Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, nƣớc ta đẩy mạnh đại hóa cơng nghiệp hóa, đại hóa để đƣa đất nƣớc ta sánh vai với nƣớc khu vực giới Muốn ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nhờ sách đƣa đất nƣớc ta phát triển nhanh chóng có phần đáng kể đến lĩnh vực sản xuất phôi thép Để đáp ứng nhu cầu thực tế ngƣời tiêu dung kinh tế, ngành sản xuất phôi thép, thiết bị khí cho đời loại máy khơng ngừng số lƣợng mà chất lƣợng tốt Với yêu cầu thực tế năm lớn, để tạo đƣợc sản phẩm phơi thép thiết phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, u cầu cơng nghệ mơi trƣờng, nhiệm vụ ngành khí C C R L T Trong khoảng thời gian em học trƣờng Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng, đƣợc giúp đỡ bảo tận tình thầy cô giáo, em tiếp thu phần U D kiến thức mà thầy cô truyền thụ Trƣớc trƣờng, chúng em cần phải trải qua đợt tìm hiểu thực tế kiểm tra khả nắm bắt, sáng tạo sinh viên Do thực tập tốt nghiệp làm đồ án tốt nghiệp công việc cần thiết Nhiệm vụ em thiết kế MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC thiết bị có tính định toàn dây chuyền sản xuất Tuy nhiên, kiến thức khả có hạn nên em khơng tránh khỏi thiếu sót, em kính mong thầy thơng cảm bảo cho em nhiều Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo, đặc biệt thầy giáo PGS.TS Đinh Minh Diệm tận tình bảo cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM Sinh viên thực hiện: TRẦN PHÚC CHIẾN Đà Nẵng, 2020 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP Ngày nhu cầu đời sống ngƣời đƣợc 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 trị 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 phƣơng pháp tạo phôi nhƣ cán, kéo, cắt kim loại khơng thể thiếu góp phần tạo sản phẩm, vật dụng cho ngành công nghiệp khác nhƣ: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nơng nghiệp Thép hầu nhƣ đƣợc sử dụng nhiều nghành công nghiệp kể Thép đƣợc tạo thành từ trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng trục cán quay ngƣợc chiều nhau, có khe hở trục cán nhỏ chiều dày phôi ban C C R L T đầu Kết làm chiều dày phôi giảm, chiều dài chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng hay ta gọi thép U D Cán thép tiến hành trạng thái nóng trạng thái nguội, loại có ƣu điểm nhƣợc 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 đƣợc 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 S = 0,2  mm; b = 200  1.500 mm L = 4.000  60.000 mm Từ phân loại ta có dạng phơi thép khác nhƣ: dạng phơi hay dạng phơi cuộn, phơi dải Hình dạng kích thƣớt phơi tạo q trình cán đƣợc tiêu chuẩn hố, việc sử dụng thép để tạo sản phẩm nhƣ: thùng, sàn xe ôtô, khung, sƣờn xe máy, thiết bị nghành điện, kết câu nghành xây dựng nhƣ cầu, nhà cửa, sử dụng nghành khí chế tạo, nghành tàu thuyền + Thép dải : Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực phải qua quá trình cắt thép kích thƣớt hình dạng khác phù hợp với yêu cầu nghành, công việc cụ thể: - Trong nghành điện: Thép đƣợc dùng để tạo sản phẩm nhƣ thép stato máy bơm nƣớc hay quạt điện, thép đƣợc dùng làm cánh quạt cỡ lớn, thép mỏng dùng làm thép để ghép lại chấn lƣu đèn ống, máy biến thế, lĩnh vực điện chiếu sáng đƣợc dùng làm cột điện đƣờng C C R L T Các thép U D Tủ điện Vỏ máy biến Hình 1.1 Sản phẩm thép nghành điện - Trong xây dựng: thép hình cỡ lớn dầm cầu đƣợc tạo thành từ thép dày cắt nhỏ, hay thép đƣợc dùng để liên kết với mối hàn, bulông đinh tán để tạo nên kết cấu thép bền vững Rõ ràng thép đƣợc sử dụng làm lợp… Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực C C R L T U D Hình 1.2 Sản phẩm thép xây dựng - Trong nghành khí: Thép đƣợc sử dụng thân máy máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc kết cấu hàn, khung, sƣờn xe, máy, Đường ống thủy điện Vỏ máy ép bemco Hình 1.3 Sản phẩm thép khí Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực - Trong nghành khí ơtơ: Việc sử dụng thép khơng thể thiếu đƣợc Nó đƣợc sử dung làm khung, sƣờn, gầm ơtơ, lót sàn ơtơ, che kín thùng xe, phận che chắn khác - Trong chế biến thực phẩm: Thép đƣợc sử dung rộng rãi không kém, đƣợc dùng để chế tạo thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói, Hình 1.4 Vỏ ơtơ làm từ thép C C Trong nghành nghề khác: Thép dùng để chế tạo thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay nghành hàng không thép đƣợc dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa, Với nhu cầu sử dụng thép rộng lớn nhƣ vậy, cần thiết phải có máy cắt R L T U D thép với suất cao, với độ xác cao, đƣợc điều khiển tự động bán tự động đủ khả để đáp ứng nhu cầu ngày cao cơng nghiệp nói riêng nhƣ kinh tế nói chung, góp phần vào nghiệp cơng nghiệp hố đại hóa đất nƣớc Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI Cắt kim loại phƣơng pháp gia công áp lực cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại trạng thái nóng nguội, làm cho kim loại đạt giới hạn đàn hồi, kết làm thay đổi hình dạng vật thể kim loại mà khơng phá hủy tính liên tục độ bền chúng Cắt kim loại chia phôi thành tấm, dải, mảnh,… theo biên dạng đƣợc định sẵn Quá trình cắt xảy từ biên dạng đàn hồi có lực cắt tác dụng, sau biến dạng dẻo với tăng lực tác dụng vết nứt xuất gặp theo hƣớng cắt tách rời phôi 2.1 QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 2.1.1 Giai đoạn biến dạng đàn hồi Lúc chày chạm đến vật liệu, uốn cong bắt đầu nén vào lỗ cối Ở giai đoạn ứng suất vật liệu dƣới giới hạn đàn hồi C C R L T 2.1.2 Giai đoạn biến dạng dẻo Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vƣợt qua giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng dẻo Lúc phần vật liệu mép chày cối bị lún sâu vào có chuyển dịch tƣơng U D 2.1.3 Giai đoạn cắt đứt Chày tiếp tục ép vật liệu vào lỗ cối, mép cắt chày cối bắt đầu xuất vết nứt Các vết nứt phát triển nhanh cắt đứt vật liệu theo vòng làm việc chày cối Trị số lún sâu chày vào vật liệu cắt đứt, phụ thuộc vào tính chất vật liệu bao gồm từ : (0,25 0,6)S Khi chày tiếp tục xuống đẩy vật cắt qua lịng cối rơi xuống dƣới Nhƣ vậy, q trình cắt đứt vật liệu cắt qua lòng cối trình làm xuất vết nứt mép chày cối Trạng thái hình dáng vết nứt định chất lƣợng mặt cắt phụ thuộc vào mép sắc chày, cối, khe hở chày cối 2.2 KHE HỞ GIỮA CHÀY VÀ CỐI Khe hở chày cối hiệu số kích thƣớc làm việc cối chày Trị số khe hở cắt có ảnh hƣởng đến chất lƣợng mặt cắt, độ xác vật cắt, lực cắt độ bền chày, cối Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực - Nếu khe hở hợp lý ( chọn trị số ) vết nứt xuất từ mép chày cối gặp theo đƣờng thẳng Quan sát mặt cắt thấy phần dƣới có dải sáng, phần xù xì (Hình 2.1.a) - Nếu khe hở nhỏ làm cho vết nứt không trùng Quan sát mặt cắt thấy có hai dải sáng dƣới, phần xù xì lớn theo hình cƣa (Hình 2.1.b) - Nếu khe hở lớn làm cho vết nứt từ mép chày cối không trùng Một phần vật liệu bị vuốt dài lên phía tạo thành ba via ( Hình 2.1.c) C C b) a) c) R L T Hình 2.1 Mặt cắt sản phẩm cắt hình a) b) c) Khi khe hở hợp lý U D Khi khe hở nhỏ Khi khe hở lớn 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP CẮT THÉP Để thực công việc cắt vật liệu, thực tế có nhiều phƣơng pháp, cơng nghệ khác nhƣ: Phƣơng pháp cắt thủ công, cắt lửa hàn khí, cắt chùm tia laser, plasma hay phƣơng pháp dập (dập cắt đột lổ), cắt máy cắt thép tấm, Tùy theo hình dạng, kích thƣớc vật liệu nhƣ qui mơ sản suất mà ta áp dụng phƣơng pháp cắt khác cho hợp lý 2.3.1 Phƣơng pháp cắt thủ công Cắt thép phƣơng pháp thủ cơng có nhiều cách, chẳng hạn nhƣ phƣơng pháp chặt ve, tốn nhiều thời gian, vết cắt không đƣợc thẳng sản phẩm tạo không đảm bảo yêu cầu độ xác Phƣơng pháp áp dụng cho phân xƣởng thủ công, cắt thép có chiều dày bé tiết diện nhỏ Máy cắt thép thủ công: gồm hai lƣỡi cắt cấu cánh tay đòn đòn bẩy để tạo lực cho lƣỡi cắt Máy áp dụng cắt thép có chiều dày diện tích bé, chủ yếu dùng xƣởng sản xuất vừa nhỏ Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực 2.3.2 Phƣơng pháp cắt áp lực lƣỡi cắt Thực chất trình cắt kim loại áp lực lƣỡi cắt biến dạng dẻo sau đến phá huỷ kim loại Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành giai đoạn liên tục: + Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung mép dao cắt (hình 3.5a) Ứng suất tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao h h2 quanh lƣỡi cắt, chèn ép cục phát triển đến toàn chiều dày kim loại đạt đến ứng suất dƣ để làm xuất đƣờng trƣợt  z a z z C C b Hình 2.2 Các giai đoạn trình cắt R L T c + Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có dịch chuyển tƣơng đối phần với phần (hình 3.5b) Ở giai đoạn tạo bề mặt nhẵn sáng bóng U D đƣợc san phẳng lực ma sát F hƣớng dọc theo bề mặt bên lƣỡi dao đƣờng trƣợt tạo đƣờng dẻo hẹp hình bình hành, biến dạng dẻo kèm theo uốn kéo thớ kim loại bắt đầu xuất vết nứt Theo kinh nghiệm giai đoạn dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h phôi tùy thuộc vào tính vật liệu chiều dày tấm, vật liệu dẽo h lớn + Giai đoạn 3: Dao tiếp tục xuống, mƣc độ biến dạng tăng lên tính dẽo kim loại bị bắt đầu giai đoạn Các vết nứt xuất hiện, phát triển va phá hủy kim loại kết thuc trình tách vật liệu (hình 3.4c) Sự phá hủy kim loại xẩy trƣớc mép làm việc lƣỡi dao tấm, vết nứt đƣợc gọi vết nứt phá trƣớc Tùy thuộc vào khe hở giửa lƣỡi cắt Z độ lún sâu lƣỡi dao vào chiều dày h thời điểm bắt đầu phá hủy, vết nứt xuất phát từ mép làm việc lƣỡi dao dƣới song song với (hình 3.6a) gặp (hình 3.6b) Khi vết nứt mép làm việc lƣỡi cắt gặp trị số khe hở Z tối ƣu chất lƣơng mặt cắt tốt nhất, mặt cắt phẳng nhẵn Đề tài: Thiết kế máy cắt thép thủy lực   h Z