SỬ DỤNG PHẦN mềm AUTODESK INVENTOR mô PHỎNG PHẦN cơ KHÍ của máy cán TOLE 5 SÓNG VUÔNG

ô tô, thùng chứa, làm vỏ máy cho một số thiết bị thuộc lĩnh vực bảo quản và chếbiến,…Với vai trò và nhiều tính năng của tole kể trên thì việc nghiên cứu, tìm hiểucông nghệ sản xuất tole

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI

Năm học: 2009 - 2010

1 Tên đề tài: Mô phỏng phần cơ khí của máy cán tole 5 sóng vuông

2 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Bồng - Võ Thành Bắc

3 Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ - Khu Công nghiệp Trà Nóc

4 Họ và tên sinh viên thực hiện:

Trần Ngọc Liên MSSV: 1051487

Phan Thị Thúy Liễu MSSV: 1051488

5 Mục đích của đề tài: Mô phỏng phần cơ khí của máy cán tole 5 sóng vuông

6 Các nội dung chính và giới hạn đề tài:

Mô phỏng toàn bộ phần cơ khí của máy cán tole 5 sóng vuông có sẵn

Công cụ mô phỏng máy: Phần mềm Inventor

7 Kinh phí dự trù: 400.000 đồng

Cần Thơ ngày 13-03-2009 Cán bộ hướng dẫn

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 200…

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Bồng – Ths Võ Thành Bắc

Tên đề tài:

SỬ DỤNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR MÔ PHỎNG PHẦN CƠ

KHÍ CỦA MÁY CÁN TOLE 5 SÓNG VUÔNG

Họ và tên sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Liên MSSV:1051487

Phan Thị Thuý Liễu MSSV:1051488

Lớp: CK0585A1

Nội dung nhận xét:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết luận và đề nghị điểm: ………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 200…

Cán bộ hướng dẫn

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 200…

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

Họ và tên cán bộ chấm phản biện: ………

Tên đề tài: SỬ DỤNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR MÔ PHỎNG PHẦN CƠ KHÍ CỦA MÁY CÁN TOLE 5 SÓNG VUÔNG Họ và tên sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Liên MSSV:1051487 Phan Thị Thuý Liễu MSSV:1051488 Lớp: CK0585A1 Nội dung nhận xét: ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá: ………

………

………

……….

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 200… Cán bộ chấm phản biện

Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bồng và thầy VõThành Bắc đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện

đề tài

Chúng em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô của bộ môn máy NN & CNSTH,quí thầy cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại HọcCần Thơ đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quí báu trong suốt khóa học.Chúng em xin chân thành cảm ơn các anh ở công ty TNHH Vũ - Nam - Hảikhu công nghiệp Trà Nóc, đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoànthành tốt luận văn

Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên

đã tận tình giúp đỡ và động viên trong suốt khóa học cũng như trong quá trình thựchiện đề tài

Cần Thơ, ngày… tháng….năm 2009 Nhóm sinh viên thực hiện

Phan Thị Thúy Liễu

Trần Ngọc Liên

MỤC LỤC

  

PHẦN MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: KHẢO SÁT MỘT SỐ HÃNG TOLE VÀ MÁY CÁN 3

CHƯƠNG1: KHẢO SÁT CÁC HÃNG TOLE ĐANG CÓ MẶT TRÊN THỊ TRƯỜNG 3

1.1 Một số hãng tole 3

1.1.1 Hãng tole Hoa Sen 3

1.1.2 Hãng tole Phương Nam 3

1.1.3 Hãng tole Đông Á 3

1.2 Công dụng của tole 4

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY CÁN TOLE SÓNG ĐANG SỬ DỤNG 5

2.1 Ưu điểm của tole sóng 5

2.2 Giới thiệu sơ lược một số máy cán tole sóng và sản phẩm 5

2.2.1 Máy cán tole 9 sóng vuông 1 tầng 5

2.2.2 Máy cán tole sóng giả ngói 5

2.2.3 Máy cán tole sóng tròn 6

2.2.4 Máy cán tole 5 sóng vuông 6

2.2.4.1 Thông số kỹ thuật 6

2.2.4.2 Tính năng kỹ thuật máy cán 6

2.2.4.3 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cán tole 7

PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN 8

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CÁN 8

1.1 Giới thiệu sơ lược về công nghệ cán 8

1.2 Sản phẩm cán 8

1.3 Cấu tạo và phân loại máy cán 8

1.3.1 Phân loại 8

1.3.2 Cấu tạo 9

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT KIM LOẠI TRONG GIA CÔNG 10

2.1.2 Biến dạng đàn hồi 10

2.1.3 Phá hủy 10

2.1.4 Biến dạng nóng 11

2.1.4.1 Khái niệm 11

2.1.4.2 Quá trình xảy ra biến dạng nóng 11

2.2 Tính chất kim loại trong gia công áp lực 11

2.2.1 Tính chất lý học 11

2.2.2 Tính chất cơ học 11

2.2.3 Tính công nghệ 12

2.3 Các định luật gia công biến dạng 12

2.3.1 Định luật về trở lực nhỏ nhất 12

2.3.2 Định luật thể tích không đổi 12

2.3.3 Định luật về ứng suất trượt 12

2.3.4 Định luật đồng dạng 12

2.3.5 Định luật tồn tại ứng suất dư sau khi biến dạng 13

2.3.6 Định luật song song tồn tại biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo 13

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CÁN NÓNG, CÁN NGUỘI, CÁN HÌNH VÀ CÁN THÉP TẤM 14

3.1 Cán nóng kim loại 14

3.1.1 Nhiệt độ nung trước khi cán 14

3.1.2 Nhiệt độ cán 14

3.2.3 Nhiệt độ khi kết thúc cán 14

3.2 Cán nguội kim loại 14

3.2.1 Những đặc điểm khi cán nguội kim loại 14

3.2.2 Các sản phẩm cán kéo nguội 15

3.3 Công nghệ cán hình 15

3.3.1 Khái niệm 15

3.3.2 Cách phân loại lỗ hình 16

3.3.2.1 Phân loại theo hình dạng 16

3.3.2.2 Phân loại theo công dụng 16

3.3.2.3 Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán 16

3.4 Cán tấm 17

3.4.1 Giới thiệu chung về cán các loại thép tấm 17

3.4.1.1 Phân loại 17

3.4.1.2 Công dụng 17

3.4.2 Công nghệ sản xuất thép tấm dày 17

3.4.3 Công nghệ sản xuất thép lá cán nguội 17

CHƯƠNG 4: CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CÔNG NGHỆ CÁN 18

4.1 Vùng biến dạng và các thông số đặc trưng 18

4.1.1 Khái niệm 18

4.1.2 Vùng biến dạng 18

4.2 Điều kiện ăn phôi và điều kiện cán ổn định 20

4.2.1 Điều kiện ăn phôi vào trục cán 20

4.2.2 Các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục khi cán dọc 20

4.3 Độ vượt và độ trễ 21

4.4 Lực cán, mômen cán, công và công suất 21

4.4.1 Lực cán 21

4.4.2 Momen cán và các momen khác sinh ra khi cán 23

4.4.3 Tính toán công và công suất 24

PHẦN III: MÔ PHỎNG MÁY DỰA VÀO PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR 25

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR 25

1.1 Tổng quan về Autodesk inventor 25

1.2 Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor 25

1.2.1 Mô hình hóa chi tiết 26

1.2.2 Tạo khối 3D solid 26

1.2.3 Tính toán, thiết kế chi tiết 27

1.2.4 Lắp ráp các chi tiết 28

1.2.5 Mô phỏng trình tự lắp ráp 28

1.2.6 Tạo bản vẽ 2D 29

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN CỦA MÁY CÁN TOLE 5 SÓNG VUÔNG 31

2.1.1.1 Nhận xét các số liệu đo được từ máy cán tole thực tế 31

2.1.1.2 Tạo mô hình 3D lô cán trục trên 31

2.1.1.3 Tạo mô hình 3D lô cán trục dưới 34

2.1.2 Mô hình hóa trục cán 35

2.1.2.1 Tạo mô hình 3D trục cán dưới 35

2.1.2.2 Tạo mô hình 3D trục cán trên 40

2.1.3 Mô hình hóa ổ đỡ bi trục cán 40

2.1.4 Mô hình hóa ống lót trục cán 41

2.1.5 Mô hình hóa bộ phận điều chỉnh khe sáng 41

2.1.6 Mô hình hóa bộ phận cắt trước 42

2.1.6.1 Bộ trục dao 42

2.1.6.2 Cơ cấu của bộ dao cắt trước 43

2.1.7 Mô hình hóa bộ phận đuôi sau 44

2.1.8 Mô hình hóa pittông và xilanh thủy lực 45

2.1.9 Mô hình hóa bàn dẫn hướng tole 45

2.2 Mô phỏng các bộ phận truyền động 45

2.2.1 Mô hình hóa bộ truyền động bánh răng 45

2.2.2 Mô hình hóa bộ truyền động xích 47

2.2.2.1 Bộ truyền động xích giữa hai trục cán từ trục 1 đến trục 22 47

2.2.2.2 Bộ truyền động xích giữa trục cuốn và trục cán 1 49

2.2.2.3 Bộ truyền động xích giữa trục cán 22 và 23 51

2.2.2.4 Bộ truyền động xích giữa trục motor và trục trung gian 53

2.2.2.5 Bộ truyền động xích giữa trục trung gian lên trục cán 11 55

2.3 Lắp ráp cặp trục cán 23 55

2.4 Mô phỏng phần vỏ máy 55

2.5 Mô hình hóa các bộ phận khác 57

2.6 Mô phỏng liên kết các bộ phận máy 58

2.7 Mô hình 3D máy hoàn chỉnh 59

2.8 Mô phỏng động học máy cán 60

2.9 Mô phỏng trình tự tháo lắp máy 62

PHẦN IV: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 63

CHƯƠNG 1: VẬN HÀNH MÁY CÁN 63

CHƯƠNG 2: BẢO DƯỠNG MÁY CÁN 65 PHẦN V: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH

  

Hình 1.2.1 Máy cán tole 9 sóng vuông 1 tầng Trang 5Hình 1.2.2 Máy cán tole sóng giả ngói Trang 5Hình 1.2.3 Máy cán tole sóng tròn Trang 6Hình 1.2.4 Máy cán tole 5 sóng vuông Trang 6Hình 1.2.5 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cán tole 5 sóng vuông Trang 7Hình 2.2.1 Đồ thị độ biến dạng kim loại Trang 10Hình 2.3.1 Cặp trục cán hình Trang 15Hình 2.3.2 Các dạng lỗ hình thường gặp Trang 16Hình 2.4.1 Sơ đồ biến dạng của kim loại khi cán Trang 18Hình 2.4.2 Áp lực của kim loại tác dụng lên trục cán Trang 22Hình 2.4.3 Đồ thị B Trang 23Hình 3.1.5 Mô hình máy Trang 31

ô tô, thùng chứa, làm vỏ máy cho một số thiết bị thuộc lĩnh vực bảo quản và chếbiến,…Với vai trò và nhiều tính năng của tole kể trên thì việc nghiên cứu, tìm hiểucông nghệ sản xuất tole và các loại máy cán tole là điều cần thiết để phù hợp vớinhu cầu ngày càng cao của người dân

 Mục tiêu của đề tài

vụ cho lĩnh vực thiết kế cơ khí sau này

 Nội dung nghiên cứu và giới hạn đề tài

 Khảo sát một số hãng tole, tìm hiểu về máy cán tole và công dụng của tole

 Giới thiệu sơ lược về cơ sở lí thuyết cán

 Mô phỏng mô hình 3D máy cán tole 5 sóng vuông

 Mô phỏng động học các chi tiết, bộ phận chuyển động của máy

 Không đi sâu vào tính toán sức bền cho các chi tiết máy

 Phương pháp thực hiện đề tài

 Quan sát, đo đạc lấy số liệu từ máy cán tole 5 sóng vuông thực tế

 Tham khảo ý kiến từ các thầy hướng dẫn.

 Vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế mô phỏng lại các cơ cấutruyền động của máy

 Sử dụng phần mềm mô phỏng Autodesk Inventor

PHẦN I

KHẢO SÁT MỘT SỐ HÃNG TOLE VÀ MÁY CÁN

  

CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT CÁC HÃNG TOLE ĐANG CÓ MẶT TRÊN

THỊ TRƯỜNG

1.1 Một số hãng tole

1.1.1 Hãng tole Hoa Sen

Thành lập ngày 08/08/2001, với số vốn điều lệ hiện nay là 570 tỷ đồng, HoaSen Group có trụ sở chính tại số 09 ĐL Thống Nhất, KCN Sóng Thần II, Dĩ An,Bình Dương và Văn phòng đại diện tại số 215 – 217 Lý Tự Trọng, Q1, TP HCM

Là một doanh nghiệp đứng đầu ngành tole thép cả nước về tốc độ tăng trưởng

và sản lượng tiêu thụ Hoa Sen Group bao gồm công ty chủ và 3 công ty con, hoạtđộng trên các lĩnh vực xuất nhập khẩu, sản xuất, phân phối các sản phẩm Đến nay,Hoa Sen Group đã đưa vào hoạt động: nhà máy Thép cán nguội năng suất 250000tấn/năm, nhà máy tole mạ hợp kim nhôm kẽm công nghệ NOF, hai dây chuyền tole

mạ kẽm năng suất 150000 tấn/năm, hai dây chuyền tole mạ màu mỗi dây chuyềnnăng suất 100000 tấn/năm.Các sản phẩm chủ yếu của công ty như thép cán nguội,tole màu, tole kẽm, tole lạnh, ống nhựa và các loại vật liệu xây dựng khác

1.1.2 Hãng tole Phương Nam

Được thành lập từ năm 1995, trên cơ sở liên doanh giữa ba đối tác Cty ThépMiền Nam, Cty FIW của Malaysia và Cty Sumitomo của Nhật Bản Đây là Cty lớn,

có uy tín trên thị trường về các sản phẩm thép và tole phục vụ cho công trình dândụng và công nghiệp với hai dây chuyền tole mạ kẽm NOF có năng suất 100.000tấn/năm và mạ màu năng suất 70.000 tấn/năm

Tôn Phương Nam đã đưa ra thị trường nhiều chủng loại sản phẩm phù hợp vớinhu cầu của thị trường, đáp ứng nhu cầu tấm lợp cho mọi người dân, phục vụ chocác công trình, nhà xưởng, kho bãi, thủ công mỹ nghệ gò, hàn, công nghiệp và cáccông việc liên quan đến thép mỏng ( tole lạnh, tole kẽm, tole màu, )…

1.1.3 Hãng tole Đông Á

Nhà máy Tôn Đông Á chính thức đi vào hoạt động năm 1999 Đầu năm 2006,

Tole Đông Á đã lắp đặt hoàn chỉnh dây chuyền mạ màu năng suất 80.000 tấn/nămtheo đúng tiêu chuẩn Hàn Quốc Đây là dây chuyền sản xuất mạ màu hiện đại nhấthiện nay Máy sơn có thể sơn cùng một lúc hai mặt với độ dày theo tiêu chuẩn hoặc

nghệ mới: dây chuyền mạ NOF, phát triển dòng sản phẩm mạ sơn in, thiết bịchuyên về ngành thép lá mạ, sản lượng 150.000 tấn/năm.

Hiện nay Cty là đơn vị đi đầu trong sản xuất, kinh doanh tole mạ kẽm (vớinăng suất dây chuyền 70.000 tấn/năm), tole mạ màu và tole mạ hợp kim nhôm kẽm(tole lạnh) phục vụ cho ngành xây dựng công nghiệp và dân dụng

1.2 Công dụng của tole

Tole được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng: sản xuất tấm lợp, máiche, mái vòm, vách nhà xưởng, vách ngăn, trần nhà, máng xối, tạo hình nội thất,cửa đi, cửa cuốn, cửa xếp, nhà xưởng, nhà kho, trang trí nội và ngoại thất vănphòng

Trong công nghiệp như: ngành công nghiệp ôtô, thùng phuy, các loại ống thoátnước, ống gen điều hòa nhiệt độ, vỏ ngoài các thiết bị vi tính và các thiết bị thôngtin liên lạc khác

Các ứng dụng khác: Đồ gia dụng và đồ điện như vỏ máy giặt, tủ lạnh, lò viba,

vỏ motor, board mạch điện tử

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY CÁN TOLE SÓNG ĐANG

SỬ DỤNG

2.1 Ưu điểm của tole sóng

Tole sóng ngói thông thường sử dụng để lợp cho các mái nhà có kiến trúcnhiều mái theo kiểu nhà biệt thự Các mái nhà có độ dốc lớn, sử dụng tole sóng ngóilợp mái sẽ giảm đi rất nhiều tải trọng lên khung sườn của mái, cột và móng so vớilợp bằng ngói gạch thông thường

Sản phẩm tole sóng vuông đặc biệt thích hợp cho các công trình công nghiệp,

do ưu điểm đảm bảo được khả năng chịu lực và khả năng chống tràn nước tốt

2.2 Giới thiệu sơ lược một số máy cán tole sóng và sản phẩm

2.2.1 Máy cán tole 9 sóng vuông 1 tầng

Hình 1.2.1 Máy cán tole 9 sóng vuông 1 tầng

2.2.2 Máy cán tole sóng giả ngói

Công suất động cơ điện chính 7,5kW.

Vận tốc cán khi chạy nhanh nhất 18m/phút

Kích thước máy 1,4×1×9,9m

2.2.4.2 Tính năng kỹ thuật máy cán

Khổ tole cán 1200mm, 1219mm

Độ dày tole cán từ 0.2 mm đến 0.8 mm

Tự động cắt theo chiều dài và số tấm đã cài đặt

Cài đặt nhiều mẫu hàng cùng một lúc

Chuyển đổi chế độ cắt dao đầu và dao cuối

Máy điều khiển tự động, dùng PLC - lập trình, hoạt động bằng thuỷ lực

Hệ thống thủy lực cho phép họat động 24 giờ/ngày

2.2.4.3 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cán tole

Hình 1.2.5 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cán tole 5 sóng vuông

1 Bàn dẫn hướng tole; 2 Trục cuốn (bộ phận điều chỉnh khe hở trục cuốn)

3 Trục cán 1; 4 Bộ truyền xích 2 dãy; 5 Bộ truyền bánh răng

6 Lô cán trên trục 6; 7 Bộ truyền xích 1dãy từ trục motor sang trục trung gian

8 Bộ truyền động xích 1 dãy từ trục trung gian sang trục 11; 9 Motor;

10 Lô cán bìa sóng trái trục cán 19; 11 Trục cán 23; 12 Dao cắt trước

13 Lô cán bìa phải trục cán 21; 14 Trục cán 11 (trục nhận truyền động chính

từ trục trung gian); 15 Dao cắt đuôi sau

Nguyên lí hoạt động của máy

Máy cán tole họat động bằng hệ thống thủy lực Motor 9 nhận chuyển động từ

hệ thống thủy lực làm quay bộ truyền xích 7 và 8 Bộ truyền xích 8 được bố trívuông góc với bộ truyền xích 7, bánh lớn 2 của bộ truyền xích 8 được lắp lên trục

11 dưới Tại đây, bánh nhỏ bộ truyền bánh răng trụ và bánh xích 2 dãy cũng được

bố trí đồng trục với bánh 2 bộ xích 8 như hình vẽ Chuyển động quay của trục 11dưới sinh ra các chuyển động khác:

- Chuyển động quay của trục 11 trên nhờ sự ăn khớp của bộ truyền bánhrăng trụ răng thẳng

- Chuyển động của các trục dưới nhờ vào bộ truyền xích 2 dãy

Sự chuyển động của các trục sẽ kéo tole di chuyển theo hướng mũi tên, quacác lô cán để định hình tole sóng Tole thành phẩm sẽ được cắt bằng dao 13 theochiều dài đã được định trước trên tủ điện điều khiển

PHẦN II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN

  

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CÁN

1.1 Giới thiệu sơ lược về công nghệ cán

Phương pháp cán kim loại là một trong những phương pháp gia công kim loạibằng áp lực Nó tạo ra các chi tiết, các phôi phẩm bằng cách làm biến dạng dẻo vậtliệu kim loại dưới tác dụng của ngoại lực thông qua trục cán

Trong quá trình cán, vật liệu bị biến dạng dẻo và hình thành các sản phẩm cókích thước và hình dạng khác nhau phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của profin(biên dạng) trục cán

Như vậy, phần quan trọng nhất của công nghệ cán là máy cán

- Nhóm vật cán tấm: dùng làm cầu, thùng chứa, nồi hơi, đóng tàu, xe bọcthép…

- Nhóm thép dạng ống và dạng đặc biệt khác như: trục, vành bánh xe lửa

1.3 Cấu tạo và phân loại máy cán

Máy cán là một máy gia công kim loại bằng áp lực (không tạo phôi) để cán rasản phẩm có hình dáng, có kích thước nhất định

1.3.1 Phân loại

Phân loại máy cán theo cách bố trí: dựa vào cách bố trí máy hoặc số trục cán

có trên máy mà đặt tên cho nó như: máy có một giá cán, máy cán hai trục đảo chiều,máy cán ba trục, máy cán bốn trục,…

Phân loại máy cán theo công dụng: phân chia máy theo công dụng nghĩa là

dựa vào mục đích sử dụng máy, vào sản phẩm của máy để gọi tên và phân loại.Gồm các loại máy: máy cán hình, máy cán tấm, máy cán ống, máy cán hình đặt biệt,

…

CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT KIM LOẠI TRONG GIA CÔNG

2.1 Một số khái niệm cơ bản

Tiến hành thí nghiệm kéo mẫu kim loại người ta thu được biểu đồ kéo kim loạibiểu diễn như Hình 2.2.1 Dưới tác dụng của tải trọng lần lượt xảy qua ba quá trìnhsau :

Hình 2.2.1 Đồ thị độ biến dạng kim loại

- Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng tăng theo tỉ lệ bậc nhất với nó ứngvới đoạn Oa trên biểu đồ Đó là giai đoạn biến dạng đàn hồi

- Khi tăng tải trọng vượt quá giá trị nhất định độ biến thiên tăng theo tảitrọng với tốc độ nhanh hơn Đây là giai đoạn biến dạng dẻo đi kèm với giai đoạnđàn hồi

- Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất, trong kim loại xuất hiện vết nứt tại đóứng suất thực tế tăng nhanh gây biến dạng tập trung, kích thước vết nứt tăng lên vàcuối cùng làm cho mẫu bị phá hủy

2.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại

Biến dạng dẻo là biến dạng mà vật vẫn còn giữ nguyên trạng thái khi ta bỏ tảitrọng tác dụng, nó xảy ra khi tải trọng tác dụng vào đủ lớn

Pch

PtlP

O

L

Pb

a

Sự tập trung ứng suất: nếu mẫu kim loại có nhiều yếu tố tập trung (ví dụ: táchkhía bề mặt, vết nứt bên trong, sự biến đổi đột ngột) thì ứng suất thực tế trong vùng

có chứa yếu tố đó cao hơn nhiều so với giá trị trung bình Vì vậy ứng suất tác dụng

từ bên ngoài bé hơn giới hạn chảy vẫn có thể tạo ra ứng suất lớn hơn giới hạn táchđứt và làm cho kim loại bị phá hủy dòn

2.1.4.2 Quá trình xảy ra biến dạng nóng

Do biến dạng nóng tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại nên luôn

có hai quá trình xảy ra

 Biến dạng dẻo gây ra biến cứng làm tăng độ bền

 Kết tinh lại gây thải bền làm giảm độ cứng, độ bền theo chiều hướng củaquá trình áp đảo Nếu hiệu ứng thải bền do kết tinh lại đủ lớn khử bỏ được hiệu ứngbiến cứng, thì sau biến dạng nóng kim loại không bị biến cứng Nếu hiệu ứng thảibền do kết tinh lại thấp không kịp khử bỏ hoàn toàn hiệu ứng thì sau biến dạng nóngkim loại vẫn biến cứng

2.2 Tính chất kim loại trong gia công áp lực

2.2.1 Tính chất lý học

Trọng lượng riêng là trọng lượng tính bằng gam của 1cm3 kim loại, gf/cm3

Độ dẫn nhiệt: là khả năng kim loại truyền nhiệt từ chỗ nóng sang chỗ ít nónghơn Kim loại càng sạch nghĩa là càng ít tạp chất thì độ dẫn nhiệt càng cao Kim loạidẫn nhiệt tốt nhất là vàng và bạc, độ dẫn nhiệt càng cao thì độ nung nóng và làmnguội đồng đều càng nhanh

Nhiệt độ nóng chảy: kim loại càng sạch thì độ nóng chảy càng cao

Độ dẻo: là khả năng của kim loại thay đổi hình dạng mà không bị phá hủydưới tác dụng của ngoại lực và giữ gần giống hình dạng đó khi ngoại lực thôi tácdụng Khi nung kim loại độ bền của nó giảm xuống còn độ dẻo và độ mềm tăng lên.

2.2.3 Tính công nghệ

Độ rèn: là khả năng của kim loại thay đổi hình dạng do tác dụng của lực đập,hàm lượng cacbon có trong thép càng lớn thì khả năng rèn càng giảm Ngoài ra độrèn còn phụ thuộc vào các thành phần của các nguyên tố chứa trong thép

Khả năng tôi: là khả năng của thép tăng độ cứng khi nung thép đến nhiệt độthích hợp và làm nguội với tốc độ thích hợp

2.3 Các định luật gia công biến dạng

2.3.1 Định luật về trở lực nhỏ nhất

Nếu sự dịch chuyển các phần tử của vật thể (của phôi) bị biến dạng theo nhiềuhướng khác nhau thì sự dịch chuyển chủ yếu sẽ xảy ra về hướng có trở lực nhỏnhất

2.3.2 Định luật thể tích không đổi

Thể tích của vật thể trước và sau khi biến dạng bằng nhau V0 = V1

V0: thể tích của vật thể trước khi biến dạng

V1: thể tích của vật thể sau biến dạng

Các vật thể kim loại sau khi bị biến dạng bằng áp lực, thể tích của chúng sẽ bịgiảm đi chút ít do các vết nứt tế vi được hàn gắn lại một phần, nhưng đồng thờicũng sinh ra một số vết nứt tế vi mới nhất là khi cán nguội Hai quá trình đó có phần

bù trừ cho nhau Nhưng phần giảm các vết nứt cũng như các vết nứt bị co hẹp lại cóphần trội hơn Sự giảm thể tích đó vô cùng bé nên trong kỹ thuật người ta bỏ qua vàcoi như thể tích không đổi

2.3.3 Định luật về ứng suất trượt

Sự biến dạng dẻo chỉ có thể xảy ra trong vật thể bị biến dạng khi ứng suất trượtđạt tới đại lượng lớn hơn giới hạn chảy của kim loại, vật thể đó ở thời điểm có cáctinh thể bắt đầu chuyển dịch, tức là bắt đầu biến dạng

Trong đó: P1: lưc biến dạng phôi có kích thước a1

P2 : lưc biến dạng phôi có kích thước a2

2.3.5 Định luật tồn tại ứng suất dư sau khi biến dạng

Vật thể kim loại sau khi bị biến dạng luôn tồn tại một phần ứng suất dư Ứngsuất dư này làm cho sản phẩm bị cong vênh, ta phải khử bỏ ứng suất dư đó bằngcách nắn thẳng

2.3.6 Định luật song song tồn tại biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Vật thể kim loại sau khi biến dạng dẻo được thành phẩm, trong nó luôn tồn tạimột phần biến dạng đàn hồi; và ngược lại khi biến dạng đàn hồi, trong vật thể cũngtồn tại một phần biến dạng dẻo

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ CÁN NÓNG, CÁN NGUỘI, CÁN HÌNH VÀ

CÁN THÉP TẤM

3.1 Cán nóng kim loại

3.1.1 Nhiệt độ nung trước khi cán

Muốn cán nóng bất cứ một kim loại nào đều phải nung, việc nung kim loại đếnnhiệt độ cán rất quan trọng, nó quyết định năng suất và chất lượng của sản phẩmcán

Từ thực tế sản xuất kết hợp với lý thuyết ta có công thức kinh nghiệm để xácđịnh nhiệt độ nung tối ưu của kim loại:

Mỗi kim loại và hợp kim có nhiệt độ cán nóng khác nhau

Ví dụ: Zn (150  2000C); Al (350  4000C); thép IIIx15 (1040  11000C);…nhiệt độ bắt đầu cán được xác định bằng công thức kimh nghiệm

Tcán = Tnung - T (0C) (3.2)

Trong đó:

Tnung: được xác định theo công thức (3.1)

T: Khoảng giảm nhiệt độ từ lò nung đến giá cán đầu tiên của phôi cán

3.2.3 Nhiệt độ khi kết thúc cán

Mỗi kim loại khi kết thúc cán ở nhiệt độ qui định trong vùng nhiệt độ cho phépkhông được kết thúc ở nhiệt độ tùy tiện Nhiệt độ kết thúc cán tốt nhất của Zn(1100C), Al (3000C), thép CT45 (870  9000C)

3.2 Cán nguội kim loại

3.2.1 Những đặc điểm khi cán nguội kim loại

Quá trình cán kim loại ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh của chúng gọi làcán nguội Trong cán nguội nhiệt độ 200C là nhiệt độ chuẩn cho tất cả các kim loại

Khi cán nguội phải tiến hành ủ sơ bộ hoặc ủ trung gian nhiều lần kim loại vàhợp kim nhằm làm giảm tính biến cứng trên bề mặt, giảm ứng suất dư bên trong,tăng tính dẻo… của chúng để cán ra sản phẩm có chất lượng tốt với năng suất cao.Khi cán cần bôi trơn giữa bề mặt tiếp xúc với kim loại và trục cán để làm tăngnăng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm nhờ giảm nhiệt độ của trục cán và vật cánsinh ra do ma sát Chất liệu bôi trơn thường là dầu thực vật, dầu công nghiệp và cácloại mỡ.

Lượng ép khi cán nguội nhỏ hơn rất nhiều so với cán nóng, nhưng lực cán cókhi đạt rất lớn, năng lượng tiêu hao cao, độ biến cứng trên bề mặt kim loại tăngnhanh và rất lớn

3.3 Công nghệ cán hình

3.3.1 Khái niệm

Quá trình cán dùng các trục cán có khoét lỗ hình để tạo ra các sản phẩm có tiếtdiện ngang, tròn, vuông, tam giác, lục lăng, chữ I, chữ U… gọi là cán hình, théphình các loại là sản phẩm chủ yếu của cán hình

Lỗ hình trục cán là khoảng trống hình học tạo nên bởi 2 rãnh cán đối diệnnhau

Rãnh cán là phần bề mặt trục cán đã tiện hoặc khoét bỏ đi một phần bề mặttrục theo hình đặc biệt

Hình 2.3.1 Cặp trục cán hình

1 Rãnh cán; 2 Lỗ trục cán

3.3.2 Cách phân loại lỗ hình

3.3.2.1 Phân loại theo hình dạng

Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, vuông, ôvan, tròn…

Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ , chữ I…

3.3.2.2 Phân loại theo công dụng

Lỗ hình cán thô: đồng thời với giảm tiết diện của phôi phải tạo được dần hìnhdáng về gần với hình dáng của sản phẩm

Lỗ hình trước thành phẩm: có tác dụng khống chế được kích thước của thànhphẩm

Lỗ hình tinh: lỗ hình này cho ra kích thước và hình dáng của sản phẩm ở trạngthái nóng và phải đảm bảo dung sai cho sản phẩm

3.3.2.3 Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán

Lỗ hình hở: đường phân chia khe hở giữa hai trục cán nằm trong phạm vi rãnhcủa trục cán dù cho rãnh được gia công trên một hai trục

Lỗ hình kín: đường phân chia khe hở giữa hai trục cán nằm ngoài phạm virãnh lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của hai trục cán

Lỗ hình nửa kín: ở loại hình này, trên trục cán vừa có phần lồi vừa có phầnlõm Khe hở giữa hai trục cán được cấu tạo ở thành bên của lỗ

Hình 2.3.2 Các dạng lỗ hình thường gặp

3.4 Cán tấm

3.4.1 Giới thiệu chung về cán các loại thép tấm

3.4.1.1 Phân loại

Theo thành phần hóa học: thép cacbon và thép hợp kim

Theo công dụng, người ta phân biệt thép tấm kết cấu, thép tấm đặc biệt

Theo phương pháp cán, thép tấm được chia làm hai loại: thép cán nóng và thépcán nguội

Theo độ dày thép tấm chia ra hai nhóm: Thép dày (h  4 mm), thép mỏng (h

3.4.2 Công nghệ sản xuất thép tấm dày

Để sản xuất thép tấm dày, người ta sử dụng phôi là slab và thép thỏi Sau khikiểm tra và làm sạch khuyết tật bề mặt (thổi bằng ngọn lửa dưới áp suất cao), phôiđược nung trong các lò liên tục hoặc lò giếng (cho thỏi) đến nhiệt độ(11501250)oC Khi đạt nhiệt độ cần thiết, từng phôi một được đưa lên máy cántheo đường băng lăn Các máy cán tấm dày gồm 1 hoặc 2 giá phân bố nối tiếp nhau

Số lượng giá cán được xác định căn cứ vào năng suất cần thiết và yêu cầu về chấtlượng của thép thành phẩm

3.4.3 Công nghệ sản xuất thép lá cán nguội

Phương pháp cán nguội được áp dụng để sản xuất và thép lá mỏng Phôi chocán nguội là thép băng cán nóng dày (1.56)mm dưới dạng cuộn, khối lượng đến(5060)T Phương pháp cán cuộn được tiến hành ở các máy cán liên tục hoặc đảochiều

Qui trình công nghệ sản xuất thép cán nguội so với qui trình công nghệ cánnóng phức tạp hơn nhiều Nó bao gồm một số lượng lớn các nguyên công chuẩn bị,tinh chỉnh, đòi hỏi phải sử dụng nhiều thiết bị phức tạp khác nhau

CHƯƠNG 4 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CÔNG NGHỆ CÁN

4.1 Vùng biến dạng và các thông số đặc trưng

4.1.1 Khái niệm

Cán dọc là quá trình làm biến dạng kim loại một cách liên tục giữa hai trụccán Nhờ có hai trục cán quay ngược chiều nhau và nhờ có ma sát tiếp xúc mà vậtcán biến dạng và đi ra phía trước (bản thân vật cán không tự chuyển động)

Các thông số đặc trưng theo vùng biến dạng:

Gọi  là góc ăn kim loại

Cung AB = CD = 1: Chiều dài cung tiếp xúc hay chiều dài vùng biến dạng.Góc  = IOB là góc trung hòa

h1, h2: chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng

 Lượng ép của kim loại

Lượng ép tuyệt đối (h) là hiệu số chiều cao của vật cán trước và sau khi biếndạng Lượng ép tuyệt đối được biểu thị bằng công thức: h = h1 – h2 (mm)

Lượng ép tương đối % là trị số giữa lượng ép tuyệt đối và chiều dày ban đầucủa vật cán tính theo phần trăm, lượng ép tương đối được biểu thị bằng công thức:

% 100

%

1

2 1

h R h D

h

2 5 , 1

1

(mm)Trong đó:

h: lượng ép tuyệt đối

R: bán kính trục cán

T: nhiệt độ cán

h1: chiều cao ban đầu của vật cán

f: nhiệt độ của vật cán

 Hệ số giãn dài khi cán

Hệ số giãn dài  hay hệ số kéo dài sau khi cán l2 và trước khi cán l1

F F

n

 lg

lg

lg 0 



Từ công thức trên ta thấy : nếu biết được tiết diện ngang ban đầu của phôi cán

và tiết diện sản phẩm, biết được hệ số giãn dài trung bình thì tính toán được ngay sốlần phải cán

Bảng 4.1: Phân phối hệ số giãn dài trung bình (µ tb ) cho một số sản phẩm cán

Thứ tự Loại sản phẩm Loại lỗ hình µtb

1

Có tiết diện ngang đơn giản(tròn, vuông, dẹt, chữ nhật,tam giác, bầu dục)

Cán tinh 1,10 ÷ 1,15Chữ nhật – vuông 1,15 ÷ 1,30Thoi – vuông 1,25 ÷ 1,60Bầu dục - vuông 1,20 ÷ 1,80

2 Có tiết diện phức tạp (ray vàcác dầm U, I, T) Cán tinh – cán thô 1,10 ÷ 1,20

1,30 ÷ 1,40

4.2 Điều kiện ăn phôi và điều kiện cán ổn định

4.2.1 Điều kiện ăn phôi vào trục cán

Để quá trình cán xảy ra thì vật cán phải ăn vào trục cán Ta có công thức xácđịnh điều kiện ăn phôi vào trục cán như sau:

Bảng 4.2: Hệ số ma sát khi cán

Trạng thái cán Loại trục cán f

Cán nóng

Trục có gờ, rãnh 0.45 ÷ 0.62Trục cán hình 0.36 ÷ 0.47Trục cán tấm 0.27 ÷ 0.36Cán nguội Trục có độ bóng bình thường 0.09 ÷ 0.18

Trục có độ bong10 ÷12 0.03 ÷ 0.09

4.2.2 Các phương pháp làm cho vật cán dễ ăn vào trục khi cán dọc

Người ta thường dùng các biện pháp sau để vật cán dễ ăn vào trục cán:

 Tạo các gờ hoặc khoét rãnh trên bề mặt trục cán : phương pháp này haydùng cho máy cán lớn để xuất phôi và chỉ cán thô

 Đập bẹp đầu phôi cán : phương pháp này dùng để cán tấm, dùng cho nhữnglần cán thô ban đầu

4.3 Độ vượt và độ trễ

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có tốc độ của vật cán ra khỏitrục cán (Vh ) lớn hơn tốc độ của trục cán (V) là hiện tượng vượt trước Vùng có tốc

độ kim loại Vh > V là vùng vượt trước

Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có tốc độ của vật cán khi ănvào trụcVH nhỏ hơn V là hiện tượng trễ Vùng có tốc độ VH < V là vùng trễ

Tại tiết diện có góc trung hoà  và có VH = V = Vh gọi là tiết diện trung hoà.Mặt chia đôi vùng trễ và vùng vượt trước gọi là mặt phân giới

Lượng vượt trước của kim loại nhiều hay ít được biểu thị bởi công thức :

% 100

h

h h

V

V V

S  Trong đó:

Sh : lượng vượt trước tính %

Vh :tốc độ của kim loại để ra khỏi trục

V : tốc độ của trục cán V D nm/s

60

.





D : đường kính trục cán

n : số vòng quay của trục trong 1 phút (v/ph)

4.4 Lực cán, mômen cán, công và công suất

4.4.1 Lực cán

Lực cán P là áp lực toàn phần của kim loại tác dụng lên trục cán Áp lực toànphần của kim loại tác dụng lên trục cán tính theo công thức :

) ( F MN P

P tb

Trong đó :

Ptb : áp lực đơn vị hay áp lực trung bình (N /mm2, kg/mm2)

F : Diện tích tiếp xúc giữa kim loại và trục cán, (mm2)

h R b b l b

F  tb   

2 1 2

Ta có : 0 2



 

btb : chiều rộng trung bình của vật cán

b1, b2 : chiều rộng của vật cán trước và sau khi cán

h R

l  : chiều dài cung tiếp xúc (mm) giữa vật cán và trục cán

Hình 2.4.2 Áp lực của kim loại tác dụng lên trục cán.

Tùy theo nhiệt độ cán của thép ta có công thức xác định áp lực đơn vị như sau:

- Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ t0

0 0

h h

h R f t

h h

h R f t

t

P ch c B

Hình 2.4.3 Đồ thị B

4.4.2 Momen cán và các momen khác sinh ra khi cán

Momen cán (Mc) do lực cán sinh ra và tính theo công thức:

Mc = 2.P.aTrong đó:

P: lực cán

a: cánh tay đòn

a = (0.450.5).l = (0.450.5) R h (đối với cán nóng)

a = (0.350.45).l = (0.350.45) R h (đối với cán nguội)

Momen ma sát (Mms) gồm momen ma sát do lực cán sinh ra tại cổ trục cán(Mms1) và momen ma sát tại lúc chi tiết quay (Mms2) momen ma sát được tính:

4.4.3 Tính toán công và công suất

Sau khi tính được momen cán, công suất cán được tính theo công thức :

R

v M

N 

Và công thực hiện được tính như sau :

R

v t M t N

A 

Nếu nếu l1 là chiều dài phôi cán thì t = l1/v

R

l M

Trong đó :

1.1 Tổng quan về Autodesk inventor

Autodesk Inventor là một trong những bộ phần mềm chuyên dùng của hãng Autodesk Autodesk Inventor trang bị những công cụ mạnh, quản lý các đối tượngthông minh, trợ giúp quá trình thiết kế, làm tăng năng suất và chất lượng thiết kế,tối ưu hóa quá trình thiết kế bằng việc tạo mối liên kết giữa mô hình 3D và bản vẽ2D

Autodesk Inventor có 4 chức năng thiết kế:

- Mô hình hóa chi tiết (môi trường “*.ipt”)

- Lắp ráp các chi tiết ( môi trường “*.iam”)

- Tạo bản vẽ kỹ thuật 2D từ 3D solid (môi trường “*.dwg” hoặc “*.idw”)

- Trình diễn lắp ráp (môi trường “*.ipn”)

Autodesk Inventor là phần mềm hổ trợ đắc lực quá trình thiết kế, gồm các tínhnăng :

- Tạo biên dạng phác thảo 2D rất nhanh chóng và dễ dàng Ta có thể hiệuchỉnh về kích thước và hình dạng ở mọi thời điểm Bất kỳ sự thay đổi nào của biêndạng đều có thể làm thay đổi mô hình thiết kế

- Những chi tiết, kết cấu phức tạp được tạo và lắp ráp dễ dàng

- Hỗ trợ tính toán, thiết kế và mô hình hóa các chi tiết máy ( bộ truyền bánhrăng, trục vít, xích, đai…)

- Gán vật liệu, màu sắc cho chi tiết

- Trang bị thư viện cho các chi tiết tiêu chuẩn ( ổ lăn, bulông, then, )

- Mô phỏng động học

- Mô phỏng trình tự lắp ráp

1.2 Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor

Autodesk Inventor là hệ thống mô hình hóa solid Để tạo mô hình solid ta phântích chúng thành các đặc tính có hình dạng đơn giản, xây dựng từng bước các đặctính đơn giản và kết hợp chúng lại với nhau Chương trình được thực hiện trong môitrường theo nhiều hệ thống đo lường kích thước khác nhau, ở đây ta chỉ làm việc

theo hệ mét (“mm”).

1.2.1 Mô hình hóa chi tiết

Biên dạng chi tiết được định nghĩa từ 2D Sketch Panel sau khi khởi động phầnmềm, trên giao diện chính từ New chọn biểu tượng Standard (mm).ipt

Trong môi trường Sketch 2D, ta có thể vẽ biên dạng chi tiết từ các công cụ hổtrợ: lệnh đoạn thẳng (Line), lệnh vẽ đa giác đều (Polygon), bo tròn góc lượn (Fillet),dời hình (Move),… Ràng buộc hình dạng và kích thước phác thảo bằng lệnhDimension

1.2.2 Tạo khối 3D solid

Để tạo khối 3D solid, từ biên dạng phác thảo hoàn chỉnh nhấn chuột phải chọn

các lệnh: quét biên dạng theo hướng vuông góc (Extrude), quét chung quanh trục(Revolve), tạo ren (Thread), tạo lỗ (Hole), …

1.2.3 Tính toán, thiết kế chi tiết

Để thiết kế các chi tiết chuẩn theo yêu cầu chọn New – standard(mm).iam

Trong giao diện chính chọn Design Accelerator xuất hiện giao diện gồm: thiết

kế trục (Shaft), bộ truyền bánh răng (Spur Gear), bộ truyền đai (V-Belts), bộ truyềnxích… Ở môi trường này ta vừa thiết kế, tính toán,vừa có thể kiểm tra sức bền từngchi tiết

1.2.4 Lắp ráp các chi tiết

Trong môi trường Standard (mm).iam chọn biểu tượng Assemble ta được giao

diện lắp ráp, liên kết các chi tiết Gọi các file lưu chi tiết 3D bằng lệnh Place, nếu lấy các chi tiết chuẩn có sẵn trong thư viện của chương trình chọn lệnh Place from

- Trang Motion: ràng buộc hai chi tiết chuyển động quay

- Trang Transition: ràng buộc hai chi tiết chuyển động tịnh tiến

1.2.5 Mô phỏng trình tự lắp ráp

Ta chọn biểu tượng xác định môi trường cần thiết (*.ipn), như hình

Ta được giao diện làm việc chính

Trên thanh công cụ Presentation Panel, nhấp chuột vào biểu tượng CreateView để mở file lắp ráp Các biểu tượng còn lại cho phép:

- Tweak Component: dùng để thực hiện thao tác tháo các chi tiết

- Preise View Rotation: xác định góc nhìn đúng

- Animate: dùng để ghi hình việc lắp ghép theo trình tự tháo các chi tiếttrước đó

1.2.6 Tạo bản vẽ 2D

Sau khi tạo mô hình 3D, ta có thể tạo một file bản vẽ drawing 2D Từ New

chọn biểu tượng có đuôi “.dwg” hoặc “.idw” nhưng thông thường người ta sử dụng môi trường ISO.dwg