Đồ án thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU . 1CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHU CẦU CẤU KIÊN THÉP TẤM .21.1 Nhu cầu thép tấm hiện nay . . 21.2 Một số loại thép tấm và ứng dụng của nó . . 2CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN ĐỊNH HÌNH . 52.1. Cơ sơ uốn định hình thép tấm. 52.1.1 Khái niệm . . . 52.1.2 Đặc điểm quá trình uốn. . 52.1.2.1 Xác định chiều dài phôi uốn . 52.1.2.2 Bán kính nhỏ nhất và lớn nhất . 72.1.3 Công thức tính lực uốn . 82.1.4 Tính đàn hồi khi uốn . 92.1.5 Giới hạn cho mỗi lần uốn . 11

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 1 LỜI NÓI ĐÂU Nước ta nằm trong vành đai nhiệt đới, nguồn tài nguyên dồi dào phong phú đáp ứng đầy đủ cho nền nông nghiệp phát triển. Nhưng kể từ khi thị trường mở cửa, sự hội nhập đầu tư KH- KT ở bên ngoài ồ ạt vào nước ta, nền kinh tế nược ta chuyển biến và dần dần đi lên thành nước công nghiệp phát triển. Cùng với thời gian, sự khai thác nguồn tài nguyên sẵn có phục vụ cho các ngành công ngày càng cạn kiệt đi. Công nghiệp phát triển đi đôi với nhiều nhà máy xí nghiệp mọc lên nên cần nhiều vật liệu xây dựng trong đó có xà gồ gỗ. Rừng ngày càng cạn kiệt cùng YỚi việc cấm khai thác nên gỗ không đáp ứng được nhu cầu cần thiết. Chính vì thế máy uốn xà gồ ra đời để đáp ứng nhu cầu đó. Với nhiệm vụ: “THIẾT KẾ MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP”, cũng là đề tài rất quen thuộc, máy uốn cũng được sữ dựng nhiều trong sản xuất, nhưng tài liệu tham khao còn nhiều hạn chế. Song với sự hương dẫn tận tình của thầy giáo NGUYỄN THẾ TRANH cùng quá trình tìm hiểu thực tế và tài liệu tham liên quan em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn được giao. Trong quá trình tính toán, thiết kế, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn nên em không tránh khỏi những sai sót. Kính mong sự chỉ dẫn, cảm thông của quý Thầy. Em xin chân thành cảm om. Đà nẵng, ngay . tháng . năm 2008. Sinh viên thực hiện: VŨ CÔNG VINH CHƯƠNG 1: GIỚI THIÊU NHU CẦU sử DUNG THÉP TẤM HIÊN NAY • • • 1.1 NHU CẦU THÉP TẤM HIỆN NAY Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 2 nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên. Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm. l ẻ 2 MỘT SỐ LOẠI THÉP TẤM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ: Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ l,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo độ dày của tấm thép : + Thép tấm mỏng: Chiều dày: s = 0,2 4- 3,75 mm. Chiều rộng: b = 600 4- 2.200 mm. +Thép tấm dày: s = 4 -ỉ- 60 mm; b = 600 4- 5.000 mm. L = 4.000 4- 12.000 mm. + Thép tấm dải: s = 0,2 4- 2,5 mm; b = 200 4- 1.500 mm. L = 4.000 4- 60.000 mm. Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: dạng phôi tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải. Hình dạng và kích thướt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêu chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô, khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng như cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù họp với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể: - Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 3 o Hình 1-1: Sản phẩm thép tấm trong nghành điện - Trong xây dựng: Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. IZZZZZZ V zzzzZzi zzzzZzk \ZZZZZÀ Hình 1-2: Sản phẩm trong thép tẩm xây dựng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 4 Các thép định hình cỡ nhỏ và cỡ vừa trong xây dưng dân dụng và công nghiệp ( nhà ở, các nhà máy, khu công nghiệp, khu thương mai,cá siêu thị______) được chế tạo từ các thép tấm mỏng uốn lại như: tôn,các loại thép hình chữ u, chữ c, các loại ống tròn, hình vuông chữ nhật - Trong nghành cơ khí : Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy, - Trong nghành cơ khí ôtô : Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được. Nó được sử dung làm khung, sườn, gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phận che chắn khác. - Trong chế biến thực phẩm: Thép tấm được sử dung rộng rãi không kém, nó được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói, - Trong các nghành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa, thùng máy vi tính, Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, nhất là trong các ngành xây dựng nhu cầu các sản phẩm định từ thép tấm đang cao như các loai tâm lợp các, các loại thép tròn, các loai xà gồ thép cần phải có những máy cán tôn, máy cán các loại ống tròn, máy uốn xà gồ thép để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng nói riêng củng như nền kinh tế nói chung, góp phần cải thiện nhu cầu nhà ở, củng như sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. CHƯƠNG 2: Cơ SỞ VÀ CÔNG NGHÊ UỐN ĐINH HÌNH THÉP TẤM • • 2.1 Cơ SỞ UỐN ĐỊNH HÌNH THÉP TẤM 2.1 ề l Khái niệm: Uốn là phương pháp gia công băng áp lực nhằm cho phôi hoặc một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, thanh định hình và được uốn ở trạng thái nóng hoặc nguội. Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi từng vùng để tạo thành hình dạng cần thiết. 2.1.2 Đặc điểm quá trình uốn : Uốn: là môt trong những nguyên công thường gặp nhật trong dập nguội. Quá trình uốn bao gồm biến dang đàn hồi và biến dạng dẻo. uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước trong quá trình uốn. Kim loại phía trong góc uốn bị ép nén và co ngắn ở hương doc, bị kéo ở hương ngang. Khi uốn tấm dải rộng củng xảy ra hiện tượng biến mảnh vật liệu nhưng sẻ không không có sai lệch tiết diện ngang. Vì trở kháng của kim loại có chiều rộng lán sẻ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang. Trong trường hợp uốn phôi rông thì biến dạng của nó được xem như biến dạng trước. Khi uốn phôi với bán kính góc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng lứn và ngược lại 2.1.2.1 Xác định chiầi dài phôi uốn: 1 Hình 2-1 phôi trước khi uốn. -Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dang. -Chia kêt cấu của chi tiệt sản phẩm thành những đoạn thẳng và những đoạn cong đơn giản. -Cộng chiều dài các đoạn lại:Chiều dài các đoạn thẳng theo bản vẻ chi tiêt, còn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa. -Chiều dài phôi được tính theo công thức: L = ỵ l + ỵ_ỊP^ r + XJS) (Z1) 180° Trong đó : ẹ = 180° - a° ^l :Tổng chiều dài các đoạn thẳng. ^ n(p (r + X.S) : Chiều dài lớp trung hòa chổ bị uốn. 180° r :bán kính uốn phía trong. X :hệ số phụ thuộc vào tỉ số : - (vị trí lớp trung tính ), X tra bảng 2-1 s {theo [5] trang 74 -bảng 29}. Bảng 2-1: Hệ sổ X để uốn góc 90° (thép 10 -20). R/s 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 Hệ sô X 0.3 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.385 0.405 R/s 1 1.5 1.8 2 2.5 3 4 5 Hệ sô X 0.42 0.44 0.45 0.455 0.46 0.47 0.475 0.48 Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa p và được xác định theo công thức : (2 ' 2) (2.3) B tb :Chiều rộng trung bình củavật liệu uốn. B:Be rộng phôi liệu ban đầu. S: Chiều dày của vật liệu. R: Bán kinh uốn phía trong. Hệ số biến mỏng của vật liệu, trị số cho trong bảng 46 của [5]. B h ' ' : Hệ sô biên rộng, trị sô cho trong bảng 47 của [5]. B S. r ệ = —, S: Chiêu dày vật liệu sau khi uôn tại điêm giửa cung uôn. s Trong thưc tế sản xuất ,bán kinh lớp trung hòa được xác định theo công thức: p =r +X.S 2.1.2.2 Bán kỉnh nhỏ nhất và lởn nhất: Nếu bán kinh quá nhỏ sẻ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn ,còn nếu quá lớn sẻ không có khả năng giữ được hình dạng sau khi đua ra khỏi khuôn uốn (Ả > Ắ min ). _ Kx -Bán kính lớn nhất: r - —— max r\ _ 2ơ t E: Modun đàn hồi của vật liệu khi kéo . s: Chiều dày vật uốn . a T : Giới hạn chảy của vật liệu. (2.4) -Bán kính nhỏ nhất: r_:_ = (— - D —. Bảng 2-2 :Bảng hệ số k: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 9 *Các yếu tố ảnh hưởng tới bán kính khi uốn: +Cơ tính vật liệu và trạng thái nhiệt luyên: Nếu vật liệu có tinh dẻo tốt và đả qua ủ mềm thì r min .có giá trị nhỏ hom khi biến dạng. +Ảnh hưởng của góc uôn: Cùng một bán kính như nhau, các góc uốn a càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn. +Ảnh hưởng của trạng thái mặt cắt của vật liệu: Khi cắt phôi trên mặt cắt có ba via hoặc nhiều vết nứt thì khi uốn sẻ sinh ra ứng lực tập trung và tại những nơi đó dể gãy bởi vây vẩn tăng W 2.1 ế 3 Công thức tính lực uốn: Lực uốn trong khuôn dập bao gồm uốn tự do và lực là phẳng (tinh chỉnh) vật liệu. Trị số lực phẳng lớn hơn nhiều so với lực uốn tự do. Lực uôn được tính theo công thức: DC 2 P= ũ ^a b n = BSa b k 1 (N) (2.5) Sf r r r Với = — :Hệ số uốn tự do lấy theo bảng 2-3 (Theo bảng 39 của [5]). Trạng thái vật liệu u hoăc ram Bị biên cưng Vật liêu Hướng đường uôn Vuông góc Cùng song Vuông góc Cùng song với đường song với với đường song với vân đường vân vân đường vân 8:10;C; C T2 - 0.4 0.4 0.8 15;20; C T3 0.1 0.5 0.5 1.0 25;30; C T4 0.2 0.6 0.6 1.2 35;40; Ct5 0.3 0.8 0.8 1.5 45;50;CT6 0.5 1.0 1.0 1.7 55;60; C-T7 0.7 1.3 1.3 2.0 Bảng 2-3:Hệ số kj đế uốn tự do. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 10 B: Chiều rộng của dải. S: Chiều dày vật uốn. n: Hệ số đặc trưng của biến cứng n =1.6 -ỉ-1.8. ơ b : Gới hạn bền của yật liệu. L: Khoảng cách giửa hai điểm tựa. -Lực uốn chỉnh tinh theo công thức: P=q.F (N) (2.6) q : Áp lực tinh chỉnh (là phẳng)(N/mm 2 ) tra bảng 2-4 (theo bảng 38 của [5]) Bảng 2-4: Giá trị gần đúng của áp lực tỉnh chỉnh góc q (N/mm 2 ). F: Diện tích phôi được tinh chỉnh 2.1.4 Tính đàn hồi khi uốn: Như ta đả biết, khi uốn kim loại không phải toàn bộ kim loại ở phần cong chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi. Vì vậy, khi không còn lực uốn nửa thì vật không hoàn toàn dữ nguyên hình dạng và kich thước ban đầu giống như hình dáng của chày và cối và đó gọi là biến dạng đàn hồi sau khi uốn. Hiện tượng đàn hồi làm sai lệch góc uốn và bán kính uốn vì vậy muốn cho chi tiết có góc uốn và bán kính đả cho thì phải làm bán kinh và góc uốn của khuôn và chày thay đổi đúng bằng trị số đàn hồi. Vât liêu Hệ sô phụ thuộc vào tỉ sô 1/s 8 10 15 20 25 30 Thép 10,15,đông thau nhôm mêm 0.23 0.18 0.12 0.09 0.073 0.06 Thép 20,25,nhôm đã biên cứng 0.21 0.17 0.11 0.086 0.07 0.057 Thép 30,40 0.2 0.16 0.10 0.08 0.065 0.053 Vât liêu Chiêu dày vật liệu Đên 1 l-s-3 3-Ỉ-6 6-H10 Nhôm 1.5+2 20-ỉ-30 30-ỉ-40 40-Ỉ-50 Đông thau 2-7-3 30-7-40 40-7-60 60 -=-80 Thép 10-ỉ-20 3-5-4 40-ỉ-60 60-ỉ-80 80-100 Thép 25-5-35 4 + 5 50-ỉ-70 70 H-100 100-5-120 [...]... đúng hình dáng xà gồ sau khi đàn hồi Con lăn cuối cùng uốn thẳng xà gồ Ta có quá trình uốn thanh xà gồ (hình 3-13) SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 26 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép Trang 27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép 120 14 -46 - Hình 3-13: Quá trình uốn xà gồ Như vậy qua phân tích trên máy uốn. .. đến điểm bắt đầu uốn e = — 3k K: chiều dài đoạn cần uốn Do đó, khi uốn ta phải chọn góc uốn cần thiết a sao cho thỏa mản điều kiện a < max Đồng thời a đủ lớn để giảm số lần biến dạng Hình 2-3:sơ đồ uốn thép tẩm 2.2 CỒNG NGHỆ UỐN ĐỊNH HÌNH THÉP TẨM: SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép 2.2.1 Uốn xà gồ bằng máy nhấn : Xà gồ thép được chế tạo... rộng nhất định được uốn vào tang (1) đi vào cụm lô uốn (3) qua cụm dao cắt trước(2) Xà gồ qua (3) sẻ được đột lỗ và cắt SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép (nếu cần) ở cum dao cắt và đột lỗ sau (4) SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN ĐINH HÌNH XÀ GỒ & TÍNH... uốn xà gồ ll h I3 s rfx.s L(mm) 1,5 2,23 194 1,5 2,23 234 10 40 10 50 80 100 10 50 120 2 2,41 255 20 50 150 2,5 2,56 306 25 50 200 2,5 2,56 366 SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 23 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép Trang 24 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép Sổ ỉần uốn và thiết lập biên dạng: Các phương pháp bổ trí con lăn hình. .. liệu xà gồ thường là thép cacbon thường ,ăaạc sử dụng rông rải, giá thành thấp, dể chế tạo Phôi uốn xà gồ là thép cuốn có kích thước theo loại xà gồ lớn nhỏ Sau khi cán, để xà gồ có tuổi thọ cao , chịu tác động của môi trường thì phải phủ một lớp sơn chống rỉ, đồng thời tạo thẩm mĩ cho sản phẩm SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép Hình 3-1 :Xà gồ. .. phôi thép được biến dạng như hình 3-3 SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 17 I _ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép Hình 3-3: Quả trình uốn thân Ở quá trình chỉnh sửa, từ dạng cuối của quá trình gấp thân,phôi tiếp tục bị uốn như hinh 3-4 . Tạo xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục: Sơ đồ nguyên lý: 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 20 Hình 3-6 :Sơ đồ nguyên lỷ uốn xà gồ liên. sản phẩm. SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép 3 ể l Ề 2 Quá trình uốn xà gồ thép: Xà gồ thép được chế tạo từ phôi tấm mỏng biến dạng qua. định hình xà gồ thép (nếu cần) ở cum dao cắt và đột lỗ sau (4) SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN