Thiết kế công nghệ chế tạo ống nối chi tiết dạng bạc

cao, độ bền của vật liệu phù hợp trong quá trình gia công cũng như trong quátrình ứng dụng sản phẩm.- Với thành phần hóa học và cơ tính của vật liệu nên trong quá trình giacông vật liệu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khi đất nước đang ở trong giai đoạn phát triển tiến tới Côngnghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước, thì ngành Cơ khí nói chung và chuyênngành "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 có những chi tiết mà chỉ có ngành "gia công áp lực" có thể làm được.Muốn vậy chúng ta phải tự sản xuất được các thiết bị công nghệ phục vụ chosản 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 đểthiết kế khuôn dập Đồ án công nghệ "Thiết kế công nghệ chế tạo ống nối" làbước tạo cho sinh viên kỹ năng thiết kế khuôn và ứng dụng những kiến thứcđược học vào việc thiết kế khuôn và chế tạo chi tiết sau khi rời ghế nhàtrường Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu hướngdẫn Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn, đặcbiệt thầy giáo Lại Đăng Giang đã hướng dẫn rất tận tình, chu đáo để em hoànthành đồ án này đúng theo yêu cầu

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nên bài làm không tránh đượcnhững sai lầm và thiếu sót, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình củacác thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Nam

1.1.2Đặc điểm:

- Chi tiết ống nối là chi tiết dạng ống tròn, thành mỏng, ống nối đượcdùng để nối các ống lớn với ống nhỏ hơn Thường được dùng trong cácđường ống dẫn chất lỏng hoặc chất khí…

- Ống nối là chi tiết liên kết nên chịu tác dụng của lực ma sát giữa cácchi tiết

* Yêu cầu kỹ thuật

- Vật dập sau khi dập xong không bị rách, nứt, nhăn, đạt biên dạng theoyêu cầu, lắp ghép chính xác

- Sản phẩm đạt kích thước theo yêu cầu của bản vẽ

- Vật liệu chế tạo thép CIO

- Vật dập sau khi cắt mép uốn không có bavia

1.1.3 Đặc điểm kết cấu:

Hình1.1:Chi tiêt ống nối

- Chi tiết ống nối cơ bản là hình trụ rỗng, không có đáy, nhưng đầu trên

có miệng để lắp

- Đường kính miệng là 198 (mm)mm)

- Đường kính đáy là  60 (mm)mm)

- Chi tiết cao 55 (mm)mm)

- Chi tiết có các góc lượn R = 1,5 (mm)mm)

- Vật liệu phù hợp khi chế tạo chi tiết là: thép C10, có chiều dày là 1mm

- Cơ tính của vật liệu :

Bảng 1.1 Thành phần cơ tính của vật liệu

- Ngoài ra còn có các thành phần khác như Ni (mm)< 0,25%), Cu (mm)< 0,25%)

có ảnh hưởng không lớn cơ tính của thép

- Thành phần P gây ra hiện tượng giòn nguội yêu cầu P < 0,035% và Sgây ra hiện tượng giòn nóng do đó yêu cầu S < 0,035%

- Cơ tính của vật liệu b =340 (mm)MPa) và c =210 (mm)MPa) nên trong quátrình gia công vật liệu dễ biến dạng và có khả năng tạo hình tốt do tính dẻo

cao, độ bền của vật liệu phù hợp trong quá trình gia công cũng như trong quátrình ứng dụng sản phẩm.

- Với thành phần hóa học và cơ tính của vật liệu nên trong quá trình giacông vật liệu dễ biến dạng và có khả năng tạo hình tốt do tính dẻo cao, độ bềncủa vật liệu phù hợp trong quá trình gia công cũng như trong quá trình ứngdụng sản phẩm

- Là chi tiết không đòi hỏi độ chính xác gia công, độ bền quá cao nênkhông cần thiết các bước gia công phụ

1.2 Lập luận chọn phương án công nghệ gia công tạo hình sản phẩm.1.2.1 Tính sơ bộ số nguyên công cần phải dập

Trong đó: D là đường kính phôi

F là tổng diện tích chi tiết

- Để tiện tính toán chi tiết ta chia ra làm 3 phần

* Phần 1:Tính diện tích phần 1

Hình 1.4 diện tích phần 3:

3 3

* Tính lượng dư phần xén miệng

- Chiều cao của chi tiết H = 55mm

- Trị số lượng dư với chiều cao tương đối là:

28 , 0 198

- Tra bảng 51 ta được lượng dư cắt mép là h'=2mm

Vậy ta được lượng dư cắt mép là:

82 , 59857 4



Chiều dày vật liệu mỏng S < 1,5mm Các hệ số dập vuốt có thể tra theo bảng [2.97]

5 , 1 36 , 0 100 276

1 100

- Vật dập đạt kích thước theo yêu cầu

- Sử dụng công nghệ cao hơn, đảm bảo về độ chính xác, kích thước

- Vật dập đảm bảo độ đồng đều về cơ tính vì quá trình dập vuốt và tạogân được diễn ra đồng thời.

- Qúa trình thiết kế khuân đơn giản hơn

Vật đập đảm bảo kính thước theo yêu cầu

- Giảm số nguyên công, thời gian chế tạo sản phẩm nhanh

- Năng suất giá thành hạ

* Nhược điểm

- Kết cấu khuôn phức tạp, khó chế tạo khuôn

- Lắp đặt khuôn đòi hỏi độ chính xác cao Tay nghề thợ cao

- Sản phẩm dễ bị nhăn

* Kết luận: Lựa chọn phương án công nghệ

- Trong 2 phương án trên ta chọn phương án 1 làm phương án chế tạosản phẩm vì:

+ Phù hợp với điều kiện nhà máy

+ Bộ khuôn cắt - dập vuốt cũng khá phổ biến

+ Tải trọng được phân bố đều ở các nguyên công

Pha băng Cắt hình, đột

lỗ

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CÁC BƯỚC CÔNG NGHÊ GIA CÔNG

TẠO HÌNH SẢN PHẨM

Trong chương 1 ta đã phân tích đặc điểm của chi tiết và lựa chọn đượcphương án công nghệ chế tạo với phương án đã lựa chọn tôi tiến hành tínhtoán chi tiết cho nguyên công dập chủ yếu và thiết kế quy trình công nghệ chếtạo chi tiết "ống nối"

2.1 Chọn phôi và kiểm tra phôi

- Phôi được chọn là: phôi băng

- Do phôi cần đột có dạng hình tròn nên có 2 phương án xếp hình sau:các giá trị mạch nối, mép thừa tra trong bảng 2.5.

2.2.2 Các phương án pha tấm vật liệu

- Để đánh giá tính hợp lí của 2 phương án đã chọn ta đưa ra một số cáchpha tấm như sau:

+ Tấm kim loại được pha dọc

+ Tấm kim loại được pha ngang

* Xét phương án 1

+ - Với trường hợp pha dọc

+ Số lượng dải nhận được trên chiều rộng của tấm là: 2000: 279,6 =7 dải

 Vậy chiều rộng của tấm còn dư là 2000-7.279,6 = 43mm

+ Số chi tiết nhận được trên mỗi dải là:

539 278

118 150000





(mm)chi tiết)

=> Chiều dài còn dư là: 150000 - 539.278 = 158 (mm)mm)

+ Số lượng chi tiết nhận được là:

539.7 = 3.773 (mm)chi tiết)

+ Ta có diện tích của 1 chi tiết là:

16 , 59798 4

276 14 , 3 4

3

+ Với trường hợp pha ngang

- Số lượng dải nhận được trên chiều dài tấm là: 150000: 279,6 = 536 dải

=> Vậy chiều rộng của tấm còn dư là: 150000 - 536.279,6 = 135 (mm)mm)

- Số chi tiết nhận được trên mỗi dải là:

7 278

3

+ Với trường hợp pha dọc

- Số lượng dải nhận được trên chiều rộng tấm là: 2000: 494,6 = 4 dải

=> Chiều rộng tấm còn dư là: 2000 - 4.494,6 = 21,6 (mm)mm)

- Số chi tiết nhận được của dãy trên là:

539 278

) 8

) 140

3

+ Với trường hợp ngang

- Số lượng dải nhận được trên chiều dài tấm là: 150000: 494,6 = 303 dải

- Chiều rộng tấm còn dư: 150000 - 303.494,6 = 136,2 (mm)mm)

- Số chi tiết nhận được của dãy trên 7

278

) 8 , 1 2000 (mm)

3

2.2.3 Chọn thông số TB 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 tatiến hành pha tấm trên máy cắt nhiều đĩa Do chiều dày vật liệu mỏng(mm)S=1mm) nên ta có thể chọn 2 cặp dao Khoảng cách giữa 2 cặp dao lấy bằngchiều rộng của dải Các kích thước của đĩa chọn theo trang 16 CNDT

+ D = 50 (mm)mm)

+ B = 20 (mm)mm)

- Xác định khe hở giữa chày và cối

+ Khe hở giữa chày và cối cắt ảnh hưởng lớn đến trở lực cắt vì vậy tacần phải chọn khe hở hợp lý, không quá lớn cũng không quá nhỏ

+ Theo trang 28 (mm)2) khe hở giữa chày và cối cắt có thể lấy trong khoảng

- Lực cắt phôi được xác định theo công thức:

P = F0  = U S0

+ Trong đó: + F0 là diện tích mặt cắt mm2

+ U là chu vi cắt mm+ S là chiều dày vật liệu mm+ 0 là trở lực cắt N/mm2+ Lực cắt phôi thực tế C =K.0 = (mm)1 1,3) 0

* Lực đẩy chi tiết

Theo trang 26 [2] lực đẩy chi tiết được tính theo công thức



2.3.1.2 Tính toán dập vuốt

+ Xác định khe hở giữa chày và cối

- Khe hở giữa chày và cối thích hợp sẽ giảm m/s, lực dập vuốt giảm giátrị hệ số dập vuốt cho phép, tạo ra bề mặt vật dập đạt chất lượng, không cónếp nhăn Khi dập vuốt phôi hình tròn khe hở ở góc lấy lớn hơn khe hở ở cácđoạn thẳng một lượng 0,1S do tại góc này sự hóa già sảy ra mãnh liệt hơn.Khe hở ở các góc lấy như khe hở dập vuốt hình trụ

- Theo (mm)2) /140 khe hở giữa chày và cối đối với thép mềm lấy

Z = (mm)1,35 1,50)S

Ta chọn Z = 1,4.S = 1,4.1 = 1,4 mm

- Theo bảng 4.12 (mm)3) ta có:

Q = 0,1 (mm)1- K P m

D K

S K

).

) 1 (mm)

.

1 4 , 1 (mm)

1 4 , 1

.Pmax h





* Chọn thiết bị

- Khi chọn thiết bị cần phải dựa trên những thông số cơ bản sau: lực dập,

độ lớn hành trình, chiều cao kín và kích thước của bàn máy Điều này xuấtphát từ nguyên lý làm việc của máy và của nguyên công công nghệ Khi quátải về lực sẽ dẫn đến gãy trục khuỷu Phá huỷ bộ truyền br Còn khi quá tải vềcông sẽ dẫn đến hỏng động cơ Kích thước bàn máy và chiều cao kín của máy

sẽ đảm bảo cho nguyên công công nghệ đạt yêu cầu đề ra đối với việc chế tạotừng chi tiết cụ thể

- Trên khuôn cắt, dập vuốt phối hợp, do cắt trước và lực cắt lớn hơn sovới lực dập vuốt nên lựa chọn máy tính theo lực khi cắt Mà khi đó cắt ở vị trísao cho vừa đủ lực theo yêu cầu

- Thông thường thì phải chọn máy sao cho:

dàng cho đặt phôi và tháo gỡ sản phẩm Hành trình máy cho nguyên công dậpvuốt là:

H > 2.45 = 90 (mm)mm)

=> Chọn H = 100 (mm)mm)

Chiều cao kín của máy là quan trọng nhất để thiết kế và gá lắp khuôn,song kích thước của máy phải phù hợp với kích thước vật dập Căn cứ vào cácthông số kĩ thuật và yêu cầu công nghệ đối với vật dập ta chọn máy ép chonguyên công cắt - dập vuốt là máy ép trục khuỷu đơn động với các thông sốnhư sau:

-> Chọn máy ép trục khuỷu K 2128

+ Lực danh nghĩa: PH = 63 (mm)tấn)

+ Hành trình đầu trượt: 200 (mm)mm)

+ Tốc độ đầu trượt: 90 (mm)nhát/phút)

+ Chiều cao kín của máy: 340 (mm)mm)

+ Khoảng cách điều chỉnh được giữa bàn máy và đầu trượt: 80 (mm)mm)+ Khoảng cách từ trục của đầu trượt tới khung máy :260 (mm)mm)

+ Khoảng hở giữa các trụ của khung máy: 340 (mm)mm)

+ Kích thước bàn máy: BXL = 710-480 (mm)mm)

+ Góc nghiêng lớn nhất của khung máy: 300

+ Chiều dày của bàn máy phụ: 80 (mm)mm)

+ Công suất tổng của các động cơ điện, kW: 8.3kW

K1: là hệ số đối với nguyên công dập chi tiết, chọn K = 1,2

S: là chiều dày vật liệu

18 1

(mm)

D K

S K

Vậy lực ép biên là:

Q = 0,1 (mm)1- 1 , 14 3 , 5 0 , 4

226 ).

1 14 , 1 (mm)

1 14 , 1 18



Như vậy lực máy cần cho quá trình dập vuốt lần 2 là:

+ Chiều cao kín của máy: 340 (mm)mm)

+ Khoảng cách điều chỉnh được giữa bàn máy và đầu trượt: 80 (mm)mm)+ Khoảng cách từ trục của đầu trượt tới khung máy :260 (mm)mm)

+ Khoảng hở giữa các trụ của khung máy: 340 (mm)mm)

+ Kích thước bàn máy: BXL = 710-480 (mm)mm)

+ Góc nghiêng lớn nhất của khung máy: 300

+ Chiều dày của bàn máy phụ: 80 (mm)mm)

+ Công suất tổng của các động cơ điện, kW: 8.3kW

+ Kích thước bao:

- Từ trái qua phải: 1450

- Từ trước ra sau:1690

Chương 3 TÍNH TOÁNH THIẾT KẾ KHUÔN

- Trong chương 2 ta đã tính toán cho các nguyên công và thành lập đượcquy trình công nghệ chế tạo chi tiết ống nối, trong chương này ta tiến hành bộkhuôn cắt - dập vuốt phối hợp khuôn sẽ có chi tiết vừa đóng vai trò là chàycắt và đóng vai trò là cối khi dập vuốt

3.1 Thiết kế bộ khuôn cắt dập vuốt phối hợp

3.1.1 Kiểu khuôn

- Chiều cao kín của khuôn phải bằng chiều cao kín của máy do loại máy

ta chọn có thể điều chỉnh được chiều cao nên ta chọn chiều cao kín của khuôn

là Kk = 340 (mm)mm)

(mm)hình vẽ)

* Kết cấu của khuôn phối hợp cắt phôi và dập vuốt có chặn trên máy éptác động đơn

- Khuôn gồm có: chày cắt và cối vuốt 11 (mm)đường kính ngoài của chày cắt

có kích thước bằng kích thước phôi cần cắt còn có đường kính trong là đườngkính của cối vuốt) cối để cắt phôi 16, vành chặn 7 chày để dập vuốt 15, tấm

gỡ phế liệu và đẩy trên 6

- Các chi tiết của khuôn được định vị và kẹp chặt thành một khối khuôn.Bao gồm nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới, cuống khuôn, trụ, bạc dẫnhướng Trụ bạc dẫn hướng nhằm đảm bảo cho khe hở đồng đều giữa đườngbao của chày cắt và cối cũng như khe hở giữa chày vuốt và cối vuốt

3.1.2 Nguyên lí hoạt động

- Phôi được đưa vào vùng làm việc của khuôn cho đến khi chạm vào cữphôi Khi đó ta đóng li hợp của máy và đầu trượt chuyển động xuống dướicùng với nửa khuôn trên Đầu tiên 7 chặn phôi và quá trình dập vuốt xảy ra

sau đó chày cắt và cối vuốt 11 tiếp tục đi xuống, ép vành phôi lên bề mặt củatấm.

3.1.3 Vật liệu làm chi tiết của khuôn

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

độ cứng vững, thông qua tính toán để đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật thì kíchthước của chi tiết thì phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu làm chúng Theo bảng[ 276; [5] và [260;5] Kết hợp với các đặc điể của các bộ phận trong khuôn cắt

- dập vuốt phối hợp ta có bảng vật liệu và những giá trị ứng suất cho phép nhưsau:

Tên chi tiết

của khuôn

Vậtliệu

Tôi 45HRC

Tôi 45HRC

0

300500

58-62 HRCTrụ dẫn hướng C45 13016

0

140170 17018

0

120150

Tôi 45HRCBạc hướng

40-dẫn

-3.14 Tính toán thiết của một số chi tiết của khuôn

3.1.4 Tính toán thiết kế cối cắt hình

- Cối cắt được tính theo độ bền uốn và độ cứng vững Tuy nhiên độ cứngvững được đảm bảo khi sử dụng đế khuôn dưới Hình dạng lòng cối phụthuộc vào hình dạng chi tiết Ở nguyên công này do ta tiến hành cắt phối hợpnên ta sử dụng lòng cối dạng trụ Chiêu dày cối được xác định phụ thuộc vàochiều dày vật liệu, chiều rộng lớn nhất của chi tiết và chiều rộng lớn nhất củalòng cối.

- d : là đường kính lỗ thoát trong đế

- [u] : là ứng suất uốn cho phép của vật liệu đế

[u] = 3,5 kg/mm2 = 350 MPa

Vậy h > 38 , 63 (mm) )

350 600 2

670 199 , 31





=> Chọn chiều dày đế khuôn là h = 50 (mm)mm)

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

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

Với S =1 (mm)mm) theo bảng 2.2 [6] ta có khe hở giữa chày và cối

Zmin = 0,04 (mm)mm)

Zmax = 0,08 (mm)mm)

Ta lấy Zmax = 0,08 (mm)mm)

- Dung sai chi tiết

Với S = 1(mm)mm): DDN = 276(mm)mm) Tra bảng [5; 56] ta có dung sai của chitiết là:  = 0,2(mm)mm)

- Kiểm nghiệm độ bền của cối

Theo [5] điều kiện bền của cối phải thỏa mãn

199 , 31 4 ,

0







Ta thấy P < [P ] vậy cối cắt đảm bảo điều kiện bền

3.1.4.2 Tính toán thiết kế chày cắt cối vuốt

- Hình dáng của chày cắt - cối vuốt mang hình dáng của sản phẩm ta coicối có hình dạng là trụ có khoét lỗ tròn để tính toán

- Chi tiết có hình dáng phức tạp, chiều dài phôi S = 1 (mm)mm) nên ta có thể

sử dụng vật liệu Y8A hoặc Y 10A để chế tạo chày cối Yêu cầu sau khi tôi đạt độcứng 5658 RHC (mm)trang 150: 2)

- Chiều dày của thành cắt cối vuốt là:

- PCN = 31,199 (mm)tấn)

- F là điện tích diện ngang của chày ở vị trí nguy hiểm

2 2

2 2

2

92 , 16729 4

) 198 246

.(mm) 14 , 3 4

) (mm)D

199 , 31

- Dung sai chi tiết  = 0,2 (mm)mm)

- Khe hở giữa chày và cối Theo [2] /307 ta có khe hở Z là

3.1.4.3 Tính toán thiết kế chày vuốt

- Đây là bộ khuôn cắt hình dập + vuốt: phối hợp, có thêm chi tiết để épbiên bao quanh chày cối khi dập vuốt (mm)đồng thời cũng là chi tiết gỡ sản phẩm)

có hành trình bằng chiều cao của chi tiết dập vuốt Vì vậy chiều dài của chàyvuốt phải > 2 chiều cao dập vuốt của sản phẩm.

Vậy Lch > 2.45 = 90 (mm)mm)

Chọn lch = 100mm

Ta thấy lch < lmax => chiều dài chày vuốt đảm bảo điều kiều kiện

+ Xác định chiêu dày của cối vuốt

Ta có : lc = (mm)Hk - 2h = lch - 150 + 45)

= (mm)400 - 2.40 - 100 - 150 + 45)= 115 (mm)mm)

Vậy ta có lc = 115 (mm)mm)

Ta thấy lc < lmax vậy chiều dài cối vuốt đảm bảo điều kiện

+ Bán kính lượn chày và cối

- Vì chi tiết chỉ cần dập vuốt một lần lên bán kính lượn mép chày lấybằng bán kính lượn trong của sản phẩm và không bé hơn (mm)3 1) S vì chàyvuốt có hình dạng của sản phẩm nên có nhiều mép lượn có bán kính nhỏ nhất

Ta có rch =1,5mm > (mm)31).S = (mm)31)  rch = 1,5 => Thỏa mãn điềukiện

- Bán kính lượn của cối

Ta có 1,5 rch = rc => rc=1,5.1 = 1,5mm

=> Bán kính góc lượn là 1,5mm Chiều dày S = 1mm

3.4Thiết kế trụ, bạc dẫn hướng.

Để đảm bảo độ tin cậy khi làm việc của2 nửa khuôn và giúp cho việc lắp ghép

bộ khuôn được thuận lợi thì trong bộ khuôn được thiết kế trụ bạc dẫn hướng

Vẽ hình

Với bộ khuôn này ta sử dụng hai bộ trụ bạc dẫn hướng Trụ, bạc dẫn hướngphải có thích thước sao cho trong suốt quá trình làm việc trụ dẫn hướngkhông va vào đầu trượt thiết bị, bạc dẫn hướng không va vào đế khuôn dướiđồng thời đầu trên của trụ dẫn hướng không được trồi ra khỏi bạc dẫn hướng