Thiết kế máy lốc tôn profin “o” kích thước thay đổi từ 400 2000, bmax = 1000mm, t = 4 8 mm

ở những nớc có nền công nghiệp tiên tiến phơng phápnày đợc tự động hoá ở mức cao, nhiều trang thiết bị, máy móc có tính năng kỹ thuật hiện đại đã đợc thiết kế và chế tạo, một trong những

thiết kế máy lốc tôn profin “O”

bmax = 1000mm, t = 4  8 mm

Lời nói đầu

Ngày nay với nền khoa học kỹ thuật phát triển, nhiều máy móc hiện

đại đã thay thế hoàn toàn sức lao động của con ngời Việc thiết kế và chếtạo máy mới có tính năng cao hơn trớc là một nhu cầu rất cần thiết đối vớimột nền công nghiệp lạc hậu của nớc ta hiện nay Nhiệm vụ đặt ta là phảithiết kế nh thế nào để tối u nhất và tìm phơng pháp gia công sao cho phùhợp , hiện nay có rất nhiều phơng pháp công nghệ tiên tiến, một trongnhững phơng pháp có hiệu quả cao trong ngành cơ khí là phơng pháp giacông bằng áp lực(phơng pháp gia công không phoi)

Hiện nay phơng pháp gia công kim loại bằng áp lực đợc ứng dụng rộng rãitrong ngành cơ khí ở những nớc có nền công nghiệp tiên tiến phơng phápnày đợc tự động hoá ở mức cao, nhiều trang thiết bị, máy móc có tính năng

kỹ thuật hiện đại đã đợc thiết kế và chế tạo, một trong những máy móc thiết

bị đó có thể nói đến máy tạo hình profin của vật liệu dạng tấm hay còn gọi

là máy lốc

Máy lốc có nhiều loại, đa dạng và phong phú, tuy vậy chúng đều có điểmchung: đó là sự tác động lực vào vật liệu dạng tấm từ các cặp lô dẫn và saunhiều bớc công nghệ (tức là qua nhiều lần giảm bán kính) đề tạo ra hìnhdáng nh mong muốn

Thiết kế và chế tạo máy lốc chính là nội dung của đồ án này Nội dungcủa đồ án này đợc trình bày trong năm phần cụ thể nh sau:

 Phần I: Lý thuyết thiết kế máy lốc

 Phần II: Tính toán thiết kế cụm máy lốc

Đề tài đợc xây dựng nhằm chuẩn hoá việc thiết kế máy lốc sao chophù hợp với xu hớng tự động hoá và cơ khí hoá, là cơ sở mở rộng và nângcao hiệu quả của phơng pháp gia công này

Với một đề tài khá phức tạp đồi hỏi ngời hiết kế phải am hiểu nhiềulĩnh vực nh: gia công áp lực, công nghệ cán, lý thuyết biến dạng dẻo Mặtkhác trong điều kiện hiếm về mặt tài liệu, kiến thức về lĩnh vực gia công áplực không đi sâu, kinh nghiệm thiết kế cha có, vì vậy thuyết minh của đồ án

này luôn mong mỏi có đợc sự góp ý của thầy cô giáo trong khoa Cơ Khí nóichung, bộ môn Máy và ma sát nói riêng để nội dung của đồ án đợc tốt hơn Cuối cùng với lòng biết ơn sâu sắc, nhóm sinh viên thiết kế xin gửilời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa và đặc biệt là thầy Mạc VănKhoát đã hớng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thực tập, nghiêncứu đề tài tốt nghiệp và làm đồ án đạt kết quả tốt.

Nhóm thiết kế cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy côgiáo trong bộ môn máy và ma sát đã truyền thụ những kiến thức bổ ích vàquý báu trong suốt quá trình học tập tại trờng

phần I

lý thuyết thiết kế máy lốc

chơng i Tổng quan về máy lốc

1) Giới thiệu chung:

Các máy loại trục làm gồm có một vài loại máy uốn - nắn, máy cán

để cán dọc và ngang M áy loại con lăn nh máy uốn – nắn thép hình, máylong lỗ, máy lăn nồi hơi, máy miết đĩa, máy có bộ phận làm việc là cunghình quạt nh máy cán rèn , còn máy quay hồi chuyển thuộc loại máy có bộphận làm việc đầu trợt

Tất cả các loại máy ở trên có đặc điểm là : nguyên công công tác

đ-ợc thực hiện trong khi phôi chuyển động Vì thế cần tự động hoá việcchuyển phôi

Đặc điểm khác nhau giữa máy loại quay với máy búa và máy ép là:

ở máy búa và máy ép thông thờng không sử dụng hành trình không tải đilên ( ngợc ) để biến dạng vật dập và quá trình biến dạng chỉ thực hiện trênmột phần không lớn của chu trình công tác Một đặc điểm quan trọng ởkiểu máy quay là phôi đợc gia công một cách liên tục, do vậy tạo khả năng

áp dụng rộng dãi nguyên lý chuyển động quay bộ phận công tác trong cácmáy của ngành rèn – dập Ngời ta cũng sử dụng rộng rãi các máy kiểuquay trong chế tạo máy khi sản xuất các vật liệu định hình

Nếu ở các máy ép, lực danh nghĩa là thông số cơ bản nhất thì đốivới máy loại quay thông số cơ bản nhất là mômen xoắn tác dụng lên trụcchính Riêng đối với một vài loại máy ( nh máy cán rèn ) lực danh nghĩacũng là một thông số cơ bản

Máy nắn uốn đợc dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và giacông kim loại Các máy này thờng kết hợp với các máy hàn để gia công cácsản phẩm trong nền sản suất hàng loạt nhỏ, lớn và hàng khối.

Quá trình công nghệ cơ bản của nắn và uốn dựa trên cơ sở biếndạng uốn dẻo ngang nhờ khuôn, con lăn hoặc trục cán ngoài ra: uốn tự dohoặc uốn theo dỡng Sau này ngời ta đã ứng dụng uốn có kéo, kéo với nénv.v và trong một vài loại máy

Máy uốn, nắn loại quay có thể chia ra rất nhiều loại nhng chủ yếu làmáy uốn nắn kiểu trục lăn hoặc con lăn với số trục và con lăn thay đổi Máyuốn 3 hoặc 4 trục có thể uốn các tấm (dày từ 1,6  63 mm , rộng 1250 

4000 mm); máy uốn 3 con lăn để uốn thép hình; máy uốn gờ có thể lênvành, tạo gân lợn sóng trên mặt trụ, ghép mí các tấm hoặc dải dày 1,6 

4 mm

3) Khái niệm về máy lốc có profin dạng tròn:

Máy lốc tôn là một thiết bị gồm các cặp lô có profin gống prôfincủa sản phẩm, đợc dẫn động bởi động cơ điện, nhờ sự chuyển động của cáccặp lô tạo hình này mà vật liệu (thép tấm) sau khi di chuyển qua các cặp lôsản phẩm sẽ có đợc hình dáng nh đã thiết kế

Máy lốc tôn thực chất là một dạng máy gia công nguội, dới dạnggia công bằng áp lực(phơng pháp gia công không phoi ) Quá trình tạo hìnhprôfin sản phẩm là quá trình gây biến dạng dẻo dới tác dụng của ngoại lực(nhờ vào các lô cuốn)

Sản phẩm của máy lốc tôn đa dạng và phong phú ( đặc trng của nó

là mặt cắt ngang ( prôfin ) của sản phẩm không thay đổi theo chiều dài ), và

đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế nh: tấm lợp, các chi tiết hình ống, thùngphi, nồi hơi , trong kết cấu cơ khí, thuỷ lợi, trong kết cấu xây dựng, trongcác ngành chế biến , kích thớc của sản phẩm có thể đạt tới 2000mm chiềudài và hàng chục mét chiều rộng, các chi tiết có prôfin hình tròn có thểt đạt

đờng kính đến 4000mm

Hiện nay có rất nhiều dạng máy lốc tôn, ở nớc ta cũng có nhiều cơ

sở sản xuất máy lốc, tuy nhiên với điều kiện sản xuất và giá thành nên chỉsản xuất những dạng máy lốc gia công những sản phẩm có prôfin đơn giảnnh: U, C, tròn, dạng sóng ( tấm lợp )

Dới đây là một số biên dạng sản phẩm của máy lốc tôn ( hình )

Tấm lợp dạng sóng Tấm lợp dạng sóng vuông Thanh chắn của

a) Máy lốc đợc điều khiển bằng chơng trình số:

Lý thuyết điều khiển ngày càng đợc sử dụng rộng rãi vào trong thựctiễn, đặc biệt trong lĩnh vực gia công kim loại Với yêu cầu năng suất, sảnphẩm đợc tạo ra phải có sự chính xác, chất lợng cao, nhiều nhà máy đã đanhững bộ điều khiển vào xử lý quá trình gia công trên máy lốc Nhờ bộ điềukhiển này máy đợc tự động hoá hoàn toàn từ khâu cấp phôi, hàn phôi, tháosản phẩm

Bộ điều khiển có thể là bộ điều khiển số ( NC ) hoặc bộ điều khiểntơng tự, nó tự động điều khiển vòng quay của động cơ, đóng ngắt mạch

điều khiển hệ thuỷ lực của máy hay hệ thống tháo sản phẩm

Hiện đại hoá ( đó là xu hớng hiện nay ), ngời ta có thể điều khiển quátrình gia công của máy bằng máy tính điện tử, chơng trình gia công đã đợclập trình từ trớc Ưu điểm của nó là thuận tiện trong quá trình gia công, thờigian gia công nhanh ( tức là những bớc công nghệ nếu có thay đổi thì nó đã

có sẵn những modun tổng bộ nhớ của máy tính điện tử và chỉ việc thay đổi

( hay ngời lập trình ) có thể xem trớc quá trình gia công trên máy nhờ côngthức mô phỏng, vì vậy có thể tránh sai sót trong quá trình gia công

b) Máy lốc điều khiển bằng thuỷ lực:

ở một số máy lốc lớn, kích thớc của trục lớn ngời ta sử dụng hệthống thuỷ lực để điều chỉnh, căn chỉnh trục Hệ thống thuỷ lực có giáthành thấp hơn và dễ tìm mua trên thị trờng, cho nên nhiều máy do việt namsản xuất chủ yếu dùng hệ thống bằng thuỷ lực

c) Một số máy lốc khác:

Những sản phẩn có profin đơn giản, yêu cầu độ chính xác khôngcao, kích thớc nhỏ , ngời ta thiết kế những loại máy lốc đơn giản nó chỉgồm một giá cán mang từ 4 đến 6 cặp lô cán tạo hình và đợc dẫn động cơ

điện Mọi thao tác đều phải có sự tham gia của các công nhân

5 Các thiết bị chính trên máy lốc & một số thông số cần thiết:

Một máy lốc đơn giản nhất đều phải có 3 bộ phận chính là:

- Nguồn năng lợng: động cơ điện

- Bộ phận truyền động: hộp giảm tốc, hộp truyền lực, trục khớp nối

- Giá tạo hình: khung giá, trục tạo hình, gối đỡ, bạc lót

Ngoài ra máy lốc còn đợc bổ trợ bằng một số thiết bị khác nhằm làmcho quá trình gia công đợc nhanh và tự động: Máy thuỷ lực, máy hàn, thiết

bị cấp phôi, hệ thống bôi trơn

Một số sơ đồ của máy lốc:

Hộp giảm tốc 1

Hộp giảm tốc2

Động cơ điện

Động cơ điện

Lô tạo hình

Dạng sơ đồ động 1: Trên sơ đồ này mỗi trục dùng một nguồn dẫn

động độc lập và nó chỉ áp dụng cho máy có công suất > 1000 kw

Động cơ điện

Hộp giảm tốc

Dạng sơ đồ động 2: Dạng này sử dụng một nguồn dẫn động cho toàn

bộ máy đối với máy có công suất nhỏ

Hộp giảm tốc

Động cơ điện

Dạng sơ đồ động 3:Trên sơ đồ này có bố trí thêm cặp bánh răngchia mô men

Chơng ii Quá trình biến dạng dẻo của phôi tấm và chọn bớc

công nghệ tạo hình.

I Biến dạng dẻo ( kim loại )

Dưới tỏc dụng của lực cơ học bờn ngoài khi mà Fcơ học > Fđàn hồi độbiến dạng tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng khụng bịmất đi mà vẫn cũn một phần Biến dạng này được gọi là biến dạng dẻo Nhờ biến dạng dẻo ta cú thể thay đổi hỡnh dạng, kớch thước kim loại tạolờn nhiều chủng loại phong phỳ đỏp ứng tốt yờu cầu sư dụng

Khi biến dạng đàn hồi các nghuyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảngcách nhỏ (không quá một thông số mạng ), thông số mạng tăng từ a đến a +

a, tức cha sang vị chí cân bằng mới nên khi bỏ tải trọng lại trở về vị trí cânbằng cũ Biến dạng đàn hồi xảy ra do cả ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp.Khi biến dạng dẻo cỏc nguyờn tử dịch chuyển đi khoảng cỏch lớn hơn ( quỏmột thụng số mạng ) nờn khi bỏ tải trọng nú trở về vị trớ cõn bằng mới.Biến dạng dẻo chỉ xảy ra do ứng tiếp Biến dạng dẻo thường xảy ra bằngcỏch trượt, đụi khi xảy ra bằng song tinh

1 Trượt:

Trượt là sự chuyển dời tương đối giữa cỏc phần của tinh thể theonhững mặt và phương nhất định gọi là mặt và phương trượt ( như hỡnh 1biểu diễn ở dưới )

Khi mẫu đơn tinh thể bị kộo ta thấy xuất hiện cỏc bậc trờn bề mặtcủa mẫu Điều đú chứng tỏ cú sự trượt lờn nhau giữa cỏc phần của tinh thể

Sự trượt xảy ra chủ yếu trờn những mặt nhất định và dọc theo nhữngphương nhất định và dọc theo những phương nhất định gọi là mặt trượt vàphương trượt Thường là bằng một số nguyờn lần khoảng cỏch giữa cỏcnguyờn tử trờn phương trượt

Một mặt trượt cựng với một phương trượt nằm trờn nú tạo thành một

hệ trượt Cỏc nghiờn cứu lý thuyết lẫn thực hành đều cho thấy mặt trượt vàphương trượt là những mặt và phương cú mật độ nguyờn tử lớn nhất

Số lượng hệ trượt càng lớn thỡ khả năng xảy ra trượt càng nhiều cúnghĩa là càng dễ biến dạng dẻo Bởi vậy khả năng biến dạng dẻo của kimloại cú thể được đỏnh giỏ thụng qua số lượng hệ trượt Qua đõy cú thểnhận thấy rằng những kim loại cú mạng lục phương do số lượng hệ trượthạn chế nờn thường cú tớnh dẻo kộm hơn so với những kim loại cú mạngtinh thể lập phương diện tõm hoặc lập phương thể tõm

Đặc điểm của trượt:

+ Trượt chỉ xảy ra dưới tỏc dụng của ứng suất tiếp

+ Phương mạng khụng thay đổi trước và sau khi trượt

+ Mức độ trượt bằng một số nguyờn lần khoảng cỏch giữa cỏcnguyờn tử trờn phương trượt

+ Ứng suất tiếp cần thiết để gõy ra trượt khụng lớn

mặt tr Ư ợt

ph Ư ơng tr Ư ợt

b) a)

Sơ đồ biểu diễn sự tr Ư ợt : a) hình dạng đơn tinh thể và mạng tinh thể tr Ư ớt khi tr Ư ợt b) hình dạng đơn tinh thể và mạng sau khi tr Ư ợt

Thực nghiệm đã chỉ ra rằng trong một số hệ trượt biến dạng dẻothông qua trượt xẽ xảy ra nếu ứng suất tiếp đạt tới giá trị tới hạn 0 Bởivậy trên hệ trượt nào ứng suất tiếp đạt tới giá trị 0 trước thì trượt sẽ bắtđầu trên hệ đó trước

2.Song tinh:

Một cơ chế thứ hai dẫn đến biến dạng dẻo trong tinh thể đó là sự tạothành song tinh cơ học (cần phân biệt với sự tạo thành song tinh khi cóchuyển biến ostenit) Khi ứng suất tiếp  đạt tới một giá trị tới hạn nào đóthì một phần của mạng tinh thể sẽ xê dịch đến một vị trí mới đối xứng vớiphần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt phẳng

Song tinh cũng giống như trượt chỉ xảy ra trên các mặt và cácphương xác định

Ứng suất cần thiết đẻ tạo thành đối tinh cơ học thường lớn hơn ứng suấtcần thiết để gây ra trượt Bởi vậy nói chung trượt sẽ xảy ra trước và chỉ khicác quá trình trượt gặp khó khăn thì song tinh mới tạothành; ví dụ nhưtrường hợp biến dạng trong mạng lập phương thể tâm ở nhiệt độ thấp hoặctốc độ biến dạng lớn ( khi đó giới hạn chảy tương đối cao )

Vì xê dịch của các nguyên tử khi tạo thành song tinh nhỏ nên songtinh không dẫn đến một mức độ biến dạng dẻo đáng kể trong tinh thể ( chỉmấy % ) Nếu cùng với song tinh còn xảy ra trược thì trược sẽ đóng vai tròchính trong quá trình biến dạng dẻo Trong các tinh thể liên kết đồng hoátrị như Bi, Sb … toàn bộ biến dạng dẻo cho đến lúc phá huỷ chủ yếu dosong tinh tạo nên, vì thế mức độ biến dạng dẻo trong các tinh thể đó rấtnhỏ, chúng được coi là những vật liệu giòn Đối với những kim loại mạnglục phương xếp chặt như Zn, Mg,Cd do số lượng hệ trượt ít nên thường tạothành song tinh, song như trên đã nói ý nghĩa của song tinh đối với biếndạng dẻo không lớn mà quan trọng hơn là do song tinh làm thay đổiphương mạng nên có thể làm xuất hiện một vài định hướng mới có lợi chotrưíc Trong trường hợp này biến dạng dẻo xảy ra trước phá huỷ tăng lên

so với trường hợp chỉ có trượt đơn thuần Tuy nhiên sự thay đổi âý khônglớn nên các kim loại mạng lục phương xếp chặt vẫn là những vật liệu cótính dẻo kém

3 Tổ chức và tính chất của kim loại sau khi biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo làm thay đổi rất mạnh tổ chức, tính chất đặc biệt là

cơ tính của vật liệu cũng như kim loại

a - Trong và sau khi trược tinh thể ở xung quanh mặt trượt bị xô lệch, cáchạt bị biến dạng không đều, song đều có khuynh hướng bị kéo dài, bẹt ratheo phương biến dạng Với độ biến dạng  lớn ( 40  50 % ) hạt bị phânnhỏ ra, các tạp chất và pha thứ hai bị nhỏ vụn ra, kéo dài ra tạo nên thớ (độbiến dạng  thường được tính bằng độ giảm của tiết diện phôi khi biến dạngdẻo theo công thức  =   so – sf   so  100%, trong đó so và sf là tiết diệnphôi trước và sau khi biến dạng dẻo ) Khi độ biến dạng rất lớn ( 70  90

%, ít gặp ) các hạt bị quay đến mức các hạt và phương mạng cùng chỉ sốcủa chúng trở nên song song với nhau ( hình 3 ), tạo nên một cấu trúc gọi

Khi kim loại có textua nó sẽ có tính dị hướng Hiện tượng này được

áp dụng khá rộng rãi cho thép kỹ thuật điện để làm giảm tổn thất từ trongcác biến thế

Textua tạo nên trong trường hợp này được gọi là textua biến dạng

Ví dụ khi cán:

- Các mặt {123} và {110} của A1, {100} hoặc {110} của A2, {0001}của A3 định hướng lại song song với mặt phẳng cán

> của A3 định hướng lại song song với phương cán.

b - sau biến dạng dẻo trong kim loại tồn tại ứng suất dư do xô lệch mạng

và biến dạng không đều giữa các hạt cũng như trên tiết diện Nói chungứng uất bên trong có hại cho cơ tính, song cũng có trường hợp người ta cố

ý tạo nên lớp ứng suất nén dư đÓ nâng cao giới hạn mỏi bằng cách lănép,phun bi

c - sau khi biến dạng dẻo, do mạng tinh thể bị xô lệch, cơ tính kim loạithay đổi rất mạnh theo chiều hướng như hình 4

Hoỏ bền biến dạng là hỡnh thức hoỏ bền thụng dụng trong kỹ thuậtđược gọi dưới nhiều tờn khỏc nhau như: biến cứng, cứng nguội Hiệu quảmạnh nhất của hoỏ bền biến dạng là ở giai đoạn đầu, càng về sau hiệu quả nàygiảm dần Khi độ biến dạng rất cao đh và 0,2 đạt gần tới b, song lỳc đú độdẻo () hầu như bằng khụng Núi chung biến dạng dẻo cú thể làm tăng giớihạn bền, độ cứng từ 1,5 đến 3 lần, giới hạn chảy từ 3 đến 7 lần Cỏc vật liệuvới mạng A1 ( thộp austenit, nhụm, đồng và cỏc hợp kim của chỳng ) cú hiệuứng hoỏ bền biến dạng mạnh hơn cả nờn thường được ỏp dụng nhiều hơn, cúhiệu quả hơn loại mang A2 ( cỏc thộp khỏc … ) Tuy nhiờn làm giảm mạnh độdẻo và độ dai là điều phải tớnh tới khi ỏp dụng dạng hoỏ bền này Trong nhiềutrường hợp sau khi biến dạng dẻo, kim loại trở nờn hoặc là quỏ cứng khú cắtgọt hay biến dạng dẻo tiếp theo, hoặc là quỏ giũn dễ bị gẫy ngay cả dưới tảitrọng va đập nhỏ, lỳc đú cần phải đưa kim loại kề trạng thỏi ban đầu như lỳcchưa biến dạng bằng cỏch ủ kết tinh lại.

Ngoài làm thay đổi cơ tớnh, biến dạng dẻo cũng làm thay đổi lý, hoỏtinh trong đú đỏng chỳ ý là:

Làm tăng điện trở ( do vậy đối với vật liệu dẫn điện như dõy đồng,nhụm phải trỏnh dựng ở trạng thỏi biến cứng )

- Làm giảm mạnh tớnh chống ăn mũn

II Sơ bộ về phơng pháp và công nghệ uốn

1- Khái niệm uốn:

Uốn là biến phôi liệu phẳng thành vật cong hay vật đã cong thànhcong thêm dới tác dụng của lực ép của chày và khuôn cối làm cho vật liệubiến dạng dẻo để đạt dợc hình dạng cần thiết

Nguyên lý cơ bản của uốn trong dập nguội cũng giống nh uốn trong sứcbền: chỉ trong phạm vi biến dạng đàn hồi tức là sau khi thôi tác dụng củalực thi vật liệu trở lại hình dạng cũ còn uốn trong dập nguội thì yêu cầu biếndạng dẻo, khi bỏ ngoại lực tác dụng, vật liệu vẫn ở trạng thái uốn cong màkhông trở về trạng thái cũ

a) Lý luận cơ bản về uốn:

- Khi uốn cong mặt trong của nguyên vật liệu (mặt tiếp xúc với chày ) thì bịtác dụng nén lại; còn mặt ngoài (mặt tiếp xúc với chày) thì bị kéo dài.

x0

Đuờng trung tính

ra rất nhiều ; vạch trong cũng ngắn lại nhiều chỉ có đờng OO’ là không thay

đổi mà ta gọi là lớp trung gian

+ Trong quá trình uốn đặc biệt là đối với tấm vật liệu hới dày chiềurộng mép ngoài sẽ giảm đi, còn mép trong chiều rộng sẽ tăng lên Khi tấmvật liệu tơng đối lớn( lớn hơn chiều dày từ 20  30 lần ) thì hiện tợng nàychỉ trông thấy ở mép tấm vật liệu

+Chiều dày vật liệu chỗ uốn sẽ giảm mỏng

 = t t1

hệ số giảm mỏng khi uốn 900( thép 10 – 20 )

0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

0,5 1,0 1,5 2,0 2.5 3,0 3,5 4,0 mm

Chiều dầy nguyên vật liệu

t1 là chiều dày nguyên vật liệu sau khi uốn

t là chiều dày nguyên vật liệu trớc khi uốn

Ví dụ về độ giảm mỏng có thể xem bảng sau:

b) Quá trình uốn:

Thí dụ: xét quá trình uốn hình chữ V ta thấy

+ Bán kính uốn của vật uốn thay đổi từ to đến nhỏ, cự ly của điển tựauốn cong lo, l1, l2 giảm hoàn toàn khít vào nhau

+ Trong quá trình uốn: bán nhỏ dần cho đến lk Lúc đầu dập xuống

đến khi tấm nguyên liệu và chày hoàn toàn khít, bán kính của mặt trong vậtliệu lớn hơn bán kính của chày

+ Vì mặt ngoài vật uốn xảy ra tác dụng kéo dài rất lớn góc nhọn củachày phải thẳng góc với hớng sắp xếp của thớ thép cán ( hoặc gần bằng 90o)nếu không sẽ làm cho vật liệu nứt rạn

+ Nếu sản phẩm uốn về hai hớng, lực uốn phải làm cho thớ nguyênvật liệu uốn thành góc 45o

2- Lớp trung tính:

Nh trên đã nói, trong khi uốn ta thấy hiện tợng mặt trong củanguyên vật liệu bị nén và mặt ngoài bị kéo, nhng ở giữa nguyên vật liệu cómột lớp không bị nén cũng không bị kéo và ta gọi đó là lớp trung tính

Nh vậy, lớp trung tính không hề thay đổi kích thớc có nghĩa nókhông bị dài ra cũng không bị ngắn lại mà vẫn giữ đúng kích thứơc củaphôi ban đầu

l o

l 2

l k

Chính vì tính chất đó nên nó là căn cứ tốt nhất để xác định phôi liệuuốn.

Lớp ngoài cùng bị hẹp lại, lớp trong thì công ra ( tính từ ngoài vàotrong bán kính uốn ) thành một hình quạt; hiện tợng này càng rõ rệt khichiều rộng vật uốn hẹp ( B < 3t )và khi bán kính uốn càng nhỏ

Ngời ta chứng minh rằng lớp trung tính trùng với tâm của mặt phẳng thiếtdiện nhng hình dáng thiết diện thay đổi, tâm của nó di động, nên lớp trungtính cũng đi gần vào phía tâm của bán kính uốn

Muốn xác định đợc vị trí của lớp trung tính là ta phải đi xác định đợcbán kính lớp trung tính tức là bán kính tính từ tâm uốn đến đờng trung tính

Vsau b»ng diÖn tÝch mét phÇn vµnh kh¨n ABCD

DiÖn tÝch mét phÇn h×nh vµnh kh¨n ABCD b»ng diÖn tÝch h×nh qu¹tODC, trõ ®i diÖn tÝch h×nh qu¹t OAB

Vtríc = Vsau

2

1 ( ) ( 2

r



C D

 t

O

Trong trờng hợp uốn cong r/t > 6,5 tâm thiết diện coi nh không di

động , ta có x = 0,5 và khi đó coi nh đờng trung tính nằm ở giữa chiều dàycủa nguyên vật liệu :

Bán kính uốn nhỏ nhất rmin phụ thuộc vào tính chất kim loại uốn, cách sắpxếp đờng uốn tơng đối với thớ nguyên vật liệu.

Muốn tính toán bán kính uốn nhỏ nhất rmin ta hãy xét trong một trờnghợp khi r/t > 6,5 có nghĩa là khi x = 0,5 và khi đó thì

2 (

) 2 (

t r

t t

r

t r r l

Thay đổi công thức trên ta rút ra đợc:

r = t/2 - t/2

Nếu ta cứ giảm bán kính uốn đi mãi thì độ dãn dài ngày càng tăng nhngmỗi một loại vật liệu độ dãn dài có giới hạn nên uốn nhỏ nhất xác định theocông thức sau:

rmin = t/2max - t/2

trong này max là độ dãn dài lớn nhất tham khảo ở bảng sau

Song mặt khác ta lại biết độ dãn dài tơng đối và độ co hẹp tiết diện

 có liên quan với nhau

2 2

2

) 2 1

max và max tra theo bảng sau

(khi uốn 90o đối với thép 10  20)

Chỉ số biến

dạng

Chiềurộng tơng

120111104

888174

6,15549

383328

21,61712

1510,26,5

11,5732

555351

4744,642,5

3835,633

27,625,221,8

1814,511,2

13106

10,373

Bán kính uốn phụ thuộc vào 

6255504540

0,1t0,2t0,3t0,49t

2520181510,98,5

1,15t1,7t2,0t4,0t5,0t

Nhng trong thực tế ta thờng xác định bán kính uốn nhỏ nhất theo côngthức

song songvới thớ kimloại

vuông gócvới thớ kimloại

song songvới thớ kimloại

S¾t 0 0,2 0,2 0,5ThÐp 0.5-10,

c) Góc uốn

Ta thấy cùng bán kính uốn nhng nếu góc uốn nhỏ thì khu vực biếndạng càng lớn, do biến dạng lớn nh vậy nên bán kính uốn nhỏ nhất chophép phải tăng lên

Ví dụ:

Thép 0,30%C khi uốn 900 => rmin = 0,6t

Khi uốn 1200 => rmin = (0,5 – 0,55)t

Với đuyra cứng đã đợc làm mềm khi uốn vuông góc với thớ kim loạithì:

Góc uốn 90o rmin = 2t

60o rmin = 2,6t

120o rmin = 1,5t

Khi 60o <  < 90o thì rmin tăng 1,1  1,3 lần thớ kim loại

d) Góc tạo thành bởi đờng uốn và thớ kim loại:

Vì kim loại chịu kéo và nén theo phơng của thớ kim loại thì tốt hơnnhiều so với khi kéo và khi nén vuông góc với thớ kim loại Cho nên khi đ-ờng uốn vuông góc với thớ kim loại thì rmin cho phép nhỏ hơn rmin khi đờnguốn song song với thớ kim loại từ 40  5% Vậy khi uốn chi tiết mà có hai

đờng uốn có hớng khác nhau thì phải bố trí thế nào để cho hai đờng uốn

đều làm với thớ một góc  > 30o

e.ảnh hởng của tình trạng mặt cắt vật liệu:

Khi chuẩn bị phôi liệu để uốn, trên mặt cắt có ba via hoặc những

thiếu sót thì sẽ sinh ra ứng suất tập trung để sinh ra nứt nẻ khi uốn cho nên

rmin cũng tăng lên theo kinh nghiệm là 1,5  2 lần

Đ ờng uốn



§èi víi nh÷ng trêng hîp khi uèn nh÷ng ph«i h×nh èng th× b¸n kÝnhuèn nhá nhÊt phô thuéc vµo nguyªn vËt liÖu, chiÒu dÇy cña thµnh èng vµph¬ng ph¸p uèn; còng gèn nh trêng hîp uèn nh÷ng ph«i liÖu lµ thÐp c¸nh×nh

Thêng khi gÆp nh÷ng trêng hîp trªn ta dïng c¸c sè liÖu sau:

ThÐp c¸n h×nh: - nhá

- lín

4  5 h

8  10 hThÐp èng khi: t = 0,02 D

t = 0,05 D

4D3,6D

Sơ đồ biểu diễn sự đàn hồi sau khi uốn

Trong quá trình uốn cong một phần kim loại chỉ bị biến dạng đànhồi do đó sau khi nhấc chày khỏi cối thì vật uốn sẽ có hình dáng khônghoàn toàn giống hình dạng của cối nữa Đó là hiện tợng đàn hối sau khiuốn Vì thế khi thiết kế uốn nên chú ý đến trị số đàn hồi

Trong thực tế muốn uốn một góc là  nhng sau khi uốn lại đợc góc

là 0, ta thờng gọi là đàn hồi trở lại

- Lực uốn và lực của chày dập

Khi uốn một góc thì mức độ đàn hồi sẽ lớn hơn khi uốn hai góc.Mặt khác ta cần biết là khi dùng khuôn dập để uốn, trị số đàn hồi không thểdựa hoàn toàn vào lý luận để tính toán mà cần phải qua thí nghiệm tìm ra

*Công thức tính toán góc đàn hồi khi uốn tự do ( tức là khi uốn không dùng khuôn).

- Đối với trờng hợp uốn thanh hình chữ V

E t x

0

1





l = chiều rộng miệng cối

t = chiều dày nguyên vật liệu

x0 = vị trí lớp trung tính: ta có thể tra bảng sau:

 là góc đàn hồi trở lại tơng ứng với góc uốn 

90 là góc đàn hồi trở lại ứng với góc uốn 900

Góc đàn hồi trung bình của các nguyên vật liệu khi uốn tự do vớigóc uốn 900, một góc uốn

Nguyên vật liệu

t

0,8 0,8  2 >2Thép b = 35

234

012

23Thép b = 35

đến 1

1  5

> 5

7912

457

235

Nếu uốn trong khuôn có hiệu chỉnh góc đàn hồi đợc xác định lại nhsau:

0,150,2

0,95 r/t –0,94

0,78r/t –0,79

0,46r/t –1,36

CT4, 08 0,75r/t –

0,39

0,58r/t –0,80

0,43r/t –0,61

0,36r/t –1,26

15 , 20 và

CT3

0,69r/t –0,23

0,64r/t –0,65

0,434r/t –0,36

0,37 r/t –0,58

Khi uốn hình chữ U, ta muốn xác định góc đàn hồi  thì ta vẫn dùng

số liệu của hai bảng trên song phải dùng hệ số từ 0,6  0,7

Sau đây ta hãy nghiên cứu : xác định góc đàn hồi  bằng giản đồ

Khi r/t < 12 , khi uốn chữ U

8 10 12 14

6 8

CT4 c) Đối với thép 15 20

CT3

Khi r/t > 12

trong trờng hợp này ta có giản đồ sau

Giản đồ tính bán kính sau khi đàn hồi

r

r o

50 40 30 20 10

 s

r/t

r 0 /t

9 10 11 12 13 14 15

20

30 40 50 100

1008070 60 50 30

20 16 10 11

Lực uốn trong khuôn không phụ thuộc vào hình dáng chi tiết, chỉphụ thuộc cơ lý tính của kim loại, chiều dày, chiều rộng của phôi liệu vàmức độ biến dạng.

Ngoài ra lực uốn còn chịu ảnh hởng của khe hở giữa chày và cốinữa

Muốn xác định lực uốn ta dùng các công thức sau đây:

Phơng pháp uốn Hình dáng uốn Lực uốn Kg

n l

Bt P b

Trong đó

B là chiều rộng của chi tiết uốn hoặc là chiều dài đờng uốn

t : chiều dày nguyên vật liệu

8 10 15 20 25 30ThÐp 08 ,15 ,

Sơ đồ biểu diễn thứ tự nguyên công lốc

Trên đây là sơ đồ biểu thị sự thay đổi hình dạng dải vật liệu khi lốc: Để lốc sản phẩm là hình tròn thì ta có thể thực hiện theo ba cách lốc sau:

Sơ đồ biểu diễn ba phơng pháp lốc chi tiết có prôfin dạng tròn

Với công nghệ lốc nh hình c lốc 4 quả thì ta có thể lốc đợc sảnphẩm hình tròn một cách hoàn toàn mà ta không cần phải qua một nguyêncông vê tròn đầu phôi Với công nghệ lốc nh hình b ( lốc 3 quả ) ta có thểlốc đợc sản phẩm có chiều dày lớn hơn với công suất lớn hơn, nhng để hoànthành sản phẩm thì ta lại phải có một bớc công nghệ nữa là đổi chiều phôi

Còn hình a nếu dùng phơng pháp lốc này thì ta cần phải có thêm mộtbớc công nghệ nữa là vê đầu phôi một đoạn a cho tròn lại cho hai mép củachi tiết khít với nhau vì khi lốc thì có một đoạn bằng a không tiếp xúc vớiquả lô ép và không bị biến dạng Để vê đầu này ta có thể dùng búa hoặcdùng khuôn để uốn

Trong ba phơng pháp công nghệ trên thì phơng pháp trên hình c làhoàn chỉnh nhất vì chỉ một nguyên công là ta có thể hoàn chỉnh chi tiết theoyêu cầu và chỉ cần kết hợp với nguyên công hàn là ta có thể có chi tiết hình

trụ tròn xoay kín hoàn chỉnh còn phơng pháp trên hình b thì phức tạp hơn vìphải quay đầu chi tiết mới có thể cho hai mép chi tiết khít vào nhau Vớiphơng pháp lốc ở hình a thì hai mép chi tiết không khít đợc với nhau vì cònmột đoạn bằng a không đợc biến dạng do đó cần phải có thêm một nguyêncông uốn cong hai phần mép đó.

Hai phơng pháp lốc ở hình b và hình c chỉ lốc đợc những phôi liệu

có chiều dầy hạn chế còn với phơng pháp lốc ở hình a thì có thể lốc đợcnhững phôi liệu có bề dày từ 4  8 mm

*ảnh hởng của sự vặn xoắn tới sản phẩm trong quá trình tạo hình:

Đôi khi phôi(dải vật liệu ) đi vào các lô tạo hình do một nguyên nhân nào

đó: nh chỉnh phôi không đều, khi đó sản phẩm tạo ra có hiện tợng xoắn vỏ

đỗ, tuy nhiên mức độ này không lớn lắm nhng thờng xảy ra

IV Thiết kế quả lốc và xác định bớc công nghệ lốc:

Sản phẩm có yêu cầu chịu lực lớn , do đó tôn đem vào lốc chữ “C”

có chiều dày 4  lại 8mm và >đờng kính 300 Sau khi máy lốc đợc chữ

‘C’ gần khép kín ta dùng máy hàn để hàn kín trớc khi tháo phôi ra khỏi máynhờ hệ thống ròng rọc

Hệ thống trục lốc phải phù hợp lốc đợc sản phẩm và đảm bảo hiệuquả Dựa trên yêu cầu của sản phẩm ta thiết kế , bố trí hệ thống trục lốc nhsau : Dùng hệ thống lốc ba trục ( hình dới )

Sơ đồ bố trí vị trí của ba trục lốc

Trong đó hai trục ở phía dới nhận chuyển động quay từ hộp tốc độ vàquay cùng chiều Trục ở phía trên chuyển động tịnh tiến lên xuống thựchiện lực ép cho phôi

- Đờng kính ba quả lốc  = 200mm

- Chiều dài phần lốc l = 1500mm

Sản phẩm máy lốc tạo ra có dạng chữ ‘C’ gần khép kín, sau khi hànthì đợc ống tròn, chiều dày 48mm và chiều dài có thể đến 1500mm

Khi thực hiện lốc tôn thì ngoài biến dạng dẻo ra vật liệu còn biến dạng

đàn hồi Để xác định lợng ép xuống nhỏ nhất cũng lớn nhất ta tính góc đàn hồicủa vật liệu Trờng hợp này ta tính góc đàn hồi nh uốn chữ ‘ V’

300

=>  = 7038’

- t=16mm ta có tg = 0,375

  2 , 1 10 5

500 8 5 , 0 1

300

=>  = 30 50’

Suy ra 30 50’< < 7038’ tuỳ) theo chiều dày của phôi

Từ đây ta sẽ suy đờng kính lớn nhất của sản phẩm, theo hình vẽ ta cóbán kính sản phẩm R = OA= O O2 –A O2 = O1O2/(2sin) –AO2

Để thực hiện lốc đợc sản phẩm ta phải ép quả lô trên xuống saogóc

 -0 >  tuỳ) theo chiều dày và tính chất của vật liệu lốc

Với thép có chiều dày t= 4 mm thì lợng ép nhỏ nhất của quả lô ép để

có biến dạng dẻo là ( ta quy ớc mặt phẳng đi qua hai đỉnh quả lốc dới lấylàm mốc không –gốc tính và lấy mặt ngoài sản phẩm làm chuẩn tính )

2

2 2 1 2

nghiệm và lí thuyết thì mỗi lần ép ta nên ép quả lô ép một lợng   10mm

cho tất cả vật liệu Ta thực hiện lốc đến bán kính yêu cầu, để khử sự đàn hồitrở lại của vật liệu ta ép thêm một lợng từ 5  10 mm tuỳ) theo chiều dàycủa vật liệu

V thiết kế sơ đồ động.

1 Chọn loại bộ truyền:

Hiện nay, có rất nhiêù loại máy lốc tạo hình có kết cấu và sơ đồ động

bố trí rất khác nhau, ở đây máy lốc lớn do yêu cầu về công nghệ: nh máytạo hình ống đòi hỏi khoảng cách trục phải lớn vì vậy để dẫn động giữa cáctrục ngời ta thờng sử dụng bộ truyền xích

u điểm của bộ truyền này là dẫn động đợc các trục cách xa nhau, dễmua trên thị trờng, gia thành rẻ, tuy nhiên khi sử dụng bộ truyền này sẽ gâytiếng ồn, điều kiện bôi trơn liên tục vì vậy phải làm việc trong môi trờngkhông có bụi

Đối với máy có khoảng cách trục không quá lớn, để truyền độnggiữa các trục tạo hình thờng bằng bộ bánh răng Ưu điểm của bộ truyền này

là làm việc êm, làm việc trong điều kiện ít phải bôi trơn nhng đòi hỏi phảichế tạo chính xác khoảng cách giữa các tâm trục để đảm bảo bánh răng ănkhớp đúng

sơ đồ động

Đối với máy lốc tôn có prôfin dạng chữ “ C “ với khoảng cách giữacác trục tạo hình không lớn ta chọn hệ dẫn động cho trục tạo hình là bánhrăng trục truyền lực.

2 Chọn hệ thống cung cấp năng lợng:

Đối với máy lốc tôn lốc sản phẩm có chiều dầy từ 4  8 mm thìcần công suất không lớn nên hai trục cần dùng chung dẫn chỉ một nguồnnăng lợng theo sơ đồ sau

Hộp giảm tốc

Động cơ điện

Tính toán và thiết kế các Cụm chi tiết máy lốc

Chơng i tính lực, công suất động cơ và hộp giảm tốc

Để tính toán đợc công suất động cơ trớc hết ta phải biết đợc côngsuất các trục tạo hình, vì vậy ta phải xuất phát từ cách tính kích thớc phôi vàtính lực tạo hình

i: tính toán phôi:

Để có đợc kích thớc sản phẩm theo yêu cầu, bớc quan trọng đầu tiên

là phải tính toán cụ thể đợc kích thớc ( bề rộng ) của dải vật liệu tạo hình,khi biết đợc bề rộng của phôi ban đầu ta mới có thể thiết kế cụ thể chiều dàicủa quả lốc, kích thớc của bàn dẫn phôi

Chiều rộng B của sản phẩm thay đổi nên kích thớc ban đầu của phôi cũngphải thay đổi theo giá trị tơng ứng Với máy lốc tôn loại trung sản phẩm cóprôfin là hình tròn thì bề rộng lớn nhất của chi tiết có thể đạt đợc là1000mm

II tính toán lực tạo hình và lực tác dụng lên

trục:

Theo nh phần II ta biết rằng tính lực tạo hình của quá trình gia côngtrên máy lốc ta tính theo công thức của uốn

1 Tính lực biến dạng do quả lô ép tạo ra:

* Chọn sơ bộ đờng kính trục chỗ làm việc là 200 mm,khoảng cáchgiữa hai tâm trục dẫn bằng 300 mm

Khi phôi đang ở thiết diện thẳng, khi qua cặp lô tạo hình nó bị biếndạng theo prôfin của lô Lực tạo hình lớn nhất tại điểm tiếp xúc gữa quả lôvới vật phôi liệu Điểm này cũng là điểm mà phôi liệu bị biến dạng lớnnhất

Để tính toán thiết kế trục ta phải đi tính lực biến dạng hay lực uốnlớn nhất Khi đó ta phải đi tính cho phôi liệu là dày nhất và chi tiết có bánkính uốn là nhỏ nhất nghĩa là chi tiết có bán kính uốn là200mm và chiềudày là 8 mm