Dream” là chi tiết kết cấu đơn

giản , có thể gia công dễ dàng bằng gia công áp lực nhưng phải qua nhiều bước dập : cắt hình, vuốt, đột lỗ, nong lỗ để hình thành sản phẩm

1.1.2 Vật liệu chế tạo chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe Dream”

Chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe Dream “ được chế tạo từ thép INOX

SUS304.Thành phần hóa học và cơ tính của thép INOX SUS304 như sau :

a) Cơ Tính của thép INOX SUS304

- Giới hạn chảy ( ứng suất chảy ) là 205MPa min

- Giới hạn bền là 515MPa min

- Khả năng dãn dài 40% min

- Độ cứng Brinell là 201HB max

- Độ cứng Rock well là 92HRB max

- Độ cứng Vickers là 210HV max

b)Thành phần hóa học :

Dựa vào thành phần của thép INOX SUS304 ta có các bảng sau :

Bảng 1.1 Theo phần trăm thành phần hoá học

+ Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn

+ Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit)

+ Các cơ tính đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổikhá nhiều đối với các mác thép và họ thép khác

Nhận xét nguyên liệu để sản xuất:

Qua phân tích vật liệu thép INOX SUS304 ở trên ta nhận thấy rằng thành phần hóa học và cơ tính của thép INOX SUS304 thích hợp cho việc chế tạo chi tiết

“Vách cuối ống giảm âm xe Dream”.

1.2 Phương án công nghệ tạo hình chi tiết “Vách cuối ống giảm âm xe

Dream”Trên cơ sở đã phân tích hình dạng kết cấu vật liệu của chi tiết ta

thấy rằng có thể tạo phôi chi tiết này bằng các phương án như sau:

Ф5.0

`Sản phẩm

Cắt mép

Đột lỗ Φ3.0, Đột lỗ Φ11.5

để nong

- Bước dập cho từng công đoạn tạo hình ra sản phẩm với kích thướcchính xác.

- Quá trình thiết kế và chế tạo khuôn đơn giản hơn

- Khi khuôn dập tại công đoạn bất kỳ bị hỏng (vỡ) có thể sửa chữa giacông nhanh hoặc thay thế các chi tiết rời, mà không cần đòi hỏi tay nghề củathợ sửa chữa cao

- Tuổi thọ của từng bộ khuôn đơn sẽ cao hơn so với khuôn sản xuất nhiềucông đoạn

* Nhược điểm:

- Số lượng nguyên công nhiều làm giảm độ chính xác khi chế tạo chi tiết

- Sản phẩm được chế tạo qua nhiều nguyên công nên độ chính xác khôngcao, giá thành sản phẩm tăng

- Có nhiều bộ khuôn nên tăng chi phí về vật liệu để chế tạo khuôn

- Tăng nhân lực khi phải sản xuất với số lượng lớn

- Tăng thêm máy Dập để đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt lớn

Nong lỗФ22.2Sản phẩm

- Quá trình thiết kế khuôn đơn giản hơn do được gộp cả hai công đoạn cắthình và dập vuốt trên một công đoạn.

- Quá trình gia công khuôn được rút ngắn, thời gian chế tạo sản phẩmnhanh Do các bước chuyển tiếp dập được rút ngắn, sản phẩm đạt độchính xác cao

- Năng suất tăng giá thành hạ

- Giảm bớt được một nhân lực thao tác trực tiếp

* Lựa chọn phương án công nghệ:

Trong hai phương án vừa nêu trên ta chọn phương án một làm phương án chếtạo sản phẩm vì :

- Phương án một phù hợp với điều kiện sản xuất của một số nhà máy

- Vẫn đảm bảo tính chính xác cho sản phẩm

- Giá thành khuôn cần sản xuất rẻ hơn so với khuôn liên hợp

- Phương án này thích hợp cho sản xuất loạt lớn Tuy nhiên đòi hỏi quátrình thiết kế cho từng công đoạn phải hoàn toàn chính xác Quá trình chếtạo và thử khuôn phải nhanh chóng trước khi tiến hành được đưa vào sảnxuất hàng loạt Người lắp đặt khuôn phải có yêu cầu chính xác cao

1.3 Kết luận:

Qua các bước phân tích trên ta chọn phương án gia công cho chi tiết vách cuối ống giảm âm xe dream là: Pha tấm Cắt Hình Dập vuốt Cắt mépĐột 2 lỗ Φ3 và Φ11,5 để nongĐột lỗ Φ5 Nong lỗ  Sản phẩm

Chương II

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Tính phôi và lựa chọn phương án xếp hình, pha tấm.

Hình 2.2 Phôi sau khi cắt hình

2.1.2 Xếp hình và pha tấm vật liệu

- Phôi được chọn là: phôi tấm

- Kích thước phôi: chiều dài x rộng x dày là 1500 mm x 6000 mm x 1.0 mm( Loại phôi này rất dễ dàng mua trên thị trường)

- Kiểm tra phôi: Phôi phải đủ kích thước theo yêu cầu, có các bề mặt không bịnứt, rỗ,bề mặt phôi phải sạch sẽ

- Đặc biệt là phải kiểm tra test thành phần hóa học và cơ tính của nguyên liệutrước khi gia công Để tránh nhầm lẫn và hỏng khuôn

+ Fct : diện tích của 1 chi tiết: Fct = 15390,1238 (mm2).

+ Fp: diện tích trong 1 bước cấp phôi:

15390,1238

= 96(%)Vậy hệ số sử dụng vật liệu được dùng trong phương án xếp hình liên tục là 96%

Phương án 2: Xếp hình so le

+ Fct : diện tích của chi tiết: Fct = 15390,1238 (mm2).

+ Fp: diện tích trong 1 bước cấp phôi:

15390,1238

= 99Vậy hệ số sử dụng vật liệu được dung trong phương án xếp hình so le là 99%

⇒Kết luận:

So sánh 2 phương án xếp hình vật liệu trên ta thấy phương án xếp liên tục có hệ

số sử dụng vật liệu cao hơn rất nhiều với xếp so le nhưng vì để thực hiệnphương án cắt hình dập vuốt phối hợp được dễ dàng hơn ta nên chọn phương ánxếp hình liên tục

- Dùng phương án phôi xếp liên tục không cần phải làm khuôn cắt hình to.Khuôn sẽ đơn giản hơn nhiều Không cần phải sử dụng đến máy có công suấtlớn.

2.Pha tấm vật liệu

a) Tấm kim loại được pha dọc

- Số lượng dải nhận được trên chiều rộng tấm là : 1500 : 124,7 =12,02 dải

- Vậy chiều rộng tấm còn dư là : 1500 – (12,02x 124,7) = 1,00067 (mm)

- Số chi tiết nhận được trên mỗi dải là:(6000 – 1,6 ):127,9 = 46,89 (chi tiết)

- Chiều dài còn dư là : 6000 – (46,89x127,9) = 2,769 ( mm)

- Số lượng chi tiết nhận được là :

46,89 x12,01 = 563,149 (chi tiết)= 563 chi tiết

- Ta có diện tích của 1 chi tiết là :S =15390,1238

6934 , 86646399

6

=96%

Hình 2.5 Pha tấm vật liệub)Với trường hợp pha ngang

- Số lượng dải nhận được trên chiều dài tấm là :6000 : 124,7=48,11 dải

Vậy chiều dài tấm còn dư là : 6000 – (48,11x124,7) = 0.683 (mm)

- Số chi tiết nhận được trên mỗi dải là : (1500 – 1,2 ) : 124,7 = 12,01( chi tiết )

- Chiều rộng còn dư là : 1500 – (12,01 x 124,7) = 2,353( mm)

- Số lượng chi tiết nhận được là : 48,11 x 12,01 = 577,8 (chi tiết)

-Ta có diện tích của 1 chi tiết là : S=15390,1238

532 , 889241

6

=98%

Hình 2.6 Pha hình ngang tấm

⇒Kết luận:

So sánh 2 trường hợp pha dọc và pha ngang ta thấy cách pha ngang có hệ số

sử dụng vật liệu cao hơn

Chiều dài phôi phù hợp, dễ dàng cho việc vận chuyển trong khu vực nhà xưởng sản xuất Ta có thể pha liên tục thành băng (rulo) dễ dàng phục vụ cho công tác cấp phôi tự động , nâng cao năng suất lao động

Vậy ta chọn pha ngang tấm vật liệu cho phương án xếp hình liên tục

Như vậy dải phôi có chiều rộng là 124,7 mm, chiều dài phôi là 6000 mm Bước

đưa phôi là 127.9 mm.

c) Chọn thông số thiết bị và tính lực cắt khi pha băng vật liệu.

Ta tiến hành pha tấm vật liệu theo chiều dọc của tấm vật liệu, khi đó ta tiếnhành pha tấm trên máy cắt nhiều đĩa Do chiều dày vật liệu mỏng (1mm).

- Số lượng cặp dao là 2 dao, khoảng cách giữa 2 cặp dao lấy bằng chiều rộngdải là 124,7 mm

- Các kích thước của đĩa được trọn theo trang 16 [1]

+ D = (70 ÷ 40)s lấy D = 50 (mm)

+ B = 15 ÷ 30 (mm) lấy B = 20 (mm)

+ Khe hở Z = (0,1 ÷ 0,2)s lấy Z = 0,1 (mm)

Số lượng sau khi pha tấm nhận được là: n = 1500/124,7 =12,01 dải

Ta lấy được 12 dải nguyên vẹn và sản xuất còn 0,1 còn dư bỏ thành phế liệu

2.2 Các bước nguyên công

2.2.1 Nguyên công cắt hình

Nguyên công cắt hình sau khi pha tấm vật liệu

Hình 2.7 Hình dáng phôi sau nguyên công dập cắt hình

Ta tiến hành cắt phôi trên khuôn cắt hình có mép cắt phẳng, đường kính cốibằng kích thước danh nghĩa của phôi.Khe hở giữa chày và cối lấy trong khoảngz(4- 18% )s (Bảng 2.2 [1])

S : là chiều dầy vật liệu

Lấy Z =10% S= 0,1.1 =0,1mm

- Lực cắt phôi được xác định theo công thức lý thuyết:

P = U.s.τ 0 (2.1)

Chiều cao kín của máy (mm) 280Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

2.2.3 Nguyờn cụng Dập vuốt

Hỡnh 2.8 Hỡnh dỏng và kớch thước sau nguyờn cụng dập vuốt

Lực dập vuốt được tớnh theo cụng thức 4.40 [1 ]

P = 3,14.d1.s (2.2)d1 : đường kớnh phần thõn chi tiết

C1 : hệ số phụ thuộc vào hệ số dập vuốt m1=0,76

tra bảng 4.2[1] ta cú C1 = 0,5

= 515 MPa đường kớnh trong của phụi sau khi vuốt lờn là d=87 mm

Vậy P = 3,14x 87x 1x 515x0.5 = 70343(N)= 7 (Tấn)

⇒ Lực dập vuốt thực tế là:

PT = k PTrong đó: k (1,1 ÷1,3) là hệ số, lấy k = 1,2

Chiều cao kín của máy (mm) 280Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

S chiều dày kim loại = 1mm

τ0 Trở lực cắt của thộp khụng gỉ SUS 304 từ 0,68~ 0,72 ta chọn hệ số là 0,7

Do trong thực tế trở lực cắt cũn phải chịu tỏc động của nhiều yếu tố như :

cơ tớnh vật liệu , chiều dầy vật liệu, khe hở chày cối , kết cấu cối , điều kiện làm việc thực tế Vỡ vậy thực tế τc được xỏc định theo cụng thức sau:

τc = k. τc = ( 1ữ1,3) τc

Do đú lực cắt được tớnh theo cụng thức

Ptt = k.U.s τc = (1ữ1,3).U.s τc (2.4)Căn cứ vào hỡnh dạng của phụi và tra bảng 2.1 [2] ta cú

A = 14,16 Kj

Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

Hình 2.10 Sản phẩm sau khi Đột 2 lỗ Đột lỗ bằng khuôn có mép cắt phẳng Cối được chế tạo theo chày sao chođảm bảo zmin Để đảm bảo gia công với độ chính xác đạt yêu cầu, ta phải gá lắpchày thật chính xác, công việc này đòi hỏi trình độ tay nghề thợ cao, công cụ gálắp đạt độ chính xác cao.

Hành trình dầu trợt (mm) 10-80

Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

2.2.8 Nguyờn cụng Đột Φ 5.0

Hỡnh 2.11 Hỡnh ảnh sau khi Đột lỗ Φ5.0Đột lỗ bằng khuụn cú mộp cắt phẳng

- Lực đột lỗ: Pđ = k.π d.s.τ 0

Với: k = 1 ữ 1,3 là hệ số kể đến ảnh hưởng của cỏc yếu tố: vật liệu, khe hở chàycối, điều kiện làm việc…lấy k = 1,2

Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

2.2.8 Nguyờn Cụng Nong lỗ

Ta nong lỗ vừa đột để đạt kích thớc φ22.2 với chiều cao là 4mm

Lực nong lỗ xác định theo công thức:

s

s

s d D

1

2

) (

mm

s = 1 ; 1 = 0 , 5 .

) ( 6 , 7 7620 515

5 , 0

1 ) 49 11 2 , 22 ( 14 , 3 1

Khoảng cách điều chỉnh đợc giữa bàn máy và đầu trợt (mm) 65

ChiÒu dµy cña bµn m¸y phô (mm) 65

2.2.11 Kiểm tra sản phẩm

Sau khi tạo hình xong sản phẩm, ta tiến hành kiểm tra:

a)Dụng cụ kiểm tra: Thước kẹp, thước đo cao, thước đo góc…

- Các kích thước phải nằm trong dung sai cho phép

- Các lỗ đục không được méo, móp

b) Kiểm tra ngoại quan bằng mắt:

- Bề mặt chi tiết không bị móp méo, bán kính các góc lượn không được nhăn vàrách

-Vị trí bao quanh mép cắt của sản phẩm phải được làm cùn các cạnh sắc

Chương III tÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n

3.1 Kết cấu bộ khuôn cắt hình

Hình 3.1: Hình ảnh sản phẩm sau công đoạn cắt hình

Hình 3.1 Kết cấu bộ khuôn cắt hình

Số 1.Bạc dẫn hướng Số 2 Trụ dẫn hướng Số 3 Đế khuôn trên Số 4 buloong M6*20 Số 5 Chuôi khuôn Số 6 Tấm đỡ chày cắt Số 7 Chày cắt

Số 8 lò xo Số 9 Ép biên Số 10 chốt nhún Số 11 Cối cắt Số 12 Tấm đệm

đỡ cối cắt Số 13 Đế khuôn dưới.

3.1.1 Nguyên lý làm việc cuả bộ khuôn cắt hình.

Bộ khuôn cắt hình bao gồm cối cắt số 7 lắp vào miếng đỡ chày số 6, được

cố định nhờ vào các chốt định vị Φ 8 và các bulong M8 giữ kẹp chặt Đế khuôntrên được lắp vào chuôi khuôn số 5 Chuôi khuôn sẽ được kẹp vào bàn máytrên thiết bị trên nhờ chuôi khuôn 5

Hai cặp trụ bạc dẫn hướng số 1 tạo thuận lợi cho khuôn chuyển động lênxuống theo chiều thẳng đứng và làm giảm độ lệch tâm giữa chày và cối trongquá trình chuyển động, ngoài ra còn làm tăng độ cứng vững cho khuôn

Lò xo số 8 có tác dụng đẩy sản phẩm xuống lòng của cối cắt Chốt dẫnhướng (chốt nhún) có tác dụng dẫn hướng cho phôi đi theo đường thẳng

Khi Phôi được đưa vào sau mỗi bước dập người công nhân thao tác đẩyphôi theo chốt hãm (Bước đưa phôi) Đồng thời khi đẩy phôi vào bước tiếp theo

phôi sẽ được cắt cữ để làm bước đưa phôi Phôi được lấy ra theo lỗ dưới củachày cắt.

Bộ khuôn này được coi như là dạng sản xuất liên tục theo dải phôi dài1500mm

3.1.2 Vật liệu và chế độ nhiệt luyện các chi tiết của khuôn

Trong khuôn có rất nhiều các chi tiết với yêu cầu khác nhau về độ bền và

độ cứng vững, thông qua tính toán để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật thì kíchthước của chi tiết phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu làm ra chúng Theo bảng

276 [5] và 260 [5], kết hợp với đặc điểm của các bộ phận trong khuôn cắt hình

ta có bảng vật liệu và những giá trị ứng suất cho phép như sau:

Bảng 3.1: Vật liệu và giới hạn bền của các chi tiết khuônTên chi

khuôn C45 130÷160 140÷170 170÷180 120÷150

Tôi 40-45HRCChày và

1000÷160

Tôi 58-62HRCTrụ dẫn

hướng C45 130÷160 140÷170 170÷180 120÷150

Tôi 40-45HRCBạc dẫn

hướng C45 130÷160 140÷170 170÷180 120÷150

Tôi 40-45HRC

3.1.3 Tính toán, thiết kế các chi tiết của khuôn

1 Tính toán thiết kế cối cắt hình

Cối cắt hình được tính theo độ bền uốn và độ cứng vững, tuy nhiên độ cứngvững được đảm bảo khi sử dụng đế khuôn dưới Hình dáng lòng cối phụ thuộcvào hình chi tiết, ở nguyên công này do tiến hành cắt phôi từng bước nên sửdụng lòng cối dạng trụ trơn Chiều dày cối được xác định phụ thuộc vào chiềudày vật liệu, chiều rộng lớn nhất của chi tiết và chiều rộng lớn nhất của lòng cối.Theo bảng 2[5] có H = (0,1- 0,22) b

d : Đường kính thoát lỗ trong đế (đế không có lỗ thoát):

[ ] là ứng suất uốn cho phép của vật liệu đế, [ ] = 3,5 kg/mm2 = 350 MPa

Vậy

h

Chọn chiều dày đế khuôn là h = 40 (mm)

Gia cố với 4 vít Theo bảng 18 [5] ta được vít là M10

Ta tiến hành cắt phôi trên khuôn cát hình có mép cắt phẳng, đường kínhcối bằng kích thước danh nghĩa của phôi

Với s = 1 (mm) theo bảng 2.2 [6] ta có khe hở chày và cối là: