Đề tài mô hình máy cắt ống thép

Đây là báo cáo và sản phẩm đã hoàn thiện cùng nhiều ứng dụng trong thực tế, các bạn hãy cùng xem để tham khảo và phát triển

TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT ỐNG THÉP

Cơ sở cắt gọt kim loại và các phương án cắt kim loại

Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công kim loại rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo máy Quá trình cắt kim loại là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng, kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công Lớp kim loại thừa trên chi tiết cần hớt bỏ đi gọi là lượng dư gia công cơ Lớp kim loại đã bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi là phoi cắt

1.1.2 Các phương án cắt kim loại A Cưa

Cưa là một trong những phương pháp linh hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất để cắt ống, cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ.

Một cưa nguội thường cắt một ống tại một thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.

Vấn đề quan trọng nhất trong ứng dụng cưa là dùng đúng lưỡi cưa cho ống được cắt Trong tất cả các ứng dụng cưa, số răng cần thiết trên lưỡi dao được xác định dựa trên số lượng răng tiếp xúc tối đa với các ống trên vòng cung cắt

- Hai loại máy cưa thường được sử dụng là cưa nguội và cưa lọng a) Cưa nguội

Về nguyên tắc, cưa nguội cũng giống như tiện và phay Kim loại được loại bỏ bằng cách cắt với răng cào dương Thiết kế của lưỡi cưa cho cưa nguội thường là dạng răng thường, nhưng những răng khác cũng được sử dụng Trên các ống thành dày, cần vát mép để loại bỏ phoi

Quá trình cưa nguội đã được dùng cho nhiều loại máy, với các mức độ năng suất khác nhau Một đầu cưa đơn cắt một ống trong 1 lần gia công, nhưng nó có thể cắt một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.

Lợi thế của cưa nguội:

- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ

- Cưa nhiều đầu có năng suất cao

- Có thể cưa ống hình vuông, hình chữ nhật, cũng như hình tròn - Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày.

Nhược điểm của cưa nguội:

- Do toàn bộ vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi nên có thể gây ra trầy xước hay các vấn đề khác trong quá trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo

- Có thể cần làm sạch ống - Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì

- Trên cưa nhiều đầu, thời gian chuyển đổi độ dài phần ống cưa và thay lưỡi dao có thể lâu, tùy thuộc vào số lượng của cưa đầu sử dụng

- Cần thường xuyên mài lưỡi khi cắt các vật liệu nhất định do đó có thể làm giảm năng suất sản xuất

- Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa.

- Ống rất mỏng có thể bị méo.

Cưa lọng phù hợp để cắt 1 bó ống thành các đoạn ống ngắn hơn Nó có thể cắt một bó lớn, lên đến 40 x 40 in các ống dày vuông và chữ nhật Không có phương pháp nào tốt hơn để làm điều này một cách hiệu quả hơn Tuy nhiên, các ống có xu hướng xê dịch trong quá trình cắt bó, gây ra đầu cắt không vuông góc

Cưa lọng ít hữu dụng trong việc cắt một ống duy nhất, mặc dù một số cưa lọng đầu đơn có thể cắt xiên 1 ống Máy này thích hợp nhất để cắt đường kính ngoài lớn hơn 5” và thành ống dày

Lợi thế của cưa lọng

Cắt một bó nhiều ống.

Cắt góc và cắt xiên trên các đầu cưa đặc biệt.

Nhược điểm của cưa lọng:

Việc hàn bấm 1 đầu của bó ống có thể cần để ngăn chặn các ống chuyển dịch và quay.

C Cắt xoay hay cắt ống dạng vòng

Máy cắt ống dạng vòng hay cắt ống xoay đã được sử dụng trong ngành công nghiệp trong hơn 50 năm Ban đầu nó được sử dụng trong ngành công nghiệp ống nhôm để cắt ống điều hòa không khí

Khi công nghệ đã tiên tiến, phạm vi của nó đã được mở rộng cho tất cả các loại nguyên vật liệu và sản phẩm.

Cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng liên quan đến việc cắt ống tròn bằng cách sử dụng một lưỡi cắt quay xung quanh chu vi ống Ống này được đặt trên các con lăn sao lưu trong khi lưỡi dao quay thì nó cắt vào ống.

Bởi vì không có rãnh cắt hoặc các mạt thép được tạo ra, không có vật liệu bị mất đi Thay vào đó, vật liệu ống được dời-đẩy về phía mỗi bên mặt của lưỡi dao cắt. Đây là lý do tại sao một góc nhỏ được tạo ra ở đầu ống cắt Một phần vật liệu được đẩy vào đường kính trong của ống và một phần được đẩy ra đường kính ngoài, tạo ra một sự phình nhẹ ở đầu ống cắt.

Máy cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng truyền thống có xu hướng để làm sai lệch đường kính trong ống Công nghệ cải tiến đã được phát triển để cố gắng cải thiện chất lượng cắt và giảm độ méo ID.

Lợi thế của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng

Không có tiêu hao vật liệu cắt

Không có ba vớ đáng kể.

Không có rãnh cắt hoặc mạt thép được tạo ra.

Có thể được tích hợp với các hoạt động phụ như soi rãnh và vát mép.

Có thể đạt được năng suất cao trong việc cắt các đoạn ống ngắn.

Cắt vật liệu mềm như nhôm và đồng.

Cắt ống cuộn hay ống nắn thẳng.

Nhược điểm của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng

Có thể gây ra mỏi kim loại ở hai đầu cắt, có thể gây phương hại đến vận hành tiếp theo

Biên dạng ống có thể cắt được giới hạn cho ống tròn. Đầu ống cắt không vuông góc Có thể tạo ra cạnh bị vạt ở đường kính ngoài, và ba vớ cũng như biến dạng nhẹ ở đường kính trong ống.

Tuổi thọ công cụ ngắn khi cắt vật liệu cứng.

Máy cắt ống dùng lưỡi cưa đã được sử dụng trong hơn 75 năm Lưỡi cắt kép kế tục công nghệ cắt lưỡi đơn Lưỡi cắt kép đã được phát triển để loại bỏ lúm lõm thường được tạo ra ở cuối ống trong quá trình cắt lưỡi đơn.

Với phương pháp này, ống được giữ trong khuôn kẹp Một lưỡi ngang tạo một đường cắt soi ban đầu qua một phần của vách ống, để lưỡi dọc có thể gặp ít trở lực và xuyên qua thành ống mà không tạo vết lúm lõm (xem hình ảnh giới thiệu).

Máy thích hợp cho thép cacbon và thép hợp kim, bao gồm thép không rỉ Ferit.

Cơ sở lí thuyết của việc cắt thép ống

Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải trọng.

Hình 1.5 Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại [17]

- Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi: biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng.

- Khi tải trọng từ Pdh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên nó.

- Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ Đó là giai đoạn phá huỷ: tinh thể kim loại bị đứt rời.

Trong kim loại đơn tinh thể các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (Hình2.2a).

Hình 1.6 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại [17]

Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng, nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu (Hình 2.2-b).

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

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt.

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh.

Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá huỷ hay quá trình kim loại bị cắt đứt.

Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại vì ảnh hưởng của các nhân tố như: nhiệt độ không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát ngoài vv đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư, bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư, sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn tồn tại.

1.2.2 Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công

Khi cắt tính chất của thép ống bị thay đổi Sở dĩ như vậy là trong quá trình cắt biến dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước và hình dạng các hạt kim lọai cũng như hướng của trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư và xuất hiện những mặt trượt kích thích quá trình hóa già của kim loại. a) Sự hóa già do biến dạng Hệ quả của sự hóa già kim loại là giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) và nâng cao tính bền của kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng) Sự hóa già biến dạng xảy ra không đồng đều, trước tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại tại các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và các bon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại đây đặc biệt có nhiều lệch. Đối với thép các bon thấp, sự hóa già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sau khi biến dạng dẻo nguội, cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trường xung quanh và thời gian. b) Mặt trượt:

Mặt trượt là những dấu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra Mặt trượt xuất hiện tại vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt Sự xuất hiện các mặt trượt có liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi Sự không đồng đều này là do sự hóa già trong quá trình biến dạng gây ra Trên vùng bề mặt này sau khi cắt có thể quan sát thấy những phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt.

Sự phát sinh hiện tượng ăn mòn:

Trong quá trình xảy ra biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hóa bền Sự hóa bền cùng với một số hiện tượng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại giảm đi Tuy vậy, do những điều kiện không giống nhau, sự thay đổi hình dạng của các phôi kề nhau sau khi cắt sẽ phát sinh những ứng suất dư tế vi.

Những ứng suất dư này khi có sự ăn mòn sâu và các tinh thể sẽ làm suy yếu liên kết ở biên giới giữa các hạt và có thể gây ra những mầm giòn tự phát của các sản phẩm kim loại hoặc bán thành phẩm.

1.2.3 Nguyên lý biến dạng khi cắt:

Nguyên lý cắt ống dựa trên nguyên lý gia công áp lực Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau đó đến phá huỷ kim loại Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục:

Nguyên lí chung của máy cắt phôi ống

1.3.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.8 Sơ đồ cơ cấu tay quay con trượt b) Nguyên tắc hoạt động:

Tay quay 1 được dẫn động bởi động cơ điện chuyển động quay tròn, truyền chuyển động cho thanh truyền 2 Thanh truyền đẩy con trượt 3 chuyển động tịnh tiến dọc theo rãnh trượt. Đặc điểm: Cơ cấu này có nguyên lý làm việc và kết cấu đơn giản, độ cứng vững cao, dễ chế tạo Tuy nhiên tạo lực không lớn, dẫn động phức tạp và khó điều khiển.

1.3.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực

1.3.2.1 Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống xylanh thủy lực và hệ thống xylanh khí nén a Hệ thống xylanh thủy lựcTruyền dẫn thuỷ lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt là trong các máy cắt, máy đột dập, máy gia công áp lực…

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống xy lanh thuỷ lực[19]

Dầu được bơm với áp suất cao từ bể dầu, qua các phần tử thuỷ lực như van tràn, van an toàn, van phân phối sau đó được dẫn vào buồng bên trái của xy lanh. Áp lực lớn của dầu sẽ đẩy pít tông tiến lên phía trước Trong hành trình ngược lại dầu được dẫn vào buồng bên phải đẩy pít tông lùi về. Đặc điểm: Ưu điểm:

+ Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao đòi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng.

+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc làm việc hay theo chương trình cho sẵn.

+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc với nhau, các bộ phận nối thường là các đường ống nối dễ đổi chỗ.

+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ áp suất thuỷ lực cao.

+ Làm việc êm, ít bị va đập nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực và tính nén được của dầu.

+ Tự động hoá đơn giản.

+ Tổn thất trong đường ống và rò rỉ làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.

+ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn.

+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động.

+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác. b Hệ thống xylanh khí nén.

Là một thiết bị cơ học không thể thiếu trong các loại máy, nó hoạt động được là do dựa trên nguyên tắc hoạt động nó sẽ truyền một lực có sẵn và làm chuyển động một nguồn năng lượng tích tụ từ bên trong thành luồng khí nén thành động lực Nguyên tắc hoạt động nó sử dụng nguồn năng lượng từ bên trong vì vậy mà không tiêu tốn hay chịu tác động bất cứ lực nào từ dòng năng lượng nào bên ngoài Khi có lượng khí nén được cấp vào xylanh khí nén với một áp suất nhất định sẽ làm nở không khí và tác động một lực nhất định đẩy piston di chuyển một cách từ từ theo hướng mình mong muốn. Đặc điểm Ưu điểm + Hoàn toàn không bị rò rỉ nên hệ thống có khả năng hoạt động hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn.

+ Có thể sử dụng với không khí không cần bôi trơn.

+ Ống dẫn hướng của xi lanh được bít kín hoàn toàn nên các chất bụi bẩn không thể lọt vào trong hệ thống giúp cho xi lanh hoạt động được lâu bền hơn, hạn chế ma sát, mài mòn.

+ Có khả năng ứng dụng thuận lợi trong máy móc với bộ phận trượt xoay quanh ống thép không gỉ.

Xi lanh khi nén không chịu được lực đẩy và áp suất quá cao Nếu áp suất và lực đẩy cao hơn 1.6 lần so với lực đẩy tối đa thì có thể khiến cho bộ phận trượt bị ngắt rời khỏi khớp nối Tuy nhiên việc lắp lại cũng khá đơn giản và dễ dàng.

Lí do chọn hệ thống xylanh khí nén Cấu tạo máy đòi hỏi chi phí thiết kế và bảo dưỡng thấp, hệ thống xylanh chịu được lực đẩy cao vì vậy chúng ta chọn hệ thống xylanh khí nén

Qua hai phương án tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy mỗi phương án đều có những ưu điểm riêng Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật, công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì dùng cơ cấu tịnh tiến bằng xy lanh thủy lực phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon và thép ống hợp kim.

1.3.3 Các loại máy cắt phôi ống có sẵn trên thị trường a Máy cắt sắt 350 HỒNG KÝ HK CF212 2HP 1pha

Hình 1.10 Máy cắt sắt 350 HỒNG KÝ HK CF212 2HP 1pha [18]

-Ưu điểm: bề mặt cắt đẹp, nhỏ gọn, dễ vận hành, giá vừa phải 3.950.000 VND - Nhược điểm: Lưỡi cắt bằng đá (tuổi thọ không cao).khó khăn khi cắt ống dày và dày b Máy cắt ống inox mỏng BC-52A

Hình 1.11 Máy cắt ống inox mỏng BC-52A [18]

-Ưu diểm: Máy dùng lưỡi cưa thép gió để cắt vật liệu, đường cắt đẹp không bavia, nhỏ gọn, giá thành cao 8.820.000 VND.

- Nhược điểm: Cắt ống với đường kính nhỏ. c Máy cắt sắt ống khí nén Elip E-K-30*100D

Hình 1.12 Máy cắt sắt ống khí nén Elip E-K-30*100 [18]

-Ưu diểm: Máy dùng lưỡi cưa thép gió để cắt vật liệu, máy có độ an toàn cao, đường cắt đẹp không bavia Máy có thể cắt được từ 90-45 độ nên máy được sử dụng rộng rãi ở trong các ngành công nghiệp ở Việt Nam.

-Nhược điểm: Giá thành cao 47.850.000 đ d.Máy cắt sắt ống thủy lực Elip E-30*100

Hình 1.13 Máy cắt sắt ống thủy lực Elip E-30*100 [18]

- Ưu điểm: Máy cắt sắt ống thủy lực Elip E-30*100 là loại máy được điều khiển bằng hệ thống thủy lực Máy dùng lưỡi cưa hợp kim để cắt vật liệu, máy có độ an toàn cao, đường cắt đẹp không bavia, độ chính xác cao, năng suất cao Máy có thể cắt được từ 90-45 độ, nên máy được sử dụng rộng rãi ở trong các ngành công nghiệp ở Việt Nam.

-Nhược điểm: Giá thành cao 74.580.000 đ e Máy cắt sắt chuyên dụng Elip E*3*70*135*3P

Hình 1.14 Máy cắt sắt chuyên dụng Elip E*3*70*135*3P [18]

-Ưu điểm: Máy cắt sắt chuyên dụng có tốc độ cắt cao, bề mặt cắt đẹp Với chức năng bảo vệ quá áp, tuyệt đối an toàn Máy được sử dụng trong nhà xưởng hay các công trình xây dựng lớn Máy có thể làm việc liên tục 15 tiếng 1 ngày Giá thành vừa phải7.040.000 đ

- Nhược điểm: Lưỡi cắt bằng đá (tuổi thọ không cao), khó khăn khi cắt ống dài 3 Chi tiết cần cắt

- Ống thộp ỉ 45 và ỉ 65 4 Mục tiêu của máy - Tiết kiệm chi phí (tiết kiệm phôi, chi phí vận hành).

Mục tiêu đề tài

Một số mục tiêu quan trọng phải hoành thành:

- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo và lắp ráp.

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

- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn.

- Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có.

Trong công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước thì khoa học vật liệu kim loại nói chung và nền công nghiệp ống thép nói riêng có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế đất nước Do các sản phẩm ống thép ngày càng đa dạng và yêu cầu độ chính xác cao Nên việc cắt ống thép cũng đòi hỏi phương pháp cắt phù hợp Gia công kim loại dạng ống là một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp cơ khí hiện nay.

Thông qua các phương pháp cắt thép ống đã nêu ở trên, dựa vào những ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp cắt chúng em đã chọn được phương pháp cắt ống dạng vòng bằng hai trục con lăn quay chủ động

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CẮT ỐNG THÉP

Tổng quan thiết kế máy

Hình 2.1 Sơ đồ động học và nguyên lý làm việc

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy

Hai trục con lăn quay chủ động nhờ lực được chuyền từ động cơ (1) thông qua bộ truyền đai (2) & (4) và (5) & (7) Ống thép (9) được đặt ở giữa hai con lăn (8) quay chủ động Bộ dao (10) được điều khiển bằng hệ thống thủy lực (11) đi từ trên xuống tạo lực ép lên trên thành ống thép và kết hợp với lực quay của hai con lăn (8) làm cho ống thép (9) quay ngược chiều với dao (10) và hai con lăn (8) Và con dao (10) quay bị động cắt ông thép (9) theo chu vi của ống nhờ vào việc ma sát với ống thép (9) khi quay.

Chọn máy và phân phối tỷ số truyềm Ta có các dữ liệu: v= 1,4 m/s Hệ số ma sỏt: à= 0.6 Hệ số ma sỏt puli: à1=0.05 Thời gian làm việc: 8h/ngày. Động cơ 1 pha: 220V-50Hz

Hình 2.2 Sơ đồ động của máy

2.1.3 Yêu cầu thiết kế máy

- Có độ bền, kết cấu vững chắc.

- Phải có kích thước hợp lý, gọn gàng dễ di chuyển.

- Sửa chữa bảo trì dễ dàng, thuận lợi.

- Thiết kế phải có tính kinh tế, nguyên liệu dễ kiếm trên thị trường.

- Đảm bảo được các chỉ tiêu về đánh giá thiết kế

Hệ thống máy cắt phôi ống có nhiều kiểu thiết kế bao gồm động cơ điện, bộ truyền răng, bộ truyền xích, bộ truyền đai…

Các phương án thiết kế:

+) Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền ngoài xích.

+) Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền đai.

Phương án 1: động cơ giảm tốc sử dụng bồ truyền ngoài xích Ưu điểm +) Truyền được mô men xoắn và chuyển động quay giữa các trục giao nhau +) Có chuyển động bằng xích nên tỉ số truyền cao hơn truyền động bằng đai và có thể làm việc được khi quá tải.

+) Không có hiện tượng trượt, có thể làm việc khi quá tải đột ngột.

+) Thích hợp với chuyển động chậm.

Nhược điểm + Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn.

+ Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi.

+) Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.

+) Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.

+) Phải căng lại xích khi chạy thời gian dài.

Phương án 2: Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền đai (đai thang) Ưu điểm +) Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau ( Như vậy, qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án, ta chọn cách thiết kế theo phương án thứ 2: Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền đai

Tính công suất động cơ, momen và số vòng quay trên các trục

2.2.1.1 Xác định sơ bộ công suất động cơ

Công suất cần thiết trên trục đông cơ:

+ Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ, kW + Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác, kW +  là hiệu suất truyền động η=η đ η ổ n (2.2)

đ là hiệu suất bộ truyền đai đ = 0,95

ổ là hiệu suất 1 cặp ổ lăn ổ = 0,99 n là số cặp ổ lăn (n=3)

Hiệu suất của toàn bộ hệ thống là: η=0,95 0,99 3 =0,92

+ Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác

Hình 2.3 Sơ đồ lực cắt

Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được:

Lấy σbE0 N/mm => p = (2,5÷4,5)450 N = 1125÷2025 N =>chọn p= 2000 N Ta lại cú: fms= pà (2.5) Cú à= 0.7 (thộp với thộp) fms= p.à = 2000.0,7 = 1400 N.

Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết:

Ta có: fms1= P.sinα (2.6) Để fms1 lớn nhất góc α lớn nhất => α = 45̊

Vậy fms1 lớn nhất bằng:1979 ≈ 2000 (N) Ta có:

Trong đó: F là lực kéo băng tải> Fms =>: F = 2000 (N) V là vận tốc băng tải: v = 1,4 (m/s) β là hệ số tải trọng thay đổi β =0.8 Pt= 0,8.2,8 = 2,24 (kW)

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:

2.2.1.2 Tính công suất trên các trục công tác

- Công suất trên trục II:

0,99.0,95 = 2,53 (kW) (2.9) - Công suất trên trục động cơ:

Các thông số cơ bản:

- Điều kiện mở máy: T T mm = T T k dn (2.13)

Vậy ta chọn được động cơ: DK42-4

2.2.2 Xác định số vòng quay của động cơ

2.2.2.1 Tính sơ bộ số vòng quay n lv = 60000 v п D = 60000.1,4 п.108 = 247,7 (v/ph) (2.14) Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền:

+ u1 là tỉ số truyền của trục I: u1= 3 (đai thang thường).

+ ut= 5 (đai thang thường). u2 tỉ số truyền của trục II: u2= 1.25 Số vòng quay sơ bộ của bộ truyền: nsb= ut.nlv = 5.247,7 = 1238,5 (v/ph)

2.2.2.2 Số vòng quay trên các trục công tác

- Số vòng quay trên trục động cơ: n đ c 20( v / ph)

- Số vòng quay trên trục I: n 1 = n đ c u đ

= 1420 3 = 473 (v/ph) (2.16) - Số vòng quay trên trục II: n 2 = n 1 u 1 = 473

2.2.3 Mômen xoắn trên các trục

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

- Mô men xoắn trên trục I:

- Mô men xoắn trên trục II:

Tính toán bộ truyền đai

2.3.1 Lý thuyết về bộ truyền đai

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động giữa các trục xa nhau. Đai được mắc lên bánh đai với lực căng ban đầu F0 nhờ đó có thế tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà lực được truyền đi

Bộ truyền đai có những ưu điểm:

+ Có khả năng truyền chuyển động và cơ năng giữa các trục khá xa nhau + Nhờ đai có độ dẻo nên làm việc êm, không ồn, thích hợp với vận tốc lớn.

+ Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao…

Vật liệu làm đai phải thỏa mãn các yêu cầu như có đủ độ bền mỏi, bền mòn, hệ số ma sát tương đối lớn và có tính đàn hồi cao

Chọn loại đai thang thường có tỷ số của chiều rộng tính toán bt đo theo lớp trung hòa và chiều cao h của tiết diện hình thang bt/h ≈ 1,4:

Bảng 2.1 Kích thước các loại đai thang

Theo bảng 4.13 [1] ta chọn lạo đai thang tiết diện B

Bảng 1.2 Kích thước đai lựa chọn

2.3.3 Thông số kỹ thuật bộ truyền thứ nhất 2.3.3.1 Đường kính bánh đai

Theo bảng 4.21 [11] ta chon đường kính bánh đai chủ động theo tiêu chuẩn:

Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn d10mm Vận tốc đai: Từ động cơ lên trục I

Xác định theo công thức: v 1 = d 60000 1 n 1 π = 100.473.3,14

60000 =2,47 (m/s) (2.19) Đường kính bánh đai lớn: d 2 = d 1 U n

1− 0.02 ¿ 306,12 (mm) (2.20) Theo tiêu chuẩn ta lấy d 2= 300 (mm)

Tính lại tỷ số truyền có U = 300.(1−0,02)

2.3.3.2 Khoảng cách trục động cơ với trục I

Với tỉ số truyển U=3 thì d a

Trị số a tính được thỏa mãn điều kiện 0,55.( d 1 +d 2 ¿+h ≤ a ≤2.( d 1 + d 2 ) (2.22)

4.400 ¿ 1453.31 (mm) Theo tiêu chuẩn bảng 3.6 [10] ta chọn chiều dài dây đai theo tiêu chuẩn là 1400 mm.

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: i= V L = 2,47

1,400 ¿ 1,76< i max (2.24) Tính lại khoảng cách trục a theo [10,45] có: a= λ+ √ λ 2 − 8 Δ 2

= 1400 −π ( 100+300) 2 = 771,68 (mm) Δ= d 2 −d 2 1 = 300−100 2 = 100 (2.27) a = 771,68+ √ 771,68 4 2 −8 100 2 = 372,41(mm) => 380 mm Góc ôm α 1 trên báng đai nhỏ được tính theo công thức: α 1 0 °−57 ° d 2 − d 1 a 0 °−57 ° 315−100

2.3.3.4 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

2.3.4 Thông số kỹ thuật bộ truyền đai thứ 2 2.3.4.1 Đường kính bánh đai

Theo bảng 4.21 [11] ta chon đường kính bánh đai chủ động theo tiêu chuẩn:

Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1mm Vận tốc đai: Từ trục I lên trục II

Xác định theo công thức: v 2 = d 60000 3 n 2 π = 80.378.3,14

60000 =1.58 (m/s) (2.19) Đường kính bánh đai lớn: d 4 = d 3 U n

1−0.02 = 102,04 (mm) (2.20) Theo tiêu chuẩn ta lấy d 2= 100 (mm)

Tính lại tỷ số truyền có U = 100.(1−0,02)

2.3.4.2 Khoảng cách trục I với trục II

Trị số a tính được thỏa mãn điều kiện 0,55.( d 3 +d 4 ¿+ h≤ a ≤ 2 (d 3 +d 4 ) (2.22)

Theo tiêu chuẩn bảng 3.6 [10] ta chọn chiều dài dây đai theo tiêu chuẩn là 800 mm.

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: i= V L = 1.58

Tính lại khoảng cách trục a (Theo [10,45] ) có: a = λ+ √ λ 2 −8 Δ 2

Góc ôm α 1 trên báng đai nhỏ được tính theo công thức: α 1 0 °−57 ° d 2 − d 1 a 0 °−57 ° 100− 80

2.3.4.4 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Tính toán thiết kế trục

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45,tôi cải thiện có: b= 850 (Mpa). Ứng suất xoắn cho phép [] = 15…30 (Mpa)

2.4.2 Xác định sơ bộ đường kính trục.

Theo công thức (10.9) [ 1 ] đường kình trục thứ k, với k =1 3 (mm) d k = √ 3 0,2 T k [ τ ] (2.31) Với T 1 Q081,4 Nmm

- Từ đường kính trục ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng: d 1 0 → b 01 (mm) d 2 → b 02 (mm)

2.4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Chiều dài moayơ bánh đai gắn với trục I: lm1 = (1,2 1,5 ).d1= (1,2 1,5 ).30 = 36 45 (2.32) Chọn lm12@ (mm).

Chiều dài moayơ bánh đai gắn với trục II: lm2 = (1,2 1,5 ).d2= (1,2 1,5 ).20 = 24…30 Chọn lm12% (mm).

Tính toán thiết kế trên trục I.

Lực tác dụng lên trục.

- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục:

Theo bài ra ta có góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 0 0 Do đó lực tác dụng vào bánh đai Fr ta phân tích thành 2 lực: F x đ và F y đ

Xác định phản lực tại các ổ đỡ.

- Xét trên mặt phẳng xoz có:

- Xét trên mặt phẳng yoz có:

Xác định Mômen uốn và xoắn.

Mặt cắt tại vị trí 1-1.

Mặt cắt tại vị trí 1-2 ¿ ¿

Khi thiết kế then dựa vào đường kính trục Theo bảng 7.10 a [10] có Đường kính trục 20 và 30 mm nằm trong khoảng

Bảng 2.2 Kích thước rãnh then Đường kính trục d

Kích thước tiết diện then

Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh r b h Trên trục t

Trên lỗ t 1 Nhỏ nhất Lớn nhất

Chiều dài then 0,8-0,9 chiều dài mayer, có mayer bằng 25 và 40 nên ta chọn chiều dài then theo tiêu chuẩn bằng 22 và 36 mm.

Tính toán động lực học và kết cấu máy

Tính toán hệ thống thuỷ lực:

Truyền động thuỷ lực là một hệ thống truyền động dùng môi chất lỏng (các loại dầu ép) làm khâu trung gian để truyền Truyền động được thực hiện bằng cách cung cấp cho dầu một năng lượng dưới dạng thế năng, sau đó biến đổi thế năng của dầu thành động năng để thực hiện các chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến.

Bất kỳ một hệ thống truyền động thuỷ lực nào cũng có hai phần chính:

- Cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm, động cơ, xi lanh).

- Cơ cấu điều khiển, điều chỉnh (các loại van).

- Ngoài ra còn có các thiết bị phụ khác để đảm bảo hệ thống làm việc.

Phần lớn các thiết bị cơ cấu trong truyền dẫn thuỷ lực đã được tiêu chuẩn hoá nên việc thiết kế tính toán chỉ mang tính lựa chọn, sao cho máy hoạt động đúng yêu cầu thiết kế.

So với các loại truyền động khác, truyền động thuỷ lực có nhiều ưu điểm hơn:

- Dễ đề phòng quá tải.

- Truyền được công suất cao, lực lớn, cơ cấu đơn giản, độ tin cậy cao, ít chăm sóc và bảo dưỡng.

- Hoạt động ít gây tiếng ồn.

- Điều khiển vô cấp tốc độ, dễ dàng tự động hoá theo điều kiện làm việc hoặc theo chương trình.

* Hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt là bộ phận quan trọng nhất trong máy cắt, yêu cầu của việc tính toán động học và kết cấu phải đảm bảo cơ cấu phải tạo đủ lực cắt, làm việc đủ công suất

Nội dung thiết kế tính toán hệ thống thuỷ lực bao gồm các phần sau:

- Tính toán các thông số của xi lanh tạo lực cắt.

-Tính toán các thông số của xi lanh kẹp chặt.

-Tính các tổn thất về áp suất, lưu lượng trong hệ thống và chọn các phần tử thuỷ lực.

2.Tính toán xi lanh tạo lực cắt:

Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm:

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính toán lực cắt:

Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:

Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:

P=p.q [N] (2.4) Trong đó: p là lực cắt đơn vị, là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công. q là diện tích tiết diện phoi sắt Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu (nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn).

Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:

P = (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo q = (0.5-1.0) HB đối với vật liệu giòn.

Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại. Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người ta thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb).

Hình 2.5 Hình vẽ tính toán lực cắt

Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được:

Lấy σbE0 N/mm => p = (2,5÷4,5)450 N = 1125÷2025 N =>chọn p= 2000 N Ta lại cú: fms= pà (2.6) Cú à= 0.7 (thộp với thộp) fms= p.à = 2000.0,7 = 1400 N.

Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết:

Ta có: f m/s1= P.sinα (2.7) Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => α = 45̊

Vậy fms1 lớn nhất bằng:1979 ≈ 2000 N Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông cân.

Do dải ống của chỳng ta từ ỉ45- ỉ70 ta cú thể giới hạn đươc khoảng cỏch Ta có khoảng cách con lăn d5 mm

2.5.2 Tính toán xy lanh a) Tiết diện của piston

F = P xilanh p xl (2.56) Trong đó: Pxilanh lực công tác cần thiết mà mỗi xy lanh phải tạo ra.

Với lực cắt thép tấm là rất lớn, ta sử dụng 1 Xy lanh thuỷ lực, do đó lực cần thiết ở mỗi xy lanh là:

Pxilanh = P 1 Trong đó P là lực cần thiết mà cả hệ Piston-Xilanh thuỷ lực phải tạo ra:

Chọn áp suất làm việc của xy lanh p xl ¯ ¿ 1.6( N m m 2 )

Suy ra: F = 1500/ 1,67,5 (m m 2 ) b) Đường kính trong của xilanh

4 ⇒ D = √ 4 π F = √ 4.1256 3,14 ≈ 40 (mm) (2.57) c)Đường kính cần của piston:

⇒ d = 0,5.40 = 20 (mm), chọn d = 20(mm) d) Lưu lượng làm việc của xilanh là:

Qxl = Fpt.Vc (2.59) Trong đó: Vc: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt Do lực cắt

P = 2000 (N) < 20 (MN) nên Vct = (5 ÷ 100) mm/s, Chọn Vc = 50 (mm/s).

Fpt: Tiết diện piston, Fpt = 1250 (mm).

Do đó: Qxl = Fpt.Vc

= 1250 50 = 62500 (mm 3 /s) = 0.0625 dm 3 /s = 3,75 (lít/(ph)) e)Vận tốc của đầu dao khi đi lên Vlên Q xl

Công suất cắt của máy: N = P.v trong đó:

P: lực để cắt ống thép P = 2000 (N). v: Vận tốc khi ở hành trình cắt (m/s), v P (mm/s)= 0,05 (m/s).

Suy ra: N = 2000* 0,05 = 100(W) = 0.1 (kW). f) Tính sơ bộ chiều dài thân xilanh.

Xác định hành trình của dao cắt.

+ Đã tính được hành trình dịch chuyển của dao cắt H = 110 mm (2.61) Xác định sơ bộ chiều dài xilanh tạo lực cắt:

Trong quá trình cắt do chịu phản lực cắt nên vận tốc cắt thay đổi (lớn nhất khi quá trình cắt vừa kết thúc), gây va đập cho máy Vì vậy cần phải giảm chấn cho dao cắt Đối với hệ thống dùng xylanh thuỷ lực người ta giảm chấn bằng cách tạo một lớp dầu còn lại trong xilanh ở đầu hành trình cũng như cuối hành trình của piston, nhờ sự biến dạng đàn hồi của lớp dầu này sẽ không làm thay đổi đột ngột về lực cũng như vận tốc của cần piston.

Chọn chiều dày của lớp dầu mà khi thiết kế xilanh để giảm chấn cho cơ cấu là h1 và h2, trong đó h1 là độ dày của lớp dầu giảm chấn cho hành trình piston đi lên , h2 là độ dày của lớp dầu giảm chấn cho hành tình piston đi xuống Với h1 = 25 mm, h2= 25 mm.

Do đó tổng chiều dài xilanh là:

L = H + h1 + h2 + c (2.62) với c: chiều dày piston Chọn c = 40 (mm).

Hình 2.6 Sơ đồ xác định kích thước xy lanh [19]

2.5.3 Tính các tổn thất trong hệ thống a) Tổn thất áp suất trên hệ thống.

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do sức cản trên đường đi của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành (xi lanh thuỷ lực) Sức cản này chủ yếu được hình thành do chiều dài ống dẫn, sự thay đổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển động cũng như sự thay đổi của vận tốc chuyển động và độ nhớt của dầu gây nên Vì vậy tổn thất áp suất có thể xảy ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống thuỷ lực

Nếu gọi p0 là áp suất mà bơm cung cấp vào hệ thống, p1 là áp suất đo tại buồng công tác cuả cơ cấu chấp hành, thì tổn thất áp suất cúa hệ thống đựơc biểu thị ở dạng hiệu suất :

Trong Chương II nhóm đã tìm hiểu được những yêu cầu quan trọng đối với máy cần thiết kế Qua đó chọn được phương án thích hợp nhất, từ đó nghiên cứu và xây dựng được sơ đồng động học của máy; tính toán lựa chọn động cơ; bộ truyền động đai; ổ lăn; các trục và các chi tiết khác của máy như khung máy; con lăn; lượng chuyển vị của dao.

Việc tính toán và thiết kế của nhóm được thực hiện dựa theo các phương pháp tính toán thiết kế truyền thống có trong các tài liệu hướng dẫn như “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí”; “Sổ tay Công nghệ chế tạo máy”; “Thiết kế Đề tàicông nghệ chế tạo máy”; “Sách hướng dẫn chi tiết máy”, …

Các chi tiết máy được thiết kế theo hướng tối ưu hóa đảm bảo các chi tiết,các bộ phận chính cấu thành nên máy có kích thước nhỏ gọn, tốn ít vật liệu, có tính thẩm mỹ cao (nhiều chi tiết đã được thiết kế, sản xuất thử nghiệm, lắp ráp và chỉnh sửa lại nhiều lần) mà vẫn đủ độ bền, dễ thao tác và sử dụng.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

Phân tích lựa chọn các chi tiết điển hình để làm quy trình công nghệ

Máy cắt phôi ống có rất nhiều chi tiết được gia công như trục lăn, trục chính, cụm gá dao, cụm dẫn hướng.v.v Tuy nhiên nhóm lựa chọn 2 chi tiết để gia công là trục gá dao cắt và gối đỡ là vì:

- Phần cụm cắt của máy là 1 phần rất quan trọng mà ở đó trục dao là chi tiết quan trọng để kết nối dao cắt với cụm gá dao Ở đó nó đòi hỏi độ chính xác để kết nối các chi tiết như: cụm gá dao, bạc lót, ổ bi, dao cắt với nhau Đồng thời còn phải chịu được tải trọng lớn do nó hấp thụ phản lực khi cắt ống tác động trở lại con dao Vì vậy nó không chỉ đòi hỏi khả năng công nghệ trong gia công để lắp đặt chính xác mà còn đòi hỏi phương pháp nhiệt luyện nâng cao độ cứng vững nên nhóm quyết định chọn chi tiết trục dao làm chi tiết điển hình để làm quy trình công nghệ.

- Gối đỡ là bộ phận giữ cố định chính xác vị trí trong không gian của trục chính cũng như 2 trục lăn trên khung máy Ngoài ra nó còn là bộ phận chứa ổ lăn tạo ra chuyển động xoay tự do để truyển chuyển động từ trục động cơ đến các trục công tác Cho nên nó đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao về đồ đồng tâm khả năng chịu tải cũng như các yêu cầu chính xác về gia công nên nhóm quyết định lựa chọn làm chi tiết để làm quy trình công nghệ.

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục dao

3.2.1 Phân tích điều kiện kỹ thuật 3.2.1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Chi tiết thuộc dạng thuộc dạng chi tiết điển hình dạng trục Do các bề mặt ngoài của trục dùng để lắp ghép đòi hỏi độ chính xác khi qua công rất cao khoảng cấp chính xác từ 7  10.

- Dung sai chiều dài của trục dao từ 0,05  0,2mm.

- Độ không đồng tâm  0,01/100mm chiều dài.

- Độ nhám của các mặt và đường kính trục Ra = 2,5  0,6 μmm ( 6 

- Do trục dao thường xuyên chịu lực xoắn nên phải nhiệt luyện đạt độ cứng từ 45  48HRC.

3.2.1.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

- Do trục tương đối dài và để đảm bảo về độ cứng vững cũng như độ đồng tâm của các kích thước ở các nguyên công sau ta nên khoan lỗ tâm phụ.

- Ở trục trên ta có thể gia công được bằng dao tiện thông thường ngoài ra do kết cấu của trục một phần ren nên khi gia công độ cứng vững của chi tiết sẽ ảnh hưởng rất nhiều.

- Khi gia công xong nhiệt luyện đo trục, tương đối dài nên ta cần phải chú ý đến sự biến dạng của trục.

3.2.2 Xác định dạng sản xuất

Số lượng cần sản xuất trong một năm là 6100 chiếc nên sản lượng sản phẩm sản xuất thực tế là:

Theo CT2.1 [1] có: N=N1.m (1+ α 100 + β ) (3.1) Trong đó: N: Số chi tiết sản xuất trong một năm

N1:Số sản phẩm được sản xuất trong một năm với N1a00 chiếc

M:Số chỉ 1 sản phẩm α :phần trăm phế phẩm trong phân xưởng đúc với α =(3 ÷ 6) % β : số chitiết được chế tạo thêm để dự trữ lấy β=5 % vậy ta có: Na00.1(1+ 3 100 +5 )= 6588 chiếc Xác định trọng lượng chi tiết:

Theo công thức: Q =V γ theo công thức 2.2 [1] (3.2) Trong đó: V là thể tích của chi tiết. γ là trọng lượng riêng của chi tiết. Để tính thể tích V của chi tiết em sử dụng phần mềm Solidworks em đo được thê tích của chi tiết là: V= 0,0952dm 3

Vật liệu là thép C45 nên có γ =7,852 kg/dm 3 Vậy khối lượng của chi tiết là:

Q = V γ = 0, 0952 7,852 = 0,748 Kg Căn cứ vài khối lượng và sản lượng của chi tiết sản xuất trong một năm thì chi tiết thuộc dạng sản xuất hàng khối

Bảng 3.1 Cách xác định dạng sản xuất

Khối lượng chi tiết (kg)

Sản lượng hàng năm Đơn chiếc Py = 1,73 1,4 0,73 30,33 0 0,52 0,2 0,77 = 1,49 (KG) Nghiệm công suất khi cắt gọt:

N = 60.102 Pz v = 345.30,33 60.102 =1,7 (kW ) (3.10) Công suất định mức: [N] = 7,8 0,75 = 5,85 (kW)

=> N < [N] => máy đảm bảo an toàn.

Khoan lỗ tâm có đường kính 5 (mm).

Chiều sâu cắt: t = D 2 = 5 2 =2,5 (mm) Sức bền của mũi khoan có công thức.

7 5 0,94 =0,246 (mm/ v) (3.11) Theo bảng 8 - 3 với mũi khoan có D = 5 lấy S2 = 0,14 (mm/v) chọn Smin = 0,14 (mm/v)

Theo công thức: v = Cv D zv

Theo bảng (3 - 3) Cv=7 zv = 0,4 Yv = 0,7 m = 0,2 Xv = 0 Bảng 4.12 [7] T = 25 ((ph))

=> Kv = Kmv Knv Kuv Klv = 0,85 (3.13)

Số vòng quay của trục chính: n = 1000 π D v = 1000.23,56 3,14.5 00 (v / p h) (3.5) Theo TMT máy chọn: n = 1200 (v/ph)

975 =0,578 (kW ) (3.15) So với công suất của máy [N] = 7,5 kW

=> đảm bảo an toàn khi làm việc.

Bảng 3.2 Thông số chế độ cắt nguyên công 2

Nguyên công 3: Tiện thô nửa trục phía A, cắt rãnh.

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ

Chi tiết gối đỡ trục trong kết cấu của máy cắt phôi ống là một trong những chi tiết đóng vai trò quan trọng trong việc đỡ các bộ phận máy khác như ổ lăn và trục con lăn, trục 1

Chi tiết gối đỡ trục, trong quá trình làm việc chịu tác dụng chủ yếu của trọng lực của bản thân chi tiết và các chi tiết lắp lên nó

Bề mặt làm việc chủ yếu của chi tiết là mặt trụ trong Φ47, Φ30 và mặt phẳng đáy.

Yêu cầu kỹ thuật: Độ đồng tâm giữa bề mặt trụ Φ47 và Φ30 là ≤ 0.02 Độ không song song giữa đường tâm lỗ và mặt đáy là ≤ 0.05

Chọn vật liệu gia công chi tiết là GX 15-32.

GX 15-32, các thành phần hóa học:

Bảng 3.8 Thành phân hóa học GX 15-32

[]bk = 150 MPa []bu = 320 Mpa - Qua các điều kiện kỹ thuật trên ta có thể đưa ra một số nét công nghệ điển hình của chi tiết sau:

+ Chi tiết thuộc dạng chi tiết dạng hộp.

+ Chi tiết đòi hỏi độ chính xác gia công lỗ chuẩn Φ9 và lỗ làm việc chính Φ47.

+ Chi tiết đòi hỏi độ chính xác và độ song song giữa tâm lỗ và mặt đáy.

+ Kết cấu của gối đỡ phải được đảm bảo khả năng cứng vững.

3.3.1.2 Các bề mặt cần gia công

1.Gia công bề mặt A để làm chuẩn gia công các bề mặt tiếp theo.

2 Gia công mặt phẳng trên B.

Hình 3.12 Bản vẽ chi tiết gối đỡ

3.3.2 Xác định dạng sản xuất

Việc xác định quy mô và hình thức tổ chức sản xuất cho chi tiết là một việc làm quan trọng cho các bước làm việc tiếp theo Bởi nếu xác định dạng sản xuất không đúng sẽ ảnh hưởng đến việc lập quy trình công nghệ, ảnh hưởng đến sản lượng hàng năm của chi tiết và ảnh hưởng đến chi phí ban đầu để gia công chi tiết. Để đảm bảo sản lượng hàng năm và sản phẩm của đề tài được giao một cách chính xác ta phải xác định dạng sản xuất, từ đó làm cơ sở thiết kế quy trình công nghệ đồ gá, cùng những trang thiết bị khác phù hợp nhằm giảm giá thành, năng cao chất lượng và sản lượng cho sản phẩm Muốn vậy, trước hết ta phải xác định sản lượng hàng năm cho chi tiết và trọng lượng của chi tiết đó.

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau:

N- Số chi tiết được sản xuất trong một năm N1- Số sản phẩm được sản xuất trong một năm (2000 chiếc/năm) m- Số chi tiết trong một sản phẩm (m=1)

- Phế phẩm trong xưởng đúc  = (3 ÷ 6) %

- Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ  = (5 ÷ 7) %

Vậy: N = 2000.20(1 + 4+ 100 6 4+ 100 6 )= 2200 chi tiết /năm Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức Q1 = V. (kg) (3.2) Trong đó:

 - Khối lượng riêng của vật liệu, chọn γ gang =7,25 kg/ dm 3

V - Thể tích của chi tiết, V = 36795,754 mm 3

Bảng 3.9 Cách xác định dạng sản xuất

Sản lượng chi tiết hàng năm Đơn chiếc < 5 < 10 < 100

Dựa vào bảng 2 [1] ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất loạt vừa.

3.3.3 Xác định phôi và phương pháp chế tạo phôi

Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, tuỳ từng điều kiện cụ thể của từng dạng sản xuất và điều kiện sản xuất của từng nhà máy mà ta có phương pháp tạo phôi khác nhau Điều cần chú ý khi chọn phôi là phôi phải có hình dáng gần giống như chi tiết cần gia công, như vậy sẽ giảm được các bước công nghệ, nguyên công cần thiết và lượng dư gia công không cần thiết.

Từ đó sẽ giảm được chi phí ban đầu giảm giá thành sản phẩm sau này Có rất nhiều cách chế tạo phôi khác nhau như phôi thép thanh, phôi thép cán, phôi dập, phôi rèn tự do, phôi đúc…

Ta có thể áp dụng ba phương pháp để tạo phôi như sau:

Phôi rèn và phôi dập Đặc tính và lĩnh vực sử dụng của một số loại phôi rèn và phôi dập

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật với từng loại dập

Kích thước hoặc khối lượng Độ chính xác của phôi Độ nhám bề mặt Rz,

m Dập trên máy búa, máy ép

Tới 200 kg, thành mỏng tối đa 2.5 mm - 320  160

Dập thô sau đó dập tinh nguội

Khối lượng tới 100 kg, thành mỏng tối đa 2.5 mm

Dập và vuốt trên máy rèn ngang

Khối lượng từ 0.1 đến 100 kg, đường kính phôi tới 315 mm

Dập ép Đường kính tới 200 mm 0.2  0.5 mm  80

Phôi đúc có nhiều loại và nhiều phương pháp đúc, kiểu khuôn đúc và điều kiện tạo phôi khác Phôi đúc được đúc theo ba phương pháp khác nhau cho độ chính xác và lượng dư khác nhau. a) Đúc khuôn khim loại Đúc được các vật phức tạp vật đúc có chất lượng tốt, tuổi bền cao, độ bóng và độ chính xác hơn hẳn hai phương pháp trên, tổ chóc khim loại nhẵn mịn, năng xuất cao, hạ giá thành sản phẩm. b) Đúc trong khuôn mẫu chảy:

Vật đúc có độ nhẵn bóng và độ chính xác cao đúc các vật đúc có hinh dạng phúc tạp, nhưng năng suất thấp dùng để đúc các kim loại quy như: vàng, bạc, … c) Đúc trong khuôn cát:

Phôi đúc loại khuôn cát vừa đơn giản lại phù hợp với điều kiện sản xuất hiện nay của nước ta, đồng thời lượng dư gia công không lớn, tiết kiệm được kim loại và thời gian gia công Ngoài ra việc làm khuôn bằng tay giúp giảm giá thành tạo khuôn, nếu dùng phương pháp làm khuôn bằng tay và mẫu bằng gỗ thì phương pháp này đơn giản nhưng độ chính xác của phương pháp đúc thấp, lượng dư gia công lớn Tuy nhiên dùng phương pháp này cho phép đúc được chi tiết có hình dạng phức tạp, giá thành phôi tương dối rẻ

Như vậy với những ưu điểm và dạng sản xuất em chọn phương pháp đúc trong khuôn cát là hợp lý nhất, vì giá thành rẻ, có thể đúc được những chi tiết có hình dạng phức tạp Đúc phôi:

Hình 3.13 Hình vẽ nguyên công đúc phôi

3.3.4 Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.

Việc tính lượng dư cho gia công chi tiết là công việc quan trọng và cần thiết là cơ sở sau này cho việc chế tạo phôi Nếu xác định lượng dư gia công không hợp lý sẽ ảnh hưởng tới quá trình gia công và ảnh hưởng tới kinh tế do nhiều mặt Nếu lượng dư gia công quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu tiêu, phải qua nhiều lần cắt gọt ảnh hưởng tới dụng cụ cắt và độ rộng trong quá trình gia công, đồ gá không được bền ảnh hưởng tới chi tiết và hiệu quả kinh tế không cao.

Lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để bù các sai lệch hình dáng hình học của chi tiết và chi tiết sẽ trở thành phế phẩm và hiệu quả kinh tế kém vì phải bù đắp vào số chi tiết bị hư hỏng.

Do vậy việc xác định lượng dư cho hợp lý là một việc rất quan trọng vì nó ảnh hưởng tới những sai lệch và yêu cầu kĩ thuật của chi tiết.

Trong ngành cơ khí chế tạo máy người ta thường sử dụng hai phương pháp sau để xác định lượng dư gia công:

-Phương pháp thống kê kinh nghiệm -Phương pháp tính toán phân tích Phương pháp thống kê kinh nghiệm dùng để xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm Phương pháp này thường không tính đến điều kiện gia công cụ thể nên lượng dư cần được gia công thường lớn hơn giá trị gia công cần thiết.

Phương pháp tính toán phân tích được dựa trên cơ sở tạo ra lượng dư gia công hay lớp kim loại cần gọt bỏ để tạo nên chi tiết hoàn chỉnh.

3.3.4.1 Tính lượng dư cho 1 nguyên công: Phay mặt đáy

Xác định lượng dư bằng phương pháp tính toán phân tích

Quy trình công nghệ gồm hai bước: phay thô và phay tinh Theo bảng 3- 65 [5] ta cú (Rz + Ti) = 500 àm (3.23) Tra bảng 4.4 [1,24] Lượng dư gia công được tính theo công thức sau:

RZi – 1: Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.

LẬP QUY TRÌNH LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN MÁY

Quy trình lắp ráp máy

Hình 4.1 Hình 3d máy cắt phôi ống

Ta chia máy ra là 4 phần:

- Động cơ và bộ truyền động.

Khung có cấu trúc giống như một khung của chiếc hộp, được hàn ghép từ các thanh thép hộp với độ bền cao Và thêm các tấm đỡ máy và các tấm đỡ trục được nối với nhau tạo sự vững chắc cho bộ truyền động. b Động cơ và bộ tryền động

Bao gồm một động cơ điện xoay chiều 3 pha và bộ truyền đai Chúng được lắp vào nhau và bộ tryền đai được lắp trực tiếp với động cơ và lắp ghép thông qua trục trung gian để truyền lực lên hai trục con lăn. c Bộ truyền chuyển động.

Bao gồm hai trục con lăn được lắp ghép với thân máy nhờ ổ lăn được truyền chuyển động quay từ bộ chuyền đai thông qua pully. d Bộ dao

Bao gồm dao lắp ghép với cụm đỡ dao thông qua trục và kết nối với xy lanh được kết nối với bộ truyền thủy lực.

• Trước khi lắp ráp: nghiên cứu kỹ bản vẽ lắp, các yêu cầu kỹ thuật, phân tích chuỗi kích thước, độ chính xác từng mối lắp, đưa ra phương án lắp ráp phù hợp độ chính xác gia công cơ.

• Xác định trình tự lắp ráp thông qua thiết kế sơ đồ lắp

• Áp dụng các biện pháp kỹ thuật và tổ chức sản xuất tiên tiến khi lắp.

• Chất lượng lắp ráp: thể hiện qua độ chính xác.

– Lắp lẫn hoàn toàn – Lắp lẫn không hoàn toàn – Chọn lắp

Bước 1: Lắp cữ điều chỉnh vào khung máy

Hình 4.2 Lắp cữ điều chỉnh vào khung máy

Bước 2: Lắp Pully D100 vào động cơ

Hình 4.3 Lắp Pully D100 vào động cơ

Bước 3 Lắp động cơ vào khung máy

Hình 4.4 Lắp động cơ vào khung máy

Bước 4 Lắp trục ∅ 30 Vào ổ đỡ

Hình 4.5 Lắp trục ∅ 30 Vào ổ đỡ

Bước 5 Bắt bulong cố định lên thân máy

Hình 4.6 Bắt bulong cố định lên thân máy

Bước 6 Lắp Pully D300 và D80 vào trục ∅ 30

Hình 4.7 Lắp pully D300 và D80 vào trục ∅ 30

Bước 7 Lắp 2 con lăn lên ổ đỡ

Hình 4.8 Lắp 2 con lăn lên ổ đỡ

Bước 8 Bắt Bulong lên khung máy

Hình 4.9 Bắt Bulong lên khung máy

Bước 9.Lắp Pully D100 lên trục con lăn

Hình 4.10 Lắp Pully D100 lên trục con lăn

Bước 10.Lắp dây đai từ động cơ lên trục

Hình 4.11 Lắp dây đai từ động cơ lên trục

Bước 11 Lắp dây đai từ trục lên con lăn

Hình 4.12 Lắp dây đai từ trục lên con lăn

Bước 12.Lắp tấm chắn lên khung máy

Hình 4.13 Lắp tấm chắn lên khung máy

Bước 13 Lắp cụm xy lanh và gá dao

Hình 4.14 Lắp cụm xy lanh và gá dao

Bước 14 Bắt bulong vào khung máy

Hình 4.15 Bắt bulong cụm dao vào khung máy

Bước 15 Kiểm tra, hiệu chỉnh, chạy thử

Hình 4.16 Kiểm tra, chạy thử và hiệu chỉnh máy

4.1.3 Kiểm tra chất lượng lắp ráp

Trong qua trình lắp ráp sản phẩm có thể gây nên những sai lệnh do các nguyên nhân sau:

- Xác định khe hở của các mối lắp không chính xác.

- Điều chỉnh vị trí tương quan của các chi tiết lắp không đúng.

- Lực tác dụng khi lắp hay lực kẹp làm chúng bị biến dạng.

* Một số phương pháp kiểm tra chất lượng lắp ráp sản phẩm:

- Kiểm tra chất lượng của mối lắp - Kiểm tra cân bằng máy

+ Kiểm tra bằng cách cân bằng tĩnh + Kiểm tra bằng cách cân bằng động - Kiểm tra chất lượng sản phẩm + Kiểm tra các thông số hình học + Kiểm tra động học

+ Kiểm tra động lực học- Kiểm tra chi tiết máy

Cách vận hành máy

- Chọn nơi khô ráo sạch sẽ với nền xưởng vững chắc để đặt máy.

- Nhiệt độ môi trường xung quanh lớn nhất mà ở đó động cơ và máy cắt ống có thể vận hành là 40 ̊C (104 ̊F), bởi vậy nó phải được đặt ở nơi thông thoáng.

4.2.2 Quy trình khởi động máy

- Kiểm tra các nguồn cấp điện, các mối nối, các mối lắp ghép.

- Khởi động. a) Khởi động không tải: Chúng ta sẽ khởi động máy ở trạng thái không tải trước sau khoảng 15 (ph) và theo dõi nghe xem máy chạy có em không ,có đủ điều kiện làm việc chưa. b) Khởi động có tải: Ta vận hành máy chạy thử làm việc một số chi tiết trong khoảng thời gian nhất định khoản 1-2h và theo dõi xem máy hoạt động có tốt không và có em không, có hỏng hóc gì không.

- Đưa máy vào làm việc.

4.2.3 Các bước vận hành máy

+ Bước 1: Nối dây điện vào nguồn cấp điện và bật công tắc để khởi động motor + Bước 2: Cắm nguồn khí nén, thủy lực vào xy lanh công tác

+ Bước 3: Bật máy chạy không tải khoảng 2 (ph) + Bước 4: Xác định đường kính ống cần cắt để điều chỉnh hành trình xy lanh cắt + Bước 5: Xác định chiều dài ống cần cắt để điều chỉnh cữ đo chiều dài

+ Bước 6: Đưa ống cần cắt vào chạm cữ và bấm nút điều khiển xy lanh gá dao cắt đi xuống cắt ống

+ Bước 7: Sau khi ống đã được cắt nhả nút ấn và đưa ống đã cắt ra khỏi máy+ Bước 8: Kết thúc bấm công tắc dừng máy

Những vấn đề chung và bảo trì máy

Trong quá trình sản xuất dù thuận lợi đến đâu nữa cũng không tránh khỏi những sai sót là nguyên nhân dẫn đến những nguyên nhân hỏng hóc máy Nếu xuất hiện những lỗi phức tạp trên máy thì có bao nhiêu người sửa được? Có bao nhiêu người có thể vận hành được máy trong khi lỗi thường xuyên xảy ra? Vì

4.3.1.2 Những điều cần thiết không xảy ra lỗi trong khi vận hành. Để tránh được các lỗi hỏng hóc thường xuyên xảy ra không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất của công ty chúng ta cần thực nhiện những điểm sau:

-Tìm và phát hiện ra các hỏng hóc bất thường bằng cách +Tiến hành kiểm tra hằng ngày.

+Phát hiện trạng thái làm việc khác thường như tiếng ồn và tiếng va đập ,

Là công nghệ đem lại kết quả cao nhất Thực hiện tốt bảo dưỡng sẽ đem lại hiệu quả tốt sản phẩm cho các nhà máy thông qua việc và hỏng hóc xảy ra ở mức tối thiểu.

4.3.1.4 Các bước của quá trình bảo dưỡng.

Bảo dưỡng sản xuất được thực hiện trong suốt quá trình sản xuất và người đứng máy trực tiếp thực hiện.

Hình 4.17 Sơ đồ phân loại bảo dưỡng

Phòng ngừa sự cố là công việc mà người trực tiế vận hành máy kiểm tra xem xét thiết bị mà mình trực tiếp quản lí không làm hiện tưởng hỏng hóc và các sự có có thể xảy ra.

Bảo dưỡng hàng ngày để ngăn chặn hư hỏng có thể xảy ra.

Kiểm tra định kì và chuẩn đoán hỏng hóc để tìm ra phương pháp giải quyết.

4.3.1.5 Bảo dưỡng, sửa chữa toàn bộ quá trình sản xuất

Là phương pháp ngăn chặn những sự cố trong quá trình sản xuất Bảo dưỡng toàn bộ quá trình sản xuất công việc chính là sự đóng góp của mọi người từ công nhân trực tiếp vận hành máy đến quản lý, trong mọi hoạt động, trong mọi nhóm.

4.3.1.6 Bảo dưỡng sản xuất nên được đóng góp từ nhiều người:

Người phụ trách máy phải có trách nhiệm trong việc bảo dưỡng máy Kỹ sư phụ trách việc thiết kế và nâng cấp việc hoạt động sản xuất phải quan tâm đến việc nâng cấp, cải tạo thiết bị sao cho quá trình hoạt động sản xuất đạt độ tin cậy và kết quả tốt 4.3.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất

-Ảnh hưởng vì sự cố.

- Tổn thất do thiếu sót và hiệu chỉnh.

- Tổn thất do khởi động và dừng máy.

Những hư hỏng của máy có thể do không thường xuyên quan tâm đén những hư hỏng của một vài chi tiết trong khi máy hoạt động.

4.3.1.9 Vấn đề hỏng hóc sẽ xảy ra sớm hay muộn, đó là quy luật tự nhiên Tuy nhiên, trong thực tế có rất nhiều bộ phận bị giamr tuổi thọ do sửa chữa không đúng quy cách nó làm giảm giá trị sử dụng của máy và thiết bị.

4.3.1.10 Các sự cố thường xảy ra trong máy

-Duy trì bảo dưỡng ở trạng thái cơ bản.

-Theo dõi quá trình hoạt động.

TIỂU KẾT CHƯƠNG IV Ở chương IV nhóm đề tài đã trình bày được quy trình lắp ráp, vận hành, sử dụng và bảo quản máy máy sao bất kỳ một nhân viên kỹ thuật nào tham gia việc chế tạo và lắp ráp máy và bảo trì bảo dưỡng máy cũng có thể thực hiện được.

Hơn nữa, nhóm đề tài cũng đã chỉ ra được các nguy cơ gây ra mất an toàn lao động và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người lao động để đưa ra các giải pháp an toàn khi sử dụng máy

Chúng ta xác định rằng “An toàn đệ nhất”, đã không an toàn thì không sử dụng.