Thiết kế và chế tạo máy tán đinh tán theo phương pháp orbital

Tổng quan về mối ghép đinh tán Mối ghép bằng đinh tán là loại mối ghép không thể tháo được, được sử dụng để ghép các tấm kim loại bằng đinh tán rivet.. Hình 1-1: Cấu tạo mối ghép đinh t

LỜI CẢM ƠN

Thông qua luận văn tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường và tập thể quý thầy cô Khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã ra sức giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế trong suốt thời gian học tập tại trường Đó là những điều hữu ích và thiết thực giúp

em trang bị cho mình những kiến thức nền tảng để hoàn thành luận văn này

Cùng với đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Đình Huấn

đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực tập tại xưởng và làm luận văn tốt nghiệp Nhờ đó, em vừa có thể củng cố kiến thức chuyên môn, vừa có thêm kinh nghiệm thực tiễn cũng như học hỏi được những bài học quý báu về những nhân cách cần có của một người kỹ sư Và em tin rằng, những kiến thức đó cũng sẽ

là hành trang hỗ trợ đắc lực cho em trong công việc mai sau

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn cơ khí khóa 15 vì đã cùng em đồng hành trong khoảng thời gian học tập

Em xin kính chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Trương Minh Khải

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại 4.0, việc nâng cao chất lượng sản xuất, giảm giá thành và tăng sản lượng là điều mà mọi doanh nghiệp cần quan tâm đến để có thể cạnh tranh với các doanh nghiệp khác Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tương đương với các hãng khác Trong bối cảnh nền kinh tế đang gặp phải các vấn đề như chi phí lao động, chi phí vật tư,… ngày càng tăng buộc các doanh nghiệp phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Để làm được điều đó chúng ta cần phải tìm ra một giải pháp công nghệ mới có tính tối ưu hơn

Nhận thức được tầm quan trọng đó, các doanh nghiệp Việt Nam không ngừng cải tiến các máy móc, trang thiết bị hiện đại, tự động hoặc bán tự động hóa sản xuất Ở hầu hết các doanh nghiệp sản xuất kiềm cắt móng tay ở Việt Nam, các công đoạn gần như chỉ làm thủ công Trong đó có một khâu rất quan trọng là khâu tán rivet Để tạo được sản phẩm hàng loạt và chất lượng đảm bảo ta cần phải một người thợ lành nghề và có kinh nghiệm để vận hành máy tán Tuy nhiên tỉ lệ phế phẩm cũng còn rất cao Để giải quyết vấn đề này, cần phải có một máy tán có thể điều khiển hành trình tán và lực tán để sản phẩm đạt được độ đồng nhất

Xuất phát từ những điều trên, kết hợp với thầy hướng dẫn luận văn PGS TS Phan Đình Huấn cùng với công ty Công Nghệ Sài Gòn, em thực hiền đề tài “Thiết kế và chế tạo máy tán đinh tán theo phương pháp orbital” Với những năm gần đây, máy tán rivet được nhập về Việt Nam và phát triển rất nhiều vì nhu cầu lớn của nó

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NÓI ĐẦU ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG TRA viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu về mối ghép đinh tán 1

1.1.1 Tổng quan về mối ghép đinh tán 1

1.1.2 Các loại đinh tán và vật liệu làm đinh tán 1

1.1.3 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 3

1.1.4 Nguyên lý tán rivet 3

1.2 Tổng quan về máy tán rivet trên thế giới và Việt Nam 9

1.2.1 Tình hình nghiên cứu và thị trường máy tán rivet trên thế giới 10

1.2.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ và máy tán rivet ở Việt Nam 10

1.3 Tổng quan sản phẩm kiêm cắt móng 11

1.3.1 Công dụng 11

1.3.2 Cấu tạo 11

1.3.3 Phân loại 11

1.4 Giới thiệu quy trình sản xuất kiềm cắt móng 13

1.5 Kết luận 17

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18

2.1 Phân tích phương án thiết kế 18

2.1.1 Cơ cấu trục khuỷu và con trượt 18

2.1.2 Vít me và đai ốc bi 19

2.1.3 Vít me và đai ốc bi kết hợp với đầu tán rivet Orbital 21

2.1.4 Tán thủy lực và khí nén 23

2.1.5 Sử dụng thủy lực, khí nén kết hợp với đầu quay Orbital kiểu 1 24

2.1.6 Sử dụng thủy lực, khí nén kết hợp với đầu quay Orbital kiểu 2 26

2.2 Kết luận 28

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY TÁN RIVET 29

3.1 Tính toán lực tán 29

3.2 Tính toán đầu tán 30

3.3 Tính toán dây đai 32

3.3.1 Tính toán sơ bộ dây đai 32

3.3.2 Tính lại khoảng cách trục a theo l = 825 35

3.3.3 Xác định số đai 36

3.3.4 Xác định các lực trên đai 37

3.4 Tính toán trục dẫn 38

3.4.1 Chọn loại vật liệu 38

3.4.2 Phân tích lực và chọn đường kính 38

3.4.3 Chọn then cho trục nối với bánh đai 39

3.4.4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn 40

3.5 Tính toán xylanh khí nén 41

3.6 Tính toán ổ bi 44

3.6.1 Tính toán ổ bi côn 44

3.6.2 Tính toán ổ lăn ở đầu tán 46

3.7 Tính toán con trượt 49

3.8 Kết luận 50

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO CHI TIẾT MÁY 51

4.1 Các chi tiết chế tạo 51

4.2 Chê tạo chi tiết thứ trục 51

4.3.2 Lập quy trình công nghệ 63

4.3.3 Thiết kế nguyên công 64

4.3.4 Xác định lượng dư 72

4.3.5 Xác định chế độ cắt 73

4.3.6 Chương trình gia công trên CNC 76

4.4 Kết luận 85

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY 86

5.1 Hệ thống khí nén 86

5.2 Vận hành và bảo trì 86

5.2.1 Vận hành máy 86

5.2.2 Bảo trì máy 87

5.3 Kết luận 88

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 89

5.1 KẾT LUẬN 89

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỂ TÀI 89

PHỤ LỤC A: THÔNG SỐ VẬT LIỆU THÉP CT3 90

PHỤ LỤC B: THÔNG SỐ VẬT LIỆU THÉP C45 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Cấu tạo mối ghép đinh tán 1

Hình 1-2: Các loại đinh tán 2

Hình 1-3: Phương pháp tán động 4

Hình 1-4: Quỹ đạo tán Radial 5

Hình 1-5: Nguyên lý tán Orbital 6

Hình 1-6: Quỹ đạo tán Orbital 7

Hình 1-7: Mối ghép đinh tán 9

Hình 1-8: Bề mặt đinh tán thẩm mỹ 9

Hình 1-9: Mối ghép đinh tán yêu cầu chính xác 9

Hình 1-10: Máy tán rivet ở Nhật nhập về Việt Nam 10

Hình 1-11: Kiềm mang tròn 12

Hình 1-12: Kiềm máng vuông 12

Hình 1-13: Kiềm 2 mang 12

Hình 1-14: Kiềm 3 mang 12

Hình 1-15: Kiềm sử dụng lò xo 13

Hình 1-16: Kiềm sử dụng 2 chống 13

Hình 1-17: Phôi thép tròn 13

Hình 1-18: Phôi được gia nhiệt 13

Hình 1-19: Dập tạo hình 14

Hình 1- 20: Kiềm sau dập 14

Hình 1-21: Khoan lỗ lắp đinh tán 15

Hình 1-22: Phay bề mặt kiềm 15

Hình 1-23: Kiềm trước khi tán 15

Hình 1-24: Kiềm sau khi tán rivet 15

Hình 1-25: Tôi mũi kiềm 16

Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý máy tán trục khuỷu 18

Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý máy tán vít me đai ốc 20

Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý máy tán orbital dưới kết hợp sử dụng vít me đai ốc bi 22

Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý máy tán sử dụng thủy lực 24

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý máy tán sử dụng khí nén kết hợp với đầu Orbital 25

Hình 3-9: Thông số ổ bi côn 45

Hình 3-10: Thông số ổ chặn 47

Hình 3-11: Thông số ổ đỡ 48

Hình 3-12: Thông số con trượt 50

Hình 4-1: Thông số dao tiện ngoài 53

Hình 4-2: Thông số dao tiện rãnh 54

Hình 4-3: Thông số dao tiện ren 55

Hình 4-4: Thông số dao phay ngón Ø6mm 58

Hình 4-5: Thông số dao khoan Ø15 mm 66

Hình 4-6: Thông số dao móc lỗ 66

Hình 4-7: Thông số dao phay mặt đầu Ø63mm 67

Hình 4-8: Thông số dao phay ngón Ø12mm 68

Hình 4-9: Dao móc lỗ dùng cho máy phay CNC 69

Hình 4-10: Đầu gắn dao móc lỗ trên máy phay CNC 70

Hình 4-11: Thông số dao phay chữ T dày 1,5mm 70

Hình 4-12: Thông số mũi khoan Ø4mm 71

Hình 4-13: Thông số mũi taro M24x1,5 72

Hình 5-1: Sơ đồ mạch khí nén 86

DANH MỤC BẢNG TRA

Bảng 3-1: Thành phần hóa học thép CT3 29

Bảng 3-2: Đặc tính vật liệu thép CT3 29

Bảng 3-3: Bảng thông số vật liệu thép hợp kim 12CrNi3A 30

Bảng 3-4: Bảng thông số then 39

Bảng 4-1: Bảng lượng dư gia công 59

Bảng 4-2: Thông số gia công trục 62

Bảng 4-3: Bảng quy trình công nghệ 63

Bảng 4-4: Bảng lượng dư gia công ổ đỡ đầu tán 72

Bảng 4-5: Bảng thông số chế độ cắt 75

Bảng 5-1: Kế hoạch bảo trì máy 88

Fđ (N) Lực căng dây đai

L (mm) Chiều dài đai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Giới thiệu về mối ghép đinh tán

1.1.1 Tổng quan về mối ghép đinh tán

Mối ghép bằng đinh tán là loại mối ghép không thể tháo được, được sử dụng để ghép các tấm kim loại bằng đinh tán (rivet) Đinh tán là một thanh hình trụ tròn có mũ ở hai đầu, một đầu được chế tạo cùng lúc với đinh tán gọi là mũ sẵn, đầu còn lại được tạo trong quá trình tán đinh vào mối ghép gọi là mũ tán

Hình 1-1: Cấu tạo mối ghép đinh tán Nguyên tắc liên kết của mối ghép đinh tán:

- Thân đinh tán tiếp xúc với lỗ của các tấm ghép, lỗ của các tấm đệm, đinh tán có tác dụng như một cái chốt cản trở sự trượt tương đối giữa các tấm ghép với nhau, giữ các tấm ghép với tâm đệm

- Để tạo mối ghép đinh tán, người ta gia công lỗ trên các tấm ghép có thể được gia công bằng khoan hay đột, dập Lỗ tấm ghép có đường kính bằng hoặc lớn hơn đường kính thân đinh tán Khi tán thì đường kính thân sẽ được chèn và tra khít vào đường kính lỗ

- Tấm ghép không được dày quá 25 mm

Mối ghép đinh tán được sử dụng trong các mối ghép quan trọng, chịu tải trọng va đập lặp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình dạng đinh tán chủ yếu được tiêu chuẩn Tùy theo hình dạng của mũ đinh ta có thể chia ra các loại: đinh mũ chỏm cầu, mũ côn, mũ chìm, mũ nửa chìm,… Đinh tán mũ chỏm cầu được sử dụng phổ biến nhất Ngoài các loại đinh tán kể trên trong kết cấu máy bay, cơ cấu chính xác,… người ta sử dụng đinh tán rỗng Ngoài ra, người ta còn sử dụng đinh tán mũ nổ Đinh tán rỗng được sử dụng để tán vào kim loại, vào gỗ, vào da, vải,…

Hình 1-2: Các loại đinh tán

Theo phương pháp tán:

- Tán nguội, quá trình tán đinh có thể tiến hành ở nhiệt độ môi trường Tán nguội dễ dàng thực hiện, giá rẻ; nhưng cần lực lớn, dễ làm nứt đầu đinh Tán nguội chỉ dùng với đinh tán kim loại màu và đinh tán thép có đường kính d nhỏ hơn 10 mm

- Tán nóng, đốt nóng đầu đinh lên nhiệt độ khoảng (1000÷1100)℃ rồi tiến hành tán Tán nóng không làm nứt đầu đinh; nhưng cần thiết bị đốt nóng, các tấm ghép biến dạng nhiệt, dễ bị cong vênh

Theo kết cấu người ta phân biệt:

- Theo kết cấu mối ghép:

Tùy theo công dụng và kết cấu của mối ghép, mối ghép đinh tán được chia ra: + Mối ghép chắc: mối ghép chỉ dùng để chịu lực không cần đảm bảo kín khít (sử dụng trong các kết cấu kim loại máy và công trình xây dựng)

+ Mối ghép chắc kín: vừa dùng để chịu lực vừa đảm bảo kín khít (nồi hơi, bình áp suất, đường ống ga,…)

+ Mối ghép chồng: hai tấm ghép có phần chồng lên nhau

+ Mối ghép giáp mối: hai tấm ghép đối đầu, đầu của 2 tấm ghép giáp nhau

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

+ Mối ghép một hàng đinh: trên mỗi tấm ghép chỉ có một hàng đinh

+ Mối ghép nhiều hàng đinh: theo dãy hoặc dạng bàn cờ

1.1.3 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

a) Ưu điểm: So với mối ghép hàn, mối ghép đinh tán có ưu điểm:

+ Ổn định, chắc chắn, chịu được tải trọng rung động, dễ kiểm tra

+ Ít gây hư hỏng mối ghép khi phải tháo lắp

b) Nhược điểm: Hao tốn nhiều kim loại, giá thành cao, hình dáng, kết cấu cồng kềnh c) Phạm vi sử dụng: Do sự phát triển công nghệ hàn, phạm vi sử dụng đinh tán đang

dần dần bị thu hẹp lại Tuy nhiên, mối ghép đinh tán vẫn còn được sử dụng trong: + Các mối ghép chịu lực lớn, đòi hỏi độ chắc chắn trong các kết cấu, các công trình xây dựng

+ Các mối ghép chắc, kín trong nồi hơi, bình chứa chịu áp lực

+ Các mối ghép đặc biệt quan trọng như cầu, cầu trục và những mối ghép trực tiếp chịu tải trọng chấn động hoặc va đập

+ Các mối ghép không thể nung nóng được

+ Các mối ghép bằng các kim loại không thể hàn được

1.1.4 Nguyên lý tán rivet

Từ những năm 1840-1930, phương pháp tán đã được sử dụng rộng rãi để ghép các vật liệu bằng gỗ Đinh tán lúc này cũng được làm từ gỗ Với sự phát triển của công nghiệp sắt thép những năm 1900, đinh tán thép đã ra đời Đinh tán được sử dụng để ghép các vỏ tàu, kết cấu xây dựng Mối ghép đinh tán rất bền và chắc chắn Nhiều loại công nghệ ghép

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hiện nay, ở trong nước chưa đơn vị nào nghiên cứu và chế tạo máy tán rivet Việc nghiên cứu về nguyên lý và thiết kế máy vẫn còn khá mới Máy tán chủ yếu là nhập từ nước ngoài với chi phí cao để sử dụng Chính vì thế, việc nghiên cứu, nắm bắt công nghệ chế tạo máy tán rivet trong công nghiệp sẽ trở thành nền tảng để giảm chi phí, thúc đẩy gia tăng sản xuất và phát triển kinh tế

Một số nguyên lý tán rivet chính:

a) Tán động

Là phương pháp tán rivet sử dụng lực tán từ trên xuống, có gia tốc Đầu rivet được làm loe ra và có nhiều hình dạng tùy theo đầu trục chính máy tán Phương pháp tán này diễn ra nhanh và có chu kì là 0.5 giây

Hình 1-3: Phương pháp tán động

b) Tán tĩnh

Phương pháp tán Rivet tĩnh tác dụng lực tán từ trên xuống, bên dưới được bố trí khuôn cố định giữ một đầu đinh tán, bên trên là đầu tán không xoay Đinh tán được đặt xuyên qua hai tấm vật liệu cần được ghép nối và được định hình bằng khuôn, đầu tán di chuyển lên xuống tạo lực ép lên đầu đinh tán Đầu đinh tán được làm loe ra giữ chặt các tấm ghép với nhau, đến khi đinh tán đạt được hình dạng theo yêu cầu Phương pháp này

diễn ra nhanh chóng và có chu kì phổ biến là 0,5 giây

Phương pháp tãn tĩnh tạo được lực tán lớn, trục tán chuyển động đều, gia tốc bằng không Phương pháp này có thể dùng thủy lực, khí nén tạo lực ép đinh tán, ngoài ra có thể điều chỉnh được hành trình có độ chính xác cao để gia công được các chi tiết với các kích thước khác nhau thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật khắt khe Khi cần điều khiển chính xác có thể sử dụng động cơ servo điều khiển bằng PLC, ta có thể lập trình cho máy chạy các hành trình khác nhau, vận tốc khác nhau tùy theo nhu cầu gia công các loại Rivet

Máy tán đinh tĩnh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xe ôtô, máy bay, và đầu máy xe lửa, hàng dệt may và da, khung kim loại, đồ nội thất , chốt cửa và thậm chí cả điện thoại di động, linh kiện điện tử

c) Tán Radial

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Phương pháp tán radial gần giống với phương pháp tán Orbital Quá trình vận hành êm ái

và sản phẩm các khớp đạt được chất lượng và độ bóng cao Tán Radial có thể được điều chỉnh để tạo chốt chặt hoặc lỏng tùy theo yêu cầu của sản phẩm Phương pháp tán Radial kiểm soát mối ghép trong giới hạn cho phép tốt hơn một chút so với tán Orbital

Sự khác biệt chính giữa hai phương pháp này, trục dập không được giữ ở một góc cố định với trục trục chính Góc giữa trục dập và trục chính thay đổi liên tục giữa 0-6 độ Góc giữa hai trục là 00 khi trục thẳng hàng

Trục dập quay quanh đinh tán, lực dập hình thành được phân bố theo mô hình hoa thị, do

đó, lực dập di chuyển liên tục qua các trọng tâm của trục dập và các chân đinh tán

Hình 1-4: Quỹ đạo tán Radial

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1-5: Nguyên lý tán Orbital

Quá trình này có phần tương tự như phương pháp tán tĩnh, dụng cụ tán sử dụng một lực dọc trục nén để tạo nên biến dạng dẻo một đầu của đinh tán Sự khác biệt là trong phương pháp tán orbital, trục tán quay ở một góc cố định thường 3 - 60 và sử dụng lực dọc trục và lực xuyên tâm để dần dần chuyển đinh tán thành hình dạng xác định trước Không giống như các phương án khác, quá trình hoàn tất trong một lần duy nhất, phương pháp này đòi hỏi đầu tán quay nhiều lần và thường mất 1,5 - 3 giây để hoàn thành quá trình Hầu hết hoạt động trong quá trình hình thành quỹ đạo được tập trung tại đầu của dụng cụ, không dùng toàn bộ bề mặt dụng cụ, vì vậy làm giảm tới 80% lực tán Đinh tán và các bộ phận lắp ghép sẽ chịu ít ứng suất Tán orbital tạo ra bề mặt mịn màng, ngoài ra trong một số ứng dụng, nó loại bỏ những vết nứt do tác động lực mạnh Quá trình tán Orbital êm hơn so với quá trình tán nguội khác

Quỹ đạo tán Orbital

Phương pháp tán orbital có trục lệch một góc 3° hoặc 6° Trục chính tác dụng lực theo phương thẳng đứng lên Rivet đồng thời xoay tròn cho đến khi hình dáng của Rivet theo nhu cầu được hoàn thành Hình dạng đã hoàn thành của Rivet có chiều cao và đường kính đúng theo đặc điểm kĩ thuật quy định

Tán orbital phù hợp cho nhiều vật liệu: kim loại, chất dẻo, bao gồm hầu như tất cả các loại thép nhẹ, hầu hết các loại thép không gỉ và thép hợp kim được xử lý nhiệt, vật liệu cứng,

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

và kim loại màu như nhôm, đồng, …Ngay cả hợp kim thép cứng Rockwell 54C cũng có thể được sử dụng

Hình 1-6: Quỹ đạo tán Orbital

Diện tích bề mặt tán (KF) của phương pháp tán Orbital nhỏ hơn so với diện tích bề mặt tác dụng của các phương pháp tán tĩnh khác (bằng 20%) Từ đó giảm lực tán cần thiết và giảm thiệt hại do lực va chạm lớn gây ra

Ưu nhược điểm của máy tán sử dụng nguyên lý Orbital

Máy tán orbital được dùng rộng rãi trong phanh ôtô, máy bay, đầu máy xe lửa, ngành dệt, da thuộc, dầm kim loại, cửa sổ, cửa ra vào, chốt cửa, thậm chí là điện thoại di động… Nhiều loại vật liệu có thể tán với nhau mà sử dụng phương pháp orbital như các vật liệu mỏng, dễ vỡ, các linh kiện điện tử

 Ưu điểm:

 Chi phí sản xuất cao

 Khó bảo trì, sửa chữa

 Chu kì tán lớn so với phương án tán tĩnh

Những chi tiết cần sử dụng máy tán Rivet theo nguyên lý Orbital:

 Những chi tiết cần lực tán thấp để giảm hiện tượng tạo thành tang trống ở thân rivet

Những chi tiết này cần chuyển động xoay của hai bộ phận được tán với nhau: kìm,

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.2.1 Tình hình nghiên cứu và thị trường máy tán rivet trên thế giới

Trên thế giới, việc nghiên cứu về công nghệ và sản xuất máy tán rivet rất phát triển Công nghệ máy tán rivet hoàn thiện và đa dạng Nhiều loại máy tán với các nguyên lý khác nhau và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Ngoài những công nghệ tán truyền thống, các nhà sản xuất máy tán rivet trên thế giới đã phát triển nhiều công nghệ mới như: máy tán CNC, máy tán dây chuyền, robot tán… dùng cho việc gia công hàng loạt vừa và lớn

Hình 1-10: Máy tán rivet ở Nhật nhập về Việt Nam

Hình 5 thể hiện hình ảnh máy tán rivet ở doanh nhiệp Việt Nam có xuất xứ từ Nhật Đây là máy tán tĩnh điều khiển bằng servo Máy chạy ổn định Mối ghép đinh tán có chất lượng tốt, độ đồng đều cao cho tất cả các sản phẩm

Một số công ty sản xuất máy tán rivet nổi tiếng trên thế giới:

Grant Riveters (Mỹ) http://www.grantriveters.com/oldhomepage1.htm

1.2.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ và máy tán rivet ở Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hiện nay, ở trong nước chưa có máy tán rivet nào được chế tạo và thương mại hóa một cách chính thức Hầu hết các máy được sử dụng tại các doanh nghiệp có xuất xứ từ Trung Quốc, Đài Loan Trong lãnh vực đào tạo, ở trường đại học Bách Khoa- Đại học Quốc gia

TP HCM, việc thiết kế máy tán rivet đã được thực hiện ở cấp bậc đại học Một số đề tài tốt nghiệp kỹ sư về thiết kế máy tán rivet được trình bày ở mục sau Tuy nhiên việc tiếp cận công nghệ máy tán chỉ dừng lại ở trên lý thuyết, chưa có chế tạo và sản xuất thực tế

1.3 Tổng quan sản phẩm kiêm cắt móng

1.3.1 Công dụng

Kềm cắt móng là một dụng chăm sóc móng được sử dụng phổ biến trong dịch vụ làm nail Kềm cắt móng gồm hai lưỡi cắt ở hai bên, có lực cắt rất mạnh và dứt khoát Ngoài tác dụng cắt móng, nhiều phụ nữ còn sử dụng kìm cắt móng để làm sạch vùng da chết quanh móng, tạo điều kiện cho móng phát triển tốt hơn

1.3.2 Cấu tạo

Hình 1-12: Cấu tạo kiềm cắt móng

Kềm cắt móng thường được thiết kế nhỏ gọn để thuận tiện cho việc cất giữ và mang theo bên người Kềm cắt móng được cấu thành từ các bộ phận cơ bản như: hai má kềm, đinh tán, lò xo (hoặc chống) Hai má kềm có hình dạng như càng cua được lắp ghép với

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Dựa vào vật liệu, kềm cắt móng có các loại: kềm thép không gỉ, kềm thép chuyên dụng

Dựa vào kết cấu:

- Kềm mang vuông và kềm mang tròn

Hình 1-11: Kiềm mang tròn Hình 1-12: Kiềm máng vuông

- Kềm 2 mang và kềm 3 mang

Hình 1-13: Kiềm 2 mang Hình 1-14: Kiềm 3 mang

- Kềm sử dụng lò xo và kềm sử dụng chống (1 chống và 2 chống)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1-15: Kiềm sử dụng lò xo

Hình 1-16: Kiềm sử dụng 2 chống

1.4 Giới thiệu quy trình sản xuất kiềm cắt móng

Quy trình sản xuất kềm cắt móng có thể được mô tả như sau:

- Tạo phôi: phôi thép tròn được cắt thành từng đoạn ngắn sau đó được gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định (tùy theo vật liệu) Để đảm bảo độ bền, phôi liệu được sử dụng để làm kềm cắt móng thường là thép cacbon cao hoặc thép không gỉ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1-21: Khoan lỗ lắp đinh

tán

Hình 1-22: Phay bề mặt kiềm

- Tán rivet lắp ghép hai má kềm với nhau

Hình 1-23: Kiềm trước khi tán Hình 1-24: Kiềm sau khi tán rivet

- Tôi mũi kềm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1-25: Tôi mũi kiềm

- Mài sắc lưỡi cắt và mài bóng các bề mặt kềm

Hình 1-28: Mài bề mặt kềm

- Kiểm tra

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1-291: Lưỡi cắt chưa đạt yêu

Hình 1-31: Quy trình sản xuất kềm cắt móng

1.5 Kết luận

Qua chương 1, nhóm đã thực hiện được:

- Giới thiệu về mối ghép đinh tán

- Giới thiệu về máy tán rivet

- Giới thiệu về sản phẩm kềm cắt móng

- Giới thiệu về quy trình sản xuất kềm cắt móng

Giới thiệu về tình hình phát triển sản xuất kềm cắt móng trong và ngoài nước

Tạo phôiDập nóngCắt BaviaTán rivetTôiMàiKiểm tra

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Phân tích phương án thiết kế

2.1.1 Cơ cấu trục khuỷu và con trượt

Máy tán rivet sử dụng trục khuỷu và động điện: là loại máy có lực tán lớn, đầu trục tán chuyển động có gia tốc, được sử dụng chủ yếu để tán nguội các loại rivet Máy có khả năng cấp phôi tự động và vận hành tương đối đơn giản

Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý máy tán trục khuỷu 26

a) Nguyên lý hoạt động

Động cơ quay, thông qua bộ truyền đai , moment được truyền từ động cơ qua trục bánh đà Khi làm việc, bộ li hợp ma sát đóng dẫn động từ trục bánh đà đến trục khuỷu, trục khuỷu quay kéo tay biên chuyển động (lắc), thông qua cơ cấu tay quay con trượt này, chuyển động quay của trục khuỷu biến đổi thành chuyển động tịnh tiến của đầu trượt tạo nên hành trình tán

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

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Trên hành trình tán, đầu trượt được dẫn hướng bằng bộ dẫn hướng và mang khuôn dập thực hiện tạo sản phẩm bằng phương pháp biến dạng với áp lực

b) Ưu điểm

- Lực tán lớn, tốc độ nhanh

- Độ cứng vững cao, lực dập cỡ từ vài tấn đến hang trăm tấn

- Cho năng suất cao, dễ dây chuyền hóa

- Thích hợp cho sản xuất hàng loạt, ổn định

c) Nhược điểm

- Hành trình ngắn, không thay đổi được

- Khả năng thay đổi chế độ kém linh hoạt

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

- Máy cồng kềnh, giá thành cao, dễ bị kẹt tại điểm chết dưới

- Công nhân nếu cấp phôi bằng tay sẽ nguy hiểm, thích hợp với sản xuất dây chuyền

2.1.2 Vít me và đai ốc bi

a) Nguyên lý hoạt động

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý máy tán vít me đai ốc 27

Máy tán rivet sử dụng vít me bi và động cơ servo điều khiển bằng PLC: là loại máy

có lực tán lớn, đầu tán chuyển động đều, gia tốc bằng không Máy cấp phôi bằng tay, có

độ chính xác cao, cự li hành trình được lập trình tùy theo yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm Khuôn có thể được thay đổi linh hoạt tùy vào hình dạng sản phẩm khác nhau

Máy tạo lực tán bằng cách biến chuyển động quay của đai ốc bi thành chuyển động tịnh tiến của trục vít me mang theo trục tán

Động cơ servo thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai truyền moment đến trục vít

me Qua đó tạo thành chuyển động tịnh tiến của vít me bi mang theo phần lắp khuôn trên giữ trục tán Trong quá trình dập phần lắp khuôn trên được dẫn hướng bằng hai thanh dẫn hướng được lắp ổ trượt để giảm ma sát Bên đưới được lắp phần khuôn cố định định vị cho đinh tán, trục tán di chuyển xuống tác dụng lực vào đầu đinh tán làm đinh tán biến dạng đến kích thước yêu cầu Nhờ vào việc sử dụng động cơ servo có thể điều chỉnh chính xác kích thước tán theo yêu cầu

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Động cơ servo thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai truyền moment đến trục vít

me Qua đó tạo thành chuyển động tịnh tiến của đai ốc bi mang theo phần lắp khuôn dưới Trong quá trình dập phần lắp khuôn dưới được dẫn hướng bằng hai thanh dẫn hướng có lắp thêm ổ trượt để giảm ma sát

b) Ưu điểm

- Lực tán lớn đáp ứng gia công các loại rivet lớn, tốc độ cao

- Do sử dụng động cơ servo điều khiển bằng PLC nên có độ chính xác cao hơn so với các loại máy khác

- Hành trình có thể thay đổi được

- Thay đổi được khuôn tùy loại sản phẩm

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý máy tán orbital dưới kết hợp sử dụng vít me đai ốc bi 28

b) Ưu điểm

- Lực tán thấp

- Quá trình tán yên tĩnh và an toàn với điều khiển chính xác

- Tác động nhẹ nhàng lên các bộ phận, ảnh hưởng ít nhất hoặc không ảnh hưởng đến khu vực không tiếp xúc của phôi

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

- Chi phí sản xuất cao

- Khó bảo trì, sửa chữa

Đinh tán được đặt qua lỗ các tấm ghép Phần dưới là bộ phận khuôn dưới được giữ cố

định nhằm định hình cho đinh tán Phần trên được lắp trục tán có thể di chuyển lên xuống nhờ vào xi lanh, sau khi được định vị trục tán di chuyển xuống tạo lực ép lên đầu đinh tán, đến khi đầu đinh tán phình to lắp kín lỗ gắn chặt các chi tiết với nhau

Tuy nhiên ở đây đinh tán có kích thước nhỏ nên sử dụng máy tán thủy lực là không phù hợp

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý máy tán sử dụng thủy lực 29

Thân của một đinh tán rivet đặc phải phình to để lắp kín lỗ trước những đầu búa Đinh tự xỏ lỗ được dùng để ghép những tấm kim loại và những vật liệu mỏng khác

Phương pháp tán này được dùng cho những sản phẩm dung tích lớn như đường ống dẫn nhiệt và điều hòa không khí, bố thắng và thiết bị đóng ngắt,

b) Ưu điểm

- Các thiết bị thủy lực được tiêu chuẩn hóa

- Có thể tán được rivet loại lớn, tán được nhiều đinh một lúc

- Lực tác động cần cho một chu kỳ nhỏ, tiết kiệm được nhiên liệu

Cơ cấu đơn giản

c) Nhược điểm

- Chất lượng mối ghép đinh tán không được tốt

- Gây tiếng ồn lớn

- Có năng suất thấp hơn máy tán trục khuỷu

- Chi phí đầu tư lớn

2.1.5 Sử dụng thủy lực, khí nén kết hợp với đầu quay Orbital kiểu 1

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

a) Nguyên lý hoạt động

Phương án này sử dụng phương pháp nén ép của khí nén hoặc thủy lực tạo chuyển

động lên xuống của đầu tán và tạo lực ép lên rivet Ngoài ra còn kết hợp với chuyển động

quay của động cơ ở phía trên truyền xuống đầu orbital lệch trục 3-60 so với trục chính tạo

chuyển động xoay tròn miết kích thước đầu tán theo yêu cầu

Phần trục nối thẳng với đầu tán orbital với trục động cơ bằng ống nối then hoa (có

thể trượt lên xuống theo xilanh khí nén trong khí vẫn truyền động quay) xuyên qua trục

của piston

Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý máy tán sử dụng khí nén kết hợp với đầu Orbital 30

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

- Điều khiển được hành trình tán, hình dạng đầu tán của đinh tán, vì vậy tạo được những mối ghép đinh tán tạo yêu cầu độ thẩm mĩ cao

- Tán orbital kiểu khí nén thì sẽ giảm độ tang trống của đinh tán

- Giảm lực tán đinh

c) Nhược điểm

- Khó chế tạo vì cần phải chế tạo xy lanh thủy lực, khí nén

- Chí phí đầu tư tốn kém

- Khi hư hỏng thì khó thay thế các chi tiết

- Bị giới hạn về lực vì xanh lanh được giữ nguyên, áp suất khí nén đầu vào chỉ phụ thuộc vào các máy nén khí trên thị trường nên không tạo được sự đa dạng

Cơ cấu này bố trí khác với loại số 1 vì cơ cấu quay và cơ cấu chuyển động tịnh tiến hoàn toàn riêng biệt nhau

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý máy tán Orbital kết hợp khí nén kiểu 2 31

b) Ưu điểm

- Dễ dàng chế tạo hơn

- Kết cấu máy đơn giản

- Sử dụng các xy lanh tiêu chuẩn nên dễ dàng thay thế khi hỏng hóc

- Chi phí đầu tư thấp hơn

- Tán orbital kiểu khí nén thì sẽ giảm độ tang trống của đinh tán

- Giảm lực tán đinh tán

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

- Muốn có được hình dạng đinh tán như ý muốn thì cần phải tán thử nhiều lần để điều chỉnh thiết bị

2.2 Kết luận

Qua việc phân tích ưu nhược điểm của từng phương án tán như trên, em chọn

phương án “Sử dụng thủy lực, khí nén kết hợp với đầu quay Orbital kiểu 2” Vì phương án

này sẽ giảm công suất tán xuống thấp nhất, không gây ra tiếng ồn, chất lượng mối ghép đinh tán tốt hơn, phù hợp với yêu cầu thẩm mĩ của đinh tán Ngoài ra tán orbital còn làm giảm độ tang trống của mối ghép, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của mối ghép đinh tán trong kiềm bấm Hơn nữa, việc chế tạo máy tán Orbital như vậy sẽ tiết kiệm chi phí nhiều hơn so với phương án 1 Khi bị hư hỏng ta có thể dễ dàng bảo trì, thay thế các chi tiết bị

hư Ta còn có thể thay thế các loại xy lanh khí nén để có thể phù hợp với các loại đinh tán lớn hơn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SƠ BỘ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY TÁN RIVET

TÍNH TOÁN SƠ BỘ 3.1 Tính toán lực tán

Đinh tán được làm từ vật liệu thép CT3, kích thước Ømax =8mm

0,05-0,65 <0,3 <0,05 <0,04 <0,3 <0,008 <0,3 <0,08

0,4-Bảng 3-2: Đặc tính vật liệu thép CT3

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SƠ BỘ

Ở đây ta tính lực tán trên kích thước lớn nhất của rivet mà máy có thể gia công là Ø8 mm

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SƠ BỘ

0,126

0,1330,95

dc d

P



Với ηd = 0,95 là hiệu suất dây đai

Tỉ số truyền giữa động cơ qua dây đai là 1

3

u Vậy số vòng quay của động cơ khi đó là 200.3 = 600 v/p

Mô men xoắn của đầu quay:

9550 9550.0,126

6,0165 200