Thiết kế máy cuốn, cắt, xả tôn

Thiết kế máy cuốn, cắt, xả tôn

i

BÌA

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp là lúc thể hiện những gì người sinh viên tích lũy được trong suốt thời gian học ở trường Đại học Ngoài ra luận văn cũng là môn học giúp sinh viên biết cách đưa ra các kiến thức có được từ lý thuyết áp dụng vào thực tế, bước đầu làm quen với công tác kĩ sư

Đó là những kinh nghiệm đầu tiên của chúng em trên chặng đường dài làm một người kĩ sư

có trách nhiệm, có đạo đức nghề nghiệp, có tinh thần cầu tiến

Những kinh nghiệm đầu tiên đó sẽ không dễ dàng hơn nếu không có sự hướng dẫn tận tình của thầy PHẠM HUY HOÀNG

Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo chủ nhiệm Nguyễn Văn Thạnh, các thầy cô trong Khoa Cơ khí, và các thầy cô trong trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đã giảng dạy em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tại trường

Đồng thời em xin cảm ơn Cty TNHH Uyên Phát đã tạo điều kiện cho em được thực tập

và được tham quan thực tiễn tại nhà máy, từ đó giúp em lên ý tưởng và thực hiện Đề tài luận văn này Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn anh Minh trưởng phòng kỹ thuật của cty đã

hỗ trợ về mặt kỹ thuật cũng nhưng kinh nghiệm giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài luận văn này

Với thời gian thực hiện đề tài ngắn và kiến thức chưa có nhiều kinh nghiệm đúc kết từ thực tế, Luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự góp ý của Thầy Cô

và các bạn sinh viên để Đề tài được hoàn thành hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PHẠM HUY HOÀNG đã tận tình giúp đỡ chúng

em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp và làm luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng tụi mình xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên K2008 đã giúp đỡ và cùng nhau học tập trong suốt thời gian học tập tại trường

Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2012

Sinh viên thực hiện:

Cái Hoàng Gia Nguyễn Bá Hùng

iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ý tưởng của luận văn được hình thành trong quá trình thực tập tại Cty TNHH Uyên Phát Với yêu cầu thực tiễn là thiết kế máy xả cắt tole cuộn tự động với kích thức là bề rộng tole là 1300mm, chiều dày tole là từ 0,2mm ÷ 0.8mm, đường kính trong của cuộn tole là 508mm, đường kính ngoài là 1300mm Được sử dụng cho công đoạn cắt tole cuộn cung cấp cho máy dập tại Cty Uyên Phát

Luận văn đã thiết kế được các kết cấu cơ khí, vị trí lắp đặt các chi tiết, hệ thống điện và

hệ thống thủy lực Và đã cớ kích thước bao tổng thể của toàn bộ cụm máy

iv

MỤC LỤC

BÌA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix

LỜI NÓI ĐẦU x

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1

CHƯƠNG 1: 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP VIỆT NAM: 2

1.1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH: 2

1.1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN: 2

1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4

1.3 CÁC LOẠI MÁY ĐÃ CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG: 5

1.4 QUI CÁCH CUỘN: 7

1.5 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI : 11

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12

CHƯƠNG 2: 2.1 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT: 13

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CỦA MÁY: 13

2.2.1 CỤM MANG CUỘN TOLE 13

2.2.2 CỤM KÉO NẮN 20

2.2.3 CỤM CẮT 25

2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 36

2.3.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN CỤM MANG CUỘN TOLE 36

2.3.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CỤM KÉO NẮN: 36

2.3.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN CỤM CẮT 37

2.4 CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CÁC CỤM MÁY: 37

2.4.1 PHƯƠNG ÁN 1: 37

2.4.2 PHƯƠNG ÁN 2: 38

2.4.3 PHƯƠNG ÁN 3: 39

v

2.4.4 PHƯƠNG ÁN 4 40

2.5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY: 41

THIẾT KẾ MÁY 42

CHƯƠNG 3: 3.1 THIẾT KẾ CỤM XẢ TOLE 43

3.1.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT 43

3.1.2 TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 45

3.1.3 TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 46

3.1.4 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC TRƯỢT 49

3.1.5 THIẾT KẾ TRỤC 1 (TRỤC CHÍNH) 52

3.1.6 THIẾT KẾ THEN 57

3.1.7 TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN: 57

3.1.8 TÍNH THIẾT KẾ XY LANH THỦY LỰC 59

3.1.9 TÍNH LỰC KẸP ĐỦ ĐỂ MỞ MÍ TÔN BUNG RA: 64

3.2 TÍNH THIẾT KẾ MÁY NÂNG 66

3.2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA XE NÂNG CUỘN VỚI CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: 66

3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THÔNG SỐ XY LANH CHO BỘ PHẬN NÂNG 66 3.2.3 CHỌN CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC: 67

3.2.4 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC CỦA CỤM XILANH TẠO TẢI TRỌNG 68 3.2.5 LỰC MA SÁT GIỮA CẦN PISTON VÀ VÒNG CHẮN KHÍT: 69

3.2.6 LỰC MA SÁT GIỮA KHỐI LƯỢNG M VÀ BẠC TRƯỢT: 69

3.2.7 LỰC QUÁN TÍNH: 69

3.2.8 CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN DẪN ĐỘNG BƠM: 71

3.2.9 TÍNH TOÁN ỐNG DẪN: 71

3.2.10 TÍNH RAY VÀ BÁNH XE CHO CỤM NÂNG: 72

3.2.11 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 73

3.2.12 KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VỀ MÔ-MEN MỞ MÁY: 74

3.2.13 CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN XE: 75

3.3 THIẾT KẾ CỤM KÉO NẮN 79

vi

3.3.1 CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CỤM KÉO NẮN: 79

3.3.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN: 79

3.3.3 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH: 80

3.3.4 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG: 82

3.3.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC KÉO NẮN: 84

3.3.6 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THÔNG SỐ XYLANH 90

3.3.7 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC NẮN: 91

3.4 THIẾT KẾ CỤM CẮT: 96

3.4.1 TÍNH TOÁN LỰC CẮT: 96

3.4.2 THÔNG SỐ KẾT CẤU: 96

3.4.3 TINH TOAN VA CHỌN THONG SỐ XYLANH: 101

3.4.4 TÍNH TOÁN CỤM BĂNG TẢI 106

ĐIỀU KHIỂN VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 109

CHƯƠNG 4: 4.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT: 110

4.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ: 110

4.2.1 BỘ ĐIỀU KHIỂN RƠ LE: 110

4.2.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN VI XỬ LÝ: 110

4.2.3 ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC: 112

4.2.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN : 113

4.3 THIẾT KẾ QUI TRÌNH ĐIỀU KHIỂN : 113

4.3.1 SƠ ĐỒ KHỐI: GỒM 3 PHẦN 113

4.3.2 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH: 113

4.4 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG : 114

4.4.1 CÁC NGUYÊN NHÂN LÀM PHÁT SINH HƯ HỎNG MÁY VÀ CÁCH KHẮC PHỤC : 114

4.4.2 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THỜI GIAN NGỪNG MÁY DO HƯ HỎNG: 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Máy xả và cắt tôn cuộn 4

Hình 1.2 Máy nắn 5

Hình 1.3 Máy cắt tôn QC11Y 5

Hình1.4 Máy cắt tole QC12 6

Hình1.5 Tole cuộn 10

Hình 2.1: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis + Ly hợp 13

Hình 2.2: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng quay trục vis 14

Hình 2.3: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis 15

Hình 2.4: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng xy lanh thủy lực 16

Hình 2.5: Kẹp cuộn tole bằng cơ cấu hình bình hành 17

Hình 2.6: Cơ cấu hình bình hành thực tế 17

Hình 2.7: Kẹp cuộn tole bằng nêm chêm 18

Hình 2.8: Nêm chêm thực tế 18

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý máy nâng cuộn 19

Hình 2.10: Nâng bằng cơ cấu dạng cắt chéo 20

Hình 2.11: Phương án biến dạng nhỏ (Tài liệu [1]) 21

Hình 2.12: Phương án biến dạng lớn (Tài liệu [1]) 22

Hình 2.13: Phương án nâng hạ bằng 3 cặp piston khí nén 23

Hình 2.14: Phương án nâng hạ bằng trục khuỷu tạo góc lệch 24

Hình 2.15: Phương án nâng hạ đồng thời bằng 2 cặp piston khí nén 24

Hình 2.16: Sơ đồ cắt kim loại bằng khí (tham khảo [16]) 25

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý gia công bằng tia nước 26

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser (tham khảo [14]) 27

Hình 2.19: Cắt dây EDM 29

Hình 2.20: Sơ đồ quá trình cắt vật liệu tấm bằng máy cắt 30

Hình 2.21: Cắt bằng lưỡi dao song song 31

Hình 2.22: Cắt bằng lưỡi dao nghiêng 32

Hình 2.23: Cắt bằng lưỡi dao đĩa 32

Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt 33

Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin 33

Hình 2.26: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 34

viii

Hình 2.27:Tạo chuyển động bằng cơ cấu cam 35

Hình2.28:Cách bố trí 1 37

Hình 2.29: Cách bố trí 2 38

Hình 2.30: Cách bố trí 3 39

Hình 2.31: Cách bố trí 4 40

Hình 2.32: Sơ đồ động của máy 41

Hình 3.1: Các kích thước cần thiết của cơ cấu hình bình hành 44

Hình 3.2: Phân tích thành phần lực của cơ cấu hình bình hành 49

Hình 3.3: Phân bố lực kẹp tôn 50

Hình 3.4: Phân tích tính lực kẹp 51

Hình 3.5: Phân tích lực trên trục chính 52

Hình 3.6: Kích thước trục mang cuộn 54

Hình 3.7: Phương trình cân bằng lực trong xy lanh 59

Hình 3.8: Kẹp mở mí tôn 64

Hình 3.9: Sơ đồ đặt lực của cần kẹp 64

Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý máy nâng cuộn 66

Hình 3.11: Sơ đồ mạch thủy lực 67

Hình 3.13: Sơ đồ tính trục 75

Hình 3.14: Kích thước trục kéo 87

Hình 3.15: Phân tích lực gối đở 89

Hình 3.16: Sơ đồ phương án 93

Hình 3.17: Phân tích lực trên trục nắn 94

Hình 3.18: Thông số hành trình của dao song song 96

Hình: 3.19: Sơ đồ kết cấu của cơ cấu kẹp chặt 98

Hình 3.20: Sơ đồ tính toán lò xo 99

Hình 3.21: Cân bằng lực của xylanh 102

Hình 3.22:Sơ đồ nguyên lý cụm băng tải 106

Hình 4.1: Chu trình hoạt động của một bộ vi xử lý 111

Hinh 4.2: Sơ đồ khối 113

ix

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Đăc tính kỷ thuật cuộn cán nguội 7

Bảng 2.2: Ma trận đánh giá cụm mang cuộn tôn 36

Bảng 2.3: Ma trận đánh giá cụm kéo nắn 36

Bảng 2.4: Ma trận đánh giá cụm cắt: 37

Bảng 3.1: Thông số cho động cơ và các trục: 46

Bảng 3.2: các thông số của các tiết diện 56

Bảng 3.3: Thông số then 57

Bảng 3.4: Thông số ổ: 58

Bảng 3.5: thông số cho động cơ và trục: 79

x

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển của các lĩnh vực cơ khí như: Chế tạo máy, giao thông vận tải, điện lực, xây dựng, đóng tàu , thì nhu cầu về sử dụng thép tấm ngày một tăng; nhằm trang bị cho

sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Do đó đòi hỏi phải tìm ra các biện pháp gia công thép tấm năng suất cao nhằm tạo ra thành phẩm hoặc bán thành phẩm phục vụ cho một quá trình công nghệ, đồng thời phải có tính kinh tế cao

Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học trước lúc ra trường, đồng thời phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của mỗi sinh viên khi đứng trước một vấn đề thực tế trong kĩ thuật Cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa của ngành cơ khí, thì nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc độ chính xác cao, phải giảm sức lao động của con người, tăng năng suất lao động Nhằm đáp ứng nhu cầu đó,

em đã nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ HỆ THỐNG NẮN VÀ CẮT TÔN TỰ ĐỘNG" với các nội dung sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan

Chương 2: Phân tích và chọn phương án thiết kế

Chương 3: Thiết kế máy

Chương 4: Thiết kế điều khiển

Chương 5: Cách sử dụng và bảo trì máy

Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Huy Hoàng Vì khả năng còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn và các thầy cô trong khoa

Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2012

Sinh viên thiết kế

Cái Hoàng Gia Nguyễn Bá Hùng

xi

2

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP VIỆT NAM:

Thép là vật tư chiến lược không thể thiếu của ngành công nghiệp, xây dựng và quốc phòng, có vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Ngành thép được xác định là ngành công nghiệp được ưu tiên phát triển

Sự phát triển của nền kinh tế đất nước đi đôi với sự phát triển của ngành thép

Điểm qua sự phát triển của ngành thép Việt Nam:

Năm 1976, công ty luyện kim đen miền Nam được thành lập trên cơ sở tiếp quản các nhà máy luyện, cán thép mini của chế độ cũ để lại ở TP Hồ Chí Minh và Biên Hòa, với tổng công suất khoảng 80.000 tấn thép/năm

1.1.2 Quá trình phát triển:

- Giai đoạn từ năm 1976 đến năm 1989:

Ngành thép gặp rất nhiều khó khăn do kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng, ngành thép không phát triển được và chỉ duy trì mức sản lượng từ năm 40.000 đến 85.000 tấn thép/năm

- Giai đoạn từ năm 1989 đến năm 1995:

Thực hiện chủ trương đổi mới, mở cửa của Đảng và Nhà Nước, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, năm 1990, sản lượng thép trong nước đã vượt mức trên 100.000 tấn/năm

Năm 1990, tổng Công ty thép Việt Nam được thành lập, thống nhất quản lý ngành sản xuất thép quốc doanh trong cả nước Đây là thời kỳ phát triển sôi động, nhiều dự án đầu tư chiều sâu và liên doanh với nước ngoài được thực hiện Các ngành cơ khí, xây dựng, quốc phòng và các thành phần kinh tế khác đua nhau làm thép mini

Sản lượng thép cán năm 1995 đã tăng gấp 4 lần so với năm 1990, đạt mức 450.000 tấn/năm, bằng với Liên Xô cung cấp cho nước ta hàng năm trước 1990

Năm 1992 bắt đầu có liên doanh sản xuất thép sau khi nguồn cung cấp chủ yếu từ các nước Đông Âu không còn nữa

3

Tháng 4 năm 1995, Tổng Công Ty Thép Việt Nam được thành lập theo mô hình Tổng Công Ty Nhà Nước (Tổng Công Ty 91) trên cơ sở hợp nhất Tổng Công Ty Thép Việt Nam và Tổng Công Ty Kim Khí thuộc Bộ Thương Mại

- Thời kỳ 1996 – 2000:

Ngành thép có mức độ tăng trưởng tốt, tiếp tục được đầu tư mạnh (phát triển mạnh sang khu vực tư nhân): đã đưa vào hoạt động 13 liên doanh, trong đó có 12 liên doanh cán thép và gia công, chế biến sau cán

Sản lượng thép cán của cả nước đã đạt 1,57 triệu tấn vào năm 2000, gấp 3 lần so với năm

1995 và gấp 14 lần so với năm 1990 Đây là giai đoạn có tốc độ tăng trưởng cao nhất

- Thời kỳ 2001 – 2007:

Hiện nay, thành phần tham gia sản xuất và gia công, chế biến thép ở trong nước rất đa dạng, bao gồm nhiều thành phần kinh tế cùng tham gia Ngoài Tổng Công Ty Thép Việt Nam

và các cơ sở quốc doanh thuộc địa phương và các ngành, còn có các liên doanh, các công ty

cổ phần, công ty 100% vốn nước ngoài và các công ty tư nhân Sau 2000, tỉ trọng về sản lượng của Tổng Công Ty Thép Việt Nam giảm chỉ còn 40% so với 100% trước đó Và đến thời điểm hiện nay thì chỉ còn khoảng <30%

Tính đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất thép xây dựng ( chỉ tính các cơ sở có công suất lớn hơn 5.000 tấn /năm), trong đó có 12 dây chuyền cán, công suất

từ 100.000 đến 300.000 tấn/năm

Năm 2007, theo thống kê sơ bộ, toàn thế giới tiêu thụ 1400 triệu tấn thép Trong đó, Việt Nam tiêu thụ < 10 triệu tấn<1% Bình quân 100kg/người Bình quân khối ASEAN tiêu thụ khoảng 200kg/người Ở những nước tiên tiến, sản lượng tiêu thụ đạt 1000kg/người

Trên cơ sở tham khảo các máy cắt tôn khác nhau và nhu cầu thị trường chúng em chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống nắn và cắt tôn tự động” làm đề tài tốt nghiệp

4

1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của nền kinh tế nước ta, tất cả các lĩnh vực, ngành Riêng trong lĩnh vực cơ khí và tự động nghề cũng phát triển rất nhanh, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, hiện đã có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, nhà xưởng,… được xây dựng Hàng loạt các loạt các loại máy móc: máy cán, máy nắn, máy cắt, sàn con lăn, sàn làm nguội, máy tiện, máy phay,…được sử dụng nhưng hầu hết tất cả các loại máy này đều nhập từ nước ngoài với giá thành rất cao Trong khi đó, số lượng nhà máy có quy mô vừa và nhỏ hay tư nhân ở nước ta rất là lớn Do đó, một yêu cầu bức thiết được đặt ra ở nước ta là phải có những thiết kế tương đối hoàn chỉnh về các máy này với giá thành hợp lí

Hầu hết các sản phẩm: tủ, bàn ghế, cửa, tôn, …được sản xuất từ phôi là thép tấm thì trước

đó phải trải qua các công đoạn khác vì nguồn nguyên liệu chính là thép cuộn, thép tấm phần lớn là sản phẩm của thép cuộn sau khi qua các công đoạn: xả cuộn, nắn thẳng và cắt

Với những yêu cầu đó, đề tài “Thiết kế hệ thống nắn và cắt tôn tự động” của em ra đời Máy được thiết kế cải tiến dựa trên cơ sở những máy đã có nhằm mục đích đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật, tăng năng suất và hạ giá thành so với các sản phẩm ngoại nhập

Các dây chuyền sản xuất thép tấm đang có trên thị trường:

Hình 1.1: Máy xả và cắt tôn cuộn

- Mô tả hoạt động:

Tôn cuộn được đưa vào hệ thống xe rùa, xe rùa di chuyển được trên đường ray, nâng cuộn tôn vào máy xả cuộn Máy xả cuộn quay và đẩy tôn vào dàn nắn, dàn nắn có nhiệm vụ

 Hệ thống truyền lực bằng thủy lực, thao tác an toàn tin cậy, mỹ quan bên ngoài

 Vật liệu chắn cơ động, màn hình hiện số

Hình 1.3 Máy cắt tôn QC11Y

6

- Đặc điểm tính năng máy cắt tôn kiểu van thủy lực series QC11Y:

 Kết cấu hoàn toàn áp dụng hàn nối, khử được ứng suất nội khi rung động, có tính cứng và tính ổn định tốt

 Điều chỉnh khe hở lưỡi dao bằng bánh tay, tốc độ nhanh, chính xác, thuận tiện

 Lưỡi dao hình chữ nhật, bốn miếng cắt đều có thể sử dụng, tuổi thọ sử dụng cao

 Góc cắt có thể điều chỉnh

 Khung dao phần trên áp dụng kết cấu nghiêng trong, thuận tiện cho vật liệu xuống

và nâng cao độ chính xác của linh kiện máy móc

 Vật liệu chắn cơ động, màn hình hiện số

Hình1.4 Máy cắt tole QC12

- Đặc điểm tính năng máy cắt tôn (màn hình hiện số) kiểu lắc thủy lực sê-ri QC12:

 Kết cấu hoàn toàn áp dụng hàn nối, có cường độ và tính cứng đầy đủ

 Hệ thống truyền lực bằng thủy lực, thao tác an toàn tin cậy, mỹ quan bên ngoài

 Có cơ cấu điều chỉnh khe hở linh hoạt nhanh chóng, độ chính xác cắt tấm cao

 Có bảo vệ an toàn tin cậy

 Kích thước vật liệu chặn và số lần đều có thiết bị hiển thị bằng số

 Lắp và chọn cho thiết bị đối chiếu dây, thuận tiện cho cắt phác họa

 Máy cắt tôn kỹ thuật số có lắp hệ thống CNC trên cơ sở máy cắt tôn kiểu lắc thủy lực QC 12Y, tốc độ gia công và độ chính xác được nâng lên một bước

0 ≤ dung sai

≤ +10 (theo tiêu chuẩn JIS 3141)

6 Chiều dày (mm)

630 or over

to and excl 1000

1000 or over

to and excl 1250

1250 or over to and excl 1600

1000 or over

to and excl 1250

1250 or over to and excl 1600

(theo tiêu chuẩn JIS 3141)

Phân biệt theo chiều rộng danh nghĩa

(mm) Phân biệt theo chiều dày danh

nghĩa (mm)

SPCC-1B; SPCC-1D SPCC (Chất lượng thương mại) SuperClasss

650 ÷ 1300mm

SuperClass Phân biệt theo chiều rộng danh nghĩa

(mm) Phân biệt theo chiều dày danh

nghĩa (mm) < 0.25 0.25 ≤ < 0.4 0.4 ≤ < 0.6

< 0.25 0.25 ≤ < 0.4 0.4 ≤ < 0.6

0.6 ≤ < 0.8 0.8 ≤ < 1.0 1.0 ≤ < 1.25 1.25 ≤ < 1.6 1.6 ≤ 2.0

Class 1 - Class 2

có không quá 3 vùng

bị lỗi như trên.

Bề mặt băng thép có rỉ sắt, vết ố chất làm nguội, lỗ, đường phân giới, mãnh vụn, các khuyết tật cán nóng hoặc cán nguộikéo dài liên tục trên

10 đến 15%

so với tổng chiều dài cuộn (cho một bên) và

có hơn 3 vùng bị lỗi như trên.

19 Bề mặt và bôi

dầu (mg/m 2

)

Bề mặt băng thép không rỉ sắt, vết ố chất làm nguội, lỗ, đường phân giới, mãnh vụn, các khuyết tật cán nóng hoặc cán nguội làm ảnh hưởng đến quá trình mạ Các lỗi roll marks (vết truc) nặng hoặc scratches (vết xước) là không chấp nhận nếu chúng thể hiện rõ sau khi mạ.

Lượng dầu trên bề mặt thép từ 250 dến 2000 mg/m 2 cho cả hai mặt hoặc là không bôi dầu tùy theo yêu cầu của khách hàng.

508mm Max 1900 Max 25 tấn; min 5 tấn Max 2.8 Max, 2mm / 2000mm Max 5mm

8

SAE1006 0.08max 0.45max 0.030max 0.035max 0.10max 550min (theo tiêu chuẩn JIS 3141) Không xác định (theo tiêu chuẩn JIS 3141)

9

- Cạnh không xén mép hoặc xén mép tùy theo yêu cầu của khách hàng.

- Cạnh không xén mép hoặc xén mép tùy theo yêu cầu của khách hàng.

- Cạnh rạn nứt, răng cƣa hoặc bị gãy kéo dài liên tục từ 2 đến 10% so với tổng chiều dài cuộn.

- Cạnh rạn nứt, răng cƣa hoặc bị gãy kéo dài liên tục từ lon81 hơn

10 đến 15%

so với tổng chiều dài cuộn.

Không cán Cán Cán

20 m < 20 m < 20 m PFS cắt < 20 m < 20 m

22 Đóng gói

<

1000 ≤ 2 ≤ 2 ≤ 2

1000 ≤ <

1250

≤ 3 ≤ 2 ≤ 2

1250 ≤ <

Đóng gói vào bao bọc với lõi cuộn nằm ngang.

Đoạn đầu có chiều dày không phù hợp

Đoạn đuôi có chiều dày không phù hợp

Theo chiều rộng (mm)

Phân loại theo hình dáng băng thép SuperClass (theo tiêu chuẩn JIS 3141)

Sóng cạnh

Mu rùa <

1000 ≤ 7 ≤ 5 ≤ 4

1000 ≤ <

1250

≤ 9 ≤ 5 ≤ 5

1250 ≤ <

1300

≤ 10 ≤ 7 ≤ 5

Sóng cung

Sóng cạnh

Mu rùa <

1000 ≤ 12 ≤ 8 ≤ 6

1000 ≤ <

1250

≤ 15 ≤ 9 ≤ 8

1250 ≤ ≤ 15 ≤ 11 ≤ 8

Theo chiều rộng (mm)

Phân loại theo hình dáng băng thép

Class 2 (theo tiêu chuẩn JIS 3141)

Theo chiều rộng (mm)

Phân loại theo hình dáng băng thép Class 1

(theo tiêu chuẩn JIS 3141)

11

1.5 Mục tiêu đề tài :

Các hệ thống cắt tôn cuộn hiện nay trên thị trường ở các phân xưởng phần lớn là tự chế tạo ra để sản xuất, do người chế tạo chỉ dựa vào kinh nghiệm để thiết kế và chế tạo.Vì vậy, phần lớn là không có bản vẽ thiết kế, khi cần thay thế một bộ phận nào đó sẽ rất khó khăn để tìm ra vị trí hư hỏng

Do việc chế tạo không tính toán, nên hệ thống thường chạy dư tải rất nhiều, gây hao phí điện năng cho cơ sở sản xuất Hệ thống rất khó tự động hóa, chỉ có thể điều khiển bằng tay, nên chỉ phù hợp với sản xuất đơn chiếc

Hệ thống nắn thẳng hiện tại cũng không thể điều chỉnh được chiều dày nắn, và chiều dài cắt nên không linh hoạt trong sản xuất

Với những nhược điểm hiện tại của các máy trên thị trường, từ đó đề tài “Thiết kế hệ thống nắn và cắt tôn tự động” của em được hình thành nhằm mục đích cải tiến hệ thống sản xuất tôn cuộn trong các nhà máy cán thép và sản xuất vật liệu xây dựng để phù hợp với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của thị trường, tăng năng suất, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, tăng tính kinh tế, …giá thành phù hợp với nhu cầu ở nước ta

- Dễ bảo trì sửa chữa

- Đảm bảo an toàn, vệ sinh

- Kết cấu đơn giản

- Tuổi thọ cao

- Dễ sử dụng

- Giá thành tương đối

- Không gian bố trí vừa phải

- Tự động hóa cao

- Có hệ thống xử lý thành phẩm cuối cùng

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CỦA MÁY:

2.2.1 CỤM MANG CUỘN TOLE

2.2.1.1 BỘ PHẬN TẠO CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN:

14

Động cơ thông qua bộ giảm tốc truyền động cho trục chính Khi ly hợp hoạt động, trục chính truyền động cho trục vis, thông qua ăn khớp ren, trục vis truyền động cho trục phụ, làm cho trục phụ trượt trên trục chính.Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi cuộn bung ra hoặc co lại để kẹp chặt cuộn phôi

- Ưu điểm:

 Hệ thống được tự động hóa thông qua điều khiển ly hợp

 Nhờ cơ cấu trục vis nên ta kiểm soát được bước tiến của trục phụ, dẫn đến xác định được độ bung ra của cơ cấu 4 khâu bản lề

- Nhược điểm:

 Phải thêm bộ phận ly hợp nên làm cơ cấu phức tạp

 Giá thành cao

2.2.1.1.2 PHƯƠNG ÁN 2: TRỤC VIS + QUAY TAY (TRỤC VIS ĐỨNG YÊN)

bằng quay trục vis

- Hoạt động:

Khi ta quay tay quay sẽ làm trục vis quay theo, nhờ ăn khớp ren làm cho trục phụ chuyển động trượt trên trục chính Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi cuộn bung ra hoặc co lại kẹp chặt cuộn phôi

15

2.2.1.1.3 PHƯƠNG ÁN 3: TRỤC VIS + TAY QUAY ( TRỤC VIS TIẾN VÀO)

Hình 2.3: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis

- Hoạt động:

Khi ta quay tay quay làm cho trục vis quay theo, nhờ ăn khớp ren nên làm cho trục vis tiến vào hoặc đi ra và đồng thời kéo trục phụ tiến vào và ra theo Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi cuộn bung ra hoặc co lại để kẹp chặt cuộn phôi

16

2.2.1.1.4 PHƯƠNG ÁN 4: XY LANH THỦY LỰC

Hình 2.4: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng xy lanh thủy lực

- Hoạt động: Xy lanh thủy lực truyền động cho ty trong trục chính, dẫn đến trục phụ tịnh tiến theo Do đó làm bộ phận kẹp cuộn phôi bung ra hoặc co lại để kẹp chặt cuộn phôi

17

2.2.1.2 BỘ PHẬN KẸP PHÔI CUỘN

2.2.1.2.1 PHƯƠNG ÁN 1: CƠ CẤU HÌNH BÌNH HÀNH

Hình 2.5: Kẹp cuộn tole bằng cơ cấu hình bình hành

18

2.2.1.2.2 PHƯƠNG ÁN 2: NÊM CHÊM

Hình 2.7: Kẹp cuộn tole bằng nêm chêm

- Hoạt động: Khi trục phụ chuyển động tịnh tiến, nhờ có độ nghiêng của nêm chêm nên làm cho thanh kẹp cuộn phôi chuyển động lên xuống

19

2.2.1.3 MÁY NÂNG CUỘN PHÔI

2.2.1.3.1 PHƯƠNG ÁN 1: NÂNG BẰNG THỦY LỰC:

 Chỉ thích hợp cho nâng khối thép lớn

 Phải có cơ cấu dẫn hướng để mặt nâng không bị nghiêng

20

2.2.1.3.2 PHƯƠNG ÁN 2: NÂNG BẰNG CƠ CẤU DẠNG CẮT CHÉO

Hình 2.10: Nâng bằng cơ cấu dạng cắt chéo

Khác với quá trình cán quá trình nắn không làm thay đổi hình dạng và diện tích tiết diện vật cán

Về đại thể máy nắn có thể chia làm 5 nhóm cơ bản sau:

- Máy nắn kiểu điểm tựa

- Máy nắn con lăn

- Máy nắn ống

- Máy nắn kéo căng

- Máy nắn uốn kéo căng

Từ 5 loại máy này có thể chọn một số loại cụ thể hơn Sơ đồ nguyên lý và công dụng của các loại máy nắn thể hiện khái quát trong bảng sau:

21

Sơ đồ nguyên lý và công dụng các loại máy nắn (tham khảo tài liệu [1])

Từ bảng trên ta chọn quá trình nắn thẳng trên máy nắn con lăn

Nếu vật nắn có độ cong một chiều thì có thể dùng máy nắn kiểu điểm tựa và chỉ cần uốn một vài lần là xong Nhƣng thực tế độ cong của vật nắn có độ lớn nhỏ khác nhau lại cong theo nhiều chiều khác nhau Vì thế không thể dùng máy nắn điểm tựa mà phải dùng kiểu máy nắn

có thể uốn liên tục Đó chính là máy nắn kiểu con lăn

Hình 2.11: Phương án biến dạng nhỏ (Tài liệu [1])

Con lắn thứ nhất chỉ có tác dụng làm điểm tựa

2.2.2.2.2 Phương án 2: biến dạng lớn

- Đặc điểm:

Con lăn thứ hai, thứ ba uốn một độ uốn rất lớn làm cho vật cán biến dạng ở trạng thái dẻo toàn bộ Vật cán vốn có độ cong dư hai chiều biến thành độ cong một chiều Từ con lăn thứ tư trở đi thì nắn theo biến dạng nhỏ

Hình 2.12: Phương án biến dạng lớn (Tài liệu [1])

Con lăn thứ nhất chỉ có tác dụng tựa

Con lăn thứ 2 trở đi:

- Phương án biến dạng lớn: Hiệu quả nắn rất tốt, số con lăn phải dùng ít hơn, nhưng lực phân bố không đều trên các con lăn, trên con lăn thứ hai và thứ ba chịu lực rất lớn do đó thường chóng mòn và chóng hỏng, điều kiện đưa vật cán ăn vào cũng rất khó Vì vậy trong thực tế thường dùng phương án thứ nhất

2.2.2.3 CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG HẠ CON LĂN:

2.2.2.3.1 Phương án 1: Nâng hạ độc lập bằng 3 cặp piston khí nén:

Hình 2.13: Phương án nâng hạ bằng 3 cặp piston khí nén

- Ưu điểm: dùng 3 cặp piston khí nén và 6 cặp thanh răng bánh răng dẫn hướng để nâng

từng trục nấn và kéo thì quá trình nâng lên và hạ xuống được thực hiện nhanh, hệ thống điều khiển đơn giản kết cấu đơn giản

- Nhược điểm: dùng 3 cặp piston khí nén và 6 cặp thanh răng bánh răng để nâng hạ các

trục nấn kéo thì khó đồng bộ trong quá trình nâng hạ, tốn nhiều cặp piston khí nén dẫn đến giá thành sẽ cao

24

2.2.2.3.2 Phương án 2:Nâng hạ bằng trục khuỷu tạo góc lệch:

Hình 2.14: Phương án nâng hạ bằng trục khuỷu tạo góc lệch

- Ưu điểm: dùng cơ cấu trục khuỷu và piston thủy lực để nâng hạ toàn bộ cụm trục nấn

quá trình thực hiện nhanh, sự nâng lên và hạ xuống của toàn bộ trục nắn được thực hiện trên 1 cụm nên sự đồng bộ và chính xác cao hệ thống điều khiển đơn giản

- Nhực điểm: kết cấu cơ khí phức tạp các chi tiết đòi hỏi cấp chính xác trong chế tạo

cao, chế tạo các chi tiết cơ khí, lắp ráp các chi tiết và hệ thống thủy lực có giá thành cao

2.2.2.3.3 Phương án 3: Nâng hạ đồng thời bằng 2 cặp piston khí nén:

Hình 2.15: Phương án nâng hạ đồng thời bằng 2 cặp piston khí nén

- Ưu điểm: dùng 2 cặp piston khí nén và 2 cặp lò xo để nâng hạ cụm trục nấn 2 cặp lò

xo có tác dụng là thường xuyên ép cụm trục nấn trên ép xuống cụm trục nấn dưới với lực ép vừa đủ, 2 cặp piston thủy lực có tác dụng nâng cụm trục trên lên Với việc sử dụng piston khí nén để nâng cụm trục thì quá trình thực hiện được thưc hiện rất nhanh hệ thống điều khiển đơn giản kết cấu cơ khí đơn giản, trong quá trình hoạt động có thể đạt độ chính xác cao mà giá thành lại tương đối

- Nhược điểm: phải có thêm nguồn tạo khí nén

25

2.2.3 CỤM CẮT

2.2.3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN CẮT

2.2.3.1.1 PA1: Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lữa khí:

Cắt đứt bằng hồ quang điện: là quá trình nóng chảy hoặc cắt đứt kim loại bằng nhiệt lượng hoặc hồ quang điện, điện cực hồ quang có thể là than hoặc kim loại Phương pháp này không kinh tế, khó thuận tiện khi chiều dày tấm thép lớn, đường cắt không đều

Cắt bằng khí là phương pháp cắt sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy khí cháy trong dòng oxy để nung kim loại tạo thành các oxit và thổi chúng ra khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt

Hình 2.16: Sơ đồ cắt kim loại bằng khí (tham khảo [16])

Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau :

- Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy

- Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại

- Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để nung mép cắt tốt đảm bảo quá trình cắt không bị gián đoạn

26

- Oxit kim loại nóng chảy phải loãng tốt, dễ tách khỏi mép cắt

- Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự toả nhiệt nhanh dẫn đến mép cắt bị nung nóng kém, làm gián đoạn quá trình cắt

- Ưu điểm:

 Thiết bị đơn giản, dễ vận hành

 Có thể cắt kim loại có chiều dày lớn

 Nâng suất khá cao

- Nhược điểm:

 Chỉ có thể cắt được kim loại thỏa mãn điều kiện cắt

 Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn nên sau khi cắt chi tiết dễ bị cong vênh, biến dạng, đặc biệt khi cắt các tấm dài

- Phạm vi ứng dụng:

 Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo toa xe, xây dựng

 Cắt thép tấm, phôi tròn và các dạng phôi khác

2.2.3.1.2 PA2: Cắt bằng áp lực nước:

Nguyên lý chung cắt bằng áp lực nước ( tài liệu 16 trang 52)

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý gia công bằng tia nước

Nước từ vòi qua hệ thống lọc và đến bơm thủy lực, sau đó nước đến hệ thống tăng áp suất

và cuối cùng đến miệng phun

Nước được tăng áp suất trong mạch kín từ áp suất 200 bar do bơm thuỷ lực cấp Nước được bơm xen kẽ vào bên trái hay bên phải của xilanh

27

Trục của piston được lắp vào piston thủy lực của mạch thứ hai Các valve một chiều tương ứng cho cửa vào và cửa ra của nước điều khiển việc làm tăng và giảm áp suất nước trong xilanh

Nước sau khi được tăng áp sẽ đi đến miệng phun, tại đây có sự chuyển đổi từ áp suất sang dạng tia vận tốc cao (có thể đạt 800 – 1000m/s)

Người ta có thể nâng cao hiệu quả của tia nước bằng cách thêm vào chất mài mòn

Kĩ thuật cắt bằng nước có thể ứng dụng trong khoan lỗ, cắt các loại vật liệu khác nhau như thép, đá và cả kính chống đạn

- Ưu điểm:

 Vật liệu dùng để cắt rất nhiều và rẻ tiền

 Quá trình cắt diễn ra êm không gây ồn và gây rung, không gây ô nhiễm môi trường

do không sinh ra bụi hoặc khí độc

 Năng suất có thể tương đương với các phương pháp khác, đặc biệt có thể cắt được vật liệu dòn như thuỷ tinh

 Ngay sau khi chi tiết được cắt xong có thể đem sử dụng ngay mà không cần qua quá trình làm sạch bề mặt cắt

 Cắt được hầu hết các loại vật liệu

2.2.3.1.3 PA3: Cắt bằng tia laser

Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser (tham khảo [16] trang 352)

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser (tham khảo [14])

28

Năng lượng cảu tia laser được hấp thụ bởi mặt phẳng của kim loại được gia công và nâng lượng này sẽ được chuyển vào vùng cắt dưới dạng nhiệt, năng lượng này sẽ gia tăng nhiệt độ tới điểm nóng chảy và bay hơi Một dòng khí có áp suất cao (Khí hổ trợ) được thổi vào vùng cắt để kim loại nóng chảy và hơi kim loại ra khỏi vùng nóng chảy.Bề rộng của vết cắt, chất lượng của cạnh cắt, các phụ phẩm (như sỉ) tập trung phụ thuộc vào sự chọn tia, chất lượng tia, nâng lượng phân bố và kiểu di chuyển gia công

Dòng khí thổi vào thường là Oxy Nhờ dòng khí này mà hệ số phản xạ của bề mặt kim loại giảm xuống Hơn nữa, khi bề mặt đạt đến trạng thái nhiệt độ cao, Oxy sinh ra phản ứng tỏa nhiệt, thúc đẩy quá trình cắt

Trong một số trường hợp, tùy thuộc vào vật liệu chi tiết gia công mà người ta sử dụng khí trơ thay cho Oxy Khí này không tạo phản ứng cháy để gia nhiệt cho quá trình nhưng vẫn có chức nâng như đã đề cập ở trên

 Để hoàn vốn đầu tư mức độ sử dụng phải cao;

 Cần phải có dung sai về độ phẳng và độ dầy riêng Ứng suất cán được giải phóng khi cắt có thể tạo ra biến dạng tấm;

 Các vết cắt phải mài cạnh do rất sắc

Yêu cầu phôi cắt phải dẫn điện

Có thể gia công biên dạng phức tạp nhưng kích thước nhỏ không ứng dụng cho cắt thép tấm

2.2.3.1.5 PA6: Cắt tấm bằng phương pháp cắt sử dụng dao cắt (Tham khảo tài liệu 1) 2.2.3.1.5.1 Nguyên lý chung

Quá trình cắt tấm là quá trình cắt phôi thành từng miếng theo đường cắt hở, dùng để cắt thành từng dải có độ dài cần thiết, cắt thành từng miếng nhỏ từ những phôi dạng tấm lớn Quá trình cắt tấm kim loại gồm 3 giai đoạn: