Giáo trình Chế tạo khuôn dập vuốt - Chương 4: Dập vuốt
DẬP VUỐT
I – Đặc điểm của công nghệ dập vuốt
1.Khái niệm:Dập vuốt là quá trình biến đổi phôi phẳng thành một chi tiết
rỗng có hình dạng bất kỳ và được tiến hành trên các khuôn dập vuốt.
Trên hình 74 trình bày sơ đồ dập vuốt một chi tiết hình trụ từ phôi phẳng và
sự tuần tự dịch chuyển kim loại trong quá trình dập vuốt. Sự tuần tự dịch
chuyển được đặc trưng bởi sự giảm đường kính ngoài của vành và bởi sự dịch
chuyển các phần tử của phôi (1-5) theo mức độ tăng chiều sâu dập vuốt.
Hình 74: Sự dịch chuyển kim loại
tuần tự trong qua trình dập vuốt
2.Đặc điểm dập vuốt :Trong quá trình dập vuốt, phần vành khăn của phôi
(D-d) chuyển thành hình trụ có đường kính d và chiều cao h. Vì thể tích kim loại
khi dập vuốt không thay đổi, nên khi dập vuốt hoàn toàn hình trụ, chiều cao chi
tiết h lớn hơn chiều rộng của phần vành khăn b.
Như vậy, dập vuốt xảy ra nhờ biến dạng dẻo kèm theo sự dịch chuyển
phần lớn thể tích kim loại thành chiều cao.
Đập vuốt là một trong những nguyên công chủ yếu của công nghệ dập
nguội. Phạm vi sử dụng sản phẩm dập vuốt rất rộng rãi. Rất nhiều chi tiết
trong máy bay ô tô, máy kéo, máy điện và đồ dùng trong gia đình đều chế tạo
bằng phương pháp dập vuốt.
3.Các cách phân loại dập vuốt
• Theo dạng hình học
• Theo đặc điểm biến dạng kim loại
• Theo dạng hình học: có thể chia tất cả các chi tiết rỗng thành ba nhóm
1.Dạng đối xứng qua trục ( vật cốc hình tròn xoay);
1
Hình 2: Sơ đồ khuôn dập vuốt
2.Dạng hình hộp;
3.Dạng không đối xứng, hình thù phức tạp.
Các chi tiết thuộc nhóm 1 bao gồm các dạng hình trụ, hình trụ có bậc, hình
côn, hình bán cầu…, có thể có vành hoặc không có vành, có đáy hoặc không có
đáy phẳng.
Các chi tiết thuộc nhóm 2 bao gồm hình hộp vuông, hình hộp chữ nhật,
hình hộp ô van…, có vành hoặc không có vành, có đáy phẳng hoặc không phẳng.
Các chi tiết thuộc nhóm 3 bao gồm các chi tiết có hình dạng bất kỳ nhưng
phức tạp và không đối xứng.
•
2
• Theo đặc điểm biến dạng kim loại “
1. Dập vuốt không biến mỏng thành ( hay biến mỏng không đáng kể)
2. Dập vuốt có biến mỏng thành.
3. Dập vuốt không biến mỏng thành ( hay biến mỏng không đáng kể) dập
vuốt không biến mỏng thành khi khe hở giữa chày và cối lớn hơn hoặc bằng
chiều dày vật liệu. Dập vuốt có biến mỏng thành khi khe hở giữa chày vàcối
nhỏ hơn chiều dày vật liệu.
Trong dập vuốt không biến mỏng thành, theo phương pháp dập người ta
chia ra; dập có chống nhăn và dập không có chống nhăn. Theo hình dạng sản
phẩm, người ta chia ra: dập có vành và dập không có vành.
Tùy theo đặc điểm hình học riêng biệt của từng chi tiết mà có phương pháp
tính toán công nghệ riêng.
4. Dập vuốt có biến mỏng thành có hai phương pháp biến mỏng thành:
+ Làm thay đổi đường kính xong rồi mới biến mỏng thành;
+ Vừa thay đổi đường kính vừa tiến hành làm biến mỏng thành cùng một
lúc. Với phương pháp này thì kim loại biến dạng mãnh liệt hơn.
4.Ưu nhược điểm của dập vuốt :
Ưu:
- Có thể gia công được các chi tiết thành mỏng từ đơn giản đến phức tạp
mà các phương pháp khác không thể làm được như cán,kéo,rèn khuôn, đúc
-Chi tiết gia công có độ chính xác cao ,bề mặt láng bóng
-Quá trình dập vuốt gần như không sinh ra phoi như rèn hoặc đúc nếu tính
toán chính xác phôi ban đầu
- Chi tiết sau gia công bằng phương pháp dập vuốt có thể sử dụng ngay
hoặc chi cần qua một vài công đoạn nhỏ là sử dụng.
-Thiết bị không quá tốn kém,có thể tự động hoá cao nên năng suất cao,giá
thành sản phẩm hạ.
Nhược:
-Chi tiết hình thù phức tạp thì việc chế tạo khuôn khó và tốn kém nên chỉ khả
thi khi sản xuất với số lượng lớn
II – Xác định hình dạng và kích thước phôi cho những chi tiết đơn giản
Do quá trình biến dạng dẻo, thể tích kim loại luôn luôn giữ không thay đổi
cho nên nguyên tắc cơ bản để xác định kích thước phôi khi dập vuốt là sự cân
bằng thể tích của phôi và chi tiết thành phẩm, cũng tức là cân bằng trọng lượng
của chúng.
3
Khi dập vuốt không biến mỏng thành vật liệu, người ta thường bỏ qua sự
thay đổi chiều dày vật liệu và xác định phôi theo sự cân bằng diện tích bề mặt
của phôi và chi tiết thành phẩm kể cả lượng dư để cắt mép.Khi dập vuốt có
biến mỏng thành, kích thước phôi được tính theo sự cân bằng thể tích phôi và
thành phẩm.
Trong thực tế thường gặp một số trường hợp dập vuốt sau đây:
- Dâp vuốt các chi tiết tròn hình dạng đơn giản;
- Dập vuốt các chi tiết tròn hình dạng phức tạp;
- Dập vuốt các chi tiết hình chữ nhật;
- Dập vuốt các chi tiết có hình dạng phức tạp và không đối xứng
- Dập vuốt các chi tiết có biến mỏng vật liệu.
Phương pháp tính kích thước phôi trong từng trường hợp khác nhau, sau đây
chúng ta chỉ nghiên cứu trường hợp thứ nhất.
1.Tính kích thước phôi để dập chi tiết tròn xoay có hình dạng đơn giản.
Trường hợp này thuộc loại dập vuốt không biến mỏng thành, nên việc xác
định kích thước phôi được tính theo sự cân bằng diện tích bề mặt phôi và chi
tiết (kể cả lượng dư để cắt mép)
f,
D = 1,13
= 1,13
mm
F
∑
Trong đó - diện tích bề mặt của chi tiết, mm2
F
- Tổng diện tích các phần tử riêng của bề mặt chi tiết, mm2.
f
∑
Để thuận tiện cho việc tính toán, trên bảng 44 giới thiệu các công thức để
xác định đường kính phôi của tiết dập vuốt phổ biến nhất.
Sau khi dập vuốt xong, phần lớn các trường hợp phải cắt mép hoặc cắt
vành không bằng phẳ. Các công thức giới thiệu trên bảng 44 chưa tính đến
lượng dư để cắt mép, vì vậy khi sử dụng công thức cho trường hợp dập vuốt
phải cắt mép thì phải thêm lượng dư cắt mép vào chiều cao hoặc vành. Nhưng ở
các công thức từ 1 đến 4 và từ 13 đến 16, kích thước phôi tính toán lớn hơn thực
tế một ít, nên khi sử dụng không cần phải thêm lượng dư cắt mép hoặc chỉ thêm
một lượng dư nhỏ.
2. Lượng dư để cắt mép chi tiết tròn xoay
Trong quá trình dập vuốt, do sự biến dạng không đồng đều cho nên sau khi
dập, thành chi tiết cao không đều nhau mà thường tạo thành bốn múi nên phải
cắt mép, vì vậy khi tính phôi phải cộng thêm với lượng dư cắt mép. Nếu chi tiết
phải dập nhiều lần thì ở những lần trung gian, khi mép chi tiết đã có độ thấp
nhô cao, phải tiến hành cắt mép.
Đối với chi tiết hình trụ thấp mà độ phẳng ở mặt cắt không đòi hỏi cao thì
không phải cắt mép.
Trên bảng 2 ghi các lượng dư cắt mép phụ thuộc vào chiều cao tuyệt đối và
tương đối của chi tiết không có vành, còn trên bảng 3 là của các chi tiết có vành
rộng.
4
Bảng 1
Công thức để xác định đường kính phôi
Số
thứ
tự
Hình dạng chi tiết
Đường kính phôi D
d 2 + 4dh
1
2
2
d
1
d
d22 + 4d1h
2
d
d 22+4(d1h1 − d2h2 )
1
d
3
2
d
4
5
d12 + 4d1h + 2 f (d1 + d2 )
1
d
2
d
d12 + 2πrd1 + 8r2
1
d
3
d
d12 + 2πrd1 + 8r2 + d32 − d22
2
d
6
1
d
5
d12 + 2πrd1 + 8r2 + 4d2h + d32 − d22
7
8
2
d
1
d
1
d12 + 2πrd1 + 8r2 + 4d2h + 2 f (d2 + d3 )
2
d
3
d
2
d
9
d22 + 2πrd1 + 8r2 + 4d2h
1
d
2
10
11
d12 + 2πr(d1 + d2 ) + 4r2
r
r
d1
2
d12 + 4d2h + 2πr(d1 + d2 ) + 4πr2
1
d
6
4
3
d
2
1
d
12
13
d42 + 4d2 H − 3,44rd2
d
2
d12 + 2l(d1 + d2 )
l
1
d
3
14
2
d
d12 + 2l(d1 + d2 ) + d32 − d22
1
d
2
1
d
d12 + 2l(d1 + d2 ) + 4d2h
15
l
d
16
17
2dl
d
= 1,42d
2
7
2
2
1
d
18
19
d1 + d22
2
1,4 d12 + f (d1 + d2 )
1
d
1
d
d 2 + 2dh
hoặc 2 dH
20
1,4
2
21
22
` d12 + d22 + 4d1h
1
d
d 2 + 4h2
8
2
1
d
23
d22 + 4h2
d
d
24
d 2 + 4(h12 + dh2 )
2
1
d
25
26
d22 + 4(h12 + d1h2 )
2
d
d12 + 4h2 + 2 f (d1 + d2 )
1
d
Khi cần tính chính xác nên lấy đường kính
d = d ngoài -S
9
Bảng 2
Lượng dư theo chiều cao để cắt mép chi tiết hình trụ, mm
Chiều cao toàn Trị số lượng dư với chiều cao tương đối h/d
0,5 – 0,8 0,8 – 1,6 1,6 – 2,5 2,5 – 4
1,0 1,2 1,5
phần của chi tiết,
mm
10
2
20
50
1,2
2
3
4
5
1,6
2,5
3,8
5,0
6,3
7,5
8,5
2
3,3
5
6,5
8
9
2,5
4
6
100
150
200
250
300
8
10
11
12
6
7
10
Bảng 3
Lượng dư cắt mép chi tiết có vành rộng, mm
Trị số lượng dư chung quanh với đường kính tương
đương của vành dv/d
Đường kính vành
dv, mm
đến 1,5
1,5 – 2
2 – 2,5
2,5 – 2,8
25
50
1,6
1,4
1,2
1,8
2,5
3,0
3,5
3,8
4,0
1,0
2,5
3,5
4,3
5,0
5,5
6,0
2,0
3,0
3,6
4,2
4,6
5,0
1,6
2,2
2,5
2,7
2,8
3,0
100
150
200
250
300
III – Xác định số lần dập vuốt
1.Hệ số dập vuốt. Đối với những chi tieét tròn xoay dập vuốt không biến
mỏng thành, hệ số dập vuốt là tỉ số giữa đường kính sau và trước lần dập:
d1
Hệ số dập vuốt lần đầu m1 =
;
D
10
d2
D
Hệ số dập vuốt lần thứ hai m2 =
;
Và hệ số dập vuốt lần thứ n là mn =
Trong đó d1 – đường kính chi tiết sau lần dập đầu tiên;
d2 – đường kính chi tiết sau lần dập thứ hai;
dn – đường kính chi tiết sau lần dập thứ n;
D – đường kín phôi.
Hệ số dập vuốt đặc trưng cho khả năng thu nhỏ đường kính trước và sau
khi đạp. Nếu hệ số dập vuốt càng nhỏ thì đường kinh sau khi dập và trước khi
dập chênh lệch nhau càng nhiều, nhĩa là càng nhanh chóng đạt đến kích thước
của sản phẩm yêu cầu, số lần dập càng ít đi.
Hệ số dập vuốt càng nhỏ càng tốt: Như vậy sẽ giảm được số bộ khuôn
dùng để dập, giảm bớt thời gian máy, giá thành rẻ hơn. Song hệ số dập vuốt
càng nhỏ thì mức độ biến dạng của kim loại càng lớn. Nếu mức độ biến dạng
vượt quá giới hạn bền của vật liệu sẽ gây nên phế phẩm, vì vậy việc xác định
hệ số dập vuốt chính xác có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quá trình công
nghệ dập vuốt.
Bảng 4
Hệ số dập vuốt chi tiết hình trụ rỗng không có vành, không có chặn
Chiều
dày Hệ số dập vuốt qua các lần đập
tương đối
m1
m2
m3
m4
m5
.100 (%)
1,5
2,0
2,5
0,65
0,60
0,55
0,53
0,50
0,80
0,75
0,75
0,75
0,70
0,84
0,80
0,80
0,80
0,75
0,87
0,81
0,84
0,84
0,78
0,90
0,87
0,87
0,87
0,82
3,0
Lớn hơn 3,0
Bảng 5
Hệ số dập vuốt chi tiết hình trụ rỗng có vành, có chặn phôi
dày Hệ số dập vuốt qua các lần đập
Chiều
tương đối
m1
m2
m3
m4
m5
.100 (%)
11
2,0 – 1,5
1,5 – 1,0
1,0 – 0,6
0,6 – 0,3
0,3 – 0,15
0,15 – 0,08
0,48
0,50
0,50
0,53
0,53
0,55
0,55
0,58
0,58
0,60
0,60
0,63
– 0,73
0,75
– 0,75
0,76
– 0,76
0,78
– 0,78
0,79
– 0,79
0,80
– 0,80
0,82
– 0,76 – 0,78 0,78 – 0,80 0,80 – 0,82
0,78 – 0,79 0,80 – 0,82 0,82 – 0,84
– 0,79 – 0,80 0,81 – 0,82 0,84 – 0,85
0,80 – 0,81 0,82 – 0,83 0,85 – 0,86
– 0,81 – 0,82 0,83 – 0,85 0,86 – 0,87
0,82 – 0,84 0,85 – 0,86 0,87 – 0,88
–
–
–
Ghi chú: Trị số nhỏ tương ứng với bán kính lượn của cối lớn Rc = (8 – 15)S; trị
số lớn tương ứng với bán kính lượn của cối nhỏ Rc= (3-8)S.
π
π
Hệ số cho trên bảng dùng với thép 08, 10, 15F và đồng thau mềm 62,
68; khi dập vuốt thép 0,5, 08BF, 10BF và nhôm, hệ số trên lấy giảm đi 10 –
20%, đối vói thép 20, 25 CT2, CT3, thép sau khi rửa axit và đồng bị biến cúng,
hệ số lấy tăng lên 10 – 15%
2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dập vuốt.
a)Tính chất cơ học và trạng thái bề mặt của vật liệu.
σ
Các đại lượng đặc trưng cho tính của vật liệu là giới hạn bền b , giới hạn
σ
δ
chảy
và độ giãn dài tương đối .
T
σ b
σ
và
xác định khả năng chống biến dạng của vật liệu, chúng càng lớn
T
thì sự chống biến dạng càng lớn, đòi hỏi phải tốn nhiều công suất của thiết bị
và làm tăng tác dụng đàn hồi.
σ
σ
σ b
σ T
σ T
Tỉ số
liệu. Tỉ số
/
/
hay hiểu số
-
chỉ rõ khả năng biến dạng dẻo của vật
b
b
σ
σ
σ
giảm hay hiểu số
-
tăng thì tính dẻo của vật liệu tăng.
b
T
T
δ
Độ giãn dài tương đối
cũng đánh giá khả năng biến dạng dẻo của vật
δ
liệu tấm dưới tác dụng của ứng suất kéo, tăng thì tính dẻo tăng.
Đối với hợp kim manhê và titan tính dẻo kém, phải áp dụng dập vuốt có đốt
nóng.
Đối với thép tấm không gỉ và chịu nhiệt, cần phải ủ trước khi dập để nâng
cao độ dẻo.
Các hợp kim nhôm chóng biến cứng sau khi thường hóa hoặc tôi, cho nên
các hợp kim д1 và д16 phải dập trong phạm vi 2 giờ sau khi tôi.
Độ nhẵn bề mặt càng tốt thì hệ số dập vuốt càng giảm. Với bề mặt kim
loại bị gỉ, phải nâng hệ số dập vuốt lên 25 – 30%, trong nhiều trường hợp không
thể dập được.
12
b)Chiều dày vật liệu
Tỉ số giữa chiều dày vật liệu và đường kính phôi tăng thì hệ số dập vuốt giảm
và dập vuốt ít bị nhăn.
c)Phương pháp dập vuốt.
Phương phá dập vuốt có ảnh hưởng nhiều đến hệ số dập vuốt. Khi dập
vuốt có chặn phôi, hệ số dập vuốt nhỏ hơn so với dập vuốt không có chặn phôi.
d)Hình dang hình học phần làm việc của chày và cối.
Bán kính lượn ở cối nhỏ làm khó khăn cho việc kéo phôi vào lòng cối, làm
tăng ứng suất kéo và co thể làm đứt tiết diện nguy hiểm. Ngược lại bán kính
quá lớn sản phẩm dễ bị nhăn. Thông thường lấy bán kính lượn ở miệng cối
bằng:
Rc = k(3 – 10)S
Khi dập vuốt không cần chặn phôi trong lòng cối hình côn, thì hệ số dập
vuốt nhỏ hơn khi dập trong hình trụ.
e)Tốc độ dập vuốt.
Quá trình biến dạng xảy ra từ từ khi hệ số dập vuốt nhỏ. Tốc độ dập vuốt
thích hợp được tính theo công thức:
v = 33,3 (1 + D − d )
g)Chất lượng khuôn và chất bôi trơn.
Nếu phần làm việc của khuôn có độ nhẵn bề mặt cao, khe hở giữa chày cối
hợp lý, lắp và chỉnh khuôn tốt, chất bôi trơn tốt và dùng đúng quy định thì cho
phép giảm hệ số dập vuốt.
h)Thứ tự các lần dập vuốt.
Chi tiết phải dập vuốt nhiều lần thì ở những lần sau phải tăng dần hệ số
dập vuốt vì kim loại bị biến cứng.
i)Xử lý nhiệt.
Nếu số lần dập nhiều, kim loại bị biến cứng thì phải ủ trung gian để giảm
hệ số dập vuốt.
3. Hệ số dập vuốt các chi tiết có vành rộng.
Trong quá trình dập vuốt chi tiết hình trụ có vành rộng ( h.75), mức độ biến
dạng không những phụ thuộc vào tỉ số mà còn phụ thuộc vào tỉ số .
Khi đã tạo nên vành rộng thì phần kim loại ở vành hầu như không tham gia
vào quá trình biến dạng ở cấn lần dập sau. Vì vậy, khi tính toán cac bước dập,
cần chú ý đến các đặc điểm sau:
- Sau lần dập đầu, đường kính của vành phải bằng đường kính yêu cầu, kể
cả lượng Khi dập những chi tiết lớn có vành rộng thì chiều cao qua các lần
dập thay đổi không nhiều lắm hoặc không thay đổi đường kính và bán kính
lượn.
13
- Khi dập những chi tiết nhỏ và trung bình thì chiều cao vật dập dần dần
tăng lên còn bán kính lượn thay đổi không đáng kể.
- Khi chế tạo chi tiết có vành = 1,1 – 1,4 và > 1
tức là vành không lớn thì lần dập đầu tiên tạo thành chi
tiết hình trụ không có vành, ở các làn dập sau, tạo thành
vành còn lớn dần và cuối cùng thì phẳng. Ở tường hợp
d
này, công nghệ dập giống như chi tiết hình trụ không
Hình
75:
Chi
tiết
trụ
có
vành.
hình trụ có vành
Đối với chi tiết hình trụ có vành lớn, hệ số dập vuốt lần thứ nhất giới
thiệu trên bảng 6 và các lần dập tiếp theo trên bảng 7.
Bảng 6
Hệ số dập vuốt m1 đối với chi tiết hình trụ có vành rộng
Chiều dày tương đối của phôi .100
2 -1,5
1,5 – 1
1,0 – 0,6
0,6 - 0,3
0,3 – 0,15
Đến 1,1
1,3
0,51
0,49
0,47
0,45
0,42
0,40
0,37
0,34
0,32
0,53
0,51
0,49
0,46
0,43
0,41
0,48
0,35
0,33
0,55
0,53
0,50
0,47
0,44
0,42
0,38
0,35
0,33
0,57
0,54
0,51
0,48
0,45
0,42
0,38
0,35
0,33
0,59
0,55
0,52
0,48
0,45
0,42
0,48
0,35
0,33
1,5
1,8
2,0
2,2
2,5
2,8
3,0
Bảng 7
Hệ số dập vuốt các lần sau chi tiết hình trụ có vành rộng
Chiều dày tương đối của phôi .100
Hệ số dập
vuốt
2 -1,5
1,5 – 1
1,0 – 0,6
0,6 - 0,3
0,3 – 1,5
m2
m3
m4
m5
0,75
0,75
0,78
0,80
0,75
0,78
0,80
0,82
0,76
0,79
0,82
0,84
0,78
0,80
0,83
0,85
0,80
0,82
0,84
0,86
Ví dụ: Tính số nguyên công và các kích thước của các bước để dập chi tiết
hình trụ có đường kính ngoài bằng 92mm và chiều cao 202mm từ thép 08 dày
2mm.
Đường kính tính toán theo đường kính trung bình 90mm.
14
Tìm lượng dư cắt mép theo bảng 2. Với tỉ số = 2,4 thì trị số lượng dư bằng
S mm, vậy chiều cao của chi tiết có lượng dư cắt mép là 210mm.
Tính đường kính phôi theo công thức 1 bảng 1.
d 2 + 4dh
902 + 4.90.210
≈
D =
=
290 mm
Chiều dày tương đối của phôi .100 = 0,69
Theo bảng 5 (dòng thứ 3), ta tìm hệ số dập vuốt:
m1= 0,54; m2 = 0,77; m3 = 0,80; m4 = 0,82.
Đường kính của các lần dập tính theo đường kính trung bình d1 = 0,54.90 =
= 157 mm; d2 = 0,77 . 157 = 121 mm; d3 = 0,8 . 121 = 97 mm; d4 = 90 mm ( đã
cho). Tính ra m4 = = 0,93, theo bảng 5 chỉ cần là 0,82.
Như vậy hệ số dập vuốt lần cuối lón quá, dập không đến tải, do đó cần
phải san đều mức độ biến dạng cho các nguyên công và điều chỉnh lại hệ số
dập vuốt theo hướng tăng hệ số dập vuốt các lần đầu lên một ist cho dễ dập.
Ta sẽ lấy các hệ số dập vuốt : m1 = 0,55; m2 = 0,8; m3 = 0,82; m4 = 0,85;
như vậy đường kính trung bình của các lần dập bây giờ sẽ
d1 = 0,55.290 = 160 mm; d2 = 0,8.160 = 128 mm;
d3 = 0,82.128 = 105 mm; d4=0,85.105=90mm
.
là:
Ø90
Ø105
Ø128
Để quá trình dập vuốt được nhẹ nhàng và
dễ định vị cho các nguyên công tiếp theo, ở ba
nguyên công đầu ta làm hình dạng chi tiết có độ
vát ở đáy (h.76), còn nguyên công cuối cùng
đúng theo yêu cầu của bản vẽ.
Ø160
Ø290
Theo công thức 15 của bảng 1, ta tính
được chiều cao của ba nguyên công:
h1 = 102mm; h2 =130 mm; h3 = 170 mm.
IV – Tính lực dập vuốt.
Hình 75: Các
Lực dập vuốt thực tế bao gồm nhiều lực: lực làm biến dạng vật liệu, lực
để ép chặn phôi, lực để thắng lực ma sát giữa vật liệu và chày, cối… Rõ ràng là
trong quá trình dập vuốt, lực không thể là một hằng số mà thay đổi theo mức độ
biến dạng và hành trình của đầu trượt, bởi vậy có nhiều công thức tính lực phức
tạp.
Sau đây chỉ giới thiệu công thức tính lực dập vuốt dựa trên cơ sở
những công thức gần đúng xây dựng theo giá trị trung bình hoặc theo thực
nghiệm của trở lực biến dạng.
1.Công thức thực tế để tính lực dập vuốt:
- Lực dập vuốt có chặn đối với vật tròn xoay không có vành:
Pc = Po + Q, N
15
Trong đó Po – lực dập vuốt không có chặn tính theo các nguyên công P1,
P2,…Pn, N;
Q – lực chặn, N.
Lực dập vuốt lần thứ nhất:
π
σ
1
P = k d S ,N
b
1
1
Lực dập vuốt lần thứ hai:
Lực dập vuốt lần thứ n:
π
σ
2
P = k d S ,N
b
2
2
π
σ
n
P = k d S ,N
b
n
Trong đó d1, d2, … dn – đường kính chi tiết qua các lần dập;
S – chiều dày vật liệu, mm;
σ b
- giới hạn bền của vật liệu, N (bảng 8);
k1, k2, … kn – hệ số phục thuộc vào hệ số dập vuốt m (bảng 9 ).
Bảng 8
Giới hạn bền của các vật liệu
b ,N/mm2
b ,N/mm2
550
σ
σ
Vật liệu
Vật liệu
Thép CT1
CT2
CT3
05
1X18H9, 1X18H9T
Nhôm
AдM và Aд1M
Đồng đỏ
320 – 400
340 – 420
380 – 400
320
80 – 150
80
220 – 240
08
10
15
20
340
360
380
410
480
400
700
800
Đồng thau д62(mềm)
Niken
360
500
30
110
800
Thiếc
Kẽm
25
15F
15X
20X
Hợp kim titan OT4 –
1,BT5
Hợp kim titan BT1
Hợp kim manhê
450 – 600
200 - 300
Bảng9
Hệ số k1, kn để tính lực dập vuốt chi tiết hình trụ
16
m1 =
k1
0,55 0,57 0,60 0,62 0,65 0,67 0,70 0,72 0,75 0,77 0,80
1,0 0,93 0,86 0,79 0,72 0,66 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40
mn =
dn
0,70 0,72 0,75 0,77 0,80 0,85 0,90 0,95
1,0 0,95 0,90 0,85 0,80 0,70 0,60 0,50
D
kn
- Lực dập vuốt chi tiết hình trụ có vành rộng có chặn tính theo công thức:
Pvc = Pv + Q, N
Trong đó Pv – Lực dập vuốt lần đầu chi tiết hình trụ có vành chưa tính lực
chặn:
π
σ
Pv = d1 . S1 .
Trong đó kv hệ số để dập vuốt những chi tiết có vành rộng (bảng 10).
Bảng 10
. kv
b
Hệ số kv để tính lực dập vuốt chi tiết hình trụ có vành rộng
Hệ số dập vuốt đầu tiên m1 =
Tỉ số
0,35 0,38 0,40 0,42 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
3,0
2,8
2,5
2,2
2,0
1,8
1,5
1,3
1,0
1,1
-
-
-
0,9 0,83 0,75 0,68 0,56 0,45 0,37 0,30 0,23 0,18
1,0 0,90 0,83 0,75 0,62 0,50 0,42 0,34 0,26 0,20
1,1 1,0 0,90 0,83 0,70 0,56 0,45 0,37 0,30 0,22
-
-
1,1 1,0 0,90 0,77 0,64 0,52 0,42 0,33 0,25
-
1,1 1,0 0,85 0,70 0,58 0,47 0,37 0,28
-
-
-
1,1 0,95 0,80 0,65 0,53 0,43 0,33
-
-
-
-
-
-
-
-
1,1 0,90 0,75 0,62 0,50 0,40
1,0 0,85 0,70 0,56 0,45
-
Ghi chú: Vật liệu dập là thép 08 – 15, .100 = 0,6 – 2,0
2.Tính lực chặn phôi.
Lực chặn phôi Q để dập vuốt có tấm chặn được tính theo công thức:
Q = F.q,
Trong đó F – diện tích của phôi dưới tấm chặn, mm2;
q – áp suất chặn, N/mm2 (bảng 11)
Lực chặn phôi đối với dập vuốt lần thứ nhất những chi tiết hình trụ có thể
tính theo công thức:
π
Q = [D2 – (d1 + 2rc)2].q
4
17
Dập vuốt những nguyên công tiếp theo chi tiết hình trụ, lực chặn có thể
tính theo công thức:
π
d 2
Q = [
– (dn + 2rc)2].q
n−1
4
Trong đó d1…dn đường kính cối dập vuốt ở các nguyên công;
rc – bán kính góc lượn của cối, mm.
Bảng 11
Áp suất chặn q
Vật liệu
Áp suất chặn, N/mm2
Thép mềm S < 0,5 mm
2,5 – 3,0
S > 0,5 mm
2,0 – 2,5
Đồng thau
1,5 – 2,0
Đồng đỏ
1,2 – 1,8
Nhôm
0,8 – 1,2
Đuara ủ mềm
1,5 – 2,0
Thép không, gỉ, thép mangan và niken cao
3, 0 – 4,5
Ví dụ: Xác định lực dập vuốt và lực chặn phôi khi dập vuốt qua hai nguyên
công chi tiết hình trụ không có vành, đường kính là 110mm, từ phôi có
D=250mm, S = 1mm, vật liệu thép 0S.
Chiều dày tương đối của phôi là:
. 100 = = 0,4
Theo bảng 5, ta tìm được hệ số dập vuốt m1 = 0,56 và m2 = 0,78.
Đường kính dập vuốt lần đầu d1=m1D =140mm.
Đường kính dập vuốt lần thứ hai trùng với đường kính đã cho
d2=m2d1=110mm.
Lực dập vuốt lần thứ nhất:
π
σ
P = d S k
b
1
1
1
Trong đó theo bảng 9: k1 = 1; k2 = 0,85;
= 340 N/mm2
σ
Theo bảng 8:
b
P1 = 3,14 . 140 .1.340 .1 = 150. 000N = 150 kN
Lực dập vuốt lầnthứ hai:
P2 = 3,14 . 110 . 1 . 340 .0,85 = 100.000N = 100kN
Lực chặn ở nguyên công dập vuốt đầu tiên:
18
π
d 2
Q2 = [ - ( + 2rc)2].q
d
2
1
4
Trong đó rc2 = 5mm
2
2
≈
Q2 = 0,785[140 – (110 + 2.5) ].2,5 = 9800 N 10 kN
Lực dập vuốt lần thứ hai có chặn:
Pc = P2 + Q2 = 100 + 10 = 110 kN
V- Khuôn dập vuốt.
1.Kích thước phần làm việc của khuôn dập vuốt.
a) Bán kính lượn của chày và cối dập vuốt (h.77)
Bán kính lượn của chày và cối, đặc biệt là cối ảnh hưởng rất nhiều đến
chất lượng chi tiết dập và các yếu tố trong quá trình dập vuốt.
Bán kính lượn của cối lớn thì lực biến dạng nhỏ nên giảm được lực dập
vuốt; độ biến mỏng kim loại ít và có thể giảm được cả số lần dập nữa. Nhưng
bán kính cối lớn quá dễ tạo thành nếp nhăn ở thành và nhất là ở mép sản phẩm.
Bởi vậy bán kính lượn của cối phải chọn trong giới hạn cho phép, phụ
thuộc vào chiều dày vật liệu, loại vật liệu và mức độ thu nhỏ đường kính qua
các bước.
Trị số bán kính lượn của cối có thể xác định theo bảng 11, hoặc chính xác
hơn tính theo công thức sau:
(D − d)S
Rc = 0,8
Trong đó: D – đường kính phôi hoặc đường kính bước trước;
d – đường kính bước tiếp theo sau;
S – chiều dày vật liệu
Công thức này phù hợp với loại thép mềm dập vuốt
Bảng 12
Bán kính lượn của cối dập vuốt
Thép
Rc,mm
Đồng, nhôm
Rc,mm
Chiều dày vật liệu
S, mm
Đến 3
3 – 6
(10 – 6) S
(6 – 4) S
(8 – 5) S
(5 – 3) S
19
6 – 20
(4 – 2) S
(3 – 1,5) S
Ghi chú: Ở những nguyên công đầu và vật liệu mỏng
÷
(.100 = 1 0,3), lấy trị số lớn.
Ở những nguyên công sau và vật liệu dày
S
÷
÷
(.100 = 2 1) hoặc (
.100 = 2 1), lấy trị số nhỏ.
dn−1
Chọn bán kính lượn của chày Rch theo nguyên
tắc sau:
Tất cả các nguyên công trừ nguyên công
cuối cùng, nên lấy Rch = Rc hoặc bé hơn một
chút; ở nguyên công cuối cùng, lấy Rch bằng
bán kính lượn bên trong của sản phẩm,
không nên nhỏ
nhưng
≤
hơn (2 – 3) đối với S 6mm,
và nhỏ hơn (1,5 – 2)S đối với
S>6mm.
Song ảnh hưởng của Rch không quan trọng như Rc cho nên có thể thay đổi
Rch chút ít để cho công nghệ dập đơn giản hơn.
Khi linh chỉnh có thể giảm bán kính chày, cối 2 – 5 lần nhưng không nhỏ
hơn 0,5S
b)Khe hở giữa chày và cối dập vuốt.
Khe hở giữa chày và cối dập vuốt dùng để giảm ma sát giữa cối và vật liệu
đồng thời bảo đảm chất lượng của sản phẩm. Nếu khe hở bé sẽ làm tăng trở
lực biến dạng, kim loại dễ bị đứt rách, chiều dày chi tiết bị biến mỏng, chiều
cao bị kéo dài và chày cối chống bị mòn.
Nếu khe hở lớn quá thì vật dập dễ bị nhăn, chiều cao chi tiết không đủ.
Khi xác định trị số khe hở, cần phải tính đến sự hóa dày ở mép phôi khi dập
vuốt và độ không đồng đều chiều dày của vật liệu.
Khi dập vuốt có tinh chỉnh thì khe hở nhỏ hơn dập vuốt thông thường, Dập
vuốt ở nguyên công thứ nhất khe hở lớn hơn ở nguyên công trung gian.
Khi dập vuốt thông thường, khe hở ở nguyên công thứ nhất bé hơn ở
nguyên công trung gian và ở nguyên công cuối cùng thì khe hở bé nhất. Ngoài ra
khe hở còn phụ thuộc vào cấp chính xác của chi tiết dập.
Trên bảng 13 giới thiệu những công thức để xác định trị số khe hở dập
vuốt.
Khi dập vuốt có độ côn của thành nhỏ thì căn cứ vào mức độ côn cho phép
hoặc cần thiết để xác định trị số khe hở.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
46 trang
37201
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Chế tạo khuôn dập vuốt - Chương 4: Dập vuốt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_che_tao_khuon_dap_vuot_chuong_4_dap_vuot.pdf
