Thiết kế hệ thống khuôn liên tục để nâng cao năng suất chế tạo chi tiết động cơ điện

Công nghệ tạo hình tấm Công nghệ dập tạo hình tấm là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

HOÀNG VĂN THUYẾT

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN LIÊN TỤC ĐỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐỘNG CƠ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội – Năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

HOÀNG VĂN THUYẾT

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN LIÊN TỤC ĐỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐỘNG CƠ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG

Hà Nội – Năm 2017

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

2.1 Cơ sở lý thuyết tạo hình kim loại tấm 14

2.2 Các phương pháp công nghệ tạo hình kim loại tấm 16 2.2.1 Khái niệm công nghệ tạo hình kim loại tấm 16 2.2.2 Phân loại các công nghệ tạo hình kim loại tấm 16 2.2.3 Nguyên công cắt hình đột lỗ 17

2.2.5 Nguyên công dập vuốt sâu 19 2.2.6 Một số nguyên công khác 21

nghệ phù hợp

3.2.1 Các phương án công nghệ 28 3.2.2 Phân tích lựa chọn công nghệ phù hợp 28 3.3 Xây dựng các nguyên công chế tạo 29 3.4 Tính toán các thông số công nghệ 30

3.6 Tính toán các thông số công nghệ 34

3.6.1 Tính toán các thông số công nghệ roto 34 3.6.2 Tính toán các thông số công nghệ stato 38

4.3 Tính toán khuôn và quy trình công nghệ chế tạo một số

4.3.1 Tính toán trị số khe hở tối ưu 45 4.3.2 Kích thước làm việc của chày và cối cắt hình 47 4.4 Thiết kế kết cấu và quy trình công nghệ chế tạo chi tiết 49

4.4.2 Chày dập rãnh gài nguyên công 2 49 4.4.3 Chày đẩy tôn nguyên công 3 51 4.4.4 Chày dập rãnh cài nguyên công 3 52

4.4.9 Chày stato 57

4.4.13 Chày nguyên công cắt hình nửa chữ E 61

4.5 Quy trình lắp ráp và kết cấu khuôn hoàn chỉnh 73

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng: Mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện luận văn tốt nghiệp đã được cảm ơn và thông tin sử dụng trong luận văn này đều được nêu tại phần tài liệu tham khảo

Hà Nội, tháng 01 năm 2017

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Thuyết

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn Phó giáo sư – Tiến sỹ Nguyễn Đắc Trung

người trực tiếp hướng dẫn, cùng các thầy, các cô giáo trong bộ môn Gia công áp lực– Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa - Hà Nội Đã chỉ bảo và tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, các cô thuộc Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, cùng các bạn bè đồng nghiệp đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

Hà Nội, tháng 01 năm 2017

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Thuyết

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1.1 Một số sản phẩm của công nghệ dập tấm 5 1.2 Dập tấm trong công nghệ sản xuất vỏ oto 5 1.3 Dập tấm trong công nghệ sản xuất vỏ máy bay 6 1.4 Dập tấm trong sản xuất đồ gia dụng 6 1.5 Sản phẩm ứng dụng trong quân sự 7 1.6 Sản phẩm dập liên tục 8

1.7 Mốt số loại máy búa điển hình trong công nghệ dập

2.11 Sơ đồ nguyên lý nguyên công miết 22

3.1 Sản phẩm roto và stato 24 3.2 Cấu tạo phần tĩnh stato 25 3.3 Các lá thép roto 25 3.4 Bản vẽ chế tạo sản phẩm 26 3.5 Bản vẽ mô hình 3D 27

4.5 Kích thước chày trong nguyên công đột lỗ 3 49

4.6 Bản vẽ 3D chày trong nguyên công đột lỗ 3 49 4.7 Kích thước chày trong nguyên công 2 49 4.8 Bản vẽ 3D chày trong nguyên công 2 50 4.9 Chày đẩy tôn roto nguyên công 3 50 4.10 Bản vẽ 3D chày đẩy tôn roto nguyên công 3 51 4.11 Chày dập rãnh gài nguyên công 3 51 4.12 Bản vẽ 3D chày dập rãnh gài nguyên công 3 52

4.17 Mô hình 3D chày cắt vành roto 54

4.30 Sơ đồ gá đặt chi tiết áo chày phay 2 mặt trên và dưới 64 4.31 Sơ đồ gá đặt chi tiết áo chày phay 2 mặt bên 64 4.32 Sơ đồ gá đặt chi tiết cáo chày phay 2 mặt trước sau 65 4.33 Sơ đồ gá đặt khoan lỗ ϕ12 66

4.35 Sơ đồ gá đặt mài 2 mặt trên và dưới 67

4.38 Sơ đồ gá đặt phay 2 mặt trên và dưới 69 4.39 Sơ đồ gá đặt phay 2 mặt bên 70 4.40 Sơ đồ gá đặt phay 2 mặt trước và sau 71 4.41 Sơ đồ gá đặt khoan lỗ ϕ12 71

4.43 Gia công cối trên máy cắt dây 72 4.44 Cụm gá các hệ thống chày cắt đội trên tấm gá 73 4.45 Cối sau khi được gia công và lắp ráp trên khuôn 74

Trong phạm vi đề tài này nhóm nghiên cứu đi sâu hơn đó chính là công nghệ dập liên tục với những đặc điểm cơ bản như sau:

- Công nghệ gia công bằng áp lực cao ở trạng thái nguội với quá trình gia công không cắt bỏ phoi, sản phẩm tạo ra có độ chính xác

và độ lắp lẫn cao, năng suất và sản lượng lớn, cho phép tự đông hoá cao

- Thiết bị sử dụng là các loại máy dập để tạo ra lực cần thiết làm biến dạng vật liệu tấm kim loại

- Dụng cụ sử dụng là các loại khuôn dập tạo ra biên dạng chính xác của sản phẩm với các bước nguyên công cần thiết

Luận văn bao gồm 4 chương

Chương 1 : Tổng quan về công nghệ dập tạo hình kim loại tấm

Chương 2 : Cơ sở lý thuyết của quá trình tạo hình kim loại tấm

Chương 3 : Lựa chọn công nghệ và tính toán các thông số của sản phẩm

Chương 4 : Tính toán lựa chọn kết cấu và vật liệu làm khuôn

Theo yêu cầu đặt ra của đề tài và với mục đích nhằm cải thiện công nghệ dập hiện có chỉ là dập ra từng sản phẩm lá tôn roto hoặc stato, có năng suất thấp đông thời tiến dần đến công nghệ dập hiện đại có sự tham gia của máy tính cho năng suất cao, giảm thiểu sự nguy hiểm cho người vận hành trong quá trình làm việc

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KIM

LOẠI TẤM Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí

Công nghệ gia công áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng và kích thước phức tạp đồng thời đảm bảo chất lượng về cơ tính tốt, năng suất cao, giá thành hạ Do vậy, gia công áp lực có một vị trí rất lớn trong công nghiệp chế tạo phụ tùng ôtô, máy kéo, xe máy, hàng dân dụng và quốc phòng với hai lĩnh vực lớn là công nghệ cán kéo và công nghệ dập tạo hình

Gia công kim loại bằng áp lực có lịch sử phát triển rất lâu đời Từ thời kì đồ đồng, gia công kim loại bằng áp lực gần như là phương pháp duy nhất để tạo hình chi tiết - sản phẩm Trong giai đoạn đầu của nền công nghiệp cơ khí, kim loại còn dư dật và không đủ khả năng tạo ra chi tiết có độ chính xác cao, nên gia công kim loại bằng áp lực chỉ tồn tại như một phương pháp chuẩn bị phôi cho gia công cơ khí Hiện nay và trong tương lai, ngành gia công kim loại bằng áp lực chiếm vị trí rất quan trọng do các ưu điểm nổi bật như: tiết kiệm kim loại (do không có phoi), độ đồng đều về mọi mặt của loại chi tiết cao, chất lượng chi tiết tốt, năng suất lao động cao Sản phẩm của gia công kim loại bằng áp lực có mặt ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp: công nghiệp ô tô, xe máy, máy bay, thiết bị điện, điện tử

Tại các nước phát triển trên thế giới như Anh, Nga, Mỹ,…ngành gia công áp lực xuất hiện từ rất sớm và mang lại giá trị kinh tế cao, đóng góp cho nền kinh

tế quốc dân Cùng với trang thiết bị, máy móc tiên tiến với số lượng chiếm khoảng 1/3 tổng số máy gia công cơ khí

Trong suốt hơn 40 năm hình thành và phát triển, ngành gia công áp lực đã có nhiều đóng góp cho nền kinh tế nước nhà Từ những năm 1995, Việt Nam đã

có thể chế tạo thành công những loại máy uốn thép để tạo ra sản phẩm như: các loại thép định hình phục vụ xây dựng, những thanh chắn đường đạt tiêu chuẩn của Mỹ, máy làm các tấm lợp kim loại… Đây là những sản phẩm Việt Nam thường phải nhập khẩu từ Australia, Đài Loan.Khi chế tạo thành công, sản phẩm của Việt Nam có chất lượng tương đương giá chỉ bằng 1/10 dây

"chìa khóa" quan trọng mở cánh cửa công nghiệp hóa cho Việt Nam

Mặc dù có tiềm năng lớn như vậy nhưng không thể phủ nhận được rằng việc đầu tư phát triển ngành này hiện gặp rất nhiều khó khăn.Nguyên nhân chính phải kể đến là sự đầu tư trang thiết bị để phát triển ngành này rất lớn.Bên cạnh

đó, quá trình đào tạo trong các trường đại học cũng chưa được phát triển và đầu tư thích hợp

Công nghệ và thiết bị gia công áp lực được coi là một tiêu chí để đánh giá năng lực ngành công nghiệp nặng của một quốc gia.Muốn vậy, cần phải có sự đột phá trong phát triển ngành gia công áp lực.Về lâu dài, cần phải xây dựng một chiến lược phát triển ngành gia công áp lực với các mục tiêu cụ thể

Hiện nay, Việt Nam đang chủ trương tăng cường các công nghệ phụ trợ trong nhiều lĩnh vực: ô tô, xe máy, dầu khí, xi măng, điện tử, hiện đại hóa trong công nghiệp, nông nghiệp – nông thôn Vì thế ngành cơ khí nói chung và công nghệ GCAL nói riêng càng cần được chú trọng nghiên cứu và phát triển

1.1 Công nghệ tạo hình tấm

Công nghệ dập tạo hình tấm là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn Đây là một loại hình công nghệ đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt

là trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ôtô,công nghiệp hàng không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng, thực phẩm, hóa chất, y tế…[1]

4

Vật liệu dùng trong dập tấm: thép cácbon, thép hợp kim mềm, đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, niken, thiếc, chì vv…và vật liệu phi kim như: giấy cáctông, amiăng, da…

Ưu điểm của sản xuất dập tấm:

- Có thể thực hiện những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị và khuôn;

- Có thể chế tạo những chi tiết phức tạp mà các phương pháp gia công kim loại khác không thể chế tạo hoắc chế tạo khó khăn;

- Độ chính xác của các chi tiết dập tấm tương đối cao;

- Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững, bền nhẹ, mức độ hao phí kim loại không lớn;

- Tiết kiệm nguyên vật liệu, thuận lợi cho quá trình cơ khí hóa và tự động hóa do đó năng suất lao động cao, hạ giá thành sản phẩm;

- Quá trình thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí đào tạo và quĩ lương;

- Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối do đó hạ giá thành sản phẩm;

- Tận dụng được phế liệu, hệ số sử dụng vật liệu cao

- Dập tấm không chỉ gia công những vật liệu kim loại mà còn gia công những vật liệu phi kim như: techtolit, hetinac, các loại chất dẻo

Nhược điểm của sản xuất dập tấm:

- Đầu tư ban đầu lớn (khuôn, thiết bị), do đó chỉ thích hợp với gia công hàng loạt;

- Yêu cầu đội ngũ kĩ sư và công nhân lành nghề, có trình độ;

- Tính toán công nghệ phức tạp

Các sản phẩm đặc trưng như sau:

5

Hình 1.1 Một số sản phẩm công nghệ dập tấm

Hình 1.2 Dập tấm trong công nghệ sản xuất vỏ ô tô

6

Hình 1.3 Dập tấm trong công nghệ sản xuất vỏ máy bay

Hình 1.4 Dập tấm trong sản xuất đồ gia dụng

7

Hình 1.5 Sản phẩm ứng dụng trong quân sự

Sở dĩ được ứng dụng rộng rãi như vậy là dốc nhiều ưu điểm nổi bật so với những loại hình công nghệ khác:

- Có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao;

- Năng suất cao, giá thành sản phẩm hạ;

- Tiết kiệm nguyên vật liệu và tận dụng được phế liệu;

- Độ bền của chi tiết tăng cao

Trong tương lai,công nghệ tạo hình tấm sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ bởi những hiệu quả và lợi ích to lớn mà nó mang lại cho các ngành sản xuất công nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà trên cả thế giới

1.2 Công nghệ dập liên tục

Công nghệ dập liên tục (Progressive Stamping) trong dập tấm đang rất phát triển trên thế giới, tuy nhiên ở Việt Nam đây vẫn còn là vấn đề “mới” và ứng dụng hạn chế do chưa làm chủ về công nghệ, trang thiết bị và vật liệu Để bắt kịp những thành tựu trên thế giới, một số đơn vị trong nước đã đầu tư cho công nghệ này Việc nghiên cứu công nghệ dập liên tục, chủ động đáp ứng nhu cầu trong nước có ý nghĩa cao về khoa học và thực tiễn công nghiệp Dập liên tục là công nghệ đặc thù, khuôn liên tục tích hợp nhiều nguyên công dập tấm kim loại trên một hành trình của máy dập Thiết kế và chế tạo khuôn liên tục là một quá trình phức tạp, tỉ mỉ, đòi hỏi người thiết kế nắm vững các nguyên công dập tấm, đồng thời nắm vững các công nghệ gia công tiên tiến hiện nay Việc ứng dụng các công nghệ thiết kế, mô phỏng và gia công hiện

8

đại đã ngày càng làm tăng độ chính xác, tốc độ, hiệu quả của khuôn dập bước liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các chi tiết loạt lớn, có tính lắp lẫn cao, giá thành hạ cho các ngành công nghiệp

Ưu điểm:

- Tổ chức kim loại mịn, cơ tính sản phẩm cao;

- Độ bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết làm bằng phương pháp dập khác do quá trình dập xảy ra liên tục;

- Tiết kiếm thời gian và hạn chế sai số một cách tối đa do không mất thời gian gá đặt và sai số gá đặt;

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

- Gia công được các chi tiết phức tạp một cách năng suất, hiệu quả

Nhược điểm:

- Không rèn dập được các chi tiết quá lớn;

- Cần thiết kế và chế tạo một cách tỉ mỉ yêu cầu độ chính xác cao

- Cần có máy móc và thiết bị phù hợp với quá trình gia công[1]

Hình 1.6 Sản phẩm dập liên tục

9

1.3 Thiết bị và khuôn dùng trong dập tấm và dập liên tục

1.3.1 Một số loại máy dùng trong gia công áp lực

Ngày nay 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 gia công bằng áp lực

Các loại máy được sử dụng trong công nghệ dập tạo hình ngày càng được nghiên cứu phát triển và đa dạng hóa.Chúng được sản xuất phục vụ yêu cầu thực tế và thiết kế tối ưu đem lại nguồn lợi cho quá trình sản xuất Nhưng trên

cơ bản thường sử dụng một số loại máy điển hình như sau[4]:

Dựa vào cách phân loại theo dấu hiệu động học ta có các loại thiết bị sau :

Hình 1.7 Một số loại máy búa điển hình trong công nghệ tạo hình

10

Hình 1.8 Một số loại máy ép thủy lực

Hình 1.9 Một số máy ép cơ khí điển hình

1.3.2 Khuôn tạo hình

Khuôn tạo hình kim loại là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau,

ở đó kim loại được gia công biến dạng dẻo và tạo thành chi tiết có hình dạng, kích thước theo ý muốn, sau đó được lấy ra và hoàn tất các nguyên công cuối.[2]

11

Một số loại khuôn dập tạo hình tấm tiêu biểu

Hình 1.10 Khuôn dập bình xăng ô tô

Hình 1.11 Khuôn uốn

12

Hình 1.12 Khuôn liên tục dập lá ROTO-STATO của động cơ điện

Hình 1.13 Khuôn dập chế tạo biểu tượng của toyota

bộ

14

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH KIM

LOẠI TẤM 2.1 Cơ sở lý thuyết tạo hình kim loại tấm

Công nghệ tạo hình kim loại tấm là một phần của công nghệ gia công kim loại bằng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước mong muốn Đây là một loại hình công nghệ đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt

là trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp hàng không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng, thực phẩm, hóa chất, y tế…Sở dĩ được ứng dụng rộng rãi như vậy là do

nó có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại hình công nghệ khác: có thể cơ khí hóa và tự động hóa cao; năng suất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu, đặc biệt do quá trình biến dạng dẻo nguội làm cho độ bền của chi tiết tăng lên…

Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm (băng hoặc dải) để nhận được các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phoi

Dập tấm thường được thực hiện vơi phôi ở trạng thái nguội (nên còn được gọi

là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S ≤ 4mm) hoặc có thế phải dập với phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày phôi lớn

Tất cả các nguyên công tạo hình vật liệu tấm được hệ thống hóa và phân loại theo những đặc điểm của quá trình biến dạng và công nghệ

Theo đặc điểm biến dạng của quá trình dập tấm , người ta chia thành 2 nhóm chính:

- Biến dạng cắt vật liệu;

- Biến dạng dẻo vật liệu

15

Nhóm các nguyên công cắt vật liệu nhằm tách một phần vật liệu này ra khỏi mộtphần vật liệu khác theo một đường bao khép kín hoặc không khép kín và kim loại bị phá vỡ liên kết giữa các phần tử(phá hủy) tại vùng cắt

Nhóm các nguyên công biến dạng dẻo vật liệu nhằm thay đổi hình dạng và kích thước bề mặt của phôi bằng cách phân phối lại và chuyển dịch thể tích kim loại để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết nhờ tính dẻo của kim loại và không bị phá hủy tại vùng biến dạng Trong đa số các trường hợp chiều dày vật liệu đều không thay đổi hoặc thay đổi nhỏ nhưng không chủ định

Trong quá trình dập tấm người ta có thể dập riêng biệt từng nguyên công hoặc

có thể kết hợp 2 hay nhiều nguyên công trên cùng một khuôn

Khi dập riêng biệt từng nguyên công nói chung năng suất thấp, độ chính xác chi tiết thấp nhưng ưu điểm của khuôn là đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp phù hợp với sản xuất đơn chiếc hoặc loạt nhỏ

Khi kết hợp hai hay nhiều nguyên công trên cùng một khuôn người ta gọi là dập liên hợp

Dập liên hợp sẽ cho năng suất cao, độ chính xác chi tiết cao, đồng thời giảm được số lượng thiết bị, giảm số công nhân do đó hạ được giá thành sản phẩm, nhưng nhược điểm là khuôn phức tạp, độ chính xác gia công cao, khó chế tạo

do đó khuôn có giá thành cao, khó sửa chữa và thay thế khi hỏng hóc Vì vậy khuôn dập liên hợp chỉ được áp dụng thích hợp khi sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

Tùy theo phương pháp kết hợp giữa các nguyên công, dập liên hợp được chia

ra thành ba dạng chính:

- Dập khối là phương pháp đồng thời hoàn thành một số nguyên công khác nhau trên cùng một bộ khuôn trong một hành trình của máy ( 1 nhát dập) với một lần đăt phôi;

- Dập liên tục là phương pháp kết hợp 2 hay nhiều nguyên công khác nhau trên cùng một khuôn được thực hiện liên tiếp bởi những cặp chày-

16

cối riêng biệt trong một số hành trình của máy và có sự dịch chuyển phôi từ chày này sang chày khác;

- Dập liên tục- phối hợp là phương pháp kết hợp cả hai phương pháp trên

để hoàn thành một số nguyên công trên cùng một khuôn

Khả năng kết hợp giữa các nguyên công là rất đa dạng và phong phú, có thể kết hợp các nguyên công cắt – đột với nhau, hoặc có thể kết hợp cắt – đột – uốn hoặc cắt – vuốt –tạo hình … tùy theo hình dạng và kích thước của chi tiết,

sự sáng tạo của người thiết kế công nghệ, các chi tiết dập tấm có thể được tạo

ra với sự kết hợp của nhiều nguyên công khác nhau sao cho số nguyên công dập là ít nhất và giá thành thấp nhất.[1]

2.2 Các phương pháp công nghệ tạo hình kim loại tấm

2.2.1 Khái niệm công nghệ tạo hình kim loại tấm

Công nghệ dập tạo hình tấm kim loại là công nghệ tạo ra chi tiết hoặc cụm chia tiết có hình dáng và kích thước từ kim loại tấm, bằng cách biến dạng tạo hình phôi kim loại nhờ các dụng cụ đặc biệt gọi là khuôn dập [1]

2.2.2 Phân loại các công nghệ tạo hình kim loại tấm

Dựa vào đặc điểm biến dạng người ta chia thành hai nhóm chính [1]

- Nhóm các nguyên công cắt vật liệu : Khi tạo hình chi tiết, các nguyên công của nhóm này thường phải tiến hành biến dạng phá hủy vật liệu, tức là tách một phần vật liệu ra khỏi một phần vật liệu khác

- Nhóm các nguyên công biến dạng dẻo của vật liệu : tạo hình chi tiết dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu và hầu hết các trường hợp đều có

sự dịch chuyển và phân bố lại kim loại

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên công đột lỗ

Trong quá trình cắt thường có xảy ra các quá trình biến dạng vì vậy để giảm

sự ảnh hưởng của các lực biến dạng đó có thể dùng các phương pháp khác nhau như: cắt từng phần theo đường bao cắt; đột bằng các chày có chiều dài khác nhau; cắt đột bằng chày và cối có mép cắt nghiêng Khi cắt bằng chày cối cắt nghiêng quá trình cắt không xảy ra đồng thời trên toàn bộ đường bao của

18

chi tiết mà xảy ra tuần tự giống như khi cắt trên máy cắt dao nghiêng Do đó lực cắt đột có thể giảm đi (30-40)%.[2]

2.2.4 Nguyên công uốn

Là nguyên công nhằm biến đổi các phôi có trục thẳng thành các chi tiết có trục cong

Uốn: là môt trong những nguyên công thường gặp nhật trong dập nguội Quá trình uốn bao gồm biến dang đàn hồi và biến dạng dẻo Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước trong quá trình uốn Kim loại phía trong góc uốn bị ép nén và co ngắn ở hướng doc, bị kéo ở hướng ngang.Khi uốn tấm dải rộng củng xảy ra hiện tượng biến mảnh vật liệu nhưng sẻ không không có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng của kim loại

có chiều rộng lớn sẻ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang

Một số nguyên công uốn: uốn, cuốn, vặn

Hình 2.3 Một số nguyên công uốn

Nguyên công uốn được thực hiện trên các máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực, máy uốn tấm nhiều trục(máy lốc tấm), máy uốn prôfin chuyên dùng để uốn có kéo vào các máy uốn tự động vạn năng

Uốn bằng khuôn trên các máy ép trục khuỷu được sử dụng nhiều nhất trong chế tạo máy Quá trình uốn trên khuôn do tác dụng đồng thời của cả chày và cối với các điểm đặt lực P và Q ở một khoảng nhất định [1]

19

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý nguyên công uốn

2.2.5 Nguyên công dập vuốt sâu

Khái niệm : Dập vuốt là một nguyên công nhắm biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các phôi rỗng có kích thước và hình dáng cần thiết.[1] Dập vuốt không biến mỏng : là phương pháp nhận được chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng Chiều dày vật liệu hầu như không đổi

Dập vuốt biến mỏng : Là phương pháp nhận được chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng có chủ định biến mỏng chiều dày vật liệu

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ dập vuốt

20

Phân loại nguyên công dập vuốt

Phân loại theo hình dạng sản phẩm :

- Nhóm các chi tiết có dạng tròn xoay ( đối xứng trục) : đáy của nồi hơi, các chi tiết hình trụ, các loại bát đĩa dạng kim loại, các chi tiết thiết bị chiếu sáng như pha đèn, vỏ đèn…

- Nhóm các chi tiết có hình dạng hình hợp : thùng nhiên liệu của động

cơ, các loại vỏ hộp, các chi tiết bọc trong các chi tiết của thiết bị điện

tử, thiết bị đo…

- Nhóm các chi tiết có hình dạng phức tạp có nhiều trục đối xứng hoặc không có trục đối xứng : chi tiết xe máy, vỏ oto, cánh cửa oto, chi tiết máy kéo, chi tiết máy bay…

Phân loại theo đặc điểm công :

- Dập vuốt không biến mỏng thành và dập vuốt không biến mỏng thành

- Dập vuốt xuôi và dập xuốt ngược

Phân loại theo chặn phôi

- Dập vuốt không có hệ thống chặn phôi

- Dập vuốt có sử dụng hệ thống chặn phôi

Hình 2.6 Dập vuốt có chặn phôi và không có chặn phôi

Sơ đồ nguyên lý dập vuốt

- Nguyên công lên vành : lên vành là một nguyên công nhằm tạo ra vành

gờ xung quanh lỗ trên các phôi.[1]

Hình 2.9 Nguyên công lên vành

22

- Nguyên công tóp miệng : Nguyên công tóp miệng nhằm mục đích giảm tiết diện ngang của một đoạn phôi ống hoặc chi tiết hình trụ để tạo thành các chi tiết dạng chai, lọ hoặc các chi tiết có tiết diện ngang thay đổi [1]

Hình 2.10 Nguyên công tóp miệng

- Nguyên công miết : Miết là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo hình chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng dựa vào chuyển động quay của phôi dưới tác dụng của lực công tác làm biến

dạng dẻo cục bộ tại một điểm trên phôi quay [1]

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý nguyên công miết

2.3 Kết luận

Công nghệ gia công áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí Công

nghệ gia công kim loại bằng áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng

23

và kích thước phức tạp nhất là tổ chức kim loại để có chất lượng về cơ tính tốt

và cho năng suất cao, giá thành hạ

Công nghệ gia công áp lực được xây dựng trên cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo của kim loại, khoa học nghiên cứu biến dạng của vật liệu, trường ứng suất và biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực nhằm khai thác hết khả năng biến dạng dẻo của vật liệu, tối ưu công nghệ, để xác định được quy trình công nghệ biến dạng

24

CHƯƠNG III : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÁC

THÔNG SỐ CỦA SẢN PHẨM 3.1 Tổng quan về sản phẩm

Hình 3.1 Sản phẩm roto và stato

a Cấu tạo của phần tĩnh stato

Hình 3.2 Cấu tạo của phần tĩnh stato

Cấu tạo của phần tĩnh stato gồm 2 phần

- Phần lõi thép stato : Được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện hình vành khăn, có xẻ rãnh ở bên trong để đặt dây quấn stato Trường hợp máy có

b Cấu tạo phần động rotor

Rotor cũng được cấu tạo bởi 2 phần

- Lõi thép rotor : Được chế tạo bằng cách lắp ghép chồng những lá thép kỹ thuật mỏng Khác với lõi thép stato ở chỗ các rãnh được dập nghiêng để giảm thiệu sự chấn động và tiếng ồn, đối với các rãnh kín yêu cầu cách điện của các lá thép không cao lắm, có thể không cần phải sơn cách điện

Hình 3.3 Các lá thép rotor

- Cuôn dây rotor : thường được đúc bằng nhôm, sử dụng loại nhôm nguyên chất L1-L5 Khi sửa chữa, không được điện đứt đầu của rotor Nếu khi tiện nhở lại của hai đầu, điện trở của rotor sẽ tăng lên gây tổn hao công suất lớn, làm cho tính năng làm việc của động cơ điện xấu đi

26

Hình 3.4 Bản vẽ chế tạo sản phẩm

- Bước 2: Chày đệm rô-to, Stato làm phẳng phôi

- Bước 3: Dập rãnh và lỗ gài rô to

- Bước 4: Cắt đứt rô-to

28

- Bước 5: Dập rãnh và lỗ gài stato

- Bước : Cắt đứt Stato

3.2.2 Phân tích lựa chọn công nghệ phù hợp

3.2.2.1 Phân tích các phương án công nghệ

a Phương án 1: Với phương án này, khuôn chế tạo đơn giản nhất, chất lượng và độ chính xác sản phẩm tốt vì tách và thực hiện các nguyên công chế tạo riêng biệt Tuy nhiên do mỗi nguyên công phải thực hiện trên một khuôn riêng biệt nên giá thành chế tạo khuôn cho cả quá trình chế tạo sảm phẩm sẽ cao, đồng thời năng suất dập sẽ thấp do khó cơ khí hóa, tự động hóa Mất thời gian gá đặt, có thể xuất hiện nhiều sai số

b Phương án 2: Với phương án này việc chế tạo và thiết kế khuôn có phần phức tạp và khó khăn do khuôn phải thực hiện nhiều nguyên công trên cùng một hành trình Nó có thể kết hợp được nhiều ưu điểm và sự tối ưu như tận dụng khả năng của máy,tiện lợi trong việc thực hiện các nguyên công phối hợp Nhưng không đạt được sự tối ưu về khả năng công nghệ

và khả năng kinh tế, không đảm bảo đáp ứng được nhu cầu sản xuất với số lượng lớn của khách hàng

c Phương án 3: Với phương án này, ta sẽ đưa tất cả các nguyên công về thực hiện trên một khuôn, quá trình dập và cấp phôi thực hiện liên tục từ phôi băng cho tới sản phẩm cuối cùng với năng suất rất cao, chất lượng và

độ chính xác sản phẩm cao vì tách và thực hiện các nguyên công riêng biệt gần giống khuôn đơn Tuy nhiên, ta sẽ mất nhiều công sức tính toán

và chế tạo khuôn hơn Hơn nữa phương pháp này thực hiện cần phải đi kèm với một hệ thống cấp phôi tự động đòi hỏi thiết kế chuyên dụng, thời gian gia công còn dài, phù hợp cho việc sản xuất hàng loạt và hàng khối

3.2.2.2 Lựa chọn phương án công nghệ

Sau khi xem xét ưu nhược điểm của các phương pháp có thể lựa chọn để gia công ra sản phẩm ta nhận thấy đây đều là các phương pháp có tính khả thi, tuy nhiên đánh giá trên phương diện độ phức tạp của ba phương pháp cùng với khả năng công nghệ Chính bởi vậy mà ta nên lựa chọn phương án dập liên