nghiên cứu tính toán thiết kế chế tạo máy sấn tôn “

Được sự giúp đỡ của nhà trường và bộ môn cơ khí chính xác và quanghọc , đã tạo điều kiện cho chúng em thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệmcủa bộ môn cơ khí chính xác và quang học tại

LỜI MỞ ĐẦU

Trong suốt năm năm học trên mái trường Đại học bách khoa hà nội, mỗisinh viên chúng ta đều nắm bắt được một khối lượng kiến thức khôngnhỏ Song để những kiến thức đó trở thành hành trang cho mỗi chúng tatrong cuộc sống sau này thì nó còn một khoảng cách rất lớn.Nhận thức đượcđiều đó , hàng năm trường Đại học bách khoa hà nội nói chung và bộ môn

Cơ Khí Chính Xác và Quang Học đã tổ chức đợt thực tập cho các bạn sinhviên năm cuối Mục đích của đợt thực tập này nhằm giúp sinh viên :-Một là

hệ thống lại toàn bộ nội dung, kiến thức đã được học trong toàn khóa nhằmhoàn thiện tri thức khoa học của một sinh viên tốt nghiệp ở bậc đại học -Hai là để giúp sinh viên tìm hiểu , nghiên cứu các hoạt động thực tiễn của cơ

sở thực tập nói chung cũng như các vấn đề chuyên môn được đào tào

Được sự giúp đỡ của nhà trường và bộ môn cơ khí chính xác và quanghọc , đã tạo điều kiện cho chúng em thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệmcủa bộ môn cơ khí chính xác và quang học tại địa điểm C4-5 -105 Trongsuốt thời gian thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm bộ môn chúng em cónghiên cứu và phát triển ý tưởng cho đề tài “ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤN TÔN “

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

PHẦN I 5

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY SẤN TÔN 5

1 Giới thiệu 5

2 Các loại máy sấn tôn trên thị trường 5

a Máy sấn tôn bằng tay 5

b Máy sấn tôn bằng động cơ 6

PHẦN II 8

KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI 8

1.Tóm tắt đề tài 8

a Giới thiệu về đề tài 8

b Mục đích và phạm vi sử dụng máy sấn tôn 9

c Đặc điểm riêng nổi bật của máy 9

d Hình ảnh một số bộ phận sơ bộ của máy chưa cải tiến 9

2 Nguyên lý làm việc của máy 12

PHẦN III 14

QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÁY SẤN TÔN 14

1 Vật liệu gia công: 14

2 Vật liệu làm máy 14

3 Yêu cầu gia công 15

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 2

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

4 Tính động học cho máy 15

4.1 Tính bền cho cơ cấu cơ 15

a Lực uốn tôn 15

b Lực phân bố trên tấm gấp 16

c Tính độ bền xoắn, uốn cho trục 19

d Tính đối trọng cho tấm gấp 21

e Tính lực chịu kéo cho bu lông lò xo 21

f Sắt miếng nối trục 22

g Tính bền cho bàn điều chỉnh máy 23

h Lực chân máy cứng vững 24

i Tính toán tay kẹp cho bánh lệch tâm tròn 26

j Cơ cấu bản lề 4 khâu dùng trục vít- bánh vít điều khiển tấm đo độ 29

4.2 Một số hình ảnh làm máy hoàn thành máy sấn bằng tay trong đợt thực tập tại xưởng gia công áp lực 31

4.3 Các bước thiết kế và tính toán máy sấn tôn tự động 33

PHẦN IV 34

QUY TRÌNH THIẾT KẾ NÂNG CẤP MÁY SẤN TÔN 34

1 Tính toán và thiết kế nâng hạ khe hở tay gấp tự động 34

a.Đưa ra phương án và so sánh 34

b Tính toán và thiết kế cơ 36

c.Tính toán và thiết kế mạch điện 38

d Nguyên lý hoạt động 40

KẾT LUẬN CHUNG 44TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHẦN I

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 4

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

2 Các loại máy sấn tôn trên thị trường

Sau đây là một số loại máy sấn tôn thông dụng :

a Máy sấn tôn bằng tay

1000 x 1380 x980

Ưu điểm: Là loại máy sấn bằng tay nên sử dụng và vận hành khá đơn giản Máy có kết cấu khung chắc chắn, các chi tiết được bố trí hợp lý cho người sử dụng sao cho tốn ít lực nhất Mặt

có các vít điều chỉnh cho phép gấp các loại tôn có chiều dài khác nhau Cóc tăng cường, tăng độ bền máy và chất lượng đường gấp, Chi phí đầu tư ban đầu thấp.

Nhược điểm: khối lượng máy cồng kềnh , di chuyển khó khăn , thường đặt cố định tại nơi làm việc

=>Kết luận chung: Thiết kế máy sấn tôn , tuy sử dụng sức người nhưng máy sấn tôn dễ chế tạo, vận hành máy đơn giản và có giá thành thấp.

b Máy sấn tôn bằng động cơ

Thông số kỹ thuật

gấp dầy

Công suất động cơ

Trọng lượng máy

Kích thước máy

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 6

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

năng xuất cao,

giảm thời gian

1.Tóm tắt đề tài

a Giới thiệu về đề tài

Tên đề tài : “ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤN TÔN ”

Yêu cầu đặt ra : Tính toán và thiết kế cơ cấu hoạt động cho máy sấn tônđiều chỉnh góc gấp cho tôn

 Tóm tắt hướng thực hiện của đề tài :

Thiết kế bộ phận cơ cấu 4 khâu, được điều khiển bằng trục vít me

Thiết kế cơ cấu kẹp sao cho khoảng cách lớn nhất bàn trên so với bàndưới là 10mm khi chưa làm việc Khi kẹp có thể áp chặt vào phôi

Thiết kế tấm gấp để áp chặt chi tiết gia công làm mất khả năng xê dịchkhi gấp tôn và thả lỏng khi xê dịch tôn

 Phần điều khiển:

Lựa chọn phần mềm viết code: CodeVisionAVR V2.05.0 cho ic Atmega16

Lựa chọn phần mềm thiết kế mạch điện: Proteus 8 Professional

Chọn cơ cấu, động cơ phù hợp cho từng bộ phận

Thiết kế giới hạn các hành trình của cơ cấu

Đồng bộ các cơ cấu với nhau

b Mục đích và phạm vi sử dụng máy sấn tôn

- Thiết kế máy sấn tôn bán tự động là để cạnh tranh máy sấn tôn trên thịtrường nhưng phải đảm bảo chất lượng và giá thành phù hợp với thịtrường

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 8

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

- Phạm vi sử dụng của máy sấn tôn được ứng dụng nhiều trong ngànhcông nghiệp chế tạo tủ điện và chế tạo các chi tiết như mặt bàn, vỏ hộp

và vỏ các loại máy cơ khí Có thể sử dụng bằng tay hoặc máy tự động

c Đặc điểm riêng nổi bật của máy

- Máy có kết cấu đơn giản , dễ sử dụng và vững chắc, dễ tháo lắp vận

chuyển.

- Tích hợp hệ thống cơ điện đồng bộ

- Độ chính xác của thiết bị khá cao

- Chiều dài phôi ( tôn ) 1,5 m

- Chiều dày max phôi 0,8mm

- Cơ cấu đo góc gấp 0-135 độ

d. Hình ảnh một số bộ phận sơ bộ của máy chưa cải tiến

Hình 2.1 Bàn đo độ

Hình 2.4 Tay gấp

Hình 2.5 Bàn trên

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 12 SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Hình 2.6 Bàn dưới

2 Nguyên lý làm việc của máy

Bước 1: Nguyên liệu đầu vào

- Đưa tấm tôn vào máy

Bước 2: Cố định tấm tôn

- Hạ càng kẹp xuống khi đó bàn trên tịnh tiến xuống bàn dưới

- Xoay bu lông ở vị trí trục nối với tay gấp, sao cho mặt trên tay gấptrùng với mặt trên bàn máy dưới

Bước 3: Xác định góc gấp

- Xoay góc ở bàn độ một góc thích hợp

Bước 4: Gấp vật liệu tôn

- Nâng tấm gấp lên đến khi tấm tôn, bàn đo và tay gấp tiếp xúc với nhaotheo mặt

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 14

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

PHẦN III QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÁY SẤN TÔN

1 Vật liệu gia công:

Vật liệu tôn cuộn có sẵn trong nhà máy

4.11 Tính bền cho cơ cấu cơ

Mục đích đảm bảo yêu cầu sản phẩm, bền cho máy cũng như để chọncác vật liệu thiết kế bộ phận cho máy, các linh kiện điện phù hợp

a.Lực uốn tôn

Để gây ra biến dạng dẻo thì

=>=[]=310 Mpa=310N/mm2,

Từ công thức moduyn chống uốn của mặt cắt đối với trục y (trong sáchsức bền vật liệu )ta có: ===160

Trong đó : h – chiều rộng của phôi

b- độ dày của phôi

Mb y W

M y

8 0 48360

l

P c

1500 48360

Giả sử sức nâng trung bình cánh tay người là 200N

Cần tính đòn bẩy cánh tay có khoảng cách là x

Trong đó x – khoảng cách từ điểm quay đến đầu cánh tay đòn

Do tay gấp có khối lượng 30 kg

Chọn x=300mm

Lực mỗi trục chịu ở tấm gấp

= ==30225N

Tính bền cho tấm gấp (1500x65xb và 1500x60x15 ) b saocho tấm gấp sau quá trình làm việc tấm gấp đủ bền uốn ( hình 3.1 )

x M

41 2

x

W x W

x

W

6

80mm2b3

Trong đó : q-lực phân bố trên tấm

Mô men xoắn tại các đầu trục

Moduyn chống uốn tại mặt cắt A-A :

Để lắp lỏng bu lông vào trục ta chon lỗ trục là 10mm

5 , 30518

2 '

D

 D'



d W

2

1 16

.D3

 6

10 2

, 0

488948

3 

2

mm

e.Tính lực chịu kéo cho bu lông lò xo

Khối lượng mỗi lò xo phải chịu (176-48,48)/264 kg trong đó 176khối lượng máy, 48,48 khối lượng bàn dưới (1)

Hình 5: Cơ cấu lò xo

Chiều dài trong thiết kế khi lò xo chịu nén khi máy chưa làm việc 65- 180mm, chọn đường kính vòng cuốn D=25mm

Giả sử chọn lò xo giảm sóc xe máy độ cứng của lò xo là 12,1N/mm

Chiều dài ban đầu lò xo 118-233mm

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 22

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55



c x

65 20 15 60

20 10 65 30 15 60





c y

65 20 15 60

20 5 , 47 65 15 5 , 7 60

4 16

31000 2

31000mm2

u M

100

2304112mm2

50

25 2

6

43

18mm 2

u M

- bán kính trung bình kể từ tâm quay của bánh lệch tâm tới điểm kẹp

- góc nâng trung bình của chêm tại điểm kẹp

và - góc ma sát trượt tại điểm kẹp và tâm quay của bánh lệch tâm Khi tính toán ta thường chọn các trị số f= tg=tg=0.1, ,

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 26 SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

43 18 50 25 (

( [   1

L tb

.[   1

tb tg tb tg

M’N’2=x + y -2xy cos

=

Do lựcđẩy trục vít me lên tấm độ không lớn lắm, ta chọn x=7 cm

cos 2 x

(

) cos - cos ( 2xy

2 2

2 1 2

2

2 1



SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 30 SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Bước 4: thiết kế nâng hạ bàn máy

PHẦN IV QUY TRÌNH THIẾT KẾ NÂNG CẤP MÁY

SẤN TÔN

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 32

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

1 Tính toán và thiết kế nâng hạ khe hở tay gấp tự động.

a.Đưa ra phương án và so sánh

Phương án 1: Dùng cụm cơ cấu nâng hạ trục vít

Cấu tạo gồm : nâng hạ trục vít –bánh vít

Hình 4.1.Cơ

cấu bánh vít-trục

vít

- Ưuđiểm : có sẵnngoài thịtrường

không phảigia công

- Nhượcđiểm : khônggian lắp đặt

=> vướng ,không chophép

Cấu tạo : xích đề, củ đề , 1 bánh răng nhỏ căng xích, 1 bánh răng nhỏgắn trên củ đề , 2 bánh răng lớn ( lắp trên trục tay gấp , cụ thế là lắp cùngchuyển động của con bulong nằm trền trục gấp của máy) được bố trí nhưhình vẽ sau :

- Ưu điểm : tốc độ quay ổn định , đủ khỏe để nâng lên hạ xuống tay gấp

- Nhược điểm : bánh răng lớn nên khó lắp đặt vào không gian phù hợptrên máy

 Từ 2 phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 2 thỏa mãn yêu cầuthiết kế vì động cơ, xích nằm trên cùng mặt phẳng ngang của tay gấp.Phương án một không phù hợp vì không gian trụ theo chiều đứng máyquá nhỏ không lắp được con motor Và lúc tay gấp góc thì không có chỗ

Thực tế ta tìm được các thông số khác như sau :

Z1=41 ( số răng của đĩa xích lớn )

Z2=12 ( số răng của bánh răng bé )

Bước tiếp theo ta dùng đồ hồ để đo điện áp :

Điện áp khi không có tải là U= 18 (V)

Điện áp khi tay gấp được nâng lên là U= 11 (V)

Điện áp khi tay gấp hạ xuống là U = 13 (V)

Điện áp tổng là U=24 (V)

Ta đi tính các thông số còn lại để giải quyết bài toán này :

Số vòng quay đĩa xích khi tay gấp được nâng lên là n

Tính lực cho đĩa xích ( bánh răng lớn )

- Lực vòng có ích khi tay gấp được nâng lên là F(dùng cho cả 2đĩa xích lớn)

F= 2.(1000 P/ v)= 2 (1000.2,47/9,74)=507 (N) 51(kg)

- Lực vòng có ích khi tay gấp được hạ xuống là F

F=2.(1000.P/ v)=2 (1000.1,76/10,1)=348 (N) 35(kg)

Ta có trọng lượng tay gấp là 20kg => F, F >P ( thỏa mãn )

Dựa vào tính toán hướng dẫn động cơ khí 1 tra bảng 5.2 cácthông số của xích con lăn có p=8mm có F=4600N

- Lấy theo kinh nghiệm ta có p=6,3 => F > ( F, F) ( thỏa mãn ) F=

Chọn động cơ củ đề xe máy 12V-300W chạy thử

c.Tính toán và thiết kế mạch điện

Một số mạch đảo chiều động cơ tham khảo

dutxich

dutxich X L

max

or taichiumot dutxich

hai H1 và H2 đưa ra sơ đồ khối : điều khiển ic transitor rơ le motor điôtcông tắc hành trình Nhưng do đang quá trình thiết kế và thử nghiệm, để đơngiản thì lên dùng phương án 3 sử dụng chổi quét đảo chiều

Mạch điện thiết kế trên phần mềm mô phỏng proteus

Hình 4.6 Mạch thiết kế ý tưởngLựa chọn linh kiện phù hợp 24V

- 4 đi-ốt 1N5408 có U=700V, I=3A, t=105C

- 2 công tắc hành trình SS-5D có 5A125VAC

- chổi quét đảo chiều

- Ắc quy 24v

Mạch điện dung chổi quét đảo chiều nguyên lý giống với mạch sử dụng

rơ le điều khiển Nhưng do Proteus chỉ có rơ le điều khiển do vậy chúng emthay rơ le cho chổi quét trên mô phỏng

Thiết kế lên hình sau

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 38

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

nguoc dm0

1 Khi mạch thuận được đóng thì rơ le RL1 thuận hoạt đông, RL2không hoạt động, cấp mạch âm cho đầu dây đen

Hình 4.8 Hoạt động theo chiều nâng

- Công tắc hành trình SW3 chưa tác động

Đầu G3 nối đầu thường mở NI3

Khi đó mạch dương được đi từ đầu dây đỏ rơ le RL2 vào một đầu motornối đầu G3 rồi nối kín với đầu thường đóng NI của công tắc hành trình SW3

đi qua đầu xuôi điốt D1 về nguồn âm làm motor quay chiều thuận, một đầucòn lại nối đầu xuôi điốt D4 và bị chặn đầu thường mở NO3 của công tắchành trình SW3

- Công tắc hành trình SW3 bị tác động

Đầu G3 nối đầu thường mở NO3

Khi đó mạch dương được đi từ đầu rơ le RL2 nối xoay vòng đầu xuôiđiốt D4 quay về đầu thường mở NO3 của công tắc hành trình SW3 vào đầumotor tạo mạch hở với nguồn âm, khi đó motor không quay

- Công tắc hành trình SW4 bị tác động, cũng chỉ ảnh hưởng nhỏ đếnchiều dòng điện vào motor khi qua D1

- Công tắc hành trình SW4 không tác động, thì hiển nhiên không chặndòng điện vào motor

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 40

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Đầu G4 nối đầu thường mở NI4

Khi đó mạch dương được đi từ đầu dây đen rơ le RL1 vào một đầu NI4nối đầu G4 của công tắc hành trìn SW4 rồi nối kín với điốt D3 đi vào motor

về nguồn âm đỏ làm motor quay chiều nghịch

- Công tắc hành trình SW4 bị tác động

Đầu G4 nối đầu thường mở NO4

Khi đó mạch dương hở, khi đó motor không quay

- Công tắc hành trình SW3 bị tác động, cũng chỉ ảnh hưởng nhỏ đếnchiều dòng điện vào motor khi qua D3

- Công tắc hành trình SW3 không tác động, thì hiển nhiên không chặndòng điện vào motor

Thực hành tạo mạch

Hình 4.10 Công tác hành trình Hình 4.11 Di ốt

Hình 4.12 Chổi quétMạch chạy ổn định như trong mô phỏng

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 42 SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

KẾT LUẬN CHUNG

Sau thời gian thực tập tốt nghiệp, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầyNguyễn Thành Đông và các thầy cô bộ môn cơ khí chính xác và quang họcC5-313

Chúng em đã hoàn thành nhiệm vụ “ Nghiên cứu, tính toán và

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển; Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1; NXB Giáo dục, Hà Nội 2006.

2 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển; Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2; NXB Giáo dục, Hà Nội 2006.

3 GS.TSKH Đỗ Sanh; Cơ học kỹ thuật tập 2; NXB Giáo dục , Hà Nội 2007.

4 Lê Hoàng Tuấn, Bùi Công Thành; Sức bền vật liệu tập 1, 2

5 PGS.TS Trần Văn Địch; Đồ Gá; NXB Khoa học và kỹ thuật; Hà Nội 2006.

6 GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt; Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2005.

7 Phạm Quốc Hải, Bảng tra cứu các phần tử bán dẫn và linh kiện điện.

Chú thích:

11 ket-cau-thep-carbon-chat-luong-cao 155.458.html?language=en

http://www.ynlj.com.vn/san-pham/thep-chau-%C3%A2u/c45-10503-SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 44

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55