Thiết kế công nghệ chế tạo đế ghế

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, khi đất nước đang ở trong giai đoạn phát triển tiến tới Công nghiệp hoá
- Hiện đại hóa đất nước, thì ngành “Cơ khí” nói chung và chuyên ngành “Gia
công áp lực” nói riêng trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển
đất nước. Ngành “gia công áp lực” có những đặc thù riêng trong đó 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 trang thiết bị công nghiệ phục vụ cho sản xuất.Để đáp ứng nhu
cầu này, công việc nghiên cứu, thiết kế những bộ khuôn dập không thể thiếu được.
Vì vậy đi sâu và tập trung nghiên cứu vào nó là hết sức quan trọng.
Là sinh viên trường Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, một trong những trường đi đầu
về “ gia công áp lực” chúng em được trang bị kiến thức cơ bản nhất để thiết kế
khuôn dập. Đồ án công nghệ “Thiết kế công nghệ chế tạo Đế Ghế” là bước đầu
tạo cho sinh viên kỹ năng thiết kế khuôn và ứng dụng những kiến thức được học
vào việc thiết kế khuôn và chế tạo chi tiết sau khi rời ghế nhà trường. Ngoài việc
vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu hướng dẫn. Em được sự hướng
dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy giáo Trương Viết
Hoài đã hướng dẫn rất tận tình, chu đáo để em hoàn thành đồ án này đúng theo
yêu cầu.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nên bài làm không tránh những sai lầm và
thiếu sót, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự
vững vàng khi ra trường nhận công tác.
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên thực hiện:
Bùi Danh Tuyên
1
1
Chương I
PHÂN TÍCH SẢN PHẨM VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ
1.1 PHÂN TÍCH SẢN PHẨM
1.1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA CHI TIẾT

Ø20
6
11.4
1.2
R120
R10
R3
Ø115
Hình 1.1 bản vẻ chi tiết
2
2
Chi tiết “ Đế Ghế “được sử dụng rộng dãi trong đời sống hàng ngày.Ví dụ “ Đế
Ghế “ được sử dụng làm ghế ngồi trong trường học,quán Bar,quán Cooffee….Chi
tiết “ Đế Ghế “ là một chi tiết có kết cấu đơn giản.Không chịu tải trong lớn,tải
trọng động va đập…Vì là chi tiết được sử dụng trong nhà cho nên ít bị tác động
của các yếu tố môi trường như mòn mỏi quá tải…Vì vậy vật liệu chế tạo chi tiết
này là thép CT3.Dựa vào phân loại thép theo tiêu chuẩn của Nga thì thép CT3 là
loại thép có kết câu chất lượng bình thường.Với hàm lượng cac bon vào khoảng
0.14% - 0.22%
Chi tiết “Đế Ghế” có dạng hình tròn gồm
Đường tròn lớn có đường kính :( mm)
Đường tròn nhỏ có đường kính : (mm)
Chiều cao của chi tiết : 11.4 ( mm )
Chiều dày của chi tiết : 1.2 ( mm )
Hai bán kính góc lượn : R10
Hai bán kính góc lượn : R3
Chiều cao đột lỗ : 6 ( mm )
1.1.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO CHI TIẾT “ ĐẾ GHẾ”
Chi tiết “ Đế Ghế “ được chế tạo từ thép CT3.Thành phần hóa học và cơ tính của

thép CT3 như sau
- Giới hạn chảy ( ứng suất chảy - ứng suất cháy ) là 230 N/mm2.Đối với thép
thường tính ứng suất bền uốn bằng 0.65 lần ứng suất chảy.Hoặc lấy ứng suất
chảy chia 1.5 lần
- Dựa vào thành phần của thép CT3 ta có các bảng sau :
C Si Mn Ni
3
3
0.14 -0.22 0.05 – 0.17 0.4 – 0.65 0.3
(Bảng 1.1 theo phần trăm khối lượng )
(Bảng 1.2 theo phần trăm khối lượng)
( Bảng 1.3 )
- Những tính chất kỹ thuật của thép CT3
Tính hàn được là không giới hạn,không có khuyết tật giòn
- Tính chất cơ học của thép CT3
• Xét ở 20
0
Cán nóng với kich thước < 200 (mm ) giới hạn độ bền tức thời SB = 370 –
480 (MPa) , ST = 245 (MPa ).Độ kéo dài tương đối khi đứt ds = 26%
4
4
S P Cr Cu As
0.05 0.04 0.3 0.3 0.08
AC1 AC3(Acm) Ar3(Arcm) Ar1
735 850 835 680
Cán nóng với kich thước 20 – 40 (mm) ,ST = 235 (MPa) , ds = 25% . Tính
hàn được của thép CT3 không giới hạn nếu tiến hành hàn với sự vắng mặt
của nó nung nóng sơ bộ và không nhiệt luyện ở bước tiếp theo
- Qua phân tích vật liệu thép CT3 ta thấy rằng thành phần hóa học và cơ tính
của thép CT3 thich hợp cho việc chế tạo chi tiết “Đế Ghế”

(Tài liệu trên được tham khảo bơi trang Veb “
Shipbuilding.forums1.net/t779-topic”)
1.2 PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ TẠO PHÔI CHI TIẾT “ĐẾ GHẾ”
Trên cơ sở đă phân tích hình dạng kết cấu vật liệu của chi tiết “Đế Ghế” ta
thấy rằng có thể tạo phôi chi tiết này bằng các phương án sau
1.2.1 Phương án 1
Theo phương án này quá trình công nghệ gồm các bước

→ → → →

*Ưu điểm
- Giảm được số bước dập
- Quá trinh gia công được rút ngắn,thời gian chế tạo sản phẩm nhanh.Do các
bước chuyển
Tiếp dập được rút ngắn,sản phẩm đạt độ chính xác cao,năng suất tăng giá
thành hạ
*Nhươc điểm
5
`
Sản phẩm Cắt mép
Đội lỗPha băng
Cắt hình
và dập vuốt
5
- kết cấu khuôn phức tạp khó chế tạo khuôn.Giá thành khuôn cao và công
nghệ chế tạo lắp đặt khuôn đòi hỏi chính xác cao.Đòi hỏi tay nghề người thợ cao
1.2.2 Phương án 2

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

* Nhược điểm
- Số lượng nguyên công nhiều làm giảm độ chính xác khi chế tạo chi tiết
- Sản phẩm được chế tạo qua nhiều nguyên công nên độ chính xác không
cao,giá thành sản phẩm tăng
- Có nhiều bộ khuôn nên tăng chi phí chế tạo khuôn
* Lựa chọn phương án công nghệ
Trong hai phương án vừa nêu trên ta chọn phương án một làm phương án chế tạo
sản phẩm vi
- Phương án một phù hợp với điều kiện sản xuất của một số nhà máy
- Quá trinh gia công được rút ngắn,thời gian chế tạo sản phẩm nhanh.Do các
bước chuyển tiếp dập được rút ngắn,sản phẩm đạt độ chính xác cao năng
suất tăng giá thành hạ
- Phương án nay thích hợp cho sản xuất loạt lớn
6
Đột lỗDập vuốtCắt hìnhPha tấm
Sản
phẩm
Cắt mép
6
- Tuy nhiên đòi hỏi quá trình chế tạo và lắp đặt khuôn phức tạp yêu cầu chính
xác cao

Chương II
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Tính phôi và lựa chọn phương án xếp hình, pha tấm.
Tính phôi.
7
7
Ø20
11.4

1.2
R10
Ø115
5
Hình 2.1 kích thước sản phẩm
Để xác định kích thước phôi cho quá trình dập vuốt ta tiến hành tính toán diện tích
phôi ở các phần sau theo phương pháp cân bằng bề mặt [1.tr 86].
Chia vật dập thành 3 phần như hình 2.1. Ta có :
F1 =57,5
2_
42,5
2
) = 4710
F1= 4710 (mm
2
)
F2 = (d2 – d3 ) = 1398,28125
F2 =1398,28125 (mm
2
)
F3 = d3
2
= 3,14.25 = 78,5
F3 = 78.5 (mm
2
).
Tổng diện tích phôi vật dập : = 2(F1 + F2 + F3) = 2( 4710 +1398,28125+78,5)
(mm
2
)

Ta có F = D
2
=> D = = (mm)
Lấy D = 126 (mm)
8
8
Để cắt mép và đảm bảo kích thước chi tiết ta có thể lấy lượng dư mép cắt vành là
14(mm) tính theo [1tr 87].
Kết luận : đường kính phôi là: D = 126 + 14 = 140 (mm).
2.2 Các bước công nghệ tạo hình sản phẩm.
- Chọn phôi và kiểm tra phôi
- Phôi được chọn là: phôi tấm.
- Kích thước phôi: chiều dài x rộng x dày
- Kiểm tra phôi: Phôi phải đủ kích thước theo yêu cầu, có các bề mặt không bị nứt,
rỗ. Làm sạch bề mặt phôi.
 Xếp hình và pha tấm vật liệu
- Xếp hình
Xếp hình là công việc sắp xếp các chi tiết cần cắt lên tấm hoặc dải vật liệu rồi chọn
phương án xếp hợp lý nhất. Chỉ tiêu để đánh giá tính kinh tế của sản phẩm là hệ số
sử dụng vật liệu
η
- Do phôi dạng tròn có đường kính D =140 (mm), chiều dày s = 1,2 (mm), tra bảng
2.5[1] ta có các giá trị mạch nối và mép thừa như sau:
a = 1,4 (mm); a
1
= 1,8 (mm).
→ Ta có các phương án xếp hình như sau:
Phương án 1: Xếp hình liên tục 1 hàng.
Ta có sơ đồ như sau:

9
9
Hình 2.2 : Xếp hình liên tục
360
143.2
1.8
1.4
1.8
Ta có hệ số sử dụng vật liệu:
η
=
F
p
F
ct
.100%
10
10
+ F
ct
: diện tích của 1 chi tiết: F
ct
=
4
140.14,3
2
= 15386 (mm
2
).

+ F
p
: diện tích trong 1 bước cấp phôi:
Fp
= 143.2.15386 = 2203275.2 (mm
2
).
→Hệ số sử dụng vật liệu:
η
=
F
p
F
ct
.100%=
%100.
2.2203275
15386
= 0.7(%)
Phương án 2: Xếp hình xo le
360
1.8
1.4
1.8
360
1.8
1.4
1.81.8
1.4
Hình 2.3 : Xếp hình xen kẽ

11
11
Ta có hệ số sử dụng vật liệu:
η
=
F
p
F
ct
.100%
Trong đó:
+ F
ct
: diện tích của chi tiết: F
ct
= 2.
4
140.14,3
2
= 3077200 (mm
2
).
+ F
p
: diện tích trong 1 bước cấp phôi:
Fp
= 286,4.143,2 =41012,48 (mm
2
).
→Hệ số sử dụng vật liệu:

η
=
F
p
F
ct
.100%=
%100.
48,41012
3077200
= 7,5
⇒Kết luận: So sánh 2 phương án xếp hình vật liệu trên ta thấy phương án xếp xo
le có hệ số sử dụng vật liệu cao hơn rất nhiều với xếp liên tục nhưng vì để thực
hiện phương án cắt hình dập vuốt phối hợp được dễ dàng ta nên chọn phương án
xếp hình liên tục.
- Pha tấm vật liệu
Ta tiến hành pha tấm vật liệu theo chiều dọc của tấm vật liệu, khi đó ta tiến hành
pha tấm trên máy cắt nhiều đĩa do chiều dày vật liệu mỏng (1,2 mm).
- Số lượng cặp dao là 2 dao.
- Các kích thước của đĩa được trọn theo trang 16 – Công Nghệ Dập Tấm:
+ D = (70 ÷ 40)s lấy D = 50 (mm).
+ B = 15 ÷ 30 (mm) lấy B = 20 (mm).
+ Khe hở Z = (0,1 ÷ 0,2)s lấy Z = 0,1 (mm).
Số lượng sau khi pha tấm nhận được là: n = 3000/143,2 = 20
12
12
Hình 2.4 Pha tấm vật liệu
 Cắt vuốt phối hợp.
+ Cắt hình
Ta tiến hành cắt phôi trên khuôn cắt hình có mép cắt phẳng, đường kính cối bằng

kích thước danh nghĩa của phôi (140mm). Khe hở giữa chày và cối lấy trong
khoảng 0,35 - 0,7 mm (Bảng 2.2 [1]).
- Lực cắt phôi được xác định theo công thức lý thuyết:
P = U.s.
0
τ
Trong đó: U – Chu vi cắt, U = 3,14.140 = 430,6 (mm).
s – Chiều dày vật liệu, s = 1,2 (mm).
0
τ
- Trở lực cắt N/mm
2
,
0
τ
= 250N/mm
2
.
13
13
⇒ P = 430,6.1,2.250 = 129,180 (N) 129(tấn)
- Lực cắt phôi thực tế: P
T
= k.P
Trong đó k = (1 – 1,3) - hệ số tính đến ảnh hưởng của mép dao, khe hở, chiều dày
vật liệu không đều. Chọn k = 1,2.
⇒ P
T
= 1,2.129≈1548 (tấn).
- Công cắt hình: A =

λ
.
1000
.sP
Trong đó:
λ
là hệ số xác định từ quan hệ P
TB
/P, với s = 1,2 mm
→
λ
= 0,75 ÷ 0,55. Chọn
λ
= 0,6.
⇒ A = 0,6.
1000
2,1.180,129
≈ 0,95 (Nm).
- Lực đẩy chi tiết: Áp dụng công thức 2.30 – [1] ta có
Q
D
= K
d
.P
Trong đó: K
d
là hệ số, với s = 1,2 mm thì K
d
= 0,03 ÷ 0,07 chọn
K

d
= 0,03 [1-tr26].
P = 129,180 (N) là lực cắt hình.
→ Q
D
= 0,03.129,180 =3,8754 (N) ≈ 3,8 (T).
- Lực tháo phế liệu: Áp dụng công thức 2.35 – [1] ta có
Q
T
= K
t
.P
Trong đó: K
t
là hệ số, với thép thì K
d
= 0,03 ÷ 0,07 chọn
K
d
= 0,03 [1tr28].
P = 129,180 (N) là lực cắt hình.
→ Q
T
= 0,03.129,180 = 3,8754 (N) ≈ 3,8(T).
14
14
⇒ ∑P
c
= 46,8+ 1,2 + 1,2 = 49,2 (T).
Hình 2.5 : Cắt hình

+ Dập vuốt
- Phương pháp dập vuốt:
∆
=
%100.
D
s
=
%100.
140
2,1
0,86%
15
15
Ta thấy
∆
= 0,86 < 1,5 → Dập vuốt có ép biên chống nhăn, không biến mỏng
thành.
Ta có: D
p
= 140 (mm), d =20 (mm)→chi tiết cần dập qua 1 bước trung dập trung
gian.
Theo thực nghiệm ta thường lấy hệ số dập trung gian m
1
= 0,7
Ta có d
tg
= m
1
.D

p
= 0,7.140 = 98 (mm)
Ta có = d
tg
2
+ πh
tg
.d
tg
⇒ h
tg
= = 78,6 79 (mm)
- Lực dập vuốt:
P
m
=
π
.d.s.
b
σ
.C
1
-Với m
1
= 0,7 tra bảng 4.2[1] ta có C
1
= 0,6
d = 115(mm) là đường kính của chi tiết.
b
σ

: giới hạn bền của vật liệu
b
σ
= 480 (MPa) = 480 ( N/mm
2
).
S = 1,2(mm) là chiều dày vật liệu.
Thay số ta được: P = 3,14.115.1,2.480.0,6 = 180174,456 (N) ≈ 18 (T)
⇒ Lực dập vuốt thực tế là:
P
T
= k. P
m
Trong đó: k (1,1 ÷1,3) là hệ số, lấy k = 1,2
P
T
= k. P
m
= 1,2.17,6 = 22(tấn).
- Công dập vuốt:
A =
1000
hP
λ
16
16
Trong đó:
-
λ
là hệ số thực nghiệm được xác định theo bảng 4.2[1tr86] phụ thuôc vào m

1
.
λ
= 0,7.
+ h là chiều cao sản phẩm, h = 11,4 (mm).
→ A =
1000
4,11. 180174,456.7,0
812 (Nm).
- Lực ép biên:
Q = F.q
Trong đó:
- F là diện tích ép biên ở thời điểm ban đầu của dập vuốt không kể phần lượn của
cối.
F = 3,14 .(D
2
- d
2
)/4 =3,14.(140
2
- 115
2
)/4 = 5004,375 (mm
2
).
- q là áp lực ép biên phụ thuộc vào vật liệu. Tra bảng 4.1[ 1 tr84 ] ta có q = 2 ÷ 2,5
(N/mm
2
), chọn q = 2,2 (N/mm
2

).
→ Q = 5004,375.2,2≈186370 (N) = 19 (tấn).
⇒ ∑P
d
= 22 + 19 = 41 (T).
17
17

Hình 2.6: Dập vuốt
⇒ Chọn máy:
Vì đây là nguyên công cắt vuốt phối hợp nên lực của thiết bị được xác định
dựa vào đồ thị lực cho phép của máy và các lực công nghệ sao cho chúng
không vượt quá khả năng chịu đựng của chi tiết, trục khuỷu của thiết bị. Do
vậy ta có thể chọn máy trục khuỷu K3732 với các thông số sau theo trang 221
[5] :
18
18
+Đột lỗ .
Đột lỗ bằng khuôn có mép cắt phẳng. Cối được chế tạo theo chày sao cho đảm bảo
z
min
. Để đảm bảo gia công với độ chính xác đạt yêu cầu, ta phải gá lắp chày thật
chính xác, công việc này đòi hỏi trình độ tay nghề thợ cao, công cụ gá lắp đạt độ
chính xác cao.
- Lực đột lỗ:
P
đ
= k.π .d.s.
0
τ

Với: k = 1 ÷ 1,3 là hệ số kể đến ảnh hưởng của các yếu tố: vật liệu, khe hở
chày cối, điều kiện làm việc…lấy k = 1,2
d = 20 (mm) là dường kính lỗ cần đột, đột 1 lỗ.
0
τ
- Trở lực cắt N/mm
2
,
0
τ
= 250 N/mm
2
.
19
19
S = 1,2 (mm) là chiều dày vật liệu.
→ P
đ
= 1,2.3,14.20.1,2.250 = 22,608 (N)
- Lực gỡ phế liệu:
P
gỡ
= 0,06P
đ
→ P
gỡ
= 0,06. 22,608 = 1356,48 (N)
- Lực gạt sản phẩm:
P
đẩy

= 2P
gỡ
→ P
đẩy
= 2.1356,48≈ 2713(N).
Lực đột và gạt phế liệu : P
cn
= 22,608+1356,48+2713 4093(N)
Hình 2.7: Đột lỗ
+ Cắt vành.
- Lực cắt vành:
P
c
= s.L.
0
τ
20
20
Với L là chu vi của vành, L = (241 – 115).3,14 = 395,64 (mm).
0
τ
- Trở lực cắt N/mm
2
,
0
τ
= 300 (N/mm
2
).
→ P

c
= 1,2.395,64.300 = 142430 (N)
Hình 2.8 : cắt vành
⇒ Chọn máy:
Với Lực công nghệ: P = 6(tấn) và chiều cao của sản phẩm 11,4(mm)
→ Chọn máy ép trục khuỷu thân kín, 2 khuỷu, đơn động. Chuyên dùng dập các chi
tiết lớn. Ký hiệu K3732 với các thông số sau theo trang 221 [5] :
21
21
+ Kiểm tra
Sau khi tạo hình xong sản phẩm, ta tiến hành kiểm tra:
- Sản phẩm phải đúng kính thước yêu cầu của bản vẽ.
- Bề mặt chi tiết không méo, nhăn và rách, được làm cùn cạnh sắc.
22
22
Chương III :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN
I. Thiết kế bộ khuôn cắt hình dập vuốt phối hợp.
1.1. Kiểu khuôn
Chiều cao kín của khuôn phải bằng chiều cao kín của máy. Máy ta chọn có chiều
cao kín là 600(mm) nên chiều cao của khuôn là:
H
kh
= 600 (mm)
Ta thiết kế bộ khuôn cắt vuốt phối hợp với các bộ phận như hình vẽ:
800
600
Hình 3.1: Sơ đồ kết cấu khuôn trong nguyên công cắt - vuốt phối hợp
23
23

Trong đó:
1– Vít M14
2 – Đế khuôn trên
3 – Tấm đệm
4 – Trục ép vật liệu
5 – Chuôi khuôn
6 – Bạc dẫn hướng
7 – Trụ bạc dẫn hướng
8 – Vít M8
9 – Tấm dẫn hướng phôi
10 – Bu lông M12
11 – Chày cắt
12 – Áo chày
13 – Tấm đẩy sản phẩm
14 – Bu lông định cữ
15 – Chày dập vuốt
16 –Cối cắt
17 – Tấm đệm đẩy sản phẩm
18 – Áo cối
19 – Đế khuôn trên
20 – Ty đẩy
21 – Bu lông M14
22 – Bu lông M10
23– Chốt định vị.
- Nguyên lý hoạt động:
Lắp ráp khuôn: khuôn được lắp ráp trước khi lắp trên bàn máy, làm tăng độ chính
xác cho khuôn, tăng hiệu suất sử dụng của thiết bị. Lắp khuôn gồm các bước chính
sau:
- Lắp cối đột, định cữ, áo cối lên đế khuôn dưới.
- Lắp 2 trụ dẫn hướng, ty đẩy vào đế khuôn dưới.

- Lắp chày đột, áo chày vào đế khuôn trên.
24
24
- Lắp nửa khuôn trên vào nửa khuôn dưới.
- Chày đột được chỉnh theo cối.
- Lắp chuôi khuôn.
- Đưa khối khuôn lên thiết bị.
Nguyên lý hoạt động: Đây là bộ khuôn cắt hình dập vuốt phối hợp, khi đầu trượt ở
vị trí cao nhất, phôi đưa vào và qua tấm dẫn hướng 9,phôi được đẩy tới cữ 14 thì
dừng lại, khi dầu trượt thiết bị đi xuống , nửa khuôn trên đi xuống, chày cắt 11 tiến
hành cắt phôi đồng thời với quá trình này vòng ép 17 làm nhiệm vụ ép biên. Nửa
khuôn trên tiếp tục di chuyển xuống dưới, lúc này khi phôi cham vào chày vuốt 15
thì chày cắt hình 11 làm công việc của cối vuốt. Tấm đẩy sản phẩm ép chặt phôi
vào mặt chày vuốt 15. Khi dập vuốt xong nửa khuôn trên đi lên thì ty đẩy 20 cùng
tấm đệm 17 phẩm đẩy sản phẩm đi lên, phần phế liệu bám vào đầu chày cắt 11
được gạt ra bởi tấm gạt cứng 9, sản phẩm nếu bám vào cối 11 sẽ được đẩy ra bởi
hệ thống thanh 4. Với mỗi hành trình của đầu trượt ta dập được 1 sản phẩm.
1.2. Vật liệu các chi tiết làm 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 kỹ thuật thì kích thước của chi
tiết phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu làm chúng. Với đặc điểm của các bộ phận
trong bộ khuôn đột lỗ căn cứ vào bảng 260
[2]ta có bảng sau vật liệu và giới hạn bền của các chi tiết khuôn được trình bày
trong bảng 3.1
Chi tiết trong
khuôn
Mác vật liệu
Nhiệt luyện
Chủ yếu Thay thế
Áo chày Thép C45 C35

Đế khuôn Thép C40, C50 CT5
Vít Thép C45 CT6
Tấm dẫn hướng CT3 Thép 25 Tôi 40-45 HRC
25
25