Đề tài Tổng quan về cần khởi động nouvo

Lời nói đầu Để nắm vững được kiến thức cơ bản về chuyên ngành việc làm đồ án tốt nghiệp trước khi ra trường đối với sinh viên là điều hết sức quan trọng đối với sinh viên nói chung và sinh viên ngành kĩ thuật nói riêng. Từ khi ra đời đến nay, ngành GCAL đã có những bước phát triển vượt bậc, đóng góp chung cho nền kinh tế thế giới. ở nước ta hiện nay, ngành GCAL chưa phát triển mạnh, nhưng cùng với sự hội nhập của nền kinh tế thị trường chúng ta đã từng bước tiến kịp sự phát triển khoa học công nghệ của các nước tiên tiến trên thế giới. Là một sinh viên khoa cơ khí, chuyên ngành GCAL khóa 43 trường ĐHBK, sau 5 năm rèn luyện và học tập, được sự đồng ý của bộ môn GCAL em được làm tốt nghiệp với nhiệm vụ tham gia thiết kế quy trình chế tạo cần khởi động Nouvo. Do lần đầu tham gia thiết kế nên chắc chắn bản đồ án này của em không chánh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận sự đóng góp ý kiến đóng góp của thầy, cô và những ai quan tâm đến nội dung mà đồ án náy trình bày. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc ,em xin chân thành cảm ơn thây Phí Văn Hào đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn GCAL-ĐHBK-Hà Nội đã nhiệt tình truyền đạt, trang bị cho em những kiến thức cơ sở trong thời gian học tập và làm đề tài tốt nghiệp tại trường. Cuối cung em xin cám ơn ban lãnh đạo trường ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện cho chúng em học tập tót ở mái trường này. Hà nội - Ngày 24 tháng 5 năm 2003. Sinh viên Vũ Mạnh cường PHần I. Tổng quan về cần khởi động NouVO. I. cần khởi động trong công cuộc nội địa hóa. Ngày nay cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế đất nước, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao. Bên cạnh đó mục tiêu của Đảng và chính phủ về công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất nước, đã thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp xe máy Việt Nam. Nội địa hoá là một trong những vấn đề hàng đầu trong quá trình phát triển kinh tế của nước ta hiện nay. Xuất phát từ một nước có nền công nghiệp còn thấp kém, chúng ta đã không ngừng hiện đại hoá công nghiệp hoá đất nước để từng bước trở thành một nước có nền công nghiệp phát triển. Đi theo định hướng đó chúng ta đã dần dần nội địa hoá các sản phẩm để dần tới nội địa hoá hoàn toàn. Với sức hấp dẫn lớn của thị trường Việt Nam, nhiều công ty xe máy lớn đến đầu tư sản xuất vào Việt Nam. Nhưng do tính chất kinh tế, các công ty này đã đặt nhiều chi tiết sản suất tại các xí nghiệp sản suất của ta. Điều đó đã tạo thuận lợi lớn cho chúng ta từng bước nội địa hoá, dần dẫn tới sản xuất tạo được loại xe máy mang thương hiệu của Việt Nam,trong đó có chi tiết cần khởi động xe máy. Cần khởi động xe máy là một chi tiết rất phức tạp. Mỗi loại xe có một tiêu chuẩn và hình dáng khác nhau. Điều đó đòi hỏi người kỹ sư phải lắm vững và phong phú về công nghệ sản xuất. Do tính chất cạnh tranh của nền kinh tế thị trường một công ty hay một doanh nghiệp sản xuất muốn tồn tại và phát triển thì yếu tố chất lượng, năng suất là hai yếu tố hàng đầu. Điều đó đòi hỏi người kĩ sư công nghệ phải hội tụ rất nhiều yếu tố để có thể chủ động trong nền kinh tế thị trường. Hiện nay có rất nhiều cơ sở sản xuất của ta sản xuất cần khởi động như Công ty Cổ phần dụng cụ xuất khẩu. Ngoài trang thiết bị tương đối đầy đủ, họ còn có một đội ngũ kĩ sư lành nghề và dầy dặn kinh nghiệm. Điều đó đã tạo thuận lợi cho họ có một chỗ đứng trong nền kinh tế thị trường. II. khái quát trung về cần khởi động nouvo Cấu tạo. Cấu tạo cần khởi động NOUVO gồm 4 chi tiết. - Thân cần khởi động 1 ; - Lò xo3; - Pê đan 2. ; - Bạc chặn 4; Thành phần cấu tạo cần khởi động NOUVO. Trong 4 chi tiết, có 3 chi tiết sản xuất bằng phương pháp GCAL. Các phương pháp sản xuất. Thân: dập nóng. Pê đan: dập nguội. Bạc chặn: Cắt + Đột. Tính năng của cần khởi động. Mục đích sử dụng cần khởi động là tác động vào trục khuỷu thông qua hệ thống bánh răng làm cho Pít tông khởi động nạp nhiên liệu vào và bugi đánh lửa làm cho máy khởi động. Nguyên lý hoạt động. Pêđan tác động vào cần khởi động thông qua vấu. Bạc chặn và lò xo bảo đảm Pêđan luôn luôn tiếp xúc với thân cần khởi động. Phần II. Công nghệ dập chế tạo Thân cần khởi động nouvo. A. thiết kế quy trình công nghệ. phân tích bản vẽ chi tiết vật rèn. Để giải quyết một số vấn đề có liên quan đến việc lập quy trình công nghệ và thiết kế khuôn thì ta chú ý đến các đặc điểm cơ bản sau của vật rèn . 1) Về hình dạng của vật rèn - Là một vật rèn có trục chính và đường phân khuôn cong - Phần đầu to rồi thuôn dần. ở phần thân và đuôi có vấu - Kích thươc và trọng lượng nhỏ. Vậy vật rèn thuộc nhóm I 2. Kích thước của phôi: – Chiều dài lớn nhất : Lvr max = 196 mm. - Chiều rộng lớn nhất: Bvr max = 25 mm . - Chiều cao lớn nhất : hvr max = 16 mm. 3. Diện tích vật rèn trên mặt phân khuôn: Fvr =3500 mm2 4. Chu vi vật rèn trên hình chiếu bằng : Cvr = 490 mm. 5. Thể tích vật rèn :Vvr = 38500 mm3 6. Trọng lượng của vật rèn: Gvr =0.4 kg 7. Chiều cao trung bình của vật rèn: hvrtb = =16 mm. Chiều rộng trung bình của vật rèn trên hình chiếu bằng : Bvrtb = hay Bvrtb = 15 mm 8. Vật liệu vật rèn : mác thép C45 9. Điều kiện kĩ thuật như trên bản vẽ chi tiết. II. lựa chọn phương án ban đầu. Sau khi đã phân tích những đặc điểm cơ bản của vật dập ta đưa ra được các phương án công nghệ ban đầu sau . 1. Thiết bị rèn dập . Ta có thể dập trên - Máy búa. - Máy ép trục khuỷu. - Máy ép ma sát trục vít . 2. Lòng khuôn. Ta có thể dập trong lòng khuôn: - Lòng khuôn kín - Lòng khuôn hở. 3.Phân tích, lựa chọn phương án ban đầu. 3.1 . Máy búa: Là một trong các loại thiết bị thông dụng nhất để dập thể tích. Các loại máy búa dùng để dập thể tích như búa ván, búa không bệ đe và chủ yếu là các loại máy búa hơi nước . Chúng có những ưu nhược điểm chủ yếu sau: 1. Có thể điều chỉnh năng lượng va đập một cách rất dễ dàng, khi sử dụng các nhát dập nhẹ cho các nguên công chuẩn bị phôi thì số nhát dập trong một phút của máy búa tăng lên và khi sử dụng các nhát dập đơn nhát với toàn bộ năng lượng của búa thì số hành trình của búa giảm đi. 2. Vì búa có hành trình không cố định cho nên ta có thể dập nhiều nhát trên một lòng khuôn. Ưu điểm này đặc biệt quan trọng khi dập trong các lòng khuôn cuối cùng. Nhờ có những ưu điểm này của máy búa nên trong thời gian trước đây tất cả chi tiết lớn được dập trên máy búa. Vì tốc độ biến dạng trên máy búa rất cao cho nên khả năng điền đầy các lòng khuôn trên máy búa rất tốt. Tuy vậy trong quá trình sử dụng máy búa người ta đã thấy chúng có những nhược điểm sau đây. Trang bị cho máy búa cồng kềnh đắt tiền vì bao giờ máy búa cũng đòi hỏi phải có hệ thống hơi nước. Hệ số sử dụng hữu ích năng lượng dập bằng máy búa rất thấp(3% ). Năng suất lao động không lớn lắm, đặc biệt là khi sử dụng khuôn có nhiều lòng khuôn, khi dập các nguyên công chuẩn bị thì búa không sử dụng hết năng lượng. Điều kiện làm việc của công nhân rất nặng nhọc, khó cơ khí hoá và tự động hoá của quá trình sản xuất . Khi dập trong máy búa vì góc nghiêng các thành lòng khuôn lớn do khó sử dụng hệ thống cần đẩy. Nên lượng thừa và lượng dư lớn. Độ chính sác của các vật dập không cao. Do rung động lớn của máy búa mà nhà cử và các thiết bị khác bị ảnh hưởng lớn. Rất hay gẫy cán búa. 3.2. Máy ép trục khuỷu. So với máy búa máy ép trục khuỷu có những ưu điểm lớn sau đây. Hiệu suất cao, nếu tính quy ra năng lượng của chất đốt như là đối với máy búa quy về đến than đốt nồi hơi thì năng lượng của máy ép trục khuỷu cao gấp tới hai lần so với máy búa (6%). Năng suất lao động cao vì mỗi nhát dập là một sản phẩm. Trong khi đó trên máy búa thì nhiều nhát dập mới được một sản phẩm. Độ chính sác của vật dập cao hơn, vì hành trình của máy cố định cho nên đảm bảo kích thước và chiều cao dập. Mặt khác do khuôn trên máy ép trục khuỷu hoàn thiện hơn cho nên hạn chế sự dịch chuyển tương đối giữa hai nửa khuôn. Hệ số sử dụng kim loại cao vì khuôn dập có thể làm cần đẩy. Điều kiện làm việc của công nhân tốt hơn. Giá thành sản phẩm trên máy ép trục khuỷu thấp hơn vì tiết kiệm được kim loại. Nhờ máy dễ tự động và cơ khí hoá và dễ trang bị các thiết bị phụ bảo đảm an toàn lao động nên ít bị xảy ra tai nạn lao động. Nhược điểm chủ yếu dập thể tích trên máy ép trục khuỷu là giá của máy ép trục khuỷu cao hơn nhiều so với máy búa, và khả năng mắc kẹt ở vị trí chết dưới khi dập trên máy ép trục khuỷu hay sảy ra , làm chậm trễ quá trình dập và đôi khi còn làm hỏng máy . Sản phẩm trên máy ép trục khuỷu đa số là các sản phẩm dạng tròn hay đối xứng cần độ đồng tâm cao, kích thước phôi ban đầu yêu cầu phải thật chính xác còn dập trên máy búa sản phẩm đa dạng hơn như những vật dập dài và có nhánh phức tạp . Ngoài ra do số nhát dập /phút cao hơn nên thích hợp cho các nguyên công chuẩn bị phôi . 3.3. Máy ép ma sát trục vít. Máy ép ma sát trục vít về công nghệ có thể coi là máy búa.Vì năng lượng của nó là năng lượng rơi của các bộ phận rơi. Tuy vậy về mặt công nghệ thì máy ép trục vít lại gần giống với máy ép trục khuỷu hơn. Chiều dài hành trình của máy ép ma sát trục vít không cố định cho nên có thể dập nhiều lần chi tiết trên một lòng khuôn. Nhưng thường thì máy chỉ có một lòng khuôn cho nên ta chỉ sử dụng trong các sản phẩm dùng một lòng khuôn. Qua những phân tích trên ta chọn thiết bị cho các nguyên công : - Nguyên công cắt phôi chuẩn bị dùng máy ép trục khưỷu vạn năng. - Nguyên công tạo hình phôi thân cần khởi động dập trên máy búa. - Nguyên công cắt vành biên và nắn phẳng dùng trên máy ép trục khuỷu vạn năng . Vì đây là sản phẩm nhỏ có dạng dài và hình dáng phức tạp nên ta chọn dập trong lòng khuôn hở, còn dập trong lòng khuôn kín chỉ thích hợp với những vật dập có hình dáng tương đối đơn giản thường gặp như tròn xoay hay gần như tròn xoay. III. Thành lập bản vẽ vật dập : Sau khi phương án công nghệ đã được chọ chính thức ta tiến hành lập bản vẽ vật dập . Bản vẽ vật dập được thiết lập căn cứ vào bản vẽ chi tiết . Các kích thước vật dập được tính bằng cách cộng thêm vào kích thước danh nghĩa của chi tiết một số đại lượng sau: - Lượng dư gia công cơ. - Dung sai vật rèn. - Lượng thêm. 1) Lượng dư gia công cơ . Tại một số mặt chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng cao. Thì sau khi dập song chi tiết phải gia công cơ cắt bỏ lớp bề mặt phôi bị thoát các bon và có nhiều khuyết tật tạo độ bóng và độ chính sác cần thiết. Cho nên ta phải tạo vật rèn lớn hơn chi tiết, bằng cách cộng thêm vào kích thước danh nghĩa chi tiết một đại lượng là . Chúng ta gọi là lượng dư gia công cơ. Giá trị của nó phụ thuộc và kích thước danh nghĩa và thiết bị rèn dập sử dụng trong quy trình công nghệ. Theo bảng 7.1 (sách tra cứu rèn và dập nóng ) ta có: Lượng dư gia công cơ theo- đường kính 10 : =1.5 mm. - Chiều cao h16 4:= 0.5mm. - Lỗ trên vật rèn ( dưới 30 mm ) không làm - Góc nghiêng dập 5+2 Kích thước cuối cùng của vật dập làm tròn theo hướng lớn hơn 0,5 mm Các mặt còn lại ta không phải gia công cơ . 2. Dung sai vật rèn. Vì rằng không bao giờ có thể tạo được vật rèn đúng với kích thước danh nghĩa của vật dập, không có sự sai lệch. Tuy nhiên sai lệch đó cũng nằm trong phạm vi cho phép. Hiệu số của kích thước lớn nhất danh nghĩa của vật dập và kích thước nhỏ nhất của vật dập là dung sai về hai phía của vật dập . Tra bảng 7.2 sách “tra cứu rèn và dập nóng” ta được: - Dung sai kích thước theo chiều dài ( như yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chi tiết ) - Xê dịch tại mặt phân khuôn – 0,35mm ( cột 4 ). - Vành biên theo chu vi cắt – 0,5 mm ( cột 6 ). - Bán kính lượn các góc ngoài 1mm ( cột 8 ). 3. Lượng thêm; Do yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ . Cho nên một số mặt của chi tiết ta phải tăng lượng dư gia công cơ lên quá mức quy định. Ta gọi lượng tăng lượng dư gia công cơ ấy là “lượng thêm” . Lượng thêm này sẽ tạo ra một lượng kim loại trên vật rèn , lượng kim loại này sẽ được cắt đi trong quá trình gia công cơ . Sau khi dập, do lực ma sát giữa vật dập và thành lòng khuôn tại các mặt tiếp xúc, cho nên nếu ta làm các thàn lòng khuôn đứng thì vật dập sẽ dính chặt vào lòng khuôn, không lấy ra khỏi lòng khuôn được. Trong trường hợp dập trên máy búa ta phải làm thành lòng khuôn với góc nghiêng nhất định ( khoảng 5100 ). Trên thực tế còn có các yếu tố khác như: lực ma sát giữa vật dập và nửa khuôn trên ,lực này có tác dụng kéo vật dập ra khỏi lòng khuôn dưới: Lực đàn hồi do nửa khuôn dưới và cả hệ thống bệ đe sau khi đầu búa đe hạ xuống sẽ phản hồi trở lại và góp phần tung vật dập ra khỏi lòng khuôn ngoài ra các chất bôi trơn bị cháy, không khí trong lòng khuôn bị cháy, không khí trong lòng khuôn bị nén lại và do nóng cũng nở ra tạo ra lực đẩy vật dập ra khỏi lòng khuôn . Mặc dù tính toán như vậy nhưng trong thực tế ta vẫn thấy có các trường hợp vật dập dính vào lòng khuôn, đó là những trường hợp khi khuôn đã mòn nửa khuôn dưới do tiếp xúc với vật nóng nhiều hơn cho nên dễ bị mòn hơn nửa khuôn trên . Khi bị mòn thì độ bóng của khuôn giảm đi rất nhiều, tăng hệ số ma sát nên vật dập có thể bị dính vào lòng khuôn. Khi bị dính vào nửa khuôn dưới thì việc khắc phục không khó lắm . Ta chỉ cần đập mạnh một lần nữa thì vật dập sẽ bung lên do sự đàn hồi của nửa khuôn dưới và bệ đe. Đặc biệt quan trọng là khi vật dập dính vào khuôn trên, có thể gây ra hiện tượng vỡ khuôn, gẫy cán búa và vật dập bị bắn ra ngoài bắn vào công nhân và gây tai nạn lao động . Vì khi vật dập dính vào nửa khuôn trên thì khi đầu búa đi nên vật dập có thể bị bắn ra. Và còn nguy hiểm hơn là ta dập một lần nữa thì có thể vật dập rơi xuống truớc và nằm trên mặt gương rồi búa mới đập vào vật dập bị bắn ra ngoài rất nguy hiểm. Để khắc phục hiện hiện tượng này ta thường làm góc nghiêng nửa khuôn trên lớn hơn góc nghiêng của khuôn dưới . Vì vật dập chỉ có góc nghiêng ngoài nên ta thống nhất khuôn có một góc nghiêng. Khi thiết kế khuôn ta tham khảo số liệu kinh nghiệm và chọn : Góc nghiêng thành lòng khuôn Gọi h- chiều sâu lòng khuôn : = 17.5mm. b- chiều rộng lòng khuôn := 23mm. l- chiều dài lòng khuôn : =230mm. L: b >1.5 ; h:b <1 ta được =50 Lượng thừa trong trường hợp này chính là lượng thêm vào để tạo góc nghiêng thành lòng khuôn . 4. Bản vẽ vật rèn. 5. Bản vẽ vật rèn Gia công khuôn. Bản vẽ vật rèn nóng dùng để chế tạo lòng khuôn cuối cùng. Để thiết kế bản vẽ vật rèn nóng ta phải tuân theo những nguyên tắc sau. 1. Bản vẽ vật rèn nóng dựa trên bản vẽ vật rèn để kiểm tra. 2. Vật rèn cần phải vẽ theo tỷ lệ của bản vẽ kiểm tra. 3. Khi gia công khuôn mà có thước đã tính độ co ngót của kim loại thì chỉ vẽ vật rèn ở trạng thái nguội tức là tất cả các kích thước đều không tính đọ co ngót. Hầu hết các thước người ta tính lượng co ngót là: 1.5%. Phương pháp này đang được dùng phổ biến. Còn phương pháp khi gia công chỉ có thước đo và dụng cụ bình thường thì phải vẽ vật rèn ở trạng thái nóng và tất cả các kích thước đều tính đến độ co ngot hiện nay ít dùng. Ta chon phương pháp gia công khuôn có thước đo đã tính độ co ngót. Nên ta chỉ cần vẽ bản vẽ vật rèn ở trạng thái nguội. Khi gia công khuôn theo phương pháp trên. IV. Thiết kế Vành Biên và Rãnh Thoát Biên. 1. Rãnh thoát biên và các kích thước của nó. Như đã biết , khi dập trên khuôn hở bao giờ thể tích phôi cũng lớn hơn thể tích vật dập . lượng kim loại đó làm nhiệm vụ đóng cửa khuôn tạo áp lực trong lòng khuôn lớn để cho kim loại chảy vào góc hẹp, rãnh xây vào lòng khuôn. Sau đó lượng kim loại còn thừa còn lại trong lòng khuôn sẽ bị ép chảy ra khỏi lòng khuôn tạo tành lớp ba via lớn gọi là vành biên chu vi trên mặt phân khuôn gọi là cửa khuôn .Toàn bộ khối lượng kim loại thừa chảy từ lòng khuôn ra ngoài phải qua một rãnh hẹp gọi là cầu vành biên ra một rãnh rộng hơn là túi chứa kim loại. Cả khoảng không trên khuôn gồm cầu vành biên và rãnh thoát biên túi chứa kim loại gọi là rãnh thoát biên . Cho đến nay qua kinh nghiệm thực tế sản xuất người ta đã tìm ra 6 loại vành biên . Đối với chi tiết dập ta dùng rãnh thoát biên kiểu III. Các kích thước của nó được quy chuẩnvà tính toán theo vật dập . Muốn chọn kích thước rãnh thoát biên ta sử dụng công thức kinh nghiệm h = 0,015 ở đây FVd – diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuôn, tính bằng mm2 h - chiều cao cầu vành biên ( mm ) Ta có FVd = 3520 Thay vào ta được : h = 1. Tra bảng ta được h = 1 mm; h1 = 3 mm; r = 1 mm; b = 7mm ; b1 = 22 mm; Sr =80 m ; Từ những thông số trên ta thiết kế được rãn thoát biên như sau. 2.Thể tích vành biên . Để tính thể tích vành biên ta sử dụng công thức kinh nhiệm sau : Vv.b = Sr .L Trong đó - hệ số tính đến độ điền đầy rãnh thoát biên . Với các vật dập đơn giản thì = 0.3. L – chiều dài chu vi dập tính theo mặt phân khuôn tại trọng tâm tiết diện ngang của rãnh thoát biên L:=518 mm Thay vào ta được: Vv.b= 12432 mm2 Trong thiết kế khuôn dập , ta có thể tính được chiều cao cầu vành biên theo công thức kinh nghiệm nhưng vì trong công thức này không kể đến khó điền đầy lòng khuôn cục bộ, cho nên đại lượng h luôn là hằng số ( Vì chỉ có một giá trị FVd cho một vật dập ). Vậy thì ngay từ đầu ta phải dự đoán tại vùng kim loại sẽ khó điền đầy lòng khuôn, tại đó ta làm tăng trở lực biến dạng tại cửa khuôn. Có hai cách làm tăng trở lực biến dạng tại cửa khuôn: Làm giảm chiều cao h hoặc làm tăng chiều dài cầu vành biên b. Nhưng nếu làm giảm chiều cao cầu vành biên h sẽ khó cắt biên hơn vì lực cắt sẽ không đồng đều chu vi cắt cho nên ta làm tăng chiều dài cầu vành biên . Sau khi chế tạo khuôn cần tiến hành dập thử. Căn cứ vào vành biên của vật dập thử ta có thể kiểm tra rãnh thoát biên đã thiế kế đúng chưa đúng, trở lực biến dạng tại cửa khuôn nhỏ thì kim loại sẽ chảy vào rãnh thoát biên sớm quá, sau khi dập thử ta thấy chiều cao của vành biên bằng chiều cao của túi chứa kim loại trong rãnh thoát biên. Như vậy, sẽ xuất hiện lực Pt tác dụng từ khuôn vào vành biên làm cho tăng lực dâp cần thiết, hại khuôn và có trừơng hợp không điền đầy lồng khuôn. Muốn khắc phục hiện tượng này ta làm tăng trở lực biến dạng ở cửa khuôn sao cho sau khi dập thử ta thu được vành biên đạt yêu cầu nếu trở lực biến dạng ở cửa khuôn lớn quá cũng làm tăng lực dập cần thiết của máy dễ gây hiện tượng chiều cao vật dập lớn hơn yêu cầu, vành biên thì nhỏ quá, gây khó khăn cho việc gia công cơ và cắt biên , khuôn chóng bị hỏng vì áp lực đơn vị tác dụng vào lòng khuôn quá lớn . V. Chế độ nhiệt Quá trình rèn và dập nóng thường được thực hiện ở nhiệt độ cao, tùy theo mác thép và yêu cầu kĩ thuật ,người ta có thể rèn và dập nóng ở nhiệt dộ khác nhau, từ 750 1300. Vì vậy khi lập qui trình công nghệ cho một chi tiết người kĩ sư công nghệ phải chú ý đến những ảnh hưởng của nhiệt độ đến cơ tính của chi tiết. Khi rèn thép cán ta phải giải quiết hai vấn đề sau: - Tạo hình cho vật rèn có kích thước theo bản vẽ. - Tạo ra dộ hạt tối ưu và ứng suất dư tối thiểu. ở nhiệt độ từ 750 1300 kim loại hầu như hết hẳn tính đàn hồi và giảm trở lực biến dạng đi khoảng 10 lần; tăng tính dẻo lên khoảng vài chục phần trăm. Ngoài ra khi gia công áp lực ở nhiệt độ kể trên còn xảy ra qúa trình biến cứng và quá trình kết tinh lại. Cần chú ý đến một vài hiện tượng xấu xảy ra khi gia công kim loại ở nhiệt độ cao: - Hiện tượng thoát các bon bè mặt - Hiện tượng cháy kim loại thành vẩy rèn - Hiện tượng quá nhiệt hoặc cháy khi nung - Tạo ra vết nứt do ứng suất đư khi làm nguội không đúng chế độ . Chế độ nhiệt trong công ngệ rèn và dập thể tích được coi là tối ưi khi nó tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình tạo hình và tạo ra sản phẩm có tính sử dụng cao nhất, nghĩa là tăng cơ tính, hạn chế các ảnh hưởng xấu. Người ta chia chế độ nhiệt ra làm ba giai đoạn: - Nung kim loại trước khi rèn . - Làm nguội kim loai trong quá trình gia công. - Làm nguội kim loai sau khi đã gia công xong. 1. Khoảng nhiệt độ rèn. Một trong những nhiệm vụ quan trọng trong khi xác định chế độ nhiệt cho gia công kim loại bằng áp lực là tìm ra khoảng nhiệt độ rèn nghĩa là xác định nhiệt độ bắt đầu rèn và nhiệt độ kết thúc rèn người ta chia nhiệt độ rèn ra làm hai loại :khoảng nhiệt độ cho phép và khoảng nhiệt độ cần thiết. Khoảng nhiệt độ cho phép có thể được biết khi biết các thông số cần thíêt của kim loại, vì vậy người ta thường xác định sơ bộ sơ bộ khoảng nhiệt độ này. Sau đó khi đã biết các thông số cần thiết của kim loại (về luyện kim về kim tương, về tính năng sử dụng của vật rèn) người ta mới có thể hiệu chỉnh lại. Khoảng nhiệt độ cho phép phụ thuộc chủ yếu và thành phần hoá học của kim loại. Khoảng nhiệt độ rèn nói chung nằm trong khoảng dưới nhiệt độ chảy và trên nhiệt độ kết tinh lại. Các nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại không gọi là rèn nóng nữa mà gọi là: Các nhiệt độ nửa nóng, nửa nguội và nguội. Để hiểu rõ khoảng nhiệt độ rèn, ta phân tích một vài hiện tượng xấu xảy ra khi nung kim loại. ở gần nhiệt độ chảy, kim loại mất tính dẻo của nó, các hạt đã bị chớm chảy ở các cạnh, tại đây quá trình ôxi hoá xảy ra tương đối mạnh, toàn bộ thể tích kim loại bị thoát các bon lớn. Người ta gọi các phôi nung đến trạng thái này là ‘cháy” và không rèn dược nữa. Tầm thấp hơn nhiệt độ cháy một chút có hiên tượng chảy cục bộ, tức là ở một số nơi nào đó các hạt phát triển mạnh, và cũng ở một số nơi nào đó kim loại phát triển mạnh, và cũng ở một số nơi kim loại cũng mất tính dẻo người ta gọi nhiệt độ này “ quá nóng” đối với phôi đúc thì có thể rèn ở nhiệt độ này nhưng với phôi cán thì cần phải ủ lại cho nhiệt độ giảm xuống và đồng đều trên toàn bộ thể tích mới có thể rèn được. Nhiều khi người làm công nghệ có thể hạ thấp giới hạn trên của khoảng nhiệt độ rèn cần thiết để tránh hiện tượng thoát cacbon hoặc giảm bớt lượng kim loại cháy thành vẩy rèn. Giới hạn dưới của khoảng nhiệt độ rèn không chỉ không chỉ phụ thuộc và loại thép (trước cùng tích hay sau cùng tích ) mà còn phụ thuộc vào thể tích vật rèn, vào chất lượng vật rèn, tiếp sau đó có phải nhiệt luyện hay không, phương pháp làm nguội (kể cả khả năng nhiệt độ sẵn có của vật rèn khi thôi rèn để sử dụng). Trong điều kiện sản suất nhiều khi vì các nguyên nhân khách quan như lực máy không đủ, thiếu khuôn ,cẩn phải tiết kiệm khuôn v.v..mà người ta có thể nâng giới hạn dưới của khoảng nhiệt độ rèn. Tuy nhiên trong các trương hợp như vậy thì chế độ nhiệt không thể coi là tối ưu. Khi xác định khoảng nhiệt độ rèn ta dựa vào các thông số sau; a). Giản đồ trạng thái của hợp kim b). Toàn bộ các thí ngiệm quan hệ với việc sác định tính chất của kim loại ở nhiệt độ cao và khi tăng các kết quả thí nghiệm đươc kiểm tra trong quá trình sản xuất (bản 2.1) c). Việc nghiên cứu cấu trúc kim loại phụ thuộc và thơì gian tăng nhiệt ở nhiệt độ cao(kích thước hạt, khuynh hướng quá nhiệt; sự đốt cháy và thoát các bon v.v..xem bản 2.1.) khoảng nhiệt độ rèn của thép C45 cho trong bảng 2.2 . Mác thép Nhiệt độ bắt đầu rèn Nhiệt độ kết thúc rèn Khoảng nhiệt độ rèn Không cao hơn Không thấp hơn C45 1260 850 760 1200 -800 2. Chế độ nung và làm nguội. 2.1. Nung phôi. Người ta cố gắng nung phôi với tấc độ cao nhất, vì như vậy sẽ giảm hao phí kim loại do cháy, giảm sự phát triển độ hạt do đó tăng tính dẻo, và cuối cùng là làm cho năng suất nung và dập cao (thường thì năng suất dập phụ thuộc và năng suất nung ).Tuy nhiên khi nung vơí tốc độ cao cần phải chú ý tránh hiện tượng nứt rạn gây nên .Trong các lò nung bằng ngọn lửa thì trước hết lơp lớp bề mặt phôi nhận đươc sự truyền nhiệt từ các phần tử rắn chảy trong ngon lửa, của các luồng hơi nóng chảy trong lò …sau đó các lớp bên trong phôi cũng tăng nhiệt độ dần dần do sự truyền nhiệt từ lớp kim loại từ lớp kim loại bề mặt vào vì kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt. Chính vì vậy mà kim loại tinh khiết dễ nung hơn kim loại có chứa nhiều tạp chất. Tấc độ nung kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Sự chênh lệt giữa nhiệt độ lò và nhiệt độ phôi - Kích thước phôi và cách sắp xếp chúng trong lò. - Hệ số dẫn nhiệt độ của vật nung. Hệ số truyền nhiệt độ đươc tính theo công thức sau: Trong đó : - Hệ số dẫn nhiệt độ . - Hệ số truyền nhiệt độ. - Tỷ trọng . c - Nhiêt dung. Khi nhiệt độ của phôi càng tăng lên thì hệ số truyền nhiệt càng giảm (do đó hệ số dẫn nhiệt càng ngiảm) . Thoạt đầu sự chênh lệch nhiệt độ giữa lò và phôi thường lớn, lớp bề mặt phôi được nung nóng nhanh chóng và sự chên lệch nhiệt độ giữa lớp trong và lớp ngoài của phôi cũng lớn. Vì vậy lớp bề mặt thường bị rãn nở nhiệt nhiều hơn lớp bên trong do đó cũng hay xuất hiện các vết nứt vĩ mô hoặc các vết nứt tế vi. Đối với hai sản phẩm thân của cần khởi động không cho phép những vết nứt đó thì đương nhiên các vết nứt đó bị coi là phế phẩm. Nêú nung không đúng kĩ thuật thì phôi có thể bị nứt rất lớn và không thể dập dược nữa. Khi nung phôi với đường kính nhỏ của thép C45 ta có thể không tính đến tấc độ nung. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao trong sản xuất ta phải tính đến thời gian nung cần thiết .thời gian nung phôi được tính teo công thức của M.n. Đô-brô- khốt-tob như sau: T= akD ở đây T - thời gian nung tính bằng giờ a - hệ số tính đến cáh xếp phôi trong lò . k - hệ số tính dến thành phần các bon và thành phần các phân tố hợp kim trong kim loai. Tra trong bảng tính hệ số tính đến cách xếp phôi ta được: a=2. Đối với thép ít các bon: k =10 Từ đó ta có thời gian nung phôi của phôi thân cần khởi động là: T=2.10.0,002=0,0018 giờ Để tính thời gian nung một cách chính xác tốt nhất ta sử dụng công thức kinh nghiệm đã đươc ghi lại thành các chỉ tiêu hay trong sổ tay của ngành Ngoài phương pháp nung bằng ngon lửa ta có thể tham khảo một số phương pháp nung hiện đại như : - Nung bằng điện tiếp xúc - Nung bằng dòng điện cảm ứng - Nung bằng dung dịch điện phân 2.2. Làm nguội Quá trình làm nguội các vật rèn sau khi rèn,dập xảy ra ngược lại với quá trình nung nóng. Tất cả các hiện tượng xảy ra trong thép ở quá trình nung nóng thì đều được nhắc lại trong quá trình làm nguội theo thứ tự ngược lại . Quá trình làm nguội gồm hai giai đoạn : 1. Giai đoạn làm nguội trong khi rèn dập: Giai đoạn này kim loại được truyền nhiệt ra ngoài không khí và truyền nhiệt trực tiếp vào dụng cụ rèn -dập. Mặt khác phôi bị biến dạng sản ra nhiệt năng lai góp phần làm tăng nhiệt độ phôi . Đặc biệt là khi dập trên máy búa vì nó có tốc độ cao. Nhiệt năng này làm nung nóng phôi thêm. Điều này có thể nhận thấy bằng mắt thường nhiệt độ tại vùng biến dạng cao hơn các vùng khác (nhìn thấy màu của vùng biến dạng sáng hơn ). Tính toán tỷ mỉ xem ở thời gian nào vật rèn được làm nguội với tốc độ cao hơn là một việc rất khó, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Nhưng chúng ta cần phải chú ý rằng giảm tốc độ nguội của phôi trong giai doạn đang rèn- dập là một việc hết sức có kinh tế ,kỹ thuật nhất là đối với vật phải rèn dập lâu. Trong kĩ thuật người ta đã nghĩ cách ngăn cản sự toả nhiệt của phôi bằng con đường bức xạ. Nếu dùng các phương tiện ngăn bức xạ có thể tăng thời gian rèn lên đến 4060 %. Thời gian làm nguội của vật rèn từ nhiệt độ bắt đàu rèn đến nhiệt độ kết thúc rèn –dập sẽ giả định là thời gian gia công kim loại bằng áp lực. Tuy nhiên đối với chi tiết của cần khởi động thời gian gia công bằn áp lực nhanh nên ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của giai đoạn này. Làm nguội sau khi thôi rèn . Sau khi thôi rèn nếu chế độ làm nguội không đúng có thể xảy ra các hiện tượng cong vênh, nứt rạn. Nếu trong quá trình nung phôi bị nứt rạn nhỏ hoặc cong vênh thì rèn có khuyết tật này còn có thể khắc phục được nhưng sau khi thôi rèn mà chi tiết bị cong vênh hay nứt rạn thì các chi tiết đó hoặc trở thành phế phẩm ,hoặc phải khắc phục khó khăn. Hơn nữa, sau khi thôi rèn còn có nhiều ứng suất dư hơn là khi nung nóng. Vì ngoài ứng xuất nhiệt ra trong quá trình rèn-dập do biến dạng không đồng đều nên trong chi tiết có ứng suất dư lớn . Nói tóm lại, quá trình làm nguội sau khi thôi rèn cũng hết sức quan trọng. Về kĩ thuật, việc làm nguội không phức tạp lắm, nhưng nếu ta không chú ý thì có thể gây ra phế liệu hàng loạt. Đối với chi tiết nhỏ như thân của cần khởi động sau khi thôi rèn ta xếp thành từng đống lớn trong lò kín để cố gắng làm cho tốc độ nguội càng thấp càng tốt. 3. Kiểm tra chế độ nhiệt . Kiểm tra chế độ nhiệt có nghĩa là kiểm tra nhiệt độ nung, thơì gian nung, nhiệt độ trong quá trình rèn,dập và thời gian rèn – dập, cuối cùng là kiểm tra chế độ làm nguội. Muốn kiểm tra thời gian ta dùng đồng hồ tự động như rơ-le thời gian. Muốn kiểm tra nhiệt dộ nung hay nhiệt độ thôi rèn ta có thể dùng mắt thường, theo nguyên tắc phân biệt màu sắc màu càng sáng thì nhiệt độ càng cao. Thường thì công nhân có kinh nghiệm có thể dùng mắt thường xác định khá chính xác vì rằng từ khoảng 6000 đến 12000 thì kim loại thay đổi khá rõ rệt khoảng 500 một. Những người thợ có kinh nghiệm có thể xác định nhiệt độ bằng mắt thường với dung sai khoảng 300 . Ngoài ra ta có thể dùng thiết bị đo nhiệt độ gián tiếp như hoả quang kế . VI. phôi tính toán và biểu đồ tiết diện của nó. 1. Xác định kích thước phôi tính toán của vật rèn. Vật rèn được dập tốt hay không là phụ thuộc và phương án công nghệ có hợp lý hay không, chọn các bước dập dựa trên diện tích tiết diện ngang của vật rèn kể cả vành biên, từng phần riêng biệt của vật rèn theo chiều dài và các đại lượng tương ứng của chúng . Cần phải tạo ra phôi có kim loại phân phối ở từng phần riêng đủ để điền đầy lòng khuôn và còn lượng kim loại ra khỏi lòng khuôn đồng đều nhưng không phải chất kim loại đầy lòng khuôn. Mỗi diện tích tiết diện ngang của phôi chuẩn bị phải bằng tổng diện tích tiết diện của vật rèn và vành biên tương ứng. Tạo được phôi như thế không những tạo được vật rèn chất lượng cao, vành biên đồng đều phế liệu ít mà còn giảm mòn và hư hỏng khuôn dập. Để đạt được mục đích đó dẫn đến xây dựng phôi tính toán và biểu đồ tiết diện vật rèn . Từ cấu tạo của vật rèn dẫn tới phải chọn lòng khuôn chuẩn bị cần thiết. Nhiều kích thước của lòng khuôn chuẩn bị phụ thuộc vào của phôi ban đầu, nên kích thước của phôi ban đầu có ảnh hưởng rất lớn đến cách chuẩn bị lòng khuôn chuẩn bị như vậy việc xác định kích thước của phôi ban đầu, chọn cụm lòng khuôn cần thiết và cấu tạo của nó có quan hệ mật thiết mới nhau . Sau khi tính được thể tích phôi rồi, việc chọn kích thước phôi cho vật dài rất quan trọng, nó quyết định cả quy trình công nghệ tiếp theo. Ta có thể chọn nhiều phôi có kích thước khác nhau cho một vật dập miễn là tính toán phôi được tính toán đầy đủ Thực tế đã chứng minh rằng, phương pháp tốt nhất để xác định và giải quyết phương án công nghệ này là phương pháp phôi tính toán và biều đồ tiết diện của nó. Diện tích tiết diện phôi tính toán ở vị chí bất kì Stt theo công thức : Stt = Svr + Sb = Svr + 1,4 Sr Trong đó Svr - diện tích tiết diện vật dập ở vị chí bất kỳ ; Sb - diện tích tiết diện vành biên ; Sr - diện tích tiết diện rãnh vành biên xác định theo bảng 65 , Sr =0,8 cm2 Đường kính phôi tính toán ở vị trí bất kỳ theo công thức : = Svt ; dt = 1,13 Tính toán hàng loạt giá trị dt cho nhiều tiết diện của vật rèn khác nhau, đặt các đoạn đường kính nhận được trên đường thẳng của tiết diện đấy và nối các đoạn thẳng thành các đường liên tục ta được bản vẽ phôi tính toán hay biểu đồ đường kính Ta cắt vật rèn ở 14 tiết diện điển hìn,Ta lập được bảng sau : tt Svr, mm2 Sr, mm2 1.4Sr, mm2 Svr, +1.4Sr Dt= 1.13x 1 0 80 112 112 12 2 153 80 112 256 18 3 397 80 112 509 26 4 161 80 112 273 18.3 5 143 80 112 255 17.6 6 138 80 112 250 17.4 7 150 80 112 262 17.9 8 126 80 112 238 16.9 9 118 80 112 230 16.4 10 196 80 112 308 21.8 11 105 80 112 217 14.6 12 99 80 112 211 16 13 226 80 112 338 15.8 14 133 80 112 245 17 Từ bảng trên ta dựng được giản đồ đường kính của phôi thân cần khởi động 2. Tính toán tiết diện trung bình. Phôi tính toán trung bình là là hình trụ có đường kínhDtbcó chiều dài bằng chiều dài vật rèn(lt=lvr) và thể tích bằng tổng thể tích vật rèn (Vvr) và vành biên(Vvb). Thể tích phôi dập được tính theo công thức: Vp =k(Vvr +Vp.l) Trong đó :Vvr - thể tích vật dập tính ở trạng thái nguội: =37500mm2 Vpl - thể tích toàn bộ phế liệu k - hệ số tính đến lượng kim loại bị hao cháy :=1.015 vì vật dập không có mạch nối hay màng ngăn lỗ nên: Vpl=Vvb +Vch trong đó Vch thể tích kim loại dành để kẹp kìm. Thường phải tính thể tích phần chuôi này theo điều kiện LchD0. Thay vào ta được Vp =52880mm2 Stb = = = 224 mm2 . Dtb = 1.13 = 17. mm2 . 3. Xác định kích thước phôi. Ta có; Sp, =Sv – K(Sv –Se) Trong đó Sv===329mm2 = = 268 mm2. K===0.015. Thay vào ta được Sp,=328 mm2 =1.13=20.5mm vậy ta chọn phôi có kích thước như sau D xL=22x14. Tính toán thêm cả phần kẹp phôi ta được D xL=22x16.5 VII. Xác định số lượng và thứ tự các nguyên công . Việc xác định số lượng và thứ tự các nguyên công chỉ được tiến hành sau khi đã xác định được bản vẽ vật dập, hình dáng và kích thước phôi và thiết bị để chuổn bị nguyên công cuối cùng . A.V . ê -ben xki đã đưa ra một phương pháp tính số lượng các lòng khuôn chuổn bị cần thiết cho các vật dập dọc. Theo ông thì các yếu tố ảnh hưởng đến số lượng các nguyên công chuổn bị cần thiết cho một vật dập dọc được biểu thị bằng hai hiệu số sau: Công để biến phôi có hình dáng đơn giản thành phôi định hình sẽ tỉ lệ với đại lượng : = Dgd(max) - đường kính lớn nhất trên giản đồ đường kính: = 26 mm. Dgd(tb) - giá trị trung bình của giản đồ đường kính : = 18 mm Thay vào ta được = 1.44. Công để chuyển lượng kim loại vào các rãnh của lòng. Khuôn chuẩn bị phụ thuộc vào quãng đường dịch chuyển của nó, đường đi càng dài càn lớn , mà đường đi lại phụ thuộc vào kích thước phôi. Ta có thể biểu thị sự phụ thuộc ấy bằng đại lượng sau . = Lgd –chiềi dài gản đồ , bằng chiều dài vật dập := 231. Thay vào ta được =12.8. Theo đồ thị chọn các nguyen công chuổn bị trong dập thể tích (hình 110. sách công nghệ rèn và dập thể tích )ta tìm được trên giản đồ này một điểm nằm trng vùng 3 . Tức ta phải cần lòng khuôn ép tụ hở. vậy ta chọn thứ tự nguyên công như sau. cắt- nung phôi –vuốt ép tụ- khuôn tinh- cắt chuôi- cắt vành biên–nắn phẳng. Xác định cỡ thiết bị : Cỡ thiết bị dùng cho nguyên công cắt phôI chuẩn bị . lực cắt được tính theo công thức: P= i .F trong đó: F- diện tích vật rèn chịu cắt. - giới hạn bền đứt. i= 0.8 thay F=380mm2 . =38kg/mm2 ta được P=12 tấn vậy ta chon máy trục khuỷu thân kín 40 tấn. Các thông số kĩ thuật của máy. Lực danh nghĩa,tấn 40 Kích thước lớn Nhất của phôi khi cắt một phôi Đườn kính hình tròn 40 Cạnh hình vưông 35 Chièu rộng dải 120 Hành trình đầu trượt 32 Chiều dài phôi khi làm việc cố định Nhỏ nhất 25 Lớn nhất 1000 Số hành trình làm việc trong một phút 45 Trọng lượng máy không lớn hơn,tấn 0.9 2. Tính toán và chọn máy búa cho các nguên công Vuốt, ép tụ, Uốn,Dập tinh,Cắt chuôi Trọng lượng phần rơi của máy búa được xác định theo công thức . Gm = 5,6.10 –3 ( 1 –0.0005 D np ) x {3.75 (l3 + ). ( 75 +0,001 D2np ) + Dnp ( ++) x ln [1 + ] }x( 1 +0.1 ) Trong đó Dnp =1.13 - Đường kính tương đương quy đổi của vật dập có hình chiếu bằng không tròn xoay Fn – Diện tích vật dập trên hình chiếu bằng . ln – chiều dài vật dập trên hình chiếu bằng mm . btb = -chiều dài vật dập trung bình trên hình chiếu bằng , mm,; -giới hạn bền kéo của vật liệu khi ở nhiệt độ thôi dập. Ta có ; Fn =3520 mm2 Dnp =67 ; ln = 230 mm ; btb = 15 mm ; =4.2 Thay vào ta được Gm =168 kg . Ta chọn máy búa có trọng lượng phần rơi 0.63 tấn Ta có các thông số kĩ thuật của máy. Tên các thông số Trị số Hành trình làm việc lớn nhất của đầu trượt, mm Năng lượng va đập KG Khoảng cách nhỏ nhất từ đầu trượt đến tấm giữ khuôn dập h Kích thước đầu trượt theo hướng vuông góc với hình vẽ Kích thước tấm giữ khuôn vuông góc với hình vẽ 0,63 1600 180 380 600 3. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công cắt vành biên . Cắt vành biên có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu dập nóng, máy ép ma sát trục vít, máy ép trục khuỷu vạn năng . Ta chọn máy ép trục khuỷu vạn năng để cắt vành biên Cắt vành biên có thể tiến hành ở trạng thái nóng hay trạng thái nguội . Đối với thép C45 trọng lượng 0.35 kg ta chọn trạng thái cắt nguội Chọn máy cắt Lực cần thiết để cắt P = 1,4Fc Diện tích cắt khi chiều dầy z và chu vi cắt Cvr: Fc =z. Cvr = 1.490 =490mm Thay vào ta được P = 29.890 tấn Vậy ta chọn thiết bị cắt vành biên than cần khởi động là: máy ép trục khuỷu vạn năng 40 tấn. Ta có các thông số cơ bản của máy ép. Tên thông số Trị số Lực ép danh nghĩa, tấn Hành trình S của đầu trượt, mm Lớn nhất Nhỏ nhất Khoảng cách lớn nhất H giữa bàn máy và đầu trượt ở vị trí lớn nhất khi hành trình lớn nhất Kích thước bàn máy, mm B L 40 70 10 280 400 600 4.tính toán và chọn thiết bị Nắn Lực cần thiết để nắn P: = Fvr. P Trong đó Fvr: là diện tích hình chiếu vật rèn trên mặt phân khuôn: Fvr =3500mm2 p - áp suất riêng trên một đơn vị diện tích : p= 10( tra bảng 113 sách tra cứu rèn và dập nóng) thay vào ta được P= 35000 kg Vậy ta chọn máu ép trục khuỷu vạn năng 40 tấn. B.tính toán và thiết kế khuôn I.Tính toán thiết kế khuôn cắt phôi. 1. tính toán. Để nâng cao chất lượng bề mặt cắt, đối với các phôi thanh không lớn nắm như 22 ta chọn khuôn cắt trên máy cắt trục khuỷu vạn năng . Kích thước bao của lưỡi cắt phụ thuộch vào khoảng trống để lắp nó Đối với phôi tròn ta có: Bán kính lượn của dao : R=+e Trong đó: d - đường kính thép cán bị cắt. e- Sự trênh lệch nhau giữa bán kính rãnh cắt và thép bị cắt. tra bảng 8 .sách tra cứu rèn và dập thể tích ta được e:=1 vậy R=12mm Sự trùng nhau giữa hai lưỡi dao c:=20mm 2. Bản vẽ thiết kế. 3.Bản vẽ tổng khuôn. II. Tính toán thiết kế khuôn dập trên máy búa. A. Thiết kế 1. tính toán thiết kế lòng khuôn vuốt. Như ta đã biết, đối với các vật dập dài ta có thể chọn phôi với các kích thước khác nhau, đường kính phôi có thể thay đổi trong phạm vi từ Dgđ (tb)= . Tương ứng với các giá trị đường kính ấy ta có thể tính được độ dài phôi thay đổi từ L0 (min)= đến Lgđmax . Như trên ta đã chọn phôi có độ dài, thì ta phải vuốt cho đến khi LPh = Lgđ thì mới tạo ra được sự chảy theo đường vuông góc ngắn nhất trong khi biến dạng ở lòng khuôn cuối cùng, tức là khống chế mọi sự chảy dọc trục . Trong thực tế giản đồ đường kính của vật dập là các đường cong tương đối liên tục mà vuốt lại không tạo ra phôi có sự thay đổi đường kính liên tục được, nên khi ta chọn phôi với L0 < Lgđ thì ta phải phân đoạn trên giả đồ đường kính .Bằng cách ấy ta đã thay đổi giản đồ đường kính từ một đường cong liên tục thành đường bậc thang song song với trục. Hay nói cách khác trước khi tạo phôi là một hình tròn xoay phức tạp như giản đồ đường kính vật dập ta vuốt phôi thành hình trục bậc đơn giản. Dựa vào giản đồ đường kính, để giảm nguyên công vuốt ta chọn phôi ban đầu có đường kính lớn nhất của trục bậc tức là lấy 22 . Lòng khuôn để thực hiện nguyên công vuốt gọi là lòng khuôn vuốt. Có lòng khuôn vuốt kín và lòng khuôn vuốt hở . Vì vật dập còn qua nguyên công ép tụ nên ta thiết kế lòng khuôn ép tụ hở cho dễ thiết kế gia công lòng khuôn . Lòng khuôn vuốt hở được thiết kế giống các đầu búa phẳng trong công nghệ rèn , phần cơ bản của lòng khuôn là cầu vuốt với kích thước bv và L1. Vì trong đại bộ phận các trường hợp vuốt là nguyên công chuẩn bị đầu tiên,cho nên vị trí của lòng khuôn vuốt bao giờ cũng ở phía trái khuôn để khi phôi từ lò chuyển sang búa sẽ vaaof lòng khuôn vuốt trước sau đó mới chuyển sang các lòng khuôn khác không phải vận chuyển phôi vòng lại ( lò bao giờ cũng đặt phía trái búa ) . Thường thì vị trí của lòng khuôn vuốt đặt sát mép trái khuôn. Vì phôi không dài nắm nên ta đặt lòng khuôn song song với mép khuôn, và có thể lợi dụng “tường chắn” phía sau lòng khuôn vuốt làm cữ khi vuốt . Cách tính toán thiết kế lòng khuôn vuốt chủ yếu là tìm ra các kích thước h1 và bv . h1 là khoảng cách hai mặt cầu vuốt khi khuôn ở vị chí thấp nhất ( hai mặt khuôn chạm nhau ) . Vậy thì h1 phải lấy bằng đường kính nhỏ nhất cần vuốt . Theo A . V . Re-bin-xki ta có : h1 = (0,7 0,8 ) Dgđ . ở đây Dgđ - đường kính tính toán theo giản đồ tại đường kính nhỏ nhất cần vuốt. Theo giản đồ ta có Dgđ =16 Thay vào ta được h1= 12 Chiều rộng lòng khuôn vuốt b.v có thể lấy bằng : bv= (1,2 1,8 ) D0 D0 là kích thước phôi ban đầu :=20 . Thay vào ta được bv=40 . Chiều dài cầu vuốt có thể được tính toán theo công thức sau ; L1 = (1.21.8 ) D0 , hay L1 = 2739 cm Ta chọn : L1=35 Chiều dài L2 của lòng khuôn vuốt có thể được tính toánc theo các công thức theo công thức hình học đơn giản : Khi vuốt theo kiểu kéo phôi từ khuôn về phía công nhân thì : L2 = + - L1 Trong đó F0 là tiết diện ngang ban đầu. Vvuốt – là thể tích phần phôi cầu vuốt. LH – chiều dài phần đầu phôi không cầu vuốt. Thay LH =30 mm ; L1 = 30 mm ; =200 mm : Ta được L2 = 200 mm Ta được Để tránh hiện tượng kẹp phôi, khi dập theo kiểu kéo phôi ta phải kéo dài phần kích thước L2 ở khuôn trên lên một đoạn. Các bán kính góc lượn trên lòng khuôn vuốt được lấy như sau; R3 = 0,25L1 hay r = 0,25. 30 = 7.5 mm R2 = 6 16 chọn R2 = 8 R5 = 6 32 chọn R5 = 6 Xác định chiều sâu của lòng khuôn e = 2.5 h hay e = 2,5 . 12 = 15 mm Vài điểm cần lưu ý trong khi vuốt . Khi vuốt phải dập nhiều nhát kế tiếp nhau phôi sẽ bị biến dạng từng phần một . Trong quá trình vuốt người ta phải cho phôi chuyển động dần dần vào vùng làm việc của đầu búa. Sau mỗi nhát dập lại chuyển phôi vào bước định sẵn .Trong trường hợp này ta phải vuốt cả hai chiều thì ngoài động tác chuyển phôi ta còn phải làm động tác lật phôi 900. Ta có ba phương pháp lật phôi sau: - Phương pháp lật phôi theo đường xoắn vít ( tức sau mỗi nhát dập lại lật phôi đi 900 và cứ 4 lần lật phôi thì lại lật phôi đi một bước ) . - Vuốt liền một mạch suốt cả chièu dài phôi sau đó lật đi 900 và cứ vuốt như vậy cho đến hết. Phương pháp sau mỗi nhát dập sẽ lật phôi đi 900 và sau nhát dập thứ hai ta lại vị trí ban đầuvà chuyển đi một bước. Phương pháp này phù hợp với việc cấp phôi bằng tay nên ta chọn phương pháp này. Các loại phế phẩm trong nguyên công vuốt thường gặp là : ngậm than , vặn vỏ đỗ , hụt kích thước , nứt rạn trong ruột phôi . v. v.. Ta phân tích sơ bộ nguyên nhân gây ra các loại phế phẩm trên cà các loại chú ý trong khi vuốt . a.Ngậm than . Hiện tượng ngậm than khi vuốt thường sảy ra do bước chuyển phôi quá nhỏ . Muốn tránh hiện tượng này ta phải chú ý sao cho bước chuyển phôi > .Nghĩa là bước chuyển phôi phụ thuộc vào độ biến dạng . b.Mất ổn định . 1. Trong quá trình vuốt, khi tiết diện ngang là hình chữ nhật (hoặc vuông ) xuống phôi có kích thước về hai chiều ( HK và BK ) đều nhỏ hơn hai đầu ( H0 và B0 ) ta vuốt có lật phôi . Trong trường hợp này ta hay gặp phế phẩm do mất ổn định hoặc bị vặn vỏ đỗ. Nguyên nhân này là khi lật phôi không chú ý lật đúng 900 ,phôi bị đặt nghiêng và bị vặn vỏ đỗ - Nứt ở vùng ruột phôi. - Khi vuốt ở phôi tròn do tính biến dạng không đồng đều, tại vùng ruột phôi có ứng suât kéo theo chiều vuông góc với chiều lực tác dụng cho nên hay nứt ở vùng ruột phôi , Để khắc phục hiện tượng này khi vuốt phôi tròn bằng đầu búa phẳng ta vuốt phôi tròn thành phôi vuông nội tiếp hình tròn phôi ban đầu . b. Bản vẽ thiết kế 2.Tính toán thiết kế lòng khuôn ép tụ . a. tính toán. ép tụ là một nguyên công phân bố lại kim loại, nhằm làm tăng tiết diện chỗ này bằng cách giảm tiết diện chỗ khác mà không thay đổi độ dài phôi . Hình dáng lòng khuôn ép tụ được thiết kế giống hình dáng giản đồ đường kính Cũng giống lòng khuôn vuốt lòng khuôn ép tụ thường đặt ở mép khuôn. Ta đã đặt lòng khuôn vuốt ở phía bên trái thì ta đặt lòng khuôn ép tụ ở mép phải, để dành phần trung tâm cho lòng khuôn cuối cùng cần dập với lực lớn hơn. Trên lòng khuôn ép tụ có một bộ phận goị là cầu thắt dùng để phân rõ danh giới giữa phần chuôi để kẹp kìm với phôi . Khi dập trong lòng khuôn ép tụ hở thì sau mỗi nhát dập ta phải lật phôi khoảng 900 như vậy sau khoảng 510 lần ta nhận được phôi có tiết diện ngang hình elip . Muốn thiết kế lòng khuôn ép tụ ta căn cứ vào giản đồ đường kính vật dập . Nói chung nhiệm vụ của nguyên công ép tụ là chuẩn bị phôi theo đúng giản đồ đường kính . Các kích thước cơ bản của lòng khuôn ép tụ là hb (ở phần bị ép ) và hH (ở phần được tụ kim loại . Ta có hb = ( 0.70,9 ) Dgđ(min) . ở đâyDgđ(min) = 14 . ta chọn hệ số là 0,8 thay vào ta có hb = 0,8 x14 = 11 Chiều cao lòng khuôn được xác định theo bảng sau: Tiết diện Kích thước dph theo giản đồ Hệ số Chiều cao lòng khuôn h = dph 1 12 0.8 9.6 2 18 0.8 14.4 3 26 1.1 28.6 4 18.3 1.1 20.2 5 17.6 1.1 19.4 6 17.4 0.85 14.5 7 17.9 1.1 19.6 8 16.9 0.85 14.4 9 16.4 0.85 14 10 21.8 1.1 24 11 14.6 0.85 12.4 12 16 0.85 13.6 13 15.8 1.1 17.4 14 17 0.85 14.6 15 12 0.85 10.2 Chiều rộng lòng khuôn ép tụ hở được tính như sau : bet = + 10 ở đây Fph là diện tích tiết diện ngang:= 314mm2 Phôi đã qua nguyên công vuốt thì bet phải nằm trong giới hạn Dgđ (max ) + 10 mm > bet > 1.5 D0 ta chọn bet=40. b. Bản vẽ thiết kế. 3.Tính toán thiết kế lòng khuôn Uốn.. a. tính toán. Như đã phân tích ở phần phân tích hình dáng chi tiết . Ta có thể uốn hai góc R30 và R90 cùng một lúc ,còn góc R115 ta kết hợp cùng với nguyên công cuối cùng . Prôfilòng khuôn uốn được xây dựng sao cho nội tiếp hình bao trên hình chiếu bằng của vật dập khe hở giữa hình bao vật dập trên hình chiếu bằng của lòng khuôn uốn ta lấy bằng 2 mm. Việc lấy kích thước bao lòng khuôn uốn rộng hơn kích thước lòng khuôn dập ở những đoạn chuyển tiếp trên vật dập có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối đối với góc uốn gấp như vị chí góc 900 . Vị chí lòng khuôn uốn trên mặt phân khuôn uốn phải làm sao cho kim loại dễ điền đầy lòng khuôn, tháo vật dập ra khỏi lòng khuôn dễ dàng và đặt và lòng khuôn tương đối thuận lợi để cho quá trình uốn tương đối đồng đều không bị kéo phôi về một phía và tạo vết gấp. Ngoài ra ta phải thiết kế phần nồi của lòng khuôn dưới có độ bền tương đương đương nhau và các phần nồi của khuôn trên và khuôn dưới bằng nhau . b. Bản vẽ thiết kế. 4.Tính toán thiết kế lòng khuôn Cuối cùng. a. tính toán. Lòng khuôn tinh là lòng khuôn cuối cùng. Sau khi kim loại đã điền đầy lòng khuôn tinh thì nhiệm vụ dập trên máy búa kết thúc . Các kích thước cơ bản của lòng khuôn được tính toán như sau. 1. Bán kính góc lượn . Bán kính góc lượn của khuôn gồm có hai loại ; góc lượn trong với bán kính r và bán kính góc lượn ngoài R . Nói chung bán kính trong của khuôn không nên làm nhỏ quá, vì rằng kim loại muốn chảy vào các góc đấy phải thắng được trở lực biến dạng rất lớn do đó không những tốn năng lượng dập mà còn bị hỏng khuôn (các vết nứt ở bên trong quá nhỏ) . Các bán kính lượn ở bên ngoài không lên làm nhỏ quá . nếu R nhỏ có thể gây ra hai trường hợp sau đây : Các góc lượn R nhỏ dễ bị nát trong quá trình dập làm cho thành lòng khuôn bị lõm và giữ vật dập ở trong lòng khuôn không bật ra được . Khi kim loại nhỏ quá sẽ làm cho kim loại chảy không theo ý muốn của ta tạo ra các vết ngậm than, tức không tạo ra thành phẩm có chất lượng đảm bảo được mà có khi 100% là phế phẩm . Ngoài ra nếu bán kính góc lượn quá nhỏ, các mép lòng không được tròn với bán kính đủ lớn thì các thớ kim loại bị đứt đoạn và cũng làm giảm chất lượng sản phẩm . Trong thiết kế khuôn ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau ; Khi < 2 thì r = 0.05 h + 0.5 ; R = 2.5r + 0.5 Thay h = 17 ta được r = 1.5 , R = 3.5 ; 2. Góc nghiêng thành lòng khuôn. Trong tính toán lượng thừa của vật dập ta đã thiết kế được góc nghiêng thành lòng khuôn =50 . 3. Vành biên và rãnh thoát biên. Vành biên và rãnh thoát biên được thiết kế trong phần(a .iv) 4. Khoá khuôn. Vì đây là một chi tiết mà đường phân khuôn không nằm trên cùng một mặt phẳng nên tạo ra lực trượt đẩy nửa khuôn dưới và trên . Để cân bằng lực trượt này ta có thể làm khoá khuôn bằng những cách sau : a). Đặt hai vật vật rèn quay đâù ngược nhau b). Đặt vật rèn nghiêng đi để đặt vật rèn nghiêng đi để tạo đầu và đuôi vật rèn nằm trên cùng một chiều cao c). Tạo cho khuôn có bậc để chống sự dịch chuyển Ta chọn phương án b . Với phương án trên ta chọn mặt phân khuôn và lòng khuôn tinh như bản vẽ sau. b. Bản vẽ thiết kế. 5. Tính toán thiết kế lòng khuôn Cắt Chuôi. a.Tính toán. Sau khi dập tinh song ta tiến hành nguyên công cắt chuôi. Dao cắt được sắp xếp một trong 4 góc khuôn phụ thuộc vào vị trí các lòng khuôn khác. Kích thước của lòng khuôn cắt phụ thuộc vào hình dáng kích thước của vật rèn,vành biên và phôi ban đầu . Dao cắt đặt lệch tâm khuôn một góc =15-300 phụ thuộc và thao tác của công nhân khi cắt và vị trí các lòng khuôn cắt . - Chiều cao lòng khuôn cắt H:=Dph+20 =42mm. - Bề rộng lòng khuôn cắt B:= Dph +20 =42mm Các kích thước còn lại được tiêu chuẩn hoá. b.Bản vẽ thiết kế 6. Vị trí các lòng khuôn . Sắp xếp vị trí lòng khuôn là vấn đề quan trọng, nó có ảnh hưởng chính đến tuổi thọ của lòng khuôn và độ bền của máy búa. Vì vậy khi sắp xếp vị trí ta cần phải chú ý tới tâm của máy búa, tâm của khuôn và của lòng khuôn. Tâm của lòng khuôn là điểm phản lực của tổng hợp lực tất cả các lực làm biến dạng kim loại. Vấn đề sắp xếp các lòng khuôn chuẩn bị và dao cắt sẽ sẽ quyết định sau khi đã sác định vị trí lòng khuôn dập và lòng khuôn cuối cùng. Lòng khuôn chuẩn bị đầu tiên cần đặt đối diện với vòi thổi sạch để cho vòi thổi sạch oxit của phôi không rơi vào các lòng khuôn dưới. Lòng khuôn cần phải sắp xếp theo quy trình công nghệ, để khi chuyển phôi từ lòng khuôn này sang lòng khuôn khác có đoạn đường ngắn nhất: thứ tự này chỉ được thay đổi trong trường hợp lòng khuôn cuối cùng xảy ra xa quá phạm vi cho phép so với tâm búa; Sắp xếp lò nung cần phải phù hợp với vị trí của lò nung và máy cắt vành biên phục vụ cho máy búa. Ngoài ra khi sắp xếp các lòng khuôn cần có vị trí tương quan cho công nhân có vịẻpí tương quan lẫn nhau sao cho có thao tác hợp lí nhất . Vậy ta có vị trí của các lòng khuôn như sau. 7. Bề dày thành lòng khuôn và khoảng cách giữ các lòng khuôn. 7.1. Tính toán sơ bộ khoảng cách giứa các lòng khuôn Tính toán độ bền lòng khuôn trên máy búa là một vấn đề rất phức tạp. Vì thế bề dày của thành lòng khuôn đến mép khuôn S1 và giữa các lòng khuôn S2 lấy theo kinh nghiệm. Hình dạng lòng khuôn cũng ảnh hưởng lớn đến độ bền khuôn. Chiều dày cho phép tối thiểu của thành lòng khuôn và thành giữa các lòng khuôn nhờ xác định của các đại lượng phụT,tìm theo đồ thị (h. 179) T=20 Khoảng cách của thành khuôn cuối cùng đến mép khuôn S =T Chiều dày giữ các lòng khuôn S1=T cos220 mm. Như vậy chiều rộng của khối khuôn sẽ là: B=40+20+40+100+20+40 =260. Khoảng cách từ mép lòng khuôn đến miệng khuôn để cặp kím S 2= S1. Ta chọn S2 =20mm Bề dầy ở cuối lòng khuôn xác định theo đồ thị S3=35 Chiều dài khối khuôn sẽ là: A=20 +208+35 =263 7.2. Kích thước khối khuôn Kích thước khối khuôn dập phù hợp với các số lượng, kích thước và cách sắp xếp lòng khuôn và khoảng cách giữa chúng với nhau. Chiều cao của khối khuôn cần phải lớn hơn Hmin xác định theo đồ thị. Xác định theo chiều sâu lớn nhất hmax của lòng khuôn. Theo những tính toán trên ta chọn được khối khuôn sau:275 x 300 x200. 7.3. Góc kiểm tra . Hai trong số bốn mặt hông khuôn để được để thô hai mặt còn lại để gia công cơ. Hai mặt hông này chỉ cần gia công một rãnh rộng cao 50-60 mm kể từ mặt phẳng phân khuôn. Góc kiểm tra thường làm ở góc trước của khuôn mà cạnh bên của chúng ít bị cắt bởi lòng khuôn hở. Góc kiểm tra để làm chuẩn khi gia công và kiểm tra độ lệch khuôn khi lắp và chỉnh khuôn trên máy búa. Từ các yếu tố trên ta chọn góc kiểm tra ở góc trái phía trước khuôn. 8. Mịêng khuôn để cặp kìm. Miệng khuôn để cặp kìm là hốc đặc biệt ở phía trước khuôn ở các lòng khuôn cuối cùng , sơ bộ và chuẩn bị . Miệng khuôn để cặp kìm là để xoay thỏi kim loại hay xoay phôi cặp vào kìm đồng thời để dễ lấy vật ra khỏi lòng khuôn. Ngoài ra miệng khuôn còn dùng để đổ kim loại dễ chảy như nhựa cứng để kiểm tra kích thước lòng khuôn. Tra bảng ta được. D B A R 22 40 26 10 Kích thước rãnh đổ chì Gvr,kg f C 0.3 6 1.5 Vậy ta có bản vẽ thiết kế sau. 9. Kiểm tra độ bền khối khuôn. Kích thước của khối khuôn thường được kiểm tra theo kinh nghiệm. Đối với loại máy búa nhỏ hơn 4 tấn thì phần diện tích mặt phân khuôn chạm nhau khi dập phải đến 300cm2 cho một tấn trọng lượng phần rơi của búa . ở đây diện tích mặt gương của khuôn là 325 cm2 nên ta chọn khối khuôn như trên là đủ bền 10. bản vẽ tổng khuôn. III.thiết kế khuôn cắt vành biên Sau khi dập vật rèn trong khuôn hở trên máy búa dập nóng ta cần phải cắt vành biên - đây là nguyên công quan trọng trong quy trình công nghệ rèn. Ta dùng loại khuôn cắt đơn giản . Khuôn cắt đơn giản gồm có cối cắt kẹp chặt vào áp cối, lắp trên bàn máy ép,chày kẹp vào áo chày hoặc kẹp chặt vào đế rồi bắt chặt vào đầu trượt của máy .Ngoài ra còn có bộ phận gỡ vành biên, và trụ, lắp dẫn huớng . Ta sử dụng máy ép chuyên dùng để cắt vành biên, Cấu tạo của khuôn cắt phụ thuộc vào loại máy ép ta dùng để cắt, cấu tạo hình dạng vật rèn và sản lượng vật rèn trong một năm. Phụ thuộc vào lực và chiều cao kín của máy ép đã chọn, có thể cắt nóng hay nguội. Đầu tiên chọn loại áo cối thấp để vật rèn rơi suốt qua bàn máy hay áo cối cao lấy vật rèn qua cửa của áo cối. Sử dụng cối nguyên hay hai mảnh kẹp chặt bằng nêm và áo cối, cối ghép nhiều mảnh kẹp chặt bằng vít. 1.Tính toán và thiết kế cối cắt Lưỡi cắt theo chu vi của cối gia công theo đường bao vật rèn ở mặt phân khuôn.Tiến hành điều chỉnh dựa theo kích thước vật rèn cắt thử. Nừu cối làm bé thì ta đặt vật rèn không tốt,cối sẽ cắt một lượng thừa ra vành biên, do đó cắt không đều là nguyên nhân làm nguyên nhân làm cong vênh vật rèn trong khi cắt. Ngược lại nếu cối cắt rộng hơn vật rèn trong khi cắt sẽ lôi ba via lên phía trên, ba via còn lại này phải đánh sạch trong gia công cơ như phay hay mài bằng máy mài giá thành sẽ không cao. Dựa vào các thông số kĩ thuật và đường bao của của phôi dập ta chọn cối hai mảnh kẹp chặt bằng nêm để dễ gia công và sửa khuôn. Như khi bị mài mòn chỉ việc mài hai mặt giáp nhau và sửa lại nhanh chóng. Để đảm bảo độ bền của cối cắt các kích thước Hmin và bề dày Bmin được tra trong bảng 101( sổ tay dập khối ) ta được: Bề dầy cầu vành biên hc Hmin Bmin 1 50 40 Bản vẽ thiết kế: 2.Chày và áo chày Tính toán : Hình dạng của chày cũng gia công theo bản vẽ của vật rèn nhưng cần chú ý: Vì đây là vật rèn có hình dáng phức tạp nên ta cho chày ôm vào vật rèn một đoạn làm chánh hiện tượng biến dạng vật rèn. Để tránh hiện tượng kéo ba via khi cắt ta gia công với độ hở tối thiểu=0.3 mm đối với loại khuôn cắt nhỏ , bảo đảm độ cứng vữ của chày vì không phải chế tạo chày quá dài . Vì vậy sử dụng áo chày là hợp lí nhất. b. Bản vẽ thiết kế. 4. Bản vẽ tổng khuôn Cắt vành biên. IV.tính toán thiết kế lòng khuôn nắn Tính toán. Sau khi cắt vành biên vật rèn thuờng bị cong vênh. Nên sau khi cắt vành biên ta sử dụng khuôn nắn dể đạt được vật rèn đúng theo yêu cầu kĩ thuật và kinh tế nhất. Tốt nhất là nắn ở trạng thái nguội trên máy ma sát và trên máy búa hay máy cắt vành biên sau khi đã nhiệt luyện và làm sạch o xyt. Vì đây là sản phẩm nhỏ nên ta có thể chọn máy cắt vành biên sau khi đã nhiệt luyện và làm sạch o xyt. Thiết kế lòng Khuôn Nắn. Lòng khuôn Nắn thiết kế theo kích thước vật rèn và cần tính toán thêm: - Cần tính thêm lượng co ngót ở nhiệt độ nắn - Kích thước theo mặt phẳng nằm ngang lấy thêm độ hở bằng nửa dung sai tương ứng . - Bán kính luợn bên ngoài R của lòng khuôn:R = r+2 - Trên máy ép trục khuỷu nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới hở 1mm. Để đơn giản khuôn nắn, giảm thời gian gia công nên: Đơn gian đường bao lòng khuôn đối với mặt phẳng phân khuôn vật rèn. Đối với các chỗ lồi lòng khuôn nắn làm sâu hơn 0,3-0.5 mm Từ các thông số trên ta thiết kế được lòng khuôn nắn sau: 2. Bản vẽ tổng khuôn. V.bôi trơn khuôn và yêu cầu của chất bôi trơn Khi dập nóng bôi trơn làm giảm ma sát, không mất tính chất bôi trơn khi khuôn bị nung nóng, bảo đảm làm sạch vật rèn, dễ dàng lấy vật rèn ra khỏi lòng khuôn, bảo đảm độ bền khuôn cao, ngoài ra khi bôi trơn còn không cháy, không khói để bảo đảm sức khoẻ cho công nhân làm việc. Đánh giá chất lượng bôi trơn theo đặc tính: không cháy , không hiếm, giá thành hạ, dễ phun(dễ quét)v.v. Chất bôi trơn có hiệu quả tốt là giảm công biến dạng khi gia công vật rèn đồng thời có khả năng làm giảm góc dập, giảm hao mòn của khuôn. Chất bôi trơn có thể giảm hao cháy kim loại nếu quét trực tiếp vào phôi. Khi phun chất bôi trơn vào lòng khuôn đồng thời có thể làm nguội và thổi sạch vẩy ô xít ở lòng khuôn. Nước huyền phù graphit người ta có thể sử dụng để phủ lên bề mặt của khuôn đã tẩy vết mỡ ở nhiệt độ 100-1500c. Nước nhanh chóng bốc hơi, trên bề mặt lòng khuôn còn lại một lớp graphit hạt mịn và đồng đều. Nó ở lại lòng khuôn một thời gian khá lâu. Bôi trơn chất này độ bền lòng khuôn tăng lên. Người ta cũng sử dụng rộng rãi chất huyền phù graphit trong dầu. Graphit sử dụng cho chất bôi trơn trên cơ sở nhũ tương cần độ tinh sạch cao 99,9%, kích thước hạt rất bé không quá vài mcron. Nên sử dụng chất bôi trơn vừa phải, dùng nhiều trong một thời gian là không cần thiết . Phần III. Thiết kế quy trình công nghệ sản phẩm PÊ ĐAN. Tương tự phần II ta thiết kế được ản phẩm pê đan như sau A. THiế kế quy trình công nghệ phân tích hình dáng vật dập. Vật dập có đường phân khuôn là đường thẳng O-O. Có tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng trung bình khoảng>2,5 Có tiết diện ngang đơn giản nhận được khi ép chảy chút ít kim loại Vậy đây là vật dập thuộc nhóm I . 2). Kích thước của phôi . – Chiều dài lớn nhất Lvr max = 81 mm. - chiều rộng lớn nhất Bvr max = 18 mm . - Chiều cao lớn nhất hvr max = 16.5 mm. 3). Diện tích vật rèn trên mặt phân khuôn - Fvr =1210 mm2 4). Chu vi vật rèn trên hình chiếu bằng – Cvr = 190 mm. 5). Thể tích vật rèn - Vvr = 10750 mm2 6). Trọng lượng của vật rèn Gvr =0.2 kg 7). Chiều cao trung bình của vật rèn hvrtb = ==13mm Chiều rộng trung bình của vật rèn trên hình chiếu bằng : Bvrtb = hay Bvrtb = 15 mm 8). Vật liệu vật rèn : mác thép C45 9). Điều kiện kĩ thuật như trên bản vẽ chi tiết II. lựa chọn phương án ban đầu Sau khi đã phân tích những đặc điểm cơ bản của vật dập ta đưa ra được các phương án công nghệ sau Thiết bị rèn dập : Ta có thể dập trên - Máy búa. - M áy ép trục khuỷu. - Máy ép ma sát trục vít . Dập trong - Lòng khuôn kín . - Lòng khuôn hở Tương tự như phần 3.II Phần II ta chọn được phương án công nghệ sau Thiết bị rèn dập Máy búa. Dập trong lòng khuôn hở III. Thành lập bản vẽ vật dập. Tương tự chương III. PhầnII. Ta có. Theo bảng 7.1 (sách tra cứu rèn và dập nóng ) ta có: Lượng dư gia công cơ theo- đường kính 16 3: =1mm. Chiều cao h13.44:= 0.5mm. - Lỗ trên vật rèn ( dưới 30 mm ) không làm - Góc nghiêng dập 5+2 Kích thước cuối cùng của vật dập làm tròn theo hướng lớn hơn 0,5 mm Tra bảng 7.2 sách “tra cứu rèn và dập nóng” ta được: - Dung sai kích thước theo chiều dài ( như yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chi tiết ) - Xê dịch tại mặt phân khuôn – 0,3 mm ( cột 4 ). - Vành biên theo chu vi cắt – 0,2 mm ( cột 6 ). - Bán kính lượn các góc ngoài 0.8mm ( cột 8 ). Các mặt còn lại ta không phải gia công. Ta có bản vẽ vật rèn. IV. thiết kế vành biên và rãnh thoát biên chiều cao vành biên h = 0,015 ở đây FVd –diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuôn, tính bằng mm2 h - chiều cao cầu vành biên ( mm ) ta có FVd = 1210 Thay vào ta được : h = 0.5. Tra bảng ta được h = 0.5 mm h1 = 3 mm ; r = 1 mm b = 6 ; b1 = 18 mm ; Sr =52 m ; Từ những thông số trên ta thiết kế được rãnh thoát biên sau: 2.Thể tích vành biên . Tương tự 2.IV chương II ta tính được: Vv.b= 2964 mm2 V.Chế độ nhiệt. Như chế độ nhiệt phôi thân cần khởi động. VI.Tính toán phôi ban đầu. 1. Kích thước phôi tính toán của vật rèn. Ta cắt vật rèn ở 7 tiết diện điển hình ta được bảng số liệu sau. tt Svr, mm2 Sr, mm2 1.4Sr, mm2 Svr, +1.4Sr Dt= 1.13x 1 0 52 72.8 72.8 11 2 260.8 52 72.8 333,6 21 3 162.8 52 72.8 235,6 17,4 4 226 52 72.8 298,8 19,5 5 230 52 72.8 302,8 19,6 6 376,8 52 72.8 409,6 24 7 296.8 52 72.8 369,6 22 1. Tính toán phôi diện tích trung bình. Stb=271mm; Dtb=17.5mm: 1.Xác định kích thước phôi: DxL= 22x140 mm. Vậy kích thước phôi tính cả phần kẹp kìm là: DxL= 22x160 mm. VII. Xác định số lượng và thứ tự các nghuyên công. Cắt phôi – vuốt – ép tụ hở – dập trong lòng khuôn cuối cùng - cắt vành biên – nắn phẳng. VIII.Tính toán chọn thiết bị dập. 1. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công cắt phôi chuổn bị. Máy ép trục khuỷu dập nóng vạn năng 40 tấn. 2. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Vuốt, ép Tụ, lòng khuôn Cuối Cùng. Máy búa hơi không khí 0.63 tấn. 3. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Cắt Biên. Máy ép trục khuỷu dập nóng vạn năng 40 tấn. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Nắn Phẳng. Máy ép trục khuỷu dập nóng vạn năng 40 tấn. B.Tính toán và thiết kế khuôn. I. Tính toán thiết kế lòng khuôn cắt phôi chuẩn bị. Như lòng khuôn cắt Phôi Thân chỉ khác cữ thay đổi từ 165 xuống 160 mm. Tính toán thiết kế lòng khuôn trên máy búa 1.Tính toán thiết kế lòng khuôn Vuốt. 2.Tính toán thiết kế lòng khuôn ép tụ. 3.Tính toán thiết kế lòng khuôn Cuối Cùng. 4.Tính toán thiết kế lòng khuôn cắt chuôi. Như lòng khuôn cắt chuôi của thân cần khởi động 5.Vị trí giữa các lòng khuôn . 6. Bề dày giữa các lòng khuôn và khoảng cách giữa các lòng khuôn. 6.1.Tính toán sơ bộ khoảng cách giữa các lòng khuôn. Khoảng cách giữa các lòng khuôn T= 20mm. Khoảng cách từ lòng khuôn đến mép khuôn.T1=20 6.2. Kích thước khối khuôn.A x B xC=225 x350 x130 mm 6.3. Góc kiểm tra. Tương tự 8.II. B. phần II ta tìm được góc kiểm tra. 7. Miệng khuôn để cặp kìm. Như miệng khuôn của lòng khuôn cuối cùng của cần khởi động. 8. kiểm ngiệm bền khuôn. Tương tự 8.II. B. phần II. Ta kiểm nghiệm khuôn đã đủ bền. 9. Bản vẽ tổng khuôn. IV.Tính toán thiết kế lòng khuôn cắt vành biên. Tương tự IV.B Phần 2. ta có lòng khuôn cắt vành biên sau sau. V.Tính toán thiết kế lòng khuôn nắn phẳng. Tương tự IV.B Phần 2. ta có lòng khuôn nắn phẳng sau. VI.Bôi trơn và yêu cầu kĩ thuật của chất bôi trơn. Như V. B. Phần II. Phần IV. thiết kế khuôn cắt bạc đệm Phân tích và chọn phương án công nghệ. 1. Phân tích Sản phẩm có đường bao ngoài và lỗ trong . Bề dầy bạc đệm z= 2.5 mm. Lựa chọn phương án công nghệ. Để nâng cao năng suất, và độ chính sác của chi tiết ta dúng phương pháp sản xuất bạc đệm bằng phương pháp dập phối hợp. Tức phương pháp dập hai nguyên công Cắt, Đột được dập trong một hành trình của máy ép và một lần đặt phôi. Trong một hành trình của máy ép ta nhận được một chi tiết thành phẩm. Từ trên ta có công nghệ sản xuất Bạc đệm như sau. Thiết bị dập: Máy ép trục khuỷu. Khuôn : phối hợp. Xếp hình nguyên vật liệu. Dựa vào phương án công nghệ đã chọn ta có phuwong pháp xếp hình sau. III. chọn cỡ thiết bị. Ta có lực cắt. P= 1,3.Sspb Trong đó Ssp= Trong đó chu vi vật dập : = 528 mm. - chiều dầy vật liệu: =2.5 mm b - giới hạn bền của vật liệu b=38 kg/mm thay vào ta được: P=2.147tấn. Vậy ta chọn máy ép trục khuỷu 35tấn. III. Bản vẽ tổng khuôn PHần V. Vật liệu làm khuôn. Vật liệu làm khuôn rèn dập nóng cần phải đạt các yêu cầu sau: biến dạng rất ít khi áp suất cao trong quá trình làm việc, đặc biệt là những chỗ lồi, núm, gân vv. ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ram; thép có nhiệt độ tới hạn cao để có thể tiến hành ram cao; độ bền tốt khi khuôn có nhiệt độ khá cao; độ dẻo và chìêu va đập cao ở nhiệt độ 300 – 6000C; chịu mòn cao ở nhiệt độ cao; hệ số dãn nở nhiệt thấp khi thay đổi nhiệt độ; độ dẫn nhiệt cao; độ thấm tôi cao; ít bị biến dạng khi nhiệt luyện; thuận tiện cho gia công bằng cao su; giá thành tương đối thấp; ít dính kim loại dập hoặc dính ở nhiệt độ cao; các nguyên tố hợp kim không hiếm. Khi ta chọn vật liệu không có thể đạt được các yêu cầu trên, vì thế khi chọn cần sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của khuôn. Vật liệu trước khi sử dụng cần phải thử cơ tính ở các phòng cơ lý các dạng: xác định cơ tính sau khi ủ; xác định cơ tính sau khi tôi và ram ; xác định độ cứng và va chạm ở nhiệt độ khi khuôn làm việc. Các kết quả trên cho ta biết được khả năng chống sự biến dạng của khuôn trong quá trình làm việc. Tra bảng kinh nghiệm về vật liệu làm khuôn ta có bảng sau. Tên chi tiết Mác thép Tên chi tiết Mác thép Đế khuôn trên Thép 45 Cuống khuôn WX15 Đế khuôn dưới Thép 45 Bu lông Thép 45 áo cối Thép 45 Lò xo Thép lò xo áo chày Thép 45 Chốt định vị Y8 Cối 5XHM Bạc dẫn hướng Thép 20 Chày 5XHM Trụ dẫn hướng Thép 20 Tấm lót Thép 45 Tấm gạt CT3 Phần VI. Kết luận. Trong đồ án của em đã có rất nhiều cố gắng nhưng do thời gian có hạn nên trong đồ án của em còn tồn tại những nhược điểm sau. Chưa đi sâu hết mọi vấn đề trong công nghệ sản xuất cần khởi động. Nhất là sản phẩm Pê đan và Bạc Chặn còn viết xơ xài. Do kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế, nên còn mang nặng tính lý thuyết , tính sáng tạo chưa cao. Nên em mong thầy cô thông cảm và bổ sung cho em những kiến thức mới để em có thể mạnh dạng sáng tạo trong công việc sau này. Một lần nữa: Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc ,em xin chân thành cảm ơn thây Phí Văn Hào đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn GCAL-ĐHBK-Hà Nội đã nhiệt tình truyền đạt, trang bị cho em những kiến thức cơ sở trong thời gian học tập và làm đề tài tốt nghiệp tại trường. Cuối cung em xin cám ơn ban lãnh đạo trường ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện cho chúng em học tập tót ở mái trường này. Tài liệu tham khảo. 1. Giáo trình công nghệ rèn và dập thể tích Bộ môn GCAL 2. tra cứu rèn và dập nóng Bộ môn GCAL 3. công nghệ Dập tấm Bộ môn GCAL 4. sổ tay dập nghuội Bộ môn GCAL 5. Thiết bị rèn dập đỗ văn phúc 6. Máy búa và máy ép thủy lực Phạm văn nghệ - Đỗ văn phúc Mục lục. Lời nói đầu. Trang Phần I. Tổng quan về cần khởi động nouvo. I. Cần khởi động trong công cuộc nội địa hóa. 2 II. Tổng quan về cần khởi động. 3 - 4 Phần II . Công nghệ dập chế tạo thân cần khởi động. Thiết kế quy trình công nghệ. Phân tích bản vẽ chi tiết. 5 – 6 II.Lựa chọn phương án ban đầu. 7- 10 1. Thiết bị rèn dập. 2. Lòng khuôn. 3. phân tích lựa chọn phương án. Thành lập bản vẽ vật dập. 10 - 15 1. Lượng dư gia công cơ. 2. Dung sai vật rèn 3. Lượng thêm. 4. Bản vẽ vật rèn. Bản vẽ vật rèn nóng. Thiết kế vành biên và rãnh thoát biên. 15- 17 1. Rãnh biên và các kích thước của nó. 2. Thể tích vành biên. Chế độ nhiệt. 18 - 24 1. Khoảng nhiệt độ rèn. 2. Chế độ nung và làm nguội. 3. Kiểm tra chế độ nhiệt. Tính toán phôi ban đầu. 25 - 29 1. Kích thước phôi tính toán của vật rèn. 2. Tính toán phôi diện tích trung bình. 3. Xác định kích thước phôi.. Xác định số lượng và thứ tự các nguyên công. 29 - 30 Tính toán chọn thiết bị dập. 30 - 34 1.Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công cắt phôi chuổn bị. 2.Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Vuốt, ép Tụ, Uốn, lòng khuôn Cuối Cùng. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Cắt Biên. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Nắn Phẳng. B. Tính toán và thiết kế khuôn. I.Tính toán thiết kế lòng khuôn cắt phôi chuổn bị. 34 - 36 Tính toán thiết kế lòng khuôn Vuốt, ép Tụ, Uốn, lòng khuôn Cuối Cùng. 1.Tính toán thiết kế lòng khuôn Vuốt. 37 - 41 2.Tính toán thiết kế lòng khuôn ép tụ. 41 - 43 3 . Tính toán thiết kế lòng khuôn Uốn. 44 4. Tính toán thiết kế lòng khuôn Cuối Cùng. 44 - 47 5. Tính toán thiết kế lòng khuôn Cắt chuôi. 47 - 48 6.Vị trí giữa các lòng khuôn. 48 - 49 7. Bề dày giữa các lòng khuôn và khoảng cách 49 - 50 giữa các lòng khuôn. 7.1. Tính toán sơ bộ khoảng cách giữa các lòng khuôn. ` 7.2. Kích thước khối khuôn. 7.3. Góc kiểm tra. 8 .Miệng khuôn để cặp kìm. 50 - 51 9. Kiểm nghiệm bền khuôn. 53 10. Bản vẽ tổng khuôn. 54 III. Tính toán thiết kế lòng khuôn Cắt vành biên. 54 - 57 1. Cối cắt. 2. Chày cắt . 3. Bản vẽ thiết kế. IV. Tính toán thiết kế lòng khuôn Nắn Phẳng. 58 - 59 1.Tính toán. 2. Bản vẽ thiết kế Bôi trơn và yêu cầu kĩ thuật của chất bôi trơn. 60 Phần III. Thiết kế quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm Pê đan. Phân tích bản vẽ chi tiết. 61 - 62 II. Lựa chọn phương án ban đầu. 63- 64 1.Thiết bị rèn dập. 2. Lòng khuôn. 3. phân tích lựa chọn phương án. III. Thành lập bản vẽ vật dập. 65 1.Lượng dư gia công cơ. 2.Dung sai vật rèn 3. Lượng thêm. 4. Bản vẽ vật rèn. 5. Bản vẽ vật rèn nóng. IV. Thiết kế vành biên và rãnh thoát biên. 66 1. Rãnh biên và các kích thước của nó. 2. Thể tích vành biên. V.Chế độ nhiệt.. VI. Tính toán phôi ban đầu. 66 Kích thước phôi tính toán của vật rèn. Tính toán phôi diện tích trung bình. Xác định kích thước phôi.. VII. Xác định số lượng và thứ tự các nghuyên công. 68 VIII.Tính toán chọn thiết bị dập. 68 Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công cắt phôi chuổn bị. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Vuốt, ép Tụ, lòng khuôn Cuối Cùng. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Cắt Biên. Tính toán và chọn thiết bị cho nguyên công Nắn Phẳng. B. Tính toán và thiết kế khuôn. I.Tính toán thiết kế lòng khuôn cắt phôi chuổn bị. II. Tính toán thiết kế khuôn dập trên máy búa. 1.Tính toán thiết kế lòng khuôn Vuốt. 69 2.Tính toán thiết kế lòng khuôn ép tụ. 69 3. Tính toán thiết kế lòng khuôn Cuối Cùng. 70 4.Vị trí giữa các lòng khuôn. 5. Bề dày giữa các lòng khuôn và khoảng cách giữa các lòng khuôn. 71 5.1. Tính toán sơ bộ khoảng cách giữa các lòng khuôn. ` 5.2. Kích thước khối khuôn. 5.3. Góc kiểm tra. 6 .Miệng khuôn để cặp kìm. 7. Kiểm nghiệm bền khuôn. 8. Bản vẽ tổng khuôn. III.Tính toán thiết kế lòng khuôn Cắt vành biên. 73 IV. Tính toán thiết kế lòng khuôn Nắn Phẳng. 74 c. Bôi trơn và yêu cầu kĩ thuật 74 của chất bôi trơn. PHần IV. Quy trình thiết kế bạc đệm. phân tích và chọn phương án công nghệ. 75 phân tích. chọn phương án công nghệ. Xếp hình nghuyên vật liệu. 76 Bản vẽ tổng khuôn. 77 PHần V. Vật liệu làm khuôn. 78 – 79 Phần VI. Kết luận. 80. Tài liệu tham khảo