GCAL NGUYEN VIET ANH)

LỜI NÓI ĐẦU Một nước phát triển là một nước phải có nền công nghiệp phát triển.Trong đó công nghiệp nặng được coi trọng gần như giữ vai trò then chốt của hầu hết các nước phát triển tron

LỜI NÓI ĐẦU

Một nước phát triển là một nước phải có nền công nghiệp phát

triển.Trong đó công nghiệp nặng được coi trọng gần như giữ vai trò then chốt của hầu hết các nước phát triển trong đó có nước ta.Công nghệ và thiết

bị gia công áp lực được coi là một tiêu chí đánh giá năng lực ngành công nghiệp nặng của một quốc gia.vài thập niên gần đây, nền công nghiệp phát triển mạnh, các nhà máy cơ khí mọc lên đáng kể và mở rộng sản xuất với quy mô lớn, thúc đẩy sự phát triển mạnh của các phân xưởng tạo phôi Khi

đó công nghệ dập tạo hình phát triển mạnh do có nhiều ưu việt hơn so với các công nghệ khác

Hiện nay trên thế giới công nghệ dập tạo hình dã phát triển tới trình độ cao.Các phân xưởng ngày càng được cơ khí hóa, tự động hóa,với việc sử dụng các tay máy và người máy công nghiệp

Ở nước ta, công nghệ dập tạo hình cũng phát triển từ lâu đời Đến nay đã

có nhiều cơ sở sản xuất khá phát triển Tuy nhiên so với các nước công nghiệp trên thế giới thì công nghệ này ở nước ta còn có nhiều hạn chế

Chiến lược Quốc gia thì đến năm 2020, Việt Nam cơ bản phải trở thành một nước công nghiệp Điều đó chứng tỏ rằng trong một thập niên nữa, ngành công nghiệp cơ khí cũng phải đạt mức độ phát triển tiên tiến của khu vực và thế giới mà gia công cơ khí được đánh giá là một trong những "chìa khóa" quan trọng mở cánh cửa công nghiệp hóa cho Việt Nam Muốn

vậy,cần phải có sự đột phá trong phát triển nhanh gia công áp lưc

Công nghệ tạo hình rất đa dạng và phong phú, tuy nhiên do đặc điểm côngnghệ mà được phân chia làm 2 dạng chủ yếu là công nghệ tạo hình kim loạitấm và công nghệ tạo hình kim loại khối

Đồ án “Công nghệ tạo hình kim loại khối” là cơ hội cho chúng em đượcvận dụng những kiến thức học trên lớp vào thực hành.Đây là tiền đề quantrọng cho chúng em khi ra trường khỏi bỡ ngỡ với thực tế sản xuất bênngoài

Với phần đề bài được giao là “ Tính toán, thiết kế quy trình công nghệ

dập tay biên của xe máy HONDA” Với sự giúp đỡ của các thầy trong bộ

môn,đặc biệt thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Nghệ đã tận tình hướng dẫn,

chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

1.1 – ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI:

Công nghệ dập tạo hình khối là một phần của loại hình công nghệ gia công kim loại bằng áp lực, nhờ tính dẻo của kim loại làm biến dạng phôi hoặc điền đầy kim loại vào long khuôn hoặc làm kim loại chảy qua lỗ thoát của cối ( hoặc chày) để tạo ra chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết

Kích thước chi tiết giảm, gon nhẹ.

Năng suất lao động cao, cơ khí hóa, tự động hóa trong sản xuất

Thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao, do đó giảm chi phí sản xuất 1.1.2 – Nhược điểm:

Hầu hết phôi trong quá trình dập đều ở trạng thái nóng, do vậy chất lượng

bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác không cao, khó khăn cho việc cơ khí hóa,

tự động hóa

Công nhân phải làm trong môi trường nóng, độc, khói bụi, tiếng ồn lớn

gây hai tới sức khỏe người lao động

Dập tạo hình thường phải sử dụng thiết bị lớn, đắt tiền, do vậy chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối

Dập tạo hình khối không thể tạo được cácchi tiết hình thù phức tạp như công nghệ đúc

Hiện nay, công nghệ dập khối ở trạng thái nguội được sử dụng khá phổ

biến, độ nhẵn bề mặt và độ chính xác chi tiết cao, không cần qua gia công cơ.Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng với các chi tiết nhỏ, trung bình

do lực công nghệ lớn

1.2 –SẢN PHẨM, MÁY MÓC ĐIỂN HÌNH TRONG CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI

1.2.1 – Sản phẩm dập khối:

Sản phẩm dập tạo hình khối được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực:

Công nghiệp, nông nghiệp, quân sự, tiêu dung …

- Trong lĩnh vực công nghiệp:

Hình 1.1 : Trục khuỷu động cơ

Hình 1.2: Các thiết bị, chi tiết, trong động cơ

Đây là sản phẩm tiêu biểu, bên cạnh đó còn có nhiều sản phẩm trong các

lĩnh vực khác như: Giao dục, quốc phòng, giao thông vận tải, xây dựng …

1.2.2 - Các thiết bị, máy móc chính

Ngày nay do những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước công nghiệp phát triển đã chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện đại, các thiết bị phục vụ công nghệ dập thể tích khác như:

- Máy búa hơi có trọng lượng phần rơi đến G = 25 tấn

- Máy búa không bệ đe có năng lượng và đập đạt đến Le = 1,5 MJ

- Máy ép trục khuỷu dập nóng có lực ép danh nghĩa đến P =140 MN

(14000 tấn)

- Máy ép thủy lực có lực danh nghĩa đến P = 750 MN (75000 tấn)

- Máy ép ma sát trục vít có lực danh nghĩa đến P =16 MN (1600 tấn)

- Máy rèn ngang có lực danh nghĩa đến P = 31,5 MN (3150 tấn)

Ngoài ra còn có các máy búa cao tốc, búa thủy lực có lực dập lớn, có hiệu suất sử dụng cao trong quá trình dập khối

Hình 1.6: Các thiết bị chính thực hiện công nghệ dập khối

CHƯƠNG II: NỘI DUNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

B

B C

C

(121.7) 92.7±0.2

Y X

Ø41±0.4

Ø29 +0.4 -0.8 (T/D)

CTM52

Bản vẽ chi tiết tay biên

2.1.2 Chi tiết 3D:

-Kiểm tra cân khối lượng:

(2 vÞ trÝ)

9.8 +0.4 -0.2

B

B C

C

(121.7) 92.7±0.2

(40)

Ø39.5±0.4(T/D)

Ø27 +0.4 -0.8

Y X

kiÓm tra -c©n khèi l¦îng

Ø41±0.4 Ø29 +0.4 -0.8 (T/D)

ctm52

-Sửa via

(121.7)

A A

söa via

Ø17±0.3 Ø41±0.4

Ø29 +0.5 -1 (T/D)

(40) 92.7±0.3 (121.7)

A-A C-C

(TL: 2/1)

9.6 +0.8 -0.3

(2 vÞ trÝ)

n¾n chØnh h×nh

Ø39.5±0.5(T/D) Ø41±0.5

B

B C

C

(40)

DÊu khu«n A

-Kiểm tra cân khối lượng

(2 vÞ trÝ) 9.8 +0.4 -0.2 (TL: 2/1)

(TL: 2/1) B-B

B

B C

C

(121.7) 92.7±0.2

(40)

Ø39.5±0.4(T/D)

Ø27 +0.4 -0.8

DÊu khu«n A

Y X

kiÓm tra -c©n khèi l¦îng

Ø41±0.4

Ø29 +0.4 -0.8 (T/D)

ctm52

-Sửa via

(121.7)

A A

söa via

Ø17±0.3 Ø41±0.4

Ø29 +0.5 -1 (T/D)

(40) 92.7±0.3 (121.7)

A-A C-C

(TL: 2/1)

9.6 +0.8 -0.3

C

(40)

DÊu khu«n A

tæng kiÓm

ctm52

Dập 1 lần không đảm bảo chi tiết

Qua phân tích các phương án, ta chon phương án 1 là tối ưu nhất

- Nhóm3: Nhũng vật dập chính xác thấp, sản xuất hang loạt nhỏ, gia công căt gọt trên máy vạn năng

- Nhóm 4: Những vạt dập có độ chính xác cao, trung bình, không qua gia công cơ hoặc gia công cơ là nguyên công mài

Vậy bán khuỷu thuộc nhóm chính xác 2

2.2.2- Thiết lập bản vẽ vât dập:

2.2.2.1) Kích thước vật dập:

- Bản vẽ vật dập chính là bản vẽ gồm:

Sản phẩm + lượng dư + dung sai+ )Theo nguyên tắc cơ bản thiết kế vật rèn ta có:

Bảng 88: Lượng dư và dung sai (tr.399)[ I ] :

Với B = 15,4 (mm): Chiều cao lớn nhất

L1=D1=41(mm): Chiều dài, chiều rộng, đường kính => 1



L1 = L2 =D1=D2 = 1

8 , 0 5 ,

> 5

=> B3 = 0 , 6

4 , 0 75 ,



L3=D3 = 0 , 7

6 , 0 0 ,

7 , 0 6 , 0

7 , 0 6 , 0

7 , 0 6 , 0

7 , 0 6 , 0

7 , 0 6 , 0

7 , 0 6 , 0

2 , 95 2 25 , 0 2 1 7 , 92

5 , 42 2 25 , 0 2 1 40

5 , 4 2 25 , 0 2 1 0 , 2

5 , 4 2 25 , 0 2 1 2

2 , 124 2 25 , 0 2 1 7 , 121

2 , 66 2 25 , 0 2 1 7 , 63

14 2 25 , 0 2 1 5 , 11

x x

x x

x x

x x

x x

x x

B1,B2

1 6 , 0

1 6 , 0

1 6 , 0

1 6 , 0

4 , 5 2 15 , 0 2 25 , 1 6 , 2

13 2 15 , 0 2 25 , 1 2 , 10

15 2 15 , 0 2 25 , 1 2 , 12

2 , 18 2 15 , 0 2 25 , 1 4 , 15

x x

x x

x x

B3

4 , 0

6 , 0 4 , 0

8 , 9 2 25 0 2 75 , 0 8 , 7

5 , 4 2 25 , 0 2 75 , 0 5 , 2

x x

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

1 8 , 0

5 , 13 2 15 , 0 2 5 , 1 2 , 10

1 , 13 2 15 , 0 2 5 , 1 8 , 9

3 , 12 2

15 , 0 2 5 , 1 9

8 , 18 2

15 , 0 2 5 , 1 5 , 15

3 , 20 2

15 , 0 2 5 , 1 17

7 , 25 )

2 15 , 0 2 5 , 1 ( 29

8 , 42 2

15 , 0 2 5 , 1 5 , 39

3 , 44 2

15 , 0 2 5 , 1 41

7 , 23 )

2 15 , 0 2 5 , 1 ( 27

x x

x x

x x

x x

x x

x x

x x

x x

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía ngoài là 12 0

( phần đầu to)

Với b2 = 32,3 mm; h2 = 9,4 mm => b h > 3,4 và l =b =>  1

b l

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía trong là 10 0 ( phầnđầu to)

- Góc nghiêng thành khuôn bên ngoài ( phần đầu nhỏ ) :

Với b3 = 20,3 mm; h3 = 9,4 mm => b h > 2,1 và l =b =>  1

b l

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía ngoài là 7 0 ( phần đầu nhỏ)

Với b4 = 12,3 mm; h2 = 9,4 mm => b h > 1,3 và  0 , 2

b l

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía trong là 7 0 ( phần đầu nhỏ)

- Góc nghiêng thành khuôn thân:

Với b5 = 14 mm; h5 = 4,9 mm => b h > 2,8 và l5 =66,2mm =>  4 , 7

b l

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía ngoài là 5 0

- Góc nghiêng thành rãnh (phần đầu to):

Với b6 = 13,1 mm; h6 = 9,4 mm => b h > 1,39 và l6 = 7mm =>  0 , 5

b l

+ Dựa vào bảng 89 (tr.401 ) [ I] góc nghiêng phía ngoài là 5 0

+ Do h < 30 mm nên lấy góc nghiêng tính toán thành 5 0 cho tất cả chỗ khác của khuôn

2.2.2.3) Bán kính góc lượn:

Dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng xác định giống với khi dập trên máy búa

- Gía trị tối thiểu r và R cho phép tra theo bảng 72(tr.210) [I ]

+ Bán kính góc lượn ngoài nhỏ nên khó điền đầy khuôn, tạo ứng suất tập trung, làm rãnh lòng khuôn có thể bị nứt hoặc vỡ khuôn

+ Bán kính trong R nhỏ làm kim loại chảy khó, hay bị đứt tạo xoắn gấp ở rãnh sâu và sắc cạnh.

Hình 2.2: Lòng khuôn khi bán kính góc lượn nhỏ

Theo tỷ số b h để chọn r và R,

- Góc nghiêng thành khuôn bên ngoài ( phần đầu to ) :

Với b1 = 44,3 mm; h1 = 9,4 mm => b h > 4,0 => r R03,,075r.h0,05,56,181,66(mm(mm))Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 6(mm)

Với b2 = 32,3 mm; h2 = 9,4 mm => b h =3,4=> R r03,.06r.h0,50,55,681,56(mm(mm) )Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 6(mm)

- Góc nghiêng thành khuôn bên ngoài ( phần đầu nhỏ ) :

Với b3 = 20,3 mm; h3 = 9,4 mm => b h = 2,1 =>R r 03,.06r.h0,50,55,681,56(mm(mm) )Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 6(mm)

Với b4 = 12,3 mm; h2 = 9,4 mm => b h < 2 =>r R02,,055.r.h00,5,541,,6847((mm mm))Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 5(mm)

- Góc nghiêng thành khuôn thân:

Với b5 = 14 mm; h5 = 4,9 mm =>

b

h

= 2,8 =>r R03,.06r.h0,50,55,681,56(mm(mm) )Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 6(mm)

- Góc nghiêng thành rãnh (phần đầu to

Với b6 = 13,1 mm; h6 = 9,4 mm => b h <2 =>r R02,,055.r.h00,5,541,,6847((mm mm))Theo trang 210 [1] chọn r= 1,5(mm) và R= 5(mm)

Vậy bản vẽ vật dập được biểu diễn như sau:

C C

(124.2) 95.2 (42.5)

b vr

Svr: Diện tích vật rèn ở vị trí bất kỳ

Sb: Diện tích tiết diện vành biên

Sr: Diện tích tiết diện rãnh vành biên, xác đinh theo bảng 65(tr 178)[I]

- Đường kính phôi tính toán ở vị trí bất kỳ theo công thức:

tt t

tt

d

3 , 1 4

đoạn thẳng thành đường liên tục ta được bản vẽ phôi tính toán hay gọi là biểu đồ đường kính.

Nếu chia Stt theo tỷ lệ M thì:

8 5

4 3 2

8 5

4 3 2

Hình 2.6: Giản đồ đường kính, diện tích

hc=0,015 F vr , Với Fvr : Diện tích vật rèn trên mặt bằng

Fvr =S1+S2 +S3

Ta có :

Phần đầu to: Sđầu to =S1 - S2 =[2.Π.R2 + 2.Π.R.h] +[2.Π.r2 + 2.Π.r.h]

=[2.Π.R(R + h)] +[2.Π.r( r + h)] =44,3Π.(22,15 + 18,2 ) – 30,3Π.(15,15 + 18,2)=2441 (mm2)

Phần đầu nhỏ: Sđầu nhỏ =S3 - 2S4 = 20,3Π.(10,15 + 18,2 ) – 2.12,3Π.(6,15 + 2,6)=1132 (mm2)

Phần thân: Sthân = S6 – 2S7 = 2(A+ B)C + 2.A.B – 2.[2.(a + b)c + 2.a.b] = 2(66,2 + 14)9,8 + 2.66,2.14-2.[2(66,2 + 5)2,65 + 2.66,2.5]= 1346,8 (mm2).

Vậy Fvr = 2441 + 1132 + 1346,8 = 4920(mm2)

) ( 05 , 1 4920

015 ,

 Hệ số tính đến mức độ điền đầy rãnh xác định theo bảng 66

(tr.180) [I ], rãnh 1 nhóm 2 dưới 1kg.Vậy ta được   0 , 3

: Hệ số phụ thuộc dạng vật rèn, tra bảng 67 (tr180) [I] được   4

Vh: Thể tích mất do hao cháy, thường lấy 3% Vvr

Mà Vvr = Vđầu to+Vđầu nhỏ+Vthân

16368 86546

) ( 2596 100

86546 3

) ( 86546 5

, 5739 21090

59716

3 3

3

3

m mm

V

mm V

mm V

- Khi dập trong khuôn, ta cần chuẩn bị phôi theo yêu cầu sau:

+) Đường kính phôi càng nhỏ thì tốc độ chảy kim loại cũng nhỏ, lực dập nhỏ và thuận tiện để cắt phôi

Chọn D = 22 (mm) với chiền dài 230 (mm)

Vậy ta chọn phôi  22x230 (mm)

+) Phôi cần phải thuận tiện cho việc đặt vào lòng cối, vì vậy đường kính phôi không nhỏ hơn đường kính cối 2  10 (mm)

42 )

(



Hình 2.8: Kích thước phôi được chọn

2.4- TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ - CHỌN THIẾT BỊ

2.4.1- Nguyên công cắt phôi:

2.4.1.1) Tính toán lực cắt :

- Nguyên công cắt phôi là bước đầu tiên của quy trình công nghệ Để tạo phôi có kích thước phù hợp với tính toán sao cho đủ vật liệu tạo nên sản phẩm mà không hao phí

Hình 2.9: Sơ đồ cắt phôi trên máy cắt

1 : Phôi thanh 4 : Cữ phôi

2 : Tấm chặn 5 : Lưỡi dao dưới

3 : Lưỡi dao trên 6 : Con lăn dẫn phôi

+ ) Thanh thép 1 được đưa bằng tay hoặc tự động dịch chuyển trên dàn con lăn 6 tới cữ 4 dừng lại, tấm ép 2 được sử dụng để ép phôi vào dao cắt dưới 5

và hạn chế sự quay của phôi ở giai đoạn đầu, dao trên 3 đi xuống thực hiện quá trình cắt phôi theo chiều dài xác định

+ ) Khi cắt cố gắng để chất lượng mặt cắt đạt tốt nhất, thể hiện là không có

ba via, sáng, nhẵn, không cong vênh

- Lực cắt phôi không ngừng tăng từ thời điểm lưỡi cắt trên chạm vào phôi cho tới khi hai nửa phôi ban đầu di chuyển tương đối và sau đó giảm dần tới khi chúng tách khỏi nhau Lực cắt tính theo công thức:

2 2

P

mm kg

Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt phôi là máy cắt trục khuỷu 15 (tấn.)

có các thông số như sau:

- Lực ép danh nghĩa: 15 tấn

- Hành trình đầu trượt: 40 mm

- Kích thước bàn máy: 710 × 480(mm)

- Kích thước lớn nhất khi cắt 1 phôi đường kính 50mm

- Chiều dài phôi khi làm việc cố định cữ và cắt 1 phôi

2.4.2- Nguyên công phun bi phôi:

2.4.2.1) Yêu cầu kỹ thuật:

làm sạch Công suất 22 kW

2.4.3- Nguyên công nung phôi:

2.4.3.1) Tính toán thông số : VẬT LIỆU SCM420H (NOTF):

Chính xác thì phải là SCM420H Ký hiệu cũ là SCM22H : SCM = Sắt + Crom+Molipden Hệ SCM có rất nhiều loại Ký hiệu thường là SCM 420H Thông thường dân cơ khí thì chỉ quen gọi SCM420 thôi chứ không cóchữ H, còn dân vật liệu hay mua bán vật liệu thì phải gọi thêm chữ H sau đuôi.Chữ H có nghĩa là thích hợp trong phạm vi nhiệt luyện cho phép Loại hợp kim SCM 420 bạn hỏi thì có thành phần như sau : Ký hiệu SCM420H

Ký hiệu cũ SCM22 Thành phần C: 0.18～0.23 Si: 0.15～0.35 Mn:0.60～0.90 P :0.030以下 S :0.030 以下 Ni: 0.25 以下 Cr:0.90～1.20 Mo: 0.15～0.25 Loại thép này có tính dai và cứng , nên thường được thay thế cho S45C

- Nung phôi là nguyên công cơ bản của sản xuất rèn dập Nung phôi cho phép tăng năng suất thiết bị, tiết kiệm nhiên liệu, năng lượng, giảm giá thành vật dập Nung phôi giảm trở lực biến dạng, tăng tính dẻo, tăng khả năng biến dạng của kim loại

- Theo bảng 16(tr.42)[ I ] ta chọn được nhiệt độ trong quá trình nung là:

+ ) Nhiệt độ ban đầu rèn: tmax =1230±200C

+ ) Nhiệt độ thôi rèn là: 7800C < t0 < 8700C

=> Khoảng nhệt độ nên dùng là: 11800C – 8200C

- Thời gian nung trong lò bằng ngọn lửa được tính theo công thức :

Z=kD D (h)Với k : Hệ số phụ thuộc vào các loại thép, vật liệu là thép Cacbon, chọn

Hình 2.10: Lò nung cao trung tần hiệu Neturen/Hisen

- Thiết bị có vòng nung trang bị bằng các ống ceramic

-Thiết bị có thể gia nhiệt cho các chi tiết có kích thước nhỏ

+) Thực tế khó tạo ra kích thước phôi và lòng khuôn trùng nhau vì vậy cần cho thể tích phôi lớn hơn thể tích lòng khuôn do đó có một ít kim loại chảy

ra vành biên

+) Vành biên làm giảm lực dập giữa nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới, giảm toét và nứt khuôn

+) Trong quá trình dập có thể chia làm 2 giai đoạn:

=> Kim loại điền đầy lòng khuôn và vào rãnh thoát biên

=> Kim loại thừa chảy qua rãnh thoát biên vào vành biên để tạo kích thướcvật dập theo yêu cầu