Chương 1. Tổng quan về công nghệ dập tấm 1. Tổng quan về công nghệ dập 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.
Ưu điểm - Khả năng cơ khí hóa, tự động hóa cao. - Năng suất cao, tiết kiệm thời gian và chi phí chung. - Độ chính sác sản phẩm cao, độ lắp lẫn tốt. - Sản xuất được nhiều chi tiết có độ phức tạp cao.
- Nâng cao cơ tính của kim loại. - Hệ số sử dụng vật liệu kim loại cao, có thể đạt tới 80 – 90% (cao hơn rất nhiều so với gia công cơ). Nhược điểm - Vốn đấu tư lớn. - Yêu cầu đội ngũ công nhân, kỹ sư có trình độ chuyên môn cao.
- Tính toán công nghệ tương đối phức tạp 1. Phân loại - Dựa vào đặc điểm biến dạng: • Biến dạng cắt vật liệu: tách một phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác theo một đường bao khép kín hoặc không khép kín, kim loại bị phá vỡ liên kết giữa các phân tử (phá hủy) tại vùng cắt. • Biến dạng dẻo vật liệu: 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. 4 - Dựa vào cách thức tạo hình sản phẩm: Hình 1.
Các sản phẩm công nghệ điển hình: Công nghệ tạo hình kim loại tấm được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân cũng như quốc phòng, bao gồm: - Trong dân dụng: các sản phẩm về khung cửa, bàn ghế, tủ… các loại đồ dùng dụng cụ gia đình như nồi, chảo,… - Trong ngành công nghiệp điện tử: các loại vỏ điện thoại, vỏ tivi, vỏ máy tính, vỏ chíp điện tử, vỏ tụ điện,… - Công nghiệp ô tô: Khung xe, mui xe, cánh cửa, các loại ống xả, khung gầm,… - Công nghiệp hàng không: thân máy bay, cánh máy bay, các loại ống xả,… - Công nghiệp quốc phòng: vỏ xe bọc thép, súng, đầu đạn, tên lửa,… - Ngành y tế: các thiết bị y tế, dụng cụ y tế,… - Ứng dụng trong xây dựng: Mái tôn trong các công trình, các loại tấm lợp Hình 1.2 Khung xe ô tô - Ứng dụng trong đời sống sinh hoạt: xoong, nồi, bát, thìa,… các vật dùng 5 trong sinh hoạt.3 Sản phẩm trong sinh hoạt - Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất: một số bộ phận oto, xe máy,….4 Sản phẩm trong sản xuất ô tô - Ngoài ra còn ứng dụng rất nhiều lĩnh vực khác.5 Sản phẩm của công nghệ dập tấm khác 1. Khuôn và thiết bị dập kim loại tấm - Khuôn dập kim loại tấm bao gồm nhiều loại khuôn khác nhau, mỗi nguyên công lại có một loại khuôn khác nhau.6 Khuôn trong dập tấm 7 Hình 1.7 Khuôn dập liên tục - Các loại thiết bị được sử dụng trong công nghệ dập tấm bao gồm: máy ép thủy lực, máy ép trục khủy, máy cắt, đột, uốn lốc,… Hình 1.8 Máy ép trục khủy 8 Hình 1.9 Máy ép thủy lực Kết Luận: - Với ứng dụng đa dạng và đơn giản thực hiên đã cho thấy công nghệ tạo hình tấm là 1 phương pháp tạo chi tiết tối ưu cũng như ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo. - Với khả năng tự động hóa dễ dàng, độ chính xác cao có thể làm tiền đề để mang công nghệ tạo hình tấm phát triển một cách nhanh chóng và rộng rãi. Thiết kế công nghệ chế tạo chi tiết 2.
Phân tích chi tiết Bản vẽ chi tiết: Hình 2. Bản vẽ chi tiết Hình 2. Mô hình chi tiết 3D 10 2. Phân tích và lựa chọn phương án công nghệ Bảng 2.1: Các phương án thiết kế Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Nguyên Khuôn đơn Khuôn cắt đột phối hợp Khuôn liên tục côn + Khuôn uốn g Cắt dải phôi Cắt dải phôi Cắt dải phôi Nguyên côn g1 Cắt hình Cắt đột phối hợp Đột + Cắt hình + Nguyên Uốn liên tục côn g2 Đột lỗ Uốn Cắt tạo sản phẩm Nguyên côn g3 Uốn Nguyên côn g4 11 Phân tích ưu nhược điểm: Phương án Ưu điểm Nhược điểm Kết cấu khuôn đơn Mất nhiều nguyên Phương án 1 giản, dễ thao tác, giá công để tạo ra sản thành thấp nhất phẩm.
Sử dụng ít nguyên Kết cấu khuôn Phương án 2 công, giảm sức lao phức tạp. động của công nhân. Có thể sử dụng Cần hệ thống cấp trong sản xuất với phôi tự động, tốn Phương án 3 số lượng lớn. Tính nhiều chi phí.
tự động hóa cao, nâng cao năng suất và tăng mức độ cạnh tranh trên thị trường. Lựa chọn phương án 2 cắt đột trên khuôn phối hợp và uốn trên khuôn uốn. Vì chi tiết có kích thước nhỏ nên phù hợp với máy ép trục khủy nhỏ và dạng sản xuất loạt vừa. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết được thực hiện qua các bước sau : Nguyên công 1 : Cắt dải phôi bằng máy cắt dao đĩa.
Nguyên công 2: Cắt hình + Đột lỗ phối hợp tạo hình dạng chi tiết có biên dạng giống sản phẩm khi chưa uốn. Nguyên công 3 : Uốn chi tiết với góc uốn r = 0.5 mm KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 : - Với ứng dụng đa dạng và đơn giản dễ thực hiện đã cho thấy công nghệ tạo hình tấm tạo hình chi tiết đa dạng phù hợp cho ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo. - Sản phẩm được giao thiết kế có kích thước nhỏ phù hợp với các loại máy ép trục khủy nhỏ và dạng sản xuất loạt vừa. 12 Chương 3: Tính toán và thiết kế khuôn 3.
Tính toán công nghệ 3. Xác định kích thước phôi ban đầu Hình 3.1: Hình vẽ chi tiết Để xác định kích thước phôi ban đầu ta phải xác định được lớp trung hòa biến dạng khi uốn. Ta có: Bán kính lớp trung hòa biến dạng là: ρ = r + xs Trong đó: r: bán kính uốn phía trong r 0,5 x: Hệ số. Với s = 0,4 = 1,25 = > x = 0,42 Ta có: A = 12 – 0,4 – 0,5 =11,1 mm C = 9,5 – 0,4 – 0,5 = 8,6 mm D = 44 – 2.0,42 ) = 64 mm Như vậy phôi ban đầu sẽ có hình dạng như sau: 13 Hình 3.2: Phôi ban đầu Cách xếp hình trên dải phôi: e a Hình 3.3: Xếp phôi trên dải phôi Tra bảng 2.2 trang 38 Thiết kế và chế tạo khuôn dập ta có: e = 1 mm, a = 1.
Tính toán công nghệ a. Lực cắt hình + đột lỗ π Ta có: L3 = C + 2 (r + xs) π = 8,6 + 2 ( 0,5 + 0,4.0,42 ) = 9,65 mm L2 = L1 – L3 = 64 – 9,65 = 54,35 mm Chu vi hình cắt: C1 = 57 + L1 + 2.9,65 + 13 + 12 + 44,35 + 2 = 257 mm Chu vi lỗ đột: C2 = 4π + 2.2,5π = 47,12 mm Chu vi cắt + đột: C = C1 + C2 + C3 = 257 + 18,57 + 47,12 = 322,69 mm Lực cắt hình + đột lỗ: Pc = C.τ c , trong đó: Pc là lực cắt đột (N) C là chu vi cắt đột (mm) s là chiều dày phôi (mm) τ c = 0,8σb là ứng suất cắt, σb = 610 N/mm2 là giới hạn bền của thép C45 F = 322,69. 610 = 62989,088 N ≈ 6,3 tấn Lực gỡ sản phẩm: Fg = (10 – 15)% F = (10 – 15)%.6,3 = (0,63 – 0,945) tấn Lấy Fg = 0,7 tấn Fc+đ = 6,3 + 0,7 = 7 tấn b. σ b Ta có: Pu = , trong đó: dw Pu là lực uốn (N) w là chiều rộng phôi tấm (mm) s là độ dày phôi (mm) σb là giới hạn bền của phôi (N/mm2) dw là độ rộng lòng cối (mm) 15 1,2.610 Pu = = 104,31 N ≈ 0,01 tấn 64 Lực chặn: Fc = (10 – 15)% Pu = (10 – 15)%.0,01 = (0,001 – 0,0015) tấn Lấy Fc = 0,0015 tấn P = 0,01 + 0,0015 = 0,0115 tấn 3.
Lựa chọn thiết bị Để lựa chọn thiết bị, ta phải căn cứ vào lực lớn nhất của chi tiết để chọn máy, chiều cao chi tiết để chọn hành trình, diện tích chi tiết để chọn diện tích bàn máy. Ngoài ra ta cần chọn vận tốc dập của máy. Nguyên công cắt phôi Pc+đ = 7 tấn Chọn máy ép trục khuỷu khung chữ C loại 10 tấn ( JL21 – 16) Lực ép danh nghĩa: 16 tấn Hành trình máy: 80 mm Chiều cao kín của khuôn : 220 mm Kích thước bàn máy : 240 x 400 mm Nguyên công uốn P = 0,0115 tấn Chọn máy ép trục khuỷu khung chữ C loại 10 tấn ( JL21 – 16) Lực ép danh nghĩa: 16 tấn Hành trình máy: 80 mm Chiều cao kín của khuôn : 220 mm Kích thước bàn máy : 240 x 400 mm 3. Thiết kế khuôn 3.
Vật liệu làm khuôn - Đối với các chi tiết chày, cối, tấm chặn, tấm dẫn hướng là những chi tiết làm việc chủ yếu của khuôn, do vậy chúng cần đươc làm từ những vật liệu đăc biệt, điều này sẽ quyết định tuổi thọ cũng như giá thành chế tạo khuôn. - Đối với chày và cối của nguyên công cắt đột do chịu mài mòn nhiều, ta sử dụng các loại vật liệu làm cho khuôn như SKD11 hoặc SKD61 theo tiêu chuẩn JIS.