Tieu luan gcal sdadnsamda PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CƠ KHÍBỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰCTIỂU LUẬN MÔN HỌC :CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰCMã HP : ME3203 Mã đề thi :DP20202 Kỳ học : 20202Người hướng dẫn : Thầy Đinh Văn Duy Họ và tên sinh viên : Lê Quang Trụ MSSV : 20185169 Lớp học : Kỹ thuật Cơ khí 11 Khóa : 63 Học phần : Công ng...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC : CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC Mã HP : ME3203

Mã đề thi :DP20202

Kỳ học : 20202

Người hướng dẫn : Thầy Đinh Văn Duy Họ và tên sinh viên : Lê Quang Trụ MSSV : 20185169 Lớp học : Kỹ thuật Cơ khí 11 Khóa : 63 Học phần : Công nghệ gia công áp lực Mã lớp : 124393

1

Mục lục Đề bài …………………………………………………………………………….. 3 Phần I, Ứng dụng của công nghệ dập tạo hình các chi tiết có kích thước micro……………………………………………………………………………… 4 +, Ứng dụng của công nghệ microforming ………………………….... 6 +, Điều kiện cần thiết để thực hiện microforming ………………….... 7 Phần II, Biến cứng trong gia công áp lực là gì, trình bày những điểm tích cực và tiêu cực ……………………………………………………………………… 9 Phần III, Bài tập tiểu luận +, Câu 1 : Xác định kích thước phôi ban đầu ……………………….. 10 +, Câu 2 : Xác định số lần dập vuốt ………………………………….. 10 +, Câu 3 : Tìm lực dập vuốt và lực chặn …………………………….. 11 +, Câu 4 : Sơ đồ khuôn cắt hình chi tiết phôi ban đầu ……………... 13 +, Câu 5 : Chọn thiết bị phù hợp, giải thích nguyên lí ……………... 14

2

Đề bài

3

Phần I, Ứng dụng của công nghệ dập tạo hình các chi tiết có kích thước Micro (Micro forming) . Phân tích các điều kiện cần thiết để thực hiện công nghệ này . Giới thiệu : Công nghệ dập tạo hình các chi tiết có kích thước Micro, hay còn được gọi trong tiếng anh là Microforming là một trong những công nghệ phổ biến và nổi bật nhất trong chế tạo sản xuất những chi tiết nhỏ . Ngày nay đã có rất nhiều công nghệ tạo hình dựa trên microforming để sản xuất đa dạng các chi tiết nhỏ và có nhiều ứng dụng trên mọi lĩnh vực .

Thế nào là microforming ? Microforming có thể nói là một công nghệ gia công tạo hình ‘‘thu nhỏ’’ . Với một hệ thống sản xuất thu nhỏ và được tạo ra để dành riêng cho việc chế tạo những sản phẩm, chi tiết có kích thước nhỏ phù hợp với không gian nhỏ hơn , chi phí gia công bớt tốn kém hơn cũng như tiết kiệm nguyên vật liệu cũng như năng lượng đáng kể hơn . Các thiết bị sử dụng trong microforming cũng yêu cầu những công nghệ tốt hơn đặc biệt là độ chính xác .

4

Trong gia công áp lực , các học thuyết và công nghệ tạo hình đối với những chi tiết, sản phẩm lớn ( macroscale ) đã có được một chỗ đứng nhất định và được sử dụng rộng rãi để sản xuất ra những chi tiết, sản phẩm có hình dạng phức tạp với những ứng dụng cầu kì . Tuy nhiên , những học thuyết và công nghệ đó không thể dễ dàng sử dụng được cho việc sản xuất những sản phầm nhỏ hơn ( microscale ) , nó thực sự không tiện lợi , về cả tài nguyên , chi phí sử dụng, chất lượng sản phẩm cũng như tính khả thi . Và do vậy , những học thuyết và công nghệ tạo hình cho sản xuất những chi tiết nhỏ có chất lượng cao cần được ra đời .

Ứng dụng của công nghệ microforming : +, Sản xuất những chi tiết, sản phẩm với kích thước nhỏ , chính xác : Đây chính là ứng dụng quan trọng nhất của công nghệ microforming , giống như hộp giảm tốc cần thiết để nhận được tốc độ đầu ra thấp hơn đúng như yêu cầu, chúng ta cũng cần những chi tiết có kích thước nhỏ hơn để phù hợp với nhu cầu sử dụng . +, Tiết kiệm nguyên vật liệu : Với 1 chi tiết có kích thước nhỏ , công nghệ microforming yêu cầu lượng phôi đầu vào kích thước nhỏ hơn để tạo ra chi tiết so với những công nghệ gia công tạo hình thông thường , tiết kiệm nguyên vật liệu lớn, thích hợp với sản xuất hàng loạt , hàng khối

5

+, Tiết kiệm năng lượng : Máy móc trong công nghệ microforming có kích thước nhỏ hơn , yêu cầu công suất thấp hơn +, Sản xuất nhanh chóng : Việc gia công một chi tiết có kích thước nhỏ trên một hệ thống máy móc lớn , không phù hợp kể cả khi điều đấy là khả thi cũng thường không hiệu quả . Sử dụng một công nghệ phù hợp giúp gia công dễ dàng và nhanh chóng hơn , tăng năng suất cho sản phẩm . Điều kiện cần thiết để thực hiện microforming :

6

Một hệ thống microforming hoàn chỉnh có thể chia ra 4 nhóm nhân tố cơ bản đó là: +, Vật liệu ( Material) : Trong một quá trình tạo hình được thu nhỏ xuống . Vật liệu bị biến dạng không thể được coi là giống nhau do vật liệu được cấu tạo bởi các hạt riêng lẻ . Thực tế trong quá trình tạo hình thông thường các hạt và ranh giới hạt có thể ít ảnh hưởng đến cơ tính của vật liệu khi nén theo quy mô lớn , tuy nhiên nó sẽ có tác động đáng kể đến cơ tính của vật liệu . Kích thước,hình dạng, hướng và vị trí cũng như các đặc điểm cấu trúc ví dụ như ranh giới hạt sẽ có liên quan chặt chẽ đến quá trình chuyển đổi cơ học của vật liệu . Số lượng vật liệu có thể sử dụng trong quá trình microscale vẫn còn hạn chế do những khó khăn trong việc kiểm soát cơ tính của vật liệu .

+, Quy trình ( Processes ) : Với một thiết kết phù hợp và một phương pháp gia công hợp lý là điều quan trọng để hướng tới chất lượng, tiết kiệm và đáng tin cậy để sản xuất những chi tiết chất lượng cao . Thời điểm hiện tại, hoàn toàn có thể sản xuất những sản phẩm có kết cấu phức tạp với những hình dạng khác nhau bằng cách tối ưu hóa các phương pháp dập kết hợp với máy móc và trang thiết bị phù hợp . Điều đó hoàn toàn chính xác đối với sản xuất các chi tiết lớn ( large scale) trong nền công nghiệp. Tuy nhiên những ứng dụng từ hệ thống large scale không áp dụng được một cách đáng tin cậy trong tiến trình tạo hình những sản phẩm có kích thước nhỏ ( microscale) . Tiến trình microforming liên quan mật thiết tới vật liệu được chế tạo , hơn nữa bảo gồm cả những yếu tố như lực tác dụng , hình dạng thiết kế, độ phân tán, độ chính xác của sản phẩm đều nên được cân nhắc trong bản thiết kế . +, Công cụ (Tools) Công cụ là điều kiện cốt lõi trong quá trình gia công tạo hình . Khi kích thước của sản phẩm gia công giảm xuống mức nhỏ ( microscale) . Nhu cầu về sự chính xác gia công với chất lượng bề mặt cao hơn và dung sai được giảm xuống . Không giống như sản xuất các sản phẩm gia công lớn, quy trình sản xuất các sản phẩm kích thước nhỏ yêu cầu các công cụ tạo hình phức tạp với độ chính xác cao, tuy nhiên điều này là cần thiết . Trong quá trình sản xuất dụng cụ tạo hình cho những sản phẩm nhỏ ,phải tính đến 2 yếu tố chính là vật liệu làm dụng cụ và độ chính xác của dụng cụ để đảm bảo về tuổi thọ của dụng cụ và độ chính xác của sản phẩm được gia công trên dụng cụ đó . 7

+, Máy móc và trang thiết bị (Machines and Equipment) Có nhiều vấn đề xảy ra trong quá trình microforming . Trong các quy trình tạo hình thông thường , khe hở và sự dạo động của các bộ phận máy với nhau có thể không đáng kể, tuy nhiên , điều này có thể gây bất lợi lớn đến độ chính xác của những sản phẩm gia công có kích thước nhỏ đến rất nhỏ . Vì vậy cần phải phát triển máy móc và thiết bị đặc biệt thích hợp với quá trình microforming . Hiện nay, xu hướng trong việc phát triển máy móc và thiết bị cho quá trình microforming đó là giảm quy mô của chúng, do đó có thể giảm tiêu thụ năng lượng, ô nhiễm và chi phí do thiết bị sử dụng ít vật liệu hơn trong một hệ thống thu nhỏ , ngoài ra khi giảm trọng lượng của các bộ phận cơ khí có thể tăng tốc độ sản xuất . Tuy nhiên, với kích thước nhỏ và trọng lượng các bộ phận khá thấp, việc điều khiển lực tác dụng trong máy sẽ khó khăn hơn . Hệ thống truyền động, điều khiển tự động và hệ thống đo lường nên được xem xét trong quá trình phát triển thiết bị nhằm đạt được năng suất cao , đảm bảo chất lượng sản phẩm và cho phép kiểm soát dễ dàng quá trình tạo hình, ngoài ra các sản phẩm có kích thước nhỏ đến cực nhỏ với độ chính xác cao có thể cần phải sản xuất trong môi trường sạch sẽ ít bụi . Với những tiến bộ trong công nghệ tạo hình microforming có thể phát triển các máy móc thiết bị giải quyết các vấn đề kỹ thuật khi gia công những sản phẩm nhỏ đến rất nhỏ, góp phần to lớn vào việc sản xuất sản phẩm vi mô phức tạp với năng suất cao, độ chính xác cao và chi phí thấp

8

Phần II, Biến cứng trong gia công áp lực Khi kim loại bị biến dạng nhiều , các hạt tinh thể bị vỡ vụn ,sự xô lệch mạng tinh thể tăng lên , ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo của kim loại giảm mạnh dẫn đến hiện tượng biến cứng Đây là hiện tượng xảy ra phổ biến trong gia công áp lực vì tính chất tác dụng lực để đạt được hình dáng kích thước theo mong muốn Sau khi chày tiếp xúc với phôi , khiến cho một số khu vực thay đổi hình dạng của phôi bị nén lại khiến mạng tinh thể bị xô lệch , làm phần kim loại này bị biến cứng lại Điểm tích cực và điểm hạn chế đối của sự biến cứng đối với quá trình dập tạo hình Điểm tích cực : + Tăng độ cứng ở phần bề mặt dẫn tới tăng khả năng chống mài mòn + Tăng ứng suất nén và độ bền mỏi + Làm nhỏ các khuyết tật trên bề mặt Điểm hạn chế : + Khó gia công tinh + Có thể gây cong vênh, méo chi tiết khi nhiệt luyện

9

Phần III, Bài tập tiểu luận Mã số sinh viên của em là : 20185169 Tương ứng các giá trị được lấy như sau : di=5 hi=1.6=6 ri=9 Như vậy các giá trị xác định được trên chi tiết là : d=100+di=105 (mm) h=250+hi=256 (mm) r=2+ri=11 (mm) d1=d-2.r=83 (mm) dn = d-2s = 102 (mm) Câu 1 : Kích thước phôi ban đầu để dập vuốt khi bỏ qua lượng dư cắt mép là : Dựa vào hình dạng của chi tiết, ta có công thức như sau D== == 348,01 (mm) => Chọn kích thước phôi ban đầu D= 348 (mm) Vậy kích thước phôi ban đầu là : D = 348 mm Câu 2 : Ta có đường kính ngoài của sản phẩm là d Ta đã biết mức độ dập vuốt cho phép ở lần dập đầu tiên K1 và những lần dập tiếp theo K2 trong đề bài ,nên ta có công thức : N = 1+ = 2, 19 => Vậy ta cần 3 lần dập vuốt

10

Vậy số lần dập cần thiết của nguyên công là : 3 Câu 3 : Trước tiên ta tìm đường kính của lần dập vuốt đầu tiên : D1=D/K1=348/2.1 = 165,71 (mm) => Chu vi chày ở lần dập vuốt đầu tiên : C= = 520,6 (mm) Ta có = = 350 N/mm2 Ta có = K1 = 2,1 Với =2,1 tra bảng 14.3 ta có hệ số dập vuốt n = 1,2

Vậy ta có công thức tính lực dập vuốt ở lần dập đầu tiên : =C.s..n = 520,6.1,5.350.1,2 = 327978 (N)

Ta có công thức lực chặn ở lần chặn đầu tiên là : = p.A

Trong đó có p : lực chặn đơn vị A : Diện tích phần vành bị chặn

Xác định lực chặn đơn vị p : p= [[= 1,54 (N/mm2) Xác định diện tích phần vành bị chặn A Ta có công thức tính diện tích phần vành bị chặn A : A= ( Trong đó D là Đường kính phôi ban đầu là phần đường kính không bị chặn Ta có công thức tính : 11

Trong đó w là khe hở giữa chày và cối là bán kính cong trên cối Xác định khe hở giữa chày và cối : = 2,17 (mm) Xác định bán kính cong hợp lí trên cối : = = 9,96 (mm)

Từ đó ta xác định được: = D1 + 2.w + 2. = 165,71 + 2.2,17 + 2.9,96 = 189,97 (mm) Vậy ta có diện tích vành chặn là : A= ( = (3482 – 189,972) = 66771 (mm2) Lực chặn sau lần dập đầu tiên là : = p. A= 1,54. 66771 = 102827 (N)

Câu 4 Sơ đồ khuôn cắt hình cho chi tiết phôi ban đầu

12

Sơ đồ khuôn cắt hình chi tiết phôi ban đầu Chú thích : 1, Đế khuôn dưới 2, Cối 3, Thân chày 4, Tấm gạt cứng 5, Cụm dẫn hướng 6, Đế khuôn trên 7, Lò xo

Câu 5 : Em chọn thiết bị phù hợp cho nguyên công dập vuốt là máy dập nguội thủy lực 13

Sơ đồ động của thiết bị :

Hình : Sơ đồ nguyên lý hoạt động Chú thích : 1, Khu vực hoạt động của chày 2, Khu vực biến đổi áp suất thủy lực ( xi lanh thủy lực ) 3, Khu vực cung cấp lực ép từ trạm nguồn Giải thích nguyên lý hoạt động : Máy dập nguội thủy lực là máy dập nguội sử dụng nguồn lực là hệ thống thủy lực, hoạt động dựa trên nguyên lý định luật Pascal . Thiết bị này sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra một lực rất mạnh , tương đương với một đòn bẩy cơ khí . Dựa vào nguyên lý pascal máy ép thủy lực sẽ hoạt động như sau : Tại Khu vực 3 chúng ta cung cấp lực công tác cho máy , khi đó mức nước trong xi lanh thủy lực ở khu vực 2 sẽ bị biến đổi , do áp suất tác dụng lên chất lỏng trong một hệ thống kín thì áp lực trong toàn bộ hệ thống sẽ không thay đổi nên khi mức nước ở piston ép chịu tác dụng của lực ép từ trạm nguồn sẽ khiến mức nước ở piston công tác dâng lên và tác dụng 1 lực lớn vào piston gây ra lực tác dụng vào vị trí của chày tại khu vực 3 . Sau khi dập, ngừng tác dụng lực tại piston ép , sau đó 14

dựa vào trọng lượng của piston công tác và sức bẩy của lò xo trên máy để đưa các bộ phận về vị trí ban đầu .

Tài liệu tham khảo : 1, Microforming Technology: Theory, Simulation and Practice 2017- Zhengyi Jiang Jingwei Zhao Haibo Xie 2, Công nghệ & Khuôn dập tạo hình TS.Đinh Văn Duy

15...