Thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải

Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 6 1.2 Phân loại tole kiện cho việc vận chuyển phôi liệu dễ dàng, các nhà máy cán thép sản suất ra các tấm ki

Trang 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:

T HIẾT KẾ MÁY CÁN SÀN XE Ô TÔ TẢI

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM Sinh viên thực hiện: LÊ TRUNG DUY

Số thẻ sinh viên: 101120103

Lớp: 12C1A

Đà Nẵng, 05/2017

Trang 2

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lớp: 12C1A Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ khí chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Chiều rộng phôi: B = 1350 mm

Chiều dày phôi: S = 1,2 mm

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Giới thiệu chung về sàn xe ô tô tải

- Công nghệ cán tole tạo sóng

- Chọn phương án thiết kế và lập sơ đồ động của máy cán uốn sàn xe ô tô tải

- Tính toán và thiết kế máy cán

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Bản vẽ sơ đồ bố trí con lăn cán sàn xe 1A0

Bản vẽ sơ đồ nguyên lý 1A0

Bản vẽ toàn máy 2A0

Bản vẽ mặt cắt 1A0

Bản vẽ dao cắt hình 1A0

Bản vẽ các bộ phận của máy 1A0

PGS.TS Đinh Minh Diệm

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 06 / 02 /2017

7 Ngày hoàn thành đồ án: 20 / 05 /2017

Đà Nẵng, ngày 18 tháng 05 năm 2017

PGS.TS Đinh Minh Diệm

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lê Trung Duy

2 Lớp: 12C1A Số thẻ SV: 101120103

3 Tên đề tài: Thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải

4 Người phản biện: Dương Mộng Hà Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết

đủ nhiệm vụ đồ án được giao 80

1a

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với

các ĐATN trước đây)

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng thực tiễn

15

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ

bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương trình,

mô hình,…)

50

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng trong

vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng dụng

trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng làm việc nhóm;

15

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100:

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Người phản biện

TS Dương Mộng Hà

Trang 4

Đề tài này tập trung vào việc tìm hiểu, thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải dựa trên các máy có sẵn và vận dụng các kiến thức đã học ở trên trường lớp Tất cả nội dung của đề tài bao gồm: giới thiệu và tìm hiểu về các loại sàn xe đang sử dụng, tìm hiểu cơ

sở lý thuyết về các thiết bị bộ phận của máy, từ đó tính toán thiết kế máy cán sàn xe hoàn chỉnh và tối ưu hơn

Đề tài được chia thành các chương mỗi chương nêu lên những nội dung khác nhau tập trung vào việc tính toán và chọn phương án thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải

Chương 1: Giới thiệu chung về sàn xe ô tô tải Giới thiệu một số loại xe và các

loại sàn xe mà các xe sử dụng Mục đích và khả năng sử dụng của từng loại sàn xe khác nhau

Chương 2: Công nghệ cán tole tạo sóng Giới thiệu một số loại máy cán, một

số loại dao cắt vật liệu và cơ sở lý thuyết để chọn phương án thiết kế tối ưu nhất

Chương 3: Chọn phương án thiết kế và sơ đồ động của máy cán uốn sàn xe ô

tô tải Chọn phương án truyền động cho máy và vẽ ra sơ đồ động học của máy

Chương 4: Tính toán thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải Tính toán áp lực cán cần

thiết, tính toán công suất động cơ, tính toán các cụm thủy lực, tính toán lực cắt của dao, tính toán các bộ truyền và tính toán các trục lắp con lăn cán Hướng dẫn sử dụng, cách bảo quản máy và cách vận hành máy đúng cách

Ngoài ra đề tài còn bao gồm 7 bản vẽ A0 thể hiện kết cấu và thông số kỹ thuật của máy cán sàn xe ô tô tải

Trang 5

i

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo

Em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Cơ Khí ngành Chế Tạo Máy Trường Đại học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng đã nhắc nhở, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Đinh Minh Diệm trường Đại học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng đã nhiệt tình chỉ dạy, hướng dẫn, giúp

đỡ em trong suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các doanh nghiệp sản xuất trong lĩnh vực tôn thép đã chỉ dẫn, cung cấp tài liệu cho em trong quá trình làm tốt nghiệp

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các Giáo Sư, Phó Giáo Sư, Tiến Sĩ, Phó Tiến Sĩ, Thạc Sĩ là chủ tịch Hội đồng bảo vệ và uỷ viên Hội đồng đã bỏ thời gian quý báu của mình để đọc, nhận xét và tham gia Hội đồng chấm đề án này

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2017

Lê Trung Duy

Trang 6

ii

Tôi xin cam đoan đề tài “Thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải” này được thực hiện

dựa trên sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn cùng sự thu thập kiến thức từ các tài liệu tham khảo Đề tài đảm bảo tính liêm chính học thuật

Sinh viên thực hiện

Lê Trung Duy

Trang 7

iii

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu và cảm ơn i

Lời cam đoan liêm chính học thuật ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ vi

Trang Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÀN XE Ô TÔ TẢI 2

1.1 Giới thiệu về sàn xe ô tô tải 2

1.2 Phân loại tole 6

Chương 2: CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG 7

2.1 Các loại máy cán tole tạo sóng 8

2.2 Các phương pháp cấp phôi cho máy 9

2.3 Quá trình cán kim loại 10

2.4 Biến dạng của kim loại khi cán 11

2.5 Cơ sở lý thuyết quá trình uốn 12

2.5.1 Khái niệm 12

2.5.2 Đặc điểm của quá trình uốn 12

2.5.3 Bán kính uốn lớn nhất và bán kính uốn nhỏ nhất cho phép 15

2.5.4 Tính đàn hồi khi uốn 16

2.6 Dao cắt và phương án truyền động dao cắt 19

2.6.1 Quá trình cắt vật liệu 19

2.6.2 Xác định khe hở dao (Z) 20

Trang 8

iv

2.6.4 Máy cắt dao thẳng song song có dao di động 22

2.6.5 Máy cắt đĩa 22

2.6.6 Máy cắt dao nghiêng 23

2.6.7 Phương pháp xác định lực cắt 26

2.6.8 Sơ đồ truyền động tạo lực cắt 30

Chương 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY CÁN UỐN SÀN XE Ô TÔ TẢI 31

3.1 Phân tích và chọn phương án thiết kế máy (Xem hình 2.1) 31

3.1.1 Các phương án bố trí con lăn và trục cán 31

3.2 Chọn hệ thống truyền động 34

3.2.1 Truyền động quay trục cán 34

3.2.2 Truyền động cho hộp phân lực 36

3.3 Sơ đồ khối máy cán sàn xe ô tô tải 39

3.4 Sơ đồ động học của máy cán sàn xe ô tô tải (Theo hình 3.2) 40

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN SÀN XE Ô TÔ TẢI 42

4.1 Tính toán động học 42

4.2 Tính toán động lực học 42

4.2.1 Tính áp lực cán 42

4.2.2 Tính momen cán 47

4.2.3 Tính công suất động cơ 51

4.3 Tính toán lực cắt và lực chặn phôi 54

4.4 Tính toán hệ thống thủy lực 55

4.4.1 Truyền động thủy lực 55

4.4.2 Tính công suất cho động cơ thủy lực 56

4.4.3 Tính toán thủy lực cụm xilanh – piston truyền động cho dao cắt 57

4.4.4 Xác định các thông số của bơm thủy lực 59

4.5 Tính toán bộ truyền xích 60

Trang 9

v

4.5.2 Thiết kế bộ truyền xích i 1 .61

4.6 Thiết kế trục lắp lô cán uốn 69

4.6.1 Trục cán 69

4.6.2 Trình tự thiết kế 70

4.7 Tính chọn mối ghép then 84

4.8 Tính chọn ổ đỡ 86

4.9 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở trục cán 87

4.10 Vận hành và bảo quản máy 90

4.10.1 Nguyên lý hoạt động của máy cán tole sóng vuông 90

4.10.2 Vận hành và bảo quản máy 91

4.10.3 Kiểm tra sản phẩm tole cán 91

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

Trang 10

vi

Bảng 4.1 Bảng thông số sau mỗi lần cán

Bảng 4.2 Bảng thông số con lăn trên (cối)

Bảng 4.3 Bảng thông số con lăn dưới (chày)

Bảng 4.4 Khối lượng các con lăn cán

Bảng 4.5 Thông số momen cán

Bảng 4.6 Công suất trên các trục

Hình 1.1 Xe tải nhẹ KIA K2700II thùng lửng

Hình 1.2 Xe tải ben FORLAND FLC345

Hình 1.3 Xe tải nặng AUMAN C3400

Hình 1.4 Xe tải ben HD 270

Hình 1.5 Sàn xe sử dụng tone mạ kẽm

Hình 1.6 Sàn xe sử dụng tone inox

Hình 1.7 Biên dạng tole sóng vuông

Hình 2.1 Máy cán tole tạo sóng

Hình 2.2 Cơ cấu cấp phôi dạng cuộn

Hình 2.3 Đồ thị kéo kim loại

Hình 2.4 Sơ đồ uốn

Hình 2.5 Trước (a) và sau (b) khi uốn kim loại

Hình 2.6 Bán kính cong của lớp trung hòa

Hình 2.7 Góc đàn hồi β sau khi uốn

Hình 2.8 Sơ đồ quá trình uốn

Hình 2.9 Quá trình cắt đứt vật liệu

Hình 2.10 Mặt cắt kim loại

Trang 11

vii

Hình 2.12 Máy cắt dao thẳng song song

Hình 2.13 Máy cắt dao thẳng song song có dao di động

Hình 3.3 Sơ đồ máy cán uốn truyền động bằng cơ khí

Hình 3.4 Sơ đồ máy cán uốn truyền động bằng thủy lực

Hình 3.5 Sơ đồ truyền động bằng xích

Hình 3.6 Sơ đồ truyền động bằng trục vít – bánh vít

Hình 3.7 Sơ đồ khối máy cán sàn xe ô tô tải

Hình 3.8 Sơ đồ động học của máy cán

Hình 4.1 Con lăn trên (cối)

Hình 4.2 Con lăn dưới (chày)

Trang 12

viii

Hình 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên trục có 2 đĩa xích

Hình 4.10 Biểu đồ mômen

Hình 4.11 Sơ đồ tính toán độ võng của trục

Hình 4.12 Sơ đồ tác dụng lực theo phương Y

Hình 4.13 Sơ đồ tác dụng lực theo phương X

Hình 4.14 Biểu đồ momen

Hình 4.15 Mối ghép then

Hình 4.16 Sơ đồ cơ cấu điều chỉnh khe hở trục cán

Trang 13

là tàu sử dụng động cơ hợi nước, xe sử dụng động cơ chạy bằng nhiên liệu và phát triển không ngừng để chế tạo nên các loại xe tải có các kích thước và tải trọng đa dạng như hiện nay để không ngừng thúc đẩy sự phát triển của kinh tế, quốc phòng đuổi kịp với nền kinh tế của các nước trên thế giới, một đất nước càng phát triển thì nhu cầu vận tải con người và hàng hóa càng cao

Thực tế đời sống kinh tế mọi lĩnh vực đều phát triển mạnh, kéo theo nhu cầu ngày càng tăng trong vấn đề lưu thông hàng hóa với số lượng lớn và kích thước cồng kềnh hơn, đòi hỏi sự nhanh nhạy đuổi kịp với tốc độ phát triển Đó là tiền đề dẫn đến đòi hỏi của cuộc sống về mẫu xe tải nhẹ có kích thước đa dạng để đem lại hiệu quả kinh tế và năng lực khai thác cao nhất Tình hình trong ngành giao thông vận tải mà cụ thể là ngành vận chuyển hành hóa có những bước phát triển đột phá so với trước kia Dòng xe tải nhẹ dễ dàng lưu thông trên nhiều điều kiện kích cỡ đường xá, ngõ hẻm như tình hình đường xá của nước ta hiện nay

Xuất phát từ những lý do trên và là công dân của một nước đang phát triển nên phải góp phần mình cho công cuộc phát triển nền kinh tế, công nghiệp nước nhà, hạ giá thành thiết bị và tạo ra một thiết bị sản xuất công nghiệp cho cả nước Vì vậy em

đã được Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đinh Minh Diệm giao cho nhiệm vụ “Thiết kế máy cán sàn xe ô tô tải”

Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đinh Minh Diệm cùng các thầy giáo trong khoa Cơ Khí đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này

Trang 14

Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 2

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÀN XE Ô TÔ TẢI

1.1 Giới thiệu về sàn xe ô tô tải

Hiện nay trên đất nước ta đang có những nhà máy sản xuất, lắp ráp ô tô trong

đó sản xuất lắp ráp xe tải nhẹ là chủ yếu đó là các hãng: Thaco, Vinaxuki, Kia; các tên tuổi quên thuộc như Suzuki, Hyndai, Kia, Isuzu, Mitsubisi, …

Các dòng xe tải nhẹ có tải trọng từ 500kg đến 870kg và từ 1 tấn đến 4 tấn Xe tải nhẹ với thùng các loại: thùng mui bạt, thùng kín, thùng lửng, thùng lạnh Xe tải ben với các tải trọng khác nhau: 1T; 1,5T; 2T; 2,5T; 3T; 3,45T; 4,5T; 5T; 6T; 7,5T; 8T;…< 50T

- Dòng xe tải THACO - KIA: Dòng xe tải nhẹ KIA đã khá quen thuộc với khách hàng

có nhu cầu kinh doanh, phân phối hàng hóa thực phẩm, nội thất, điện máy …

Các sản phẩm cụ thể như: K2700II (CKD); K3000S (CKD),…

Hình 1.1 Xe tải nhẹ KIA K2700II thùng lửng

- Dòng xe tải THACO – FORLAND: Dòng xe phổ thông có thể phục vụ tốt nhất nhu cầu kinh doanh Sản phẩm xe tải FORLAND rất phù hợp với những đối tượng kinh doanh phân phối thực phẩm, phân bón, sắt thép, vật liệu xây dựng

Các sản phẩm cụ thể như: FLC 099, 125, 150; FLC 200; FLC 250; FLC 345, 350; FLC 500; FLC 600 - 4WD; FLC 700,…

Sàn xe

Trang 15

Hình 1.2 Xe tải ben FORLAND FLC345

- Dòng xe tải THACO – AUMAN: Là dòng sản phẩm xứng tầm cho những doanh nghiệp vận tải chuyên nghiệp, có bề dày sử dụng xe trong nhiều năm Dòng tải nặng AUMAN vô cùng thích hợp trong việc vận chuyển đường dài với khối lượng hàng hóa lớn Các nhà máy sản xuất,…

Các sản phẩm cụ thể như: AUMAN D240, AUMAN D300, AUMAN C160, AUMAN C3400, AUMAN FV375,…

Hình 1.3 Xe tải nặng AUMAN C3400

trực tiếp từ hãng HYUNDAI – KIA của Hàn Quốc Toàn bộ thân xe được sơn nhúng điện ly tạo độ bền chắc Kiểu dáng đẹp, đa dạng màu, nội thất thiết kế sang trọng rất phù hợp với những khách hàng lớn có nhu cầu đầu tư vào một sản phẩm chất lượng vượt trội

Sàn xe

Trang 16

Các sản phẩm cụ thể như: FCA 198, FCA 250, HD 345, HD 270…

Hình 1.4 Xe tải ben HD 270 Phân loại sàn xe tải nhẹ:

- Theo kích thướt từng loại xe tải nhẹ ta có các loại sàn xe tải nhẹ đó là:

+ Nhóm sàn xe không có trụ giữa (xe có tải trọng ≤ 2,5T)

+ Nhóm sàn xe có trụ giữa (xe có tải trọng > 2,5T)

+ Kích thướt sàn xe lớn nhất được lắp trên sàn xe FLC 800 – 4WD có khối lượng 880kg, kích thướt 7600 x 2500mm

- Theo chủng loại vật liệu sàn (vật liệu tôn sàn):

+ Sàn xe sử dụng tone mạ kẽm

+ Sàn xe sử dụng tone inox

Sàn xe

Trang 18

1.2 Phân loại tole

kiện cho việc vận chuyển phôi liệu dễ dàng, các nhà máy cán thép sản suất ra các tấm kim loại và cuộn lại thành cuộn lớn, với khối lượng 1 cuộn gần 5 tấn có chiều dày và chiều rộng nhất định Các cuộn thép này đã có sẵn lớp bảo vệ, người ta phải tạo sóng cho tole, tùy theo nhu cầu người sử dụng tạo ra sóng cho tole là sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói Tole được dùng làm sàn xe là tole sóng vuông các tole này thường có 5

Hình 1.7 Biên dạng tole sóng vuông

Có nhiều loại vật liệu làm tole khác nhau:

+ Loại làm bằng thiết, kẽm, inox: Loại này bền cao, có tính dẽo tốt nhưng giá thành cao

-b≤ 400Mpa Loại này kém bền trong môi trường không khí, dễ bị oxi hóa… Để khắc phục hiện tượng trên, người ta thường mạ kẽm hoặc sơn tĩnh diện các cuộn phôi tấm

Trang 19

Chương 2: CÔNG NGHỆ CÁN TOLE TẠO SÓNG

Trang 20

2.1 Các loại máy cán tole tạo sóng

a) Hình ảnh tổng quát máy cán

b) Hình ảnh các con lăn cán Hình 2.1 Máy cán tole tạo sóng

Cho đến nay hầu hết các loại máy cán tole sử dụng ở nước ta đều là nhập ngoại, giá thành rất cao, trong khi đó đất nước ta còn khó khăn về kinh tế Do đó để đáp ứng nhu cầu về tấm lợp sàn xe ô tô tải cho người sử dụng với giá thành rẻ hơn so với các

Trang 21

tấm lợp nhập ngoại, mà độ bền vẫn tương tự nhau, mục đích giúp giảm giá thành xe tải khi xuất ra

Hiện nay nước ta đã có một vài cơ sở tiến hành sản xuất ra các loại máy uốn tole tạo sóng với giá thành thấp hơn nhiều so với máy nhập ngoại Do vậy sản phẩm xe tải xuất xưởng có giá thành hợp lý, đáp ứng được thị yếu của nhu cầu người sử dụng, sản phẩm tiêu thụ ngày càng nhiều hơn, rộng rãi hơn.Việc sản xuất ra các máy cán-uốn tole rẻ tiền, trang bị cho các khu vực còn thỏa mãn được điều kiện vận chuyển

2.2 Các phương pháp cấp phôi cho máy

Hình 2.2 Cơ cấu cấp phôi dạng cuộn

Để cấp phôi cho máy cán, có thể cấp phôi bằng tay, cấp phôi bằng máy Tuỳ theo yêu cầu công việc, năng suất mà ta chọn phương pháp cấp phôi hợp lý Phôi sử dụng cho máy cán tole thường có hai dạng như sau:

- Phôi dạng tấm: Loại này ít sử dụng vì khi cần cấp liên tục thì phải lắp thiết bị cấp tự động và yêu cầu chiều dài tole cố định Nhưng khi yêu cầu tole cán có kích cở lớn, dài thì gây khó khăn cho việc bố trí phân xưởng nên loại này không có hiệu quả kinh tế

- Phôi dạng cuộn: Phôi loại này rất phù hợp cho máy cán vì ít chiếm diện tích

sử dụng nhà xưởng, phôi có thể được cấp liên tục với chiều dài tuỳ ý Nhưng vì phôi cuộn có khối lượng lớn nên yêu cầu nhà xưởng phải bố trí các thiết bị nâng chuyển

Qua đó ta thấy phôi sử dụng cho máy cán tole dưới dạng cuộn là hợp lý hơn

Trang 22

2.3 Quá trình cán kim loại

Cán nguội là hình thức gia công kim loại ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại,

có chiều dày từ (0.08  1.5) mm Thậm chí với kim loại màu còn cho độ mỏng thấp (0.007  1.0)mm và có cơ tính cao (độ bền, độ cứng), chất lượng bề mặt và độ chính xác cao So với cán nóng, cán nguội có các đặc điểm sau:

- Quy trình công nghệ của cán nguội phức tạp hơn nhiều, nó bao gồm nhiều công đoạn từ chuẩn bị phôi cho tới tinh chỉnh và cần nhiều thiết bị phức tạp khác

- Do trở kháng biến dạng của kim loại ở trạng thái nguội lớn nên tiêu hao năng lượng lớn (áp lực F, mômen cán M, công suất động cơ P)

- Ma sát giữa vật cán và trục cán lớn nên bề mặt trục mau mòn, do vậy trục phải

có cơ tính đặc biệt, chịu mòn cao

- Khả năng ép kim loại thấp do đó năng suất thấp

- Cán nguôi làm cho hạt kim loại bị vỡ vụn, mạng tinh thể bị xô lệch do đó cơ tính kim loại tăng (biến cứng) Tuỳ theo mức độ tăng biến cứng của từng loại vật liệu

mà mỗi kim loại chỉ có thể cán giảm chiều dày kim loại tới một mức độ nhất định Nếu

ta tiếp tục cán tiếp thì sẽ sinh ra nứt, vỡ, rách tấm cán Để khắc phục tình trạng này ta tiến hành ủ trung gian nhằm phục hồi cơ tính ban đầu Tuy nhiên phải nằm trong một chiều dày nhất định mà máy có thể cán được

- Khi cán ứng suất sinh ra phải nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền cho phép của vật liệu trục (tx  )

- Để đạt chất lượng và cơ tính sản phẩm tấm cán nguội cao thì yêu cầu công nghệ phải được tiến hành với quy trình chặt chẽ, thiết bị phải tốt, vận hành máy có độ chính xác cao, rung động ít nhất

- Sản phẩm kim loại sau khi cán nguội có cơ tính, lý tính tăng lên là vì khi cán nguội cơ, lý tính kim loại bị thay đổi, tổ chức kim loại trước khi biến dạng có dạng hạt nghĩa là kim loại có tính đẳng hướng (mọi tính chất theo mọi phương là như nhau) Nhưng sau khi biến dạng các hạt tinh thể bị vỡ vụn, kéo dài ra theo phương cán và có dạng thớ, sợi, kim loại có tính di hướng (tính chất kim loại theo các hướng khác nhau thì khác nhau)

Trang 23

- Khi cán nguội số lượng khuyết tật tế vi trong cấu trúc tinh thể tăng, tỷ trọng

độ dẻo (%) giảm đi

Máy cán tole tạo sóng làm việc theo nguyên tắc cán nguội, do đó khi cán thì phải tiến hành qua nhiều bước nhất định Mỗi bước làm thay đổi một lượng nhất định

và bước cuối cùng sẽ tạo hình dáng sản phẩm Do vậy các máy cán tole tạo sóng thường được bố trí nhiều trục cán và mỗi trục cán làm biến dạng một lượng nhất định

để tạo thành sóng tole theo yêu cầu

2.4 Biến dạng của kim loại khi cán

Bất kỳ một kim loại nào đều có một độ cứng nhất định, khi chịu tác dụng của ngoại lực thì xảy ra quá trình biến dạng gồm: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ

Hình 2.3 Đồ thị kéo kim loại

Từ đồ thị kéo kim loại (Hình 2.3) ta thấy rằng:

- Khi tải trọng đặt vào nhỏ: P  PP thì độ biến dạng l tỷ lệ bậc nhất với tải trọng, khi bỏ tải trọng thì biến dạng mất đi Sự biến dạng như vậy gọi là biến dạng đàn hồi hay biến dạng tỷ lệ

tải trọng, khi bỏ tải trọng thì mẫu không trở về đường cũ mà song song với đoạn đường OP nên cuối cùng mẫu sẽ bị dài thêm một đoạn Như vậy ngoài phần biến dạng

P ( Tải trọng)

l

a’

a 0 0

b

d a

c p

P p

P c

P a

P b

Trang 24

đàn hồi còn có phần biến dạng dư hay còn gọi là biến dạng dẻo Với biểu đồ trên khi

phần biến dạng đàn hồi đã bị mất

- Khi tải trọng đặt vào lớn hơn nữa, sau khi chịu được tải trọng cao nhất Pb, trong kim loại xảy ra biến dạng cục bộ Lúc đó tuy tải trọng tác dụng giảm đi mà biến dạng vẫn tăng, kim loại ở chổ biến dạng bị đứt và đi tới phá huỷ ở điểm d

2.5 Cơ sở lý thuyết quá trình uốn

Cấp phôi Cắt phôi thẳng Quá trình uốn Cắt định hình Sản phẩm

Hình 2.4 Sơ đồ uốn

2.5.1 Khái niệm

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 hoặc 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

2.5.2 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

Trang 25

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 đặt 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 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 cán của phôi, tránh để đường uốn song song với thớ cán

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

a)

b

Trang 26

được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

r: Bán kính uốn (mm)

S: Chiều dày vật liệu (mm)

Hình 2.6 Bán kính cong của lớp trung hòa 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

S: Chiều dày sau khi uốn (mm)

Trang 27

btb =1/2(b1+b2)

S S

2.5.3 Bán kính uốn lớn nhất và bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

Quá trình uốn bán kính uốn phía trong được quy định trong một giới hạn nhất định nếu quá lớn vật uốn sẽ không có khả năng giữ được hình dáng sau khi thôi tác dụng lực (ra khỏi khuôn) vì chưa đạt đến trạng thái biến dạng dẻo Còn khi bán kính uốn quá nhỏ có thể làm nứt, đứt vật liệu tại tiết diện uốn Do vậy ta có bán kính uốn như thế nào là hợp lý

Bán kính uốn lớn nhất cho phép được xác định theo công thức:

C

S E r

Bán kính uốn nhỏ nhất cho phép là giá trị bán kính uốn giới hạn có thể uốn được đối với mỗi loại vật liệu Được quy định theo mức độ biến dạng cho phép ở lớp ngoài cùng và được xác định theo công thức:

)1

1(

Trang 28

Trong thực tế bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được xác định theo công thức thực nghiệm đơn giản hơn:

Trong đó:

K: Là hệ số

Hệ số K để xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép đối với góc uốn 900

Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn:

- Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện: Nếu vật liệu có tính dẻo tốt và

- Ảnh hưởng của góc uốn: Cùng một bán kính uốn như nhau nếu góc uốn  càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

- Ảnh hưởng của tình trạng mặt cắt vật liệu: Khi cắt phôi uốn trên mặt cắt có nhiều bavia hoặc nhiều vết nứt thì khi uốn sẽ sinh ra ứng lực tập trung và tại những nơi

2.5.4 Tính đàn hồi khi uốn

Như ta đã biết khi uốn kim loại không phải toàn bộ phần kim loại ở phần cung uốn đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi thôi không còn tác dụng của lực uốn thì vật uốn không hoàn toàn giữ nguyên như hình dáng của chày và cối uốn, và đó gọi là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Hiện tượng đàn hồi thường gây ra sai lệch về góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi tiết có góc uốn và bán kính uốn đã cho thì ta phải làm bán kính và góc của khuôn và chày thay đổi một lượng đúng bằng trị số đàn hồi

vào loại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính chi tiết uốn tương đối r/S, lực uốn và phương pháp uốn

Khi giới hạn chảy càng cao, tỷ số r/S càng lớn và chiều dày vật liệu càng nhỏ thì hiện tượng đàn hồi càng lớn

Trang 29

Khi uốn với tỷ số r/S < 10 thì sai lệch chủ yếu là góc uốn, còn bán kính uốn thay đổi không đáng kể Trị số góc đàn hồi cho sẵn trong sổ tay

Khi uốn với tỷ số r/S > 10 thì sau khi uốn cả góc uốn và bán kính uốn đều bị thay đổi Khi đó bán kính cong của chày được xác định bằng công thức sau:

o chay

k

r r

31

Góc đàn hồi  được xác định theo công thức sau:

)1).(

180(

, 0

Hình 2.7 Góc đàn hồi β sau khi uốn Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi uốn và góc của chày cối uốn

Trong đó:

: Góc của chày và cối uốn (độ)





Trang 30

Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày, quá trình biến dạng dẻo cũng chỉ xảy

ra ở đó Khi bán kín uốn càng nhỏ thì mức độ kéo, nén của kim loại càng lớn có thể gãy, nứt và lớp trung hoà có xu hướng dịch vào bên trong

Khi:

r/S > 4 thì  = r + 0.5S r/S = 1 thì  = r + 0.4S Trong đó:

S B

Trong đó:

B: Chiều rộng của phôi (mm)

S: Bề dày của phôi (mm)



P

B

Trang 31

r: Bán kính trong (mm)

2.6 Dao cắt và phương án truyền động dao cắt

2.6.1 Quá trình cắt vật liệu

Quá trình cắt đứt vật liệu là quá trình tách hoàn toàn một chi tiết ra làm hai hay

nhiều phần Trong quá trình cắt đứt vật liệu thì xảy ra 3 giai đoạn liên tục:

a) Giai đoạn biến dạng đàn hồi: Là giai đoạn kể từ khi dao cắt tiếp xúc với vật liệu cho đến trước thời điểm tới hạn (điểm chuyển từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo) (hình 2.13a)

b) Giai đoạn biến dạng dẻo: Giai đoạn biến dạng dẻo phát triển ngay tại máp cắt của dao có sự tập trung ứng suất, dao cắt tiếp tục đi xuống làm cho ứng lực cắt tăng lên vượt qua điểm tới hạn, kim loại bị biến dạng dẻo cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt tế vi tại mép cắt của dao trên và dao dưới (hình 2.13b)

c) Giai đoạn phá huỷ: Khi ứng lực cắt gần đến điểm giới hạn bền, các vết nứt xuất hiện từ mép cắt của dao, tiến sâu vào vật liệu cho tới khi gặp nhau và làm đứt rời kim loại hoàn toàn (hình 2.13c)

a) b) c)

Hình 2.9 Quá trình cắt đứt vật liệu

Nếu vết nứt từ 2 phía gặp nhau trên cùng một mặt phẳng thì mặt cắt sẽ thẳng đẹp, không có bavia, nếu gặp lệch sẽ tạo nên chất lượng mặt cắt xấu (xù xì, bavia) bởi vậy việc khống chế khe hở giữa 2 lưỡi cắt và độ sắc cạnh của nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mặt cắt Do vậy cần phải khống chế khe hở dao như thế nào để sản phẩm cắt đẹp nhất

Trang 32

Quan sát một chi tiết cắt ta thấy rõ có 3 vùng như hình vẽ sau:

Hình 2.10 Mặt cắt kim loại Vùng I: Kim loại bị uốn nhẹ và có bán kính lượn nhỏ với mặt chi tiết

Vùng II: Mặt cắt sạch tạo thành một dải sáng

Vùng III: Mặt cắt xù xì không bằng phẳng và có màu sáng đục, chất lượng mặt cắt phụ thuộc rất nhiều vào khe hở dao

2.6.2 Xác định khe hở dao (Z)

1: Lưỡi cắt trên 2: Lưỡi cắt dưới 3: Vật cắt

Z: Khe hở 2 lưỡi cắt Hình 2.11 Ảnh hưởng của khe hở Z

Khe hở của 2 lưỡi dao là hiệu số kích thước làm việc của lưỡi dao trên và lưỡi dao dưới, trị số khe hở khi cắt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mặt cắt, độ chính xác vật cắt, lực cắt và độ bền của 2 lưỡi dao

- Khe hở hợp lý (chọn đúng trị số) thì vết nứt ở hai phía sẽ gặp nhau theo đường thẳng và chất lượng vết cắt là tốt nhất

- Nếu khe hở quá nhỏ hay khe hở quá lớn thì làm 2 vết nứt không trùng nhau dẫn tới chất lượng vết cắt xấu

Trang 33

Trị số khe hở Z phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và bề dày S vật liệu, số hành trình đầu trượt, vật liệu càng mềm, càng mỏng thì khe hở càng nhỏ

Trị số giới hạn khe hở Z ban đầu khi chế tạo khuôn cắt hình và đột lỗ khe hở về hai phía (mm)

2.6.3 Máy cắt dao thẳng song song

Máy cắt này dùng để cắt các loại phôi và sản phẩm có tiết diện hình vuông, chữ nhật, hình tròn

Máy này thường đặt sau máy cán phôi, cán hình Máy có thể cắt phân đoạn khi quá dài, máy có lưỡi cắt đặt song song, khi làm việc mặt phẳng chuyển động của dao luôn luôn không đổi

Hình 2.12 Máy cắt dao thẳng song song

H: Chiều cao vận hành (mm)

S: Chiều cao lưỡi cắt (mm)

: Chiều dày lưỡi cắt (S/ = 2.5  3.0) (mm)

h: Chiều dày vật cắt (mm)

Trang 34

: Độ trùng dao  = (10  20) (mm)

2.6.4 Máy cắt dao thẳng song song có dao di động

Khi vật cán đúng vào cữ cắt, bàn kẹp kẹp chặt vật cắt, dao dưới (3) đúng yên, dao trên (2) gắn vào bàn trượt di động xuống và quá trình cắt được diễn ra Sau khi cắt xong dao trên đi lên lại và kết thúc quá trình cắt Dao trên và bàn trượt di chuyển lên xuống nhờ cơ cấu thuỷ lực, cơ cấu cam, trục khuỷ thanh truyền

Nhược điểm của loại này là sản phẩm có nhiều ba via, bị xước, kết cấu máy cồng

Công dụng: Máy cắt đĩa dùng để cắt viền, cắt mép những băng thép có chiều

rộng lớn, cắt những tấm thép có kích thước nhất định theo tiêu chuẩn





Trang 35

D: Có thể lấy theo kimh nghiệm D = (50100)

- Đường kính dao D:

) )(

( 2 cos 1

2.6.6 Máy cắt dao nghiêng

Công dụng: Dùng để cắt thép tấm ở trạng thái nóng và nguội

Trang 36

Góc sau  = 2  30

Ưu điểm: Máy cắt loại này thì lực cắt giảm đi rất nhiều so với máy cắt dao song song, vì diện tích tiếp xúc của dao cắt với vật cắt là từng điểm Nên mép cắt sắc đẹp, không có bavia

Trang 37

Hình 2.16 Sơ đồ biểu diễn quá trình cắt dao ghiêng

: Hệ số giãn dài tương đối khi kéo đứt

tb

Thực nghiệm cho thấy rằng:

1

m ax

2 2

3

2

h tg

2 1

2 2

3

tg k

k k

Trang 38

a) Thời kỳ cặp (Hình 2.17): Là thời kỳ lưỡi dao ăn vào kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ tăng lên (P tăng từ 0 tới max) Để đặc trưng cho độ nhanh chậm của quá

Trong đó:

b) Thời kỳ cắt (Hình 2.18): Đây là thời kỳ lực cắt giảm dần xuống theo tiết diện

c) Thời kỳ đứt: Đây là thời kỳ kim loại tự đứt Để đặt trưng cho mức độ nhanh

trưng bởi tỷ số sau:

Trong đó:

Trang 39

Hình 2.17 Thời kỳ cặp

Hình 2.18 Thời kỳ cắt

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

Trang 40

F : Diện tích tiết diện được cắt

F = F1 = h1b b: Chiều rộng vật cắt (mm)

h1: Chiều dày còn lại h1 = h-Z1 = h(1-1)

Do đó:

)1(

1 max K K K b hb 

b, h: Chiều rộng và chiều dày vật cắt (mm)

T: Lực trượt ngược chiều với P

B P

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	2,56 MB