BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG VĂN THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN LIÊN TỤC ĐỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐỘNG CƠ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG VĂN THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN LIÊN TỤC ĐỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐỘNG CƠ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG Hà Nội – Năm 2017 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM 1.1 Cơng nghệ tạo hình 1.2 Cơng nghệ dập liên tục 1.3 Thiết bị khuôn dùng dập dập liên tục 1.3.1 Một số loại máy dùng gia công áp lực 1.3.2 Khn tạo hình 1.4 Kết luận 10 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM 2.1 Cơ sở lý thuyết tạo hình kim loại 14 2.2 Các phương pháp cơng nghệ tạo hình kim loại 16 2.3 2.2.1 Khái niệm cơng nghệ tạo hình kim loại 16 2.2.2 Phân loại cơng nghệ tạo hình kim loại 16 2.2.3 Ngun cơng cắt hình đột lỗ 17 2.2.4 Nguyên công uốn 18 2.2.5 Nguyên công dập vuốt sâu 19 2.2.6 Một số nguyên công khác 21 Kết luận 22 CHƯƠNG : LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ VÀ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA SẢN PHẨM 3.1 Tổng quan sản phẩm 24 3.2 Các phương án công nghệ lựa chọn phương án công 27 nghệ phù hợp 3.2.1 Các phương án cơng nghệ 28 3.2.2 Phân tích lựa chọn công nghệ phù hợp 28 3.3 Xây dựng ngun cơng chế tạo 29 3.4 Tính tốn thơng số cơng nghệ 30 3.4.1 Tính tốn phơi 32 3.4.2 Cơ cấu cấp phôi 33 3.5 Xây dựng layout sản phẩm 34 3.6 Tính tốn thơng số cơng nghệ 34 3.6.1 Tính tốn thơng số cơng nghệ roto 34 3.6.2 Tính tốn thơng số cơng nghệ stato 38 3.7 Lựa chọn thiết bị 41 3.8 Kết luận 42 CHƯƠNG : TÍNH TỐN LỰA CHỌN KẾT CẤU VÀ VẬT LIỆU KHUÔN 4.1 Lựa chọn vật liệu khn 44 4.2 Lựa chọn kết cấu 44 4.3 Tính tốn khn quy trình cơng nghệ chế tạo số chi tiết điển hình 4.4 45 4.3.1 Tính tốn trị số khe hở tối ưu 45 4.3.2 Kích thước làm việc chày cối cắt hình 47 Thiết kế kết cấu quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết 49 4.4.1 Chày đột lỗ 49 4.4.2 Chày dập rãnh gài nguyên công 49 4.4.3 Chày đẩy tôn nguyên công 51 4.4.4 Chày dập rãnh cài nguyên công 52 4.4.5 Chày 53 4.4.6 Chày roto 54 4.4.7 Chày cắt vành roto 55 4.4.8 Chày gài roto 56 4.5 4.6 4.4.9 Chày stato 57 4.4.10 Chày gài stato 58 4.4.11 Chày cắt vành stato 59 4.4.12 Chày đẩy tôn stato 60 4.4.13 Chày nguyên cơng cắt hình nửa chữ E 61 4.4.14 Chi tiết áo chày 63 4.4.15 Chi tiết áo cối 69 Quy trình lắp ráp kết cấu khn hồn chỉnh 73 4.5.1 Quy trình lắp ráp 73 4.5.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng 77 4.5.3 Thử nghiệm bảo dưỡng 77 Kết luận 78 KẾT LUẬN CHUNG 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng: Mọi giúp đỡ việc thực luận văn tốt nghiệp cảm ơn thông tin sử dụng luận văn nêu phần tài liệu tham khảo Hà Nội, tháng 01 năm 2017 Tác giả luận văn Hoàng Văn Thuyết LỜI CẢM ƠN Tơi xin trân trọng cảm ơn Phó giáo sư – Tiến sỹ Nguyễn Đắc Trung người trực tiếp hướng dẫn, thầy, cô giáo mơn Gia cơng áp lực– Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa - Hà Nội Đã bảo tận tình giúp đỡ tơi q trình thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô thuộc Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 01 năm 2017 Tác giả luận văn Hoàng Văn Thuyết DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị đo Tn Nhiệt độ nung ºC T Nhiệt độ dập ºC t Thời gian nung s Thời gian giữ nhiệt s t1÷t2 G Trọng lượng KN Le Năng lượng va đập MJ P Lực ép KN Pmax Lực ép cực đại KN  Ứng suất N/mm² Ứng suất cực đại N/mm² max Do Đường kính phơi ban đầu mm Ho Chiều cao phơi ban đầu mm Dk Đường kính sau ép mm Hk Chiều cao sau ép mm Rm Độ bền kéo N/mm² Re Ứng suất chảy N/mm²  Hệ số ma sát V Tốc độ dập mm/s DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ý nghĩa Hình Trang 1.1 Một số sản phẩm công nghệ dập 1.2 Dập công nghệ sản xuất vỏ oto 1.3 Dập công nghệ sản xuất vỏ máy bay 1.4 Dập sản xuất đồ gia dụng 1.5 Sản phẩm ứng dụng quân 1.6 Sản phẩm dập liên tục 1.7 Mốt số loại máy búa điển hình cơng nghệ dập tạo hình 1.8 Một số loại máy ép thủy lực 10 1.9 Một số loại máy ép khí điển hình 10 1.10 Khn dập bình xăng oto 11 1.11 Khuôn uốn 11 1.12 Khuôn dập liên tục roto-stato động điện 12 1.13 Khuôn dập chế tạo biểu tượng toyota 12 1.14 Một số khuôn dập khác 13 2.1 Sơ đồ công nghệ dập 17 2.2 Sơ đồ nguyên công đột lỗ 17 2.3 Một số nguyên công uốn 18 2.4 Sơ đồ nguyên lý nguyên công uốn 19 2.5 Sơ đồ công nghệ dập vuốt 19 2.6 Dập vuốt có chặn phơi khơng có chặn phôi 20 2.7 Sơ đồ nguyên lý dập vuốt 21 2.8 Kết cấu khuôn dập vuốt 21 2.9 Nguyên cơng lên vành 21 2.10 Ngun cơng tóp miệng 22 2.11 Sơ đồ nguyên lý nguyên công miết 22 3.1 Sản phẩm roto stato 24 3.2 Cấu tạo phần tĩnh stato 25 3.3 Các thép roto 25 3.4 Bản vẽ chế tạo sản phẩm 26 3.5 Bản vẽ mơ hình 3D 27 3.6 Chuẩn bị phơi 29 3.7 Cắt đột lỗ 29 3.8 Làm phẳng phôi 30 3.9 Dập rãnh lỗ gài roto 30 3.10 Cắt đứt roto 31 3.11 Dập rãnh lỗ gài Stato 31 3.12 Cắt đứt stato 32 3.13 Hình ảnh phơi cuộn 33 3.14 Layout sản phẩm 34 3.15 Bản vẽ chung roto 34 3.16 Kích thước lỗ roto 35 3.17 Kích thước rãnh gài 36 3.18 Kích thước lỗ 36 3.19 Kích thước lỗ cắt hình roto 37 3.20 Bản vẽ chung stato 38 3.21 Chu vi lỗ stato 38 3.22 Kích thước rãnh gài stato 39 3.23 Kích thước cắt đứt stato 39 3.24 Máy ép trục khuỷu 160 41 4.1 Sơ đồ lực tác dụng cắt 45 4.2 Sơ đồ phân bố vết nứt mép cắt 46 4.3 Bản vẽ sản phẩm roto 46 4.4 Sản phẩm stato 47 4.5 Kích thước chày ngun cơng đột lỗ 49 Hình 4.33 Sơ đồ gá đặt khoan lỗ ϕ 12 Taro lỗ ren M12 Yêu cầu kỹ thuật : - Các kích thước đảm bảo đồ gá Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Taro lỗ tạo lỗ ren M12 Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : Hình 4.34 Sơ đồ gá đặt taro ren M12 66 Tiến hành gia công tia lửa điện Yêu cầu kỹ thuật : - Các kích thước đảm bảo đồ gá - Cấp xác độ bóng theo máy Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Gia công tia lửa điện theo biên dạng xác định Mài mặt đạt cấp độ bóng Yêu cầu kỹ thuật : - Các kích thước đảm bảo đồ gá Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Mài phẳng đạt kích thước 35±0.5 - Tháo chi tiết kiểm tra Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : Hình 35 Sơ đồ gá đặt mài mặt 67 4.4.15 Chi tiết áo cối Hình 4.36 Chi tiết áo cối Yêu cầu kĩ thuật - Vật liệu : Thép C45 - Độ cứng 42 – 45 HRC - Kích thước khoảng cách tâm bước gia cơng theo cấp xác IT5 - Khoảng cách tâm bước từ 1-5 ( từ trái sang phải ) yêu cầu đạt 196±0.01 tâm bước nằm đường tâm - Độ đồng tâm đường kính < 0.02 - miếng nêm vật liệu: SKD 11 Hình 4.37 Miếng nêm miệng cối Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết áo cối - Chọn kích thước phơi : 1253 x 283 x 38 mm 68 Phay mặt đạt cấp độ bóng Yêu cầu kỹ thuật : Phân bố lượng dư mặt phay Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Phay phẳng đạt kích thước mm - Lật chi tiết 1800 - Phay phẳng đạt kích thước 35 mm Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : Hình 4.38 Sơ đồ gá đặt phay mặt Phay mặt bên đạt cấp độ bóng Yêu cầu kỹ thuật : Phân bố lượng dư mặt phay Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Phay phẳng đạt kích thước - Lật chi tiết 1800 - Phay phẳng đạt kích thước 1250 mm 25.3 mm Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : 69 Hình 4.39 Sơ đồ gá đặt phay mặt bên Phay mặt trước sau đạt cấp độ bóng Yêu cầu kỹ thuật : Phân bố lượng dư mặt phay Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Phay phẳng đạt kích thước 140.3 mm - Lật chi tiết 1800 - Phay phẳng đạt kích thước 280 mm Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : Hình 4.40 Sơ đồ gá đặt phay mặt trước sau 70 Khoan lỗ ϕ12 Yêu cầu kỹ thuật : - Độ khơng vng góc đường tâm lỗ với mặt phẳng 0.02/ 100 - Các kích thước đảm bảo đồ gá Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Khoan lỗ đạt kích thước ϕ12mm Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : Hình 4.41 Sơ đồ gá đặt khoan lỗ ϕ 12 Taro lỗ ren M12 Yêu cầu kỹ thuật : - Các kích thước đảm bảo đồ gá Nội dung nguyên công : - Định vị kẹp chặt chi tiết đồ gá - Taro lỗ tạo lỗ ren M12 Sơ đồ gá đặt thể hình vẽ : 71 Hình 4.42 Sơ đồ gá đặt taro M12 Hình 4.43 Gia cơng cối máy cắt dây 4.5 Quy trình lắp ráp kết cấu khn hồn chỉnh 4.5.1 Quy trình lắp ráp Quy trình lắp ráp nửa khn - Đặt đệm chày vào mặt đế khuôn 72 - Ghép chốt chày cắt rãnh roto, chày giữa, chày cắt ranh stato, chày gông, chày dấu vào cụm gá chày rãnh - Bắt trụ định vị cắt vanh roto vào chày cắt vành roto, trụ định vị vành stato, chày cắt vành stato, có trụ định vị chày cắt phôi vào cụm gá chày cắt vành - Đặt cụm gá chày ghép chày lên đêm chày sau đóng hệ chốt đinh vị xuyên từ đế khn xuống gá chày - Dùng bulong khóa chặt cụm gá chày, đệm chày với đế khuôn - Đưa gạt tôn rãnh roto, gạt tôn rãnh stato, gạt tơn cắt vành roto, vành stato, sau lùa bulong bắt gạt tôn từ mặt đế khuôn xuyên qua đệm chày, gá chày để bắt gạt tôn Vặn chỉnh bulong gạt tôn cho mặt gạt tôn cao đầu chày - Lắp bạc dẫn vào đế khuôn bắt chặn bulong - Lắp cabi có bi vào bạc dẫn Hình 4.44 Cụm gá hệ thống chày cắt đột gá Lắp ghép nửa khn 73 Hình 4.45 Cối sau gia công lắp ráp khuôn - Ghép cối cắt rãnh roto, cối cắt rãnh stato vào đai cối thứ nhất, cối cắt vành roto, cối cắt vành stato, cối cắt vào đai cối thứ - Đưa cụm đai cối 1, đai cối ghép cối lên đệm cối, dùng chốt định vị định vị xác cụm đai cối 1, cụm đai cối với đệm cối sau dùng bulong khóa chặt - Đưa cụm đệm cối, đaic ối, cối lên mặt đế khuôn dùng chốt định vị định vị đệm cối với đế sau dùng bulong khóa chặt với đế - Đóng cọc dẫn vào đế khn Lắp ráp hoàn chỉnh Sau lắp ráp xong cụm nửa khuôn cụm nửa khuôn dưới, lật nửa cụm đế khuôn theo tư làm việc, dùng cẩu cẩu nửa đế khuôn theo tư làm việc đặt lên nửa khuôn dưới, định vị dẫn hướng dọc dẫn nửa khn theo lịng bi khn 74 Hình 4.46 Kết cấu khn hồn chỉnh 75 Hình 4.47 Mơ hình 3D khn dập 4.5.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng - Độ bóng, độ nhẵn bề mặt chi tiết đảm bảo yêu cầu kĩ thuật - Độ cứng chi tiết yêu cầu kĩ thuật - Biên dạng chày cắt, chày rãnh, cối cắt đảm bảo xác, ăn khớp, khơng sứt vỡ, biến dạng - Chiều cao kín khn đảm bảo hành trình máy - Cơ cấu dẫn phôi, định vị phôi khuôn phải chuyển tiếp mềm mại, không va chạm, kẹt phôi - Phôi đưa vào dập quy cách 4.5.3 Thử nghiệm bảo dưỡng Thử nghiệm - Cẩu tồn khn lắp ráp lên bàn mày khuôn dập tiến hành lắp ghép với máy theo trình tự đề - Nối ghép tồn hệ thống máy cấp phơi, cấp hành trình, máy dập sau chỉnh đạt bước hành trình khn - Tắt máy cấp phơi để máy cấp bước hoạt động Sản phẩm tạo tiến hành đo kiểm thông số kĩ thuật tôn đạt cho mở máy cấp 76 phôi hoạt động tiến hành dập hàng loạt, không đạt cho chỉnh đến đạt yêu cầu đề Hình 4.48 Thử nghiệm khn Hình 4.49 Sản phẩm sau dập 77 Bảo dưỡng Để đảm bảo trình vận hành nâng cao tuổi thọ khuôn người vận hành phải tuân thủ bước sau - Kiểm tra đường dầu bôi trơn cho sản phẩm thường xuyên, tránh dầu gây lên cào xước phá hỏng bề mặt khuôn, máy cấp bước - Khi thay cuộn vật liệu để máy dập chế độ dập nhát để kiểm tra dẫn hướng, sản phẩm ban đầu chánh phá hỏng khuôn sản phẩm - Sau 2000 sản phẩm phải dừng khuôn siết chặt bulong hệ thống, chỉnh lại gạt tơn thay lị xo đẩy tơn Nếu có tượng bất thường phải cho dừng máy báo kỹ thuật phụ trách để xử lý 4.6 Kết luận Khuôn dập liên tục công nghệ kết hợp hai hay nhiều nguyên công khuôn, ngun cơng thực cách với dịch chuyển phôi liên tục theo bước chày sau số hành trình máy Việc thiết kế chết tạo khuôn liên tục q trình phức tạp địi hỏi người thiết kế phải vững kiến thức tính tốn phương pháp gia công tiên tiến Trong sản xuất chi tiết dạng tấm, vỏ mòng, giá thành phối chiếm tới 70% giá trị sản phẩm Do hệ số sử dụng vật liệu chi tiêu quan trọng để đánh giá tính cơng nghệ hiệu sử dụng phơi Hệ số sử dụng vật liệu cao tính kinh tế tính cơng nghệ chi tiết cao So sánh kết ta thấy khuôn liên tục hai dãy so le cho suất vượt trội, hệ số sử dụng vật liệu tang Do khánh hàng cần mang phơi đến tạo hình nhận sản phẩm tới 82% Tồn chi phí nhà xưởng, nhân lực, máy móc,… chi trả từ 18% cịn lại Với loạt sản suất lớn, phần phế liệu 8% sản phẩm đạt đổi công nghệ tăng, sản xuất có giá trị thặng dư cao, bù phần vào giá sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm đến mức thấp 78 KẾT LUẬN CHUNG Việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo khn dập liên hồn đem lại nhiều lợi ích phù hợp với thị trường ứng dụng khn dập liên hồn kinh tế nước ta lớn Nghiên cứu, thiết kế chế tạo khn dập liên hồn tiết kiệm nguồn ngoại tệ nhập lớn, giúp nhiều doanh nghiệp giải toán suất chất lượng giá thành đầu tư Chế tạo khuôn dập liên hoàn nước cho giá thành thấp, đặc biệt phát huy tối đa ưu điểm khuôn dập liên hồn Hướng phát triển tự động hóa cao CNC dễ dàng có đủ tiềm lực ta cần tiến hành nâng cấp mà loại bỏ đầu tư lại từ đầu Đề tài thực đáp ứng trình nội địa hóa, phát huy nội lực, tăng hiệu kinh tế, tăng tính cạnh tranh hàng hóa nước theo q trình tiến tới hội nhập nên kinh tế giới năm tiếp theo, đặc biệt đem lại hiệu lợi ích cho nhiều doanh nghiệp với quy mô từ nhỏ đến lớn 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Mậu Đằng,Công nghệ tạo hình kim loại tấm, Nhà xuất bảnkhoa học kĩ thuật, 200 Sổ tay thiết kế khuôn dập L.I Rudma Biên dịch: Võ Trần Khúc Nhã NXB Hải Phịng 2004 Phí Văn Hào, Lê Gia Bảo, PGS.TS Phạm Văn Nghệ, T.S Lê Trung Kiên, Tự động hóa q trình dập tạo hình, Nhà xuất khoa học kĩ thuật PGS.TS Phạm Văn Nghệ- GVC Đỗ Văn Phúc- T.S Lê Trung Kiên, Thiết bị dập tạo hình máy ép khí, Nhà xuất khoa học kĩ thuật Nguyễn Đắc Trung- Lê Thái Hùng- Nguyễn Như Huynh- Nguyễn Trung Kiên, Mô số trình biến dạng, Nhà xuất Bách Khoa- Hà Nội Dung sai Lắp ghép Ninh Đức Tốn NXB.GD 200 Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí 1,2 – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Giáo Dục, 2003 Vật liệu học sở - Nghiêm Hùng – NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2002 PGS.TS Lê Văn Uyển, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất Giáo Dục 80 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG VĂN THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN LIÊN TỤC ĐỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐỘNG CƠ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC... loại, chi tiết thiết bị chi? ??u sáng pha đèn, vỏ đèn… - Nhóm chi tiết có hình dạng hình hợp : thùng nhiên liệu động cơ, loại vỏ hộp, chi tiết bọc chi tiết thiết bị điện tử, thiết bị đo… - Nhóm chi tiết. .. tạp động tác đơn giản - thiết bị khuôn; Có thể chế tạo chi tiết phức tạp mà phương pháp gia công kim - loại khác chế tạo hoắc chế tạo khó khăn; - Độ xác chi tiết dập tương đối cao; - Kết cấu chi