Giáo trình Cơ khí đại cương - Chương 4: Gia công kim loại bằng biến dạng

hành trình ép và lực ép dễ dàng. 
Nhược điểm của máy ép thuỷ lực là chế tạo phức tạp, bảo dưỡng khó khăn. 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 39
Để tạo áp lực ép lớn, trong các máy ép thủy lực 
thường dùng bộ khuếch đại áp suất với hai xi lanh: xi lanh 
hơi (1) và xi lanh dầu (3). Pittông (2) có hai phần đường kính 
khác nhau, phần nằm trong xi lanh hơi có đường kính lớn (D) 
và phần nằm trong xi lanh dầu có đường kính bé (d). Với áp 
suất hơi p1, áp suất dầu (p2) được tính theo công thức sau: 
 p p
D
d2 1
2
2= ⋅ 
b/ Máy ép trục khuỷu 
 Máy ép trục khuỷu có lực ép từ 16÷10.000 tấn. Máy 
này có loại hành trình đầu con trượt cố định gọi là máy có 
hành trình cứng; có loại đầu con trượt có thể điều chỉnh 
được gọi là hành trình mềm. Nhìn chung các máy lớn đều có 
hành trình mềm. Trên máy ép cơ khí có thể làm được các 
công việc khác nhau: rèn trong khuôn hở, ép phôi, đột lỗ, cắt 
bavia v.v... Sơ đồ nguyên lý được trình bày trên hình sau: 
Nguyên lý làm việc của máy như sau: Động cơ (1) 
qua bộ truyền đai (2) truyền chuyển động cho trục (3), bánh 
răng (4) ăn khớp với bánh răng (7) lắp lồng không trên trục 
khuỷu (5). Khi đóng li hợp (6), trục khuỷu (8) quay, thông 
qua tay biên (8) làm cho đầu trượt (9) chuyển động tịnh tiến 
lên xuống, thực hiện chu trình dập. Đe dưới (10) lắp trên bệ 
nghiêng có thể điều chỉnh được vị trí ăn khớp của khuôn 
trên và khuôn dưới. 
Đặc điểm của máy ép trục khuỷu: chuyển động của đầu trượt êm hơn máy búa, năng suất 
cao, tổn hao năng lượng ít, nhưng có nhược điểm là phạm vi điều chỉnh hành trình bé, đòi hỏi tính 
toán phôi chính xác và phải làm sạch phôi kỹ trước khi dập. 
Đến đầu ép 
Hơi
H.4.22. Máy ép trục khuỷu
10
9
8
7 
6
5
4
32 1 
Bộ khuyết đại áp suất 
P1
P2
D
d
3
2
1
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 40
4.7. KỸ THUẬT DẬP TẤM 
4.7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 
a/ Thực chất: Dập tấm là một phương pháp gia công áp lực tiên tiến để chế tạo các sản 
phẩm hoặc chi tiết bằng vật liệu tấm, thép bản hoặc thép dải. Dập tấm được tiến hành ở trạng thái 
nguội (trừ thép cácbon có S > 10mm) nên còn gọi là dập nguội. 
Vật liệu dùng trong dập tấm: Thép cácbon, thép hợp kim mềm, đồng và hợp kim đồng, 
nhôm và hợp kim nhôm, niken, thiếc, chì vv...và vật liệu phi kim như: giấy cáctông, êbônít, fíp, 
amiăng, da, vv... 
b/ Đặc điểm: Năng suất lao động cao do dễ tự động hoá và cơ khí hoá. Chuyển động của 
thiết bị đơn giản, công nhân không cần trình độ cao, đảm bảo độ chính xác cao. Có thể dập được 
những chi tiết phức tạp và đẹp, có độ bền cao..v.v... 
c/ Công dụng: Dập tấm được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đặc biệt ngành chế 
tạo máy bay, nông nghiệp, ôtô, thiết bị điện, dân dụng v.v... 
4.7.2. CÔNG NGHỆ DẬP TẤM 
Công nghệ dập tấm được đặc trưng bởi 2 nhóm nguyên công chính: nguyên công cắt và 
nguyên công tạo hình. 
A/ NHÓM NGUYÊN CÔNG CẮT 
Cắt phôi là nguyên công tách một phần của phôi khỏi phần kim loại chung. Nguyên công 
này có 3 loại: cắt đứt, cắt phôi, đột lỗ. 
a/ Cắt đứt: Là nguyên công cắt phôi thành từng miếng theo đường cắt hở, dùng để cắt thành 
từng dải có chiều rộng cần thiết, cắt thành miếng nhỏ từ những phôi thép tấm lớn. Có các loại máy 
cắt đứt sau: 
+ + + +
B 
β
S
H.4.23.Máy cắt lưỡi dao song song 
Máy cắt lưỡi dao song song: 
- Góc trước β =2÷30
- Cắt được các tấm rộng B ≥ 3200 mm, 
chiều dày S đến 60 mm. 
 - Chỉ cắt được đường thẳng, chiều rộng 
tấm cắt phải nhỏ hơn chiều dài dao. 
- Đường cắt thẳng, đẹp, hành trình dao nhỏ; Lực cắt tương đối lớn: P = 1,3.B.S.σ c (N). 
B - chiều rộng cắt của phôi (mm); S - chiều dày phôi cắt (mm). σ c - Giới hạn bền cắt của 
phôi σ c = (0,6÷0,8)σb (N/mm2). 
Máy cắt dao nghiêng: 
- Lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao 
trên nghiêng một góc α= 2÷60. 
- Góc cắt δ = 75÷850; góc sau γ = 2÷30. 
- Độ hở giữa 2 dao Z = 0,05 ÷ 0,2mm 
- Lực cắt không lớn, cắt được các tấm dày; Cắt được các đường cong; Đường cắt không 
thẳng và nhẵn. Hành trình của dao lớn: 
 + + + +
S
δ
γ α
H.4.24.Máy cắt lưỡi dao nghiêngZ
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 41
α β
 P = 1,3
0 5 2, . .S
tg
cσ
α (N) 
Máy cắt chấn động: Máy có 2 lưỡi 
dao nghiêng tạo thành một góc α = 24÷300; 
góc trước β = 6÷70, khi cắt lưỡi cắt trên lên 
xuống rất nhanh (2000÷3000 lần/phút) và với 
hành trình ngắn 2÷3 mm. Cắt được tấm có S ≤ 
10 mm. 
H.4.25. Máy cắt chấn động 
Máy cắt dao đĩa một cặp dao: 
c/ Hai dao nghiêng a/ Dao đĩa có tâm trục song song 
h
S
B
D
D
SB
ϕ
b/ Máy cắt dao dưới nghiêng 
B
D
h
Z
H.5.26. Máy cắt dao đĩa một cặp dao 
Máy cắt nhiều dao đĩa. 
- Lưỡi cắt là 2 đĩa tròn quay ngược chiều nhau; máy 
có thể có hai hoặc nhiều cặp đĩa cắt. 
- Góc cắt 900; Z = (0,1 ÷ 0,2)S 
- Đường kính dao đĩa: D =(40 ÷ 125)S (mm). 
- Chiều dày dao: B = 15 ÷ 30 (mm) 
- Vận tốc cắt: v = 1 ÷ 5 m/s 
- Vật liệu làm dao: 5XBC 
 Máy này dùng để cắt các đường thẳng và đường cong chiều dài tuỳ ý mỏng < 10 mm. 
b/ Dập cắt và đột lỗ: Đây là nguyên công cắt mà đường cắt là một chu vi kín. Về nguyên 
lý dập cắt và đột lỗ giống nhau chỉ khác nhau về công dụng. 
Đột lỗ là quá trình tạo nên lỗ rỗng trên phôi, phần vật liệu 
tách khỏi phôi gọi là phế liệu, phần còn lại là phôi để đi qua nguyên 
công tạo hình. Đối với dập cắt thì phần cắt rời là phôi phần còn lại là 
phế liệu. Một số thông số kỹ thuật cần lưu ý: 
- Chày và cối phải có cạnh sắc để tạo thành lưỡi cắt, giữa chày và 
cối có khoảng hở Z = (5% ÷ 10%)S. 
- Khi đột muốn có kích thước lỗ đột đã cho thì kích thước của 
chày chọn bằng kích thước của lỗ, còn kích thước của cối lớn hơn 
2Z. Chày vát lõm phía trong để tạo thành rãnh cắt. 
- Khi cắt phôi có kích thước đã cho thì kích thước của cối bằng 
kích thước của phôi còn của chày nhỏ thua 2Z. 
Các loại đầu chày 
B
D
Z
H.5.26. Máy cắt dao đĩa một cặp dao
z
H.4.27. Sơ đồ dập cắt và đột lỗ
P
- Lực cắt hoặc đột P 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 42
 + Khi đường cắt tròn: P = 1,25π.d.s.τcp (N); + Khi đường cắt bất kỳ: P = 1,25L.s.τcp (N). 
 s - chiều dày phôi (mm); d - đường kính phôi hoặc lỗ đột (mm). 
 L - chu vi đường cắt (mm); τcp- giới hạn bền cắt (N/mm2). 
B/ NHÓM NGUYÊN CÔNG TẠO HÌNH 
 Là những nguyên công dịch chuyển một phần của phối đối với phần khác mà phôi không 
bị phá huỷ. 
a/ Nguyên công uốn: Là nguyên công làm thay đổi 
hướng của trục phôi. Trong quá trình uốn cong lớp kim loại 
phía trên bị nén, lớp kim loại phía ngoài bị kéo, lớp kim loại 
ở giữa không bị kéo nén gọi là lớp trung hoà. Khi bán kính 
uốn cong càng bé thì mức độ nén và kéo càng lớn có thể làm 
cho vật uốn cong bị nứt nẻ. Lúc này lớp trung hoà có xu 
hướng dịch về phía uốn cong. Vị trí và kích thước lớp trung 
hoà được xác định bởi bán kính lớp trung hoà: 
 ρ α α β= +⎛⎝⎜
⎞
⎠⎟
r
S
S
2
. . . (r - bán kính uốn trong; S - chiều dày phôi (mm); ρ - bán kính lớp trung hoà) 
b/ Nguyên công dập vuốt: Dập vuốt là nguyên công chế tạo các chi tiết rỗng có hình dạng 
bất kỳ từ phôi phẳng và được tiến hành trên các khuôn dập vuốt. Khi dập vuốt có thể làm mỏng 
thành hoặc không làm mỏng thành. 
 - Dập vuốt không làm mỏng thành 
+ Chọn hình dạng và kích thước phôi: Nếu chi tiết là hình hộp đáy chữ nhật thì phôi có 
dạng hình bầu dục hay elíp, còn nếu chi tiết là hình hộp đáy vuông hoặc hình trụ đáy tròn thì phôi 
là miếng cắt tròn. Nếu S < 0,5 mm thì diện tích phôi bằng diện tích mặt trong hoặc diện tích mặt 
ngoài của chi tiết, còn nếu S > 0,5mm thì lấy bằng diện tích lớp trung hoà của chi tiết (kể cã đáy). 
+ Xác định số lần dập vuốt: Khi dập vuốt tuỳ theo tính dẻo 
của vật liệu mỗi lần dập cho phép dập thành chi tiết có đường 
kính nhất định. Hệ số dập cho phép được tính như sau: 
 m = 
d
D
ct
ph
 = 0,55÷0,95 ; Như vậy: m d
D1
1= ⇒ d1 = m1.D; 
tương tự ta có: d2 = m2.d1 = m1.m2.D; dn = m1.m2.m3...mn.D. 
d1
d2
d3
dct
D 
Chày 
Lớp trung hoà 
r
ρx.S
Cối
H.4.28. Nguyên công uốn
H.4.29. Quá trình dập vuốt 
1. chày ép; 2. khuôn ép, 3. phôi k.loại; 4. vành ép
1
2
3
4 
d1 D
PQ Q
S
 Lấy giá trị trung bình: m m mtb nn= − 2 31 . ...m 
 Số lần dập n của phôi có dường kính D thành chi tiết có 
đường kính dn: n
d m
m
n
tb
= + −1 1lg lg( . )
lg
D
+ Quá trình dập vuốt: Những chi tiết có phôi là tấm 
dày thì tiến hành trên khuôn không cần vành ép, nhưng 
nếu phôi là tấm mỏng sẽ xảy ra hiện tượng nhăn xếp ở 
thành sản phẩm nên dùng thêm vành ép. 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 43
- Dập vuốt làm mỏng thành: Được thực hiện khi 
độ hở giữa chày và khuôn nhỏ hơn chiều dày phôi. Đường 
kính giảm ít, chiều sâu tăng nhiều và giảm chiều dày thành 
phôi. Để rút ngắn số lần dập giãn, một số lần dập đầu 
không làm mỏng thành, sau đó mới dập giãn làm mỏng 
thành. 
c/ Uốn vành: Là phương pháp chế tạo các chi tiết có gờ, đường kính D chiều cao H, đáy 
chi tiết rỗng. Phôi uốn vành phải đột lỗ với d trước, sau đó dùng chày và khuôn để tạo vành. 
z =( 0,3-0,8)S 
P 
S0
S 
S0
rch
H.4.30. Dập vuốt không làm mỏng thành
d
H
S
D
R
D1
H.4. 31. Sơ đồ uốn vành
d 
d0
- Bán kính lượn của chày và khuôn R = (5÷10)S. 
- Khe hở giữa chày và cối Z = (8÷10)S. 
- Lỗ bé dùng chày đầu hình cầu hoặc hình chóp. 
- Để không xảy ra nứt mép ở vùng lỗ đột thì phải 
có hệ số uốn vành hợp lý: Ku = d/D = 0,62÷0,78 
d/ Tóp miệng: Là nguyên công làm cho miệng của 
phôi rỗng (thường là hình trụ) thu nhỏ lại. Phần tóp nhỏ lại 
có thể là hình côn, côn và trụ, nửa hình cầu v.v...Khuôn 
dưới làm nhiệm vụ định vị chi tiết, khuôn trên có lỗ hình 
côn đường kính giảm dần, phần cuối của khuôn trên là hình 
trụ. Để tránh xảy ra hiện tượng xếp ở miệng tóp thì: 
 K
d
d
= = ÷0 1 2 1 3, , 
Khi cần tóp đến chi tiết có đường kính nhỏ hơn giới hạn cho phép thì phải qua một số lần 
tóp. 
e/ Miết 
 Miết là phương pháp chế tạo các chi tiết tròn xoay 
mỏng. Đặc biệt miết được dùng để chế tạo những chi tiết có 
đường kính miệng thu nhỏ vào và thân phình ra như bi 
đông, lọ hoa...kế tiếp sau nguyên công dập vuốt. 
Cần ép 
H.4.32. Sơ đồ miết 
Khuôn 
Tựa 
Phôi