THIẾT kế đồ gá CHẾ tạo CHÌA KHÓA lục GIÁC

Ứng suất pháp 3 chiều ứng suất khối làm biến dạng thể tích Đối với nhiều vật liệu, quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng đàn hồi được mô tả bằng định luật Hooke Phương trình cơ

T hực tiễn nền sản xuất công nghiệp nước ta chủ yếu là vừa và nhỏ, phụ thuộc phần lớn vào nước ngoài Để thực hiện công việc cơ khí hóa, hiện đại hoá nền công nghiệp cầncó một đội ngũ đông đảo kỹ sư thiết kế có năng lực và sáng tạo

Chính vì vậy, hàng năm các trường đại học đã đào tạo ra hàng ngàn kỹ sư cung cấp cho nền công nghiệp trong rất nhiều lĩnh vực tuy nhiên, con số này vẫn chưa đủ đáp ứng cho tốc độ phát triển nhanh chóng của đất nước

Để nâng cao chất lượng đào tạo, các trường đại học trong cả nước nói chung và trường Đại Học Bách Khoa thuộc Đại Học Quốc Gia TP HCM nói riêng, đều tổ chức cho sinh viên làm luận văn tốt nghiệp trước khi ra trường Mục đích là để sinh viên củng

cố lại tất cả kiến thức đã học và vận dụng vào một đề tài thiết kế cụ thể, giúp sinh viên những bước đi đầu tiên vững chắc khi tiếp cận với công việc cụ thể ở doanh nghiệp sau này

Sau gần 5 năm theo học ở trường, tiếp thu được nhiều kiến thức chuyên môn, đến nay em được phân công làm luận văn tốt nghiệp Trong khuôn khổ luận văn này, em đăng ký đề tài: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHẾ TẠO SẢN PHẨM CHÌA KHÓA LỤC GIÁC Đây là đề tài thiết kế dựa trên nhu cầu sản phẩm thực tế ở Công ty VINAVIT mà em thực tập và cũng là nhu cầu rất lớn trên thị trường

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ Khí trường Đại Học Bánh Khoa đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu Đặc biệt là thầy

Lê Khánh Điền ở bộ môn thiết kế máy đã tận tình chỉ dẫn em thực hiện và hoàn thành luận văn này

Trong quá trình thiết kế, luận văn cũng còn rất nhiều sai sót và hạn chế Rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và bạn bè sinh viên để luận văn hoàn thiện hơn và ứng dụng

vào thực tế được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN XUÂN THÁI Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,

Tập 1 và 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2003

[2] Nguyễn Hữu Lộc : Cơ sở Thiết kế máy

Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004

[3] giáo trình sức bền vật liệu

Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2007

[4] Lại Khắc Liễm :cơ học máy

Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2005

[5] Thiết bị dập tạo hình Máy Ép Cơ Khí

Nhà xuất bản Khoa Học Và Kỹ Thuật ( Hà Nội – 2011)

[6] Ninh Đức Tốn : sổ tay dung sai lắp ghép

Nhà xuất bản Giáo Dục

[7] Một số tài liệu từ internet

Chương I TỔNG QUAN

I SƠ LƯỢC VỀ SẢN PHẨM

1 Nhu cầu sử dụng sản phẩm chìa khóa lục giác trên thị trường

- Ngày nay , các sản phẩm công nghiệp và dân dụng đều sử dụng rất nhiều bu lon ốc vít các loại không chỉ riêng các máy công nghiệp mà cả ngành đồ gỗ cũng phải dùng rất nhiều ốc vít để lắp ráp

Các loại vít dùng cho ngành đồ gỗ

Các loại ốc vít dùng cho ngành chế tạo máy

- Chính vì vậy mà ốc vít cũng ra đời rất nhiều chủng loại với các hình dáng khác nhau Có loại đầu lục giác 6 cạnh dùng chìa khóa vòng , có loại đầu tròn 4 chấu dùng tuốcnơvít và cả loại cổ vuông lắp dính vào sản phẩm

Bulông có long đền và bulon cổ vuông

` Vít đầu chìm dùng tuốcnơvít

- Tuy nhiên, ngày nay chủng loại ốc vít có đầu là lỗ lục giác được dùng rất rộng rãi

vì có rất nhiều ưu điểm :

 Mẫu mã thiết kế đẹp mắt

 Đầu tròn không có cạnh sắc

 Chìa khóa vặn đơn giản, dễ lắp đặt trong các góc hẹp

 Dễ sử dụng

 Có thể lắp âm đầu xuống khỏi bề mặt sản phẩm

Vít lục giác chìm dùng chế tạo máy

V

Vít lục giác chìm dùng trong ngành đồ gỗ

- Để sử dụng các loại ốc vít này, cần phải có chìa để vặn dùng khi lắp ráp và sửa chữa chính vì điều đó, rất nhiều hãng sản xuất dụng cụ tung ra thị trường loại chìa khóa này

- Trên thị trường, ta dễ dàng tìm thấy rất nhiều loại sản phẩm chìa khóa lục giác khác nhau với nhiều thương hiệu và nhiều loại giá thành, của rất nhiều nước cao cấp có thương hiệu BONDHUS và BLACK HAND của Mỹ, EIGHT của Nhật, trung bình thì có các thương hiệu CROSSMAN, TOP, STANDARD của Đài Loan cho đến nhãn hiệu BERRY LION của Trung Quốc ở Việt Nam cũng có nhà sản xuất lấy tên là MINH TUẤN

- Chủng loại rất đa dạng và phong phú với nhiều loại hình dáng khác nhau

2 Các loại chìa khóa lục giác và mục đích sử dụng

Trên thị trường hiện nay có các loại chìa khóa lục giác sau:

- Loại này đơn giản, rẻ tiền đầu dài dùng để vặn nhanh và đầu ngắn dùng để siết cứng.

- Trong quá trình sử dụng, trục của chìa luôn luôn trùng với trục của bu lông

b Chìa chữ L đuôi bi:

- Loại này cũng rất thông dụng ,nhưng giá thành đắt hơn

- Chúng cũng được xâu thành từng bộ

- Loại này có ưu điểm là : trong quá trình vặn , có thể nghiêng trục của chìa đi 1 góc

so với trục của bu lông

c Chìa chữ T cán nhựa:

- Loại này có cán chữ T bằng nhựa tiện lợi cho việc vặn nhanh

- Nhược điểm là lực siết không lớn lắm

d Các kiểu chìa khóa lục giác khác:

- Ngoài 3 loại trên, còn có rất nhiều loại mẫu mã khác

Nhìn chung, các loại này chỉ thay đổi mẫu mã khác nhau để đạt ngoại quan và phù hợp với một mục đích sử dụng nào đó Chúng ít được sử dụng trong công nghiệp

3 Nguyên vật liệu và nhiệt luyện:

- Thép hợp kim được tôi đến độ cứng 46-50 HRC

c Xác định nhu cầu và lựa chọn sản phẩm để thiết kế :

 VINAVIT là một thương hiệu ốc vít việt nam được nhiều người biết đến công

ty này cung cấp sản phẩm ốc vít các loại cho rất nhiều công ty lớn trong và ngoài nước như SANYO việt nam, cân NHƠN HÒA, đồ gỗ SCANCOM, SAVIMEX với sản lượng rất lớn trong đó, chủng loại vít cần dùng chìa khóa lục giác rất cao Ví dụ như, SAVIMEX sử dụng hơn 2 triệu sản phẩm vít lục giác M6 mỗi năm, SCANCOM việt nam

sử dụng khoảng 150000 sp hàng tháng

 Được biết, khi VINAVIT cung cấp hàng cho các đơn vị này, phải kèm theo sản phẩm khóa lục giác để sử dụng cho sản phẩm đó Thông thường thì khi đóng gói, 1 bịch 4 con vít sẽ kèm theo 1 chìa khóa lục giác Như vậy, sản lượng chìa khóa lục giác cần bán hàng tháng cũng là một con số rất lớn

 Theo số liệu thống kê, hàng tháng VINAVIT tiêu thụ khoảng 50000 chìa khóa lục giác S5mm, 220000 chìa khóa lục giác S4mm

 Đây là một con số không nhỏ và hiện tại công ty phải mua từ nguồn cung cấp bên ngoài

 Do đó, nhu cầu để sản xuất chìa khóa lục giác này ngay tại công ty là điều rất cần thiết nó giúp cho doanh nghiệp có thêm được nguồn lợi nhuận đáng kể và quan trọng nhất là có thể chủ động trong kế hoạch sản xuất

 Từ nhu cầu này, tôi đưa ra ý tưởng chế tạo chìa khóa lục giác và cũng chính là nội dung của đề tài

Vì là sản phẩm bán kèm theo ốc vít để lắp ráp đồ gỗ, sử dụng một lần cho nên nó có những đặc tính sau :

 Chất lượng không cao

Tuy nhiên, tham khảo thị trường ta cũng nhận thấy rằng, nhu cầu sử dụng loại chìa khóa này cũng rất lớn Ví dụ như lắp ráp các ổ bi tự lựa, lắp ráp xe đạp v.v với các kích thước chìa đa dạng từ S4 đến S10

Do đó, để mở rộng đề tài và phù hợp với thực tế hơn, tôi quyết định chọn đề tài là chế tạo máy chuyên dùng sản xuất chìa khóa lục giác ( allen wrench ) với kích thước từ S4 đến S10, năng suất 80 sản phẩm / phút Kích thước 2 loại chìa lớn nhất và nhỏ nhất theo bản vẽ bên dưới nguyên vật liệu là thép S45C

Khóa lục giác S4

Khóa lục giác S10

II LẬP PHƯƠNG ÁN VÀ ĐÁNH GIÁ , LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO, XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

- Đơn giản, dễ thực hiện

- Chi phí đầu tư thấp

b Phương án 2 : Cắt rồi uốn

Phôi được cắt từ phôi thanh, sau đó bẻ cong thành chìa

Ưu điểm

- Đơn giản, dễ thực hiện

- Thiết bị đơn giản, dễ mua

Nhược điểm:

- Năng suất không cao vì trải qua 2 công đoạn

- Khó tự động hóa

Thích hợp cho sản xuất loạt vừa

c Phương án 3 : Cắt – uốn ( liên tục)

Chế tạo đồ gá hoặc máy chuyên dùng thực hiện liên tục 2 công đoạn, cho ra sản phẩm cuối cùng là chìa khóa lục giác Thực hiện hoàn toàn tự động

Ưu điểm :

- Năng suất cao dẫn đến giá thành rẻ

- Tự động nên không phụ thuộc yếu tố con người

- Chất lượng ổn định:

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư cao

Thích hợp cho sản xuất hàng khối

 So sánh 3 phương án trên, ta nhận thấy rằng : với sản lượng công ty đang cần hàng tháng thì phương án 3 là hợp lý nhất mặc dù đầu tư ban đầu là lớn nhưng sẽ đảm bảo được sản lượng và thu hồi vốn nhanh

 Vì vậy ta chọn phương án 3 làm phương án để thiết kế

2 Xác định chế độ làm việc của thiết bị máy:

Căn cứ vào sản lượng công ty tiêu thụ hàng tháng và khả năng tiêu thụ trên thị trường,

ta xác định chế độ làm việc cùa thiết bị như sau :

Máy sản xuất 80 sp/ phút, làm việc 1 ca 8h / ngày Mỗi tháng hoạt động 20 ngày Thời gian sử dụng : 5 năm

Chương II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT VĂ UỐN

I LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI

Dưới tâc dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo câc giai đoạn sau: Biến dạng đăn hồi, biến đạng dẻo vă phâ huỷ

Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, câc giai đoạn trín có thể xảy ra ở câc mức độ khâc nhau dưới tâc dụng của ngoại lực vă tải trọng

Biểu đồ biến dạng khi thí nghiệm kĩo đứt kim loại như sau:

Hình 1 Biểu đồ quan hệ giữa lực kĩo P vă độ biến dạng dăi tuyệt đối l

Khi tải trọng tâc dụng nhỏ hơn Pđh thì độ biến dạng tăng theo đường bậc nhất, đđy

lă giai đoạn biến dạng đăn hồi: Biến dạng sẽ bị mất đi nếu ta bỏ tải trọng tâc dụng

Khi tải trọng tăng từ Pđh → Pđ thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đđy lă giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại sẽ bị biến đổi hình dạng vă kích thướt sau khi bỏ tải trọng tâc dụng lín nó

Độ biế n dạ ng

đh đ

P

P P

đh đ

Tải

Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất Pđ thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ

Đó là giai đoạn phá huỷ: Tinh thể kim loại bị đứt rời

1 Biến Dạng Đàn Hồi:

Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng, nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu

Khi chịu tải, vật liệu sinh ra một phản lực cân bằng với ngoại lực, ứng suất là phản lực tính trên một đơn vị diện tích Ứng suất vuông góc với mặt chịu lực gọi là ứng suất pháp s, gây biến dạng  Ứng suất tiếp  sinh ra xê dịch góc  Ứng suất pháp 3 chiều

(ứng suất khối) làm biến dạng thể tích

Đối với nhiều vật liệu, quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng đàn hồi được

mô tả bằng định luật Hooke

Phương trình cơ sở của lý thuyết đàn hồi:

Trong đó : E : Modun đàn hồi của vật liệu

G : Modun đàn hồi trượt

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu Các mặt trượt

là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất Biến dạng dẽo do song tinh gây ra rất bé nhưng khi có song tinh, trượt xẩy ra thuận lợi hơn

Biến dạng dẻo của đa tinh thể: Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn tinh thể, cấu trúc của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể Ở đây biến dạng dẻo có hai dạng: biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng biên giới hạt Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 450, sau dó mới đến các mặt khác Như vậy biến dạng dẽo trong kim loại đa tinh thể xẩy ra không đồng thời và không đều Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt

và quay tương đối nhau Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá huỷ (hay quá trình kim loại bị cắt đứt)

Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại, vì ảnh hưởng của các nhân tố như: nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài, vv nên làm cho bên trong kim loại sinh ra ứng suất dư, ngay cả sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại

a Phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh:

- Phá huỷ dẻo: Là phá huỷ có kèm theo sự biến dạng dẻo với mứt độ tương đối Phá huỷ dẻo xảy ra với tốc độ nhỏ và cần nhiều năng lượng nên ít nguy hiểm Điều kiện cần thiết cho phá huỷ dẻo xảy ra là biến dạng dẻo và trạng thái ứng suất kéo ba chiều trong vùng co thắt cục bộ

- Phá huỷ giòn: Hầu như không có biến dạng dẻo vĩ mô kèm theo, xảy ra tức thời nên khá nguy hiểm Bề ngoài mặt khi phá huỷ thường vuông góc với ứng suất pháp lớn nhất nhưng bề mặt vi mô thì có thể là theo các mặt phẳng tinh thể xác định (mặt vỏ giòn)

ở bên trong mỗi hạt

- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phá huỷ là: nhiệt đô, tốc độ biến dạng và sự tập trung ứng suất

Ứng suất cần thiết để phát triển vết nứt:

b Phá huỷ trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ (phá huỷ mỏi):

Cơ chế của phá huỷ mỏi cũng xảy ra bằng cách tạo thành và phát triển vết nứt Sự phá huỷ mỏi phụ thuộc vào yếu tố: ứng suất tác động, số chu kỳ tác động của tải trọng, yếu tố tập trung ứng suất

c Phá huỷ ở nhiệt độ cao:

Sự tạo nên vết nứt có thể theo cơ chế sau: các hạt trượt lên nhau theo biên giới hạt,

có tập trung ứng suất tạo nên vết nứt Thực chất quá trình biến dạng dẻo của kim loại nó ảnh hưởng lớn đến lực cắt do vậy ta nguyên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến nó

4 Những Nhân Tố Ảnh Hưởng Đến Biến Dạng Dẻo Kim Loại:

Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố khác nhau: Thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng,

a Ảnh hưởng của thành phần hoá học và tổ chức kim loại:

Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể khác nhau, lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau, chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt Đối với hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức, cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một pha dẻo hơn hợp kim có cấu trúc nhiều pha Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

b Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết các kim loại khi tăng nhiệt độ thì tính dẻo tăng Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao

c Ảnh hưởng của trạng thâi ứng suất chính:

Hình 3 Câc trạng thâi ứng suất a) Ứng suất đường b) Ứng suất mặt c) Ứng suất khối

Trạng thâi ứng suất chính cũng ảnh hưởng đâng kể đến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nĩn khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nĩn mặt, nĩn đường hoặc chịu ứng suất kĩo.Ứng suất chính lă ứng suất phâp tuyến sinh ra bín trong vật thể khi có ngoại lực tâc dụng

Trong gia công âp lực thường gặp trạng thâi ứng suất khối

+ Trạng thâi ứng suất khối : max =

2

min max σ

Nếu s1 s2 s3 thì =0 nghĩa lă không gđy ra biến dạng

Điều kiện để kim loại biến dạng dẻo bị phâ huỷ: max giới hạn

+ Khi kim loại chịu trạng thâi ứng suất đường thì điều kiện biến dạng dẻo lă:

s = sch

+ Khi kim loại chịu trạng thâi ứng suất mặt thì điều kiện biến dạng dẻo lă :

s1s2 = sch , tức max = sch/2

+ Khi kim loại chịu trạng thâi ứng suất khối thì điều kiện biến dạng dẻo lă:

smax smin = sch, max = sch/2

d Ảnh hưởng của ứng suất dư:

Sự tồn tại của ứng suất dư bín trong kim loại sẽ lăm cho tính dẻo của kim loại giảm Nếu ứng suất dư lớn có thể lăm cho vật biến dạng hoặc phâ huỷ

e Ảnh hưởng của ma sât ngoăi:

Ma sât ngoăi lăm thay đổi hình thức tâc dụng lực, do đó lăm thay đổi trạng thâi ứng suất chính của vật thể Ngoăi ra ma sât ngoăi còn cản trở biến dạng tự do của vật thể, lăm cho vật thể biến dạng không đồng đều, tăng lực vă công biến dạng, cản trở sự biến dạng hay cắt đứt của kim loại dưới tâc dụng của lực cắt thĩp

f Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng:

Tăng tốc độ biến dạng sẽ lăm giảm tính dẻo của kim loại Ngoăi ra, tốc độ biến dạng tăng còn lăm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt còn lăm kim loại đạt đến nhiệt độ mă tại đó tính dẻo thấp hoặc do hiệu ứng nhiệt mă nhiệt độ của kim loại tăng dần lín lăm cho kim loại chuyển từ vùng giòn sang vùng dẻo, điều năy cũng ảnh hưởng đến tốc độ tâc dụng lực để cắt thĩp, đó lă chu kỳ cắt hay cũng chính lă năng suất cắt thĩp

Vậy để cắt được thĩp thì lực cần thiết tâc dụng phải tạo ra trong kim loại ứng suất lực lớn, đồng thời tốc độ biến dạng phải đạt một trị số nhất định để kim loại dễ dăng bị đứt rời ra khỏi phôi cắt

II CẮT KIM LOẠI:

Cắt kim loại là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội, làm cho kim loại đạt quá giới hạn đàn hồi, kết quả làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục

và độ bền của chúng Quá trình cắt xảy ra từ biến dạng đàn hồi khi có lực tác dụng, sau

đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tác dụng và các vết nứt xuất hiện và gặp nhau theo hướng cắt và tách rời phôi

1 Phương pháp cắt bằng áp lực lưỡi cắt:

Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau

đó đến phá huỷ kim loại Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục:

+ Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung ở mép của dao cắt (hình 3.5a) Ứng suất tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao quanh lưỡi cắt, sự chèn ép cục bộ đó sẽ phát triển đến khi toàn bộ chiều dày của kim loại đạt đến ứng suất dư để làm xuất hiện đường trượt

Hình 1 Các giai đoạn của quá trình cắt

+ Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có sự dịch chuyển tương đối giữa phần này với phần kia của tấm (hình 1) Ở giai đoạn này tạo ra bề mặt nhẵn sáng bóng và được san phẳng bởi lực ma sát F hướng dọc theo bề mặt bên của lưỡi dao những đường trượt này tạo ra đường dẻo hẹp hình bình hành, do đó biến dạng dẻo kèm theo uốn và kéo

các thớ kim loại cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt Theo kinh nghiệm giai đoạn này dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h của phôi tùy thuộc vào cơ tính của vật liệu và chiều dày của tấm, vật liệu càng dẽo thì h càng lớn

+ Giai đoạn 3: Dao tiếp tục đi xuống, mưc độ biến dạng tăng lên và khi đó tính dẽo của kim loại bị mất bắt đầu giai đoạn 3 Các vết nứt xuất hiện, phát triển va phá hủy kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách vật liệu (hình 3.4c) Sự phá hủy kim loại xẩy ra trước mép làm việc của lưỡi dao trong tấm, vì thế các vết nứt được gọi là các vết nứt phá vỡ trước

Tùy thuộc vào khe hở giửa các lưỡi cắt Z và độ lún sâu của lưỡi dao vào chiều dày tấm h tại thời điểm bắt đầu phá hủy, các vết nứt vở xuất phát từ các mép làm việc của lưỡi dao trên và dưới có thể song song với nhau (hình 3.6a) hoặc gặp nhau (hình 3.6b) Khi các vết nứt ở mép làm việc của các lưỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở Z là tối ưu vì khi đó chất lương mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn

Trị số khe hở tối ưu được xác định nếu biết được giá trị của h và  :

Đây là thời kỳ mà lưỡi dao ăn vào

kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ

tăng lên (Pcặp tăng từ P0→Pmax) Để đặc

trưng cho độ nhanh chậm của quá trình

này người ta đưa ra thông số tỷ số chiều

sâu cắt tương đối 1:

Hình 2.1 Sơ đồ thời kỳ cặp

 Thời kỳ cắt:

Đây là thời kỳ mà lực cắt giảm

dần xuống theo tiết diện của vật cắt

P giảm dần từ Pmax → Pmin

Z2: là chiều sâu kim loại ở cuối hành trình cắt để sang thời kỳ tự đứt

h: là chiều dày ban đầu của vật cắt

Qua thực tế và thí nghiệm, người ta thấy rằng lực cắt lớn nhất Pmax là ở cuối thời

kỳ cặp và đầu thời kỳ cắt và Pmax được tính theo công thức sau:

k1 = 0,7 đối với thép mềm; k1 = 0,6 đối với thép cứng

F: diện tích tiết diện được cắt

k2: Hệ số kể đến sự tăng lực khi dao bị cùn

k2 = (1,1  1,2 ) cho cắt nóng và k2 = (1,15  1,25 ) cho cắt nguội

k3: Hệ số xét đến ảnh hưởng về khe hở của hai lưỡi dao

k3 = (1,15  1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2  1,3 ) cho cắt nguội

Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có chiều hướng dịch xuống hướng, khi ấy từ các cạnh của dao sinh ra một lực trượt T, lực trượt T làm cho dao dịch ra xa sinh ra một momen có trị số Mt = P.a

Lực cắt Fmax được tính theo công thức sau:

III UỐN ( BẺ CONG )

1 Nguyên cơng uốn:

Sơ đồ uốn Uốn là nguyên cơng thay đổi hướng (thớ) của phơi Biến dạng nhỏ xảy ra ở 1 phần hay tồn bộ phơi

Lớp kim loại phía trên bị nén, lớp kim loại phía ngồi bị kéo, lớp kim loại ở giữa khơng bị kéo nén gọi là 1 lớp trung hịa Khi bán kính uốn cong càng bé thì mức độ kéo nén càng lớn cĩ thể làm cho vật uốn cong bị nứt

Khi uốn bán kính uốn phía trong được giới hạn nhất định Nếu quá lớn thanh uốn sẽ khơng cĩ khả năng giữ được hình dạng sau uốn vì chưa đến mức biến dạng dẻo Ngược lại, nếu quá nhỏ thì làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn

Vì vậy, ta cần kiểm tra lại bán kính uốn theo bản vẽ cĩ thỏa mãn điều kiện uốn hay khơng

- Bán kính uốn lớn nhất được xác định theo cơng thức:

rmax =

sVới E: Mơ đun đàn hồi vật liệu khi kéo

Thép E45 lấy E ≈ 20.1010 N/m2 = 20.104 N/mm2

cối chày

sc: giới hạn chảy của vật liệu sc = 340 N/mm2

Vậy rmax = . .

- Bán kính uốn nhỏ nhất cho phép:

rmin = (0,25  0,3) S = 0,3 * 10 = 3mm Vậy ta thấy với khóa LG S10, bản vẽ yêu cầu r10 là thỏa mãn điều kiện uốn

sb: giới hạn bền Với phôi tiết diện lục giác S10, lấy gần đúng

Chương III. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

MÁY

I LỰA CHỌN SƠ ĐỒ MÁY

1 Sơ đồ máy dùng cơ cấu thủy lực:

- Ưu điểm: chuyển động êm

- Nhược điểm:

Khó điều chỉnh vị trí chính xác trong hành trình

Khó khăn cho chế tạo và bảo trì, sửa chữa

2 Sơ đồ máy dùng trục lệch tâm:

- Ưu điểm :

 Trục chính cứng vững

 Dễ chế tạo

 Độ tin cậy cao

 Có thể điều chỉnh chiều dài hành trình

- Nhược điểm :

Chiều dài hành trình nhỏ

3 Sơ đồ máy dùng trục khuỷu:

4 Sơ đồ máy dùng trục lệch tâm côngxôn:

Do đó, ta chọn sơ đồ máy số 2 là sơ đồ máy dùng trục lệch tâm làm phương án để thiết kế

II TÍNH TOÁN SƠ BỘ CHIỀU DÀI HÀNH TRÌNH VÀ CÔNG SUẤT

MÁY

1 Tính sơ bộ chiều dài hành trình:

Theo hình vẽ ta thấy chiều dài hành trình L được tính:

S = CK + C + CQ + U Với:

- CK: Khoảng chạy không trước khi cắt nhằm tạo khe hở để lắp ráp và cấp liệu Chọn CK = 10mm

- C: Chiều dài hành trình cắt Chọn C = 10mm ứng với phôi lục giác lớn nhất

- CQ: Khoảng chạy quá sau khi đã cắt đứt Chọn CQ = 5mm

- U: Chiều dài hành trình uốn, U được tính sơ bộ như sau:

khuoân caét

2 Phân tích động học máy:

Theo sơ đồ máy đã chọn thì kết cấu truyền động chính cho cơ cấu chấp hành là trục

lệch tâm – thanh truyền đồng trục Vì vậy, với S = 46 thì độ lệch tâm của trục

e = = = 23mm

Tuy nhiên, máy có phạm vi điều chỉnh kích cỡ sản phẩm lớn (từ lục giác 4mm đến lục

giác 10mm) nên khả năng điều chỉnh được hành trình là cần thiết Vì vậy, ta chọn kết cấu

truyền động là trục lệch tâm – thanh truyền có thể điều chỉnh hành trình nhờ vòng lệch

tâm gắn trên trục

Như vậy ta có thể tính lại như sau :

Smax = 2 ( e + e1 )

Smin = 2 ( e – e1 )

Khảo sát thực tế cho thấy, lựa chọn Smin = 30 mm là phù hợp nhất và Smax = 50mm để

có thể sản xuất những sản phẩm dài hơn

Ta có sơ đồ phân tích động học của máy như sau : ω

S : hành trình toàn bộ của máy

Sα: hành trình tức thời của máy tương ứng với

α: góc quay của trục lệch tâm

β: góc kẹp giữa biên và đường trục

Các phương trình động học của đầu trượt :

 Hành trình: Sα = R [( 1 – cos α ) + ( 1 – cos 2α)]

 Vận tốc : Vα = ωR [ sinα + sin 2α]

 Gia tốc : aα = ω2R [ cosα + K cos 2α]

 Công thức xác định góc α khi biết Sα :

Cos α = C2 + 2 (1 – C ) ( 1 + ) / 2 ( 1 – C + )

Với C =