Cơ khí chế tạo máy - Bài 3: Công nghệ dập

5. CÁC YÊU CẦU CỦA KHUÔN • Độ chính xác và chất lượng của sản phẩm phải đúng bản vẽ và các yêu cầu kỹ thuật khác. • Các chi tiết khuôn phải có độ bền cao để dàng thay thế khi mòn, hỏng • Quá trình vận hành an toàn, thuận tiện gá đặt và tháo lắp • Năng suất dập cao • Kết cấu đơn giản, dễ dàng chế tạo và lắp ráp • Hiệu quả kinh tế cao • Phế liệu dập ít • Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn 6. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KHUÔN DẬP 1 Các chi tiết thuộc nhóm công nghệ:. ‰ Chày ‰ Cối khuôn ‰ Bộ phận dẫn phôi liệu ‰ Bộ phận định vị phôi liệu 1. Các chi tiết thuộc nhóm kết cấu: ‰ Chuôi khuôn Á ố‰ o chày,áo c i ‰ Giá khuôn ‰ Bộ phận tháo sản phẩm à phôi liệ v u ‰ Bộ phận dẫn hướng ‰ Các chi tiết định vị và kẹp chặt 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 1 Kh ô ắt hì h à đột lỗ. u n c n v : ‰ Khuôn cắt đột không có dẫn hướng ‰ Kh ô ắt hì h ó tấ dẫ h ớ à hốt đị h ịu n c n c m n ư ng v c n v 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 2 Kh ô dậ ố. u n p u n ‰ khuôn đơn giản không có dẫn hướng ‰ Khuôn uốn chữ V có góc uốn nhỏ hơn 900 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 2 Kh ô dậ ố. u n p u n ‰ Khuôn phức tạp có má quay 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 3 Kh ô dậ ốt. u n p vu ‰ Khuôn dập vuốt đơn giản không có kẹp phôi ‰Khuôn dập vuốt hình trụ có vành 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 4 Khuôn dập phối hợp. ‰ Khuôn dập phối hợp cắt hình và dập vuốt có trụ dẫn hướng ‰ Khuôn phối hợp cắt hình, đột lỗ, nong lỗ 7. KẾT CẤU CÁC LOẠI KHUÔN DẬP 5 Kh ô dậ liê t. u n p n ục ‰ Khuôn dập liên tực cắt hình và đột lỗ ‰Khuôn liên tục đột lỗ, cắt hình và uốn 8. CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 1 Yê ầ kỹ th ật ủ á l i kh ô dậ. u c u u c a c c oạ u n p ™ Chế tạo và lắp ráp các chi tiết của khuôn đảm bảo có độ chính xác cao ™ Những bề mặt làm việc và tiếp xúc của các chi tiết h ộ kh ô hải ó độ há bề ặ hất u c u n p c n m m t t p ™ Đảm bảo đúng chế độ nhiệt luyên cho từng chi tiết để đ t đ độ ứ ầ thiếtạ ược c ng c n ™ Chọn vật liệu sao cho phù hợp với tứng loại chi tiết của khuôn ™ Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn ™ Đả bả độ bề t ổi th ủ kh ôm o n, u ọ cao c a u n 8. CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 2 Gia công chày- cối. ™ Phương pháp chuốt ép - Được sử dụng nhiều đối với chày và cối có hình dáng phức tạp, có độ chính xác và tính lắp lẫn cao - Khi gia công cối ngưới ta dùng một bộ chày mẫu hoặc một bộ dao chuốt để chuốt lỗ cối, bộ mẫu có từ 2 đến 3 chiếc có kích thước lớn hơn nhau từ 0,1-0,15 mm còn chiếc cuối cùng có kích thước đúng bằng kích thước lỗ cối Phầ đầ ủ hà ẫ h ặ d h ốt ó hầ đị h h ớ ó kí h th ớ bằ- n u c a c y m u o c ao c u c p n n ư ng, c c ư c ng kích thước của lỗ cối lúc ban đầu - Phụ thuốc kích thước của lỗ cối mà chày mẫu mà chày mẫu hoặc dao chuốt được chế tạo liền hay ghép 8. CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 2 Gia công chày- cối. ™ Phương pháp chuốt ép - Lỗ cối được gia công sơ bộ trên máy hoặc giữa để lượng dư gia công cho ch ốt từ 0 1 0 2 mmu , - , - Dùng chày mẫu hoặc dao chuốt đặt trùng tâm với lỗ cối, đặt lên máy ép đề ép chày hoặc dao chuốt qua lỗ cối ế ỗ ố ể- n u l c i có kích thước nhỏ, có th dùng búa đóng, quá trình đóng phải dùng ke để kiểm tra độ vuông góc giữa mặt đầu của cối với thành dao chuốt hoặc chày mẫu, thường xuyên cho dầu bối trơn khi chuốt - Khi gia công chày thì dùng một bộ cối mẫu có từ 2-3 chiếc kích thước của lỗ chuốt phải lớn hơn nhau 0,1-0,3 mm. lỗ cối cuối cùng có kích thước đúng bằng kích thước của chày Các bề mặt làm việc của cối. mẫu được chế tạo cong hình loa kèn để quá trình chuốt ép được nhẹ nhàng và chính xác. 8. CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 2 Gia công chày cối. - ™ Phương pháp in vết rà sửa - Phương pháp này được tiến hành sau khi đã gia công chính xác hoặc chày h ặ ối đ dù là h ẩ S đó i ô tiế ối h ặ hà ò l io c c ược ng m c u n. au g a c ng p c o c c y c n ạ theo chày hoặc cối đã gia công chính xác làm chuẩn. Thường dùng cho chày hoặc cối có hình dạng phức tạp, kích thước không lớn lắm, mức độ lắp lẫn không cao thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, - Các bước tiến hành như sau: 9 Chế tạo chính xác một chày hoặc cối bằng máy hoặc bằng phương pháp thủ ôc ng 9 Nhiệt luyện đạt đến độ cứng cần thiết để làm chuẩn gia công sơ bộ lỗ cối hoặc chày với lượng dư 0,2-0,4 mm. 9 ố ố ẩĐặt c i hoặc chày đang gia công lên chày hoặc c i chu n. 9 Phân chia đều lượng dư, dùng búa hoặc máy ép để tạo thành vết in trên cối hoặc chày gia công. 9 Cứ tiếp tục làm như vậy cho đến khi đạt kích thước yêu cầu. Quá trình này thường xuyên kiểm tra độ vuông góc giữa chày và cối 8. CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 2 Gia công chày cối. - ™ Phương pháp chế tạo riêng - Là phương pháp chế tạo mà quá trình chế tạo chày và cối hoàn toàn độc lập, th ờ dù đối ới hà à ối ó kí h th ớ lớư ng ng v c y v c c c ư c n - Đối với chày và cối có hình trụ tròn thì việc gia công đơn giản chỉ cần tiện, nhiệt luyện, mài tinh trên máy mài tròn ố- Trường hợp này chày hoặc c i có kích thước lớn và hình dáng phức tạp người ta dùng phương pháp cắt dây 9.XÁC ĐỊMH KÍCH THƯỚC a. Khe hở giữa chày và cối ƒ Khe hở hợp lý thì các vết nứt xuất hiện từ mép chày và cối sẽ gặp nhau theo đường thẳng ƒ Khe hở quá nhỏ sẽ làm cho các vết nứt không trùng nhau ƒ Khe hở quá lớn làm cho các vết nứt từ mép chày và cối không trùng nhau, một phần vật liệu bị vuốt dài lên phái trên tạo thành ba via b. Xác định kích thước làm việc, dung sai chày và cối khi dập cắt và đột ƒ Khi cắt hình Kí h th ớ ủ ối á đị h kí h th ớ ả hẩ d ậ hải lấc ư c c a c x c n c ư c s n p m, o v y p y kích thước cối làm chuẩn và bắng kích thước giới hạn nhỏ nhất của sản phẩm, từ đó thu hẹp kích thước của chày để đạt được ke hở Zmin ∆−= DDc Trong đó là đường kính của cối D đường kính danh nghĩa của sản phẩm Giới hạn trên của kích thước lỗ ủ ỗ cD ∆ D: Đường kính danh nghĩa c a l Công thức trên chỉ thỏa mãn kích thước danh nghĩa của cối lấy bằng kích thước nhỏ nhất của sản phẩm 9.XÁC ĐỊMH KÍCH THƯỚC b Xác định kích thước làm việc dung sai chày và cối khi dập cắt và đột. , Kích thước của cối được xác định như sau: • Cối( ) α+∆−= DDC ( )• Chày • Trong đó • Đường kính của chày β−−∆−= minZDDch chD • Dung sai chế tạo cối • Dung sai chế tạo chày • khe hở nhỏ nhất về hai phía giữa chày và cối α β minZ ƒ Khi đột lỗ: Khi đột lỗ kích thước của chày quyết định kích thước của sản phẩm, do vật phải lấy kích thước của chày làm chuẩn bằng kích thước giới hạn nhỏ nhất của sản phẩm Từ đó ở ộ kí h h ớ ủ ối để đ đ kh hở Z ∆+= dDch m r ng c t ư c c a c ạt ược e min 9.XÁC ĐỊMH KÍCH THƯỚC Chày: ( ) β∆+= dD ế Cối: −ch ( ) α++∆+= minZdDc Dung sai ch tạo của chày , cối phải thỏa mãn điều kiện: tổng dung sai chế tạo chày và cối không vướt quá hiệu số giữa khe hở lớn nhất và khe hở nhỏ nhất. ZZ≤β Giá trị tuyệt đối của dung sai chế tạo chày hoặc cối phải nhỏ hơn hoặc bằng ¼ dung minmax ++α sai chế tạo sản phẩm 4 ∆≤α 4 ∆≤β 10 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT HÌNH VÀ ĐỘT LỖ. 1. Công thức tính toán: ™ Lực cắt đột (N) với mép cắt của chày cối song song Đối với mặt cắt là vòng tròn . . . cP k L S σ= L: chiều dài chu vi cắt (mm) K: hệ số =1,1-1,3 tính đến sự không đồng đều về chiều dày và tính chất của ắ ố ế ắ . . . . cP k d Sπ σ= vật liệu, mép c t của c i bị mòn, ch tạo và l p ghép không chính xác v.v.. S :là chiều dầy của vật liệu Ứng suất cắt của vật liệu N/mm2 cσ ™ Công cắt( đột) A=a.P.S (Nm) A: là hệ số tính đến chiều dày vật liệu ( vật liệu càng dày a càng nhỏ ) 10. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT HÌNH VÀ ĐỘT LỖ Nếu khuôn có nhiều chày cối cùng tham gia cắt cùng một lúc thì chi vi vòng 2 Cá biệ há iả l ắt đột dập cắt hình hay đột lỗ bằng tổng chu vi vòng cắt hình hay đột lỗ . c n p p g m ực c , - Nung nóng vật liệu để dập làm giảm ứng suất cắt - cải tiến hình dáng hình học của lưỡi cắt của chày và cối - Khuôn có nhiều chày dập thì bố trí thành nhiều bậc, cải tiến lưỡi cắt của chày và cối có thể giảm được (60-70)% lực cắt ( hình dưới 3. LỰC THÁO CHI TIẾT VÀ PHẾ LIỆU 10. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT HÌNH VÀ ĐỘT LỖ Sau khi cắt , đột, do tính chất đàn hồi của vật liệu mà chi tiết ( vật cắt) và phế liệu bị dính trong lòng cối hoặc trên chày * Lực tháo phế liệu: P: Lực cắt toàn bộ .t tP k P= Hệ số được xác định theo kiểu khuôn và chiếu dày vật liệu tk Chiều dầy vật liệu Hệ số đề xác định lực tháo phế liệu Cắt hình hoặc cắt đột một chày Cắt hình và cắt đột liên tục Cắt đột nhiều chày Đế 1 0 02 0 06 0 06 0 08 0 10 0 12 tk n mm , ‐ , , ‐ , , ‐ , 1‐5 mm 0.06‐0,08 0,10‐0,12 0,12‐0,15 Lớn hơn 5 mm 0.08‐0,1 0,12‐0,15 0,12‐0,3 10. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT HÌNH VÀ ĐỘT LỖ 3. LỰC THÁO CHI TIẾT VÀ PHẾ LIỆU * Lực đẩy chi tiết : là lực đẩy cần thiết để đẩy chi tiết qua cối có miệng cắt hình trụ được xác định theo công thức: •P là lực cắt toàn bộ • Kđ là hệ số đẩy chi tiết; khi cắt dập thông thường Kđ = 0,05-0,1khi cắt có đẩy nPkP đđ ..= ngược thì Kđ = 0,07-0,14 • n=h/s số chi tiết nằm trong phần trụ của miệng cối cắt •H là chiều cao phần trụ của miệng cối cắt (mm) •S là chiều dầy chi tiết cắt ( mm) Khi có bộ phận đẩy ngược thì n= 1 *Tâm áp lực của khuôn cắt hình và đột lỗ: -Tâm áp lực là điểm đặt của tổng hợp lực các lực cắt hình và đột lỗ của khuôn. ắ ắ ầ- Trọng tâm khuôn phải trùng với tâm lỗ l p chuôi khuôn b t vào tâm đ u trượt của máy ép, để đảm bảo sự cân bằng giữa các bộ phận của khuôn, tăng độ bền các bộ phận dẫn hướng của khuôn và của máy ( có thể xác định theo phương pháp giải tích hay biểu đồ 11. DẬP UỐN ‰Q á t ì h dậ ố t kh ô là á t ì h biế hôi thẳ ở d tấ hu r n p u n rong u n qu r n n p ng ạng m ay thanh hoặc ống kim loại thành sản phẩm cong đều hay gấp khúc theo một góc nào đó ‰Đặc điểm của quá trình dập uốn là tác dụng cùa áp lực giữa chày và cối, phôi được biến dạng theo từng vùng tạo thành hình dáng cần thiết ‰Quan sát hình sau 11. DẬP UỐN ‰ Lúc đầu chày tiếp xúc với phôi tại điểm đầu chày, chày đi xuống sẽ uốn cong phôi và thu nhỏ bán kính góc uốn, cuối cùng phôi bị nén chặt giữa chày và cối. ‰Kẻ á ô ố t ê hôi t ớ khi ố thì khi ố á ô ô ởc c vu ng r n p rư c u n sau u n c c vu ng phần cong bị uốn biến dạng thành hình thang, các ô tính từ đường trung hòa vào phía trong có xu thế bị ép dồn còn các ô từ đường trung hòa trở ra bị dãn dài. Như vậy các lớp kim loại ở phía trong đường trung hòa bị nén còn các lớp kim loại ở phía ngoài đường trung hòa bị kéo. Lớp trung hòa có chiều dầy không thay đổi ‰ Trong quá trình uốn bán kính uốn càng nhỏ dần thì hình dáng tiết diện cũng thay đổi dần do đó trọng tâm của chi tiết cũng di chuyển dần về phái, tâm uốn. ‰Vị trí các lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa, bán kinh lớp trung hòa được xác định theo công thức: Hoặc ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 2 .... ξξ S rS B BtbR B tb Chiều rộng trung bình của chi tiết uốn B chiều rộng phôn ban đầu S chiều dầy vật liệu r bán kính uốn phía trong R=r+x.S Là hệ số X là k/c lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong ξ 11. DẬP UỐN ế ề ế ấ ếN u lớp kim loại ngoài cùng kéo dài quá nhi u chi ti t xu t hiện v t nứt, lớp kim loại phái trong bị nén nhiều quá chi tiết sẽ bị gấp. Do vậy, tạ khu vực uốn người ta phải làm góc lượn và bán kính của nó phụ thuộc vào tính chất và chiều dầy vật liệu trị số bán kính nhỏ nhất được xác định theo công, thức: r=K.S r là bán kính nhỏ nhất của góc uốn S ề ầ ủlà chi u d y c a vật liệu dập K là hệ số tăng dần theo độ cứng của vật liệu thường K= 0,4-1,5 Tính chiều dài phôi uốn Để tính toán chính xác chiều dài phôi uốn đảm bảo kích thước chi tiết sau khi uốn cần: ‰ xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dầy lớp trung hòa ở vùng biến dạng ‰Chia kết cấu của chi tiết thành những đoạn thằng và cong cho dễ tính ‰Cộ tổ á hiề dài ủ á đ đ iả l i t đ hiề dài hôing ng c c c u c a c c oạn ơn g n ạ a ược c u p uốn ‰Chú ý các đoạn thằng thì chiều dài trước và sau khi uốn không thay đổi còn đoạn cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa 11. DẬP UỐN Tính lực uốn ‰ Giai đoạn phôi liệu biến dạng dẻo ở trạng thái tự do không bị kẹp chặt bởi những phần làm việc của khuôn nên lực uốn không lớn lắm ‰Ở ị t í ối ù hà à ối é hặt hôi t kh ô là h hôi ó hì h v r cu c ng c y v c p c p rong u n m c o p c n dạng đúng với hình dạng của chi tiết, giai đoạn này lực tăng lên nhiều gọi là lực là phẳng chi tiết. ‰Lực uốn tự do được xác định theo công thức: )(.. . .6,1 2 KGK L SBP bu δ= ‰ Lực là phẳng : ( ) )(25,11..1,0 KGFSP bM += δ Trong đó L là chiều rộng của miệng cối (mm) B chiều rộng của vật uốn tại vị trí cong (mm) là giới hạn bền của vật liệu KG/mm2bδ ẳF là diện tích ph ng của chày 11. DẬP UỐN ầ ốHình dáng kích thước ph n làm việc của khuôn dập u n. ‰ Xác định kích thước và hình dáng của khuôn dập uốn phải căn cứ vào hình dáng, kích thước của chi tiết uốn nhưng phải tính đến sự đàn hồi của chi tiết sau khi uốn Cụ thể góc uốn của chi tiết tăng lên so với. góc tạo thành của chày và cối chủ yếu dựa vào giá trị đàn hồi để khử độ đàn hồi, người ta có những phương pháp riêng ‰ Hình a sau là khuôn để dập các chi tiết bằng vật liệu dẻo thì chày ế ổ ở ố ốch tạo có cạnh n i, khi chày ép vị trí cu i cùng trong c i thì một phần kim loại được đẩy vào góc của cối sẽ khử được độ đàn hồi. Hình b: Trường hợp này khi lấy chi tiết ra khỏi lòng khuôn đoạn cong ngược sẽ dãn ra và bù lại góc đàn hồi. Hình c: hình dáng mép cối và lòng cối uốn có ảnh hưởng lớn đén chất lượng sản phẩm, nếu mép cối có cạnh sắc sẽ làm chi tiết bị rách, vì vậy miệng cối và lòng cối phải tạo thành góc lượn. Trị số bán kính của góc lượn thường lấy từ 2- 4 lầ chiều dày phôi