Thiết kế máy uốn hoa của sắt

Chính vì vậy với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành chế tạo máy cần thiết để chế tạo ra máy uốn sắt nghệ thuật để giải phóng sức người đồng thời tăng năng suất mà chấ

Mục lục.

1.Lời nói đầu.

2 Nội dung : Thiết kế máy uốn hoa của sắt.zXxzXxzx

Chương 1: Lý do chọn đề tài.

Chương 2: Tính toán năng suất và thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy.

2.1Tính toán năng suất lao động giữa người và máy

2.2.Thiết kế nguyên lý máy uốn hoa sắt

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt có trục thẳng đứng

2.2.2 Phân tích các cơ cấu và tính năng của máycó trục thẳng đứng.

2.3.1 Sơ đồ `a lý máy uốn sắt có trục chính nằm ngang

2.3.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy

2.3.1.2 Phân tích các cơ cấu của máy và hiệu quả của máy

Chương 3: Thiết kế tính toán các chi tiết của máy.

3.1 Chọn động cơ điện.

3.2 Thiết kế tính toán hộp giảm tốc.

3.2.1 Tính toán các cặp tỉ số truyền

3.2.2 Tính toán thiết kế các trục

3.3 Tính toán thiết kế đĩa quay.

3.3.1 Chức năng đĩa quay

3.3.2 Thiết kế đĩa quay

3.4 Tính toán thiết kế dưỡng uốn 2 vòng.

3.4.1 Phương án uốn

3.4.2 Tính toán thiết kế dưỡng

3.4.3 Phương án lắp ráp với đĩa quay

3.4.4 Tính lực ma sát sinh ra khi uốn

3.4.5 Tính bu lông và lực xiết vào đĩa quay

3.5Tính toán thiết kế dưỡng uốn cong hình chữ L.

3.9 Tính toán thiết kế đầu nối trục.

3.9.1 Phương án truyền nối

3.8.2 Thiết kế khung máy

3.12 Tính toán thiết kế hệ thống điện.

3.12.1 Phương án thiết kế

3.12.2 Hệ thống điện

3.13 Tính toán thiết kế hệ thống an toàn.

3.13.1 Tính toán hệ thống an toàn điện

3.13.2 Tính toán cơ cấu an toàn của bàn máy

3.14.Lập quy trình bảo dưỡng cho máy.

3.14.1 Bảo dưỡng hộp giảm tốc

3.14.2 Bảo dưỡng các cơ cấu công tác của máy

Chương 4: Kiển nghiệm máy.

4.1 Kiểm tra công suất và tốc độ của máy

4.2 Kiểm tra chất lượng sản phẩm

4.3 Kiểm tra các cơ cấu của máy theo yêu cầu kỹ thuật

4.4 Kiểm tra dưỡng theo yêu cầu kỹ thuật

4.5 Kiểm tra hệ thống an toàn của máy.

Chương 5: Kết luận.

5.1 Hiệu quả của máy đạt được trong sản xuất

5.2 Kinh nghiệm thu được khi chế tạo máy

Chương 6: Hướng phát triển của đề tài.

6.1 Xây dựng hệ thống sản xuất cửa hoa theo dây truyền

6.2 Thay đổi hệ thống điều khiển tay sang điều khiển bằng lập trình

Danh mục tài liệu tham khảo:

[1] Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp – NXB Đại học và trung cấp chuyên nghiệp

1970 – 379 trang

[2] Giáo trình vẽ kỹ thuật – Trần Hữu Quế - NXB Giáo dục 2007 – 214 trang

[3] Sức bền vật liệu tập1 - Gs.Ts Phan Kỳ Phùng – NXB Đà Nẵng 2005 – 183trang

[4] Sổ tay công nghệ chế tạo máy 1,2,3

PGS.Ts Nguyễn Đắc Lộc

PGS.Ts Lê Văn Tiến

PGS.Ts Ninh Đức Tốn

PGS.Ts Trần Xuân Việt

NXB khoa hoc kỹ thuật Hà Nội 2007

Phụ lục 1: Các bản vẽ chi tiết của máy.

Phụ lục 2: Các mẫu của hoa sắt nghệ thuật.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI : CHẾ TẠO MÁY UỐN HOA CỬA SẮT

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp chế tạo máy là một đồ án lớn nhất mà sinh viên theo học phải thực hiện làm trong thời gian cuối khóa học Nó tổng kết hệ thống toàn bộ kiến thức được học trong quá trình học và kinh nghiệm thu được trong thời gian đi thực tập tại các công ty Sinh viênvận dụng những kiến thức thu được và nhu cầu thực tế để chế tạo ra các máy phục vụ cho sản xuất cũng như trong đời sống xã hội Làm đồ án tốt nghiệp thiết kế máy móc giúp sinh viên vận dụng kiến thức, tra cứu sách vở, cách tư duy sáng tạo trong chế tạo, từ lý thuyết tới thực tế sự kết hợp logic để chế tạo ra những máy có khả năng làm việc tốt nhất

Đây là bài học quan trọng mà các thầy cô hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm cũng như kiếnthức cho sinh viên làm hành trang quý báu trên con đường tương lai phía trước của mọt kỹ

sư mới ra trường

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ths.Hoàng Văn Quý và một số thầy cô giáo bộ môn nhưng đồ án chế tạo máy uốn hoa cửa sắt vẫn còn nhiều thiếu xót mong các thầy cô vàcác bạn đồng nghiệp chỉ giáo thêm Em xin chân thành cảm ơn

Hải phòng.Ngày 23 tháng 12 năm2015

Sinh viên Bùi Đức Hiển

CHƯƠNG 1

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.1 Nhu cầu xã hội:

Việt Nam hiện nay đang trong thời kỳ hội nhập kinh tế phát triển.Nhu cầu xây dựng nhà cửa phát triển.Người dân hướng tới coi trọng vẻ đẹp không gian nhà cửa của mình.Chính vìvậy ngành xây dựng nhà cửa cũng phải thay đổi mẫu mã hội nhập các tinh hoa nghệ thuật trong nước cũng như của nước ngoài để thiết kế ra những bộ cửa có những đường nét hoa văn nghệ thuật đặc sắc giúp cho không gian nhà càng thêm nét đẹp

Trên thị trường hiện nay ngành cơ khí sản xuất cửa và đồ dùng phục vụ đời sống cũng rất phát triển đi đôi với ngành xây dựng Các kiểu song thẳng đơn giản nhã nhặn theo phong cách châu âu cũng rất được ưa chuộng nhưng với người châu á kiểu cách hoa văn đã thấm nhuần trong tâm trí mỗi chúng ta Từ thời xa xưa kiểu uốn lượn rồng phượng, hoa văn nghệthuật đã được đưa vào trong xây dựng nhà cửa, ghế của vua chúa, các cổng đình chùa …

Hình 1.1 Cổng hoa văn

Hình 1.2 Ghế hoa văn

Hình 1.3 Con sơn hoa văn

Hình 1.4 Hoa văn cửa sổThời nay phát triển hơn với khoa học công nghệ các hoa văn thẩm mỹ được chế tạo rất tinh

tế để làm lên những bộ cửa uy nghi những vật dụng mang độ thẩm mỹ cao

1.2 Cơ khí hóa trong sản xuất.

Để làm lên một bộ cửa có nhiều đường nét hoa văn phức tạp một người thợ rèn có tay nghề cao và phải làm rất lâu và tốn rất nhiều công sức mới có thể hoàn thành một bộ cửa hoa sắt nghệ thuật Chính vì vậy với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành chế tạo máy cần thiết để chế tạo ra máy uốn sắt nghệ thuật để giải phóng sức người đồng thời tăng năng suất mà chất lượng đạt được rất cao

Trên thị trường hiện nay máy uốn sắt của Việt Nam hiện nay là rất ít.Thường là nhập khẩu của nước ngoài với giá bán từ 60 triệu trở lên Với giá cao như vậy để một xưởng cơ khí tư nhân nhỏ lẻ để đầu tư mua máy thì không hiệu quả vì vốn đầu tư ban đầu cao mà thu lại thì vốn nâu Chính vì vậy vận dụng vào các kiến thức đã được học và sự hướng dẫn của thầy

cô em muốn thiết kế máy uốn sắt nghệ thuật có giá thành rẻ hơn khoảng bằng 1/6 so với máy nhập khẩu mà vẫn đảm bảo được chất lượng và năng xuất giúp các xưởng cơ khí sản xuất cửa tư nhân có thể đầu tư được cơ khí hóa trong sản xuất giải phóng sức lao động cơ bắp,an toàn trong sản xuất

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY

2.1 Tính toán năng suất công việc giữa người và máy.

Cho gia công một chi tiết là uốn hoa sắt cong 2 đầu có hình dạng như sau:

500

R80

10

Hình 2.1 Chi tiết uốn cong 2 đầu

Trên thực tế 1 người lao động làm thủ công uốn bằng đe búa có thể uốn được khoảng 32 cái 1 ngày là 8 tiếng Như vậy người lao động trung bình uốn được 1 chi tiết mất với thời gian là =15 phút

Vẫn chi tiết như vậy người công nhân uốn bằng dưỡng uốn dưỡng uốn uốn được 56 cái 1 ngày trung bình 8 tiếng mỗi tiếng uốn được 7 cái Vậy mỗi cái cần uốn 8,5 phút

Vẫn chi tiết đó uốn trên máy uốn 1 cái uốn mất 1 phút

So sánh giữa người và máy : 8 người

1 máy làm bằng 8 người làm thủ công

Điều kiện đầu tư về cơ sở vật chất giữa thuê người lao động và mua sắm máy móc

Với thuê công nhân lao động thì ban đầu không cần vốn đầu tư nhưng phải trả tiền công, tiền chợ cấp, bảo hiểm, xăng xe, tiền ăn…Quản lý công nhân là điều rất phức tạp, người laođộng làm việc không ổn định năng xuất chất lượng thấp

Đầu tư máy với chi phí ban đầu khoang 60 triệu đồng 1 máy và thuê 1 người công nhân đứng máy với mức lương bằng mức lương những người lao động thủ công vì không cần

trình độ tay nghề cao 1 ngày làm việc người lao động trả khoảng 230 nghìn 1 ngày 1 máy cần 1 người đứng máy vậy 1 máy = 7 người lao động làm viêc.

1 ngày 1 máy làm được 7x230= 1610000 đồng

Như vậy đầu tư 60 triệu 1 máy mất 60/1,6 = 38 ngày để thu lại vốn Thời gian thu hồi vốn nhanh chi phí tiêu thụ máy thấp quản lý ít công nhân năng suất chất lượng cao

2.2 Thiết kế nguyên lý máy uốn hoa sắt

2.2.1Tìm hiểu một số nguyên lý máy uốn sắt.

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy uốn kiểu lốc trục vít

1

2 3

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt kiểu 3 trục

Máy uốn sắt có 3 quả lô lăn có ưu điểm có khả năng uốn ống to tốt không bị dập nhưng với uốn sắt đặc mà uốn cuộn tốn nhiều thời gian và khó uốn

2.2.1.2 Sơ đồ nguyên lý máy uốn kiểu thủy lực

1 2

3

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt thủy lực

Máy uốn sắt bằng thủy lực có ưu điểm uốn nhanh hiệu suất cao nhưng với các chi tiêt uốn cuộn và xoắn rất khó thực hiện.thực hiện được phải đầu tư chi phí lớn

2.2.1.3 Sơ đồ nguyên lý máy uốn động cơ có dưỡng uốn

n

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa động cơ và dưỡng uốn

Máy uốn động cơ có dưỡng uốn kiểu máy này đa năng có thể uốn được nhiều loại kiểu chi tiết Nhờ nguyên lý quay tròn của động cơ mà ta có thể chế ra nhiều loại dưỡng uốn hoa văn kiều tròn Với đầu tư ban đầu giá thành thấp ta trọn kiểu nguyên lý uốn bằng động cơ

và dưỡng uốn

2.2.2Các phương án dẫn động của máy

2.2.2.1.Phương án dẫn động bằng dây đai

n

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt sử dụng bộ truyền đai

Bộ truyền đai khi uốn hay sảy ra hiện tượng trượt khi tải nặng hoặc tải đột ngột sẽ bị trượt

Hệ thống truyền tải cồng kềnh Và độ rung động khi làm viêc cao

2.2.2.2.Phương án dẫn động xích

n

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt sử dụng bộ xích

Bộ truyền dẫn động bằng xích truyền lực khỏe nhưng bộ truyền cồng kềnh gây tiếng ồn và dung động lớn khi làm việc

2.2.2.3.Phương án dẫn động trục răng thanh răng

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt sử dụng bộ xích

Đối với dẫn động bằng bánh răng thanh răng có rất nhiều hạn chế đó là khả năng quay của bàn gá bị hạn chế do thanh răng truyền động có điểm giới hạn thiết kế hệ thống truyền động thanh răng bánh răng cồng kềnh

2.2.2.4.Phương án dẫn động bằng bánh răng ăn khớp bánh răng

n

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý máy uốn hoa sắt sử bộ truyền bánh răng

Thiết kế nhỏ gọn truyền lực khỏe giảm rung động và tiếng ồn khi làm việc

Ta chọn phương án dẫn động từ động cơ tới đĩa quay là bánh răng an khớp bánh răng.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY 3.1 Chọn động cơ điện.

Hình 3.1.1 Chi tiết uốn tròn

Xác định mô men uốn của chi tiết:

Hình 3.1.2 Sơ đồ xác định mô men uốn

Ở giai đoạn uốn dẻo khi đó mô men uốn sẽ là :

theo công thức (3-9) công nghệ tạo kim loại tấm

Trong đó :

W :moomen chống uốn của tiết diện ngang của phôi

Β = 1 1,15 hệ số thay đổi tính đến sự thay đổi trung bình đến bước chuyển quy ước của kimloại ở trạng thái dẻo

: Giới hạn chảy của thép = 6,3 kgf/

f = 10.10 = 100

M = 1,5 1 166,6 6,3 = 15743 Nmm

Mômen uốn tỉ lệ thuận với công suất động cơ điện

Mcp Mmaxqt

Mcp : moomen cho phép của động cơ

Mmax : moomen uốn lớn nhất

N lv : công suất làm việc

: hiệu suất trên bộ truyền

Nlv = = = 1,275 Kw

Mà Nlv Nđm = = 1,46 Kw

Chọn Nđc = 1,5Kw

3.2 Tính toán thiết kế hộp giảm tốc

3.3 Tính toán thiết kế đĩa quay.

3.3.1 Chức năng của đĩa quay:

Đĩa quay có chức năng như một bàn gá để gá đặt dưỡng uốn lên nó và mặt đĩa như mạt phiến tỳ phẳng khi uốn các chi tiết lằm trên mặt đĩa phẳng tránh được hiện tượng cong vênhhay bật văng ra ngoài

3.3.2 Thiết kế đia quay

19,68 35,78

134,52 226,17

lỗ bắt bu lông trên các dưỡng sẽ được khoan trên mặt đĩa quay ta rô ren để bắt chạt dưỡng lên đó

3.4 Tính toán thiết kế dưỡng uốn cong 2 vòng.

Ta có kích thước biên dạng chi tiết :

Hình 3.4 Chi tiết uốn cong 2 vòng.

Mặt cắt ngang chi tiết

10

Chi tiết có chiều dài L = 540mm

Bước xoắn a=56mm

2

34

5

6

Hình 3.4.1.1 Dưỡng uốn chia thành cung nhỏ

Với phương án uốn như vậy để uốn được một cung ta phải lắp một cung của dưỡng lần đĩa quay

Ưu điểm: có thể uốn từng cung 1

Nhược điểm: tốn thời gian gá đặt dưỡng,hiệu quả không cao

3.4.1.2 Phương án 2

Uốn bằng dưỡng gá đặt một lần:

Hình 3.4.1.2 Dưỡng uốn một lần gá dưỡng

Ưu điểm: Nhanh chóng gá đặt, dễ dàng

Nhược điểm: chế tạo dưỡng khó

Kết luận : Có thể tiến hành được vì thời gian gá đặt ngắn hiệu quả cao

Để làm việc làm này ta phải tính đến công nghệ Chi tiết có biên dạng đường cong accimet cuộn 2 vòng.Chính vì vậy khi uốn dưỡng vòng trong cùng sẽ bị vòng ngoài chặn không thể lùa phôi vào được.tính công nghệ sẽ được thiết kế như sau Ta nâng dưỡng uốn cung nhỏ trong cùng cao lên đúng bằng 1 thân dưỡng nhu vậy khi uốn ta sẽ uốn được vòng nhỏ trướcrồi tụt phôi xuống uốn tiếp vòng 2

Nguyên lý uốn như sau:

Bước 1:Đưa phôi vào vị trí ban đầu chuẩn bị uốn như hình vẽ

n

55

Hình 3.4.1.3 Bước 1 đưa phôi vào vị trí ban đầu uốn

Bước 2: bắt đầu uốn khởi động máy quay theo chiều kim đồng hồ.

n

55

Hình 3.4.1.4 Bước 2 quá trình uốn

Bước 3 Kết thúc quay ngược máy tháo chi tiết

n

Hình 3.4.1.5 Bước 3 quay ngược trục uốn và tháo chi tiết

3.4.2 Thiết kế dưỡng.

3.4.2.1 Khả năng công nghệ của dưỡng

Dưỡng có khả năng uốn được các chi tiết có mặt ngang như sau

-Phương án 2: Dùng ngay lực ma sát tạo ra khi uốn để kẹp phôi:

Hình 3.4.2.2 Sơ đồ lực ma sát tạo ra khi uốn

Ưu điểm: dễ chế tạo , dễ tháo lắp

Nhược điểm: khó uốn cong được chuẩn theo dưỡng ở đoạn đầu của phôi

Kết luận: ta chọn phương án 2 dùng lực ma sát với chi tiết để làm hoa văn cho cửa không cần độ chính xác cao nên đầu không cần thiết phải làm cong như dưỡng vẫn chấp nhận được

3.4.2.2 Dưỡng uốn dùng cho nhiều loại chi tiết có hình dạng khác

Ta thiết kế một rãnh trong dưỡng để thay đổi kích thước chốt tì phù hợp với từng loại kích thước của chi tiết

-Phương án 1:dùng chốt tỳ tròn

trong rãnh

Kết luận: ta dùng phương án 2 để dễ chế tạo dưỡng.

3.4.3.1 Phương án bắt đĩa vào đĩa quay :

Phương án 1: hàn dưỡng vào đĩa

Hình 3.4.3.2 Phương án bắt bu lông dưỡng vào đĩa quay.

Ưu điểm: thay thế dễ dàng

Nhược điểm: không chắc bằng phương pháp hàn

Kết luận: không nhất thiết phải hàn mà bắt bulong cũng đảm bảo chắc chắn và đặc biệt thaythế gá đặt các dưỡng khác lên đĩa dễ dàng

3.4.4Tính độ đàn hồi của chi tiết để thiết kế kích thước dưỡng

Tính cho chi tiết có tiết diện ngang lớn nhất mà dưỡng có thể uốn được.Chi tiết có tiết diện hình vuông có hình dạng 2 vòng xoắn accimet

10

Hình 3.4.4.1 Biên dạng chi tiết cần uốn.

Với góc nâng cho bước xoắn a =56mm, chiều dài chi tiết = 540mm

j/mm

Mô đun đàn hồi của thép E= 190 ÷ 210 MPA

Ta chia chi tiết thành 4 cung như hình vẽ để tính toán độ đàn hồi của chi tiết theo từng cung

Ta xét biểu đồ phân bố ứng suất khi uốn ( hình 3.3/91 sách CNTHKL )

M = b

Trong đó :

là hệ số thay đổi ứng suất trung bình = 1 ÷ 1,15

là giới hạn chảy

b Chiều rộng chi tiết

s Diện tích tiết diện chi tiết

M= 1,1.6,3 = 1155 N

Xác định độ biến dạng khi uốn

• Tính độ dày và chiều cao của dưỡng lớn nhất

25

Cho nên ta lấy chiều cao của dưỡng 25mm vì nếu ta làm thấp hơn chiều cao của phôidẫn đến khi uốn chi tiết bị vênh vặn.Còn làm cao hơn dẫn đến lãng phí vật liệu

Để chịu được lực uốn phôi lớn nhất có tiết diện của dưỡng 2,5 chi tiết

= 2,5= 10x 2,5= 25 mm

Ta có mặt cắt ngang của dưỡng

25

Bố trí các bulong phân bố đồng đều trên cung dưỡng để tạo lực kẹp tốt nhất

Ưu điểm: uốn chính xác

Nhược điểm: tốn kém chế tạo máy và dưỡng uốn chi tiết hoa cửa sắt không nhất thiết cần chính xác nên không hiệu quả

Phương án 2:

Uốn bằng máy uốn kiểu cuộn phôi

Hình 3.5.2 Phương án uốn kiểu bẻ phôi.

Ưu điểm: uốn cùng trên một máy chi tiết dạng 1 Thiết kế đơn giản

Nhược điểm: độ chính xác không cao

Ta chọn phương án 2 vì thiết kế trên cùng 1 máy cùng 1 kiểu uốn giảm giá thành máy và không cần đòi hỏi chính xác cao

3.5.2 Thiết kế dưỡng uốn L:

Phương án 1: ta dùng bi lăn

R18

M

R 8

Ưu điểm: khi uốn góc uốn không bị nhăn góc và lực uốn giảm

Nhược điểm: chế tạo khó và tốn kém hơn nữa yêu cầu của chi tiết không cao, độ nhăn vẫn

có thể chấp nhận được

Phương án 2:

Ưu điểm: chế tạo đơn giản , cứng vững

Nhược điểm: có độ nhăn ở phần góc uốn,nhưng với yêu cầu không cao vẫn chấp nhận được

Kết luân:Ta chọn phương án 2, tối ưu giá thành rẻ

Hình 3.5.5 Phương án 1 dưỡng có phần nối hình vuông với trục chính

Hai chốt tì có nhiệm vụ bẻ phôi khi uốn có khoảng cách là 15mm và cao là 25mm góc uốn

10

Với M = 1207 N => kích thước chốt tì > kich thước chi tiết để khi uốn chốt tì bẻ nhưng không bị uốn theo

Vật liệu làm chốt tì có độ cứng cao hơn độ cứng chi tiết

Chi tiết là thép xây dựng có 400 Mpa => vật liệu làm dưỡng 630 Mpa

Phần nối với trục chính có hình dạng

40

40

Thiết kế kiểu vuông

Ưu điểm: truyền momen uốn tốt, thiết kế đơn giản

Nhược điểm: đồng tâm với dưỡng uốn khó nhưng với yêu cầu chi tiết không cần độ chính xác cao nên khi uốn độ đồng tâm cao

Phương án 2:

43 70 5

R 35

15

2 l?

16

Hình 3.5.6 Phương án đầu nối trục tròn có rãnh then

Ưu điểm: đồng tâm , truyền momen uốn tốt

Nhược điểm: khó chế tạo