Thiết kế máy cán ray lắp thiết bị điện truyền động và điều khiển bằng điện thủy lực

Thiết kế máy cán ray lắp thiết bị điện truyền động và điều khiển bằng điện thủy lực Thiết kế máy cán ray lắp thiết bị điện truyền động và điều khiển bằng điện thủy lực Thiết kế máy cán ray lắp thiết bị điện truyền động và điều khiển bằng điện 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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH HOÀI

NGUYỄN ĐỨC LAI

Đà Nẵng, 2018

LỜI CẢM ƠN

Ngày nay, trong sản xuất và đời sống con người, điện là nguồn năng lượng rất quan trọng Các thiết bị dùng điện năng đã đi sâu vào cuộc sống trong xã hội loài người hiện đại và điện năng là một mặt hàng thiết yếu Quá trình sử dụng điện đồng nghĩa với việc sử dụng các thiết bị điện đi kèm Trong đó ray điện cũng có vai trò không thể thiếu, nhằm mục đích cho việc lắp ráp, thay thế và sửa chữa dễ dàng các thiết bị điện khác trong tủ điện doanh nghiệp hay cơ sở sản xuất Đứng trước nhu cầu

sử dụng ngày càng tăng cao về ray điện, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và đưa vào

sử dụng máy sản xuất ray điện điều khiển bằng PLC sẽ phần nào giải quyết được nhu cầu trên, đồng thời sẽ giúp các cơ sở sản xuất trong nước dần dần làm chủ về lĩnh vực

tự động hóa trong sản xuất

Mục đích của đề tài là nghiên cứu nguyên lý hoạt động và đặc điểm quá trình biến dạng của vật liệu trên các máy uốn và cán Bên cạnh đó, việc nghiên cứu và áp dụng việc lập trình PLC, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều khiển tự động, sẽ dễ dàng kiểm soát chu trình sản xuất của máy, cũng như việc giám sát các sự cố xảy ra

Đề tài là kết quả khảo sát thực tế trong quá trình thực tập của bản thân, là quá trình tìm hiểu và vận dụng những tài liệu chuyên ngành liên quan, sự giúp đỡ tận tình

và những chỉ bảo thiết thực của Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Tùy và Th.S Trần Ngọc Hải, những góp ý của các thầy trong khoa cơ khí trường Đại Học

Bách khoa Đà Nẵng

Quá trình thực hiện đề tài nghiêm túc, tích cực thông qua thầy hướng dẫn, xin ý kiến đóng góp của các thầy có chuyên môn, tìm hiểu nhiều tài liệu liên quan Tuy nhiên, kết quả đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót Bản thân em mong muốn

và xin ghi nhận những đóng góp của các thầy cô và toàn thể các bạn, để đề tài được hoàn thiện và có thể ứng dụng đưa vào chế tạo

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 09 tháng 12 năm 2018 Sinh viên thực hiện đề tài

Phạm Thanh Hoài Nguyễn Đức Lai

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

CHƯƠNG 1: 1

1.1 TỔNG QUAN: 1

1.1.1 Thép hình: 1

1.1.2 Thép tấm: 2

1.1.3 Thép ống: 2

1.1.4 Thép có hình đặc biệt: 2

1.2 MÁY CÁN: 3

1.2.1 Các bộ phận chính của máy cán: 3

1.2.2 Phân loại máy cán: 3

1.3 LỖ HÌNH TRỤC CÁN: 6

1.3.1 Khái niệm về lỗ hình trục cán: 6

1.3.2 Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế lỗ hình trục cán: 7

1.4 QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG TRONG QUÁ TRÌNH UỐN VÀ DẬP CẮT: 8 1.4.1 Khái niệm về tạo hình bằng phương pháp uốn: 8

1.4.2 Đặc điểm của quá trình uốn: 8

1.4.3 Quá trình biến dạng khi uốn: 9

1.4.4 Lực uốn: 13

1.4.5 Độ chính xác của vật uốn: 14

1.4.6 Áp lực của kim loại trên trục cán: 14

1.4.7 Công, công suất và moomen khi cán: 17

1.5 CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH DẬP CẮT VÀ ĐỘT LỖ: 20

1.5.1 Giới thiệu chung: 20

1.5.2 Đặc điểm kỹ thuật đột-dập của vật liệu: 21

1.5.3 Khe hở giữa chày và cối: 21

1.5.4 Độ chính xác của sản phẩm: 22

1.5.5 Tính toán các thông số của quá trình đột – dập: 22

1.6 TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUÔN DẬP – ĐỘT CỦA MÁY 27

DUT.LRCC

1.6.1 Cơ sở kết cấu của chày và cối : 27

1.6.2 Nguyên lý kết cấu của chày và cối: 29

1.6.3 Kết cấu chày và cối của máy thiết kế: 30

1.7 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG: 32

1.7.1 Tính toán góc biên dạng trong một lần uốn: 32

1.7.2 Tính toán phương án tạo biên dạng cho sản phẩm: 33

1.7.3 Sự hình thành biên dạng của sản phẩm trên máy thiết kế: 34

CHƯƠNG 2: 36

2.1 TÍNH CÁC PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG CHO TOÀN MÁY: 36

2.1.1 Phương án dẫn động dây chuyền uốn: 36

2.1.2 Truyền động bằng cơ khí cho dây chuyền uốn: 36

2.1.3 Truyền động bằng dầu ép cho dây chuyền: 37

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG CHO HỘP PHÂN LỰC: 38

2.2.1 Truyền động cơ khí bằng bánh răng trung gian: 38

2.2.2 Truyền động cơ khí bằng trục vít – bánh vít 39

2.2.3 Phương án truyền động bằng xích: 39

2.3 PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG HỆ THỐNG DAO CẮT - ĐỘT LỖ: 40

2.3.1 Dao cắt truyền động bằng trục khuỷu: 40

2.3.2 Dao cắt truyền động bằng thủy lực: 41

3.1 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRỤC UỐN: 43

3.1.1 Tính áp lực tác dụng lên trục uốn: 43

3.1.2 Tính Momen quay trục uốn: 45

3.1.3 Thiết kế trục uốn: 47

3.2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH: 49

3.2.1 Tính bộ truyền xích nối trục động cơ: 49

3.2.2 Tính bộ truyền xích truyền ở các trục uốn: 51

3.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ THỦY LỰC VÀ CHỌN XILANH CHO HỆ THỐNG: 53

CHƯƠNG 4: 57

DUT.LRCC

4.1 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN HOẠT

ĐỘNG 57

4.1.1 Tìm hiểu phần mềm PLC: 57

4.1.2 Các thành phần chính của PLC: 57

4.1.3 Giới thiệu về bộ PLC S7 – 200 – Siemens: 58

4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY VÀ CHỌN BỘ LẬP TRÌNH PLC: 59

4.2.1 Nguyên lý hoạt động của máy và sơ đồ trạng thái: 59

4.2.2 Các phần tử trong hệ thống điều khiển: 61

4.2.3 Bộ điều khiển PLC S7-200 CPU 224 của Siemens: 62

4.2.4 Thiết lập địa chỉ,chương trình điều khiển, chức năng hoạt động các địa chỉ trên PLC: 64

5.1 BỐ TRÍ KẾT CẤU MÁY 67

5.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: 70

5.3 NHẬN XÉT: 71

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DUT.LRCC

1.1.1 Thép hình:

Là loại thép hình được sử dụng rất nhiều trong ngành Chế tạo máy, xây dựng, cầu đường… và được phân thành 2 nhóm

a Thép hình có tiết diện đơn giản:

Bao gồm thép có tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, dẹt, lục lăng, tam giác, góc…

* Thép dẹt có cạnh của tiết diện: h x b = (4  60) x (12  200) mm2

* Thép tam giác có 2 loại: cạnh đều và cạnh không đều:

1.2 MÁY CÁN:

1.2.1 Cỏc bộ phận chớnh của mỏy cỏn:

Mỏy cỏn gồm 3 bộ phận chớnh dựng để thực hiện quỏ trỡnh cụng nghệ cỏn

- Giỏ cỏn: là nơi tiến hành quỏ trỡnh cỏn bao gồm: cỏc trục cỏn, gối, ổ đỡ trục cỏn, hệ thống nõng hạ trục, hệ thống cõn bằng trục, thõn mỏy, hệ thống dẫn phụi, cơ cấu lật trở phụi…

- Hệ thống truyền động: là nơi truyền moomen cho trục cỏn, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, bỏnh đà, hộp phõn lực

- Nguồn năng lượng: Là nơi cung cấp năng lượng cho mỏy, thường dựng cỏc loại động cơ điện 1 chiều và xoay chiều hoặc cỏc mỏy phỏt điện

1.2.2 Phõn loại mỏy cỏn:

Cỏc loại mỏy cỏn được phõn loại theo cụng dụng, theo số lượng và phương phỏp bố trớ trục cỏn, theo vị trớ trục cỏn

a Phõn loại theo cụng dụng:

- Mỏy cỏn phỏ: dựng để cỏn phỏ từ thỏi thộp đỳc gồm cú mỏy cỏn phụi thỏi Blumin và mỏy cỏn phụi tấm Slabin

Hỡnh 1.4 : Sơ đồ máy cán

I- nguồin động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán 1: Trục cán; 2: Nền giá cán; 3: Trục truyền; 4: Khớp nối trục truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh răng chữ V; 7: Khớp nối trục;

8:Giá cán; 9: Hộp phân lực; 10: Hộp giảm tốc; 11: Khớp nối; 12:

Động cơ điện

DUT.LRCC

- Mỏy cỏn phụi: đặt sau mỏy cỏn phỏ và cung cấp cho mỏy cỏn hỡnh và mỏy cỏn khỏc

- Mỏy cỏn hỡnh cỡ lớn: gồm cú mỏy cỏn ray – dầm và mỏy cỏn hỡnh cỡ lớn

b Phõn loại theo cỏch bố trớ giỏ cỏn:

- Mỏy cú một giỏ cỏn (mỏy cỏn đơn a): loại này chủ yếu là mỏy cỏn phụi thỏi Blumin hoặc mỏy cỏn phụi 2 hoặc 3 trục

- Mỏy cỏn bố trớ một hàng (b) đƣợc bố trớ nhiều lỗ hơn

- Mỏy cỏn bố trớ 2 hay nhiều hàng (c, d) cú ƣu điểm là cú thể tăng dần tốc độ cỏn

ở cỏc giỏ sau cựng với sự tăng chiều dài của vật cỏn

- Mỏy cỏn bỏn liờn tục (e): nhúm giỏ cỏn thụ đƣợc bố trớ liờn tục, nhúm giỏ cỏn tinh đƣợc bố trớ theo hàng Loại này thụng dụng khi cỏn thộp hỡnh cỡ nhỏ

- Mỏy cỏn liờn tục (f): cỏc giỏ cỏn đƣợc bố trớ liờn tục, mỗi giỏ chỉ thực hiện một lần cỏn Đõy là mỏy cỏn cú hiệu suất cao và ngày càng đƣợc sử dụng rộng rói Bộ truyền động của mỏy cú thể tập trung, từng nhúm hay riờng lẻ

Hỡnh 1.5: Phân loại máy cán theo cách bố trí giá cán

a- máy cán đơn,b-máy cán một hàng,c-máy cán hai cấp,d-máy cán nhiều cấp

e-máy cán bán liên tục, f-máy cán liên tục

DUT.LRCC

Trong máy cán liên tục phải luôn đảm bảo mối quan hệ:

F1.v1 = F2.v2 = F3.v3 = F4.v4 = Fn.vn; Trong đó F và v là tiết diện của vật cán và vận tốc cán của các giá cán tương ứng

c Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán:

- Máy cán 2 trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại quay ngược lại Loại này thường dùng khi cán phá, cán phôi, cán tấm dày

- Máy cán 2 trục không đảo chiều: dugnf trong cán liên tục, cán tấm mỏng

- Máy cán 3 trục: có loại 3 trục cán có đường kính bằng nhau và laoij 3 trục thì 2 trục bằng nhau còn trục giữa nhỏ hơn gọi là máy cán Layma

- Máy cán 4 trục: gồm 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động được dùng nhiều khi cán tấm nóng và nguội

- Máy cán nhiều trục: Dùng để cán ra các loại thép tấm mỏng và cực mỏng Máy

có 6 trục, 12 trục, 20 trục … có những máy đường kính công tác nhỏ đến 3,5 mm để cán ra thép mỏng 0,0001 mm

- Máy cán hành tinh: Loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim loại Máy này có công dụng là cán ra thành phẩm có chiề dày rẩ mỏng từ phôi dày Mỗi một cặp trục nhỏ sau mỗi lần quay làm chiều dày vật cán mỏng hơn một

tý Vật cán đi qua nhiều cặp trục nhỏ thì chiều dày mngr đi rất nhiều Phôi ban đầu có kích thước dày S = 50  125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1  2 mm

Hình 1.6: C¸c lo¹i gi¸ c¸n a: Gi¸ c¸n 2 trôc; b: gi¸ c¸n 3 trôc;

c: Gi¸ c¸n 3 trôc lauta; d: Gi¸ c¸n 4 trôc

DUT.LRCC

- Mỏy cỏn vạn năng: loại này trục cỏn vừa bố trớ thẳng đứng vừa năm ngang Mỏy dựng khi cỏn dầm chữ I, mỏy cỏn phụi tấm…

- Mỏy cỏn trục nghiờng: dựng khi cỏn ống khụng hàn và mỏy ộp đều ống

1.3 LỖ HèNH TRỤC CÁN:

1.3.1 Khỏi niệm về lỗ hỡnh trục cỏn:

Tất cả cỏc loại thộp hỡnh cú tiết diện đơn giản như thộp trũn, vuụng, chữ nhật …

và cú biết dạng phức tạp như thộp chữ I, U, thộp đường ray… đều được cỏn trờn cỏc trục đó được tạo cỏc rónh cú biờn dạng tương ứng Biờn dạng rónh của 2 hay 3, 4 trục tạo thành một biờn dạng “calip” gọi là lỗ hỡnh trục cỏn

Trong cụng nghệ cỏn thộp tấm thỡ quỏ trỡnh cỏn được tiến hành trờn trục khụng tạo rónh (trục phẳng) song việc xỏc định chế độ ộp, phõn bố lượng ộp và tớnh toỏn xỏc định biờn dạng trục cỏn để đạt sản phẩm cú chiều dày đồng đều cũng được gọi là thiết

kế lỗ hỡn trục cỏn

Núi chung trờn mỗi lỗ hỡnh chỉ cỏn một lần, song cũng cú thể chỏn nhiều lần bằng cỏch thay đổi khe hở giữa 2 trục cỏn

Hình 1.8: Rãnh của trục cán tạo thành lỗ hình

a) 2 trục; b) 3 trục; c) 4 trục;

Hỡnh 1.7: Sơ đồ máy cán hành tinh 1: Lò nung liên tục; 2: Trục cán phá (chủ động); 3: Máy dẫn phôi (dẫn h-ớng); 4: Trục cán hành tinh; 5: Trục tựa; 6: Trục là sản phẩm

DUT.LRCC

1.3.2 Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế lỗ hình trục cán:

Quá trình thiết lỗ hình trục cán phụ thuộc vào sản phẩm cán, kiểu máy, đặc điểm

kỹ thuật của máy, công suất động cơ, chất lượng kim loại và các yếu tố khác

 Xác định số lần cán (chế độ ép) phải xuất phát từ khả năng trục cán ăn được vào kim loại (góc ăn ) Trong trường hợp đọ bền trục, công suất động cơ không đảm bảo phải tăng số lần cán Đôi khi số lần cán còn phụ thuộc vào cách bố trí giá cán…

 Xác định lượng ép  ở những lần cán đầu tiên theo góc ăn  cho phép, các lần cán sau phải xem xét theo độ bền trục, công suất động cơ, chất lượng sản phẩm

 Xác định lượng ép ở lỗ hành tinh và trước tinh theo điều kiện biến dạng trong lỗ hình để đạt được độ chính xác của sản phẩm và điều kiện mài mòn lỗ hình Cụ thể như sau:

 Đối với các sản phẩm có biên dạng phức tạp (thép , thép chữ I, thép đường ray) phải chia lỗ hình thành các phân tố riêng biệt và tính hệ số biên dạng cho từng phân tố đó Do đó cần giảm bớt số lỗ hình phức tạp Quá tình thiết kế lỗ hình bắt buộc

DUT.LRCC

theo hướng ngược với hướng cán

 Với máy cán bố trí giá cán theo hàng phải chú ý phân bố số lần cán ở các giá cán hợp lý để đảm bảo năng suất cao và phụ tải đều trên các giá Với máy cán liên tục phải đảm bảo tốc độ cán lớn

 Tính đến tải trọng của động cơ Yếu tố này giúp tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành sản phẩm

 Tính đến tuổi bền của trục Yếu tố này dẫn đến tránh phải thay trục nhiều lần, giảm năng suất của xưởng

1.4 QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG TRONG QUÁ TRÌNH UỐN VÀ DẬP CẮT: 1.4.1 Khái niệm về tạo hình bằng phương pháp uốn:

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong công nghệ dập nguội, uốn tức là biến phôi phẳng (tấm), tròn, dây hay ống thành những chi tiết có hình

cong hay gấp khúc, hình dạng khác

Phụ thuộc vào hình dáng và kích thước vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép lệch tâm, ma sát hay thuỷ lực, đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên các máy chuyên dùng

1.4.2 Đặc điểm của quá trình uốn:

Đặc điểm của quá trình uốn kim loại là khi uốn các kim loại tấm để đạt được những chi tiết có kích thước và hình dạng cần thiết, người ta nhận thấy rằng với tỷ số chiều rộng và chiều dày của phôi khác nhau, với mức độ biến dạng khác nhau (tỷ số giữa bán kính uốn và chiều dày vật liệu khác nhau) và giá trị góc uốn khác nhau thì

quá trình biến dạng xảy ra tại vùng uốn cũng có những đặc điểm khác nhau

- Tại vùng uốn các thớ ngang vẫn phẳng và vuông góc với trục phôi

- Các thớ dọc bị biến dạng khác nhau ở hai phía của phôi, các lớp kim loại ở phía trong góc uốn (phía bán kính nhỏ) thì bị nén và co ngắn theo hướng dọc đồng thời bị kéo và giãn dài theo hướng ngang Các lớp kim loại ở phía ngoài góc uốn (phía bán kính lớn) thì bị kéo và giãn dài theo hướng dọc và đồng thời bị nén và co ngắn theo

hướng ngang, tạo thành độ cong ngang

- Khi uốn những dải phôi rộng (b>2S), chiều dày vật liệu giảm, mặt cắt ngang của phôi bị thay đổi không đáng kể, có thể coi như không đổi bởi vì trở lực biến dạng

DUT.LRCC

của vật liệu có chiều rộng lớn chống lại sự biến dạng theo hướng ngang Khi đó các lớp kim loại ở phía trong góc uốn chỉ bị nén và co ngắn theo hướng dọc còn các lớp kim loại ở phía ngoài góc uốn chỉ bị kéo và giãn dài theo hướng dọc

- Khi uốn với mức độ biến dạng lớn, các lớp kim loại ở phía ngoài phôi bị kéo và giãn dài đáng kể, dễ gây ra hiện tượng nứt, gẫy Vì vậy, khi cắt phôi uốn cần phải chú

ý bố trí sao cho đường uốn vuông góc với thớ uốn của phôi, tránh để đường uốn song

song với thớ uốn

1.4.3 Quá trình biến dạng khi uốn:

1.4.3.1 Lớp trung hòa:

Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn lại đồng thời có những lớp kim loại bị kéo và giãn dài theo hướng dọc vì vậy giữa các lớp đó thế nào cũng tồn tại một lớp có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi Lớp này gọi là lớp trung hoà biến dạng Lớp trung hoà biến dạng là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước của phôi khi uốn và xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

Hình 1.9: Biến dạng của lớp trung hòa trước và sau uốn

Khi uốn với bán kính uốn lớn, mức độ biến dạng ít, vị trí lớp trung hoà biến dạng nằm ở giữa chiều dày của dải phôi Nghĩa là bán kính cong Rbd củalớp trung hoà được xác định theo công thức sau:

Rbd = r + S/2

Trong đó: r: Bán kính uốn Đơn vị : mm

S: Chiều dày vật liệu Đơn vị : mm

Hình 1.10: Bán kính cong của lớp trung hoà

Khi uốn với mức độ biến dạng lớn thì tiết diện ngang của phôi thay đổi nhiều, chiều dày vật liệu giảm Khi đó lớp trung hoà biến dạng không đi qua giữa mà bị dịch

về phía tâm cong, ở đây bán kính cong lớp trung hoà được xác định như sau:

b

b S S

r

bd )

2 (  

b : Chiều rộng ban đầu của dải Đơn vị : mm

btb : Chiều rộng trung bình sau khi uốn: Đơn vị : mm

btb =1/2(b1+b2)

với b1, b2 : Chiều rộng phía trên và phía dưới dải sau khi uốn

Khi chiều rộng của dải lớn thì tỷ số: btb/b = 1, lúc đó:

S S

r

2 (  

Rbd = r + XoS Trong đó: XoS = (1 )

Xo là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tỷ số r/S (Bảng 48/ Tài liệu [6]), góc uốn

 và loại vật liệu uốn XoS là khoảng cách từ lớp trung hoà tới mặt trong của phôi

1.4.3.2 Tính toán phôi uốn:

Dựa trên công thức tính toán tổng quát về chiều dài, ta tính toán chiều dài phôi uốn, và giả thiết rằng tất cả các góc đều có bán kính r ≤ 0.5 mm

Công thức tổng quát xác định chiều dài phôi uốn như sau:



.

Trong đó: 0

= 180 - 

l: Tổng chiều dài các đoạn thẳng Đơn vị: mm

r: Bán kính uốn cong phía trong Đơn vị: mm

x: Hệ số phụ thuộc vào tỷ số r/S

S: Chiều dày vật uốn Đơn vị: mm

Xác định các kích thước chủ yếu của phôi uốn:

Sản phẩm và phôi có chiều dày S = 1mm Các kích thước khác như hình vẽ:

Bán kính uốn lớn nhất được tính theo công thức:

DUT.LRCC

.

Công thức/ Trang 106/ Tài liệu [6] Trong đó: ε: mođun đàn hồi khi kéo Đơn vị KG/mm2

ζt giới hạn chảy của vật liệu Đơn vị KG/mm2

Bán kính uốn nhỏ nhất được tính theo công thức:

Trong đó: δ: độ dãn dài tương đối ()

Hoặc tính theo công thức kinh nghiệm:

rmin =K.S Công thức/ Trang 108/ Tài liệu [6] Trong đó: K: hệ số tra theo bảng 52/ Tài liệu [6]

Vì các kích thước của sản phẩm được uốn trên cùng trục uốn nên tính bán kính uốn giới hạn chung cho các kích thước Phôi uốn là vật liệu nhôm, nên theo công thức kinh nghiệm có: K = 0,4



(ri + xi.S) Công thức/ Trang 105/ Tài liệu [6] Trong đó: li , ri , xi và i =1800 - αi là các đoạn thẳng, bán kính uốn, hệ số xác định khoảng cách các lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong, góc đoạn uốn + Theo công thức kinh nghiệm khi uốn với bán kính uốn nhỏ r < 0,5S thì xác định chiều dài phôi theo công thức gần đúng cho theo bảng

+ Khi uốn góc 900 thì chiều dài phôi tính theo công thức:

Uốn ray là ta xem như quá trình uốn thực hiện 2 giai đoạn, uốn đồng thời 2 lần uốn liên tiếp 2 góc 900 nên tính chiều dài phôi theo công thức:

L = l1 + l2 + l3 + 0,5S Công thức/ Trang 109/ Tài liệu [6]

Suy ra công thức tính phôi uốn ray:

Hình 1.13: Kích thước cơ bản phôi uốn ray

Vậy, Kích thước phôi uốn là L = 54 [mm]

2

1. . . B.S .k l

n S B

P b  b [N]

Trong đó:

l

n S

k1 . là hệ số uốn tự do có thể tính theo công thức trên hoặc chọn theo bảng phụ thuộc vào tỉ số l/S

B1: Chiều rộng của dải tấm Đơn vị: mm S: Chiều dày vật uốn Đơn vị: mm n: Hệ số đặc trưng do ảnh hưởng của biến cứng; n = 1,6- 1,8

b: giới hạn bền của vật liệu

l: Khoảng cách giữa các điểm tựa Đơn vị: mm

Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức:

P = q.F [N] Công thức/ Trang 199/ Tài liệu [6]

Trong đó: q: Áp lực tinh chỉnh (là phẳng) chọn theo bảng

DUT.LRCC

F: Diện tích phôi được tinh chỉnh

Tóm lại: Trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phần uốn đều

chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở dạng đàn hồi Vì vậy không còn lực tác dụng thì vật uốn không hoàn toàn như hình dáng cần uốn

1.4.5 Độ chính xác của vật uốn:

Độ chính xác khi uốn trong khuôn dập phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:

- Hình dáng và kích thước vật uốn

- Tính chất cơ học của vật liệu

- Chiều dày vật liệu và độ sai lệch theo chiều dày vật liệu

- Số lần uốn

- Kiểu khuôn uốn và độ chính xác chế tạo khuôn

- Sau khi uốn có là phẳng hay không

- Độ chính xác của phôi trước khi uốn

- Độ chính xác lắp khuôn trên máy

Độ sai lệch cho phép về góc uốn và kích thước của vật uốn được trình bày trong bảng 58 và bảng 59/ Tài liệu [6]

1.4.6 Áp lực của kim loại trên trục cán:

Áp lực của kim loại lên trục cán là nguyên nhân chính tạo ra trạng thái ứng suất trong vùng biến dạng, đặc diểm biến dạng của trục cán Áp lực từ phía trục cán lên kim loại có sự tương tác với vượt trước, sự dãn rộng điều kiện ăn kim loại Từ điều kiện và các thông số công nghệ ta có thể tính được áp lực của kim loại lên trục cán và qua đó xác định được momen cán, công suất cán, công suẩ động cơ và tiêu hao năng lượng trong quá trình cán

Trị số và sự phân bố áp lực trên cung tiếp xúc của vùng biến dạng có ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ mòn trục cán và do đó ảnh hưởng đến thời gian làm việc của trục Trị số momen và công suất cán là các thông số cần thiết để tính các kích thước giá cán

và các chi tiết máy cán Trị số momen không chỉ phụ thuôc vào áp lực mà còn phụ thuộc vào điểm đặt lực tổng hợp trên các cung tiếp xúc

Xác định được áp lực trung bình chúng ta có thể tính được lực cán P:

P = Ptb.F Trong đó, F: diện tích bề mặt tiếp xúc

DUT.LRCC

bBl.b

F TB x   Trong đú, B: chiều rộng phụi cỏn; b: chiều rộng vật cỏn

lx: chiều dài cung tiếp xỳc

R: bỏn kớnh trục cỏn

h: lượng ộp tuyệt đối

Trong thực tế, khi tớnh ỏp lực cỏn người ta thường dựng một số biểu thức thực nghiệm Thực chất cỏc biểu thức này của một số tỏc giả khi nghiờn cứu chỉ xột một số cỏc yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến ỏp lực cỏn, kết quả nhận được thoản món để tớnh toỏn cụng nghệ

a Tớnh ỏp lực cỏn theo cụng thức Ekelun

Cho kết quả thỏa món điều kiện cỏn hỡnh ở trạng thỏi núng khi t > 8000C, với thộp Cacbon và thộp Cromo

P = (K + )(1 + m) Trong đó, K: trở khỏng của vật liệu (giới hạn chảy ở nhiệt độ cỏn), KG/mm2

: độ nhớt (sệt) của vật liệu cỏn, KG/s/mm2

: tốc độ biến dạng trung bỡnh, 1/s m: hệ số tớnh đến sự tăng trở khỏng biến dạng do ma sỏt tiếp xỳc

- Trờn cơ sở phõn tớch cỏc số liệu thực nghiệm, Ekelun đưa ra biểu thức tớnh trị số:

K = (14 - 0,01T)(1,4 + C + Mn + 0,3Cr)

Trong đú, T: nhiệt độ cỏn, 0C

C: Hàm lượng cacbon tỏng vật liệu cỏn, (%) Mn: Hàm lượng Mangan trong vật liệu cỏn, (%) Cr: Hàm lượng Crom trong võt liệu cỏn, (%)

- Dộ nhớt (sệt)  của vật liệu cỏn được tớnh theo biểu thức:

 = 0,01(14 - 0,01t)CvVới, Cv là một đại lượng phụ thuộc vào tốc độ quay của trục cỏn, xỏc định theo

số liệu ở bảng 2.1

DUT.LRCC

.6,1m

- Tốc độ biến dạng trung bình w tính theo biểu thức:

hHR

hV2







 (1/s) Công thức 5.25/ Trang 88/ Tài liệu [5]

b Tính áp lực cán theo công thức Shunberge:

Trên cơ sở của biểu thức Ekelun, bằng phân tích hóa học các kết quả nghiên cứu ở một số máy cán công nghiệp, Shunberge đƣa ra biểu thức sau:

ch TB

h

l.315,01h

l.315,0h

l.n.001,0aTT011

,

0

Trong đó, Tch: nhiệt độ chảy của vât liệu nhân với hệ số 0,95

Tc: nhiệt độ cán; n: số vòng quay của trục cán, vg/ph

a: hệ số xét đến thành phần hóa học của vật cán (a = K), KG/mm2

: hệ số biến dạng; lx  Rh ; hTB = (H + h)/2 Nhƣợc điểm của biểu thức là thứ nguyên của các số hạng không phù hợp với thứ nguyên của các kết quả, có nghĩa là biểu thức thực nghiệm không có ý nghĩa về mặt vật lý

c Tính áp lực theo công thức Gheley:

Theo Gheley có thể tính áp lực trugn bình khi cán nguội và nóng với trục cán phẳng theo công thức:

h

l.C1K

Trong đó, Kf: trở kháng biến dạng trung bình, Kf = 1,15S

DUT.LRCC

Vc: tốc độ cán, m/s C: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tỷ số lx/hTB xác định theo hình 3.3

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l/h C

Hình 1.14: Sự phụ thuộc của hệ số C (hệ số thực nghiệm của Gheley C = (

TB

x

h

l ))vào

tỷ số l x /h TP

1.4.7 Công, công suất và momen khi cán:

1.4.7.1 Công làm kim loại biến dạng:

Theo Pavlov thì công thức tính toán công làm kim loại biên dạng tương đối chính xác là:

A tb

Trong đó, Ptb: áp lực trung bình (đơn vị) của kim loại lên trục cán

V: thể tích của kim loại

H, h: chiều cao của kim loại trước và sau khi cán

1.4.7.2 Công suất và momen khi cán:

Công suất khi cán tính theo công thức:

t

A

WTrong đó, t: thời gian làm kim loại biến dạng (s)

Công suất động cơ của thiết bị cán được tính toán trên cơ sở lý thuyết hoặc theo

số liệu thực tế của sự tiêu hao năng lượng đơn vị theo sản phẩm cán

Trên cơ sở tính toán, người ta thường dùng cách xác định công suất theo momen cán:

r

V.M

N c

DUT.LRCC

Trong đó, V: tốc độ quay cau trục cán

r: bán kính trục cán

Mc = Mms + Mbd

Mms: momen masats gồm momen ma sát do lực cán sinh trên cổ trục cán (Mms1)

và momen ma sát tại các chi tiết quay (Mms2) Momen ma sát được tính:

Mms2 = (0,08  0,12)(M0 + Mms1) Công thức/ Trang 95/ Tài liệu [5]

Momen không tải M0 sinh ra để thắng trọng lượng của chi tiết quay khimays chạy không tải Momen không tải thường bẳng 3-6% momen cán:

M0 = (3  6)% McMomen động Md = 0 khi cán không có sự tăng giảm tốc độ

Momen cán được xác định khác nhau theo những trường hợp cần khác nhau:

* Đối với trường hợp cán đơn giản, trục cần có cùng đường kính và quay với cùng một tốc độ:

Mbd = 2.P.a Công thức/ Trang 97/ Tài liệu [5].

Với: a: tay đòn, có thể lựa chọn a trong phạm vi

a = (0,3  0,55)lx

Có thể tham khảo theo số liệu:

Khi cán nóng: a = (0,45  0,5)lx Khi cán nguội: a = (0,35  0,45)lx

hR

lx   Công thức/ Trang 89/ Tài liệu [5]

* Trong trường hợp cán có lực kéo trước và sau vật cán thì momen biến dạng có thể tính theo biểu thức:

DUT.LRCC

Mbd = 2.P.a + (Qn - Qh).r

Với Qn, Qh là trị số lực kéo trước và sau vật cán

Hình 1.15: Hướng áp lực cán trong Hình 2.16: Hướng áp lực cán trong quá trình cán quá trình cán đơn giản trục dưới dẫn động

* Trong trường hợp cán trên máy cán chỉ một trục được dẫn động, lúc đó momen trục trên bằng không, momen chỉ được truyền qua trục dưới:

Mbd = P.a2Trong đó: a = (0,350,45)ltx

* Khi cán trong 2 trục cán khác nhau về đường kính, lúc đó momen cán phân bố không đều giữa 2 trục cán lúc đó:

M1 = P.a1; M2 = P.a2Trong thực tế sự chênh lệch đường kính của 2 trục cán không lớn (56%), do

1.5 CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH DẬP CẮT VÀ ĐỘT LỖ:

1.5.1 Giới thiệu chung:

Cắt hình và đột lỗ gọi tắt là cắt - đột Thực chất của nguyên công này là tách hoàn toàn một phần vật liệu ra khỏi tấm nguyên vật liệu Quá trình liên tục cắt - đột chia ra làm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn biến dạng đàn hồi: Lúc này chày mới chạm đến vật liệu, uốn cong và bắt đầu nén vào lỗ cối Ở giai đoạn này ứng suất trong vật liệu ở dưới giới hạn đàn hồi

 Giai đoạn biến dạng dẻo: Chày tiếp tục nện xuống, vật liệu vượt qua giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng dẻo, lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún sâu vào và có sự chuyển dịch tương đối với nhau

 Giai đoạn cắt đứt: Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lỗ cối, ở các mép cắt của chày và cối bắt đầu xuất hiện các vết nứt Các vết nứt này phát triển nhanh và cắt đứt vật liệu theo vòng làm việc của chày và cối

* Trị số lún sâu của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính chất vật liệu và có giá trị từ (0,25 - 0,6)S

Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dưới

 Như vậy quá trình cắt đứt vật liệu là quá trình làm xuất hiện các vết nứt ở mép chày và cối Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lượng mặt cắt

và phụ thuộc vào mép sát của chày và cối, khe hở giữa chày và cối

Hình 2.17: Sơ đồ quá trình dập cắt

DUT.LRCC

1.5.2 Đặc điểm kỹ thuật đột-dập của vật liệu:

Chúng ta đã khảo sát những đặc điểm cơ bản về biến dạng của vật liệu nhôm dùng sản xuất ray điện Những đặc điểm cơ bản đó cũng quyết định đến các tính chất dập – đột của nhôm Là loại vật liệu có duy nhất một loại thù hình với kiểu mạng lập phương tâm mặt, vì vậy quá trình cắt đứt phôi khi dập – đột rất dễ dàng và cho mép cắt đẹp Tuy nhiên, chất lượng mép cắt chủ yếu phụ thuộc vào lực cắt, bề mặt làm việc

của dao cắt, hành trình cắt cũng như chế độ bôi trơn khi dao cắt làm vệc

Quá trình dập - đột vật liệu ở trạng thái nhiệt độ phòng Nhôm có lớp oxit

Al2O3 khá cứng bảo vệ Đây là đặc điểm chủ yếu của vật liệu này, và mang lại những

ưu điểm mà vật liệu khác không có được

1.5.3 Khe hở giữa chày và cối:

Khe hở giữa chày và cối là hiệu số kích thước làm việc của cối và chày Trị số khe hở khi cắt đột có ảnh hưởng đến chất lượng mặt cắt, lực cắt và độ bền của chày và cối

Khe hở hợp lý (chọn đúng trị số) thì các mép nứt xuất hiện từ mép chày và cối

sẽ gặp nhau theo đường thẳng Quan sát trên mặt cắt thấy ở phần dưới cùng có một dải sáng, phần trên xù xì hơn

- Nếu khe hở nhỏ sẽ làm các vết nứt không trùng nhau, mặt cắt có hai dải sáng trên và dưới, ở giữa xù xì lớn theo hình răng cưa

- Nếu khe hở quá lớn làm cho mép nứt giữa chày và cối cũng không trùng nhau, vật liệu bị vuốt dài lên phía trên

Trị số khe hở phụ thuộc chủ yếu và tính chất và độ dày của vật liệu được xác định theo bảng 12/ Tài liệu [6]

1.5.4 Độ chính xác của sản phẩm:

Độ chính xác của sản phẩm cắt hình (và đột lỗ) nhận được khi cắt hình (và đột lỗ) trong khuôn dập, phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau: chiều dày của lỗ và kích thước của sản phẩm cắt hình (lỗ đột), độ chính xác chế tạo các phần làm việc của khuôn, trị số khe hở giữa chày và cối

Ngoài các yếu tố đó, độ chính xác của sản phẩm còn chịu ảnh hưởng của kiểu khuôn dập (liên hợp, liên tục) Tính chất vật liệu (dẻo, đàn hồi), hình dáng vật cắt hay đột lỗ (phức tạp, đơn giản)

Trong bảng 24/ Tài liệu [6] trình bày dung sai kích thước của sản phẩm (của lỗ) khi cắt - đột vòng tròn Trị số dung sai đó có thể đảm bảo được khi chế tạo chày cối theo cấp chính xác 2 (A/L1) TCVN đối với vật liệu chiều dày tới 3mm và chính xác cấp 3 (A3/L13) đối với vật liệu có chiều dày lớn hơn 3

Dung sai chế tạo chày, cối và trị số khe hở giữa chày và cối phải phù hợp với số liệu trong bảng 13/ Tài liệu [6]

Trị số dung sai kích thước giữa các tâm lỗ trình bày trong bảng 15/ Tài liệu [6] Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ trình bày trong bảng 26/ Tài liệu [6]

1.5.5 Tính toán các thông số của quá trình đột – dập:

1.5.5.1 Khe hở giữa chày và cối:

Khe hở giữa chày và cối là hiệu số giữa kích thước làm việc của cối và chày Trị số khe hở khi cắt - đột có ảnh hưởng đến chất lượng mặt cắt, độ chính xác vật cắt, lực cắt và độ bền của chày, cối

- Khe hở hợp lý (chọn đúng trị số) thì các vết nứt xuất hiện từ mép chày và cối sẽ gặp nhau theo đường thẳng Quan sát mặt cắt thấy ở phần dưới cùng có một dải sáng, phần trên xù xì hơn

- Nếu khe hở quá nhỏ sẽ làm cho các vết nứt không trùng nhau Quan sát mặt cắt thấy có hai dải sáng ở trên và dưới, phần ở giữa xù xì lớn theo hình răng cưa

- Nếu khe hở quá lớn cũng làm cho các vết nứt từ mép chày và cối không trùng nhau Một phần vật liệu bị vuốt dài lên phía trên tạo thành ba via

Trị số khe hở phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và bề dày vật liệu được xác định theo bảng 12/ Tài liệu [6]

DUT.LRCC

Các trị số trong bảng dùng với cắt hình và đột lỗ có hình dáng bất kỳ Khi mới chế tạo khuôn, chọn khe hở nhỏ nhất, sau quá trình làm việc, khuôn bị mòn, ta chọn trị

số là lớn nhất Nếu trị số vượt quá giá trị lớn nhất thì phải khôi phục lại khuôn mới tiếp tục sử dụng Đối với vật liệu nhôm, khá mềm, mỏng và dễ dàng đột – dập nên khe hở nhỏ: 0.02 – 0.04 mm

1.5.5.2 Kích thước và dung sai chế tạo chày và cối của khuôn dập – đột:

Xác định kích thước và dung sai chế tạo chày, cối nhằm đảm bảo độ chính xác sản phẩm và khe hở hợp lý, không những trong khi chế tạo khuôn mà cả khi khuôn làm việc bị mòn đến giới hạn cho phép

Xác định kích thước và

dung sai chế tạo phải dựa vào tính

chất công việc là cắt hình hay đột

lỗ Nếu lấy phần kim loại cắt ra

thước của chày làm chuẩn và mở

rộng cối Hình 1.19: Sơ đồ xác định dung sai chày

tính toán lực cắt Vì vậy ta đi tính toán kích thước và dung sai chế tạo chày và cối đột

lớn nhất và nhỏ nhất

Công thức tính toán: Lực cắt hình hay đột lỗ phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm cắt hình hay đột lỗ, vào chiều dày và tính chất cơ học của vật liệu; khe hở giữa chày và cối; hình dáng và trạng thái mép cắt của chày và cối (khi mép cắt bị cùn lực tăng lên rất lớn) Lực dập cắt hay đột lỗ với chày cối có mặt cắt phẳng được xác định theo công thức: Pk.L.S.c [kG]

Trong đó:

k = 1,1 - 1,3 là hệ số tính đến sự không đồng đều về chiều dày và tính chất của vật liệu, mép cắt bị mòn, chế tạo và lắp ghép khuôn không chính xác

L: Chu vi vòng dập cắt hay đột lỗ Đơn vị: mm

S: Chiều dày vật liệu Đơn vị: mm

c

 : độ bền kéo của vật liệu

Công dùng để cắt hình và đột lỗ được xác định theo công thức: A = a.P.S

S: Chiều dày vật liệu Đơn vị: mm

Khi chọn máy căn cứ vào lực cắt - đột cần thiết Lực của máy phải lớn hơn hoặc bằng lực cắt - đột cần thiết

Các biện pháp làm giảm lực cắt - đột:

- Nung nóng vật liệu

- Dùng chày, cối có mặt cắt lƣợn sóng

- Khuôn cắt đột có nhiều chày thì bố trí chày thành nhiều bậc

Sau đây là hai hình ảnh minh họa hai biện pháp làm giảm lực cắt

Hình 1.20: Cối cắt có mặt cắt lượn song

Hình 1.21: Bố trí chày lệch nhiều bậc

 Tính lực cắt cho hệ thống dao cắt:

Hình 1.22: Kích thước tính toán lực cắt - đột lỗ

DUT.LRCC

Đối với vật liệu nhôm thanh, cứng, và cắt đứt sau một chu trình được xác định thỏa mãn về chiều dài, ứng với công thức như trên, ta có lực cắt của dao cắt được tính toán như sau:

c

S L k

P  [kG]

Ta chọn: k = 1,3 ; L = 54 [mm] ; S = 1 [mm] ; c = 15 [kG/ mm2] Thay số ta có: Pk.L.S.c = 1,3.54.1.15.9,8 = 10320 [N]

 Tính toán lực đột lỗ cho hệ thống dao đột :

Với phép tính toán tương tự, chu vi lỗ đột được xác định là:

L = 2l + 2.π.R = 2.20 + 2.π.2,5 = 55,7 [mm]

Thay số ta được:

c

S L k

P  = 1,3.55.1.15 9.8= 10510 [N]

Như ta đã biết, lực cắt và đột là yếu tố quyết định đến việc tính toán chọn thiết

bị cho hệ thống dao cắt – đột Với hai lực gần tương đương nhau, đây là điều kiện thuận lợi để tính toán về sau

1.5.5.3 Xác định lực tháo vật cắt và phế liệu :

Sau khi cắt – đột, do tính chất đàn hồi của vật liệu mà vật cắt hay phế liệu bị dính trong lòng cối hay trên chày Muốn gỡ vật liệu ra khỏi chày hay vật cắt ra khỏi cối cần phải tốn một lực nhất định Lực đó phụ thuộc chủ yếu vào độ dày và tính chất

của vật liệu, bôi trơn hay không, và kích thước của vật dập

- Xác định lực tháo phôi: Lực tháo phoi ra khỏi chày được tính theo công thức :

Qt = Kt.P

P - lực cắt hình hay đột lỗ

Kt - hệ số lực tháo vật liệu Hệ số này được xác định theo bảng 21/ Tài liệu [5]

- Xác định lực đẩy vật liệu: lực dùng để đẩy vật cắt từ trong lòng cối hình trụ ra ngoài, và được tính theo công thức: Qđ =Kđ.n.P

P – lực cắt hình hay đột lỗ

n – số vật cắt trong lòng cối hình trụ

Kđ – hệ số đẩy vật cắt theo bảng 22/ Tài liệu [6]

DUT.LRCC

1.6 TÍNH TOÁN KẾT CẤU KHUÔN DẬP – ĐỘT CỦA MÁY

1.6.1 Cơ sở kết cấu của chày và cối :

Chày cắt hình và đột lỗ: Trong khuôn cắt hình và đột lỗ, các kiểu chày cơ bản được dùng là:

- Chày ghép: sử dụng để cắt những sản phẩm lớn và đột lỗ lớn Phần làm việc của chày được chế tạo từ thép Cacbon - dụng cụ, hay thép hợp kim tôi cứng

- Chày nguyên: với những hình dáng mép cắt khác nhau, sử dụng với các công dụng khác nhau Có thể là cắt đột theo hình phẳng, theo lỗ nhỏ

Ở những chày có vòng cắt phức tạp thì phần lắp ghép được làm tròn hay có dạng hình chữ nhật

Để chống xoay khi phần lắp ghép của chày là hình tròn xoay, người ta làm rãnh

ở trên tấm giữ chày, còn ở tán chày thì vát phẳng hai bên

Hình 1.23: Kết cấu chày ghép và một số kiểu đầu chày thường dùng

Hình 1.24: Kết cấu của chày có chu vi cắt phức tạp và Phần lắp ghép hình tròn

Hình 1.25: Kết cấu của chày có chu vi cắt phức tạp và Phần lắp ghép hình chữ

nhật

DUT.LRCC

Chày có thể được kẹp chặt với đế khuôn, không chỉ bằng áo chày mà cả kẹp chặt trực tiếp

Chày cắt từng đoạn để cắt thép ít cacbon có thể làm nguyên hay làm ghép Dưới đây là một số hình ảnh mô tả kết cấu của chày cắt và đột lỗ

a) b) c)

Hình 1.26: Một số phương pháp cố định đầu chày

a) Chống xoay chày tròn xoay b) Kẹp chặt chày bằng áo chày c) Kẹp chặt chày trực tiếp

a) b)

Hình 1.27: Kết cấu chày cắt nguyên (a) và chày cắt ghép (b)

Cối cắt hình và đột lỗ: Hình dáng mép cắt khác nhau của cối cắt hình và đột lỗ

có tác dụng làm thay đổi lực cắt

Đối với trường hợp mép cối có

kiểu như hình 1.28, lòng cối có một

đoạn hình trụ ở trên Loại cối này cho

độ chính xác cao Tuy nhiên, lấy vật

dập khó khăn, lực đẩy lớn

Hình 1.28: kiểu chày cối thẳng

DUT.LRCC

Ở hình 1.29, có kiểu kết cấu như

hình 1.28, tuy nhiên trong phần mở

rộng ở phía dưới làm với góc côn β

Trường hợp này việc tháo sản phẩm ra

khỏi lòng cối dễ dàng, tuy nhiên lực đẩy

lớn

Hình 1.29: Kiểu lòng cối côn dưới.

Ở hình 1.30, phần mép cắt làm côn

với góc côn nhỏ α, phần mở rộng phía dưới

làm với góc côn β Loại cối kiểu này được sử

dụng khá phổ biến, với ưu điểm lấy vật dập

ra dễ dàng, mép cắt sắc và thời gian giữa hai

lần mài sửa lâu hơn Tuy nhiên, sau mỗi lần

mài sửa, mặt trên lòng cối sẽ bị rộng ra, ảnh

hưởng đến kích thước mép cắt của sản phẩm Hình 1.30: Kiểu lòng cối côn trong

1.6.2 Nguyên lý kết cấu của chày và cối:

Trên hình 1.26 trình bày sơ bộ kết cấu của hệ thống dao cắt và đột lỗ:

Hình 1.31: Kết cấu sơ bộ của hệ thống dao cắt – đột

Theo đặc điểm khuôn thực hiện công nghệ, cũng như theo quy mô sản xuất mà khuôn có những kiểu kết cấu khác nhau Khi chúng ta lựa chọn kết cấu khuôn dập cần phải căn cứ vào quy mô sản xuất, độ chính xác sản phẩm, chiều dày và tính chất cơ học của vật liệu, tính kinh tế chế tạo khuôn

Đối với trường hợp máy chúng ta đang tính toán, ta lựa chọn phương án thiết

kế kết cấu khuôn cắt hình và đột lỗ có trụ dẫn hướng và tấm gạt phế liệu Tính toán

DUT.LRCC

theo phương pháp này cho sản phẩm có độ chính xác cao, đảm bảo độ cứng vững của

hệ thống dao cắt và đột lỗ

Trên hình 1.31, trình bày sơ bộ hệ thống dao cắt và đột lỗ Cấu tạo và nguyên

lý hoạt động cơ bản như sau: Kết cấu của hệ thống bao gồm: Chày 2, được kẹp chặtbằng áo chày 3 và bắt chặt với đế khuôn trên 1 Cối 5 được lắp thêm tấm gạt phế liệu

4, giúp tháo bỏ phế liệu sau khi đột lỗ Toàn bộ cối và tấm gạt phế liệu được cố định trên đế khuôn dưới 7 Quá trình đột lỗ được định vị nhờ trụ dẫn hướng 6, cố định trên hai đế khuôn 1 và 7

1.6.3 Kết cấu chày và cối của máy thiết kế:

Trên cơ sở phân tích kết cấu của chày - cối và kết cấu của tổng thể hệ thống dao cắt - đột, ta thiết kế cụ thể cho máy Dao cắt - đột được dẫn động tịnh tiến lên xuống nhờ xi lanh thủy lực với hành trình S Quá trình tịnh tiến được dẫn hướng trên các trụ dẫn hướng để đảm bảo khả năng định vị, và sự ổn định trong suốt chu trình làm việc Lưỡi dao cắt được thiết kế theo kiểu ghép, và được lắp cố định với xilanh thủy lực Đầu dao cắt trước được làm bằng đầu, dao cắt sau được thiết kế theo biên dạng của sản phẩm, dao đột có bộ phận giữ phôi sau khi đột lỗ Đối với trụ dẫn hướng dao cắt, ta có thể bố trí xiên góc hay đối xứng qua xilanh

Hình 1.32: Cụm dao cắt và đột lỗ của máy thiết kế

DUT.LRCC

Trên máy thiết kế gồm ba cụm dao cắt đột, được tác động bằng hệ thống thủy lực Gồm hai cụm dao cắt: Cụm dao cắt đầu cắt phẳng đầu phôi ban đầu và cắt đứtkhi chu trình làm việc kết thúc, cụm dao cắt sau cắt sản phẩm khi đạt được kích thước yêu cầu Và cụm dao đột lỗ sẽ đột lỗ liên tục trong quá trình phôi chạy qua các cặp lô uốn

Chúng ta khảo sát kết cấu hai cụm dao cắt: dao cắt sau và đột lỗ

Hình 1.33: Kết cấu cụm dao đột lỗ

Đối với cụm dao đột lỗ, được thiết kế gồm 4 lưỡi đột đều nhau, do kích thước các lỗ là như nhau Cối được chế tạo có phần lỗ côn dưới, tạo điều kiện thuận lợi khi rút dao đột lên Để quá trình làm việc được êm trong quá trình dẫn động, lưỡi đột có

bộ phận giảm chấn là lò xo, được bố trí xiên góc qua 4 trụ dẫn hướng Làm giảm sự va đập trong quá trình xuống dao và lên dao

Hình 1.34: Kết cấu cụm dao cắt hình

DUT.LRCC

Hình 1.34 trình bày cụm dao cắt sau Cụm dao này có nhiệm vụ cắt sau mỗi lần

đạt kích thước chiều dài thanh ray Dao làm việc tương đối liên tục, tuy nhiên không

đòi hỏi lực cắt quá lớn như dao đột lỗ Bộ phận dao cắt được thiết kế theo kiểu ghép,

và dẫn hướng nhờ các trụ dẫn, cùng với lò xo giảm chấn như hệ thống dao đột lỗ

1.7 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG:

1.7.1 Tính toán góc biên dạng trong một lần uốn:

Với phương án đã chọn ta thực hiện lần lượt các lần uốn để tạo nên biên dạng

cần thiết cho ray

Cần đi tính toán các góc giới hạn trong mỗi lần uốn

max arcsin[L/ (a.arctg1025’)]

Trong đó: L: khoảng cách giữa 2 cặp trục liên tiếp

a: Cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến tâm uốn; a=

3

2

b

b: Chiều dài của đoạn cần uốn

Chọn sơ bộ khoảng cách giữa 2 cặp lô uốn L = 180 [mm]

180

0

arctg = 44,75o Chọn góc uốn mỗi lần uốn là:

Hình 1.35: Quá trình biến dạng khi uốn

DUT.LRCC

Qua các trục uốn cuối thì sản phẩm được bóp nén, sửa đúng góc uốn trên chi tiết uốn và nắn thẳng bằng các con lăn thẳng và con lăn côn để bóp khử tính đàn hồi của vật liệu để cho ra hình dáng đúng thiết kế yêu cầu

1.7.2 Tính toán phương án tạo biên dạng cho sản phẩm:

1.7.2.1 Phương án 1:

Bố trí con lăn tạo hình dạng ray như hình vẽ Con lăn trên đóng vai trò như cối còn con lăn dưới đóng vai trò là chày Biên dạng được hình thành theo thứ tự uốn gấp mép rồi đến uốn gấp thân

Hình 2.36: Sơ đồ phương án uốn 1

1.7.2.2 Phương án 2:

Bố trí con lăn tạo biên dạng ray như hình vẽ Con lăn trên đóng vai trò như cối

và con lăn dưới đóng vai trò như chày Biên dạng được hình thành bằng cách uốn đồng thời bốn góc

Hình 1.37: Sơ đồ phương án uốn 2

Với hai phương án trên, để tạo điều kiện cho quá trình uốn liên tục được dễ dàng, mức độ biến dạng của vật liệu, khả năng bố trí con lăn trục uốn được thuận lợi

và sản phẩm tạo ra có hình dáng đẹp hơn nên chọn theo phương án 2 Với phương án này lực uốn bố trí trên các cặp trục đều hơn

DUT.LRCC

1.7.3 Sự hình thành biên dạng của sản phẩm trên máy thiết kế:

Trên cơ sở phân tích thiết bị uốn cơ sở cho các loại vật liệu ta tính chọn phương

án uốn cho máy thiết kế Đối với các thiết bị uốn cơ sở như trên, phôi uốn được đặt cố định trong lòng cối, sự tác động tịnh tiến lên xuống của chày, tạo ra áp lực tác dụng lên

phôi, làm biến dạng phôi theo hình dáng của lòng cối, hình thành nên sản phẩm

Đối với trường hợp máy thiết kế, dựa trên nguyên lý làm việc của máy cán, máy uốn biên dạng qua sự tác động liên hoàn của các cặp lô Với phương án đã chọn như trên đây, biên dạng ray thu được qua quá trình tác động làm biến dạng thanh nhôm của các cặp lô uốn Việc biên dạng ray hình thành được hiểu như sự tác động giữa chày và cối Trong đó, chày được xem là các lô uốn phía trên, cối là các lô uốn phía dưới Sự chuyển động quay tròn của các cặp lô, cuốn theo sự chuyển động tịnh tiến của thanh nhôm, qua từng cặp lô, biên dạng được hình thành và cho sản phẩm cuối cùng sau khi dao cắt thực hiện Như vậy, biên dạng của sản phẩm nhận được phụ thuộc vào biên dạng của các cặp lô Chất lượng và hình dáng, cũng như độ chính xác được quyết định dựa trên độ chính xác của biên dạng lô, khe hở giữa các cặp lô, tốc độ cuốn ray, bề mặt của các cặp lô và tính chất biến dạng của vật liệu

Quá trình là phẳng phôi thanh nhờ cặp lô uốn số 1 và là phẳng thành phẩm qua cặp lô uốn số 6 cuối cùng

a) Là phẳng phôi ban đầu b) Là phẳng thành phẩm

Trên hình 1.38 trình bày các bước tạo biên dạng hoàn thiện cho một thanh ray sau một chu trình uốn qua 4 cặp lô uốn như đã phân tích ở trên:

DUT.LRCC

Hình 1.39: Hình thành biên dạng ray lần lượt qua 4 cặp lô uốn

DUT.LRCC