Đồ án máy ép trục khuỷu 60T

Đồ án máy ép trục khuỷu 60T. Đồ án đạt điểm cao. Do trường đại học có danh tiếng đào tạo và thầy chỉ dẫn tận tình kết hợp với tham khảo nhiều tài liệu liên quan. Là một trong những đồ án quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy.

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp trên thế giới hiện nay đã và đang phát triển, thay đổi ào

ạt Trong khi đó, nước ta mới chỉ ở trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đạihóa Để tồn tại và kịp theo sự phát triển của thế giới, chúng ta cần phải đổimới và tận dụng tất cả những gì hiện có Trong đó nghành Chế tạo tạo máylà một ngành then chốt đi đầu trong công cuộc cơ khí hóa của nước nhà

Qua thời gian dài học tập, nghiên cứu lý thuyết và thực tế cùng với sựhướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của Thầy Giáo Bùi Trương Vỹ cũng như cácthầy cô giáo trong ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí Em đã được nhậnnhiệm vụ “ thiết kế Máy ép trục khuỷu 60T” làm đề tài tốt nghiệp củamình

Sau 14 tuần thực hiện được sự hướng dẫn của thầy Bùi Trương Vỹđến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành Tuy nhiên thời gian thiết kếcó hạn và những kinh nghiệm chưa có nhiều của bản thân nên đồ án khôngtránh khỏi những sai sót.Kính Mong các quí thầy cô giáo các bạn bè giúp đỡđóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Trương Vỹì đã dành nhiềuthời gian giúp đỡ, các thầy cô giáo trong nhà trường đã dạy em trong năm nămhọc qua, các anh chị kỹ sư đi trước cùng các bạn sinh viên trong khoa đã cónhiều ý kiến đóng góp để em hoàn thành đề tài này

Đà Nẵng, ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

BAO GỒM FILE AUTODCAD Liín Hệ 0974 258 189

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

KHOA CƠ KHÍ

Khoa : Cơ Khí

Bộ môn : Chế Tạo Máy

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên:

Ngành : Chế Tạo Máy

1 Tên đề tài: Thiết kế máy ép trục khuỷu 60T

2 Các số liệu ban đầu

-Xem các tài liệu nhà máy thực tập

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

Giới thiệu về các phương pháp gia công áp Lực

Giới thiệu về các loại máy dập và chọn phương án thiết kế

Tính toán động học và tĩnh học

Tính toán động lực học máy

Thiết kế các kết cấu máy chính

Thiết kế hệ thống điều khiển - hệ thống phanh- hệ thống điện Vận Hành Và Bảo Dưỡng Máy

4.Các bản vẽ và đồ thị

Bản vẽ các phương án 1A0

Bản vẽ sơ đồ động 1A0

Bản vẽ lắp máy 2A0

Bản vẽ khai triển máy 1A0

Bản vẽ cụm đầu trượt-Phanh 1A0

Bản vẽ cơ cấu ly hợp-cụm điều khiển 1A0

5 Giáo Viên Hướng Dẫn

6 Ngày Giao Nhiệm Vụ :

7 Ngày Hoàn Thành Nhiệm Vụ

Ngày tháng năm

Chủ Tịch Hội Đồng

(Ký, ghi rõ họ tên)

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1.1 Thực chất:

- Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bảnđể chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phươngpháp đúc hoặc gia công cắt gọt

- Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lựctác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đếnquá giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kimloại mà không phá hủy tính liên tục và độ bền của chúng

1.1.2 Đặc điểm

- Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi hìnhdáng kích thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hóa tính của kim loại như : Kim loạimịn chặt hơn hạt đồng đều, khử các khuyết tật (rổ khí, rổ co ) do đúc gâynên, nâng cao cơ tính và tuổi bền của chi tiết

- Gia công áp lực là quá trình sản xuất cao nó cho phép ta nhận các chitiết có kích thước chính xác, mặt chi tiết tốt, lượng phế liệu thấp và chúngcó tính cơ học cao so với các vật đúc

- Gia công kim loại bằng áp lực cho năng suất cao vì có khả năng cơ khí

hóa và tự động hóa cao

1.1.3 Các phương pháp GCKL bằng áp lực - Chia làm hai nghành chính +Ngành luyện kim:bao gồm cán,kéo,ép +Ngành cơ khí :bao gồm rèn tự do,rèn khuôn,dập tấm 1.2 KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI - Dưới tác dung của ngoại lực,kim loại trải qua 3 giai đoạn + Biến dạng đàn hồi + Biến dạng dẻo + Biến dạng phá hủy

Chú thích: oa-biến dạng đàn hồi ab-biến dạng dẻo đồng đều bc-biến dạng dẻo cục bộ và phá hủy δ -biến dạng dư sau phá hủy

Hình 1.1:Đồ thị quan hệ ứng suất-biến dạng 1.2.1 Biến dạng dẻo của kim loại.

a Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể.

- Đơn tinh thể là khối kim loại có mang tinh thể đồng nhất khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

a) b)

Hình 1.2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể.

- 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 (Hình a) Trên mặt trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số nguyên lần thông số mạng, sau dịch chuyển

o

a

b

c

ứng suất

c

σ

b

σ

tl

σ

Biến dạngδ

các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởi sau khi thôi tác dụng lực kimloại không trở về trạng thái ban đầu.

-Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đếnmột vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặtsong tinh (Hình b) các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảngtỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

-Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủyếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại các mặt trượt là các mặt phẳng cómật độ nguyên tử cao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưngkhi có song tinh trượt sẽ xảy ra thuận lợi hơn

b Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.

-Biến dạng dẻo trong đa tinh thể : Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiềuđơn tinh thể (Hạt tinh thể ), Cấu trúc của chúng được gọi là cấu trúc đa tinhthể Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có hai dạng : Biến dạng trong nội bộhạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt Sự biến dạng trong nội bộ hạt dotrượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo vớihướng của ứng suất chính hoặc một góc bằng hoặc xấp xỉ 450sau đó mớiđến các mặt khác Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy rakhông đồng thời và không đồng đều Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giớihạt của các tinh thể của bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đốivới nhau Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện cácmặt trượt thuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục pháttriển

- Qúa trình biến dạng dẻo của đa tinh thể chịu ảnh hưởng rõ rệt bởicấu trúc của đa tinh thể

- Chính vì vậy quá trình biến dạng dẻo đa tinh thể có các đặc điểm sau + khi tác dung tải trọng lên đa tinh thể,các hạt sẽ bị biến dạng khácnhau.hạt nào có phương mạng định thuận lợi cho sự trượt sẽ bị biến dạngdẻo trước với ứng suất tương đối bé.Ngược lại hạt nào có phương mạng địnhhướng khan lợi cho sự trượt sẽ bị biến dạng dẻo sau với ứng suất lớn hơn + Sự biến dạng dẻo của mỗi hạt luôn có ảnh hưởng đến hạt bêncạnh và bị chúng

Cản trở Do vậy các hạt trong đa tinh thể có thể bị trượt ngay theo hệ trượtngay theo nhiều hệ trượt khác nhau.và xảy ra đồng thời sự quay của các mặtvà phương trượt

+ Vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự,do đó sự trượt rất khóphát triển ở đây vì không hình thành được các mặt trượt và phương trượt

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.

-Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng của kim loại dưới tác dụngcủa ngoại lực mà không bị phá hủy Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vàohàng loạt 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 độbiến dạng

a Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại.

-Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyêntử khác nhau do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau , chẳng hạn đồng nhôm

dẻo hơn sắt Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp xô lệch mạnglớn, 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 mộtpha Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạngcũng 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 kim loạikhi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của cácnguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuyếch tán của cácnguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn một số kim loại ở nhiệt độthường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thànhpha có độ dẻo cao.khi ta nung thép từ 20 đến 1000 C thì đọ dẻo tăng chậm nhưngtừ 100 đến 4000C độ dẻo giảm nhanh, độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độdẻo giảm đến 6000C),quá nhiệt độ này thì dẻo tăng nhanh,ở nhiệt độ rèn nếuhàm lượng cacbon trong thép càng cao thì sức chống biến dạng càng lớn

c.Ảnh hưởng của ứng suất dư.

-Khi kim loại bị biến dạng nhiều,các hạt tinh thể bị vở vụn,xô lệnhmạng tăng ứng suất dư lớn Làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (Hiệntượng biến cứng) Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 đến 0,35 Tnc (Nhiệt độnóng chảy), ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loạiphục hồi trở lại (Hiện tượng phục hồi) Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4 Tnctrong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức kim loại saukết inh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên độdẻo tăng

d Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính.

-Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kimloại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khốicó tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suấtkéo Úng suất dư ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trongkim loại nên tính dẻo trong kim loại cũng giảm

e Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.

-Sau khi rèn dập, các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phíanên chai cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng của kim loại sẽ lớn hơn, đồngthời khi nhiệt độ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ Nếu tốc độ biến dạngnhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạngthái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do ứng suất trong khối kim loại sẽlớn, hạt kim loại bị dòn và có thể bị nứt

-Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồirèn trên máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn,nhưng tốc độ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.3.1 Giới thiệu chung

- Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản

để chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại để thay thế cho phươngpháp đúc hoặc gia công cắt gọt

- Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lựctác dung lên kim loại ở trạng thái nóng hay trạng thái nguội làm cho kim loạiđạt đến giới hạn đàn hồi,kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kimloại mà không phá hủy tính liên tục và độ bền của chúng

a Đặc điểm

- Kim loại gia công ở thể rắn,sau khi gia công không những thay đổi hình

dạng kích thước mà còn thay đổi cả cơ,lý ,hóa tính của kim loại như kim loạimịn chặt hơn,hạt đồng đều,khử các khuyết tật, do đúc gây nên,nâng cao cơ tínhvà tuổi bền của sản phẩm

b Các hình thức gia công kim loại bằng áp lực

* Gia công nóng

- Gia công nóng:là hình thức gia công áp lực thực hiện ở nhiệt độ lớn hơn

nhiệt độ kết tinh lại

- Thực tế nhiệt độ gia công nóng kim loại T gcnong =(0,7−0,9)T chay

- Ở nhiệt độ gia công nóng kim loại có tính dẻo cao,trở lực biến dạng

giảm,do đó dễ gia công

- Gia công nóng có kèm theo quá trình phục hồi và kết tinh lại nên sau khigia công kim loại được phục hồi tính dẻo,không bị biến cứng,phục hồi cơ lýhóa tính

- Tuy nhiên gia công nóng có nhược điểm:ở trạng thái nóng khó gia côngnhững chi tiết nhỏ và mỏng vì dễ cháy hỏng.Kim loại nung ở nhiệt độ cao dễ

bị oxy hóa tạo nên lớp vảy oxit phủ trên bề mặt vật gia công làm độ bóng vàđộ chính xác thấp,chất lượng lớp bề mặt vật gia công thấp

- Khi gia công ở trạng thái nóng,nếu ngừng gia công ở nhiệt độ cao,tốc độlàm nguội vật gia công quá lớn dễ gây biến dạng,cong vênh hoặc nứt nẻ

*Gia công nguội

- Gia công nguội là hình thức gia công bằng áp lực ở nhiệt độ mà tại đó

không xảy ra quá trình kết tinh lại

- Nhiệt độ gia công nguội xác định theo biểu thức T gcnguoi =T kettinhlai

- Gia công nguội đạt độ chính xác,độ bóng và chất lượng bề mặt cao hơngia công nóng

- Gia công nguội kim loại không bị oxy hóa,không bị cháy nên không hao phíkim loại,vật gia công không bị hao hụt

1.3.2 Cán kim loại.

a Thực chất của quá trình cán.

- Quá trình cán là do kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ngượcchiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm cho chiều caophôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng Hình dạng của khe hở giữa hai trụccán quyết định hình dáng của sản phẩm Quá trình phôi chuyển động qua khehở trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi

- Cán không những thay đổi hình dáng và kích thước phôi mà còn nâng caochất lượng sản phẩm

- Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau quay ngược chiều nhau.Phôi có chiều dày lớn hơn khe hở giữa hai trục cán, dưới tác dụng của lực ma

AA

BB

- Khi cần dùng các thông số sau để biểu thị :

* Tỷ số chiều dài (Hoặc tỷ số tiết diện) của phôi trước và sau khi cán gọi làhệ số kéo dài

1

0 2

1

F

Fl

l

=

=

µ

* Lượng ép tuyệt đối : ∆h = ( h0 - h1) mm

* Quan hệ giữa lượng ép và góc ăn : ∆h = D.( 1 - cosα) mm

* Sự thay đổi chiều dài trước và sau khi cán gọi là lượng giãn dài :

T = N.f

f = tgβ

vì β là góc ma sát nên : T/N = tgβ = f

Lực N và T có thể chia thành hai thành phần : Nằm ngang và thẳng đứng :

- Để đảm bảo điều kiện cán vào cần tăng hệ số ma sát trên bề mặt trụccán.

a Dạng hình đơn giản

b Dạng hình phức tạp

Hình 1.4

+Dạng tấm : các sản phẩm dạng tấm được phân loại theo chiều dày củatấm thành :

* Mỏng : s = 0,2 đến 3,75 mm ; b = 600 đến 2200 mm

* Dày : s = 4 đến 60 mm ; b = 600 đến 5000 mm

L = 4000 đến 12000 mm

* Cuộn : s = 0,2 đến 2 mm ; b = 200 đến 1500 mm; l = 4000 đến 60000 mm − Dạng ống : Các sản phẩm dạng phẩm được phân ra thành hai loại : Ốngkhông có mối hàn và ống có mối hàn

* Ống không hàn được cán từ phôi thỏi có Φ = 5 đến 426 mm , chiều dàythành ống s = 0,5 đến 40 mm

* Ống có mối hàn được chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đócán để hàn giáp mối với nhau Loại này có đường kính ngoài đến 720 mm vàchiều dày đến 14 mm

- Dạng hình đặc biệt : Các sản phẩm đặc biệt gồm có các loại có hìnhdáng đặc biệt theo yêu cầu riêng như vỏ ô tô và các loại tiết diện thay đổi theochu kỳ

d Sơ đồ máy cán

Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo máy cán

1 Trục cán 2 Trục các đăng 3 Hộp giảm tốc

4 Khớp nối 5 Bánh đà 6 Hộp giảm tốc 7 Động cơ

1.3.3 Kéo kim loại.

a.Thực chất:Kéo sọi là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ khuôn kéo làm cho

tiết diện ngang của phôi giảm và chiều dài tăng.Hình dáng và kích thước củachi tiết giống lỗ khuôn kéo

b.Đặc điểm:

-Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội

-Kéo sợi có thể cho ta sản phẩm có độ chính xác cấp 2÷4 và độ bóng

c.Công dụng

-kéo sợi dùng để chế tạo các thỏi,ống sợi bằng thép và kim loại màu -kéo sợi còn dùng để gia công tinh bề mặt ngoài các ống cán có mối hànvà một số công việc khác

-có khả năng đạt độ chính xác cao hơn đúc

-Vật liệu sau khi kéo bị cứng nguội,độ bền tăng,độ dẻo giảm

-khuôn làm băng hợp kim cứng hoặc kim cương để tránh mài mòn nhanh

a)kéo sọi b)kéo ống

Hình 1.6:sơ đồ kéo kim loại

1.phôi 2.khuôn kéo 3.sản phẩm 4.lõi sữa lỗ

- Khi kéo sợi phôi 1 được kéo qua khuôn kéo 2 với lỗ hình có tiết diệnnhỏ hơn tiết diện phôi kim loại và biên dạng theo yêu cầu,tạo thành sản phẩm3.Đối với kéo ống,khuôn kéo 2 tạo thành mặt ngoài ống còn lỗ được sửađúng đưòng kính nhờ lõi 4 đặt ở trong

d.Quá trình kéo sợi:Tùy theo từng kim loại,hình dáng lỗ khuôn,mỗi lần kéo

tiết diện có thể giảm xuống 15%÷35% Tỷ lệ giữa đường kính trước và saukhi kéo gọi là hệ số kéo dài

( α)

σ

g f P d

d K

cot1

1

1

0

++

=

=

d0,d1:đường kính sợi trước và sau khi kéo (mm)

σ :giới hạn bền của kim loại (N/mm2)

473

PP

4

α :góc nghiêng của lỗ khuôn

f :hệ số ma sát

-Kéo sợi có thể qua một hay nhiều lỗ khuôn kéo nếu tỷ số giữa đườngkính phôi và đường kính sản phẩm vượt quá hệ số kéo cho phép.Số lượt kéocó thể được tính toán như sau

d d

k d

d k

d

k d

d k

d k

Lực kéo sợi phải đảm bảo:

-Đủ lớn để thắng lực ma sát giữa kim loại và thành khuôn,đồng thời để kimloại biến dạng

-Ứng suất tại tiết diện đã ra khỏi khuôn phải nhỏ hơn giới hạn bền cho phépcủa vật liệu nếu không sợi sẽ bị đứt

-Lực kéo sợi có thể xác định như sau: σ ( f gα)

F

F F

σ :giới hạn bền của kim loại lấy bằng trị số trung bình giới hạn bền của vật

liệu trước và sau khi kéo

0

F ,F1:tiết diện trước và sau khi kéo (mm2)

f :hệ số ma sát giữa khuôn và vật liệu

-Kéo sọi dùng để chế tạo và các thỏi,ống sợi bằng thép và kim loại màcó đường kính từ vài mm đến vài chục mm.kéo sợi còn để dùng gia công tinhbề mặt ngoài ống cán có mối hàn và một số công việc khác

e.Dung cụ và thiết bị kéo sợi

-Khuôn kéo:khuôn kéo sợi gồm khuôn 1 và đế khuôn 2,biên dạng lỗ hình của

khuôn gồm 4 phần,đoạn côn I là phần làm việc chính của khuôn có góc côn β=

0

24 ÷360(thường dùng nhất la 260),đoạn côn và II có góc côn 900là nơi để phôivào chúa chất bôi trơn,đoạn thẳng III có tác dụng định kính đoạn côn thoát phôi

IV có góc côn 600 để sợi ra dễ dàng không bị xước

-Vật liệu chế tạo khuôn là thep cacbon dụng cụ,thép hợp kim hoặc hợp kimcứng thường dùng các loại sau:CD80,CD100,CD130,30CrTiSiMo,Cr5Mo

1

II I

IV III

2

Hình 1.7 :khuôn kéo f.Máy kéo sợi:

-Máy kéo sợi có nhiều loại,căn cứ vào phương pháp kéo có thể chia làm 2loại:máy kéo thẳng hay máy kéo có tang cuộn:cũng có thể được phân loạitheo số lượng khuôn kéo,số sợi được kéo đồng thời

-Máy kéo thẳng dùng khi kéo các sợi hoặc ống có đương kính lớn khôngthể cuộn được(∅6÷10 hoặc lớn hơn).Lực kéo của máy từ 0.2÷75 tấn ,tốc độkéo 15÷45 m/ph

Tùy theo kết cấu của máy mà có thể kéo 1 hoặc 3 sản phẩm cùng mộtlúc.Để tạo chuyển động thẳng có thể dùng xích vít và êcu,thanh răng,bánhrăng,đầu ép vv

-Máy kéo sợi có tang cuộn dùng khi kéo sợi dài có thể cuộn tròn

được.Máy có tang cuộn có thể là một khuôn kéo a.Nhiều khuôn kéo khôngtrượt b và nhiều khuôn kéo có trượt c

-Trên máy kéo 1 khuôn dùng kéo những sợi hoặc thỏi co ∅6÷10 m.khi tangkéo 5 quay,sợi được kéo qua khuôn 2 đồng thời cuộn thành cuộn.Theo tốc độkéo,tang cấp sợi 1 liên tục quay để cấp cho khuôn kéo

-Trên máy kéo nhiều khuôn b sợi được kéo lần lượt qua một số khuôn (5÷19khuôn)và nhờ tang kéo trung gian 4,các ròng rọc căng sợi 3 nên trong quá trìnhkéo không xảy ra hiện tượng trượt

-Máy kéo sợi nhiều khuôn có sự trượt c thì các khuôn kéo có tiết diệngiảm dần và những khuôn kéo là những con lăn 3,sự quay của trống 5 đồngthời tạo nên tổng lực kéo của các khuôn

a

b

c

Hình 1.8:Máy kéo có tang cuộn

a-Máy kéo một khuôn

b-Máy kéo nhiều khuôn không trượt

c-Máy kéo nhiều khuôn có trượt

1.3.4 Ép kim loại

a.Thực chất:ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách

đẩy kim loại chứa trong buồng kín hình trụ ,dưới tác dụng của chày ép kimloại biến dạng qua lỗ khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chitiết

b.Một số sơ đồ ép kim loại

Hình 1.9:sơ đồ nguyên lý ép kim loại

Khi ép thanh,thỏi người ta có thể tiến hành bằng phương pháp ép thuận hoặcép nghịch.Với ép thuận a khi pistong1 ép kim loại trong xilanh 2 bị ép qua lỗhình của khuôn ép 4 chuyển động ra ngoài,cùng chiều chuyển động của pistong

ep Với ép nghịch b pistong 1 ép kim loại trong xilanh 2 bị ép qua lỗ hình củakhuôn ép 4 chuyển động ra ngoài ngược chiều chuyển động của pistong ép.Vớiép thuận kết cấu đơn giản hơn nhưng lực ép lớn vì ma sát giữa kim loại vàthành xilanh làm tăng lực ép cần thiết,đồng thời phần kim loại trong xilanhkhông thể ép hết lớn 10÷12% Eïp nghịch lực ép thấp hơn lượng kim loại cònlại trong xilanh ít hơn 6÷8% Nhưng kết cấu ép phức tạp

-Sơ đồ hình c trình bày nguyên lý ép ống,ở đây lỗ ống được tạo thành nhờ lõi

5 phôi ép có lõi rỗng để đặt lõi 5,khi pistong 1 ép kim loại bị đẩy qua khe hởgiữa lỗ hình của khuôn 4 và lõi tạo thành ống

- Khuôn ép dạng hình côn,có góc côn thành bên từ 20-30 độ,chiều dài đoạn

hình trụ từ 5-8mm,được sử dụng nhiều vì kết cấu tương đối đơn giản kết cấu hình phểu ,kim lọa biến dạng đều hơn nhưng gia công khó khăn hơn,còn kết cấu hình trụ dễ gia công nhưng kim loại biến dạng qua khuôn khó hơn

- Vật liệu chế tạo khuôn là thép hợp kim chứa W,V,Mo,Cr vv.hoặc hợpkim cứng

d.Đặc điểm và ứng dụng

-ép là phương pháp sản xuât các thanh thỏi có tiết diện định định hình có năngsuất cao ,độ chính xác và độ nhãn bề mặt cao,trong quá trình ép,kim loại chủyếu chịu ứng suất nén nên tính dẻo tăng,do đó có thể ép được những sảnphẩm có tiết diện ngang phức tạp.Nhược điểm của phương pháp là kết cấuép phức tạp,khuôn éo yêu cầu chống mòn cao.phương pháp này được ứngdụng rộng rãi để chế tạo các thỏi kim loại màu có đường kính từ 5÷200mm,các ống có đường kính ngoài đến 800 m,chiều dày 1.5÷8 mm và một sốprofil khác

e.Một số sản phẩm ép.

Hình 1.11:sản phẩm ép 1.3.5 Rèn tự do

a.Thực chất:Rèn tự do là một phương pháp gia công áp lực mà kim loại

biến dạng không bị không bị khống chế bởi một mặt nào khác ngoài bề mặttiếp xúc giữa phôi kim loại vơi dụng cụ gia công(búa và đe).Dưới tác động củalực P do búa 1 gây ra và phản lực N từ đe 3,khối kim loại 2 biến dạng,sựbiến dạng chỉ khống chế bởi hai mặt trên và dưới,còn các mặt xung quanhhoàn toàn tự do

P

N N

P

1 2 3

Hình 1.12:sơ đồ rèn tự do b.Đặc điểm:

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt không cao,năng suất thấp

- Chất lượng và tính chất kim loại từng phần của chi tiết khó đảm bảogiống nhau nên chỉ gia công các chi tiết đơn giản hay các bề mặt không định hình -Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề công nhân

-Thiết bị và dụng cụ rèn tự do đơn giản

-Rèn tự do được dùng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc hay hàng loạtnhỏ.Chủ yếu dùng cho sữa chữa và thay thế

c.Dụng cụ

- Nhóm 1:là những dụng cụ công nghệ cơ bản như các loại đe,búa,bàn

là,bàn tóp,sấn chặt,mũi đột

- Nhóm 2:là những dụng cụ kẹp chặt như các loại kềm,êtô và các cơ cấukẹp chặt khác

- Nhóm 3:là những dụng cụ kiểm tra đo lường:êke,thước cặp(đo trong,đongoài,đo chiều sâu,các loại compa

d.Máy rèn tự do:Máy búa hơi

1.3.6 Dập thể tích

a.Thực chất:dập thể tích là phương pháp gia công áp lực trong đó kim loại

biến dạng trong một không gian hạn chế bởi bề mặt lòng khuôn.,dùng lực épkim loại đã nung nóng (800-10000C) điền đầy vào khuôn kín tạo hình dángphức tạp,dạng khối

Hình 1.13: sơ đồ dập kim loại

b.Đặc điểm

- Độ chính xác và chất lượng bề mặt cao hơn đúc,rèn tự do,giảm hao hụt

kim loại và giảm gia công bề mặt chi tiết

-Khuôn phức tạp và mắc tiền nên chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt -Ít phụ thuộc vào tay nghề công nhân,dễ cơ khí hóa và tự động hóa

c.Máy dập thể tích:máy dập trục khuỷu hay máy dập thủy lực

1.3.7 Dập tấm

a.Thực chất:Dùng chày ép các tấm kim loại mỏng qua khuôn tạo ra chi tiết

với hình dáng mong muốn

-Dập tấm là một phương pháp gia công áp lực tiên tiến để chế tạo các sảnphẩm hoặc chi tiết bằng vật liệu tấm thép bảng hoặc thép dải

-Dập tấm được tiến hành ở trạng thái nguội (Trừ thép cacbon có S > 10mm) Nên còn gọi là dập nguội

-Vật liệu dùng trong dập tấm : Thép cácbon, thép hợp kim mềm, đồng vàhợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, niken, thiếc, chì và vật liệu phi kimnhư : Giấy cactông, êbôníc, fip, amiăng, da

b Đặc điểm:

-Năng suất lao động cao, dễ tự động hóa và cơ khí hóa

-Chuyển động của thiết bị đơn giản, công nhân không cần trình độ cao, đảmbảo độ chính xác cao

-Có thể dập được những chi tiết phức tạp và đẹp có độ bền cao

c Công dụng

-Dập tấm được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt ngànhchế tạo máy bay, nông nghiệp, ô tô, thiết bị điện, dân dụng

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY ÉP VÀ

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY ÉP

2.1.1 Định nghĩa:

- Máy ép là thiết bị cơ khí dùng để gia công áp lực mà công biến dạngđược sản sinh ra nhờ truyền động cơ khí,truyền động ma sát hay áp lực chấtlỏng

2.1.2 Ứïng dụng của máy ép:

- Máy ép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

a Đối với máy ép trục khuỷu :

-Thực hiện được nhiều nguyên công trong công nghệ dập tấm,như cắthình,đột lỗ,dập sâu , uốn

b.Đối với máy ép ma sát trục vít.

- Dùng ở dạng sản xuất hàng loạt lớn do năng suất thấp nhưng rất phùhợp trong dạng sản xuất hàng loạt nhỏ vì tính vạn năng của nó cao.Máy cókhả năng làm thay công nghệ trên máy búa và máy dập nóng,thậm chí dùngtrong cả trong công nghệ kẹp nguội như nắn,uốn,cắt

c.Đối với máy ép thủy lực.

- Được ứng dụng rộng rãi:rèn tự do,rèn khuôn ép,chất dẻo hoặc cácvật liệu như kim loại,ép bột kim loại

2.2 CÁC LOẠI MÁY ÉP THƯỜNG DÙNG

2.2.1 Máy ép trục khuỷu.

- Máy ép trục khuỷu có lực ép từ 16÷10000tấn.Máy này có loại hànhtrình đầu con trượt cố định gọi là máy có hành trình cứng;có loại đầu contrượt có thể điều chỉnh được gọi là hành trình mềm.Nhìn chung các máy lớnđều có hành trình mềm.Trên máy dập cơ khí có thể làm được các công việckhác nhau :rèn trong khuôn hở,ép phôi,đột lỗ,cắt bavia Sơ đồ nguyên lý đượctrình bày ở hình sau

-Nguyên lý làm việc của máy như sau:động cơ(1) qua bộ truyền đai(2)truyền chuyển động cho trục(13) ,bánh răng(12) ăn khớp với bánh răng (11) lắplồng không trên trục khuỷu(14).Khi đóng ly hợp(10) trục khuỷu(14) quay ,thôngqua tay biên(5) làm cho đầu trượt(6) chuyển động tịnh tiến lên xuống ,thựchiện chu trình dập.Đe dưới(8) lấp trên bệ nghiêng có thể điều chỉnh được vịtrí ăn khớp của khuôn trên và khuôn dưới.

-Đặc điểm của máy ép trục khuỷu: Chuyển động của đầu trượt êm hơnmáy búa ,năng suất cao,tổn hao năng lượng ít,nhưng có nhược điểm là phạm

vi điều chỉnh hành trình bé,đòi hỏi tính toán phôi chính xác và phải làm sạchphôi kỹ trước khi dập

Hình 2.1: sơ đồ nguyên lý máy ép trục khuỷu 2.2.2 Máy ép thủy lực:

-Nguyên lý làm việc của máy như sau:Động cơ chuyển động quay bơm đầu

2, lấy từ bể dầu 12 qua van tràn và van tiết lưu đến hệ thống van phân phối 6theo đường dẫn dầu I đến Xi lanh 7 thực hiện quá trình ép đẩy đầu trượt 8 đixuống, đồng thời dầu theo đường ống II qua van phân phối để về lại bể chứadầu 12 Ở hành trình về của piston sẽ theo chiều ngược lại tức là vào xi lanhtheo đường ống II và ra khỏi xi lanh ở đường ốngI Sự đảo chiều của pitonđược điều khiển bởi hệ thống van phân phối 6

- Ưu điểm và nhược điểm :

-Ưu điểm :

+ Lực ép được kiểm soát chặt chẽ trong từng chu kỳ

+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nàocủa hành trình làm việc

+ Khó xảy ra quá tải

+ Lực tác dụng làm biến dạng vật liệu rất êm và từ từ

+Tốc độ chuyển động của đầu trượt cố định và có thể điều chỉnhđược,có thể thay đổi được chiều dài hành trình.

+ Làm việc không có tiếng ồn

+ Hệ thống điều khiển tự động hóa

+ Năng suất và hiệu quả cao

- Các máy dập ma sát trục vít có lực ép từ 40÷630 tấn

- Nguyên lý làm việc của máy như sau: Động cơ (1) truyền chuyển độngqua bộ truyền đai (2), làm quay trục (4) trên đó có lắp các đĩa ma sát (3)và(6).Khi nhấn bàn đạp (11) cần điều khiển (10) đi lên,đẩy trục(4) dịch chuyển sangphải và đĩa ma sát (3) tiếp xúc với bánh ma sát (5) làm trục viït quay theo chiềuđưa đầu búa đi xuống Khi đến vị trí cuối của hành trình ép , vấu (9) tỳ vaòcử (8) làm cho cần điều khiển (10) đi xuống , đẩy trục (4) qua trái và đĩa masát (6) tỳ vào bánh ma sát (5) làm trục vét quay theo chiều ngược lại,đưa đầutrượt đi lên , đến cử hành trình(7) cần (10) lại được nhấc lên trục (4) đượcđẩy sang phải , lặp lại quá trình trên Máy dập ma sát có chuyển động đầu ,trượt êm tốc độ ép không lớn nên kim loại biến dạng triệt để hơn so với máybúa , hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi khá rộng

Hình 2.3:sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít 2.3 PHÂN LOẠI MÁY ÉP TRỤC KHUỶU THEO TÍNH NĂNG CÔNG NGHỆ

- Theo tính năng công nghệ,máy ép chia ra làm hai nhóm:dập tấm và dập

thể tích

-Máy ép dập tấm so với máy ép dập thể tích cần có tính vạn nănghơn,vùng làm việc và chiều dài hành trình đủ lớn.Còn đối với máy dập thểtích do phải thắng trở lực biến dạng lớn,vật dập và khuôn có kích thướckhông lớn nên hành trình và kích thước vùng làm việc của máy nhỏ hơn máy épdập tấm.Ngược lại khi dập thể tích nóng,do thời gian biến dạng cần rútngắn để phôi khỏi nguội nên máy ép thể tích cần có hành trình nhanh.Mặtkhác để đảm bảo độ chính xác và tiêu tốn năng lượng tối thiểu máy ép dậpthể tích cần có độ cứng cao

-Mối nhóm máy ép có thể chia ra những nhóm nhỏ hơn

+Máy ép có công dung chung

+Máy ép tự động

Máy ép trụ c khuỷu

Để dậ p nguộ i Để dậ p nóng và nửa nóng Uố n

Máy ép dậ p vuố t

Máy ép uố n

Có nhiề u vị trí Có truyề n độ ng phía dưới Máy tự độ ng có đầ u trượ t tùy độ ng

Công dụ ng chung Máy cắ t thép hình và thép vụ n Máy ép dậ p nóng Máy rèn ngang Máy ép dậ p nổ i Máy ép cắ t Máy ép uố n và nắ n Máy rèn hướng kính

Cán rèn

Hình 2.4:Phân loại máy ép trục khuỷu 2.4CÁC DẠNG SẢN PHẨM ĐƯỢC GIA CÔNG TRÊN MÁY ÉP TRỤC KHUỶU

Uố n Biến phôi thẳng thành phôi congDậ p nổ i Thay đổi hình dạng của sản phẩm

nhưng không làm thay đổ i chiề u dày của vậ t liệ u,đượ c thự c hiệ n nhờ phầ n lồ i phầ n lõm tương ứng của các bộ phậ n của khuôn

Dậ p dấ u Tạ o dấ u hay vế t lõm trên chi tiế t

rồ i sau đó khoan lỗ cho chính xác,ghi rõ loạ t sản xuấ t hay lôgo của sản phẩ m

Dậ p phố i

hợ p Đồvài nguyên công khác nhau trong ng thời thực hiện hai hoặc một

mộ t bộ khuôn sau mộ t hành trình của máy với mộ t lầ n đặ t phôi

Tên nguyên

công Hình vẽ chi tiết Định nghĩa và đặ các nguyên côngc điểm

Cắ t vậ t liệ u thành các phầ n theo đường bao không khép kín Cắ t phôi

Cắ t cụ c bộ mộ t phầ n vậ t liệ u ra khỏi phôi

Tách mộ t phầ n kim loạ i theo mộ t đường bao khép kín,phầ n kim loạ i tách ra là chi tiế t

cắ t vậ t liệ u theo đường bao khép kín để tạ o lỗ suố t trên chi tiế t hoặ c trên tấ m.phầ n vậ t liệ u cắ t ra là phế liệ u

tách mộ t phầ n vậ t liệ u theo đường bao không khép kín.phầ n vậ t liệ u tách ra không rời khỏi chi tiế t Cắ t phôi phẳ ng,phôi cong hoặ c phôi rỗ ng thành hai hoặ c mộ t vài chi tiế t riêng biệ t.

Áp dụ ng khi chế tạ o những chi tiế t không đố i xứng,ban đầ u chế tạ o thành phôi đố i xứng sau đó cắ t chia Cắ t bỏ kim loạ i thừa theo đường bao ngoài hoặ c phầ n mép không đề u của chi tiế t cong hoặ c chi tiế t đã dậ p vuố t

Cắ t bỏ phầ n lượ ng dư công nghệ rấ t nhỏ theo đường bao của phôi hoặ c lỗ nhằ m mụ c đích đạ t đượ c hình dạ ng và kích thước chính xác,bề mặ t cắ t sạ ch và vuông góc với bề mặ t chi tiế t

2.5 CHỌN MÁY THIẾT KẾ

2.5.1 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

-Hiện nay những thiết bị dùng trong dập nguội có nhiều chủng loại phùhợp với từng yêu cầu công nghệ khác nhau trong ngành gia công áp lực Ơ í đây

ta phải thiết kế máy đột dập phục vụ cho quy trình công nghệ sản xuất chấnlưu mà cụ thể là dùng cho các nguyên công đột ,cắt các loại tôn mà trong cácchủng loại máy hay được sử dụng rộng rãi là chủng loại máy ép lệch tâm vàtrục khuỷu

-Nguyên lý làm việc của hai chủng loại máy này hoàn toàn tương tự nhauđều sử dụng cơ cấu tay quay thanh truyền trong truyền động cơ khí để biếnđổi chuyển động quay của trục lệch tâm hay trục khuỷu thành chuyển độüngđầu trượt để thực hiện nhiều nguyên công trong công nghệ dập tấm như cắthình ,đột lỗ ,dập sấn uốn Nhưng chủng loại máy ép dùng trục lệch tâm cóhành trình làm việc của đầu ép nhỏ và lực ép bé hơn so với máy ép trụckhuỷu Vì vậy ,ta chọn phương án là thiết kế máy ép trục khuỷu

-Dựa vào các kiểu thân máy , người ta chia ra làm hai kiểu: Thân hở vàthân kín

+Kiểu thân hở: Là kiểu thân máy có dạng chữ E có ưu điểm là gọnnhẹ, mở rộng được phạm vi, đưa phôi cả ba phía bàn máy Kiểu này thườngcó lực dập không lớn hơn 100 tấn còn khi yêu cầu lực dập lớn hơn nữa người

ta dùng kiểu thân kín Thân máy được liên kết với nhau bằng kết cấu hàn haybulông giàng

+Kiểu thân kín có độ cứng nòng cao: Thân máy bị biến dạng khi có tảitrọng , sản phẩm dập ra có độ chính xác cao Việc đưa phôi vào máy thựchiện 2 phía trước sau Ngoài việc phân loại trên, thân máy còn chia làm 2 kiểu:một trục và hai trục

+Thân máy kiểu một trục : Là dạng thân máy có bộ phận truyền độngnằm về một phía của thân máy (hình 2-5 a) biên máy mang đầu trượt nằmngoài gối đỡ của thân máy,gọi là thân máy có trục công xôn Nhược điểm củaloại thân máy này là độü cứng của trục chính

+Thân máy kiểu 2 trục: Là loại thân máy có bộ phận truyền động ,bố trí ở 2 phía của thân máy (hình 2-5 b) Biên máy mang đầu trượt nằm giữa 2gối đỡ của thân máy nên độ cứng vững của thân máy cao Thân máy kiểu 2trục thường có kiểu thân nghiêng được và thân cố định , loại thân nghiêng đượccó ưu điểm là sản phẩm sau khi dập rời khỏi lòng khuôn , được ra theo chiềunghiêng của thân máy

Hinh 2.5 kết cấu thân máy 2.5.2 Phân tích các kết cấu máy

-Về nguyên lý làm việc của máy ép trục khuỷu có chuyển động chínhlà chuyển động tịnh tiến lên xuống của đầu trượt mang chày tạo ra chuyểnđộng dập Để tạo ra được chuyển động tịnh tiến này , ta đưa ra một sốphương án:

a Chuyển động tịnh tiến nhờ trục khuỷu 2 trụ.

-Đặc điểm chuyển động của cơ cấu này là biến chuyển động quay nthành chuyển động tịnh tiến lên xuống của đầu trượt

- Cơ cấu này có 2 ưu điểm là đơn giản , hiệu suất cao , độ cứng vững củađầu trượt lớn và hành trình làm việc của đầu ép lớn

b Chuyển động tịnh tiến nhờ trục lệch tâm kiểu 1 trục:

-Đặc điểm của chuyển động này là biến chuyển động quay trục lệchtâm CO1 thành chuyển động lên xuống của đầu trượt

-Nhưng ở cơ cấu này có đặc điểm là do dùng trục lệch tâm để truyềnchuyển động nên lực ép không lớn lắm, độ cứng vững thấp hành trình làmviệc nhỏ ,ưu điểm là đơn giản dễ chế tạo

c Cơ chế chuyển động thông qua các khâu bản lề:

-Đặc điểm của cơ cấu truyền động: biến chuyển động quay của khuỷu 1thành chuyển động tịnh tiến của đầu trượt Ta thấy ở loại cơ cấu này truyềnđộng rất phức tạp , chiếm không gian máy lớn do dùng cơ cấu thanh truyền vàkhuỷu bản lê,hiệu suất truyền động thấp , hành trình làm việc nhỏ , không đápứng được tính năng kinh tế Kỹ thuật khi thiết kế máy

d Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin.

- Cơ cấu hình sin chuyển động quay toàn vòng thành chuyển động tịnh tiếnqua lại hay ngược lại Ở đây con trượt 2 đóng vai trò thanh truyền khâu 1 quaytròn quanh O làm đầu trượt 2 trượt trong khe k :Nhờ sự trượt trong khe k củakhâu 2 làm cho khâu 3 mang đầu trượt gắn liền với khe chuyển động lên xuống Ta thấy việc hoạt động của cơ cấu rất phức tạp hiệu suất thấp độ cứngvững thấp nên không đáp ứng được tính năng kỹ thuật khi thiết kế

-Kết luận: Qua việc phân tích và đưa ra các phương án thiết kế của cơ cấu

chấp hành như trên Ta thấy cơ cấu chuyển động tịnh tiến nhờ tay quay contrượt là tối ưu ,hiệu quả về mặt tính năng kỹ thuật , hiệu suất cao phù hợpvới yêu cầu kỹ thuật cần thiết kế

2.5.3 Chọn phương án thiết kế

- Qua việc phân tích chủng loại máy ép và một số cơ cấu truyền độngcùng với yêu cầu công nghệ chế tạo ta rút ra một số yêu cầu chính để chếtạo máy ép dùng để đột dập

- Thân máy phải vững chắc đặc biệt là trục chính của máy

- Máy dùng để đột dập với lực dập 60 tấn nên thân máy 2 trụ , có bộtruyền động cả 2 phía ,tay biên và con trượt nằm ở giữa nên độ cứng vững caothân máy có độ nghiêng bằng 00

-Loại máy ta thiết kế là loại máy vạn năng dùng trong công nghệ dập ,đột lỗ, dập sâu, uốn, dập tấm sản phẩm làm ra có độ chính xác lớn.Đồng thời kết cấu chính của máy cũng đơn giản ,dể chế tạo , lắp ráp điềukhiển , phụ tùng thay thế có thể gia công được tại nơi sản xuất ,sử dụng bảoquản dễ dàng Đây là những ưu điểm về mặt kỹ thuật của máy dẫn đến giáthành hạ

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý phương án chọn

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC

CƠ CẤU KHUỶU- BIÊN- ĐẦU TRƯỢT 3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC :

-Máy ép trục khuỷu đơn động hiện nay đang chiếm một tỷ lệ lớn trongngành gia công áp lực , nó đa dạng về kiểu máy phong phú về chủng loại ,mức độ hiện đại ngày càng tiến bộ , hình dáng công nghiệp ngày càng đổimới, nhưng nhìn chung về cơ bản đều có một nguyên tắc chuyển động giốngnhau

3.1.1 Sơ đồ động của máy ép trục khuỷu :

Hình 3-1: sơ đồ nguyên lý

1 Động cơ 2 Bánh đai nhỏ 3 Bánh đai lớn 4 Phanh hãm

5 Tay biên 6 Con trượt 7 Bàn máy 8 Đe dưới

9 Rãnh trượt 10 Ly hợp 11 Bánh răng lớn 12 Bánh răng nhỏ

13 Đe dưới 14 Trục khuỷu

3.1.2 Nguyên lý làm việc của máy ép trục khuỷu :

- Qua sơ đồ động ta thấy : Khi mở máy mô tơ 1 quay và truyền động đếnbộ truyền bánh đai và ở đầu phải của trục I có lắp bánh răng nhỏ (12) được

ăn khớp với bánh răng ở trục II ( trục khuỷu ) khi chưa sử dụng cơ cấu điềukhiển thì bộ phận ly hợp (10) chưa làm việc lúc đó bánh răng lớn quay trêntrục chính (trục khuỷu).Trục chính vẫn đứng yên , trục chính quay khi ta yêucầu động tác đột dập, bằng cách điều khiển bộ phận điều khiển, thông quabộ phận này cơ cấu ly hợp làm việc ,chuyển động quay của bánh đà sẽ đượctruyền tới trục chính Khi trục chính quay thì đầu trượt (6) sẽ được thực hiệnchuyển động tịnh tiến trong máng dẫn rãnh trượt (9) Phanh (4) gài trên trụckhuỷu để giữ cho đầu trượt dừng lại ở điểm chết trên sau khi ly hợp đã rakhớp, hoặc khi đầu trượt dừng lại ở một vị trí bất kì lại có thể rơi theotrọng lượng

3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

3.2.1 Các số liệu ban đầu

Thiết kế máy ép trục khuỷu thân hở có lực ép danh nghĩa P = 6o tấn Tra bảng (1-1) tính năng kỹ thuật của máy ép trục khuỷu đơn động loạithân hở (TCVN 1086-71) [6]

Hành trình đầu trượt S =100 mm

Số hành trình đầu trượt trong 1 phút n = 52 lần / phút

Khoảng cách từ đầu trục của đầu trượt đến thân máy C = 260 mm

Khoảng cách lớn nhất giữa bàn và đầu trượt khi đầu trượt ở vị tríthấp nhất

H = 340 mm

Khoảng cách giữa 2 sống trượt A = 340 mm

Khoảng điều chỉnh giữa bàn và đầu trượt là : 80 mm

Chiều dày tấm lót dưới khuôn dập : h = 80 mm

Độ nghiêng thân máy : 300

Dựa vào các số liệu ,tính năng kỹ thuật của máy ta đi tính và thiết kếđộng học máy gồm :hành trình và tốc độ đầu trượt

3.2.2.Hành trình và tốc độ đầu trượt

a Hành trình

-Trong các máy ép cơ khí ,để biến đổi chuyển động của trục khuỷu thànhchuyển động tịnh tiến của đầu trượt người ta áp dụng phổ biến cơ cấu tayquay thanh truyền (khuỷu-biên).Khi thiết kế máy ta cần phải xác định các thôngsố động học(quy luật thay đổi hành trình ,tốc độ và gia tốc của đầu trượt +Hmin,Hmax:chiều cao khép kín nhỏ nhất và lớn nhất của máy

+S=2R :hành trình toàn bộ của máy

+ Sα :Hành trình tức thời của máy tương ứng với góc quay α

+α :Góc quay trục khuỷu tính từ đường trục tới bán kính

khuỷu(ngược chiều quay trục khuỷu)

+β :Góc kẹp giữa biên và đường trục

+R,L :Bán kính khủyu và chiều dài biên R=OA,L=AB

+λ=

L

R

:hệ số tay biên

+ω :tốc độ không đổi của trục khuỷu

+B1,B2 :Điểm chết trên và điểm chết dưới của máy

100

260 80

O R

+ Bán kính lệch tâm trục khuỷu R = 50 mm

+ Chiều dài tay quay L = 500 mm

+ Hành trình của đầu trượt S =100 mm

-Từ công thức trên ta thấy Sα =R.f phụ thuộc vào góc α và λ

-Trong đó :α:Góc quay của trục khuỷu được từ ĐCD

-Do đó : Sα cũng tính từ điểm chết dưới ngược chiều với chiều quay củatrục khuỷu

L

R

=

λ :hệ số chiều dài tay biên

-Đê øđơn giản trong việc tính toán người ta tính sẵn các giá trị của f phụthuộc vào α và λ,biết được giá trị của f đem nhân với R thì ta được giá trị

λ

- Đối với máy ép trục khuỷu đơn động lực ép danh nghĩa được tạo nênkhi góc quay của trục khuỷu từ 50 → 300 tính từ điểm chết dưới của đầutrượt ,ngược với chiều chuyển động đi xuống của đầìu trượt.

-Để đạt được hiệu quả tốt nhất khi dập ta chọn góc α =300 vì ở đólực dập lớn

Tra bảng(1-3)theo trang28,[6]với góc α =300ta có f =0,146

⇒ Khoảng hành trình làm việc

R

Sα = f=50.0,146=7,3mm

b Tốc độ của đầu trượt

-Sau một vòng quay của trục khuỷu đầu trượt đi qua 2 vị trí ĐCT vàĐCD.Qua mỗi vị trí đầu trượt thay đổi vị trí chuyển động Giai đoạn bắt đầudập ,đầu trượt có 1 trị số tốc độ nào đó sau đó hãm dần tới 0 tốc độ đầutrượt phụ thuộc vào bán kính lệch tâm R,vị trí góc làm việc và số vòng quaycủa trục khuỷu Tốc độ lớn nhất của đầu trượt được tính :

Chuyển vị của đầu trượt

d d

ω :Tốc độ góc của trục khuỷu

Do đó : =ω sinα + 2 sin2α

K R

B

Tốc độ trung bình của đầu trượt :Vtb =

30

n.Sm/s

=

⇒

Gia tốc của đầu trượt

-Lấy đạo hàm của công thức (3-2) đối với thời gian ,ta có công thức gia tốccủa đầu trượt là :

d d

dv dt

(1 4 ) 0

04

=αλ+α

=ααλ+α

cossin

cossinsin

sinα =0 khi α=0 hay α=1800

−

=α

⇒

=αλ

2 = π.n= , . = ,

Vận tốc truyền của thanh truyền :

-Thanh truyền là bộ phận chuyển động phức tạp trong mặt phẳng thẳnggóc với đường tâm trục khuỷu Đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiếntheo đầu trượt Đầu to thanh truyền chuyển động quay tròn quanh đường tâmtrục khuỷu với vận tốc coi như không đổi

Vì vậy chuyển động thanh truyền biến thiên theo quan hệ sau đây :

=

β

arcsin

sinarcsin

=

αα

d.d

ddt

=α

β

cos

cosd

d

αλ

−

ωλ

=β

αωλ

=

sin

.cos

cos

1 Gia tốc góc của thanh truyền

Đạo hàm 3-3 theo thời gian ta được :

α

ωω

=α

ddt

( )

2 2

1

1

αλ

−

αλ

−λω

−

=ξ

-Tính toán động lực học của máy thực chất là đi xác định các lực tácdụng lên cơ cấu máy và phương chiều của chúng ,mục đích là xác định lựctác dụng lên các khâu : Đầu trượt ,thanh truyền và cuối cùng là tìm các hệ sốlực tác dụng lên khâu dẫn (trục khuỷu ) Từ các thông số kỹ thuật của máyđã chọn và lực ép danh nghĩa của máy

4.1 LỰC ÉP DANH NGHĨA VÀ LỰC ÉP CHO PHÉP CỦA ĐẦU TRƯỢT :

- Một trong những thông số kỹ thuật cơ bản và quan trọng là lực ép danhnghĩa hay còn gọi là lực ép Đối với ép trục khuỷu góc quay trục khuỷu α

từ (50÷300 ) tính từ điểm chết dưới của đầu trượt ngược với chiều chuyểnđộng đi xuống của nó

- Lực ép danh nghĩa không phải là lực cố định mà phụ thuộc vào gócquay và chiều dài hành trình S (mm) của đầu trượt Như vậy muốn xác địnhlực ép danh nghĩa trước hết ta phải xác định phần hành trình làm việc củađầu trượt Trong thực tế ,hành trình lực có lực danh nghĩa râït nhỏ so vớihành trình tính toán trong thuyết minh Lực ép danh nghĩa chỉ phát sinh khi hànhtrình đầu trượt gần tới điểm chết dưới

- Lực ép danh nghĩa là lực lớn nhất tác dụng vào đầu trượt Không làm

hư hỏng đến các bộ phận máy.Do đó,khi tính toán lực ép cần lưu ý máy épcó 1 hệ số an toàn và độ bền trong phạm vi lực giới hạn đã cho , gọi là lựccho phép của đầu trượt

-Tachọn lực ép danh nghĩa :

+Lực ma sát các khớp động

Tại đầu ép B

+Lực ép để làm biến dạng và cắt vật liệu Pc

+Lực quán tính Pqt

Hình 4.1:Phân tích động học cơ cấu tay biên,trục khuỷu

-Lực ma sát giữa đầu trượt và rãnh trượt (do lực ma sát nhỏ có thể bỏqua )

Ta có : P1 =P c +P qt

-P1: Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền và đẩy thanh truyền Phân tíchP1 thành 2 lực :

+Lực P tt : tác dụng dọc theo đường tâm thanh truyền

+Lực N : tác dụng theo phương thẳng góc với đường tâm đầu trượt

-Ta có : N = P1 tg β , Ptt =

β

cos

P1

-Tại C : Ptt được phân tích ra thành 2 thành phần :

+ Lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Ztác dụng lên tâm chốt khuỷu

=β+α

Trong đó : LA là khoảng cách từ lực N đến tâm khuỷu

MN =M(l.cosβ+Rcosα) =P1tgβ(lcosβ+Rcosα)

α1

4.3.KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LỰC MOMEN TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU :

-Tính khối lượng sơ bộ của đầu trượt :

M = V.d

Với d : Khối lượng riêng (d = 7,8 kg/dm2)

Đầu trượt có hình khối chữ nhật : a = 300 mm , b = 250 mm , c = 500 mm ⇒V =300.250.500 =37,5dm3

Vậy khối lượng M = 37,5 7,8 = 292,5 (Kg)

-Lực quán tính đầu trượt :

Pqt=−MRω2cosα

-Lực quán tính phụ thuộc vào góc quay α (hành trình đầu trượt ) vì vậy

lực quán tính tương ứng với góc quay α=300(tính ngược chiều ω từ ĐCD)

Lực nàyứng với điểm bắt đầu làm việc :

(5,44) 0,866.10 374,8( )

50.5,292

10.30cos.44,5.50.5,292

3 2

3 0

N P

(Dấu trừ thể hiện lực quán tính đi xuống)

Vậy lực quán tính có lợi cho lực ép vì cùng chiều với lực ép

-Lực tác dụng lên đầu nhỏ của thanh truyền :

β

L

R tg

Vậy : N = 599625,2.0,1 =59962,52 (N)

-Lực Ptt tác dụng theo đường tâm thanh truyền

Ptt = P1 ( ) 602604,7369

7,5cos

12,599625cos

5.1.1 Tính chọn động cơ điện

-Việc chọn động cơ điện cho máy là một vấn đề quan trọng trong việcthiết kế để cho động cơ không bị làm việc quá tải, tổn hao năng lượng, làm

giảm tuổi thọ của động cơ Vì vậy, tiến trình tính toán động cơ điện sao chocó số vòng quay thích hợp, để đảm bảo yêu cầu này ta cần tính công suấtmáy.

Trong đó : S = 100 mm = 0,1 m : Hành trình dập

n = 52 lần / phút : Số lần dập trong gian một phút

60

1,0.52

s m

Lực quán tính phụ thuộc vào góc quay α

- Đối với máy ép trục khuỷu lực đập danh nghĩa ứng với góc quay trụckhuỷu α = ( 5- 300) tính từ điểm chết dưới của đầu trượt ngược với chiềuchuyển động đi xuống của nó

- Do đó, để lực quán tính lớn nhất khi cosα lớn nhất Cosα lớn nhất khi α

N N

η

≥

Với ηd = η1 η2 η3 : Hiệu suất của máy

Trong đó: η1 = 0,94 : Hiệu suất của bộ truyền đai.

η2 = 0,97 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng.

η3 = 0,985 : Hiệu suất của một cặp ổ trượt.

+ Số vòng quay : n = 1460 vòng/ phút.

+ Hiệu suất động cơ :ηđc = 0,88

5.1.2 Phân phối tỷ số truyền.

-Ta có tỷ số truyền chung của máy:

Nên im = iđ.ibr

Trong đó : iđ : Tỷ số truyền của bộ truyền đai

ibr : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng [2-2] theo trang 32 ,[2]⇒ iđ = 2  6

Chọn iđ = 5,5

5,1

5,5

08,

i

i i

5.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

- Các số liệu đã biết

+Động cơ không đồng bộ 3 pha: N = 7,5 KW

+Số vòng quay: n = 1460 vòng / phút

+Tỷ số truyền: iđ = 5,5

ibr = 5,1

Im = 28,08

+ Số vòng quay của trục khuỷu: n = 52 vòng / phút

+ Hành trình dập: S = 100 mm

5.2.1 Thiết kế bộ truyền đai.

a/ Chọn loại đai :

-Ta chọn loại đai thang.

Tra bảng [ 5-11] theo trang 92,[2]

ao = 14 mm

h = 10,5 mm

a = 17 mm

ho = 4,1 mm

F = 138 mm2

b/ Xác định đường kính bánh đai:

- Đường kính D1 của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng 5.14/93 [2] Có D1 = 140 mm

- Kiểm nghiệm lại vận tốc của đai theo điều kiện vận tốc:

s m V

,

100060

146014014

3

(thỏa điều kiện)

-Tính đường kính bánh đai lớn D2:

D2 = i.D1.(1 - ξ)

Với ξ = 0,02 : Hệ số trượt đai thang

iđ = 5,5 :Tỷ số truyền

Chọn D2 = 800 mm

c/ Tính sơ bộ khoảng cách trục A

-Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện sau:

0,55(D2 + D1) + h ≤ A ≤ 2(D1 + D2) Trong đó: h = 10,5 mm : Chiều cao tiết diện đai

Nên 0,55(800 + 140) + 10,5 ≤ A ≤ 2(800 + 140)

⇔ 527,5 mm ≤ A ≤ 1880 mm công thức [ 5- 16] theo trang 94,[2] với i = 5,5

d Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A.

-Theo khoảng cách trục A đã chọn ta tính chiều dài đai:

A

)DD()DD(AL

42

2

2 1 2 2

1

−++

π+

mm,

)(

)(

,

L

05

3067

7204

140800800

1402

143720

2

2

=

−+

++

=

-Tra bảng [ 5-12] theo trang 92 ,[2]⇒ L = 3150 mm

Kiểm nghiệm số vòng quay của đai trong 1 giây:

s/vgu

8)(

2)(

1 2

2 2 1 2

140 14 3 3150

α1 = 180 0 - (800 - 140)/ 766 570 = 130,880

α2 = 180 0 + (800 - 140)/ 766 570 = 229,110

f Xác định số đai cần thiết.

-Gọi Z là số đai và được tính như sau:

V

N Z

σ0 = 1,2  1,5 chọn σ0 = 1,2 Công thức[ 5-17] theo trang 95,[2] có

⇒ Cv = 1,00.

N : Công suất trục dẫn : N = 7,5 KW

8,3138.1.89,0.6,0.51,

=

≥

Chọn Z = 4 sợi đai

g/ Định các kích thước của bánh đai.

-Tỷ số truyền : i = 5,5

- Khoảng cách trục : A = 766 mm

- Chiều dài danh nghĩa : L = 3150 mm

- Đường kính bánh nhỏ: D1 = 140 mm

- Đường kính bánh lớn : D2 = 800 mm

-Tính chiều rộng bánh đai B = (Z - 1).t + 2s

Dt1 = Dn1 + 2.e = 150 - 2.16 = 118 mm

Dt2 = Dn2 - 2.e = 810 - 2.16 = 778 mm

h: Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

-Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:

S0 = σ0.F công thức[5-25] theo trang 96,[2]

-Với σ0 ứng suất ban đầu σ0 = 1,2 N/mm 2

F = 138 : diện tích của 1 đai

h ho

t

a o

-Bánh đai thực hiện truyền động từ động cơ qua trục Để kết cấu máy đơn giản ta sử dụng bánh đai dùng làm bánh đà, do đó cần tính chính xác kích thước cơ bản của bánh đai dựa theo mômen quán tính bánh đà.

-Vì bánh đai làm việc với vận tốc v = 10,7 m/s nên bánh đai được làm bằnggang

5.2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng.

-Bộ truyền bánh răng trụ được dùng phổ biến trong các bộ truyền của máy vì có cấu tạo đơn giản, hiệu suất truyền động và tuổi thọ bền cao, phạm vi tốc độ và tải trọng lớn, sửa chữa và bảo vệ dễ dàng

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

b Định ứng suất cho phép.

-Ta chọn thời gian làm việc của bộ truyền bánh răng là: 5 năm mỗi năm 300ngày, mỗi ngày 12 giờ

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn là : N2

Số vòng quay của trục I : n1 = n/iđ = 1460/5,5 = 265 vòng / phút

Tỷ số truyền : i = 5,1

Bộ truyền quay 1 chiều và làm việc theo thời gian đã chọn, ta có :

Ntd2 = 60.n.T -Với n: số vòng quay trong 1 phút của bánh răng

T: tổng số thời gian làm việc

Ntd2 = 60.52,5.300.12 = 56,16.106

-Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

Ntd1 = 60.265.5.300.12 =286,2.106 -Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong tiếp xúc vàđường cong uốn nên khi ta tính ứng suất cho phép cho bánh nhỏ và bánh lớn lấychu kỳ hệ số ứng suất là: K’ N = K ” N = 1.

+ Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ là:

[σ]tx1 = [σ]Notx1 K’

N Với [σ]Notx1 = 2,6 HB = 2,6.190 = 494 N/mm2

⇒ [σ]tx1 = 494.1 = 494 N/mm2

+ Ứng suất tiếp xúc của bánh lớn là:

[σ]tx2 = [σ]Notx2 K”

N Với [σ]Notx2 = 1,8 HB = 1,8.170 = 306 N/mm2

⇒ [σ]tx2 = 306.1 = 306 N/mm2

+ Tính ứng suất uốn cho phép: