Thiết kế máy cắt thép tấm kiểu thủy lực

Thiết kế máy cắt thép tấm kiểu thủy lực Thiết kế máy cắt thép tấm kiểu thủy lực Thiết kế máy cắt thép tấm kiểu thủy lực luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH VIỆT

Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN TUYÊN

Đà Nẵng, 2019

Trang 2

SVTH: Phan Văn Tuyên GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nước ta đang đẩy mạnh hiện đại hóa công nghiệp hóa, hiện đại hóa để đưa đất nước ta sánh vai với các nước trong khu vực và trên thế giới Muốn vậy thì các ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lượng sản phẩm, nhờ chính sách đó đã đưa đất nước ta phát triển nhanh chóng trong đó có một phần đáng kể đến là lĩnh vực sản xuất phôi thép

Để đáp ứng nhu cầu thực tế của người tiêu dung và nền kinh tế, ngành sản xuất phôi thép, thiết bị cơ khí cho ra đời những loại máy không ngừng về số lượng mà còn

về chất lượng tốt

Với yêu cầu thực tế hằng năm rất lớn, để tạo ra được sản phẩm phôi thép nhất thiết phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, yêu cầu công nghệ và môi trường, đó chính là nhiệm vụ của ngành cơ khí

Trong khoảng thời gian em học tại trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng

được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em đã tiếp thu một phần nào kiến thức mà thầy cô truyền thụ Trước khi ra trường chúng em cần phải trải qua một đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên Do

đó thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là một công việc rất cần thiết Nhiệm

vụ của em là thiết kế máy cắt thép tấm kiểu thủy lực là một thiết bị có tính quyết định đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất

Tuy nhiên do kiến thức và khả năng có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều hơn Em xin gửi

lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo ThS Nguyễn

Thanh Việt đã hết sức tận tình chỉ bảo cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp

này

DUT.LRCC

Trang 3

PHẦN A

CƠ SỞ LÝ

Trang 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM

TRONG CÔNG NGHIỆP

Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm

Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại

nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng

và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo độ dày của tấm thép:

- Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép

trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt

cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn

DUT.LRCC

Trang 5

ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường

Các lá thép

Hình 1.1 Sản phẩm thép tấm trong nghành điện

- Trong xây dựng: các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các

tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững Rỏ rang nhất thép tấm được sử dụng làm tấm lợp…

Hình 1.2 Sản phẩm thép tấm trong xây dựng

DUT.LRCC

Trang 6

- Trong nghành cơ khí: Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy

cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,

không thể thiếu được Nó

được sử dung làm khung,

sườn, gầm ôtô, lót sàn ôtô,

Trong các nghành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân

dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,

Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, cần thiết phải có những máy cắt thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, được điều khiển tự động hoặc bán

tự động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hóa đất nước

Hình 1.4 Vỏ ôtô được làm từ thép tấm

DUT.LRCC

Trang 7

SVTH: Phan Văn Tuyín GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Trang 14

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI

Cắt kim loại lă phương phâp gia công bằng âp lực bằng câch dùng ngoại lực tâc dụng lín kim loại ở trạng thâi nóng hoặc nguội, lăm cho kim loại đạt quâ giới hạn đăn hồi, kết quả lăm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mă không phâ huỷ tính liín tục vă độ bền của chúng Cắt kim loại lă chia phôi ra thănh tấm, dải, mảnh theo biín dạng đê được định sẵn Quâ trình cắt xảy ra từ biến dạng đăn hồi khi có lực tâc dụng, sau đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tâc dụng vă câc vết nứt xuất hiện vă gặp nhau theo hướng cắt vă tâch rời tấm phôi

2.1 LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI

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

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

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

Hình 2.1

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

Khi tải trọng tâc dụng nhỏ hơn Pđh thì độ biến dạng tăng theo đường bậc nhất, đđy lă giai đoạn biến dạng đăn hồi: Biến dạng sẽ bị mất đi nếu ta bỏ tải trọng tâc dụng

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

Khi tải trọng đạt đến giâ trị lớn nhất Pđ thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh vă kích thướt vết nứt tăng lín, cuối cùng kim loại bị

phâ huỷ Đó lă giai đoạn phâ huỷ: Tinh thể kim loại bị đứt rời

2.1.1 Biến dạng đăn hồi

Độ biến dạng

P P P

đh đ Tải

DUT.LRCC

Trang 8

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

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

v v

G : modun đàn hồi trượt

Và P = - k

v v

Trang 9

2.1.2 Biến dạng dẻo

Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi thì kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

Hình 2.3 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

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên

tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu Các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất Biến dạng dẽo do song tinh gây ra rất bé nhưng khi có song tinh, trượt xẩy ra thuận lợi hơn

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

và không đều Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối nhau Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển

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

DUT.LRCC

Trang 10

Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại, vì ảnh hưởng của các nhân tố như: nhiệt

độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài, vv nên làm cho bên trong kim loại sinh ra ứng suất dư, ngay cả sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại

2.1.3 Phá hủy

Quá trình biến dạng tăng dần với một mứt độ nào đó kim loại sẽ bị phá huỷ, đây

là dạng hỏng nghiêm trọng và không thể phục hồi được

Cơ chế của quá trình phá huỷ: đầu tiên hình thành và phát triển các vết nứt từ kích thướt siêu vi mô đến vi mô, đến vĩ mô (bị phá huỷ)

a Phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh

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

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

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

Ứng suất cần thiết để phát triển vết nứt:

C : Kích thước đặc trưng của vết nứt ban đầu

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

Cơ chế của phá huỷ mỏi cũng xảy ra bằng cách tạo thành và phát triển vết nứt

Sự phá huỷ mỏi phụ thuộc vào yếu tố: ứng suất tác động, số chu kỳ tác động của tải trọng, yếu tố tập trung ứng suất

c Phá huỷ ở nhiệt độ cao

Sự tạo nên vết nứt có thể theo cơ chế sau: các hạt trượt lên nhau theo biên giới hạt, có tập trung ứng suất tạo nên vết nứt Thực chất quá trình biến dạng dẻo của kim

DUT.LRCC

Trang 11

loại nó ảnh hưởng lớn đến lực cắt do vậy ta nguyên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến

nó

2.2 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI

Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào rất nhiều nhân

tố khác nhau: Thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng,

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

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

có cấu trúc nhiều pha Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

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

2.2.3 Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính

a) Ứng suất đường b) Ứng suất mặt c) Ứng suất khối

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo.Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng

DUT.LRCC

Trang 12

SVTH: Phan Văn Tuyín GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Trang 19

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

+ Trạng thâi ứng suất khối : max =

2

min max −σ

Nếu 1 =2 =3 thì =0 nghĩa lă không gđy ra biến dạng

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

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

 − = ch, max = ch/2

2.2.4 Ảnh hưởng của ứng suất dư

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

2.2.5 Ảnh hưởng của ma sât ngoăi

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

sự biến dạng hay cắt đứt của kim loại dưới tâc dụng của lực cắt thĩp

2.2.6 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Tăng tốc độ biến dạng sẽ lăm giảm tính dẻo của kim loại Ngoăi ra, tốc độ biến dạng tăng còn lăm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt còn lăm kim loại đạt đến nhiệt độ

mă tại đó tính dẻo thấp hoặc do hiệu ứng nhiệt mă nhiệt độ của kim loại tăng dần lín lăm cho kim loại chuyển từ vùng giòn sang vùng dẻo, điều năy cũng ảnh hưởng đến tốc độ tâc dụng lực để cắt thĩp, đó lă chu kỳ cắt hay cũng chính lă năng suất cắt thĩp Vậy để cắt được thĩp tấm thì lực cần thiết tâc dụng phải tạo ra trong kim loại ứng suất lực lớn, đồng thời tốc độ biến dạng phải đạt một trị số nhất định để kim loại

dễ dăng bị đứt rời ra khỏi tấm cắt

DUT.LRCC

Trang 13

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

3.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BẰNG PLC

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của nền khoa học kỹ thuật đã đem lại những lợi ích to lớn cho con người Việc cơ khí hoá, tự động hoá trong sản xuất giúp con người giải phóng được sức lao động, tăng năng xuất và chất lượng sản phẩm Trong các ngành sản xuất nói chung và cơ khí nói riêng thì điều khiển tự động bằng PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi và khá hiệu quả nhờ những tính năng nổi bậc của nó:

- Điều khiển chính xác, ổn định

- Bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ sử dụng

- Giá thành không cao

- Thay đổi chương trình diều khiển một cách dễ dàng

3.1.1 Bộ điều khiển PLC

3.1.1.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PLC

Hình 3.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PLC

- Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM : Dành cho người sử dụng

- Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM :Lưu trữ thông tin của thiết bị xuất nhập, chuẩn giờ đến dữ kiện và lưu trữ các địa chỉ vào ra

- Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá - lập trình lại EFROM

c Giao diện xuất nhập

Giao diện nhập

Bộ xử lý trung tâm Giao diện xuất

Bộ nguồn

Bộ nhớ Thiết bị lập trình

PLC

Chương trình

T/h ra

Trang 14

Làm tương thích điện áp và dòng vào ra của thiết bị với PLC

+ Bit dữ liệu: Dùng để tải các dữ liệu trong chương trình xử lý CPU

+ Bit địa chỉ: Dùng để tải các địa chỉ trong CPU

+ Bit điều khiển: Dùng để truyền tín hiệu điều khiển trong CPU

+ Bit hệ thống: Dùng để truyền thông tin giữa các thiết bị xuất - nhập và các cổng xuất - nhập

3.1.1.2 Lập trình các thiết bị logic chuẩn

Bao gồm việc lập trình cho các thiết bị chuẩn sau:

Việc lập trình khi sử dụng thanh ghi rất quan trọng khi xử lý số liệu được nhập

từ ngoài vào Các số liệu này được đọc - ghi và xử lý để xuất đến cổng ra

c Lập trình bộ đếm :C

Dùng để đếm các sự kiện Việc lập trình bộ đếm được cài đặt theo giá trị cho trước Khi nhận được số xung của tín hiệu vào thì bộ đếm sẽ vận hành các thiết bị tương ứng

Trang 15

3.1.1.3 Nội dung của một chương trình điều khiển

Nội dung bao gồm:

- Chương trình điều khiển chế độ hoạt động

- Lập trình theo trình tự hay logic tổ hợp

- Chương trình để kích các cổng vào ra

- Chương trình chỉ thị, chỉ báo

S- Kết thúc

a Dạng chương trình điều khiển

Thường được viết dưới 2 dạng: + Dạng câu lệnh

LD : Dùng để vẽ công tắc logic thường mở

LDI: Dùng để vẽ công tắc logic thường đóng

OUT: Đặt 1 rơle logic cuối dòng chương trình

AND: Đặt 1 công tắc logic thường mở vào sau 1 công tắc logic thường mở khác (nối tiếp)

OR: Đặt 1 công tắc logic thường mở song song

ANI: Đặt 1 công tắc thường đóng nối tiếp

ORI: Đặt 1 công tắc thường đóng song song

ORB: Tạo ra nhiều nhánh song song

ANB: Tạo ra nhiều nhánh nối tiếp

SET: Dùng để đặt các tham số với giá trị 1 ở chế độ vĩnh viễn

RST: Dùng để đặt các tham số với giá trị 0 ở chế độ vĩnh viễn

MPS, MRD, MPP : Dùng để thực hiện việc rẽ nhánh ở phía phải của nhánh CJ: Nhảy có điều kiện

T/đ thường đóng T/đ thường mở Thiết bị nhập

Thiết bị xuất

Thiết bị đặc biệt

Kết thúc END

DUT.LRCC

Trang 16

CALL: Khi có 1 đoạn chương trình lặp lại nhiều lần thì dùng chương trình con (lệnh gọi chương trình con)

CMP: So sánh giá trị nhập vào bộ đếm, bộ định thời với giá trị đã lưu trong thanh ghi

DUT.LRCC

Trang 17

Trang 18

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP

Để thực hiện công việc cắt vật liệu, trong thực tế có nhiều phương pháp, công nghệ khác nhau như: Phương pháp cắt thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm tia laser, plasma hay các phương pháp dập tấm (dập cắt và đột lổ), cắt bằng máy cắt thép tấm, Tùy theo hình dạng, kích thước vật liệu cũng như qui mô sản suất mà ta có thể áp dụng phương pháp cắt khác nhau cho hợp lý

Máy cắt thép thủ công: gồm hai lưỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn bẩy

để tạo lực cho lưỡi cắt Máy này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều dày

và diện tích bé, chủ yếu dùng trong các xưởng sản xuất vừa và nhỏ

1.2 CẮT BẰNG HỒ QUANG ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ

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

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

Hình 1.1 Sơ đồ cắt kim loại bằng khí

Trang 19

Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt

độ của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hoá mãnh liệt tạo thành oxit Sản phẩm cháy bị nung chảy và được dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp theo do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt

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

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

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

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

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

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

Thép các bon có nhiệt cháy 1350°C, nhiệt độ nóng chảy trên 1500°C, nhiệt cháy đạt tới 70% lượng nhiệt cần để nung nóng nên rất thuận lợi khi cắt bằng khí Thép cacbon cao do nhiệt độ chảy thấp nên khó cắt hơn, khi cắt thường nung nóng trước tới 300°- 600°C Thép hợp kim crôm hoặc hợp kim niken do khi cháy tạo thành oxit crôm nhiệt độ chảy tới 2000°C phải dùng thuốc cắt mới cắt được , mặt khác để đảm bảo chất lượng phôi, nâng cao năng suất và hạ giá thành cắt cần phải chọn các chế độ cắt hợp lý khác nhau như áp suất khí cắt, lượng tiêu hao khí cắt, tốc độ cắt, khoảng cách cần khống chế từ mỏ cắt tới vật cắt do đó việc dùng phương pháp này để cắt thép tấm không mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng như năng suất thấp, khó chuyển sang tự động hoá

lỗ khoan

DUT.LRCC

Trang 20

Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với một mật độ nhiệt cao, vì vậy nó có thể cắt tất cả các loại vật liệu và hợp kim của nó Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh và

độ chính xác cao, ngoài ra nó còn có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong và có thể cắt theo các hướng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc

Hình 1.2 Sơ đồ cắt kim loại bằng chùm tia laser

Cắt thép bằng chùm tia laser cho năng suất cao, có thể cơ khí koá và tự động hoá

dễ dàng nhưng phương pháp này có những hạn chế là chiều dày tấm cắt nhỏ hơn 20

mm , thiết bị tạo tia laser cũng như các thiết bị điều khiển chương trình số CNC có giá thành cao

1.4 CẮT BẰNG CHÙM TIA PLASMA

Để tạo nên dòng các ion người ta sử dụng sự phóng điện với khoảng cách lớn giữa hai điện cực Hồ quang sẽ cháy trong một rảnh trụ kín cách điện với điện cực và đầu mỏ phun , đồng thời nó được làm nguội mảnh liệt và bị ép bởi áp lực của dòng khí nén (khí trơ) Nhờ có hệ thống như vậy mà nhiệt độ có thể tăng lên 10.000 20.000oC

Trang 21

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng plasma

a/ Sơ đồ nguyên lý máy cắt bằng plasma ;

b/ Sơ đồ cấu tạo đầu cắt plasma (9)

1- Van nước làm mát, 2 - Bình chứa khí để vận chuyển bột kim loại,3,6 - van giảm áp,

4 - Thiết bị chuyển tải bột kim loại đắp, 5- Bình chứa khí ổn định , 7- Van, 8- Thiết bị kích thích hồ

quang, 9- Đầu cắt hoặc đầu phun, 10, 11, 12 các công tắc, 13 nguồn điện

Hình 1.4 Sơ đồ cắt bằng plasma trong thực tế

1.5 PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT

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

đó đến phá huỷ kim loại Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục: + Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung ở mép của dao cắt (hình 3.5a) Ứng suất tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao quanh lưỡi cắt, sự chèn ép cục bộ đó sẽ phát triển đến khi toàn bộ chiều dày của kim loại đạt đến ứng suất dư để làm xuất hiện đường trượt

DUT.LRCC

Trang 22

Hình 1.5 Các giai đoạn của quá trình cắt

+ Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có sự dịch chuyển tương đối giữa phần này với phần kia của tấm (hình 3.5b) Ở giai đoạn này tạo ra bề mặt nhẵn sáng bóng

và được san phẳng bởi lực ma sát F hướng dọc theo bề mặt bên của lưỡi dao những đường trượt này tạo ra đường dẻo hẹp hình bình hành, do đó biến dạng dẻo kèm theo uốn và kéo các thớ kim loại cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt Theo kinh nghiệm giai đoạn này dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h của phôi tùy thuộc vào cơ tính của vật liệu và chiều dày của tấm, vật liệu càng dẽo thì h càng lớn

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

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

hở Z là tối ưu vì khi đó chất lương mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn

Trang 23

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

Để hiểu thêm về phương pháp này ta sẽ phân tích các loại kết cấu máy và dao để

chọn phương án sử dụng cho máy cắt thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt

1.5.1 Máy cắt dao thẳng song song

1.5.1.1 Công dụng và các thông số cơ bản

+ Công dụng: Máy cắt dao thẳng song song dùng để cắt các loại phôi và sản

phẩm có tiết diện vuông, chữ nhật, tròn máy thường đặt sau máy cán phôi, cán phá, cán hình cỡ lớn có tiết diện sản phẩm là đơn giản Máy có nhiệm vụ cắt bỏ phần đầu, phần đuôi vật cán và dùng để cắt phân đoạn vật cán theo kích thước qui định Khi làm việc mặt phẳng chuyển động của dao không đổi

2 7

8 4

2 Bàn trượt trên 6 Phôi thép

3 Cữ cắt 7 Lưỡi dao trên

4 Bàn trượt dưới 8 Lưỡi dao dưới

DUT.LRCC

Trang 24

+ Các thông số cơ bản của máy theo trên hình 3.6:

H: Chiều cao vận hành dao

L: Chiều dài sản phẩm

S: Chiều cao lưỡi cắt

: Chiều dày lưỡi cắt S =2.53

kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ

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

trưng cho độ nhanh chậm của quá trình

này người ta đưa ra thông số tỷ số chiều

sâu cắt tương đối 1:

Hình 1.8 Sơ đồ thời kỳ cặp

DUT.LRCC

Trang 25

Trong đó :

Z1: chiều sâu kim loại được cắt

h : chiều dày vật cắt

* Thời kỳ cắt:

Đây là thời kỳ mà lực cắt giảm

dần xuống theo tiết diện của vật cắt

P giảm dần từ Pmax → Pmin

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

h: là chiều dày ban đầu của vật cắt

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

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

Pmax = max.F=k1.b.F (3.3) Trong đó:

k1 =

b



m ax = 0,6  0,7

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

F: diện tích tiết diện được cắt, F = F1 = h1.b

b : chiều rộng vật cắt

h1: chiều dày còn lại: h1 = h - z1 = h (1- 1) ( 3.4) Thay các giá trị trên vào ( 3.3 ), ta có:

Pmax =k1.k2.k3 b b h ( 1 − 1) (3.5) Trong đó:

Trang 26

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

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

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

Trị số 1,  tra trong bảng quan hệ giữa vật liệu cắt với 2  , 1  (Bảng 8.1 [8]) 2Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có chiều hướng dịch xuống hướng, khi ấy từ các cạnh của dao sinh ra một lực trượt T, lực trượt T do dao dịch xuống dưới sinh ra một momen có trị số Mt = P.a (Hình 3.8 )

Lực T và P có hướng ngược chiều nhau và có tương quan độ lớn:

T = ( 0,15  0,25 ) P

Để giảm lực trượt T và cắt sản phẩm cho chính xác, người ta dùng lực kẹp Q để giữ vật cắt Khi ấy T = ( 0,1  0,15) P Và Q = ( 0,03  0,05)P

1.5.2 Máy cắt bằng lưỡi dao đĩa

Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao đĩa được thực hiện bằng những đĩa dao quay tròn, đĩa dao trên và đĩa dao dưới được quay ngược chiều nhau cùng một tốc độ góc (  ), vật liệu cắt được chuyển dịch nhờ lực ma sát giữa kim loại và dao đĩa Vị trí và kích thước đĩa dao được xác định phụ thuộc vào chiều dày vật liệu cắt Công việc cắt được thực hiện lấy dấu bằng tay hay đồ gá chuyên dùng Khi cắt dọc tôn tấm năng suất máy dao đĩa lớn hơn năng suất máy dao nghiêng nhưng có nhược điểm là dao thường bị uốn cong và thường phải uốn lại Để khắc phục hiện tượng này người ta thường đặt lệch trục đĩa dao trên so với dao dưới một đoạn e không lớn lắm

Máy cắt đĩa áp dụng cắt mép, dãi hẹp cắt dọc theo chiều dài tấm thẳng vô hạn Máy cắt này dùng để cắt viền và cắt mép những băng thép có chiều rộng lớn, cắt những tấm thép có kích thước nhất định theo tiêu chuẩn khi xuất xưởng Để cắt được thẳng và không bị ba via người ta làm dao có lưỡi hình tròn theo chiều của bán kính Máy cắt đĩa thường có hai loại: loại một cặp đĩa và loại nhiều cặp đĩa:

1.5.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý của quá trình cắt bằng lưỡi dao đĩa là nhờ vào hai đĩa quay tròn ngược chiều nhau với cùng một tốc độ quay, còn vật liệu cắt ( phôi ) được chuyển dịch nhờ ma sát giữa kim loại và dao Vị trí và kích thước của đĩa xác định theo chiều dày của vật liệu cần cắt

DUT.LRCC

Trang 27

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý máy cắt đĩa

a) Loại một cặp đĩa cắt; b) Loại nhiều cặp đĩa cắt

Vật liệu làm dao là các loại thép hợp kim: 5XBC, 9XC, 6XHM, 55XHHB

Dao có độ cứng HRC =6064, góc cắt của dao là 0

Trang 28

+

=

h

12

0 0

+



−

+

 : Góc ăn giữa kim loại và đĩa, thường: 0=(8o12o)

D có thể lấy theo kinh nghiệm D=(50100)h

1.5.3 Máy cắt kiểu chấn động

Dùng cắt tấm có dạng đường thẳng hoặc đường cong bất kỳ theo dấu Loại này

có hai lưỡi dao tạo thành một góc  = (21  300

) số lần lưỡi cắt lên xuống: 8501300

lần /phút

1.5.4 Máy cắt thép tấm dao nghiêng

Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, người ta dùng máy

cắt thép tấm lưởi dao được đặt nghiêng một góc  Khác với máy cắt dao song song,

máy này có lưởi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng

không đổi Do đó trên một chiều dài hành trình lưởi dao trên khi dao ăn sâu vào kim

loại, lực cắt không thay đổi và không phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép Lực này

nhỏ hơn rất nhiều so với lực cắt yêu cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt

dao song song

1

3 2

Hình 1.11 Nguyên lý cắt thép tấm dao nghiêng

1 Dao dưới 3.Dao trên

2 Phôi 4 Rảnh trượt

Loại máy này lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao trên nghiêng một góc  = 2

6o, lực cắt không lớn lắm, cắt được các tấm dày, cắt được các đường cong, đường cắt

không thẳng và nhẵn

DUT.LRCC

Trang 29

Khi cắt dao tiếp xúc dần với vật cắt từ trái sang phải, lực cắt thực hiện không đồng thời trên toàn chiều rộng cắt B Do lực cắt giảm nên có thể cắt được những tấm thép dày hơn 60 mm

Các thông số của lưỡi dao trên:

 - Góc trước

- Góc sau = 1,5  30

 - Góc cắt = 65  680

k k

2 2 3

2 1

2

2/3

 độ sâu tương đối của vật cắt: Bảng 8.1 [8]

k1: Hệ số phụ thuộc độ cứng vật liệu: k1= 0,70,75= max/b

k2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ mòn dao: k2 = 1,21,3

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

h và b là chiều day và giới hạn bền của vật cắt

- Phương pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phương pháp này tuy lực cắt nhỏ nhưng tốc

độ cắt chậm hơn, năng suất thấp khi cắt thép tấm có chiều dày lớn, do đó phương pháp này không hiệu quả

Trang 30

- Phương pháp cắt bằng dao có lưỡi nghiêng: Phương pháp này tuy mép cắt không được thẳng và đẹp nhưng lực cắt cần thiết không yêu cầu lớn, có thể cắt theo những đường cắt cong, do đó không yêu cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy ít rung động đến xung quanh, do vậy ta dùng phương án lưỡi dao cắt nghiêng để thiết

kế máy

DUT.LRCC

Trang 31

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Một kết cấu được xem là có tính công nghệ khi nó thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đã được đặt ra khi thiết kế, đồng thời được chế tạo với chi phí ít nhất về lao động, phương tiện và thời gian Nói cách khác, một chi tiết máy có tính công nghệ nghĩa là một mặt phải thoả mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, độ tin cậy, mặt khác trong điều kiện sản xuất sẵn có phải dễ chế tạo, ít tốn nguyên vật liệu

và thời gian

Tính công nghệ của chi tiết máy và bộ phận máy là một trong những yếu tố quan trọng nhất nhằm đảm bảo máy móc và thiết bị có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tối ưu Như vậy để chọn được một phương án máy hợp lý cần thoả mãn những yêu cầu chủ yếu về tính công nghệ như sau:

+ Máy và chi tiết máy có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo và lắp ráp

+ Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên qua đến công dụng và điều kiện sử dụng máy

+ Có thể sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo - kiểm tra, lắp ráp và nghiệm thu sản phẩm

+ Máy và chi tiết máy có khối lượng và kích thước nhỏ gọn

+ Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý toàn máy

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn máy

1 Phôi thép tấm 5 Dao trên

2 Con lăn 6 Dao dưới

3 Cử chặn 7 Sản phẩm

4 Bộ phận kẹp phôi 8 Bộ phận đỡ sản phẩm

DUT.LRCC

Trang 32

2.1.2 Nguyên lý hoạt động toàn máy

Phôi thép tấm (1) được bộ phận cấp phôi (gồm lô cán (9) chuyển động quay với tốc độ n1 và các con lăn đở (2)) đưa vào với tốc độ VP, cho đến khi đầu kia chạm vào

cử chặn (3) hoặc đã được lập trình sẵn với độ dài L của sản phẩm đã được định trước Lúc này theo chương trình đã định sẵn, bộ phận cấp phôi (2) ngừng chuyển động, bộ phận kẹp phôi (4) hoạt động kẹp chặt phôi (1) với lực kẹp F Sau khi phôi

đã được kẹp chặt thì đầu dao trên (5) chuyển động đi xuống với vận tốc Vd phối hợp với đầu dao dưới (6) đứng yên thực hiện quá trình cắt Sau khi thực hiện xong quá trình cắt, đầu dao trên (5) đi lên, tiếp đó là bộ phận kẹp phôi (4) nhả phôi và lúc này

bộ phận cấp phôi (2) lại tiếp tục hoạt động đẩy phôi vào, thực hiện lại chu trình Sản phẩm (7) sau khi cắt được bộ phận đỡ sản phẩm (8) ( là một hệ thống băng tải quay với tốc độ n2) đưa đi với tốc độ VSP Những sản phẩm này sẽ được công nhân sắp xếp, đóng gói hoặc được đưa qua khâu tiếp theo của dây chuyền sản xuất Tất cả mọi hoạt động đều được thực hiện một cách tự động theo chương trình đã được viết sẵn

2.1.3 Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực

Hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy việc truyền động bằng lực của dầu ép được dùng phổ biến, đặc biệt đối với các máy cắt kim loại như máy tổ hợp, máy điều khiển theo chương trình, máy gia công kim loại bằng áp lực như máy dập, máy ép, máy cắt thép tấm

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thong thủy lực

* Hoạt động: đầu ép được các nguồn cung cấp dầu từ bể đưa qua các phần tử

điều khiển lưu lượng, áp suất rồi đến van phân phối Từ van phân phối dầu sẽ được đưa vào buồng trái hoặc buồng phải của hai xi lanh tạo chuyển động tịnh tiến của cần piston, tạo lực cắt cho dao

* Ưu điểm:

+ Thực hiện được truyền động vô cấp cho chuyển động của đầu dao, đảm bảo chế độ cắt thích hợp nhất Tạo được lực cắt lớn và công suất cắt lớn

DUT.LRCC

Trang 33

+ Dễ dàng đảo chiều chuyển động, chống quá tải, các chi tiết, các cơ cấu đã được tiêu chuẩn hoá

+ Dễ dàng thay đổi hành trình chuyển động của đầu dao

+ Dễ điều khiển theo chương trình, tự động hoá quá trình làm việc

* Nhược điểm:

+ Tuy trong thực tế coi dầu như chất lỏng không đàn hồi, điều này giúp đơn giản việc tính toán và thiết kế nhưng thực chất dầu vẫn có tính đàn hồi do có các chất khí hoà tan trong dầu, điều này làm cho việc đảm bảo sự làm việc ổn định, sự chuyển động êm nhẹ cho các cơ cấu dầu ép khó khăn

+ Trong quá trình biến đổi năng lượng, năng lượng đàn hồi của dầu hoàn toàn biến thành nhiệt năng, thông qua dầu và các thiết bị truyền về bể mà không thực hiện một công có ích nào cả Hơn nữa sự cản nhiệt này còn làm cho độ nhớt của dầu bị thay đổi, làm tăng khả bị rò dầu, chắn dầu khó khăn

+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý máy

10 11

12

13 14

1

3 2

9 4

A

P T

7 8

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực bộ phận cắt bộ phận cắt

1.Lọc thô; 2.Van an toàn; 3.Bơm dầu; 4.Van tiết lưu; 5.Van phân phối;

6.Đường ống; 7.Buồng trên xi lanh; 8.Pit tong; 9.Ắc quy dầu;

10.Đồng hồ đo áp suất; 11.Van một chiều; 12.Bộ lọc tinh; 13.Động cơ; 14 Bể dầu

2.2.2.2 Nguyên lý làm việc

Khi động cơ bơm quay, bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc (1), qua các thiết bị như bộ lọc (12), van an toàn (2), bộ ắc quy dầu (9) đến van tiết lưu (4), nhờ van này ta hiệu chỉnh được lưu lượng qua nó để vào xilanh, do đó làm thay đổi được vận tốc của piston theo yêu cầu Sau khi dầu qua van tiết lưu thì qua van phân phối (5) để vào

DUT.LRCC

Trang 34

buồng trên hoặc buồng dưới của xilanh để thực hiện chuyển động đi xuống cắt thép hoặc chuyển động chạy không quay về

2.2.3 Xác định các thông số máy

2.2.3.1 Xác định chiều dài lưỡi dao, hành trình vận hành

a Tính sơ bộ chiều dài lưỡi dao

Theo kinh nghiệm chiều dài của lưỡi dao L:

L = b + ( 50  150 ) (mm)

Trong đó: b - chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt: bmax= 3000(mm)

Do đó: L = 3000 + 80 = 3080 (mm)

Chiều dài cần thiết của dao tương đối dài, do đó để đảm bảo được độ chính xác,

độ thẳng lưỡi dao và độ nhiệt luyện tốt, thông thường ta chế tạo từng đoạn ngắn rồi ghép lại, ta chọn chiều dài của dao chia làm 4 đoạn, do đó chiều dài của mỗi đoạn

2.2.3.2 Xác định độ vận hành của dao nghiêng

Hình 2.6 Sơ đồ xác định độ vận hành của dao nghiêng

*Gọi:

y: là chiều cao mở cực đại từ phía dưới của lưỡi dao trên tới mặt trên của tấm thép đem cắt Chọn y = 30 mm

b: Chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt bmax= 3000(mm)

: Độ trùng dao để đảm bảo cắt hết chiều rộng tấm thép

Trang 35

Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, năng suất cắt, chất lượng của mép cắt, mặt khác vận tốc cắt còn ảnh hưởng đến độ rung động va đập của máy Vì vậy cần phải tính và chọn vận tốc cắt hợp lý để máy làm việc tốt, đạt năng suất và yêu cầu thiết kế

Đối với cắt thép tấm, với chiều dày tấm thép cắt amax = 20mm là khá lớn, vì vậy vận tốc cắt nằm trong khoảng (5100 )mm/s, với amax như vậy ta chọn: v = 50(mm/s)

* Xác định thời gian đi xuống của đầu dao trên:

Thời gian cắt của dao trên đóng vai trò là một phần trong chu kỳ làm việc của máy Sau khi tính được độ vận hành của dao nghiêng là H = 280 mm

-Thời gian của dao đi là :

t = 5,6( )

50

280

s v

Vậy thời gian cắt chính của dao là : t = 5,6 ( s)

2.3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

Thiết kế động học cho máy là lựa chọn các phương án truyền động và xác định các hệ thống truyền động của máy, sự phối hợp nhịp nhàng trong chu kỳ làm việc giữa các bộ phận và tính toán sơ bộ về vận tốc và thời gian của sự phối hợp đó

2.3.1 Thiết kế động học cho bộ phận cấp phôi tự động

Trong bất kỳ một máy nào thì bộ phận cấp phôi cũng đều là khâu đầu tiên, là đầu vào để tạo ra sản phẩm Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật thì vấn đề tự động hoá trong các khâu của quá trình sản xuất sẽ góp phần rất lớn vào việc tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động Trong công nghệ cắt thép tấm thì tự động hoá quá trình cấp phôi giúp người công nhân giải phóng được sức lao động khi mà phải khiêng những phôi thép nặng hàng tấn vừa mệt nhọc vừa nhàm chán, dễ sẩy ra tai nạn lao động, từ đó tăng năng xuất và chất lượng sản phẩm

2.3.1.1 Phân tích chọn phương án

Để thuận tiện trong việc điều khiển tự động theo chương trình, ta có một số phương án cấp phôi như sau:

a Cấp phôi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén

* Sơ đồ bố trí như sau:

DUT.LRCC

Trang 36

Hình 2.7 Nguyên lý cấp phôi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén

1 piston - xilanh kẹp lúc cấp phôi 4.Phôi thép tấm

2 piston - xilanh đẩy phôi vào 5.Cảm biến áp suất

3 Hệ thống các con lăn đỡ

* Hoạt động:

Khi phôi thép tấm đã được đặt lên sàn các con lăn, piston (1) đi lên kẹp phôi lại

Ở đầu của piston này có đặt một cảm biến áp suất (5), khi piston kẹp đã đủ áp suất lên tấm thép để đủ tạo lực ma sát đủ lớn thì nó đóng mạch điều khiển piston (2) và đẩy cả hệ piston - xilanh (1) cùng tấm thép đi vào đến vị trí của lưỡi cắt

* Ưu điểm:

+ Cơ cấu dễ điều khiển nếu ta sử dụng nguồn điều khiển là khí nén để tạo áp lực tác dụng lên piston

+ Thiết bị kết cấu đơn giản

+ Thiết bị điều khiển trong khí nén rẻ tiền

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý cấp phôi nhờ ma sát hai lô cán

1 Lô cán trên; 2 Lô cán dẫn động dưới; 3 Phôi thép tấm

3

1

2 v

DUT.LRCC

Trang 37

* Hoạt động:

Khi lực tác động của hai lô cán lên tấm thép đã đủ, lô cán (2) được dẫn động từ động cơ qua hộp giảm tốc sẽ kéo tấm thép đi tới đến vị trí lưỡi cắt Lực kéo phôi này nhờ vào lực ma sát giữa lô cán với tấm thép, lực này phải lớn hơn ma sát của tấm phôi trên sàn con lăn

* Ưu điểm: Hạn chế được nhược điểm của cơ cấu cấp phôi bằng xilanh - piston

khí nén, nó có thể cấp phôi khi chiều rộng tấm thép cần cắt thay đổi

* Nhược điểm: Để dẫn động cho lô cán (2) thì phải cần nguồn động lực từ động

cơ qua hộp giảm tốc, do vậy làm kết cấu của máy thêm cồng kềnh

* Kết luận:

Với mỗi phương án đếu có những ưu điểm và nhược điểm riêng nhưng xét về yêu cầu của máy để cắt được các loại sản phẩm có chiều dài và chiều rộng khác nhau thì ta chọn phương án cấp phôi bằng lô cán, mặc dù phương án này vẫn có nhược điểm là cồng kềnh

2.3.1.2 Sơ đồ, nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản:

a Sơ đồ động

Hình 2.9 Sơ đồ động

1 Động cơ; 2 Hộp giảm tốc; 3 Khớp nối

4 Lò xo; 5 Lô cán dẫn động 6 Vít điều chỉnh

b Nguyên lý hoạt động

Động cơ (1) quay, qua khớp nối (3) và hộp giảm tốc (2) truyền momen xoắn cho trục dẫn động lô cán (4), làm cho lô cán (4) quay Nhờ lực ma sát giữa tấm thép và các lô cán mà khi lô cán quay tấm thép được kéo và cấp phôi cho quá trình cắt Lò xo (5) và vít hãm (6) có tác dụng điều chỉnh lực ép của 2 lô cán vào tấm thép, tạo ma sát khi đưa phôi vào giữa hai lô cán

c Chọn sơ bộ vận tốc của phôi

Theo yêu cầu của cấp phôi tự động là khi phôi đưa vào đến đủ chiều dài cần thiết thì chạm vào cử hành trình, tác động lên rơle điều khiển cắt nguồn điện ở động cơ làm quay lô cán để phôi không được tiếp tục cấp vào nữa Nhưng do rôto của động

cơ có tốc độ quay lớn nên khi nguồn điện bị cắt thì nó vẫn còn quay với vận tốc nào

H

T

4 1 2 3

5 6

DUT.LRCC

Trang 38

đó do quán tính của nó Vì vậy để giảm bớt lực dịch phôi đi vào do quán tính quay ta chọn tốc độ cán phôi vào nhỏ, khoảng (0,1 0,3 )m/s, chọn tốc độ cán phôi vào v = 0,3 m/s = 300 mm/s, và chọn loại động cơ có bộ phận phanh điện từ gắn trên trục động cơ Khi nguồn điều khiển động cơ cấp phôi bị cắt thì phanh điện từ làm việc, nó giảm bớt được chuyển động quay do quán tính của rô to động cơ

2.3.1.3 Cơ cấu đỡ phôi

Để tránh mọi chuyển động không theo ý muốn của phôi khi đưa phôi vào như: Phôi bị lệch, phần phôi sau lưỡi cắt bị công sôn nếu chiều dài sản phẩm quá dài Và cũng nhằm giảm bớt lực ma sát tác dụng lên các lô cán cấp phôi, bàn cấp phôi thường được trang bị hệ thống đỡ phôi

Phôi thép tấm sau khi được chế tạo từ các máy cán thép tấm có kích thước đã được tiêu chuẩn Thông thường thép tấm sau khi cán có chiều dài lớn, vì vậy khi đưa vào cắt trong máy cắt thép tấm thì cần phải có sàn đỡ phôi Trên sàn đỡ phôi ta bố trí dãy một số các con lăn nằm ngang bằng với các lô cán dưới và 2 dãy con lăn (ống giữ phôi) dựng đứng 2 bên để dẫn phôi vào, sơ đồ bố trí như sau:

* Sơ đồ bàn đỡ phôi:

Hình 2.10 Kết cấu bàn đở phôi

1 Đế; 2 Giá đỡ; 3 Thanh giằng; 4 Con lăn Phôi;

5 Ông giữ phôi; 6.Tay quay điều chỉnh; 7 Con trượt; 8 Lò xo

2.3.2 Thiết kế động học cho bộ phận kẹp phôi

Khi cắt thép, lực tác dụng Pcắt của lưỡi dao trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau do có khe hở Z giữa hai lưỡi cắt (hình 2.11), chính sự lệch nhau đã tạo nên một momen quay M:

M = Pcắt l Thông thường: l = ( 1.5 2) z

Momen có xu hướng làm cho vật liệu quay đi một góc nhỏ trước khi bị cắt đứt Hiện tượng quay này làm cho chất lượng bề mặt bị xấu đi, mặt cắt không vuông góc với bề mặt tấm thép Bởi vậy ta cần phải chống lại sự quay đó, đồng thời ngăn cản bất kỳ một chuyển động nào có thể của phôi trong quá trình cắt bằng cách thêm vào lực ép Q trên tấm vật liệu

3

2

4

6 7 8 5

1

DUT.LRCC

Trang 39

Hình 2.11 Sơ đồ tính momen lật phôi

Có nhiều cách để tạo nên lực Q, sau đây ta xét một vài phương án kẹp chặt phôi

có thể sau đây:

2.3.2.1.Kẹp phôi bằng chính trọng lực của một khối kim loại

a Sơ đồ:

Hình 2.12 Sơ đồ kẹp phôi bằng trọng lực của khối kim loại

1 Bàn dao trên 4 Phôi cắt

2 Khối lượng tấm kim loại kẹp chặt 5 Bàn dao dưới

3 Rãnh trượt

b Hoạt động

Khi dao cắt (1) bắt đầu đi xuống thì khối lượng vật liệu kẹp chặt (2) cũng đi xuống theo và xuống chạm vào tấm thép cần kẹp chặt trước Dao tiếp tục đi xuống cắt thì khối lượng này trượt lồng không trong rãnh (3) của dao cắt, lúc khối lượng bắt đầu trượt lồng không là lúc lực kẹp của tấm thép đã cố định và là lúc có lực kẹp lớn nhất

c Ưu nhược điểm của cơ cấu này

* Ưu : Cơ cấu này hoạt động đơn giản, dễ thiết kế, dễ chế tạo

* Nhược : + Kết cấu và khối lượng máy trở nên cồng kềnh

+ Lực kẹp không thể thay đổi khi cắt thép mỏng hoặc dày khác nhau

Trang 40

+ Khi kẹp chặt va đập mạnh, kém cững vững cho máy

2.3.2.2 Kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép hoặc khí nén

a Sơ đồ

Sơ đồ kẹp chặt bằng thuỷ lực:

10 11

12

13 14

1

3 2

9 4

A

P T

7 8

Hình 2.13 Sơ đồ kẹp chặt bằng thủy lực

1.Lọc thô; 2.Van an toàn; 3.Bơm dầu; 4.Van tiết lưu; 5.Van phân phối;

6.Đường ống; 7.Buồng trên xi lanh; 8 Pit tong; 9 Ắc quy dầu;

10 Đồng hồ đo áp suất; 11 Van một chiều;12 Bộ lọc tinh; 13.Động cơ14 Bể dầu

b Hoạt động

Dầu được đưa từ bơm (3) Qua van đảo chiều (5) rồi theo đường ống qua bộ làm đều tốc độ vào buồng trên của xilanh đẩy piston đi xuống kẹp chặt phôi trước khi cắt Khi cắt xong đảo chiều van làm cho dầu đi vào buồng dưới của xilanh đẩy piston đi lên, nhả phôi ra

c Ưu nhược điểm của phương pháp này

* Ưu: Tạo được lực kẹp lớn nhờ dễ dàng tăng được áp suất để tăng lực kẹp, dễ

dàng điều khiển

* Nhược: Cơ cấu phức tạp, đắt tiền

2.3.2.3 Kẹp chặt bằng hệ thống các lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao trên

Lợi dụng lực đàn hồi của lò xo sinh ra khi chịu kéo hoặc chịu nén để làm lực kẹp cho phôi khi cắt kim loại

a Sơ đồ

DUT.LRCC

Tiêu đề	Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Kiểu Thủy Lực
Tác giả	Phan Văn Tuyên
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Thanh Việt
Trường học	Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Cơ khí
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	2,92 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Công nghệ tạo phôi (Lưu Đức Hoà). [2] Vật liệu học	Khác
[10] Thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm)	Khác
[11] Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1, tập 2	Khác
[12] Sức bền vật liệu tập 1	Khác
[14] Vẽ kĩ thuật cơ khí .Tập 1 [15] Vẽ kĩ thuật cơ khí .Tập 2	Khác
[16] Sổ tay thiết kế máy và chi tiết máy	Khác
[17] Dung sai và lắp ghép (Ninh Đức Tốn - NXBGD)	Khác
[18] Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy (Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang) [19] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1	Khác
[20] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 [21] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3	Khác