Thiết kế máy cắt thép tấm tự động + bản vẽ

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm LỜI NĨI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học nói chung ngành khí nói riêng Đòi hỏi người cán kỹ thuật phải nắm vững kiến thức tương đối rộng Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề cụ thể thường gặp thực tế sản xuất, kĩ thuật đời sống ngày Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học trước lúc trường, đồng thời phát huy khả tư duy, sáng tạo sinh viên đứng trướt vấn đề thực tế kĩ thuật Cùng với phát triển thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa ngành khí, nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc độ xác cao, phải giảm sức lao động người, tăng suất lao động Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG" với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan nhu cầu sử dụng thép cơng nghiệp Chương 2: Cơ sở lý thuyết cắt kim loại Chương 3: Phân tích lựa chọn phương pháp cắt thép Chương 4: Phân tích lựa chọn phương án tính tốn động học máy Chương 5: Tính tốn động lực học kết cấu máy Chương 6: Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết trục Chương 7: Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC Chương 8: An tồn vận hành máy Đề tài hồn thành với hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn Trần Ngọc Hải Vì vấn đề tương đối lớn, người sinh viên, khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn thầy khoa Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2008 Sinh viên thiết kế Hồng Văn Thùy SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm MỤC LỤC Trang LỜI NĨI ĐẦU: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CƠNG NGHIỆP CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT THÉP TẤM 2.1 LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI .7 2.1.1 Biến dạng đàn hồi 2.1.2 Biến dạng dẻo kim loại 2.1.3 Phá huỷ 10 2.2 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 11 2.2.1 Ảnh hưởng thành phần hố học tổ chức kim loại 11 2.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 11 2.2.3 Ảnh hưởng trạng thái ứng suất 11 2.2.4 Ảnh hưởng ứng suất dư 12 2.2.5 Ảnh hưởng ma sát ngồi 12 2.2.6 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng 12 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP 13 3.1 PHƯƠNG PHÁP THỦ CƠNG 13 3.2 CẮT BẰNG HỒ QUANG ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ .13 3.3 CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER .14 3.4 CẮT BẰNG CHÙM TIA PLASMA 15 3.5 PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT 16 3.5.1 Máy cắt dao thẳng song song 18 3.5.2 Máy cắt lưỡi dao đĩa 19 3.5.3 Máy cắt kiểu chấn động 21 3.5.4 Máy cắt thép dao nghiêng .21 3.5.5 Kết luận 22 CHƯƠNG4: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC MÁY 24 4.1 GỚI THIỆU CHUNG 24 4.1.1 Sơ đồ ngun lý tồn máy 24 4.1.2 Ngun lý hoạt động tồn máy 25 4.2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUN LÝ MÁY 25 4.2.1 Một số phương án khả thi, ưu nhược điểm .25 SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 4.2.2 Sơ đồ ngun lý máy ngun tắc làm việc 27 4.2.3 Xác định thơng số máy .28 4.2.4 Xác định vận tốc thời gian cắt đầu dao .28 4.3 THIẾT KẾ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TỒN MÁY 29 4.3.1 Thiết kế động học cho phận cấp phơi tự động 29 4.3.2 Thiết kế động học cho phận kẹp phơi .33 4.3.3 Thiết kế động học cho phận đỡ sản phẩm 36 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 37 5.1 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CHO BỘ PHẬN KẸP PHƠI 37 5.1.1.Tính tốn lực kẹp phơi 37 5.1.2 Tính tốn thơng số phận kẹp phơi .39 5.2 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CHO BỘ PHẬN CẮT 43 5.2.1 Tính tốn xilanh thuỷ lực cho phận tạo lực cắt 43 5.2.2 Tính tốn thơng số lưỡi dao bàn trượt gá dao 62 5.3 TÍNH TỐN BỘ PHẬN CẤP PHƠI 65 5.3.1 Sơ đồ ngun lý, ngun lý hoạt động phận cấp phơi .65 5.3.2 Tính lực kéo phơi tang dẫn động .66 5.3.3 Chọn động tính tốn hộp giảm tốc .66 5.3.4 Phân tích chuổi kích thước .81 5.4 TÍNH TỐN BỘ PHẬN ĐỠ SẢN PHẨM 85 5.4.1 Sơ đồ ngun lý, ngun lý hoạt động phận đỡ sản phẩm 85 5.4.2 Tính lực kéo tang dẫn động 86 5.4.3 Chọn động tính tốn hộp giảm tốc .87 CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT TRỤC .88 6.1 PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CƠNG 88 6.1.1 Điều kiện kĩ thuật 88 6.1.2 Vật liệu phương pháp tạo phơi 88 6.1.3 Tính cơng nghệ kết cấu 88 6.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT TRỤC .88 +0 , 015 6.3 TÍNH LƯƠNG DƯ GIA CƠNG MẶT TRỤ φ20 +0,002 91 +0 , 015 6.4 TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT MẮT TRỤ φ20 +0,002 .92 CHƯƠNG 7: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC 97 7.1.Giới thiệu điều khiển tự động PLC 97 7.2 Phân tích chọn phương án điều khiển 100 7.3 Chương trình điều khiển PLC 104 CHƯƠNG : AN TỒN VÀ VẬN HÀNH MÁY .106 SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CƠNG NGHIỆP Ngày nhu cầu đời sống người nâng cao kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ nhu cầu Trong ngành cơng nghiệp, mà đặc biệt cơng nghiệp khí nắm vai trò chủ yếu việc tạo sản phẩm Ở khía cạnh khác, ngành cơng nghiệp tạo phơi lại đóng vai trò chủ chốt, khâu quy trình sản xuất khí Hơn nữa, số phương pháp tạo phơi cán, kéo, cắt kim loại khơng thể thiếu góp phần tạo sản phẩm, vật dụng cho ngành cơng nghiệp khác như: Cơng nghiệp hàng khơng, cơng nghiệp điện, cơng nghiệp ơtơ, đóng tàu thuyền, xây dựng, nơng nghiệp Thép sử dung nhiều nghành cơng nghiệp kể Thép tạo thành từ q trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở trục cán nhỏ chiều dày phơi ban đầu Kết làm chiều dày phơi giảm, chiều dài chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng hay ta gọi thép Cán thép tiến hành trạng thái nóng trạng thái nguội, loại có ưu điểm nhược điểm khác Cán trạng thái nóng cho ta sản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, trạng thái nguội cho sản phẩm mỏng cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm Các sản phẩm thép phân loại theo độ dày thép: + Thép mỏng: Chiều dày: S = 0,2 ÷ 3,75 mm Chiều rộng: b = 600 ÷ 2.200 mm +Thép dày : S = ÷ 60 mm; b = 600 ÷ 5.000 mm L = 4.000 ÷ 12.000 mm + Thép dải : S = 0,2 ÷ mm; b = 200 ÷ 1.500 mm L = 4.000 ÷ 60.000 mm Từ phân loại ta có dạng phơi thép khác như: dạng phơi hay dạng phơi cuộn, phơi dải Hình dạng kích thướt phơi tạo q trình cán tiêu chuẩn hố, việc sử dụng thép để tạo sản phẩm như: thùng, sàn xe ơtơ, khung, sườn xe máy, thiết bị nghành điện, kết câu nghành xây dựng cầu, nhà cửa, sử dụng nghành khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua q q trình cắt thép kích thướt hình dạng khác phù hợp với u cầu nghành, cơng việc cụ thể: - Trong nghành điện: Thép dùng để tạo sản phẩm thép stato máy bơm nước hay quạt điện, thép dùng làm cánh quạt SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm cỡ lớn, thép mỏng dùng làm thép để ghép lại chấn lưu đèn ống, máy biến thế, lĩnh vực điện chiếu sáng dùng làm cột điện đường Các thép Tủ điện Vỏ máy biến Hình 1.1 Sản phẩm thép nghành điện - Trong xây dựng: thép hình cỡ lớn dầm cầu tạo thành từ thép dày cắt nhỏ, hay thép dùng để liên kết với mối hàn, bulơng đinh tán để tạo nên kết cấu thép bền vững Rỏ rang thép sử dụng làm lợp… SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Hình 1.2 Sản phẩm thép xây dựng - Trong nghành khí: Thép sử dụng thân máy máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy, Đường ống thủy điện Vỏ máy ép bemco Hình 1.3 Sản phẩm thép khí - Trong nghành khí ơtơ: Việc sử dụng thép khơng thể thiếu Nó sử dung làm khung, sườn, gầm ơtơ, lót sàn ơtơ, che kín thùng xe, phận che chắn khác - Trong chế biến thực phẩm: Thép sử dung rộng rãi khơng kém, dùng để chế tạo thùng chứa, bể chứa, Hình 1.4 Vỏ ơtơ làm từ thép hộp đóng gói, Trong nghành nghề khác: Thép dùng để chế tạo thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay nghành hàng khơng thép dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa, Với nhu cầu sử dụng thép rộng lớn vậy, cần thiết phải có máy cắt thép với suất cao, với độ xác cao, điều khiển tự động bán tự động đủ khả để đáp ứng nhu cầu ngày cao cơng nghiệp nói SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm riêng kinh tế nói chung, góp phần vào nghiệp cơng nghiệp hố đại hóa đất nước SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG 2: Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI Cắt kim loại phương pháp gia cơng áp lực cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại trạng thái nóng nguội, làm cho kim loại đạt q giới hạn đàn hồi, kết làm thay đổi hình dạng vật thể kim loại mà khơng phá huỷ tính liên tục độ bền chúng Cắt kim loại chia phơi thành tấm, dải, mảnh theo biên dạng định sẵn Q trình cắt xảy từ biến dạng đàn hồi có lực tác dụng, sau biến dạng dẻo với tăng lực tác dụng vết nứt xuất gặp theo hướng cắt tách rời phơi 2.1 LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI Dưới tác dụng ngoại lực, kim loại biến dạng theo giai đoạn sau: Biến dạng đàn hồi, biến đạng dẻo phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể kim loại, giai đoạn xảy mức độ khác tác dụng ngoại lực tải trọng Biểu đồ biến dạng thí nghiệm kéo đứt kim loại sau: P Ti P â Pâh âh â Âäü biãún dảng Hình 2.1 Biểu đồ quan hệ lực kéo P độ biến dạng dài tuyệt đối ∆l Khi tải trọng tác dụng nhỏ P đh độ biến dạng tăng theo đường bậc nhất, giai đoạn biến dạng đàn hồi: Biến dạng bị ta bỏ tải trọng tác dụng Khi tải trọng tăng từ Pđh → Pđ độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi hình dạng kích thướt sau bỏ tải trọng tác dụng lên Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn P đ kim loại bắt đầu xuất vết nứt, ứng suất tăng nhanh kích thướt vết nứt tăng lên, cuối kim loại bị phá huỷ Đó giai đoạn phá huỷ: Tinh thể kim loại bị đứt rời SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 11 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 2.1.1 Biến dạng đàn hồi Dưới tác dụng ngoại lực hay cắt kim loại áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh kim loại chưa vượt q giới hạn đàn hồi, ngun tử kim loại dịch chuyển khơng q thơng số mạng, thơi tác dụng lực mạng tinh thể lại trở trạng thái ban đầu Khi chịu tải, vật liệu sinh phản lực cân với ngoại lực, ứng suất phản lực tính đơn vị diện tích Ứng suất vng góc với mặt chịu lực gọi ứng suất pháp σ, gây biến dạng ε Ứng suất tiếp τ sinh xê dịch góc γ Ứng suất pháp chiều (ứng suất khối) làm biến dạng thể tích ∆v v Biến dạng đàn hồi ứng suất pháp ứng suất tiếp sinh sơ đồ sau : σ σ σ1 σ2 σ σ σ3 τ τ σ1 Hình 2.2 Biến dạng đàn hồi Đối với nhiều vật liệu, quan hệ tuyến tính ứng suất biến dạng đàn hồi mơ tả định luật Hooke : Phương trình sở lý thuyết đàn hồi: σ = E.ε ( cho kéo nén ) ( 2.1 ) τ = G.γ ( cho xê dịch ) (2.2 ) Trong : E : modun đàn hồi vật liệu G : modun đàn hồi trượt Và P = - k ∆v v (đối với ép chiều ) ( 2.3 ) Với k = E [ 3(1 − 2µ )] ( 2.4 ) Với G = E [ 2(1 + 2µ )] ( 2.5 ) Vậy biến dạng đàn hồi kim loại có nghĩa ngun tử mạng tinh thể tác động qua lại với lực hút lực đẩy Nếu lực tác dụng chưa đủ để SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 12 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm sinh ứng suất vượt q giới hạn đàn hồi vật liệu kim loại trở lại trạng thái cân bằng, hay giai đoạn q trình cắt kim loại chưa xảy 2.1.2 Biến dạng dẻo Khi ứng suất sinh kim loại vượt q giới hạn đàn hồi kim loại bị biến dạng dẻo trượt song tinh a b c d Hình 2.3 Sơ đồ biến dạng đơn tinh thể Theo hình thức trượt, phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần lại theo mặt phẳng định, mặt phẳng gọi mặt trượt Theo hình thức song tinh, phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến vị trí đối xứng với phần lại qua mặt phẳng gọi mặt song tinh Các ngun tử kim loại mặt di chuyển khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh Các lý thuyết thực nghiệm cho thấy trượt hình thức chủ yếu gây biến dạng dẻo kim loại lực tác dụng lên sinh ứng suất lớn giới hạn đàn hồi chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền vật liệu Các mặt trượt mặt phẳng có mật độ ngun tử cao Biến dạng dẽo song tinh gây bé có song tinh, trượt xẩy thuận lợi Biến dạng dẽo đa tinh thể: Kim loại hợp kim tập hợp nhiều đơn tinh thể, cấu trúc chúng gọi cấu trúc đa tinh thể Ở biến dạng dẽo có hai dạng: biến dạng nội hạt biến dạng vùng biên giới hạt Sự biến dạng nội hạt trượt song tinh Đầu tiên trượt xẩy hạt có mặt trượt tạo với hướng ứng suất góc xấp xỉ 45 0, sau dó đến mặt khác Như biến dạng dẽo kim loại đa tinh thể xẩy khơng đồng thời khơng Dưới tác dụng ngoại lực, biên giới hạt tinh thể bị biến dạng, hạt trượt quay tương đối Do trượt quay SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 13 200 Đồ Án Tốt Nghiệp ⇒ T0 = Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 69 + + = 0,45(ph ) 0,1.1600 CHƯƠNG 7: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 7.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BẰNG PLC Ngày với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật đem lại lợi ích to lớn cho người Việc khí hố, tự động hố sản xuất giúp người giải phóng sức lao động, tăng xuất chất lượng sản phẩm Trong ngành sản xuất nói chung khí nói riêng điều khiển tự động PLC sử dụng rộng rãi hiệu nhờ tính bậc nó: - Điều khiển xác, ổn định - Bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ sử dụng - Giá thành khơng cao - Thay đổi chương trình diều khiển cách dễ dàng 7.1.1 Bộ điều khiển PLC 7.1.1.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC Thiãút bë láûp trçnh Bäü nhåï t / h vo PLC t / h Giao diãûn nháûp Bäü xỉí lê trung tám Giao diãûn xút chỉång trçnh Bäü ngưn Hình 7.1 Sơ đồ khối điều khiển PLC a Bộ xử lý trung tâm - Chức năng: Điều khiển, tính tốn quản lý tồn hoạt động PLC Trong bao gồm: + Bộ thuật tốn, logic: Xử lý số liệu, tính tốn phép tính số học logic + Bộ điều khiển : Điều khiển chuẩn thời gian thực phép tính + Bộ nhớ : Các ghi lưu thơng tin đến việc thực thi chương trình b Bộ nhớ : Bao gồm: - Bộ nhớ đọc : ROM - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM : Dành cho người sử dụng SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 102 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM :Lưu trữ thơng tin thiết bị xuất nhập, chuẩn đến kiện lưu trữ địa vào - Bộ nhớ đọc xố - lập trình lại EFROM c Giao diện xuất nhập Làm tương thích điện áp dòng vào thiết bị với PLC d Bộ nguồn Dùng để chuyển điện áp AC thành DC để cung cấp cho PLC e Thiết bị lập trình Là thiết bị dùng để viết chương trình nhập chương trình vào nhớ Có thể bàn phím tay lập trình máy tính Ngồi có đường dẫn để truyền tín hiệu gọi bit (các dây dẫn mạch dẫn), bao gồm: + Bit liệu: Dùng để tải liệu chương trình xử lý CPU + Bit địa chỉ: Dùng để tải địa CPU + Bit điều khiển: Dùng để truyền tín hiệu điều khiển CPU + Bit hệ thống: Dùng để truyền thơng tin thiết bị xuất - nhập cổng xuất - nhập 7.1.1.2 Lập trình thiết bị logic chuẩn Bao gồm việc lập trình cho thiết bị chuẩn sau: - Rơle - Thanh ghi - Bộ định thời - Bộ đếm * Ở ta sử dụng PLC hãng Mitsubishi Nhật sản xuất a Lập trình rơle phụ trợ.(M : M0, M500 ) X001 X002 M100 X003 M101 M101 Y000 M100 X004 M101 M100 b Lập trình ghi :D Việc lập trình sử dụng ghi quan trọng xử lý số liệu nhập từ ngồi vào Các số liệu đọc - ghi xử lý để xuất đến cổng c Lập trình đếm :C SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 103 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Dùng để đếm kiện Việc lập trình đếm cài đặt theo giá trị cho trước Khi nhận số xung tín hiệu vào đếm vận hành thiết bị tương ứng d Lập trình định thời : T Dùng để định thời gian cho xự kiện Độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms 7.1.1.3 Nội dung chương trình điều khiển Nội dung bao gồm: - Chương trình điều khiển chế độ hoạt động - Lập trình theo trình tự hay logic tổ hợp - Chương trình để kích cổng vào - Chương trình thị, báo S- Kết thúc a Dạng chương trình điều khiển Thường viết dạng: + Dạng câu lệnh + Dạng Ledder (Dạng bậc thang) Ví dụ : Lệnh điều khiển dạng Ledder Kí hiệu: t/âiãøm thỉåìng âọng t/âiãøm thỉåìng måí Thiãút bë nháûp Cäøng vo X001 Thiãút bë xút Hồûc Vê dủ : X004 Y000 X003 X004 Thiãút bë âàc biãût END Kãút thục Y001 Y002 X005 END b Các lệnh LD : Dùng để vẽ cơng tắc logic thường mở LDI: Dùng để vẽ cơng tắc logic thường đóng OUT: Đặt rơle logic cuối dòng chương trình AND: Đặt cơng tắc logic thường mở vào sau cơng tắc logic thường mở khác (nối tiếp) OR: Đặt cơng tắc logic thường mở song song ANI: Đặt cơng tắc thường đóng nối tiếp ORI: Đặt cơng tắc thường đóng song song ORB: Tạo nhiều nhánh song song SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 104 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm ANB: Tạo nhiều nhánh nối tiếp SET: Dùng để đặt tham số với giá trị chế độ vĩnh viễn RST: Dùng để đặt tham số với giá trị chế độ vĩnh viễn MPS, MRD, MPP : Dùng để thực việc rẽ nhánh phía phải nhánh CJ: Nhảy có điều kiện CALL: Khi có đoạn chương trình lặp lại nhiều lần dùng chương trình (lệnh gọi chương trình con) CMP: So sánh giá trị nhập vào đếm, định thời với giá trị lưu ghi 7.2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN Một phương án tối ưu phương án mà xét phương diện kỹ thuật đảm bảo u cầu kỹ thuật đặt thiết kế (làm việc ổn định, hiệu quả, xuất ), kinh tế phải đảm bảo thấp chi phí chế tạo điều kiện cụ thể đáp ứng 7.2.1 Dùng cơng tắc hành trình * Sơ đồ: Như hình vẽ sau: Hình 7.2 Mẹp càõt vph L Hình 7.2 Sơ đồ đo dùng cơng tắc hành trình Cơng tắc hành trình Thướt đo Vít hãm Phơi * Hoạt động: Phơi (4) phận cấp phơi đưa vào với vận tốc Vph chạm cơng tắc hành trình (1) ngắt điện động cấp phơi, phơi ngừng chuyển động, đồng thời tín hiệu đưa từ cơng tắc (1) qua điều khiển tác động làm đầu dao xuống, thực q trình cắt Cơng tắc (1) gắn thướt đo (2) chuyển động dọc theo thân thướt Ta cắt với cách L khác cách di chuyển cơng tắc (1) theo thân thướt cố định vị trí mong muốn vít hãm (3) * Ưu, nhược điểm: - Ưu: + Chỉ dùng cơng tắc hành trình, tốn SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 105 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm + Đơn giản cho phận điều khiển cho chương trình điều khiển - Nhược: Với khoảng cách L khác sản phẩm, ta phải điều chỉnh (dịch chuyển) cơng tác hành trình cách thủ cơng 7.2.2 Dùng nhiều cơng tắc hành trình * Sơ đồ: Hình 7.3 u (V) -F Tên hiãûu (Ngưn) vph L PLC Phäi h Bäü âiãưu khiãøn L1 L3 Cạc cäng tàõc hnh trçnh L4 L5 Hình 7.3 Sơ đồ đo dùng nhiều cơng tắc hành trình * Hoạt động: Cũng dùng cơng tắc hành trình lần ta đặt nhiều cơng tắc nối tiếp nhau, cách mũi dao khoảng L1, L2, L3, (là khoảng cách mà ta cầncắt) Giả sử ta cần cắt đoạn L2, từ điều khiển ta cho cơng tắc vào vị trí làm việc Bây việc lại tương tự dùng cơng tắc hành trình Sau cắt đủ số lượng cần cắt, theo chương trình ta đưa cơng tắc trở vị trí cũ, đưa cơng tắc vào vị trí làm việc (giả sử ta cần cắt với độ dài L3), tương tự cho cơng tắc khác - Ưu: + Khơng cần phải điều chỉnh thủ cơng thay đổi chiều dài cần cắt + Chương trình điều khiển khơng bị gián đoạn - Nhược: Bộ phận điều khiển cồng kềnh (phải thêm phận điều khiển cơng tắc) SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 106 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 7.2.3 Sử dụng cảm biến hồng ngoại * Sơ đồ: Hình 7.4 Chm tia häưng L vph -F u (V) PLC Hình 7.4 Sơ đồ đo dung cảm biến hồng ngoại Cảm biến phát Thướt đo Phơi Cảm biến thu (cảm biến nhận) Bộ điều khiển * Hoạt động: Hoạt động tương tự trường hợp (dùng cơng tắc hành trình), khác chỗ phơi tiến vào ngăn dòng ánh sáng phát từ cảm biến phát, cảm biến thu khơng nhận ánh sáng Điều chuyển thành tín hiệu truyền PLC để điều khiển động Để cắt độ dài khác ta dịch chuyển cảm biến theo thân thướt cố định (2) 7.2.4 Dùng cảm biến đo độ dài * Sơ đồ: Hình 7.5 d -F L U (V) PLC Hình 7.5 Sơ đồ đo dung cảm biến đo dộ dài Bánh ma sat Bộ điều khiển SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Cảm biến độ dài Phơi Trang 107 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm * Hoạt động: Bề mặt bánh ma sat (1) cảm biến ép tiếp xúc với bề mặt phơi (4) lăn khơng trượt bề mặt phơi chuyển động vào Cảm biến độ dài (2) có nhiệm vụ đo độ dài phơi vào thơng qua số vòng quay góc quay bánh ma sat, chuyển thành tín hiệu điện truyền điều khiển Ở PLC lập trình sẵn tuỳ theo độ dài cần cắt mà điều khiển chu trình hoạt động 7.2.5 Kết luận Qua phân tích phương án đề trên, ta chọn phương án sử dụng cảm biến đo độ dài ưu điểm sau: - Điều khiển xác độ dài cần cắt - Tránh va chạm dẫn đến hư hỏng thiết bị trường hợp dùng cơng tắc hành trình (bằng cách khơng đặt trực tiếp bánh ma sat lên phơi mà cho bánh ma sat tiếp xúc thơng qua truyền giản đơn nối từ hộp giảm tốc, có vận tốc dài vận tốc phơi) * Sơ đồ bố trí thiết bị phần điều khiển sau: (Hình 7.6) vph vd H L T/h vo u (V) Ngưn PLC T/h (âiãưu khiãøn Â/C) Hình 7.6 Sơ đồ bố trí thiết bị phần điều khiển Bánh ma sat Cảm biến độ dài 3, 3' Các cơng tắc hành trình Bộ đ/k PLC Phơi * Hoạt động: Phơi (5) phận cấp phơi đẩy vào với vận tốc Vph, làm quay bánh ma sat (1), cảm biến độ dài (2) đếm số vòng quay vận tốc (tuỳ theo loại cảm biến) (1) để tính độ dài phơi qua Khi đếm đủ độ dài cần cắt (độ dài ta lập trình sẵn) xuất tín hiệu điều khiển Theo chương trình viết sẵn, điều khiển xuất tín hiệu ngắt điện động cấp phơi, khởi động phanh điện từ để hãm động cơ, đồng thời điều khiển đầu dao xuống SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 108 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm thực q trình cắt Ở cuối hành trình dao chạm cơng tắc hành trình (3) dừng Tín hiệu truyền từ cơng tắc (3) làm PLC xuất tín hiệu điều khiển đầu dao lên lại chạm cơng tắc (3') dừng Lúc PLC lại bắt đầu cho động phận cấp phơi hoạt động đẩy phơi vào Chu trình tiếp tục cắt đủ số lượng sản phẩm (hoặc thay đổi chiều dài sản phẩm) 7.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 7.3.1 Sơ đồ ngun lý (Hình 7.7) A+ Q2.4 A P A- B T Q2.5 1.0 Q2.2 1.1 vp 10 1.2 11 Q2.0 12 Hình 7.7 Sơ đồ ngun lý chương trình điều khiển PLC 7.3.2 Biểu đồ trạng thái (Hình 7.8) SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 109 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Xilanh ÂI 1.1 5=1 1.0 VÃƯ (A+ ) Van p/phäúi (A-) CTHT 1.0 CTHT 1.1 ÂC Phanh  N N  C/biãún 1.2 K/â S  N Hình 7.8 Biểu đồ trạng thái 7.3.3 Chương trình điều khiển(Hình 7.9) CO I0.0 CU I0.2 (100) I0.3 I0.0 F0.1 CV R F0.2 I0.1 F0.1 F0.3 Q2.0 Q2.1 F0.1 F0.2 I0.2 F0.2 F0.2 I0.1 Q2.2 F0.2 Q2.3 F0.2 C1 I0.0 CU (100) I0.2 F0.3 I0.4 F0.3 CV R I0.4 Q2.4 F0.3 END Hình 7.9 Chương trình điều khiển PLC SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 110 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm CHƯƠNG 8: AN TỒN VÀ VẬN HÀNH MÁY Tuổi thọ hiệu sử dụng máy phụ thuộc nhiều vào phương pháp sử dụng bảo quản máy Nếu tổ chức sử dụng bảo quản cách hợp lý, máy làm việc thời gian dài, từ 10 15 năm, có đến 20 năm Do đó, sử dụng bảo quản máy, ngồi tính chất kỹ thuật, có ý nghĩa kinh tế Để cho máy cắt làm việc an tồn hiệu đòi hỏi cơng nhân vận hành máy phải nghiên cứu kỹ máy qua dẫn vận hành máy, nghĩa là: - Biết điều khiển chức máy cách thành thạo - Nắm kiến thức vật liệu cắt 8.1 TRƯỚC KHI LÀM VIỆC Trước làm việc người cơng nhân vận hành máy phải kiểm tra tồn máy, tức kiểm tra phận truyền động, có làm việc an tồn hay khơng - Kiểm tra thiết bị điều khiển, nắp đậy che chắn đặc biệt vấn đề bơi trơn phận ổ đỡ, rãnh trượt - Kiểm tra hệ thống bơm dầu thuỷ lực (động cơ, dây dẫn, đồng hồ đo áp, van ) - Kiểm tra dao cắt khơng mẽ, vỡ SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 111 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm - Ấn nút khởi động động cơ, cho cho máy chạy thử chưa có phơi cắt vài hành trình, kiểm tra lại dao hệ thống thuỷ lực an tồn hay chưa Khi đảm bảo u cầu vận hành máy 8.2 TRONG KHI LÀM VIỆC Q trình làm việc người cơng nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động quy đinh, phải đặt phơi vào vị trí bàn cấp phơi, phải ý vật liệu cắt quy định cho phép đưa vào cắt Ở vị trí làm việc phải gọn gàng tạo điều kiện cho việc thao tác tay với sản phẩm dễ dàng nhanh chóng an tồn Khi phát có cố phải cho dừng máy, ngăt cầu dao máy báo với người có trách nhiệm 8.3 SAU KHI LÀM VIỆC Tuổi thọ máy kéo dài thêm hỏng hóc loại trừ nhờ vào việc bảo dưỡng thường xun lúc Nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an tồn Sau làm việc, phải thu gọn phơi sản phẩm cắt vào nơi quy định, lau chùi dao dầu mỡ bề mặt trượt Phải có chu kỳ bảo dưỡng hợp lý : xem xét- tiểu tu- trung tu- đại tu Đặt biệt ngừng máy để sửa chữa phải treo biển báo SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 112 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Tài liệu tham khảo [1] Cơng nghệ tạo phơi (Lưu Đức Hồ) [2] Vật liệu học [3] Cơng nghệ Laser [4] Thiết kế chế tạo máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép (Đỗ Hữu Nhơn) [5] Hệ thống điều khiển thuỷ lực (Nguyễn Ngọc Phương - Huỳnh Nguyễn Hồng) [6] Truyền động dầu ép máy cắt kim loại (Nguyễn Ngọc Cẩn) [7] Ngun lý cắt [8] Chi tiết máy tập [9] Chi tiết máy tập [10] Thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm) [11] Thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, tập [12] Sức bền vật liệu tập [13] Ngun lý máy [14] Vẽ kĩ thuật khí Tập [15] Vẽ kĩ thuật khí Tập [16] Sổ tay thiết kế máy chi tiết máy [17] Dung sai lắp ghép (Ninh Đức Tốn - NXBGD) [18] Thiết kế đồ án cơng nghệ chế tạo máy (Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang) [19] Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy tập [20] Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy tập [21] Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy tập SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm MỤC LỤC Trang LỜI NĨI ĐẦU: .1 CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONGCƠNG NGHIỆP CHƯƠNG2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠNG NGHỆ CẮT THÉP TẤM 2.1.Cơ sở lý thuyết kim loại 2.1.2.Lý thuyết biến dạng dẻo kim loại 2.1.2.Những nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo vủa kim loại 2.2.Cơng nghệ cắt thép 2.2.1.Phương pháp thủ cơng 2.2.2.Cắt hồ quang điện 2.2.3.Cắt lửa khí 2.2.4.Cắt chùm tia Laser 10 2.2.5.Phương pháp thép áp lực lưỡi cắt 11 CHƯƠNG3: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN 19 ĐỘNG HỌC MÁY 3.1.Gới thiệu chung 19 3.1.1.Sơ đồ ngun lý tồn máy 19 3.1.2.Ngun lý hoạt động tồn máy 20 3.2.Phân tích chọn phương án, sơ đồ ngun lý máy 20 3.2.1.Một số phương án khả thi, ưu nhược điểm 20 3.2.2.Sơ đồ ngun lý máy ngun tắc làm việc 23 3.2.3.Xác định thơng số máy 23 a.Chiều dài lưỡi dao, hành trình vận hành b.Vận tốc cắt, thời gian cắt đầu dao 3.3.Thiết kế tính tốn động học tồn máy 25 3.3.1.Thiết kế động học cho phận cấp phơi tự động 25 a.Phân tích chọn phương án 25 b.Sơ đồ, ngun lý hoạt động thơng số 27 3.3.2.Thiết kế động học cho phận kẹp phơi 28 3.3.3.Thiết kế động học cho phận đỡ sản phẩm 32 CHƯƠNG4:TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 34 4.1.Tính tốn động lực học kết cấu cho phận kẹp phơi 34 4.1.1.Tính tốn lực kẹp phơi 34 4.1.2.Tính tốn thơng số phận kẹp phơi 36 4.2.Tính tốn động lực học kết cấu cho phận cắt 40 SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm 4.2.1.Tính tốn Piston thuỷ lực cho phận tạo lực cắt 40 4.2.2.Tính tốn thơng số lưỡi dao bàn trượt gá dao 47 4.3.Tính tốn phận cấp phơi 51 4.3.1.Sơ đồ ngun lý, ngun lý hoạt động phận cấp phơi 51 4.3.2.Tính lực kéo phơi tang dẫn động 55 4.3.3.Chọn động tính tốn hộp giảm tốc 53 4.4.Tính tốn phận đỡ sản phẩm 68 4.4.1.Sơ đồ ngun lý, ngun lý hoạt động phận đỡ sản phẩm 68 4.4.2.Tính lực kéo tang dẫn động 69 4.4.3.Chọn động tính tốn hộp giảm tốc 69 CHƯƠNG5: SỬ DỤNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR VẼ VÀ MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY 71 5.1.Giới thiệu phần mềm Inventor 71 5.2.Bản vẽ lắp máy 74 CHƯƠNG6: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC 76 6.1.Giới thiệu điều khiển tự động PLC 76 6.2 Phân tích chọn phương án điều khiển 79 6.3.Chương trình điều khiển PLC 83 CHƯƠNG7 :AN TỒN VÀ VẬN HÀNH MÁY 85 Tài liệu tham khảo Mục lục SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 200 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Trang [...]... 3.5.3 Máy cắt kiểu chấn động Dùng cắt tấm có dạng đường thẳng hoặc đường cong bất kỳ theo dấu Loại này có hai lưỡi dao tạo thành một góc ϕ = (21 ÷ 300) số lần lưỡi cắt lên xuống: 850÷1300 lần /phút 3.5.4 Máy cắt thép tấm dao nghiêng Để giảm lực trong q trình cắt của máy cắt dao song song, người ta dùng máy cắt thép tấm lưởi dao được đặt nghiêng một góc ϕ Khác với máy cắt dao song song, máy này có lưởi cắt. .. để cắt thép, đó là chu kỳ cắt hay cũng chính là năng suất cắt thép SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 16 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Vậy để cắt được thép tấm thì lực cần thiết tác dụng phải tạo ra trong kim loại ứng suất lực lớn, đồng thời tốc độ biến dạng phải đạt một trị số nhất định để kim loại dễ dàng bị đứt rời ra khỏi tấm cắt CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP... của máy Sau khi tính được độ vận hành của dao nghiêng là H = 280 mm -Thời gian của dao đi là : H 280 = ≈ 5,6( s ) t= v 50 SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 34 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Vậy thời gian cắt chính của dao là : t = 5,6 ( s) 4.3 THIẾT KẾ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TỒN MÁY Thiết kế động học cho máy là lựa chọn các phương án truyền động và xác định các hệ thống truyền động của máy, ... kim loại, lực cắt khơng thay đổi và khơng phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép Lực này nhỏ hơn rất nhiều so với lực cắt u cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt dao song song v L 4 δ β 2 ∆ H h γ Z ϕ 3 2 1 3 α 1 b Hình 3.10 Ngun lý cắt thép tấm dao nghiêng 1 Dao dưới 3.Dao trên 2 Phơi 4 Rảnh trượt SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 27 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm Loại máy này lưỡi... các loại kết cấu máy và dao để chọn phương án sử dụng cho máy cắt thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt 3.5.1 Máy cắt dao thẳng song song 3.5.1.1 Cơng dụng và các thơng số cơ bản + Cơng dụng: Máy cắt dao thẳng song song dùng để cắt các loại phơi và sản phẩm có tiết diện vng, chữ nhật, tròn máy thường đặt sau máy cán phơi, cán phá, cán hình cỡ lớn có tiết diện sản phẩm là đơn giản Máy có nhiệm vụ cắt bỏ phần... dày h max = 20mm, lúc này lực cắt sẽ rất lớn nên u cầu về độ bền của dao cũng như thân máy cao, rung động mạnh, vì vậy ta khơng sử dụng phương pháp này để thiết kế SVTH: Hồng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 28 Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm - Phương pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phương pháp này tuy lực cắt nhỏ nhưng tốc độ cắt chậm hơn, năng suất thấp khi cắt thép tấm có chiều dày lớn, do đó phương... Phương pháp cắt bằng dao có lưỡi nghiêng: Phương pháp này tuy mép cắt khơng được thẳng và đẹp nhưng lực cắt cần thiết khơng u cầu lớn, có thể cắt theo những đường cắt cong, do đó khơng u cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy ít rung động đến xung quanh, do vậy ta dùng phương án lưỡi dao cắt nghiêng để thiết kế máy CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC MÁY 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG Một kết cấu được... trên máy cắt tấm dao nghiêng Ztối ưu = 1/30 h Có các loại máy cắt thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt như máy cắt dao thẳng song song, máy cắt dao nghiêng, máy cắt dao đĩa, Phương pháp cắt thép tấm bằng áp lực lưỡi cắt có ưu điểm : có năng suất cao, có thể tạo lực cắt bằng các phương pháp khác nhau, giá thành rẻ, dễ tiến hành cơ khí hố và tự động hố, phương pháp này phù hợp với ngành cơ khí nước ta hiện... đem cắt bmax= 3000(mm) ∆: Độ trùng dao để đảm bảo cắt hết chiều rộng tấm thép ∆ = (10 ÷ 20 ) mm , chọn ∆ = 15 (mm) L: Chiều rộng dao: L = 3080 (mm) hmax: Chiều dày lớn nhất của tấm thép do đó chiều dài hành trình cắt H: H = y + hmax + bmax.tg ϕ + ∆ H= 3 0+2 0 +3 080 tg40 +1 5 = 280 (mm) 4.2.4 Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, năng suất cắt, ... mép cắt, mặt khác vận tốc cắt còn ảnh hưởng đến độ rung động va đập của máy Vì vậy cần phải tính và chọn vận tốc cắt hợp lý để máy làm việc tốt, đạt năng suất và u cầu thiết kế Đối với cắt thép tấm, với chiều dày tấm thép cắt a max = 20mm là khá lớn, vì vậy vận tốc cắt nằm trong khoảng (5 ÷ 100 )mm/s, với amax như vậy ta chọn: v = 50(mm/s) * Xác định thời gian đi xuống của đầu dao trên: Thời gian cắt