Thiết kế quy trình công nghệ và khuôn để chế tạo chi tiết đã cho

Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

Lời nói đầu
Đồ án môn học là một đề tài thử nghiệm giúp sinh viên tổng hợp
đợc các kiến thức cơ bản đã học đợc trong thời gian theo học ở trờng . Đồ án
sẽ giúp sinh viên tập làm quen với cách vận dụng kiến thức đã học vào công
việc thiết kế , các thao tác trong thiết kế , nhằm vận dụng có hiệu quả khi ra
công tác .
Đối với sinh viên ngành GCAL thì Đồ án môn học CN tạo hình
vật liệu khối ngoài việc giúp cho sinh viên làm quen với các chỉ tiêu về quy
trình công nghệ , các kết cấu khuân trong phơng pháp dập tạo hình vật liệu
khối , cách chọn máy để thực hiện nguyên công , chọn cấp chính xác , dung
sai vật dập và phơng pháp trình bầy bản vẽ .
Từ môn học này ngoài việc giúp sinh viên nắm đợc cách xây
dựng quy trình công nghệ và phơng pháp thiết kế khuân cho chi tiết trong sản
xuất , mà nó còn giúp sinh viên có kiến thức để tính toán thiết kế trong đồ án
tốt nghiệp trớc khi ra trờng .
Nội dung đồ án CN tạo hình vật liệu khối là : Thiết kế quy trình
công nghệ và khuôn để chế tạo chi tiết đã cho . Nội dung thiết kế bao gồm hai
phần :
+ Phần bản vẽ
+ Phần thuyết minh.
Đợc sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Nh Huynh và sự giúp đỡ
của toàn thể các giáo viên trong bộ môn GCAL khoa Cơ Khí , đã giúp em
hoàn thành đề bài đợc giao . Em xin chân thành các thầy giáo trong bộ môn
GCAL .

ĐHBKHN

1

Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
I. Phân tích chi tiết và lựa chọn phơng án công nghệ .
Phân tích chi tiết :
ỉ162.5
ỉ133

364

635

228

3

74

10

30

78

R15

R15
R10
ỉ36

ĐHBKHN

2


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
-Căn cứ vào bản vẽ chi tiết ta thấy :
Đây là chi tiết dạng cốc có những đặc điểm nh sau:
+ Phần miệng cốc có kích thớc:
Dnt= 162,5mm
dnt = 133 mm
dnt1 = 91
H = 228 mm
ỉ162.5
ỉ133

228

3

+Phần thân và đáy cốc:

364

162.5

74

10

35

78

R15

ĐHBKHN

3


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
-Phần chuôi chi tiết có dạng :

R15
R10
ỉ36

Chi tiết dạng khối đợc sản xuất đơn chiếc . Độ chính xác chi tiết trung
bình , chi tiết có yêu cầu đợc gia công nóng .
- chi tiết có thể đợc gia công bằng phơng pháp dập khối , bằng
phơng pháp gia công cơ , bằng phơng pháp đúc . Nhận thấy chi tiết đợc chế
tạo theo phơng pháp dập khối có nhiều u điểm hơn cả : độ bền cao hơn , giá
thành rẻ hơn . chọn phơng pháp dập khối để chế tạo chi tiết .
Dựa vào đặc điểm phân tích trên ta có thể lựa chọn các phơng án ban
đầu nh sau :

I.1) Phơng án 1 :
Cắt phôi thanh trên máy ép trục khuỷu
Chồn sơ bộ để đạt đợckích thớc cần thiết.
ép chảy

Phơng án này qua nhiều bớc nguyên công,sử dụng nhiều máy qua
nguyên công, do kích thớc chi tiết lớn nên không phù hợp với yêu cầu gia
công.

I.2) Phơng án 2 :
Cắt phôi thanh trên máy cắt .
ép chảy
Phơng án này ít ngyên công nên yê cầu thiết bị hiện đại không phù hợp
với điều kiện sản suất.

I.3) Phơng án 3
Cắt phôi thanh tròn bằng máy cắt.
Chồn phôi đến kích thớc cần thiết
ép chảy
Phơng án này cũng qua nhiều nguyên công nhng các nguyên công đơn
giản, có thể thực hiện đợc trên các thiết bị chúng ta có.

I.4) Phơng án 4
-

Cắt dập trên máy dập tự động liên hợp .
Phơng án này vô cùng năng suất phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn ,
nhng không phù hợp với sản xuất nhỏ vì giá thành máy lớn không phù hợp
lắm với điều kiện sản xuất ở các xí nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam.

ĐHBKHN

4

Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
*Kết luận:
Dựa vào đặc điểm chi tiết và yêu cầu kỹ thuật, kinh tế ta chọn phơng án sản xuất là phơng án 3:

II. Thành lập bản vẽ vật dập .
Bản vẽ vật dập là bản vẽ đợc xây dựng trên bản vẽ chi tiết có tính đến
lợng d gia công cơ , lợng thêm và dung sai vật dập .
Với chi tiết trên :
+Độ chính xác các kích thớc không cần cao.
+Không có lợng d gia công cơ , sau khi sản xuất xong không cần
gia công cơ mà đem sử dụng ngay .
+ cần phải nung trớc khi gia công.
+Loạt sản xuất : Đơn chiếc .
Vì vậy :
Lợng d gia công cơ bằng 0.
Vì gia công nóng nên khi gia công có lợng hao cháy.

II.1) Xác định lợng d và dung sai.
Do không thể chế tạo đợc chi tiết bằng công nghệ rèn mà có thể
đạt đợc độ chính xác theo yêu cầu dẫn đến có sự sai lệch về kích thớc, chúng
ta cần phải xác định sai số trong phạm vi cho phép.

A

B

D

C

d

t

Dựa vào sách tra cứu rèn và dập khối , bản vẽ chi tiết ta tra đợc dung
sai các kích thớc nh sau.

ĐHBKHN

5


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
+ Chiều cao :
+74
là 7 +22
+30
là 7 +22

+228

là 12 +55

+333

là 17 +66

+36

+105

là 7 +22
là 14 +55

+Đờng kính

+133 là 14 +55
+162.5 là 14 +55
*Một trong những phơng pháp tiết kiệm kim loại trong dập thể tích là
sử dụng phôi chính xác cao dập trên khuôn ít vành biên .Quá trình điền đầy
lòng khuôn chỉ có hai giai đoạn và có hai giai đoạn vắng mặt.
Trong trờng hợp này ta sử dụng fôi thanh tròn dập không có vành
biên vì vậy ta dập trong lòng khuôn tinh không có vành biên.

*Nh vậy bản vẽ vật dập là:
+

+

+

37-+ 5 42+- 5

240- 5

352- 5

78- 5

R15
10

+

Chiều sâu lớn nhất trên một lòng khuôn
: 42 (mm)
0
chọn góc nghiêng thành lòng khuôn = 3
*Bán kính góc lợn lòng khuôn : r =12 (mm)

III. Xác định khối lợng vật dập và phôi .

ĐHBKHN

6

+

ỉ119- 5

II.3) Độ nghiêng thành lòng khuôn và bán kính góc lợn lòng
khuôn.

ỉ174- 5

R10

ỉ91-+ 5

ỉ43+- 2

R15


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
III.1) Xác định khối lợng vật dập.
Từ bản vẽ vật dập ta xác định đợc :
Ta có :
Vvd = V1 +V2 +V3 +V4
Trong đó:
-V1 Thể tích phần trụ rỗng :
V1 =
-

.176.5 2
1
.242 . .242(119 2 + 912 + 119.91) = 3636cm 3
4
3

h1 chiều cao Phần hình trụ rỗng : h1 = 242 mm
S1 diện tích hình trụ:
ỉ174
ỉ119

240

3

ỉ91

-V2 Thể tích hình trụ tròn:
V2 = .h2 ( R 2 r 2 )
V2 = 3,14.352(87,25 2 45,5 2 ) = 6319cm 3

r2 bán kính trong tiết diện tròn
ĐHBKHN

7


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
R2 bán kính trong tiết diện tròn
h2 chiều dài trụ tròn.
-V3 thể tích phần trụ có rỗng có đáy:
V3 =

(

)

176,5 2
1
.3,14.124 .3,14.82. 45,5 2 + 39 2 + 45,5.39 = 2571cm 3
4
3

-V4 Thể tích phần đuôi hình tròn:
V4= * r42 * h4 = 3,14.21,5 2.42 = 4cm 3

*Vậy thể tích vật dập là:
VVD = 12582 cm3
Khối lợng vật dập :

GVD = V = 12582.7,84 = 98,6(kg )

Trọng lợng riêng của thép CT3 : 7.84(g/cm3).

III.2) Xác định khối lợng phôi .
Công thức tính khối lợng phôi : G ph = G vd + G pl
Trong đó : GVD = 98,65(kg)
Gpl = Gch + Gvb
+ G khi nung lần 1 Gch =2%.Gvd = 1,973 (kg)
+ G khi nung lần 2 Gch = 1,5.Gvd = 1,48 (kg)
Gch =3,45 (kg)
Gph = 98,65 +3,45 = 102(kg)
+ Hệ số sử dụng vật liệu:
=

G ph G pl
G ph

.=

102 3,45
= 96,6 %
102

III.3)Xác định kích thớc phôi ban đầu:
Sph = Sn

Trong đó:
Sph Diện tích tiết diện ngang của phôi tại vị trí bất kỳ
Sn Diện tích tiết diện của vật dập tại vị trí bất kỳ

ĐHBKHN

8


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
Tiết
diện
1
2
3
4
5

Sn



0.
15808
17960
1347
9
17157

1

0,6
0,6
0,6

Sph =
Sn + 2.Sb
354
16014
18116
13685

0,6

1736

150

1763

150.05

1440

135,6

2667
1223
354

58,4

39,5
21,3

D ph = 1.13 S ph

21,3
143
152,3
132,2

4
6

1742

7

7
14200

0,6
4
0,6
6

8
9
10

2461

1017
0

0,6
0,6
1

Fn diện tích tiết diện ngang vật dập
Fn

=

(718.176,5

91 + 119
91 + 65
.242 +
.82 = 64480mm 2
2
2

+

43.37)



(91.35

+

SZK 286 mm 2
Hệ số điền đầy = 0,06
Bảng giản đồ đờng kính Sn = . SZK

Từ giản đồ đờng kính chọn phôi ban đầu có
D0 = Dmax = 150 mm
L0 Xác định từ nguyên tắc cân bằng thể tích
V = .D02 / 4.L0 Từ đó ta có L0 =4.V/ .D = 4.12582/3,14.15 2 =160 mm
Vậy phôi ban đầu có kích thớc là D0 = Dm= 150 mm

ĐHBKHN

L0 =160 mm

9


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

IV.Xác định các bớc QTCN và thứ tự các nguyên công , tính toán
lực và chọn cỡ thiết bị.
Sau khi xác định kích thớc và hình dạng phôi ta cần xác đinh số lợng ,
thứ tự và tính toán các nguyên công . Khi xác định , tính toán các nguyên
công cần chú y dây chuyền sản xuất cơ sở , chú y đồ gá , trang thiết bị cơ sở .

IVI)Nguyên công cắt phôi.
*Phôi cắt:
Phôi ban đầu đợc cắt ra từ thép cán định hình 150
Chiều dài phôi cần cắt Lph =160mm

*)Phơng pháp cắt. Chọn phơng pháp cắt bằng ca trên máy.

V.2)Nguyên công chồn:
a)Tính toán lực chồn đầu và chọn máy.
-Trong nguyên công chồn đầu ta phải xác định lực :
Lực chồn đầu do chày đợc gắn trên đầu trợt thực hiện. Pcd
Lực chồn đầu cần thiết là:
Đờng kính trung bình của phôi sau khi chồn
H1 = H 0 .

D0
150
= 160.
=120mm
D1
172

Diện tích tiết diện ngang sau khi chồn
F = .D1

2

4

= 23223,44mm 2

Lực ép cần thiết
P = (1 + 0,17.D1/H1). S .F = 73726 KG

ĐHBKHN

10


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
Pcd = 73,7 (tấn) .
Trong đó:
-q:áp lực đơn vị khi chồn.
-F:diện tích lực tác dụng.
c)Chọn thiết bị cho nguyên công chồn :
Chọn máy dựa trên nguyên tắc : PH > PCN(max).
Vậy chọn máy ép ma sát trục vít có P H = 100 tấn có các thông số
sau:
-

Hành trình của đầu: HMax = 420 mm.
HMin = 300 mm.
Năng lợng va đập kGm với số hành trình :
+ Nâng cao: 1200 kGm
+ Bình thờng: 2000 kGm.
Kích thớc lớn nhất của cối: Dài: Lc = 350 mm
Rộng : Bc = 140 mm
Cao : Hc = 380 mm
-

Số hành trình của đầu trợt trong một phút.
+ Nâng cao: 20 nhát/phút
+ Bình thờng: 13 nhát/phút.
Kích thớc bàn máy: BxL = 580x650 mm.

Khoảng cách giữa các sống trợt: B1= 530 mm.
Kích thớc của đầu trợt: 500x500 mm

Giải thích:
- Thực hiện các nguyên công công nghệ với hành trình công tác nhỏ
nh dập nổi hoặc tinh chỉnhở các máy ép có hành trình bình th ờngchỉ cho
phép khi giảm chiều dài hành trình
d)Điều kiện cho phép về độ dài phôi chồn.
Khi chồn tự do nếu độ dài phôi quá lớn sẽ mất ổn định ,phôi sẽ bị
uốn dọc và không thể tạo ra sản phẩm theo ý muốn đợc .Khi dập thể tích trên
các thiết bị nh máy búa hay máy ép thì đòi hỏi phôi không đợc dài quá mà
còn phải phẳng đáy để có thể định vị phôi trong khuôn dễ
dàng.Nh ta đã biết trong rèn tự do thì điều kiện cho phép về độ dài phôi chồn
trong sản xuất thờng lấy H 0 2,5D0 .Còn trên máy rèn ngang do điều kiện kẹp
phôi tốt ,mặt phôi phẳng và vuông góc với trục của phôi thì trong thực tế ngời
ta lấy tỷ lệ giữa đờng kính và chiều dài nh sau:
H 0 3,2 D0

ĐHBKHN

11


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

Nếu mặt phôi bị vát 6 thì H 0 2D0 .Các trờng hợp khác sẽ gây
ra phế phẩm dạng mất ổn định , gây ra vết kẹp.
*)Cách tính lòng khuôn chồn cần thiết,lòng khuôn thành hình.
Tuỳ thuộc vào thể tích vật dập và đờng kính phôi mà ta có thể dập
nguyên công cuối cùng ngay hoặc phải qua các nguyên công chuẩn bị .thành

hình là một trong những nguyên công cuối cùng, nhiệm vụ của nó là nhằm tạo
ra các vật dập có hình dáng và kích thớc theo bản vẽ.Tuỳ theo yêu cầu về độ
chính xác mà ta có thể làm lòng khuôn thành hình về phía cối, hoặc về phía
chày hoặc một phần trong chày một phần trong cối.
Điều kiện chồn cho phép mà không bị mất ổn định là.
k = 1,2 + 0.2n < 3
k = 1,2 + 0,2 * 5,25 = 2,25 < 3

Trong đó:
L0 105
=
D0
20 : chiều dài tơng đối của toàn thể phôi.
n = 5,25
n=

V.4) Nguyên công dập tạo hình sơ bộ.
Nguyên công dập tạo hình sơ bộ là nguyên công ép chảy
Lòng khuôn dập tạo hình sơ bộ có kết cấu lòng khuôn gần giống với
kết cấu lòng khuôn dập tinh .
Lòng khuôn thô đợc sử dụng nhằm giảm áp lực cho lòng khuôn tinh .
+ Góc nghiêng thành lòng khuôn theo bẳng 77 ta có : Với lòng khuôn
cuối cùng có = 30 thì lòng khuôn tạo hình sơ bộ chọn góc nghiêng thành
lòng khuôn = 50
+ Bán kính góc lợn lòng khuôn thô :
R1 = R + C = 3+2=5(mm)
+Tra bảng 78 có C = 2 (mm) ; R = 1.5 (mm) bán kính góc lợn lòng
khuôn tinh .
+ Chiều rộng lòng khuôn thô : Tại các tiết diện chiều rộng giảm
đi 2 mm so với lòng khuôn tinh .

ĐHBKHN

12


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .
V.5)Nguyên công dập tinh.
Vật dập sau nguyên công dập tinh có kích thớc và hình dạng
giống với chi tiết . Ngoài ra có thêm kết cấu vành biên , màng ngăn lỗ .
+ Góc nghiêng thành lòng khuôn = 30
+ Bán kính góc lợn lòng khuôn r = 3 (mm) .
+ Các kích thớc rộng , cao và kết cấu vành biên giống với kích
thớc vật dập đã tính toán ở trên và kết cấu vành biên đã tính toán .

VI.Kết cấu khuôn hở dập trên máy búa.
Trên khuôn có các lòng khuôn sau : Dập vuốt , dập thô , dập
tinh , cắt chuôi .
Khi chuyển phôi từ lò nung vào khuôn dập ( Lò đặt bên trái
khuôn ) Chọn lòng khuôn vuốt bên trái khuôn .
+ Lòng khuôn thô và lòng khuôn tinh đặt giữa khuôn.
*)Xác đinh kích thớc giữa các lòng khuôn .
Dựa vào kích thớc chiều cao các lòng khuôn và dựa vào các bảng
tra trong sổ tay dập khối tra đợc các thông số sau :
+ Khoảng cách giữa lòng khuôn vuốt và lòng khuôn tinh >
+ Khoảng cách giữa lòng khuôn tinh và lòng khuôn thô >
*)Xác định kích thớc bao khối khuôn.
Dựa vào các kích thớc các lòng khuôn , các kích thớc giữa các
lòng khuôn và kích thớc khối khuôn tiêu chuẩn có kích thớc khối khuôn là :
300x275x200 .

VII Một số kết cấu của khuôn.

1. khuôn ép chảy.

ĐHBKHN

13


§å ¸n c«ng nghÖ t¹o h×nh vËt liÖu khèi .

§HBKHN

14


306

§å ¸n c«ng nghÖ t¹o h×nh vËt liÖu khèi .

480

§HBKHN

15


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

2. cối ép chảy

Mặt cắt I-I

Rz40
0,025 A
0,02 B

(Còn lại)

ỉ80

1,25

0,02 A
0,025 B

16

R6

25

60

R5

30

105

42

31

12-0,4

0,63

1,25

-0,7

A

1,25

B

0,025 A

ỉ125

I

I

Yêu cầu kỹ thuật :
-Nhiệt luyệt thấm than tôi đạt độ cứng 61 - 63HRC.
-Sau khi nhiệt luyện phải mài lại các bề mặt yêu cầu độ chính xác cao.
-Vê tròn hoặc vát cạnh các mép sắc còn lại.

Thiết kế

Ng. Văn Thắng

Huớng dẫn

Ng.Như Huynh

Ngày

Lớp GCAL - K44 - Khoa Cơ Khí
Truờng ĐHBKHN

ĐHBKHN

cối ép chảy
thép x12

Tỷ lệ 1/1

16


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

Mục lục
Lời mở đầu

Trang
1

I. Phân tích chi tiết và lựa chọn phơng án công nghệ .
I.1) Phơng án 1
I.1) Phơng án 2
I.1) Phơng án 3
I.1) Phơng án 4
II. Thành lập bản vẽ vật dập
II.1) Xác định mặt phân khuôn
II.2) Xác định lợng d và dung sai.
II.3) Độ nghiêng thành lòng khuôn và bán
kính góc
lợn lòng khuôn

III. Xác định khối lợng vật dập và phôi .
III.1) Xác định khối lợng vật dập.
III.2) Xác định khối lợng phôi .
IV.Xác định kích thớc phôi và hình dạng phôi .
V.Tính toán các nguyên công .
V.I)Nguyên công cắt phôi.
V.2)Nguyên công ép chảy sơ bộ
V.3)Nguyên công ép chảy tinh

VI.Kết cấu khuôn hở dập trên ấy ép trục khuỷu

ĐHBKHN

17


Đồ án công nghệ tạo hình vật liệu khối .

Tài liệu tham khảo
1.Bài giảng công nghệ rèn và dập khối.
2.Giáo trình công nghệ dập khối .
3.Sách tra cứu rèn và dập khối.
4.Máy búa và máy ép thuỷ lực.
5.Gam máy rèn dập.

ĐHBKHN

18