thiết kế máy dập cổ áo

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, việc thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực được em lựa chọn để thực hiện luận văn tốt nghiệp và tạo một hướng nghiên cứu về việc ứng dụng thủy lự

Qua thời gian học tập và thực tập tốt nghiệp, được làm việc, được tham khảo và tìm hiểu cận cảnh một phần của kỹ thuật cơ khí trong và ngoài nước Em đã nắm được phần nào kiến thức cũng như kinh nghiệm của đường hướng cho một người làm kỹ thuật cơ khí

Nhiệm vụ của luận văn: Thiết kế máy dập cổ áo

Máy dập là đề tài đã và đang được nghiên cứu và thực hiện chế tạo rất nhiều bởi tính thiết thực đối với yêu cầu và sự đa dạng trong khả năng sản xuất Tuy nhiên, với xu hướng kết hợp cơ khí cùng một số ngành kỹ thuật khác và đòi hỏi về giải phóng sức lao động, an toàn, thân thiện và thuận tiện trong tương tác, máy dập ngày nay có xu hướng tự động hóa và được điều khiển cách ly

Tuy thiếu sót là khó tránh khỏi vì hạn chế trong năng lực của sinh viên Em mong nhận được mọi sự đóng góp không chỉ trong phạm vi luận văn mà còn về chuyên môn

Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến Thầy PGS.TS Phan Đình Huấn đã tận tình hướng dẫn cũng như tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn, cảm

ơn các thầy cô trong khoa cơ khí và bộ môn thiết kế máy, cảm ơn các đàn anh làm cơ khí

đi trước trong công ty TNHH Công Nghệ Sài Gòn cùng các bạn bè và gia đình vì những hướng dẫn, giúp đỡ và động viên

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 05 năm 2019

TÓM TẮT LUẬN VĂN

- Trong giai đoạn hiện nay, với những bước tiến như vũ bão của nền khoa học

kỹ thuật ở trên thế giới cũng như tại Việt Nam, nhiệm vụ hiện nay là giải

phóng sức lao động của con người, thay thế bằng máy tự động

- Xuất phát từ các cuộc khảo sát thì ta có thể thấy thị trường tại Việt Nam chiếm phần lớn doanh nghiệp nhỏ và vừa Đề tài: Thiết kế máy dập cổ áo, thực hiện với mục tiêu hướng đến những cơ sở sản xuất nhỏ và vừa Đáp ứng cho nhu cầu sản xuất hàng hóa tại Việt Nam cũng như xuất khẩu ra thế giới

- Luận văn gồm 4 Chương:

 Chương I: Tổng quan

 Chương II: Phân tích, chọn phương án

 Chương III: Thiết kế máy

 Chương IV: Kết luận

MỤC LỤC

ĐỀ MỤC

LỜI MỞ ĐẦU i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU v

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1

I Công nghệ tạo hình tấm 1

1 Công nghệ gia công áp lực 1

2 Công nghệ dập tấm 1

II Thực trạng ngành dập tạo hình ở Việt Nam 2

III Thiết kế - chế tạo máy dập tự động 4

1 Yêu cầu thực tế 4

2 Yêu cầu kỹ thuật 5

3 Kết luận 5

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, CHỌN PHƯƠNG ÁN 8

I Thiết bị dập tạo hình 8

1 Đặc điểm 8

2 Phân loại 9

3 Các phương án khả thi 9

II Phân tích đặc điểm từng phương án 9

1 Phương án máy ép trục khuỷu 10

2 Phương án máy ép vít 14

3 Phương án máy ép thủy lực 18

III Đánh giá, chọn phương án phù hợp 24

1 Đánh giá – so sánh 24

2 Chọn phương án phù hợp 25

IV Phương án thiết kế 25

V Kết luận 25

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MÁY 26

I Yêu cầu kỹ thuật, phân tích phôi 26

1 PVC 26

2 PET 29

II Thiết kế hệ thống cơ khí 32

1 Động cơ và hộp giảm tốc 32

2 Tính toán bộ truyền đai 48

3 Tính toán bộ truyền bánh răng 51

4 Tính toán thiết kế trục 59

5 Tính toán chọn ổ lăn 64

II Thiết kế hệ thống thủy lực 65

1 Phương án bố trí hệ thống thủy lực 65

2 Tính toán công suất bộ phận công tác 66

3 Tính toán chọn các phần tử mạch thủy lực 69

4 Tính toán chọn bơm 72

5 Tính toán chọn động cơ 78

6 Tính toán chọn van phân phối 79

7 Tính toán chọn van an toàn 84

8 Tính toán chọn các phần tử khác 88

9 Tổng hợp các phần tử thủy lực trong mạch 93

III Thiết kế hệ khuôn dập 97

1 Phân loại 97

2 Kết cấu khuôn 98

3 Thiết kế khuôn 99

IV Thiết kế hệ điều khiển 100

1 Khái niệm 100

2 Giới thiệu 101

3 Sơ đồ giải thuật 105

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 107

I Kết quả 107

II Hướng phát triển 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1.1: Các sản phẩm dập tạo hình tấm kim loại – phi kim 2

Hình 1.2: Một số hình ảnh máy dập 3

Hình 1.3: Sản phẩm nịt cổ áo sơ mi 4

Hình 1.4: Sản phẩm và ứng dụng thực tế 4

Hình 1.5: Máy dập tự động kiểu thủy lực 6

Hình 1.6: Máy dập tự động 7

Hình 2.1: Vị trí của máy dập trong phân xưởng dập tạo hình 8

Hình 2.2: Phân loại thiết bị dập tạo hình 9

Hình 2.3: Nguyên lý dập trục khuỷu, trường hợp đồng tâm 10

Hình 2.4: Phân loại máy ép trục khuỷu 12

Hình 2.5: Sơ đồ động dập trục khuỷu 13

Hình 2.6: Dạng ren máy ép vít ma sát 14

Hình 2.7: Máy ép vít ma sát 1 đĩa, 2 đĩa, 3 đĩa 16

Hình 2.8: Máy ép vít ma sát đĩa hình côn, dẫn động trực tiếp từ động cơ 16

Hình 2.9: Máy ép vít điện cung Stato 17

Hình 2.10: Máy ép ma sát trục vít 17

Hình 2.11: Nguyên lý thủy lực 18

Hình 2.12: Phân loại máy ép thủy lực gia công vật liệu PKL 19

Hình 2.13: Máy ép thủy lực 20

Hình 2.14: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiều bơm không bình tích áp 20

Hình 2.15: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiều bơm có bình tích áp 21

Hình 2.16: Sơ đồ máy ép dẫn động có bộ tăng áp 22

Hình 2.17: Sơ đồ động học máy ép thủy lực 23

Hình 3.1: Mô hình PVC – n(CH2) 26

Bảng 3.1: Tính chất vật lí nhựa PVC 27

Hình 3.2: Các lĩnh vực ứng dụng PVC trên thế giới 28

Hình 3.3: Các lĩnh vực ứng dụng PVC tại Việt Nam 29

Hình 3.4: Mô hình PET - (C10H8O2)n 29

Bảng 3.2: Tính chất vật lí nhựa PET 30

Hình 3.5: Kích thước sản phẩm độ dày 0.5 mm 31

Hình 3.6: Vấn đề tiêu hao vật liệu 31

Hình 3.7: Nguyên lý truyền động bánh cóc 33

Hình 3.8: Nguyên lý truyền động cơ cấu malte 33

Hình 3.9: Nguyên lý truyền động bánh răng khuyết 34

Hình 3.10: Nguyên lý truyền động bằng động cơ 34

Hình 3.11: Sơ đồ động cụm kéo 37

Hình 3.12: Phân bố ứng suất trên tang do hiện tượng đàn hồi trễ 39

Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ thời gian giữa chu trình dập – cấp phôi 41

Hình 3.14: Bảng thông số động cơ AC Servo Sigma – V của NSX Yaskawa 44

Hình 3.15: Kích thước động cơ 45

Hình 3.16: Bảng khuyên dùng giữa động cơ và hộp giảm tốc 46

Hình 3.17: Bảng thông số moment xoắn đầu ra của giảm tốc YU043, i=4 46

Hình 3.18: Bảng đặc tính của hộp giảm tốc 47

Hình 3.19: Kích thước của hộp giảm tốc loại tiêu chuẩn 48

Hình 3.20: Lực tác dụng bộ truyền 60

Hình 3.21: Kích thước sản phẩm 66

Hình 3.22: Mô hình điều kiện ổn định theo công thức Euler 67

Bảng 3.3: Bảng chọn Xylanh theo tiêu chuẩn 68

Hình 3.23: Bảng thông số chung bơm cánh gạt Yuken có lưu lượng cố định 74

Hình 3.24: Thông số bơm PV2R2 – 65 74

Hình 3.25: Gỉai thích kí hiệu bơm 75

Hình 3.26: Biểu đồ quan hệ giữa Q – p – V – n của bơm 75

Hình 3.27: Kích thước loại ghép mặt bích bơm với mặt bích động cơ (F) 76

Hình 3.28: Kích thước loại có đế dưới (L) 77

Hình 3.29: Hình ảnh bơm cánh gạt đơn và kí hiệu 77

Hình 3.30: Bảng tra catalogue động cơ Siemens 78

Hình 3.31: Kết cấu và kí hiệu của van solenoid 4/3 điều khiển trực tiếp 79

Hình 3.32: Bảng tra van phân phối Yuken 80

Hình 3.33: Cấu tạo van 4/3 80

Hình 3.34 : Bảng giài thích ký hiệu van 81

Hình 3.35: Phân loại con trượt 82

Hình 3.36: Bảng đặc tính tổn áp đối với Van DSHG – 03 82

Hình 3.37: Bảng hiệu chỉnh tổn áp đối với các loại dầu khác 83

Hình 3.38: Thông số kích thước van 84

Hình 3.39: Van áp suất dòng VT và BG của Yuken 85

Hình 3.40: Bảng thông số van 86

Hình 3.41: Bảng giải thích kí hiệu van 86

Hình 3.42: Kích thước van 87

Hình 3.43: Bảng thông số ống thủy lực của ALFAGOMMA dòng 8T8AA 88

Bảng 3.4: Bảng tra lựa chọn bộ lọc theo lưu lượng và kích thước 92

Hình 3.44 : Bộ lọc SFN và kích thước 92

Bảng 3.5 : Thành phần hóa học Thép SKD 11 97

Bàng 3.6: Bảng hướng dẫn xử lí nhiệt 98

Bàng 3.6: Bảng đặc tính xử lí nhiệt 98

Hình 3.45: Kết cấu khuôn cắt 100

Hình 3.46: Kết cấu khuôn trên 100

Hình 3.47: Kết cấu khuôn dưới 100

Bảng 3.7: Họ PLC Misubishi FXN 102

Hình 3.48: Sơ đồ đấu nối ngõ vào PLC 103

Hình 3.49: Sơ đồ đấu nối ngõ ra PLC với relay 103

Hình 3.50: Sơ đồ đấu nối ngõ ra PLC với transitor 104

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I Công nghệ dập tạo hình tấm

1 Công nghệ gia công áp lực:

Công nghệ gia công áp lực đã có từ hàng ngàn năm nay, nó được phát triển không ngừng như các ngành khoa học kĩ thuật khác Công nghệ phát triển đòi hỏi thiết bị cũng không ngừng được hoàn thiện và cải tiến hơn Ngày nay, việc gia công chế tạo các chi tiết máy cũng như các sản phẩm cơ khí nói chung bằng phương pháp gia công áp lực chiếm khoảng 60-70% các sản phẩm cơ khí

Phương pháp gia công áp lực cho năng suất cao mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Số lượng máy dập không ngừng tăng lên và được cải tiến hiện đại hơn để đáp ứng các yêu cầu đặt ra của công nghệ

Ở các nước phát triển, các máy ép cơ khí, máy ép thủy lực, máy búa chiếm 1/3 tổng

số các máy gia công cơ khí Một số máy được tự động hóa điều khiển theo chương trình CNC và PLC

Máy búa lớn nhất hiện nay có bộ phận rơi đến hàng chục tấn Máy ép thủy lực có lực ép lớn nhất lên đến hàng trăm nghìn kN

Dập tấm thường được thực hiện ở trạng thái nguội (còn được gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S =< 4mm) hoặc có thể dập ở trạng thái nóng khi chiều dày phôi lớn Khả năng tạo hình: Cắt hình, đột lỗ, dập vuốt, uốn,…

Ưu điểm:

- Đơn giản hóa những công việc phức tạp bằng thiết bị và khuôn

- Chế tạo những chi tiết phức tạp mà các Phương pháp gia công kim loại khác khó khan

- Độ chính xác sản phẩm tương đối cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần gia công cơ

- Tiết kiệm nguyên vật liệu

- Qúa trình, thao tác vận hành đơn giản

- Dạng sản xuất thường là loạt lớn và hàng khối

- Vật liệu đa dạng: Kim loại, techtolit, hetinac và các loại chất dẻo,… [2, tr 9, 10]

Hình 1.1: Các sản phẩm dập tạo hình tấm kim loại – phi kim

II Thực trạng ngành dập tạo hình ở Việt Nam:

Ở nước ta hiện nay, tuy sự phát triển các ngành công nghiệp đã có những thành tựu nhất định nhưng nền tảng của công nghiệp – cơ khí chế tạo vẫn chưa thật sự đáp ứng các yêu cầu sản xuất, nhất là ngành cơ khí chế tạo máy Trước những năm 1990 chủ yếu do

sự viện trợ của Liên Xô, Trung Quốc, các nước XHCN Đông Âu, nên các thiết bị cũng từ nguồn các nước này là chính Trong những năm gần đây, việc hội nhập vào môi trường quốc tế đem lại cho Việt Nam những nhà cung cấp máy móc khác, tiêu biểu như Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ và các nước thuộc khối EU

Trong sản xuất ở nước ta hiện nay, máy dập được sử dụng khá rộng rãi và chiếm tỷ trọng lớn ở các nhà máy, xí nghiệp sản xuất nhiều mặt hàng đa dạng, ví dụ như trong sản xuất oto, máy điện, đồ gia dụng,… Tuy nhiên, hầu hết các máy móc trên thị trường đều được nhập khẩu từ các thị trường nước ngoài, gần như chưa có các sản phẩm máy dập được sản xuất trong nước Chính vì thế, việc nghiên cứu – thiết kế - chế tạo những sản phẩm cung ứng cho nhu cầu của công nghiệp trở nên cần thiết, cần được quan tâm

Hình 1.2: Một số hình ảnh máy dập kiểu trục khuỷu

III Thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực

- Độ tin cậy hệ thống cao

- Dễ vận hành, kiểm soát sản xuất

- Dễ bảo trì, sửa chữa, thay thế thiết bị

Hình 1.4: Sản phẩm và ứng dụng thực tế

2 Yêu cầu kỹ thuật:

Thiết kế máy dập tự động kiểu thủy lực:

- Lực dập tối đa: 5 tấn (50 kN)

- Năng suất: 5000 sản phẩm/giờ

- Tối ưu khả năng sử dụng phôi

- Nguyên lý đơn giản, hạn chế va đập, …

- Kết cấu đơn giản, dễ bảo trì, sửa chữa …

3 Kết luận

Công nghệ dập nói chung và dập tấm nói riêng là ngành sản xuất tiềm năng, có năng suất và giá trị kinh tế cao Trong khi đó, phương pháp gia công này ở Việt Nam vẫn chưa khai thác tốt, còn nhiều xí nghiệp sản xuất sản phẩm thủ công, năng suất thấp Do

đó, vấn đề gia tăng thiết bị sản xuất ngành dập (dập khối, dập tấm, chồn, uốn,…) cần được đầu tư phát triển để làm nền tảng cho sự phát triển ngành và của nền công nghiệp, kinh tế

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, việc thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực được em lựa chọn để thực hiện luận văn tốt nghiệp và tạo một hướng nghiên cứu về việc ứng dụng thủy lực vào ngành dập mà cụ thể là áp dụng đầu tiên vào công nghệ dập tấm Đây không phải là một hướng đi mới trên thế giới (các nước công nghiệp đã nghiên cứu

và áp dụng nhiều và đa dạng thủy lực vào ngành sản xuất này) nhưng ở Việt Nam nó vẫn còn khá mới mẽ, chủ yếu là nhập các thiết bị, máy móc chi phí cao từ nước ngoài để sử dụng Vấn đề kinh tế chi phí này phần nào tác động làm kiềm hãm sự gia tăng sản xuất ở ngành công nghiệp này

Chính vì thế, việc nghiên cứu, nắm bắt công nghệ chế tạo máy công nghiệp sẽ trở thành nền tảng thúc đẩy gia tăng sản xuất, tạo động lực cho nền kinh tế Việt Nam đang vươn lên

Trong khuôn khổ luận văn này, việc thực hiện thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực trên nền tảng thiết kế, cải tiến mô hình máy dập cơ (sử dụng trục khuỷu) Qua đó, ứng dụng thủy lực thay thế lực dập từ trục khuỷu, cải tiến module cấp phôi cuộn (tối thiểu hao phí nguyên liệu) và tự động hóa bán phần hệ thống

Thiết kế đã được một Công ty công nghệ chế tạo và đưa vào sản xuất tại một xí nghiệp sản xuất bao bì ở TP Hồ Chí Minh

Hình 1.5: Máy dập tự động kiểu thủy lực

Hình 1.6: Máy dập tự động

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

+ Máy ép: khi làm việc, lực tác dụng vào vật là lực tĩnh Được úng dụng đa dạng trong các lĩnh vực: cắt phôi thanh-tấm, rèn, dập khối (nóng hoặc nguội), ép chảy, dập tấm, chuồn, nắn,…

MÁY DẬP

Máy búa

Máy búa hơi nước không khí nén

Máy búa không khí nén

Máy búa cơ khí

Máy búa thủy lực

Máy ép

Máy ép cơ khí

Máy ép thủy lực

Các máy ép thủy lực (không liên kết cứng, khác máy búa ở đường cong biễu diễn tốc độ)

Các máy ép cơ khí (chuyển động máy nhờ liên kết cứng) Các máy cán rèn quay (Các bộ phận thực hiện chuyển động quay, vận tốc hằng số) Các máy dập xung (tốc độ làm việc ≤ 300

m/s)

Theo đặc điểm công nghệ

1 Phương án máy ép trục khuỷu:

- Là một trong những phương pháp dập sử dụng lực ép cơ khí từ chuyển động của trục khuỷu, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Máy dập trục khuỷu dùng chủ yếu để dập tấm, dập thể tích nóng, nguội, cắt phôi và thực hiện

nhiều nguyên công khác trong gia công áp lực

1.1 Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.3: Nguyên lý dập trục khuỷu, trường hợp đồng tâm, [15, trang 15]

- Nguyên lý: Máy dập trục khuỷu ứng dụng nguyên lý tay quay-con trượt Biến

chuyển động quay của trục khuỷu (Vai trò tay quay) thành chuyển động tịnh tiến

của đầu trượt (Vai trò con trượt) Đầu trượt mang khuôn dập tạo hình sản phẩm

Hmin - Hmax: chiều cao khép kín nhỏ nhất-lớn nhất của máy

S: hành trình toàn bộ của máy

Sα: hành trình tức thời của máy tương ứng với góc quay α α: góc quay của trục khuỷu tính

từ đường trục tới bán kính khuỷu (ngược chiều quay trục khuỷu) β: góc kẹp giữa biên và đường trục

R, L: bán kính khuỷu và chiều dài biên R = OA, L = AB

Ω: tốc độ góc (coi không đổi) của trục khuỷu

K: hệ số tay biên K = R/L

B1, B2: điểm chết trên và dưới của máy

1.2 Phân loại:

- Có nhiều cách phân loại máy ép trục khuỷu:

+ Dựa vào dấu hiệu động học – Kết cấu xích động học của cơ cấu chấp hành + Theo số cơ cấu chấp hành

+ Theo cấu tạo máy

+ Theo tính năng công nghệ: đây là phương pháp được nhiều người thừa nhận nhất

- Phân loại theo tính năng công nghệ:

Hình 2.4: Phân loại máy ép trục khuỷu, [5, trang 11]

tự động

có nhiều vị trí

có truyền động phía

dưới máy tự động có đầu trượt tùy động

dập thể tích

công dụng

máy cắt thép hình

và thép vụn máy ép dập nóng máy rèn ngang máy ép dập nổi máy ép cắt máy ép uốn và nắn máy rèn hướng kính

tự động

để dập nguội

để dập nóng và nửa nóng uốn

cán rèn

1.3 Sơ đồ động học:

Hình 2.5: Sơ đồ động dập trục khuỷu, [15, trang 13]

Động cơ 1 quay, thông qua bộ truyền đai 2, moment được truyền từ động cơ qua trục bánh đà 4 Khi làm việc, bộ li hợp 3 đóng dẫn động từ bánh đà đến trục khuỷu 5, trục khuỷu quay kéo tay biên 6 chuyển động song phẳng, thông qua cơ cấu tay quay - con trượt này (khâu 5 và 6), chuyển động quay của trục khuỷu biến đổi thành chuyển động tính tiến của đầu trượt 7 tạo nên hành trình dập

Thông qua bộ truyền đai với bánh đà có đường kính thiết kế lớn, moment của động cơ được tăng lên nhiều (số vòng quay giảm), truyền chuyển động cho trục khuỷu moment rất lớn, tão nên lực dập lớn cho đầu dập

Trên hành trình dập, đầu trượt được dẫn hướng bằng bộ dẫn hướng 8 và mang khuôn dập thực hiện tạo hình sản phẩm bằng phương pháp biến dạng với áp lực dập

11 Cơ cấu lấy sản phẩm

12 Cơ cấu thu hồi phế liệu

13 Cơ cấu cấp phôi

14 Phễu tiếp liệu

15 Hệ thống truyền động cho phễu

16 Truyền động cơ cấu cung cấp

17 Phanh

Các cơ cấu 11, 12, 13 thực hiện tuần tự các bước trong quá trình dập 1 sản phẩm (cấp phôi, thu sản phẩm, tập trung phoi) Phôi được cấp từ phễu tiếp liệu 14 đến cơ cấu cấp phôi 13 Phễu cấp được truyền động bới hệ truyền động phễu 15 Toàn bộ cơ cấu cấp phôi được truyền động thông qua cơ cấu truyền động 16 được liên kết với trục khuỷu Khi nhả li hợp, phanh 17 làm việc làm cho trục khuỷu ngừng quay

Qúa trình máy hoạt động được điều khiển bằng bộ khí cụ điện hay PLC

1.4 Đặc điểm:

- Là loại thiết bị dập thông dụng nhất (cho cả dập khối và dập tấm)

- Cho năng suất cao, dễ dây chuyền hóa trong sản xuất hàng loạt

- Lực lớn, tốc độ nhanh là ưu điểm so với các loại máy khác

- Hành trình cứng (2 lần độ lệch tâm trục khuỷu) nên dễ bị kẹt máy tại 2 điểm chết của hành trình

- Hành trình ngắn, không thay đổi được

- Khả năng thay đổi chế độ kém linh hoạt, thích hợp cho sản xuất hàng loạt, ổn định

- Kết cấu đơn giản, các chi tiết chế tạo phức tạp

- Các chi tiết làm việc với cường độ lớn, va đập gây tiếng ồnƯ

2 Phương án máy ép vít:

2.1 Nguyên lý hoạt động:

Sử dụng trục vít – đai ốc với ren không tự hãm: Góc nâng ren lớn hơn góc ma sát

Răng ren là hình vuông hoặc ren Archimedes: đảm bảo độ bền lớn

Hình 2.6: Dạng ren máy ép vít ma sát

Công thức lực ép:

T =

tan ( ) [12, trang 344, CT 8.4]

Xét máy ép vít ma sát với vít quay và tịnh tiến, đai ốc đứng yên

- Phần động (quay và tịnh tiến), bao gồm:

Phần động được truyền dẫn sẽ chuyển động xuống dưới với vận rốc nhất định để tạo

ra năng lượng làm biến dạng dẻo vật dập

2.2 Phân loại:

- Căn cứ động học cơ cấu truyền động, có thể phân máy ép vít thành 3 laoi5 cơ

bản sau:

+ Máy ép vít chuyển động xoắn

+ Máy ép vít chuyển động quay

+ Máy ép vít chuyển động tịnh tiến

- Căn cứ vào cơ cấu dẫn động và cơ cấu truyền:

+ Máy ép vít ma sát : 1 đĩa, 2 đĩa, 3 đĩa, đĩa hình côn

+ Máy ép vít điện cung

+ Máy ép vít thủy lực

+ Máy ép vít khí nén

Hình 2.7: Máy ép vít ma sát 1 đĩa, 2 đĩa, 3 đĩa

Hình 2.8: Máy ép vít ma sát đĩa hình côn, dẫn động trực tiếp từ động cơ

Hình 2.9: Máy ép vít điện cung Stato

Gỉai thích: Từ động cơ truyền chuyển động qua bộ truyền đai (không vẽ trên hình),

đến bánh ma sát chủ động 1, truyền chuyển động cho bánh ma sát 2, làm trục vít 3 quay

Do đai ốc 4 cố định, nên trục vít 3 vửa quay vừa tịnh tiến lên/xuống tùy thuộc chiều quay của bánh 1, thông qua khớp cầu 6, đầu trượt 7 sẽ tịnh tiến lên/xuống Theo đầu trượt 7 sẽ lắp búa hoặc nửa khuôn trên

- So với máy dập trục khuỷu cùng cỡ, vít ma sát có thể sử dụng để chế tạo sản phẩm

có kích thước lớn hơn Hành trình lớn hơn máy dập trục khuỷu nên có thể dập được các vậy dập cao hơn

- Không cho phép dập lệch tâm do đặc điểm kết cấu của máy (sẽ làm cong vít khi dập)

- Máy có cơ cấu đẩy dưới cho nên có thể dập được các chi tiết có chuôi dài với góc nghiêng lòng khuôn không đáng kể

- Trên máy dập ma sát vít có thể dùng khuôn kín, ép chảy hoặc khuôn dập với cối ép

Nếu ta có hệ xylanh-pittong được nối với nhau bằng ống dẫn, bên trong chứa đầy chất lỏng Dưới tác dụng ngoại lực lên đầu pittong có tiết diện đầu A1 là F1 sẽ tạo ra một

áp suất trong ống chất lỏng p, gọi là áp suất thủy tĩnh Theo định luật Pascal, áp suất lực

p được truyền cho toàn bộ khối chất lỏng nằm trong xylanh và luôn có hướng vuông góc với mọi thành ống Áp suất chất lỏng được tạo ra có giá trị pF1/A1 Như vậy, do áp suất chất lỏng luôn có chiều vuông góc với pittong nên chúng tạo ra áp lực tác dụng lên đầu pittong tiết diện A2 có giá trị F2  p A. 2 Chính lực này sẽ tạo ra công năng để biến dạng vật liệu

Có nghĩa là, lực luôn bằng tích với tỷ số giữa diện tích Như vậy, tỷ

số càng lớn, áp lực dùng để gia công vật liệu càng lớn

3.2 Phân loại:

- Phân loại theo hình dáng khung máy:

+ Khung máy dạng chứ C (thân hở)

+ Khung máy 2, 4 trụ (thân kín)…

- Phân loại theo chức năng công nghệ:

+ Máy ép thủy lực để gia công kim loại

+ Máy ép thủy lực để gia công phi kim loại

Đối với máy ép thủy lực gia công phi kim loại, ta có:

Hình 2.12: Phân loại máy ép thủy lực gia công vật liệu PKL

ép các tấm phi kim loại

Máy tự động gia công nóng chất dẻo

Gia công bằng phương pháp dùng điện cực Đóng viên và đóng bánh

- Các dạng dẫn động: Nguồn cung cấp chất lỏng cho máy ép quyết định loại dẫn động cho máy ép

Hình 2.13: Phân loại máy ép thủy lực theo loại dẫn động

3.2.1 Máy ép thủy có dẫn động kiểu bơm không bình tích áp

4 Thùng chứa; 5-7 Bộ triệt tải – van tràn;

8 Pump

9 Bộ phân phối 10-12 Van 1 chiều

Hình 2.14: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiểu bơm không có bình tích áp

3.2.2 Máy ép thủy có dẫn động kiểu bơm có bình tích áp

Hình 2.15: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiểu bơm có bình tích áp

1 Máy ép; 2 Van cấp; 3 Dẫn động thủy lực; 4-6,8-10 Các van điều khiển; 7 Van

1 chiều của bộ phân phối; 11 Bộ phân phối; 12 Thùng cấp dầu; 13 Bộ tăng áp trung gian; 14 Van mức tối thiểu; 15 Bình tích áp không có pittong; 16 Máy nén; 17

Thùng của bơm; 18 Bơm; 19 Van an toàn; 20.van giảm tải; 21 Van; 22 Van truyền

3.2.3 Máy ép thủy dẫn động có bộ tăng áp

Hình 2.16: Sơ đồ máy ép dẫn động có bộ tăng áp

1-3 Các van của bộ phân phối; 4 Bộ tăng áp kiểu trục khiểu; 5 Thùng bơm;

6 Bình tích áp không pittong; 7 Bơm kiểu pittong; 8 Khớp nối để đóng bộ tăng áp; 9 Bộ phân phối; 10 Bánh đà; 11 Động cơ điện; 12 Bộ phân phối

3.3 Sơ đồ động học:

Hình 2.17: Sơ đồ động học máy ép thủy lực

Giai thích: khi chưa điều khiển van 3, dầu bơm theo đưòng ống 1 vào cửa P, ra

cửa T về bể theo đường 9 Khi van 3 được điều khiển ở trạng thái x, dầu cấp vào cửa P, ra

cửa B vào khoang trên xi lanh 4, đẩy pittông 5, do đó đẩy đầu trượt 7 đi xuống thực hiện

- Có thể gia công các chi tiết từ tấm mỏng đến các chi tiết lớn, tấm dày,…

- Tốc độ biến dạng nhỏ hơn (5 – 10) lần so với máy dập trục khuỷu (2,5 – 5) cm/s,

KL biến dạng triệt để, đồng đều

III Đánh giá, chọn phương án phù hợp:

1 Đánh giá – so sánh:

1.1 Phương án trục khuỷu:

Ưu điểm:

- Sử dụng rộng rãi, thuận lợi cho việc thiết kế, cải tiến

- Sử dụng máy và kết cấu máy đơn giản

- Với khả năng cho năng suất cao, … dễ dây chuyền hóa trong sản xuất hàng loạt

- Lực dập lớn, nguyên lý đơn giản

- Làm việc chế độ cố định, khó thay đổi chế độ làm việc

- Quá trình bảo trì, sửa chữa, thay thế khó do các chi tiết cần phải gia công, không có sẵn

- Kích thước vật có thể gia công đa dạng

- So với trục khuỷu cùng cỡ, có thể chế tạo được sản phẩm có kích thước lớn hơn

Nhược điểm

- Hành trình dập không được lệch tâm, sẽ bị cong vít, thích hợp gia công chi tiết tròn xoay hoặc lực dập phân bố đều

- Luôn đảm bảo chiều cao vật hay khuôn lớn hơn 1 giá trị

- Năng suất thấp hơn so với phương pháp trục khuỷu và thủy lực

[3], [5], [6], [15]

1.3 Phương án thủy lực:

Ưu điểm:

- Dễ điều khiển, tự động hóa

- Tốc độ, lực dập có thể thay đổi theo yêu cầu làm việc

- Kết cấu máy đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt

- Các chi tiết đơn giản, có sẵn theo tiêu chuẩn

- Các chi tiết thủy lực tiêu chuẩn, có thể thay đổi trên nền thiết kế trước nhằm cải tiến

hệ thống

Nhược điểm:

- Năng suất thấp hơn so với phương trục khuỷu

- Hệ thống thủy lực có chi phí đầu tư cao

Với yêu cầu hệ thống làm việc êm, tránh tiếng ồn quá mức thì phương án trục

khuỷu có phần hạn chế Mặc khác, phương án thủy lực với thiết kế đơn giản, các thiết bị thủy lực tiêu chuẩn có sẵn trên thị trường nên có thể sản xuất, lắp ráp nhanh

Ngoài ra, thiết kế sử dụng tại xí nghiệp sản xuất bao bì cỡ nhỏ nên cần thiết kế có khả năng đáp ứng, thích nghi sản xuất cao, dễ thay đổi cải tiến nên với phương án thủy lực thỏa mãn các tiêu chí trên

IV Phương án thiết kế:

Phương án máy dập thủy lực đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật, năng suất và

có ưu điểm phù hợp với việc sản xuất ở các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ Ngoài ra, khả năng tự động hóa cao, dễ bảo trì, sữa chữa, thay thế cũng là yếu tố cần thiết cho hoạt động sản xuất

V Kết luận:

Sử dụng phương án máy dập kiểu thủy lực ngoài việc tận dụng những ưu điểm nổi bật của thủy lực mà còn là một hướng thiết kế vừa ứng dụng vừa thử nghiệm thủy lực vào công nghệ dập năng suất cao

Với thực tế chế tạo, việc chọn phương án thủy lực đã đáp ứng đầy đủ được yêu cầu

kỹ thuật Tuy nhiên cần cải tiến để hoàn thiện hơn

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MÁY

I Yêu cầu kỹ thuật, Phân tích phôi

Yêu cầu kỹ thuật

- Lực dập: 5 tấn

- Năng suất: 5000 sản phẩm/giờ

- Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt

- Tối ưu khả năng sử dụng phôi

- Ứng dụng điều khiển tự động

Phân tích phôi

Sản phẩm dập của máy là các loại nhựa PVC, PET được sử dụng khá nhiều tại Việt Nam Tìm hiểu tính chất của vật liệu phôi cung cấp cho người thiết kế đầy đủ thông tin nhằm tính toán phù hợp các thông số kỹ thuật

khi gia công

1 PVC

1.1 Giới thiệu

Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triển

hơn 100 năm qua Năm 1835 lần đầu tiên Henri

Regnault đã tổng hợp được vinylclorua, nguyên

liệu chính để tạo nên PVC Polyvinyl clorua được

quan sát thấy lần đầu tiên 1872 bởi Baumann khi

phơi ống nghiệm chứa vinylclorua dưới ánh sáng

mặt trời, sản phẩm tạo ra có dạng bột màu trắng

và bản chất hóa học của nó chưa được xác định

Các nghiên cứu về sự tạo thành PVC đầy đủ hơn

đã được công bố vào năm 1912 do Iwan

Ostromislensky (Nga) và Fritz Klatte (Đức)

nghiên cứu độc lập Tuy nhiên polyme mới này

vẫn không được ứng dụng và không được chú ý

quan tâm nhiều, bởi tính kém ổn định, cứng và rất

khó gia công Cuối thế kỷ 19, các sản phẩm như axetylen và clo đang trong tình trạng khủng hoảng thừa, việc có thể sản xuất được PVC từ các nguyên liệu này là một giải pháp rất hữu hiệu Năm 1926, khi tiến sỹ Waldo Semon vô tình phát hiện ra chất hoá dẻo cho PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắc phục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu về chất ổn định cho PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức nhưng phải đến năm 1937, PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức và sau đó là ở Mỹ

1.2 Tính chất vật lý

Hình 3.1: Mô hình PVC - n(CH 2 )

PVC có dạng bột màu trắng hoặc màu vàng nhạt PVC tồn tại ở hai dạng là huyền phù (PVC.S - PVC Suspension) và nhũ tương (PVC.E - PVC Emulsion) PVC.S có kích thước hạt lớn từ 20 - 150 micron PVC.E nhũ tương có độ mịn cao

PVC không độc, nó chỉ độc bởi phụ gia, monome VC còn dư, và khi gia công chế tạo sản phẩm do sự tách thoát HCl PVC chịu va đập kém Để tăng cường tính va đập cho PVC thường dùng chủ yếu các chất sau: MBS, ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5 - 15% PVC là loại vật liệu cách điện tốt, các vật liệu cách điện từ PVC thường sử dụng thêm các chất hóa dẻo tạo cho PVC này có tính mềm dẻo cao hơn, dai và dễ gia công hơn

Tỉ trọng của PVC vào khoảng từ 1,25 đến 1,46 g/cm3 (nhựa chìm trong nước), cao hơn so với một số loại nhựa khác như PE, PP, EVA (nhựa nổi trong nước)

nó nên ống nhựa được phân làm 2 loại:

Ống nhựa cứng (uPVC) không chứa chất làm dẻo

Ống nhựa mềm PVC được thêm chất làm dẻo như DOP

Từ 900C tới 1000

C thì dùng trong công nghiệp

Nhựa PVC dùng làm dây cáp thường được pha thêm các chất phụ gia chống cháy giúp tăng tính an toàn

 Màng nhựa PVC

Màng nhựa PVC có màng cứng, màng bán cứng hay màng mềm tùy vào hàm lượng hóa dẻo trong nhựa PVC như: Hexamoll DINCH, DOP, …

 Màng nhựa PVC được dùng để đóng gói sản phẩm, bao bì, áo mưa, …

Thanh uPVC (Unplasticized PVC) gồm các chất như Polymers Arylic tạo độ bền, các chất ổn định giúp chịu nhiệt và chống tia UV, chất sáp làm bóng bề mặt

Là loại nhựa chịu nhiệt cao, nhiệt độ nóng chảy là 10000C, chịu nhiệt cao nhưng không cháy

Dùng làm tấm nhựa PVC, vách ngăn PVC, cửa sổ, tấm nhựa Arylic, …

Hình 3.2: Các lĩnh vực ứng dụng PVC trên thế giới

Hình 3.3: Các lĩnh vực ứng dụng PVC tại Việt Nam

2 PET:

2.1 Giới thiệu

PET- Polyethylene terephthalate được tìm ra vào năm 1941 bởi Calico Printer’

Association của Manchester Chai PET được sản xuất vào năm 1973

Hình 3.4: Mô hình PET - (C10H8O2)n

Các đặc tính của PET được quyết định bởi quá trình xử lý nhiệt, nó có thể tồn tại cả hai: vô định hình (trong suốt) và ở dạng kết tinh ( màu trắng đục) Monomer của PET có thể được tổng hợp bởi phản ứng ester hóa giữa acid terepthalic và ethylene glycol tạo ra nước, hoặc phản ứng transester hóa giữa ethylene glycol và dimethyl terepthalate,

methanol là sản phẩm Sự polymer hóa được tiến hành bởi một quá trình đa trùng ngưng của các monomer (ngay lập tức sau quá trình ester hóa hoặc transester hóa ) với ethylene glycol là sản phẩm (ethylene glycol được thu hồi trong sản xuất )

PET được sản xuất dưới tên thương mại Arnite, Impet và Rynite, Ertalyte,

Hostaphan, Melinex và Mylar films, và Dacron, Diolen, Terylene và Trevira fibers PET có thể được bọc bởi vỏ cứng hay làm vỏ cứng bọc vật dụng, quyết định bởi bề dày lớp và lượng nhựa cần thiết Nó tạo thành một màng chống thấm khí và ẩm rất tốt Chai PET chứa được các loại thức uống như rượu và các loại khác, bền và chịu được va đập mạnh PET có màu tự nhiên với độ trong suốt cao

PET có thể kéo thành màng mỏng ( thường được gọi với tên thương mại là mylar) PET thường được bao bọc với nhôm để làm giảm tính dẫn từ, làm cho nó có tính phản chiếu và chắn sáng Chai PET là một loại vật đựng rất tốt và được sử dụng rộng rãi để đựng đồ uống lỏng PET hoặc Dacron cũng được sử dụng như là một lớp vật liệu cách nhiệt phủ phần ngoài của trạm vũ trụ quốc tế (ISS) Ngoài ra, sự kẹp PET vào giữa màng polyvinyl alcol sẽ làm tăng sự ngăn thẩm thấu khí oxygen

Khi có sự gia cường hạt hay sợi thủy tinh, nó trở nên cứng một cách đáng kể và bền hơn PET là một dạng bán bán kết tinh, được mua bán dưới tên thương mại là Rynite, Arnite, Hostadur&Crastin

2.3 Tính chất vật lý

Một trong những đặc tính quan trọng của PET là độ nhớt

Độ nhớt của chất được decilit/gram (dl/g) phụ thuộc vào độ dài mạch polymer Độ dài mạch của polymer càng dài, độ rắn càng cao, nên độ nhớt càng cao Độ dài của một polymer của thể được đều chỉnh thông qua quá trình polymer hóa

Độ giãn dài giới hạn 50 - 150%

Vấn đề đã tồn tại từ lâu trong ngành sản xuất sản phẩm là sự tổn hao nguyên liệu bắt buộc khi gia công dập sản phẩm Ở các hệ thống dập cơ trước đây, bộ phận cấp phôi cuộn chủ yếu sử dụng các bộ truyền cơ với ưu điểm là năng suất cao, làm việc ổn định Tuy nhiên, việc cấp phôi cuộn bằng hệ thống cơ thông thường có nhược điểm là bộ

truyền thường kém chính xác và khó thay đổi lượng cấp Nên thay đổi hệ thống cơ được điều chỉnh chính xác bằng động cơ hiện đại

4 Kết luận:

Nhựa PVC được sử dụng rất phổ biến trong nhiều ngành sản xuất, đặc biệt là

nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất sản phẩm nịt cổ áo sơ mi So với PVC, nhựa PET chỉ mới sử dụng trong ngành sản xuất này Tuy nhiên, PET đã cho thấy nhưng ưu điểm hơn hẳn như chi phí thấp, độ cứng vững cao hơn PVC

Mặc dù vậy, so với PVC, PET có độ giản dài tương đối cao hơn, do đó việc gia công khó khăn hơn

1 Động cơ và hộp giảm tốc

1.1 Các phương án

Phôi để sản xuất là dạng phôi tấm có bề rộng, chiều dày nhất định Vì chiều dài lớn nên để thuận tiện trong vận chuyển và sản xuất nên được cuộn lại thành cuộn với đường kính cuộn nhất định

Trong quá trình dập phôi được cấp gián đoạn theo quy trình: Phôi từ cuộn được xả

và cấp – dừng cấp để dập ra sản phẩm – chày đi lên và quá trình cấp được lặp lại

Với yêu cầu nêu trên có thể sử dụng các phương án sau để thực hiện việc cấp phôi (truyền động cho tang kéo phôi vào vùng gia công)

1.1.1 Phương án truyền động cơ khí:

- Cơ cấu bánh cóc con cóc (ratchet mechanisms):

Hình 3.7: Nguyên lý truyền động bánh cóc

Cần lắc 2 đƣợc cơ cấu tay quay thanh truyền truyền động để lắc với vận tốc góc

2

 , dẫn động cho bánh cóc 1 với vận tốc góc 1

- Cơ cấu Malte (Geneva mechanisms):

Hình 3.8: Nguyên lý truyền động cơ cấu malte

Bánh chủ động với chốt dẫn dẫn động bánh có các rãnh, tùy số lƣợng rãnh mà bánh bị động sẽ đƣợc dẫn động với chu kỳ quay gián đoạn mong muốn

- Bánh răng khuyết: