Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy lốc đĩa uốn tạo hình con lươn bảo vệ tàu và quy trình công nghệ chế tạo lô lốc

Máy lốc đĩa ra đời dựa trên nguyên tắc tạo ra biên dạng cong bất kỳ của một bềmặt nhờ thực hiện việc chuyển động quay tròn của khuôn lốc, đĩa lốc và chuyển độngtịnh tiến của xy lanh tạo

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY LỐC ĐĨA

1.1.GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ CÔNG NGHỆ LỐC ĐĨA :

1.1.1.Quá trình hình thành và phát triển máy lốc đĩa :

Cùng với sự phát triển lớn mạnh của khoa học và công nghệ, nhu cầu sản phẩmngày càng nhiều, chất lượng càng cao trong cuộc sống Từ đó nảy sinh ra nhiều loạimáy móc góp phần sản xuất tạo ra sản phẩm đó

Trong nghành cơ khí chế tạo; ngoài những công cụ thông dụng như máy bào,máy phay gia công tạo biên dạng mặt phẳng, mặt bậc; máy tiện tạo biên dạng trònxoay,…và còn vô số máy khác nhau với công dụng khác nhau

Máy lốc đĩa ra đời dựa trên nguyên tắc tạo ra biên dạng cong bất kỳ của một bềmặt nhờ thực hiện việc chuyển động quay tròn của khuôn lốc, đĩa lốc và chuyển độngtịnh tiến của xy lanh tạo lực ép lớn lên bề mặt những tấm kim loại có bề dày nhất định.Khi tiến hành lốc tạo biên dạng pít-tông thực hiện việc tịnh tiến từ từ, việc gia côngkhó hay không khó tuỳ thuộc vào biên dạng cong cần tạo ra

1.1.2.Chức năng, nhiệm vụ của máy lốc đĩa :

Máy lốc đĩa là máy chiếm vị trí quan trọng trong nghành đóng tàu biển Trongdây chuyền công nghệ nghành đóng tàu máy lốc đĩa có nhiệm vụ tạo ra những biêndạng cong khi chế tạo vỏ tàu, khung tàu,…

1.1.3.Sản phẩm máy lốc đĩa :

a).Các loại mặt cong đơn giản :

b).Các loại mặt cong conic phức tạp :

4-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Các loại sản phẩm lốc tạo ra mặt cong từ đơn giản đến phức tạp Sản phẩm tạo ra

có kích thước, trọng lượng phù hợp nằm trong giới hạn cho phép mà máy gia côngđược Thông số kích thước được giới hạn như sau :

- Bề dày chi tiết lốc không được quá 16mm

- Bề rộng không quá 1500mm

- Ứng suất chảy không quá 4000kg/cm2

- Góc lốc của chi tiết không quá 600

- Kích thước sản phẩm lốc phải theo dưỡng thiết kế

- Thực tế tại nhà máy máy lốc đĩa chỉ lốc thép vỏ tàu (Thép CT3) với bề dày

từ 8 ÷ 12 mm

1.1.4.Vật liệu gia công :

Vỏ tàu sử dụng thép các bon thường, dạng tấm chủ yếu là thép CT3 Đặc tính củathép này là có giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy thấp, nhưng lại có độ dẻo cao, dể hàn,

Thép các bon thường loại B là thép chỉ quy định về thành phần hóa học Tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN1765:1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là BCT.Bảng cơ tính quy định mác

thép các bon chất lượng thường nhóm B Bảng 1.2

*/ Ưu nhược điểm của thép các bon:

- Ưu điểm :

+ Rẻ tiền, dể nấu luyện và không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền

+ Có cơ tính nhất định, có tính công nghệ tốt như dể đúc, dể hàn, cán,

rèn, dập, kéo sợi và gia công cắt gọt

+ Độ bền và nhất là độ cứng ở nhiệt độ cao rất thấp Đây là điểm yếu

nhất của thép các bon thường

+ Độ bền chống mài mòn thấp so với các thép hợp kim

+ Độ bền chống ăn mòn thấp, dể bị gỉ trong không khí

1.1.5.Nguyên lý hoạt động của máy lốc đĩa :

1.1.5.1.Sơ đồ nguyên lý :

6-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Hình 1.1 sơ đồ nguyên lý máy lốc đĩaTrong đó : 1.Động cơ điện.

1.1.5.2.Nguyên lý hoạt động máy lốc đĩa :

Động cơ điện (1) quay truyền động qua trục truyền (2) nhờ hộp giảm tốc (3)giảm tốc trục ra và truyền chuyển động quay cho khuôn lốc (4) Động cơ bơm dầu quavan và đẩy piston (6) chuyển động tịnh tiến lên xuống trong xy lanh (7)

Khi tiến hành lốc tạo biên dạng cong, chi tiết được đặt trên khuôn lốc 4(Khuôn lốc không quay được nhờ sự hãm của phanh điện từ 8) Ấn nút điều khiển để

mở van, động cơ dầu bơm dầu qua van và đẩy piston 6 chuyển động tịnh tiến đi xuống

ép vào chi tiết Trên đầu của piston có gắn đĩa lốc 5, khi tiếp xúc với chi tiết ép biếndạng chi tiết

Quá trình ép vào chi tiết phải từ từ, có nghĩa cho piston 6 chuyển động tịnhtiến với quãng đường dịch chuyển ngắn Sau khi điều chỉnh chiều dài ép của pistonnhờ một thanh thước thẳng gắn trên xy lanh 7 Khoá van để cố định piston, tiến hànhnhả phanh thắng 8, động cơ quay truyền chuyển động cho khuôn lốc Khuôn lốc quaynhờ ma sát truyền chuyển động qua chi tiết làm chi tiết chuyển động tịnh tiến Nhờ masát giữa chi tiết và đĩa lốc làm cho đĩa lốc quay tròn tại tâm của nó

Quá trình quay khuôn lốc, lực ép của piston lên chi tiết, chi tiết chuyển độngtịnh tiến, đĩa lốc quay tròn đã làm chi tiết biến dạng thành những biên dạng cong Sựđiều chỉnh hướng tiến của chi tiết và chiều dài sau mỗi lần ép sẽ tạo ra những biêndạng cong bất kỳ cho sản phẩm lốc.

Tiến hành lốc từ từ từng đường và điều chỉnh dần dần chiều dài ép cho phùhợp để đạt được mặt cong theo dưỡng thiết kế

1.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MÁY :

1.2.1 Các chuyển động cần thiết của máy :

- Chuyển động quay tròn của khuôn lốc nhờ ma sát kéo chi tiết chuyển động tịnhtiến để uốn và lốc tạo biên dạng cong

- Chuyển động tịnh tiến của đầu gắn đĩa lốc tạo lực ép vào chi tiết gây biến dạngchi tiết

- Chuyển động quay tròn của đĩa lốc nhờ ma sát giữa đĩa lốc và chi tiết

1.2.2 Chọn cơ cấu chấp hành :

+ Chuyển động thẳng : Dùng cơ cấu xy lanh – piston, thanh răng - bánh răng, cơcấu cam – cần đẩy

+ Chuyển động quay : Dùng động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc hoặc hộp tốc

độ, dùng xy lanh thuỷ lực truyền chuyển động quay

+Bộ điều khiển tốc độ : Hộp giảm tốc hoặc hộp tốc độ

1.2.4.Phương án bố trí sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa :

1.2.4.1.Phương án 1 : Dùng xy lanh thuỷ lực và hộp giảm tốc :

8-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

2 Bơm khí nén

3 Xy lanh khí nén

1.2.4.3.Phương án 3 : Dùng xy lanh thủy lực và hộp tốc độ :

HGT

1

Hình 1.4 : Phương án 3Chú thích : 1 Động cơ điện

10-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Hình 1.5 ; Phương án 4Chú thích: 1 Động cơ điện

2 hệ thống thanh răng bánh răng

- Hệ thống thuỷ lực truyền động được công suất cao và lực lớn, dùng trong thiết

kế các máy có trọng tải lớn Hệ thống khí nén truyền tải thấp, tải trọng nhỏ do đó chỉứng dụng cho cụm thiết bị hoặc dây chuyền thiết bị

 Lựa chọn phương án dùng thuỷ lực.

*/ Vấn đề sử dụng cơ cấu thanh răng - bánh răng hay xy lanh thuỷ lực để truyền chuyển động tịnh tiến :

- Dùng xy lanh thuỷ lực có mức điều chỉnh nhỏ, vô cấp và tạo lực lớn.Trong khi

đó cơ cấu thanh răng - bánh răng muốn tạo lực lớn phải tăng kết cấu và động cơ truyềnđộng có công suất lớn, cơ cấu khó có thể truyền động vô cấp

- Hệ thống xy lanh thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ và đơn giản hơn so với khi sửdụng thanh răng - bánh răng

 Lựa chọn phương án dùng xy lanh thuỷ lực.

*/Vấn đề sử dụng hộp giảm tốc hay hộp tốc độ :

- Thiết kế hộp giảm tốc đơn giản hơn thiết kế hộp tốc độ

- Kết cấu hộp giảm tốc đơn giản hơn kết cấu hộp tốc độ

- Việc sử dụng hộp tốc độ để thay đổi số vòng quay ở trục ra (khuôn lốc) làkhông cần thiết và có thể làm cho bề mặt chi tiết gia công biến dạng không đều dể sinh

ra ứng suất nguy hiểm

 Lựa chọn phương án dùng hộp giảm tốc.

*/Nhận xét : Như vậy từ các phân tích trên ta lựa chọn phương án sơ đồ kết cấu

động học tối ưu là sơ đồ 1 Kết cấu sử dụng hệ thống thuỷ lực, truyền chuyển độngthẳng bằng xy lanh Truyền chuyển động quay khuôn lốc nhờ động cơ điện thông quahộp giảm tốc

1.2.6.Kết luận : Sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu động học máy lốc đĩa

12-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

1.3.LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN :

1.3.1.Lý thuyết về thủy lực :

1.3.1.1.Các thông số cơ bản của hệ thống thủy lực :

a).Áp suất : Theo hệ đo lường tiêu chuẩn SI là Pascal (Pa)

Đối với bơm dầu : tb = Q/Qo.(Q: Lưu lượng thực tế của bơm; Qo: Lưu lượng danh nghĩa của bơm)

Đối với động cơ dầu : tđ = Qođ/Qđ

(Qođ: Lưu lượng danh nghĩa; Qđ: Lưu lượng thực tế)

Nếu không kể đến lượng dầu rò ở các mối, các van khác thì tổn thất dầu

ép có bơm dầu và động cơ dầu là: t = tb.tđ

- Tổn thất cơ khí (c): Do ma sát giữa các chi tiết có chuyển động tương đối

ở trong động cơ dầu, bơm dầu gây nên

Đối với bơm dầu : cb = No/N(No: Công suất danh nghĩa, No=P.Q/60.104 (KW); N: Công suất thực tế được

đo trên trục bơm)

Đối với động cơ dầu : cđ = Nđ/Ncđ

(Nođ: Công suất danh nghĩa, Ncđ=P.Qđ/60.104; Nđ : Công suất cần thiết).Khi đó : c = cb.cđ

- Tổn thất áp suất: Là sự giảm áp suất do lực cản trên đường chuyển độngcủa dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành Tổn thất này phụ thuộc vào: chiều dài ống dẫn,

độ nhẵn thành ống, độ lớn tiết diện ống dẫn, tốc độ chảy, sự thay đổi tiết diện, sự thayđổi hướng chuyển động, trọng lượng riêng, độ nhớt

Nếu po là áp suất của hệ thống, p1 là áp suất ra Khi đó tổn thất được biểu thịbằng hiệu suất: a = (po-p1)/po = p/po

Hiệu áp p là trị số tổn thất áp suất-tổn thất do lực cản cục bộ gây nên

d

l v g d

l v g

2 10

2

1.3.1.2.Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực:

a) Ưu điểm:

+ Hệ thống truyền động thuỷ lực truyền được công suất cao và lực lớn (nhờcác cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chămsóc, bảo dưỡng)

+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, do đó dể thực hiện tựđộng hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn

14-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lựccao.

+ Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén củadầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh

+ Dể biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiếncủa cơ cấu chấp hành

+ Dể phòng quá tải nhờ van an toàn

+ Dể theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp nhiều mạch.+ Tự động hoá đơn giản, phần tử được tiêu chuẩn hóa

1.3.1.3.Yêu cầu đối với dầu thủy lực :

Chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năngchịu nhiệt, độ ổn định tính chất hoá học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính ăn mòn,khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bốc lửa, nhiệt độ đông đặc

Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu:

 Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và ápsuất

 Độ nhớt ít phụ thuộc vào vật liệu

 Có tính trung hoà (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế đượckhả năng xâm nhập khí, dể dàng tách khí

 Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của cácchi tiết di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát

ít nhất

 Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hoà tan trong nước vàkhông khí, dẫn nhiệt tốt; có môđun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượngriêng nhỏ.

1.3.1.4.Mô tơ thủy lực (bơm dầu, động cơ dầu):

Bơm dầu và động cơ dầu là 2 thiết bị có chức năng khác nhau Bơm là thiết bịtạo ra năng lượng, còn động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng Tuy nhiên về kếtcấu và phương pháp tính toán giống nhau

Bơm dầu là cơ cấu biến đổi năng lượng, biến cơ năng thành năng lượng củadầu Động cơ dầu là thiết bị dùng để biến năng lượng của dòng chất lỏng thành độngnăng quay trên trục động cơ

1.3.1.4.1.Các đại lượng đặc trưng :

a).Thể tích dầu trải đi 1 vòng (hành trình) :

V = A.h hay V=VZL.z.2

Với : A - diện tích mặt cắt ngang

h - hành trình piston

VZL - thể tích khoảng hở giữa hai răng,

Z - số răng của bánh răng

b) Áp suất làm việc : p

c) Hiệu suất : 

1.3.1.4.2.Công thức tính toán bơm và động cơ dầu :

a) Lưu lượng Q: là tích số của số vòng quay n và thể tích dầu trong một lầnquay V Ta có: Qv = n.V

+ Lưu lựong bơm :

+ Động cơ dầu :

Với: Qv - lưu lượng (lít/phút),

16-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Qv = n.V.v.10-3

3

10

. 



v v

V n Q



N - số vòng quay (v/ph),

V - thể tích dầu (cm/vòng),

v - hiệu suất (%)

b) Áp suất, momen xoắn, thể tích dầu trong 1 vòng quay :

Theo định luật passcal ta có : p  Mx V

Khi đó áp suất bơm : . 10

M p





Với : p (bar), Mx (N.m), V (cm/vòng), nm (%)

c) Công suất: N = p.Qv

Công suất truyền động bơm : 10 2

6



t v Q p N

1.3.1.5.Xy lanh thủy lực:

Xy lanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành

cơ năng thực hiện chuyển động thẳng

Xy lanh phân ra xy lanh thủy lực và xy lanh quay

*/.Tính toán xy lanh truyền lực:

a).Diện tích A, lực F và áp suất p:

+ Diện tích piston :

4

2 1

d D

A   + Lực : Ft = p.A

D - đường kính trong xy lanh (cm);

d - đường kính cần piston (cm); p (bar); Ft (kN)

- Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xy lanh, để tính toán đơn giản ta chọn

*/ hiệu suất  được lấy theo bảng:

Như vậy piston bắt đầu chuyển động được khi lực:

Ft > Fq + Fa + Fr

Fq-trọng lực; Fa-lực gia tốc; Fr-lực ma sát

b).Quan hệ giữa lưu lượng Q, vận tốc v và diện tích A

Lưu lượng chảy vào xy lanh : Q = A.V

Tính toán đơn giản : Q = A.V.10-1 ;

- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc cho chu trình khép kín

- Giải toả nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc

- Lắng đọng các chất cặn bả trong quá trình làm việc

- Tách nước

*/.Tính chọn :

- Đối với bể dầu di chuyển : Thể tích V = 1,5.Qv

- Đối với bể dầu cố định : V = (3÷5).Qv

Với V (lít), Q (lít/phút)

18-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

p(bar) 20 120 160

(%) 85 90 95

1.3.2.Lý thuyết về khí nén :

1.3.2.1.Các thông số cơ bản của hệ thống khí nén:

Thông số kỹ thuật của hệ thống khí nén gần giống như hệ thống thủy lực

1.3.3.2.Tính toán hệ thống khí nén : (Tương tự như hệ thống thủy lực)

1.3.2.3 Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén :

a) Ưu điểm :

+ Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nénnhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ

+ Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứakhí nén rất thuận lợi Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứakhí nén

+ Không khí dùng để nén hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thảingược lại bầu khí quyển Sử dụng hệ thống khí sạch sẽ và không gây ô nhiễm

+ Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động khí nén, bởi vì phần lớntrong các xí nghiệp đã có sẵn đường ống dẫn khí nén

+ Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo nên tính nguyhiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp

+ Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van, ) có cấutạo đơn giản và giá thành không đắt

+ Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vậnhành lôgíc, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp và các móc phứctạp

a) Nhược điểm :

- Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc cũng thay đổi theo, bởi vìkhả năng đàn hồi của khí nén lớn

- Dòng khí thoát ra ở đường dẫn gây ra tiếng ồn.

1.4.LÝ THUYẾT VỀ UỐN KIM LOẠI

1.4.1.Lý thuyết về uốn kim loại :

1.4.1.1.Định nghĩa và quá trình uốn :

a).Định nghĩa: Uốn là một nguyên công thường

gặp nhất trong dập nguội Uốn tức là biến phôi phẳng

(tấm), hoặc ống thành những chi tiết có hình cong đều

hay gấp khúc Khối lượng vật uốn trong nghành chế tạo

máy và dụng cụ không ngừng tăng lên

Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn,

dạng phôi ban đầu, đặc tính của quá trình uốn trong

khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu

lệch tâm, ma sát hay thủy lực Ngoài ra còn được uốn

trên các dụng cụ uốn bằng tay và máy chuyên dùng

b) Đặc điểm quá trình uốn: Là dưới tác dụng ép của

chày và cối, phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo

thành hình dáng cần thiết Quá trình biến dạng cũng

bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến

dạng dẻo

Trên sơ đồ hình bên trình bày quá trình uốn liên tục

hình chữ V Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với phôi tại

điểm đầu chày Trong quá trình chày đi xuống sẽ uốn cong phôi và thu nhỏ dần bánkính uốn Cuối cùng phôi bị nén chặt (chỉnh hình) giữa chày và cối, tạo thành dạngchữ V và có góc uốn nhỏ nhất bằng góc uốn của chày

Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày nên quá trình biến dạng dẻo cũng chỉxảy ra ở đó là chính Bởi vậy sau khi khử bỏ lực tác dụng thì vật liệu còn có khả năngđàn hồi trở lại, biểu hiện ở góc đàn hồi khi uốn

20-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Vị trí lớp trung hoà được xác định bởi bán kính lớp trung hoà  và được xác định:

Trong đó : Btb - Chiều rộng trung bình của tiết diệnuốn

B - Chiều rộng của phôi ban đầu

S - Chiều dày vật liệu

r – Bán kính uốn phía trong

 - Hệ số biến mỏng

1.4.1.2.Bán kính uốn lớn nhất và nhỏ nhất cho phép :

Khi uốn, bán kính uốn phía trong được quy định trong một giới hạn nhất định.Nếu quá lớn vật uốn sẽ không còn khả năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏikhuôn vì chưa đạt đến mức độ biến dạng dẻo Nếu quá nhỏ có thể làm đứt vật liệu ởtiết diện uốn Do đó cần phải xác định bán kính uốn lớn nhất và nhỏ nhất

a).Bán kính uốn lớn nhất:

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

T

S r





2

min  



S r

Với  - độ dãn dài tương đối của vật liệu (%)

Thực tế, bán kính uốn nhỏ nhất cho phép được xác định theo công thức thựcnghiệm đơn giản sau: rmin = K.S , trong đó giá trị K được xác định dưới bảng sau

) 2 (

.  

S

r S B

B tb

*/.Hệ số K để xác định bán kính góc uốn nhỏ nhất cho phép (đối với góc uốn

90 0 )

Bảng 1.3

Vật liệu

Trạng thái vật liệu

Hướng đường uốnvuông góc

hướng cán dọc hướng cán

vuông góchướng cán

dọc hướngcánCT31

-0,30,40,50,60,81,01,3

0,20,40,50,61,01,01,3

0,50,81,01,21,51,72,0

Nếu mặt cắt có nhiều ba via, hệ số K cần lấy tăng lên 1,52 lần

Khi góc uốn  = 1201500, hệ số K cần được nhân với hệ số 0,81 Khigóc uốn   900 thì nhân với hệ số 1,21,3

Các giá trị cho trong bảng trên nằm trong bảng 52/trang 110 - tài liệu [Công nghệ dập nguội].

c).Những yếu tố ảnh hưởng đến trị số bán kính uốn:

22-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

1.Cơ tính của vật liệu và trạng thái nhiệt luyện: Qua các trị số cho trong

bảng trên bảng 52/trang 110 - tài liệu [Công nghệ dập nguội] cho ta thấy rõ, nếu vật

liệu có tính dẻo tốt hoặc đã qua ủ mềm thì rmin có trị số nhỏ hơn so với khi đã qua biếndạng - bị biến cứng

2.Ảnh hưởng của góc uốn: Cùng với một bán kính uốn r như nhau, nếu gócuốn  càng nhỏ thì khu vực biến dạng càng lớn

3.Góc làm bởi đường uốn và hướng cán (thớ kim loại): Vì kim loại chịu kéo

và chịu nén theo phương của thớ kim loại thì tốt hơn nhiều so với khi kéo và nénvuông góc với thớ kim loại Cho nên khi đường uốn vuông góc với hướng cán thì rmin

cho phép nhỏ hơn so với khi đường uốn dọc theo hướng cán từ 1,52 lần

4 Ảnh hưởng của tình trạng mặt cắt vật liệu: Khi cắt phôi uốn, trên mặt cắt

có nhiều ba via hoặc nhiều vết đứt thì khi uốn dễ sinh ra ứng lực tập trung và tại nhữngnơi đó dể sinh ra vết nứt Bởi vậy cần phải tăng trị số rmin lên 1,52 lần

1.4.1.3.Tính đàn hồi khi uốn :

Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại ở phần cung uốn đều chịu biếndạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi Vì vậy khi không còn tác dụng củachày thì vật uốn không hoàn toàn như hình

dáng của chày và cối uốn Đó là hiện tượng

đàn hồi sau khi uốn

Tính đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán

kính nhỏ (r<10S) bằng góc đàn hồi  Còn khi

uốn với bán kính lớn (r>10S) thì cần phải tính

đến cả sự thay đổi bán kính cong của vật uốn

Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góccủa chày cối uốn :  = o - 

Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ sốgiữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu, kiểu khuôn uốn và hình dáng kết cấu vật uốn

Góc đàn hồi khi uốn với bán kính nhỏ (r<10S) được xác định dựa trên cơ sở

thực nghiệm và trị số cho trong bảng 53 và 54/trang 112, 113 – tài liệu [Công nghệ dập nguội].





r

Hình 1.4.9

*/.Bảng 1.4 trình bày các công thức tính toán góc đàn hồi  khi uốn hình chữ V

từ vật liệu thép mềm như sau:

0 

S

r

61 , 0 43 ,

0 

S

r

26 , 1 36 ,

0 

S r

CT38 0 , 69  0 , 23

S

r

65 , 0 64 ,

0 

S

r

36 , 0 434 ,

0 

S

r

58 , 0 37 ,

0 

S r

CT42 1 , 59  1 , 03

S

r

91 , 0 95 ,

0 

S

r

79 , 0 78 ,

0 

S

r

36 , 1 46 ,

0 

S r

CT51 1 , 51  1 , 48

S

r

76 , 0 81 ,

0 

S

r

62 , 1 79 ,

0 

S

r

71 , 1 51 ,

0 

S r

*/.Bảng 1.5 cho trị số góc đàn hồi khi uốn góc 90 0 các vật liệu từ thép, kim loại màu

và thép hợp kim :

Bảng 1.5

24-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Vật liệu S r

Chiều dày vật liệu, mm Đến 0,8 0,82 Trên 2 Góc đàn hồi  (độ)

Thép (b đến 35kG/mm2)

Đồng thau (b đến 35kG/mm2)

Nhôm, kẽm

<115

>5

456

234

012Thép (b = 1050 kG/mm2)

Đồng thau (b = 3540 kG/mm2)

Đồng vàng

<115

>5

568

235

013

Thép (b > 55 kG/mm2)

<115

>5

7912

457

235

Thép chịu nhiệt

<115

>5

145

Thép 30 Crôm

<225

>5

24,58

Trị số góc đàn hồi trình bày trong hai bảng trên là đối với uốn 1 góc tự do Khiuốn có nhiều góc nối tiếp nhau và khuôn uốn có hiệu chỉnh thì phải qua dập thử đểxác định trị số góc đàn hồi

Khi uốn với bán kính lớn (R>10S) tính đàn hồi làm thay đổi không chỉ góc uốn

- Trên thang bên trái của giản đồ tìm điểm thích ứng với tỷ số đó

- Trên thang bên phải tìm điểm thích ứng với giới hạn chảy s của vật liệuuốn Nối hai điểm đó lại bằng một đường thẳng Giao điểm của đường thẳng này vớithang ở giữa cho biết tỷ số giữa bán kính uốn của chày với chiều dày vật liệu Từ đó dểdàng tìm ra bán kính uốn của chày

*/.Bảng giới hạn chảy của các mác thép cacbon khác nhau bảng 1.6:

Bảng 1.6 Thép Giới hạn chảy  s (kG/mm 2 )

CT33CT34CT38CT42CT51CT61

192224263034

Để khử bỏ hiện tượng sai lệch góc uốn do đàn hồi, người ta thường dùng cácbiện pháp sau:

-1-Thu nhỏ góc uốn ở chày, cối để bù trừ lại góc đàn hồi 

-2-Làm lõm phía dưới chày của khuôn uốn, sau khi uốn cần có nguyên công

là phẳng ở giữa

-3-Vừa kéo vừa uốn, tức là làm tăng ứng suất của vật liệu để đạt đến biếndạng dẻo, làm giảm tính đàn hồi của vật liệu Vừa kéo vừa uốn thường dùng khi uốnvới bán kính lớn

1.4.1.4.Độ chính xác vật uốn :

Độ chính xác khi uốn trong khuôn dập phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:+ Hình dạng và kích thước vật uốn

+ Tính chất cơ học của vật liệu

+ Chiều dày vật liệu và độ sai lệch theo chiều dày vật liệu

+ Số lần uốn

+ Kiểu khuôn uốn và độ chính xác chế tạo khuôn

+ Sau khi uốn có là phẳng hay không

26-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

+ Độ chính xác của phôi trước khi uốn.

+ Độ chính xác lắp khuôn trên máy

Độ sai lệch cho phép về góc uốn và kích thước vật uốn được cho trong bảng sau:

*/.Bảng 1.6: Sai lệch cho phép về góc khi uốn (trang 118 – tài liệu [Công nghệ dập nguội]).

R R

R

A A

L (mm)

T Đến T Đến <50

50

÷ 100

100

÷ 150

150

÷ 250

250

÷ 400

400

÷ 700

<50

50

÷ 100

100

÷ 150

150

÷ 250

250

÷ 400

400

÷ 700

 0,5

 0,6

 0,8

 0,4

 0,6

 0,8

 1

 0,5

 0,8

 1

 1,2

 0,5

 0,8

 1

 1,4

 0,8

 1

 1,2

 1,7

 1

 1,2

 1,5

 2

 0,5

 0,8

 1

 1

 0,8

 1

 1,5

 1,5

 1

 1,5

 1,5

 2

 1,5

 1,5

 2

 2

 1,6

 2

 2

 1,5

 2

 2,2

 2,5

 0,5

 0,6

 0,8

 0,5

 0,6

 0,8

 1

 0,6

 0,8

 1

 1

 0,7

 1

 1

 1,2

 0,8

 1,2

 1,2

 1,5

 1,2

 1,5

 1,5

 1,8

 0,4

 1,5

 1,5

 1,5

 1,5

 2

 2

 1,5

 2,5

 2,2

 2,5

 0,6

 0,8

 1

 0,6

 0,8

 1

 1,2

 0,8

 1

 1,2

 1,5

 0,8

 1

 1,5

 2

 1

 1,2

 1,8

 2

 1,2

 1,5

 2

 2,5

 0,8

 1,5

 1

 1,5

 1,5

 2

 2,5

 1,5

 1,5

 2

 2,5

 2

 2

 2,5

 3

 2,5

 2,5

 3

 3,5

 0,8

 1

 1,2

 0,8

 1

 1,2

 1,5

 1

 1,2

 1,5

 2

 1

 1,5

 2

 2,5

 1,2

 1,8

 2

 2,5

 1,5

 2

 2,5

 3

 1

 1

 1,5

 2

 1,5

 1,5

 2

 2,5

 1,5

 2

 2,5

 3

 2

 2

 2,5

 3,5

 2

 2,5

 3

 3,5

 2,5

 3

 3,5

 4

1.4.1.5.Yêu cầu công nghệ đối với vật uốn :

Các yêu cầu đối với kết cấu của vật uốn, nhằm đảm bảo cho vật uốn đạt được

độ chính xác và thuận lợi cho quá trình gia công Trình bày trong bảng 60/trang 120 tài liệu [Công nghệ dập nguội].

-1.4.1.6.Kích thước phần làm việc của khuôn uốn chữ V :

28-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Uốn hình chữ V có thể theo hai phương pháp

uốn tự do và uốn có là phẳng (tinh chỉnh) Uốn tự do

có nghĩa là trong quá trình uốn chày chỉ tác dụng lực

lên vật liệu tại điểm đầu chày, cho đến khi hai thành

vật uốn song song với bề mặt làm việc của cối Bán

kính vật uốn sẽ lớn hơn một ít so với bán kính của

chày và giữa vật uốn với chày có một khe hở (Hình

Hình 1.7 Xác định góc đàn hồi khi uốn

- Bán kính uốn của chày R lấy theo sản phẩm, nhưng không nhỏ hơn trị số bán kính

uốn nhỏ nhất cho phép trong bảng 52 /trang 110 - tài liệu [Công nghệ dập nguội].

- Bán kính của cối R1 = S (mm) nhưng không nhỏ hơn 3 mm

Và R2 = (0,6÷0,8) (R+S) (mm)

- Khoảng cách l giữa tâm bán kính góc lượn của cối: ( )

2 sin

2b mm

không lớn hơn 0,8 chiều dài phôi L

2 /

1 ( 2 cos  2 







Sin R b

15202530354045

20203035404550

253035404550

253540455060

-3540455060

-1.4.2.7.Xác định lực uốn :

Lực uốn trong khuôn bao gồm lực uốn tự do và lực là phẳng vật liệu Trị số lực làphẳng (tinh chỉnh) lớn hơn rất nhiều so với lực uốn tự do Lực uốn cuối cùng Pc đượcxác định như sau:

Hình 1.8 Xác định lực uốn

F q B

Trong đó: k = 1,33 khi l/S > 8, k = 1,26 khi l/S > 12

30-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Pc

T

QQ

l - chiều rộng miệng cối (khoảng cách giữa hai ụ đở), mm

1,5÷22÷33÷44÷5

2÷33÷44÷65÷7

3÷44÷66÷87÷10

4÷56÷88÷1010÷12Các yếu tố ảnh hưởng đến lực uốn là các tỷ số r S, l S,l r và kiểu khuôn uốn.

Để giảm lực uốn trong trường hợp có là phẳng sau cùng, đôi khi người ta khoét bớtchày để giảm diện tích là phẳng F

Diện tích là phẳng F (mm2):

Khi  = 600 , F = B.[ 2l – 3,5(r + S + R1) ]

Khi  = 900 , F = B [1,4l – 2(r + S + R1 ) ]

Khi  = 1200, F = B [1,1l – (r + S + R1 ) ]

r- bán kính uốn của chày, mm

R1-bán kính trượt của cối (bán kính lượn ở miệng cối), mm

1.5.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY :

1.5.1.Số liệu ban đầu :

+ Bề dày lớn nhất gia công được : S=16 mm

+ Bề rộng lớn nhất gia công được : B=1500 mm.

+ Vật liệu gia công với ch<4000 kg/cm2

+ Tốc độ nén piston : vpt =0,9 mm/s

+ Tốc độ di chuyển chi tiết : vct =191 mm/s

1.5.2.Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của máy :

1.5.2.1.Xác định đường kính xy lanh :

Vấn đề xác định lực uốn cần thiết để uốn chi tiết đạt một góc uốn bằng khuôn

là một vấn đề rất khó khăn, do đó chỉ có thể xác định một cách gần đúng Sở dĩ nhưvậy là do lực uốn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:

 Hình dạng và tiết diện ngang của phôi

 Tính chất cơ học của vật liệu; khoảng cách giữa các gối tựa

 Bán kính cong của chày uốn và mép làm việc của cối uốn

 Điều kiện ma sát tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ,…

Ngoài ra lực uốn cần thiết để uốn chi tiết trong khuôn uốn một góc còn phụthuộc vào mức độ tiếp xúc giữa phôi uốn với chày và cối

Áp dụng công thức tính lực uốn:

F q B

l

S k

Với k hệ số cho trong bảng 52, tài liệu [Công nghệ dập nguội].

Trị số rmin ứng với mỗi tmin ÷ tmax như sau:

32-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

2b mm

l   Chiều dài l không lớn hơn 0,8Lphôi Giá trị bmin chọn trong bảng 61/trang 121, tài liệu [Công nghệ dập nguội].

2b 

l 

Hay: lmin1 = 37,5 mm

lmin2 = 60,1 mm

33-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm



R

lmin3 = 82,3 mmChiều dài phôi Lmax = Bmax = 1500.

 lmax = 0,8.Lmax = 1200 mm

6.Xác định chiều rộng chày uốn B:

Từ hình (1.4.13) ta có:

44 , 17 180

5 200 14 , 3

180  

 R

B R: bán kính đĩa lốc, chọn theo máy thực tế R = 200 mm.Góc  nhỏ: Chọn  = 50

F2 = B [2l – 3,5(r + S + R1) ] = 18 [2.37,5 – 3,5(10 + 16 + 10) ] = -918 < 0  Vô lý

Như vậy cần tăng chiều dài l, l = lmin2 = 60,1 mm

1 = 600  F1 = B [2l – 3,5(r + S + R1) ]

= 18 [2.60,1 – 3,5(10 + 8 + 10) ] = 399,6 > 0  Đảm bảo

F2 = B [2l – 3,5(r + S + R1) ] = 18 [2.60,1 – 3,5(10 + 16 + 10) ] = -104,4 < 0  Vô lý

Như vậy cần tiếp tục tăng chiều dài l, l = lmin3 = 82,3 mm

1 = 600  F1 = B [2l – 3,5(r + S + R1) ]

= 18 [2.82,3 – 3,5(10 + 8 + 10) ]

34-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

= 1198,8 > 0  Đảm bảo.

F2 = B [2l – 3,5(r + S + R1) ] = 18 [2.82,3 – 3,5(10 + 16 + 10) ] = 694,8 > 0  Đảm bảo

1 = 900  F3 = B [1,4l – 2(r + S + R1) ]

= 18 [1,4.82,3 – 2(10 + 8 + 10) ] = 1065,96 > 0  Đảm bảo

F4 = B [1,4.l – 2(r + S + R1) ] = 18 [1,4.82,3 – 2(10 + 16 + 10) ] = 777,96 > 0  Đảm bảo

1 = 1200F1 = B [1,1.l – (r + S + R1) ]

= 18 [1,1.82,3 – (10 + 8 + 10) ] = 1125,54 > 0  Đảm bảo

F2 = B [1,1.l – (r + S + R1) ] = 18 [1,1.82,3 – (10 + 16 + 10) ] = 981,54 > 0  Đảm bảo

Kết luận: Chọn các giá trị chiều dài l = {80; 100; }để xác định giá trịđường kính xy lanh D

*/.Bảng tính chọn đường kính xy lanh D được xác định như sau:

Tính A_1 khi áp suất p=30at, A_2 khi p=85at.

Chọn đường kính xy lanh thủy thực D>Dmax Hay D>238.1mm Chọn D = 240 mm.

Vậy D=240mm.

*/.Kết luận:

- Nếu tiếp tục tăng chiều dài l thì góc uốn  sẽ tăng lên vì chiều cao lòngkhuôn không đổi Do đó đường kính xy lanh D cũng sẽ dao động quanh một khoảngnhất định

- Theo kết quả tính toán chọn đường kính xy lanh D = 240 mm

- Áp suất làm việc p = (30 ÷ 85) at

- Lực do xy lanh tạo ra: F = A.p = (.D2/4).p = (135648÷384336)N

1.5.2.2.Xác định mômen cần thiết quay trục khuôn :

Để lốc được chi tiết (máy làm việc được), khi đó mômen cần thiết để quaytrục khuôn được xác định:

u ms

ms ct

M   1  2 2  2 (1.5.4)Trong đó: Mct: mômen cần thiết để quay trục khuôn lốc

Mu : mômen uốn để làm biến dạng kim loại

Mms1: mômen ma sát giữa chi tiết với khuôn

Mms2: mômen ma sát giữa trục với gối đở

Để thuận cho việc tính toán, chọn kích thước khuôn lốc tương đối theo thực tếtheo hình (1.9) như sau:

36-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

Trong đó: _hệ số ma sát giữa chi tiếtvới miệng cối hệ số ma sát giữa chi tiếtvới miệng cối  = 0,10,15  =

0,15: ma sát khô giữa thép với thép

Chọn tính cho Pc = 384336 N

Khi  = 600  1 2  Sin  2  Cos  2 

1.Mômen ma sát giữa chi tiết với khuôn (Mms1 ):

Mômen ma sát giữa chi tiết với khuôn được xác định:

) ( 14003 2

540 17 , 0 2 , 305075 2

1 1 1

2.Mômen ma sát giữa trục với gối đở (Mms2 ):

) ( 68 , 1921 2

200 1 , 0 2

384366 2

2 2

2

2 2

1l Q

M u  (1.5.9)

2

1 2

2





Sin Cos

r r l

1 2

60

23 18 2

184

Sin Cos

l     

) ( 4 , 8618 4

113 , 0 2 , 305075 4

'

1.5.2.3.Tính toán công suất động cơ :

9550

7 16 , 35083 9550

38-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

 Công suất động cơ: Nđc  Nlv Chọn Nđc = 40 (kW).

Tra bảng 3P/trang 324 - tài liệu [Thiết kế chi tiết máy] Chọn động cơ mở

máy hơi cao, che kín có quạt gió, kiểu, AO2, Nđc = 40 kW, n = 1470 v/ph

1.6.TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG THUỶ LỰC:

- Các đại lượng cần tính toán:

- Áp lực dầu cung cấp: (bar)

- Lưu lượng dầu vào (lít/phút)

- Lưu lượng dầu ra (lít/phút)

- Công suất của xilanh truyền lực(KW)

- Tính toán hệ thống truyền lực chính

- Công suất của bơm dầu

- Chọn các phần tử điều khiển như van tràn, van một chiều, van tiết lưu, vangiảm áp và đường ống dẫn dầu.

- Tính công suất và chọn động cơ điện

- Tính toán các thông số của bể dầu

1.6.1.Tính lực ép, áp suất, đường kính piston:

Theo yêu cầu của việc tạo hình của chi tiết thì lực cần thiết tạo ra để làm biếndạng thép tấm như đã tính toán là: Pmax = 384336 N= 38433,6 KG

Từ công thức: Pmax = pmax . D2./ 4 (Truyền động thuỷ lực)

Trong đó: pmax-áp suất dầu lớn nhất (KG/cm2);

Pmax-lực ép lớn nhất (KG);

D-đường kính của piston chính (cm)

Theo tính toán ở mục 1.5.2.1.Xác định đường kính xylanh, Ta có: D = 240 mm.

Từ công thức trên suy ra áp lực lớn nhất tác dụng lên piston:

pmax = 4Pmax/.D2 = 4.38433,6/(3,14.242 ) = 85 (KG/cm2)

Từ công thức D/d= k (truyền động dầu ép trong máy)

Trong đó: D-Đường kính piston; k-hệ số; với áp suất lực ép 85 KG/cm2 ta chọn k=1,7(đối với các máy lớn)  d = 240/1,7 = 140 mm

Tốc độ dịch chuyển của piston:

40-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm

2

Pmsđ = 0,15 0,1 193 = 2,895 KG = 28,95 N

Pmst = 0,15 0,1 193 = 2,895 KG = 28,95 N

m : khối lượng qui đổi.

 : khối lượng riêng của chất lỏng truyền lực.

F : tiết diện tác dụng của động cơ thủy lực (cm2)

l : chiều dài đoạn đường xảy ra sự thay đổi tốc độ

Việc tính toán và thiết kế ở giai đoạn đầu tiên không thể hình dung toàn bộ kết cấumáy và khối lượng các bộ phận chấp hành khi đó có thể tính toán lực quán tính theocông thức gần đúng như sau:

0

t g

V G

t0: thời gian quá độ của piston đến tốc độ xác lập, thường lấy t0 = (0,01

 0,5)s giá trị lớn dùng cho máy cỡ nặng, công suất lớn và tốc độ lớn

42-GVHD: PGS.TS.Đinh Minh Diệm