Đồ án tốt nghiệp máy cắt dây

thầy Trần Sỹ Túy và thầy Trần Xuân Thái, hai thầy đã tận tâm hết lòng truyền đạt kiến thức và có những chỉ dẫn quý báu giúp chúng em. Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn GCVLDCCN Khoa Cơ khí Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp chúng em tìm hiểu đề tài này.

Lời nói đầu

Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thếgiới đang phát triển nh vũ bão, không ngừng vơn tới những

đỉnh cao mới, trong đó có những thành tựu nổi bật trongngành cơ khí

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuậthiện đại, cộng thêm các loại vật liệu mới với nhiều tính năng

u việt phục vụ cho nhiều ngành kinh tế, kỹ thuật, thì côngnghệ gia công chúng cũng đợc phát triển mạnh mẽ theo

Đứng trớc nhu cầu của xã hội các vật liệu truyền thống đã

để lại rất nhiều nhợc điểm không đáp ứng nổi, chính vìvậy nhời ta đã ngiên cứu và páht minh ra nhiều vật liệu mới

có những tính năng u việt quan trọng nh: Độ cứng cao, độbền cao, độ chống mài mòn cao,

Cũng chính vì vậy mà khả năng gia công chúng cũngcần phải phát triển tơng ứng

Qua quá trình nghiên cứu con ngời đã tìm ra một

ph-ơng pháp gia công mới, gọi là công nghệ gia công EDM(Electrical Discharge Michining) và nó đã nhanh chóngchiếm u thế vì những đặc điểm quan trọng nh: Khôngphụ thuộc vào độ cứng của phôi, với phơng pháp xung

định hình có thể gia công những bề mặt phức tạp,

Tìm hiểu về công nghệ EDM (nguyên lý gia công, thực

tế gia công) là nội dung chính trong bản đồ án tốt nghiệpcủa chúng em

Trong khuôn khổ của một bản đồ án tốt nghiệp nàychúng em thự hiện những công việc chính sau:

1 Giới thiệu về khuôn mẫu nói chung:

 Khuôn ép nhựa

 Khuôn dập, vuốt

 Giới thiệu công nghệ EDM

 Giới thiệu máy cắt dây (Wire EDM)

2 Thiết kế khuôn dập lá thép silíc cho

động cơ điện, gia công một số chi tiếtchày, cối bằng máy cắt dây

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Sỹ Túy vàthầy Trần Xuân Thái, hai thầy đã tận tâm hết lòng truyền

đạt kiến thức và có những chỉ dẫn quý báu giúp chúng

em Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Bộ mônGCVL&DCCN - Khoa Cơ khí - Trờng Đại Học Bách Khoa HàNội đã giúp chúng em tìm hiểu đề tài này

Tuy nhiên do thời gian hạn chế, và trình độ hiểu biếtcòn hạn chế, do vậy bản đồ án còn nhiều thiếu xót, emmong đợc sự góp ý chỉ bảo thêm của các thầy

Chúng em chân thành cảm ơn!

PHần I khuôn mẫu

Chơng 1 Các loại khuôn dập và khuôn ép nhựa

Khuôn dập là dụng cụ dùng để gia công kim loạibằng áp lực Gia công kim loại bằng áp lực là một trongnhững phơng pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy,thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ởtrạng thấi nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến giớihạn đàn hồi, kết quả sẽ làm biến dạng hình dạng của vậtthể kim loại theo yêu cầu mà không phá huỷ tính liên tục

và độ bền của chúng

Khuôn dập có khả năng làm ra những chi tiết khôngcần tiếp tục gia công cắt gọt, giảm lợng tiêu phí kim loại,giảm thời gian cắt gọt và trong một chừng mực nào đó cóthể là phơng pháp gia công không phoi

Về khuôn dập ngời ta chia ra làm hai loại là khuôn dập

thể tích và khuôn dập tấm

1.Các loại khuôn dập

1.1.Khuôn dập thể tích

Hà nội, ngày tháng năm SV: Nguyễn hùng Vĩ

Lê Hiền Túc

Lớp: CTM7 K45

- Dập thể tích là phơng pháp biến dạng kim loại trong lòngkhuôn dập có kích thớc và hình dạng của chi tiết cần chếtạo.

- Quá trình biến dạng của phôi trong lòng khuôn có thểphân thành 3 giai đoạn

+ Giai đoạn đầu: Chiều cao của phôi giảm, kim loại biếndạng và chảy ra chung quanh Theo phơng thẳng đứngphôi chịu ứng suất nén, theo phơng ngang thì chịu ứngsuất kéo

+ Giai đoạn hai: Kim loại của phôi bắt đầu lên kính cửa

ba via, khối kim loại trong lòng khuôn bâygiờ bị trở lực củalòng khuôn mọi phía nên chịu ứng suất nén khối, mặt tiếpgiáp giữa khuôn trên và khuôn dới cha áp sát vào nhau

+ Giai đoạn cuối: Hình thành ba via, kim loại chịu ứngsuất nén ba chiều một cách triệt để, điền đầy nhữngphần sâu và mỏng của lòng khuôn, phần kim loại thừa sẽtràn qua cửa ba via vào rãnh chứa ba via cho tới khi hai bềmặt của khuôn áp sát vào nhau

5 6

1.1.1 Ưu –Khuyết điểm sản phẩm khuôn dập thể tích

- Vật dập có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, độchính xác kích thớc trong khoảng trên dới từ 0,01 đến 0,05,

độ nhẵn cấp 2 đến cấp 4, cơ tính đồng đều và cao ( do

sự biến dạng kim loại thấu triệt và đều khắp ), vật dập cóhình dáng phức tạp, tiết kiệm kim loại…

Bộ khuôn phức tạp, đắt tiền, một bộ khuôn chỉ dập dợcmột loại chi tiết

Ta có công thức để sử dụng khuôn dập thể tích hợp lí:

N = ( ) ( )

2 2 1

N_Số lợng chi tiết trong dập thể tích

 G kh _Tổng giá thành chế tạo các bộ khuôn dập

m1_Giá thành của chi tiết rèn tự do

n1_Giá thành gia công cơ khí của chi tiết rèn tự do

m2_Giá thành của chi tiết ấy nếu dập khuôn

n2_Giá thành gia công cơ khí của chi tiết dập khuônThực tế sản xuất, số lợng chi tiết yêu cầu là Nyc ≥ N

1.1.2 Phân loại khuôn dập thể tích

- Phân loại theo trạng thái nhiệt của phôi

+ Khuôn dập nóng (phôi liệu gia công đợc nung nóng

đến nhiệt độ rèn ).Khuôn này thì kim loại biến dạng dễ,

điền thấu tốt nhng chất lợng bề mặt chi tiết kém, độchính xác kích thớc thấp

+ Khuôn dập nguội cho chất lợng bề mặt tốt, độ chínhxác kích thớc cao nhng kim loại biến dạng kém, điền thấukém, khuôn chóng mòn.

- Phân loại theo kết cấu lòng khuôn:

+ Khuôn dập hở: khuôn có mặt phân khuôn tại vùng tiếpgiáp với vật gia công thẳng góc với phơng của lực tác dụng,cửa ba via không hạn chế sự biến dạng kim loại ra xungquanh

Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp giáp giữa hai khuôn,

bề mặt này thông thờng là phẳng nhng cùng có thể conghay gãy khúc

Hình 2: Lòngkhuôn hở

Khuôn dập hở cho tính dẻo kim loại thấp, điền thấukhông cao, ba via lớn nhng tính toán không cần chính xác + Khuôn kín: mặt phân khuôn tại vùng tiếp giáp với vậtgia công song song hay gần song song với phơng của lựctác dụng, vật dập hầu nh không có ba via

có một lòng khuôn đợc ứng dụng trong dạng sản xuất trungbình kết cấu khuôn đơn giản.

+ Dập trong khuôn nhiều lòng khuôn Phôi liệu đợc đavào từ những lòng khuôn kế tiếp nhau trên cùng một khốikhuôn Khuôn nhiều lòng khuôn đợc ứng dụng trong sảnxuất trung bình lớn hay hàng khối

- Phân loại theo thiết bị gia công Đây là cách phân loạihay dùng, nhất là khi xét đến những điều kiện côngnghệ Theo cách này có:

+ Rèn khuôn trên máy búa

+ Dập khuôn trên máy ép thuỷ lực

+ Rèn khuôn trên máy ép dập nóng hay máy ép rèn ngang

+ Dập khuôn trên các thiết bị chuyên dụng.

1.1.3 Khái quát chung quá trình dập khuôn một chi

tiết

- Sau khi đã thiết kế vật dập khuôn, ta tiến hành hàng loạtvấn đề để chuẩn bị thi công nh: chuẩn bị nguyên vậtliệu, cách chế tạo phôi, thiết bị và dụng cụ gia công, ph-

ơng tiện vận chuyển, lò nung, cách bố trí dây chuyền sảnxuất…

Trên cơ sở những điều kiện đã chuẩn bị xong thì quátrình dập khuôn một chi tiết bao gồm các bớc sau đây: + Cắt phôi liệu theo kích thớc yêu cầu

+ Nung nóng vật liệu đến nhiệt độ dập trong thời giantiến hành dập khuôn

+ Qua một số lòng khuôn cần thiết

+ Làm sạch vật dập khuôn

+ Nhiệt luyện để khử ứng suất d và kiểm tra

1.1.4 Thiết bị dùng cho khuôn dập thể tích

- Xuất phát từ yêu cầuvà đặc điểm kỹ thuật của dậpkhuôn, máy dập khuôn phải có độ cứng vững lớn, hệ thốngmáy ít chấn động, máy phải có công suất lớn …

Để thoả mãn những yêu cầu chung nh đã nói ở trên, tadùng các loại máy dập khuôn nh :

+ Máy búa hơi nớc- không khí ép dập khuôn

+ Máy ép cơ khí

+ Máy ép ma sát kiểu trục vít

+ Máy ép kiểu thuỷ lực

+ Máy rèn ngang

1.1.5 Xác định vị trí mặt phân khuôn

- Mặt phân khuôn là ranh giới của hai nửa khuôn trên và ới.Việc chọn mặt phân khuôn là rất quan trọng Khi xác

d-định mặt phân khuôn theo các bớc sau:

+ Phải đảm bảo lấy đợc vật dập ra khỏi lòng khuôn đợc

dễ dàng Muốn vậy thì thành bên trong lòng khuôn khôngdợc lồi lõm

+ Phải đảm bảo lòng khuôn nông và rộng nhất để kimloại dễ điền đầy khuôn

+ Chọn mặt phân khuôn sao cho dễ phát hiện sự chênhlệch lòng khuôn khi lắp khuôn

+ Chọn mặt phân khuôn là mặt phẳng Không chọnmặt phân khuôn là mặt bậc hay mặt cong

+ Phân khuôn đảm bảo sự phân bố cho phù hợp với yêucầu kĩ thuật của chi tiết để đảm bảo sức bền tối đa + Phần phức tạp của vật dập bố trí ở nửa khuôn trên vì ở

đó kim loại dễ điền đầy

1.1.6 Độ nghiêng khuôn

- Mục đích tạo cho thành lòng khuôn có độ nghiêng là đểkim loại dễ điền đầy khuôn và dễ lấy vật dập ra khỏikhuôn Nhng nếu xác định độ nghiêng thành khuôn quálớn sẽ gây lãng phí kim loại Trị số độ nghiêng phụ thuộcvào các yếu tố sau:

+ Phơng pháp đẩy kim loại vào lòng khuôn ( ép hoặcdồn thô ), phơng pháp tháo vật dập ra khỏi khuôn

+ Kích thớc hình dáng bên ngoài vật dập và trị số co rútkim loại

+ Nhiệt độ khi hoàn thành khuôn và tốc độ làm nguội + Thành trong hay thành ngoài: theo kinh nghiệm thì

độ ngjiêng thành trong 50 ữ 150, thành ngoài 30 ữ 130

+ Nâng cao sức bền và tuổi thọ của khuôn

Bán kính góc lợn chia thành hai loại là bán kính góc lợntrong và bán kính góc lợn ngoài

Bán kính góc lợn ngoài là bán kính ở những phần lồi ratrong lòng khuôn

Bán kính góc lợn trong là bán kính ở những phần lõm vàotrong lòng khuôn

Trị số bán kính góc lợn phải lấy hợp lí sao cho kim loại dễ

điền đầy lòng khuôn, ít tập trung ứng suất gây nứt khinhiệt luyện khuôn, đảm bảo bền mòn

1.1.8 Phân loại lòng khuôn

- Lòng khuôn dập có thể chia làm ba loại lớn là lòng khuônchế tạo phôi, lòng khuôn dập , lòng khuôn cắt

- Lòng khuôn ép tụ: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng để

ép kim loại làm giảm tiết diện ngang ở một chỗ nào đó vàtăng lên ở một chỗ khác

- Lòng khuôn vuốt: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng đểtăng chiều dài phôi và làm giảm tiết diện phôi tại chỗ nào

đó cho phù hợp với vật dập

- Lòng khuôn uốn cong: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng

để uốn cong phôi cho phù hợp với dáng bản vẽ mặt bằng vậtdập

- Lòng khuôn chồn thô: là loại lòng khuôn chế tạo phôi dùng

để chồn phôi liệu, đôi khi dùng để đột lỗ và ép

- Lòng khuôn dập dự bị: là loại lòng khuôn dập, dùng đểnhận đợc hình dáng gần giống nh lòng khuôn tinh, sử dụngvới mục đích nâng cao tuổi bền của lòng khuôn tinh

- Lòng khuôn tinh: là lòng khuôn dập không thể thiếu đợccho bất kì chi tiết dập khuôn nào, cho ta nhận đợc vật dậptheo hình dáng kích thớc theo bản vẽ và điều kiện kĩthuật yêu cầu

1.2 Khuôn dập tấm

dạng tấm Dập tấm thờng tiến hành ở ttrạng thái nguội nêncòn gọi là dập nguội

Hình 4: Dập tấm

1.2.1 Phân loại khuôn dập tấm

- Khuôn để dập tấm có thể phân loại theo ba đặc điểmsau:

+ Đặc điểm công nghệ (Theo loại và sự phối hợp giữacác nguyên công)

+ Đặc điểm kết cấu (Theo phơng pháp dẫn hớng)

+ Đặc điểm sử dụng (Theo phơng pháp đa phôi và gạtphế liệu)

1.2.1.1 Theo đặc điểm công nghệ

Theo các dấu hiệu về công nghệ khuôn đợc chia ra làmnhững nhóm điển hình theo loại nguyên công cần thựchiện Ví dụ nh khuôn cắt hình, khuôn uốn, khuôn dậpvuốt v.v…

Tuỳ theo các kết hợp của các nguyên công mà các khuôntrên lại chia ra loại khuôn đơn giản và khuôn liên hợp

Khuôn liên hợp là loại khuôn thực hiện đợc một số nguyêncông công nghệ đồng thời trong một hành trình của máy Khuôn liên hợp lại bao gồm các loại sau:

a Khuôn tác dụng liên tục, trong đó chi tiết đợc chế tạonhờ một số hành trình của máy, phôi đợc chuyển dịch liêntục và tuần tự qua các chày khác nhau

b Khuôn tác dụng phối hợp, trong đó chi tiết đợc chế tạonhờ một số hành trình của máy, do các chày đợc bố trí

đồng tâm với nhau và không cần phải thay đổi vị trí củaphôi

c Khuôn tác dụng liên tục, phối hợp, trong đó chi tiết đợcchế tạo bằng cách kết hợp khuôn liên tục và phối hợp

Khuôn đơn giản (dập theo từng nguyên công) chủ yếu

đợc dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ Khuôn liên tục dùngtrong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

1.2.1.2 Theo đặc điểm kết cấu

- Theo các dấu hiệu về khuôn đợc chia làm hai nhóm + Khuôn không có bộ phận dẫn hớng

+ Khuôn có bộ phận dẫn hớng

a Khuôn không có bộ phận dẫn hớng

- Loại khuôn này chế tạo đơn giản, có trọng lợng và kíchthớc nhỏ, nhng tháo lắp khó khăn, không an toàn khi sửdụng và có độ bền thấp Loại khuôn này chỉ sử dụng trongsản xuất nhỏ

b Khuôn có bộ phận dẫn hớng

- Loại khuôn này chắc chắn và đơn giản khi sử dụng, tháolắp thuận tiện, có độ bền cao nhng phần chế tạo có phầnphức tạp hơn Nó đợc sử dụng trong sản xuất loạt vừa, loạtlớn và hàng khối

Ngoài ra ngời ta có thể sử dụng khuôn có tấm dẫn hớngnhng loại này có độ bền thấp và không thuận tiện so vớikhuôn có trụ dẫn hớng

1.2.1.3 Theo đặc điểm sử dụng

- Theo các dấu hiệu của khuôn lại đợc phân loại theo phơngpháp đa phôi và đặt phôi, phơng pháp lấy chi tiết, phơngpháp cắt bỏ phế liệu

a Theo phơng pháp đa phôi và đặt phôi ngời ta chia ra

các loại khuôn

- Khuôn đa phôi bằng tay

- Khuôn có cơ cấu kẹp phôi tự động

Bộ phận cấp phôi tự động có thể là một bộ phận củakhuôn và cũng có thể là một bộ phận của máy

Khuôn đa phôi bằng tay chỉ khác nhau ở bộ phận kết cấucác chi tiết định cữ và định vị trong khuôn Còn khuôncấp phôi tự động thì khác nhau ở kiểu đa phôi bằng hayphôi chiếc

b.Phơng pháp tháo lấy chi tiết

- Kiểu khuôn chi tiết rơi qua lỗ cối

- Kiểu khuôn chi tiết vẫn còn dính vào băng và đợc lấy racùng với băng

- Kiểu khuôn chi tiết đợc đẩy ngợc lên mặt cối và đợc lấy

- Nhờ cơ cấu đẩy của máy

Sự khác nhau về phơng pháp lấy chi tiết ra khỏi khuônchính là sự khác nhau về kết cấu của các loại khuôn

- Kiểu khuôn mà phế liệu đợc lấy ra bằng cách cắt làm hai,

ba phần

- Kiểu khuôn mà phế liệu đợc lấy ra bằng cơ cấu tự động

1.2.2 Những bộ phận và chi tiết khuôn dập tấm

Nghiên cứu các kết cấu khuôn chúng ta có thể nhận thấybất kì khuôn nào cũng gồm những bộ phận kết cấu và cácchi tiết khuôn

1.2.2.1 Những bộ phận điển hình của khuôn

Mỗi bộ khuôn thờng đợc chia ra khối khuôn và cụm khuôn

- Toàn bộ đế trên và đế dới có kèm theo bộ phận dẫn hớng

đợc gọi là khối khuôn

Khối khuôn là tập hợp các chi tiết để khuôn trên và khuôndới liên hệ với nhau bởi

bộ phận dẫn hớng Khối khuôn đợc chia ra làm hai loại là: + Loại riêng lẻ dùng cho các nguyên công riêng biệt

+ Loại vạn năng và nhóm dùng để đặt các cụm khuônthay đổi khác nhau

Khối khuôn đã đợc quy chuẩn hoá có kèm theo những chỉdẫn về lĩnh vực sử dụng các khuôn riêng biệt và khuôn vạnnăng

- Cụm khuôn là bộ phận chủ yếu của khuôn Cụm khuônbao gồm đế trên, đế dới, áo chày, áo cối, chày cối, bộ phận

gỡ phế liệu, không có dẫn hớng đặc biệt và nếu có thìdẫn hớng theo tấm gạt

1.2.2.2 Những chi tiết điển hình của khuôn

Tất cả các chi tiết của khuôn đợc chia ra làm hai nhóm chủyếu

- Các chi tiết có tính năng công nghệ, trực tiếp tham giathực hiện nguyên công sản xuất và có tác dụng tơng hỗ vớivật liệu dập hoặc sản phẩm

- Các chi tiết có đặc tính kết cấu dùng để lắp ghéptrong các kết cấu của khuôn

a Những chi tiết công nghệ của khuôn đựơc chia ra làm

các nhóm sau đây:

+ Các chi tiết công tác trực tiếp , thực hiện biến dạng + Các chi tiết định cữ dùng để đặt tấm vật liệu hoặcphôi đúng vị trí trong thời gian thực hiện nguyên công + Các chi tiết chặn và gạt, thực hiện chức năng giữ phôitrong thời gian thực hiện nguyên công hoặc gỡ và lấy sảnphẩm sau nguyên công

b Những chi tiết kết cáu của khuôn đợc chia ra thành các

của khuôn với nhau để kẹp khuôn trên bàn ép…

1.3 Ưu- Nhợc điểm khuôn dập tấm

Khuôn dập tấm đợc áp dụng rộng rãi vì nó có nhiều u việt

so với các phơng pháp gia công kim loại khác

Về mặt kĩ thuật: Bằng phơng pháp dập tấm có thể thựchiện đợc những công việc phức tạp , bằng những động tác

đơn giản của thiết bị, có thể chế tạo những chi tiết hếtsức phứcc tạp mà đôi khi những phơng pháp gia công kimloại khác không thể thực hiện đợc hoặc chế tạo hết sứckhó khăn Độ chính xác của chi tiết dập tấm tơng đối cao,

đảm bảo lắp lẫn tốt không cần phải gia công lại bằng cắtgọt Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức

độ hao phí kim loại không lớn

Về mặt kinh tế: Sử dụng phơng pháp dập tấm sẽ tiếtkiệm đợc nhiều nguyên vật liệu, có điều kiện thuận tiện

để cơ khí hoá, tự động hoá qúa trình sản xuất do đónăng suất lao động cao Quá trình thao tác trên máy đơngiản không cần thợ bậc cao, thờng lại sản xuất hàng loạt lớn

do đó giá thành sản phẩm hạ

1.4 Cơ sở quá trình công nghệ dập nguội.

- Các quá trình công nghệ dập nguội chỉ có thể hợp lý khikết cấu công nghệ và hình dáng chi tiết đợc thiết kế vớicác điều kiện cho phép chế tạo đơn giản nhất và tiếtkiệm nhất

1.4.1 Đặc điểm của dập nguội.

- Dập nguội là một dạng gia công kim loại bằng áp lực, baogồm một loạt các quy trình công nghệ đặc biệt, đợc thựchiện không cắt bỏ phoi

Quá trình sản xuất dập nguội đợc đặc trng bởi những

đặc điểm sau:

+ Phơng pháp sản xuất là gia công kim loại bằng áp lực ởtrạng thái nguội;

+ Loại thiết bị sử dụng – Máy ép và máy tự động các kiểukhác nhau tạo ra lực công tác cần thiết để làm biến dạngvật liệu dập;

+ Dạng dụng cụ sử dụng – những kiểu khuôn khác nhautrực tiếp làm biến dạng kim loại và thực hiện những nguyêncông cần thiết;

+ Dạng vật liệu mang gia công, chủ yếu bao gồm kim loạitấm, dải, băng và cả vật liệu phi kim loại tấm;

Hình dáng và kích thớc của vật dập phù hợp tơng đốichính xác với hình dáng và kích thớc của các bộ phận làmviệc của khuôn (chày, cối)

1.4.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với các chi tiết dập nguội:

+ Các kết cấu phải phù hợp hoàn toàn với tính năng và các

điều kiện sử dụng của chi tiết;

+ Bảo đảm độ bền, độ cứng vững và độ cứng vững cầnthiết với trọng lợng phôi nhỏ nhất;

+ Số nguyên công và công lao động nhỏ nhất;

+ Không cần gia công cơ khí ở nguyên công tiếp theo;

+ Số lợng thiết bị yêu cầu và diện tích sản xuất phải nhỏnhất;

+ Số lợng trang bị ít nhất đồng thời chi phí thời gianchuẩn bị sản xuất phải là nhỏ nhất;

+ Sử dụng công nhân có trình độ chuyên môn thấp;

+ Nâng cao hiệu suất của các nguyên công riêng biệt vàcủa xởng nói chung;

+ Nâng cao độ bền của khuôn;

b) Chỉ tiêu về kết cấu của các chi tiết dập nguội

+ Các tính chất cơ học của vật liệu cần phải phù hợp khôngnhững với yêu cầu về độ bền và độ cứng vững của sảnphẩm mà còn phải phù hợp với cả quá trình biến hình và

đặc tính biến dạng dẻo

+ Cần phải tính đến khả năng sử dụng kim loại dẻo hơn,mặc dù kém bền đối với các nguyên công biến hình, bởivì trong quá trình dập nguội sẽ sinh ra hiện tợng biếncứng, điều đó làm tăng các đặc tính bền của kim loạimột cách đáng kể

+ Khi tính toán độ bền không cần tăng chiều dầy của kimloại tấm vì phải kể đến sự hoá bền trong quá trình biếndạng nguội và độ cứng vững khá cao của các chi tiết dập.+ Cần phải chú ý đến việc thiết kế chi tiết có kết cấu gọnnhẹ bằng cách sử dụng các gân cứng vững, lên vành, cuốn

vành, cuốn mép… để tăng độ cứng vững của vật dậpcũng nh bằng cách thay thế các thép hình tiêu chuẩn cỡ lớnbằng các loại thép hình có cỡ nhỏ hơn, dễ cuộn hơn, hoặc

dễ cuộn từ kim loại tấm

+ Hình dáng của chi tiết hoặc các hình khai triển của nócần phải đảm bảo sử dụng vật liệu tấm một cách có lợinhất bằng cách dùng cách xếp hình ít hoặc không có phếliệu, để nhận đợc sự xếp hình không có phế liệu khôngcần thiết phải tăng các kích thớc và diện tích của phôi.+ Nếu không thể tránh đợc các phế liệu thì nên tạo chophế liệu đó một hình dáng phù hợp với các chi tiết kháchoặc sử dụng nó lại lần thứ hai

+ Cần phải sử dụng rộng rãi các kết cấu công nghệ dập hànthay thế cho các sản phẩm dập tán …

+ Giảm bớt số lợng các chi tiết riêng lẻ, thay thế chúng bằngcác chi tiết dập nguyên, giảm bớt chiều dầy vật liệu đemdập Dung sai các chi tiết dập cần phải phù hợp với độ chínhxác của các nguyên công dập

1.4.4 Chỉ dẫn ban đầu khi thiết kế các quá trình công nghệ dập nguội

Khi bắt đầu thiết kế các quá trình dập cần phải giảiquyết ngay những vấn đề công

nghệ cơ bản - đó là xác định tính chất, số lợng, sự liên tục

và sự phối hợp giữa các nguyên công dập nguội

Sau đây là những chỉ dẫn chung khi thiết kế một quátrình dập nguội :

+ Thờng cố gắng dùng ít nguyên công nhất và tăng hiệusuất của chúng Trờng hợp ngoại lệ có thể là trong sản suấthàng loạt nhỏ nếu giảm số lợng các nguyên công sẽ dẫn đến

sự cần thiết phải chế tạo khuôn phức tạp và đắt tiền

+ Khi dập các chi tiết phẳng có nhiều lỗ nằm gần nhauthì nên đột các lỗ theo dãy, nên đột nhiều lỗ bên, ở các sảnphẩm đã dập vuốt theo từng nhóm nhờ cơ cấu quay sảnphẩm tự động sau một vài hành trình của máy ép nhngchỉ cần dùng các khuôn đơn giản và rẻ tiền, nên đột mộtdãy lỗ bên ở các chi tiết lớn sau một nguyên công bằng mộtkhuôn hình nêm

+ Trong nhiều trờng hợp tính liên tục của các nguyên côngphụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu của các yếu tố riêngbiệt của các sản phẩm.Ví dụ, khi chế taọ các chi tiết uốn

có lỗ, vị trí các lỗ so với tiêu chuẩn có độ chính xác khôngcao thì cần phải tiến hành đột chúng từ phôi phẳng,còntrong trờng hợp có độ chính xác cao, vợt qua lợng sai lệchkhi uốn, thờng phải hành đột các lỗ này sau khi uốn

+Khi chế tạo các chi tiết uốn phức tạp có hình dáng bênngoài khép kín hoặc nửa kín thì số lợng các nguyên cônguốn và sự phối hợp giữa chúng phụ thuộc vào hình dángcủa chi tiết, độ chính xác yêu cầu và tính hợp lý về kinh

tế của việc sử dụng các khuôn uốn phức tạp và đắt tiền(kiểu nêm, kiểu bản lề)

+ Số lợng các ngyên công dập vuốt liên tục phụ thuộc vàochiều sâu tơng đối của chi tiết và đợc xác định bằng các

phơng pháp quen thuộc theo chỉ số tối u của hệ số dậpvuốt

+ Đa số các trờng hợp sau khi dập vuốt sâu cần tiến hànhcắt mép các chi tiết cũng nh sau khi ép chảy nguội

+ Khi dạng hình học của các chi tiết phẳng yêu cầu caothì cần phải dự tính việc nắn lại chúng trong khuôn

+ Đối với các chi tiết đòi hỏi mặt cắt có độ bóng cao cầnphải dự tính nguyên công gọt tinh sau khi cắt hình hoặc

là cắt tinh

+ Khi chế tạo các chi tiết rỗng có vành, nhng không có đáycần phải nghĩ đến nguyên công nong lỗ đến nguyên côngdập vuốt Trong trờng hợp các bậc thành cao nên sử dụngdập vuốt nông có độtt tiếp theo và nong đáy hoặc nong

Trong đó sơ đồ công nghệ khuôn cần phải phản ánh đợc :+ Kiểu khuôn phù hợp với đặc tính biến dạng xảy ra

+ Số lợng nguyên công hoặc số bớc đợc thực hiên cùng mộtlúc (thể hiện tính phối hợp giữa các nguyên công)

+ Phơng pháp thực hiện các nguyên công theo thời gian(liên tục hoặc đồng thời).

+ Số lợng các chi tiết đợc dập cùng một lúc

+ Sơ đồ bố trí các phần làm việc của khuôn

+ Phơng pháp đa hoặc định vị vật liệu hoặc phôi trongkhuôn

+ Phơng pháp thu hồi chi tiết và phế liệu

Sơ đồ công nghệ của khuôn là nhiệm vụ để thiết kếkhuôn

Khi thiết kế quá trình công nghệ dập nguội, cần phải sosánh các phơng án công nghệ khác nhau và chọn một ph-

ơng án hợp lý nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế Khi đó trớctiên cần phải giải quyết mức độ phức tạp của các nguyêncông, tức là việc sử dụng các nguyên công tập trung vềmặt công nghệ, đợc thực hiên trong các khuôn dập liên hợpphức tạp, hoặc việc sử dụng dập từng nguyên công riêngbiệt đợc thực hiện trong các khuôn dập đơn giản và rẻ tiềnhơn

1.4.5 Xác định kích thớc và hình dạng phôi

Việc xác định hình dáng và kích thớc của phôi là mộttrong những công việc quan trọng khi thiết kế quy trìnhcông nghệ chế tạo các sản phẩm dập nguội bởi vì khi ta

đã xác định đợc hình dáng của phôi từ đó ta đã sơ bộxác định đợc hình dáng của chày và cối ở nguyên côngdập đầu tiên, đồng thời ta có thể ta có thể lựa chọn đợc

Công thức tính diện tích bề mặt chi tiết : F =

- Muốn đánh giá một phơng án bố trí xếp hình sản phẩm

nh thế nào là hợp lý khi cắt đột ta xét tới hệ số sử dụng

nguyên vật liệu:  = 0 100 %

z F F

Trong đó : F0-Diện tích của chi tiết

Fz-Diện tích của phôi

+ Giảm bớt số lần cắt và pha nguyên vật liệu để tăng năngsuất.

1.4.7 Tính toán công nghệ cho các nguyên công cắt

+ Giai đoạn biến dạng dẻo: Quá trình biến dạng xảy ra là

do biến dạng d, ứng suất trong kim loại vợt quá giới hạn chảy,

và tăng dần nhng không đạt tới sức bền cắt

+ Giai đoạn nứt: Vết nứt bắt đầu xuất hiện và tăng dầnlên do đó lực cắt phôi không phải là hằng số mà thay đổitrong suất hành trình làm việc

S: Chiều dày của vật liệu

Trong thực tế lực cần thiết của máy lấy lớn hơn lực cắttính toán bằng cách nhân thêm hệ số hiệu chỉnh 1,3 để

tính đến các hiện tợng phụ khi cắt, chiều dày vật liệukhông đều, độ mòn của mép cắt….

Khi cắt đột, ngời ta sử dụng tấm chặn phôi Tấm chặnphôi vừa có tác dụng giữ cho phôi ổn định khi chày đột

đi xuống và ăn vào cho tiết, đồng thời nó cũng có tác dụng

gỡ phôi nếu phôi có dính vào chày Đối với các trờng hợp cắt

đột ta phải sử dụng bộ phận dẫn hớng để đảm bảo độchính xác của chi tiết cũng nh độ cứng vững của khuôn.Ngời ta thờng sử dụng cặp trụ bạc dẫn hớng, với cách bố trí

nh vậy có nhợc điểm là khoảng không gian thao tác sẽ giảm

đi nhng nó lại có u điểm là độ chính xác của chi tiết tốthơn

1.4.8 Tính toán thiết kế khuôn

Khe hở giữa cối và chày khi đột lỗ, cắt hình.

a) Khe hở giữa chày và cối

Khe hở là hiệu số giữa những kích thớc làm việc của chàycối Trong quá trình đột lỗ, khe hở có ý nghĩa công nghệrất lớn đối với chất lợng của chi tiết và ảnh hởng tới độ cứngvững của khuôn, cũng nh năng lợng tiêu hao Khe hở z đợcbiểu diễn bởi hệ thức sau:

+ Nếu khe hở quá nhỏ, các vết nứt sẽ không trùng nhau, làmcho mặt cắt bị bong thành lớp và tạo thành bavia

+ Nếu khe hở quá lớn, vật liệu dày thờng làm cho mép dớichi tiết và mép trên của lỗ bị uốn nhiều

Sự phân bố khe hở không đều theo chu vi cắt cũng ảnhhởng lớn đến mặt cắt, khi đó bavia sinh ra không đều vàmép cắt bị mài mòn từng phía

Trị số khe hở z phụ thuộc vào một số yếu tố trong đó chủyếu là tính chất cơ học của vật liệu, chiều dày s của vậtliệu và số hành trình của đầu trợt trong một phút Giá trị

khe hở z cho phép lấy trong một khoảng xác định nào đó

mà vẫn đảm bảo chất lợng của mặt cắt

Đối với vật liệu tôn silíc E34 có chiều dày 0,5mm ta có trị

số khe hở một phía lấy trong khoảng (36)% chiều dày vậtliệu

b) Nguyên tắc khi lấy khe hở z

Khi đột lỗ khe hở z lấy bằng cách tăng kích thớc cối, kíchthớc chày lấy bằng kích thớc giới hạn lớn nhất của lỗ

Khi cắt hình, khe hở lấy bằng giảm kích thớc củachày.Kích thớc của cối lấy bằng kích thớc nhỏ nhất của chitiết

c) Xác định kích thớc làm việc của chày và cối khuôn đột.Khi xác định kích thớc làm việc của chày và cối khuôncắt cần thiết căn cứ vào vào kích thớc và độ chính xáccủa chi tiết, đặc điểm mài mòn của khuôn

+) Dung sai trên các kích thớc làm việc của chày và cốikhuôn đột lỗ

Đối với chày và cối khuôn đột lỗ chi tiết tròn có hai phơngpháp chế tạo đó là phơng pháp chế tạo riêng và phơngpháp chế tạo phối hợp Tuy nhiên trong quá trình sản xuấtthì các bộ khuôn phải có tính lắp lẫn cao, năng suất vàchất lợng tốt nên sử dụng phơng pháp chế tạo phối hợpkhông thích hợp

Khi mòn thì kích thớc làm việc của cối tăng lên và kích

th-ớc làm việc của chày giảm đi, vì vậy khi chế tạo kích thth-ớc

của cối luôn có dung sai với giá trị dơng và kích thớc củachày có dung sai với giá trị âm

Chi tiết cắt hình dung sai luôn có dấu âm;

Chi tiết đột lỗ dung sai luôn có dấu dơng;

cối

khe hở

chày sản phẩm

Dc= (Dh -  + zmin) + c

Dch = Dh -  - ch

Trong đó:

Dh : Kích thớc danh nghĩa của lỗ

Dc, Dch: Kích thớc danh nghĩa của cối, chày

 : Dung sai chi tiết 

c , ch : dung sai cối, chày

Các kích thớc tìm đợc đều phải thoả mãn công thức sau: c +  ch < (Zmax – Zmin)

Vì chày dễ gia công hơn nên thực tế thờng lấy dung saicối bằng hai lần dung sai của chày

d Dung sai trên kích thớc làm việc của chày và cối khi cắt hình và đột lỗ.

Khi cắt phôi

Khi thiết kế khuôn cắt phôi ta sử dụng phơng pháp chếtạo riêng để có thể lắp lẫn cho nhau đợc Trong quá trìnhlàm việc thì kích thớc của cối tăng lên và kích thớc củachày giảm đi Vì vậy khi chế tạo, kích thớc của cối luôn códung sai với giá trị dơng và kích thớc chày luôn có dung saivới giá trị âm

Chi tiết cắt hình luôn có dung sai âm

1.4.9 Các bộ phận và chi tiết điển hình của khuôn.

Tất cả các chi tiết của khuôn có thể đợc chia ra làm hainhóm chủ yếu:

- Các chi tiết có tính năng công ngệ, trực tiếp tham giavào thực hiện nguyên công sản xuất và có tác dụng tơng hỗvới vật liệu dập và sản phẩm

- Các chi tiết có đặc tính kết cấu dùng để lắp ghéptrong các kết cấu của khuôn

a) Chày và cối

Khi chế tạo chày và cối của một bộ khuôn thì cần phảichú ý xem các chi tiết để dập có yêu cầu gì về mặt kỹthuật để từ đó ta có thể chọn ra cấp chính xác và cấp độbóng cho chày và cối.

Các chi tiết làm việc của khuôn đột lỗ đòi hỏi chế tạochính xác hơn cả là chày cối và trụ, bạc dẫn hớng Độ bónggia công các chi tiết khuôn đợc xác định bằng tính năng

và yêu cầu kỹ thuật của chi tiết Phù hợp với điều đó ta dùngcác phơng pháp gia công cơ khí khác nhau để chế tạo cácchi tiết

Dung sai chế tạo các phần làm việc của chày và cối đột lỗliên hệ chặt chẽ với trị số khe hở công nghệ giữa chúng,bởi vì dung sai làm tăng khe hở Tuy nhiên nó không phụthuộc vào trị số khe hở mà nó phụ thuộc vào các kích thớcdanh nghĩa của các phần làm việc

Độ bóng gia công ( độ nhấp nhô bề mặt) các chi tiết củakhuôn đợc xác định bằng tính năng và yêu cầu kỹ thuậtcủa chi tiết Phù hợp với điều đó ngời ta dùng các phơngpháp gia công cơ khí khác nhau để chế tạo các chi tiết Đối với kiểu kết cấu cối đột nh trên thì quá trình phôi đợcrơi xuống một cách dễ dàng hơn trong khi đó thì cối cũng

ít phải mài lại hơn so với các kiểu kết cấu khác Các bánkính cong đợc gia công theo dỡng

Thông thờng ta lấy cấp chính xác của các chi tiết làm việccủa khuôn đột lỗ lấy chung là cấp 8

a Các chi tiết định vị của khuôn dập.

Phơng pháp định vị phôi trong vùng làm việc của khuôndập là một yếu tố rât quan trọng trong thực tế, yếu tố nàyxác định cả mặt năng suất, cả mặt an toàn lao động.Kết cấu và kiểu chốt định cữ có ý nghĩa lớn trong dậpnguội bởi vì chốt định cữ là yếu tố quyết định phần lớn

đến độ chính xác và năng suất của quá trình dập

Trụ và bạc dẫn hớng

Trụ và bạc dẫn hớng là hai chi tiết bắt buộc phải có trongmột bộ khuôn cắt đột, bởi vì nó là nguyên nhân chínhdẫn đến độ chính xác theo yêu cầu của chi tiết Chế tạocác chi tiết dẫn hớng phải có đặc điểm là có tính lắp lẫncao để có thể lắp cho các loại khuôn khác nhau trong quátrình dập thử Lắp ghép giữa trụ dẫn hớng và đế khuôn làlắp chặt, và lắp ghép giữa trụ dẫn hớng và bạc dẫn hớng làlắp lỏng để bạc dẫn hớng có thể chuyển động tịnh tiếnlên xuống Lắp ghép giữa bạc dẫn hớng là lắp chặt Cáckích thớc của trụ và bạc dẫn hớng đợc tiêu chuẩn hoá theotiêu chuẩn của nhà máy Khi chế tạo trụ và bạc dẫn hớng th-ờng phải đem đi nhiệt luyện đạt độ cứng 55  60 HRC

Đối với trụ dẫn hớng có yêu cầu là nhiệt luyện đạt độ cứng

là 56-58HRC, cho phép hai đầu có lỗ tâm để phục vụ choquá trình gia công cơ khí sau này, và độ đảo giữa các đ-ờng kính không vợt quá 0,05mm

Trong quá trình dập khi mà không cần thiết phải sử dụngtrụ, bạc dẫn hớng để dẫn hớng cho cả nửa khuôn trên, ta cóthể làm riêng một bộ dẫn hớng cho chày để chày có thểlàm việc chính xác hơn đồng thời chính bộ phận dẫn hớng

này làm giảm lực ngang cho chày, tránh sinh momen uốn bẻgãy chày trong bộ khuôn uốn hai đầu.

b Cuống khuôn.

Cuống khuôn có nhiệm vụ định vị cho khuôn trùng với

đúng với tâm của đầu trợt để cho lực của máy truyền qua

đầu trợt xuống đúng trung tâm áp lực của khuôn, tránhsinh mô men uốn gây phế phẩm cho chi tiết do lực tácdụng không đều ví dụ nh: nhăn, rách … Hoặc có thể gâykẹt khuôn ở điểm chết dới phải phá khuôn

1.4.10 Nguyên công phụ:

a Xác định chất bôi trơn.

- Khi tạo hình chi tiết phải bôi trơn với mục đích làm giảm

ma sát giữa vật liệu và dụng cụ gia công, giảm úng suất dtrong kim loại, ngăn ngừa khuôn và sản phẩm không bịdính hoặc có vết lõm do mòn hoặc có vết xớc

- Khi bôi trơn cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Chất bôi trơn cần phải tạo ra đợc màng dầu vững bền,lâu khô, và chịu đợc áp lực cao

- Để khắc phục ma sát trong quá trình dập ta phải chọnchất bôi trơn hợp lý.

c Nguyên công làm sạch.

- Trong mỗi nguyên công cần làm sạch bán thành phẩm,khuôn và bàn máy để quá trình làm nguyên công tiếptheo phế phẩm không bám vào thành sảm phẩm làm bềmặt sản phẩm bị mất độ bóng bề mặt

- Ngoài ra còn một số nguyên công khác: Chuyển bán thànhphẩm tới vị trí gia công tiếp theo, nguyên công kiểm tra

nhựa

1 Khái niệm chung:

- Khuôn ép nhựa là một dụng cụ để định hình ra một sảnphẩm nhựa Nó đợc thiết kế sao cho có thể sử dụng chomột số lợng chu trình sản xuất nhất định.

- Kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thớc

và hình dáng của sản phẩm Tuỳ thuộc vào số lợng của sảnphẩm yêu cầu mà kết cấu của khuôn có thể khác nhau, cóthể là kết cấu cao hay không cao cấp

2 Thuật ngữ cơ bản

2.1 Một số định nghĩa:

- Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đónhựa đợc phun vào và đợc làm nguội định hình sảnphẩm, rồi đẩy sản phẩm ra

- Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảngtrống giữa hai phần đợc điền đầy bởi nhựa và nó manghình dạng của sản phẩm

- Một phần là phần lõm vào sẽ xác định hình dạng ngoàicủa sản phẩm đợc gọi là lòng khuôn, phần xác định hìnhdạng bên trong của sản phẩm đợc gọi là lõi

- Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn đợc gọi là mặt phânkhuôn

4

3 Mặt phân khuôn

4 Lõi

Hình 5: Khuôn ép nhựa

- Phân loại mặt phân khuôn nh sau:

2.1.1 Loại phẳng: Tính chất tự nhiên của mặt phân khuônphẳng phụ thuộc vào toàn bộ hình dáng của sản phẩm Ví

dụ xem khuôn hình vuông, cối khuôn cho sản phẩm có thể

đợc dìm sâu vào trong tấm khuôn và nửa còn lại củakhuôn sẽ phẳng hoàn toàn

2.1.2 Loại không phẳng: Nhiều sản phẩm đòi hỏi nhữngmặt phân khuôn cong hay không phẳng

5

6

21

7

8

9

101

3 Tấm khuôn sau 12 Bạc mởrộng

6 Khối đỡ 13 Bộ

định vị

7 Tấm giữ 14 Chốthồi về

8 Tấm đẩy 15 Chốt

đẩy

9 Vòng định vị 16 Bạcdẫn hớng chốt

10 Chốt dẫn hớng 17 Chốt đỡ

11 Bạc dẫn hớng 18 Bạc cuốngphun

2.2.1 Tấm kẹp phía trớc: Có tác dụng kẹp phần cố địnhcủa khuôn vào máy ép phun

2.2.2 Tấm khuôn phía trớc: là phần cố định của khuôn tạothành phần trong và phần ngoài của sản phẩm

2.2.3 Tấm khuôn sau: Là phần chuyển động của khuônvào máy ép phun

2.2.4 Tấm kẹp phía sau: Có tác dụng kẹp phần phíachuyển động của khuôn

2.2.5 Tấm đỡ: Có tác dụng giữ cho mảnh ghép của khuônkhông bị rơi ra ngoài

Đây là thực tế thờng xảy ra do đó cần những biện pháp

để các sản phẩm tự rơi khỏi khuôn Bộ phận ép dội sẽ cóchức năng giải quyết vấn đề này Bộ phận ép thờng đợc

đặt đằng sau tấm chuyển động nhng cũng đôi khi lại đợc

đặt đằng sau tấm tĩnh, nhất là trong những trờng hợpsản phẩm hình hộp vì lý do hình dạng mà phải đặtmiệng phun từ phía trong

- Bộ phận ép đội gồm có các chi tiết sau:

+ Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹpphía sau để cho tấm đẩy hoạt động đợc

+ Tấm giữ: Dùng để giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

+ Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy với quá trình đẩy

+ Chốt đẩy: Tiếp xúc với sản phẩm và để đẩy sản phẩm

ra khỏi khuôn khi khuôn mở Đỉnh chốt đẩy về lý thuyếtchỉ nằm ngang mức so với lòng khuôn nhng trong thực tế,

có thể là trên hoặc dới 0,050,1 (mm) Nhà thiết kế khuôn

sẽ phải thơng lợng điều này với nhà thiết kế sản phẩm Cóthể cho một chỗ lồi hay chỗ lõm trên sản phẩm Kích thớccủa chốt đẩy cũng rất quan trọng nó phụ thuộc vào kíchthớc của sản phẩm, nhng tránh đờng kính nhỏ hơn 3 (mm)trừ phi điều đó cần thiết cho hình dạng của sản phẩm

+ Chốt hồi về: Làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại ngaykhi khuôn đóng lại Tránh cho chốt đẩy làm hỏng lòngkhuôn trớc khi đóng khuôn

Trong trờng hợp ta khó có thể bố trí đợc hệ thống đẩytheo kiểu chốt đẩy thì có thể đẩy sản phẩm ra bằng hệthống tấm đẩy hay tấm giật, với u điểm rất lớn của loại này

là không có dấu vết đẩy trên sản phẩm

2.2.7 Bạc mở rộng: Dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn,hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn tấm đỡ