Cách phân loại lỗ hình

3.3.2.1. Phân loại theo hình dạng

Lỗ hình đơn giản: chữ nhật, vuông, ôvan, tròn… Lỗ hình phức tạp: lỗ hình góc, chữ ⊂, chữ I…

3.3.2.2. Phân loại theo công dụng

Lỗ hình cán thô: đồng thời với giảm tiết diện của phôi phải tạo được dần hình dáng về gần với hình dáng của sản phẩm.

Lỗ hình trước thành phẩm: có tác dụng khống chế được kích thước của thành phẩm.

Lỗ hình tinh: lỗ hình này cho ra kích thước và hình dáng của sản phẩm ở trạng thái nóng và phải đảm bảo dung sai cho sản phẩm.

3.3.2.3. Phân loại theo cách gia công lỗ hình trên trục cán

Lỗ hình hở: đường phân chia khe hở giữa hai trục cán nằm trong phạm vi rãnh của trục cán dù cho rãnh được gia công trên một hai trục.

Lỗ hình kín: đường phân chia khe hở giữa hai trục cán nằm ngoài phạm vi rãnh lỗ hình được cấu tạo bởi một phần lồi và một phần rãnh của hai trục cán.

Lỗ hình nửa kín: ở loại hình này, trên trục cán vừa có phần lồi vừa có phần lõm. Khe hở giữa hai trục cán được cấu tạo ở thành bên của lỗ.

3.4. Cán tấm

3.4.1. Giới thiệu chung về cán các loại thép tấm3.4.1.1. Phân loại 3.4.1.1. Phân loại

Theo thành phần hóa học: thép cacbon và thép hợp kim.

Theo công dụng, người ta phân biệt thép tấm kết cấu, thép tấm đặc biệt.

Theo phương pháp cán, thép tấm được chia làm hai loại: thép cán nóng và thép cán nguội.

Theo độ dày thép tấm chia ra hai nhóm: Thép dày (h ≥ 4 mm), thép mỏng (h

≤ 4 mm).

3.4.1.2. Công dụng

Thép tấm là một trong những dạng sản phẩm cán kinh tế nhất. Nó được sử dụng rất nhiều trong thực tế:

 Dùng trong công nghiệp chế tạo ôtô, máy kéo thường có độ dày (4÷14)mm.

 Dùng trong chế tạo toa tàu, xây dựng cầu và các công trình công nghiệp, dân dụng, bình chịu áp lực cao, công nghiệp hóa dầu.

 Dùng trong chế tạo động cơ, máy biến áp và các thiết bị điện khác.

 Dùng để sản xuất các loại thùng và tấm lợp nhà.

3.4.2. Công nghệ sản xuất thép tấm dày

Để sản xuất thép tấm dày, người ta sử dụng phôi là slab và thép thỏi. Sau khi kiểm tra và làm sạch khuyết tật bề mặt (thổi bằng ngọn lửa dưới áp suất cao), phôi được nung trong các lò liên tục hoặc lò giếng (cho thỏi) đến nhiệt độ (1150÷1250)oC. Khi đạt nhiệt độ cần thiết, từng phôi một được đưa lên máy cán theo đường băng lăn. Các máy cán tấm dày gồm 1 hoặc 2 giá phân bố nối tiếp nhau. Số lượng giá cán được xác định căn cứ vào năng suất cần thiết và yêu cầu về chất lượng của thép thành phẩm.

3.4.3. Công nghệ sản xuất thép lá cán nguội

Phương pháp cán nguội được áp dụng để sản xuất và thép lá mỏng. Phôi cho cán nguội là thép băng cán nóng dày (1.5÷6)mm dưới dạng cuộn, khối lượng đến (50÷60)T. Phương pháp cán cuộn được tiến hành ở các máy cán liên tục hoặc đảo chiều.

Qui trình công nghệ sản xuất thép cán nguội so với qui trình công nghệ cán nóng phức tạp hơn nhiều. Nó bao gồm một số lượng lớn các nguyên công chuẩn bị, tinh chỉnh, đòi hỏi phải sử dụng nhiều thiết bị phức tạp khác nhau.

CHƯƠNG 4

CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CÔNG NGHỆ CÁN

4.1. Vùng biến dạng và các thông số đặc trưng

4.1.1. Khái niệm

Cán dọc là quá trình làm biến dạng kim loại một cách liên tục giữa hai trục cán. Nhờ có hai trục cán quay ngược chiều nhau và nhờ có ma sát tiếp xúc mà vật cán biến dạng và đi ra phía trước (bản thân vật cán không tự chuyển động).

4.1.2. Vùng biến dạng

Vùng biến dạng là vùng kim loại biến dạng dẻo nằm trong phạm vi tác dụng của trục cán. Vùng ABCD là vùng biến dạng qui ước.

Hình 2.4.1. Sơ đồ biến dạng của kim loại khi cán 1. Vật cán; 2. Trục cán

Các thông số đặc trưng theo vùng biến dạng:

Gọi α là góc ăn kim loại.

Cung AB = CD = 1: Chiều dài cung tiếp xúc hay chiều dài vùng biến dạng. Góc γ = IOB là góc trung hòa

h1, h2: chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng. b1, b2: Chiều rộng của vật cán trước và sau khi biến dạng.

l1, l2: Chiều dài của vật cán trước và sau khi biến dạng.

 Lượng ép của kim loại

Lượng ép tuyệt đối (∆h) là hiệu số chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng. Lượng ép tuyệt đối được biểu thị bằng công thức: ∆h = h1 – h2 (mm).

Lượng ép tương đối ε% là trị số giữa lượng ép tuyệt đối và chiều dày ban đầu của vật cán tính theo phần trăm, lượng ép tương đối được biểu thị bằng công thức:

% 100 . % 1 2 1 h h h − = ε

Quan hệ giữa ∆h, α và l được biểu thị bằng công thức:

h R h D l = ∆ = ∆ ⇒ . 2 (mm)

Từ đó ta nhận xét: chiều dài cung tiếp xúc tỉ lệ thuận với D và ∆h

 Lượng giãn rộng

Là hiệu số chiều rộng của vật cán sau khi cán và trước khi cán. Lượng giãn rộng biểu thị bằng công thức:

∆b = =b2 – b1 (mm)

Ta cũng có thể dùng công thức của Boxtino để tính lượng giãn rộng:     ∆ −∆ ∆ = ∆ tf h h R h h b . 2 5 , 1 1 (mm) Trong đó:

∆h: lượng ép tuyệt đối R: bán kính trục cán T: nhiệt độ cán

h1: chiều cao ban đầu của vật cán f: nhiệt độ của vật cán

 Hệ số giãn dài khi cán

Hệ số giãn dài µ hay hệ số kéo dài sau khi cán l2 và trước khi cán l1 1 2 l l = µ

µ: luôn luôn lớn hơn 1 vì l2 luôn luôn lớn hơn l1

 số lần cán

tb n F F n µ lg lg lg 0 − =

Từ công thức trên ta thấy : nếu biết được tiết diện ngang ban đầu của phôi cán và tiết diện sản phẩm, biết được hệ số giãn dài trung bình thì tính toán được ngay số lần phải cán.

Bảng 4.1: Phân phối hệ số giãn dài trung bình (µtb) cho một số sản phẩm cán

Thứ tự Loại sản phẩm Loại lỗ hình µtb

1

Có tiết diện ngang đơn giản (tròn, vuông, dẹt, chữ nhật, tam giác, bầu dục)

Cán tinh 1,10 ÷ 1,15 Chữ nhật – vuông 1,15 ÷ 1,30 Thoi – vuông 1,25 ÷ 1,60 Bầu dục - vuông 1,20 ÷ 1,80 2 Có tiết diện phức tạp (ray vàcác dầm U, I, T) Cán tinh – cán thô 1,10 ÷ 1,20 1,30 ÷ 1,40

4.2. Điều kiện ăn phôi và điều kiện cán ổn định

4.2.1 Điều kiê ̣n ăn phôi vào tru ̣c cán

Để quá trình cán xảy ra thì vật cán phải ăn vào trục cán. Ta có công thức xác định điều kiện ăn phôi vào trục cán như sau:

2

Rf h= ∆

Kết luận: để vật cán tự ăn vào trục phải đảm bảo điều kiện lượng ép tuyệt đối nhỏ hơn bán kính trục cán R nhân với bình phương hệ số ma sát f. Hệ số ma sát được cho trong bảng 4.2. Bảng 4.2: Hệ số ma sát khi cán Trạng thái cán Loại trục cán f Cán nóng Trục có gờ, rãnh 0.45 ÷ 0.62 Trục cán hình 0.36 ÷ 0.47 Trục cán tấm 0.27 ÷ 0.36 Cán nguội Trục có độ bóng bình thường 0.09 ÷ 0.18 Trục có độ bong10 ÷12 0.03 ÷ 0.09

4.2.2. Các phương pháp làm cho vâ ̣t cán dễ ăn vào tru ̣c khi cán do ̣c

Người ta thường dùng các biê ̣n pháp sau để vật cán dễ ăn vào trục cán:

 Ta ̣o các gờ hoă ̣c khoét rãnh trên bề mă ̣t tru ̣c cán : phương pháp này hay dùng cho máy cán lớn để xuất phôi và chỉ cán thô.

 Đâ ̣p be ̣p đầu phôi cán : phương pháp này dùng để cán tấm, dùng cho những lần cán thô ban đầu.

4.3. Đô ̣ vươ ̣t và đô ̣ trễ

Hiê ̣n tượng mà ta ̣i vùng biến da ̣ng của kim loa ̣i có tốc độ của vật cán ra khỏi trục cán (Vh ) lớn hơn tốc độ của trục cán (V) là hiê ̣n tượng vượt trước. Vùng có tốc đô ̣ kim loa ̣i Vh > V là vùng vượt trước.

Hiê ̣n tượng mà ta ̣i vùng biến da ̣ng của kim loa ̣i có tốc độ của vật cán khi ăn vào trụcVH nhỏ hơn V là hiê ̣n tượng trễ. Vùng có tốc đô ̣ VH < V là vùng trễ.

Ta ̣i tiết diê ̣n có góc trung hoà γ và có VH = V = Vh go ̣i là tiết diê ̣n trung hoà.

Mă ̣t chia đôi vùng trễ và vùng vượt trước go ̣i là mă ̣t phân giới.

Lượng vượt trước của kim loa ̣i nhiều hay ít được biểu thi ̣ bởi công thức :

% 100 h h h V V V S − = Trong đó:

Sh : lươ ̣ng vượt trước tính %.

Vh :tốc đô ̣ của kim loa ̣i để ra khỏi tru ̣c. V : tốc đô ̣ của tru ̣c cán V Dn(m/s)

60 . .

π

= D : đường kính tru ̣c cán.

n : số vòng quay của tru ̣c trong 1 phút (v/ph).

4.4. Lực cán, mômen cán, công và công suất

4.4.1. Lực cán

Lực cán P là áp lực toàn phần của kim loa ̣i tác du ̣ng lên tru ̣c cán. Áp lực toàn phần của kim loa ̣i tác du ̣ng lên tru ̣c cán tính theo công thức :

) ( .F MN P P= tb Trong đó :

Ptb : áp lực đơn vị hay áp lực trung bình (N /mm2, kg/mm2). F : Diện tích tiếp xúc giữa kim loại và trục cán, (mm2).

h R b b l b F = tb = + . ∆ 2 . 1 2 Ta có : 2 0 α ϕ=

btb : chiều rộng trung bình của vật cán.

b1, b2 : chiều rộng của vật cán trước và sau khi cán.

h R

Hình 2.4.2. Áp lực của kim loại tác dụng lên trục cán .

Tùy theo nhiệt độ cán của thép ta có công thức xác định áp lực đơn vị như sau: - Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ t0

c> t0 ch – 5750C. ( )             − + ∆ +       − + = 1 2 1 1500 75 2 1 0 0 0 h h h R f t t P ch c B tb σ

- Khi nhiệt độ cán của thép nhỏ hơn nhiệt độ t0 c< t0 ch – 5750C.             − + ∆ +       − = 1 2 1 10000 1 2 0 0 h h h R f t t P ch c B tb σ Trong đó: B σ : được xác định theo đồ thị hình 2.4.3. t0

ch : nhiệt độ nóng chảy của thép. t0

c : nhiệt độ khi cán thép.

Hình 2.4.3. Đồ thị σB

4.4.2. Momen cán và các momen khác sinh ra khi cán

Momen cán (Mc) do lực cán sinh ra và tính theo công thức: Mc = 2.P.a

Trong đó:

P: lực cán a: cánh tay đòn

a = (0.45÷0.5).l = (0.45÷0.5). R∆h (đối với cán nóng) a = (0.35÷0.45).l = (0.35÷0.45). R∆h (đối với cán nguội)

Momen ma sát (Mms) gồm momen ma sát do lực cán sinh ra tại cổ trục cán (Mms1) và momen ma sát tại lúc chi tiết quay (Mms2) momen ma sát được tính:

Mms = Mms1 + Mms2 Trong đó: Mms1 = P.f.d P: lực cán (N) d: đường kính trục cán (mm) f: hệ số ma sát của ổ đỡ trục cán Mms2 = (0.08÷1.12).(Mc + Mms1)

Momen không tải (M0) sinh ra để thắng trọng lượng của các chi tiết quay khi máy chạy không tải

4.4.3. Tính toán công và công suất

Sau khi tính được momen cán, công suất cán được tính theo công thức :

R v M

N = .

Và công thực hiện được tính như sau :

R v t M t N A= . = ..

Nếu nếu l1 là chiều dài phôi cán thì t = l1/v.

R l M A= . 1 ⇒ Trong đó : N: công suất cán M: momen cán t: thời gian cán v: vận tốc cán R: bán kính trục cán.

PHẦN III

MÔ PHỎNG MÁY DỰA VÀO PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR



CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR

1.1. Tổng quan về Autodesk inventor

Autodesk Inventor là một trong những bộ phần mềm chuyên dùng của hãng Autodesk. Autodesk Inventor trang bị những công cụ mạnh, quản lý các đối tượng thông minh, trợ giúp quá trình thiết kế, làm tăng năng suất và chất lượng thiết kế, tối ưu hóa quá trình thiết kế bằng việc tạo mối liên kết giữa mô hình 3D và bản vẽ 2D.

Autodesk Inventor có 4 chức năng thiết kế: - Mô hình hóa chi tiết (môi trường “*.ipt”). - Lắp ráp các chi tiết ( môi trường “*.iam”).

- Tạo bản vẽ kỹ thuật 2D từ 3D solid (môi trường “*.dwg” hoặc “*.idw”). - Trình diễn lắp ráp (môi trường “*.ipn”).

Autodesk Inventor là phần mềm hổ trợ đắc lực quá trình thiết kế, gồm các tính năng :

- Tạo biên dạng phác thảo 2D rất nhanh chóng và dễ dàng. Ta có thể hiệu chỉnh về kích thước và hình dạng ở mọi thời điểm. Bất kỳ sự thay đổi nào của biên dạng đều có thể làm thay đổi mô hình thiết kế.

- Những chi tiết, kết cấu phức tạp được tạo và lắp ráp dễ dàng.

- Hỗ trợ tính toán, thiết kế và mô hình hóa các chi tiết máy ( bộ truyền bánh răng, trục vít, xích, đai…).

- Gán vật liệu, màu sắc cho chi tiết.

- Trang bị thư viện cho các chi tiết tiêu chuẩn ( ổ lăn, bulông, then,..). - Mô phỏng động học

- Mô phỏng trình tự lắp ráp.

1.2. Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor

Autodesk Inventor là hệ thống mô hình hóa solid. Để tạo mô hình solid ta phân tích chúng thành các đặc tính có hình dạng đơn giản, xây dựng từng bước các đặc

tính đơn giản và kết hợp chúng lại với nhau. Chương trình được thực hiện trong môi trường theo nhiều hệ thống đo lường kích thước khác nhau, ở đây ta chỉ làm việc theo hệ mét (“mm”).

1.2.1. Mô hình hóa chi tiết

Biên dạng chi tiết được định nghĩa từ 2D Sketch Panel sau khi khởi động phần mềm, trên giao diện chính từ New chọn biểu tượng Standard (mm).ipt.

Trong môi trường Sketch 2D, ta có thể vẽ biên dạng chi tiết từ các công cụ hổ trợ: lệnh đoạn thẳng (Line), lệnh vẽ đa giác đều (Polygon), bo tròn góc lượn (Fillet), dời hình (Move),… Ràng buộc hình dạng và kích thước phác thảo bằng lệnh Dimension.

1.2.2. Tạo khối 3D solid

Để tạo khối 3D solid, từ biên dạng phác thảo hoàn chỉnh nhấn chuột phải chọn Finish sketch để chuyển sang môi trường Part Modeling. Hoàn thành vật thể 3D với các lệnh: quét biên dạng theo hướng vuông góc (Extrude), quét chung quanh trục

1.2.3. Tính toán, thiết kế chi tiết

Để thiết kế các chi tiết chuẩn theo yêu cầu chọn New – standard(mm).iam

Trong giao diện chính chọn Design Accelerator xuất hiện giao diện gồm: thiết kế trục (Shaft), bộ truyền bánh răng (Spur Gear), bộ truyền đai (V-Belts), bộ truyền xích… Ở môi trường này ta vừa thiết kế, tính toán,vừa có thể kiểm tra sức bền từng chi tiết .

1.2.4. Lắp ráp các chi tiết

Trong môi trường Standard (mm).iam chọn biểu tượng Assemble ta được giao diện lắp ráp, liên kết các chi tiết . Gọi các file lưu chi tiết 3D bằng lệnh Place, nếu lấy các chi tiết chuẩn có sẵn trong thư viện của chương trình chọn lệnh Place from

content center.

Để gán ràng buộc giữa các chi tiết gọi lệnh Constraint, sau khi nhấp lệnh hộp thoại Place Constraint hiện ra. Hộp thoại gồm 3 trang:

- Trang Assembly: ràng buộc lắp ráp các chi tiết với nhau. Các lệnh sử dụng như Mate, Insert, Angle, …

- Trang Motion: ràng buộc hai chi tiết chuyển động quay. - Trang Transition: ràng buộc hai chi tiết chuyển động tịnh tiến.

1.2.5. Mô phỏng trình tự lắp ráp

Ta được giao diện làm việc chính

Trên thanh công cụ Presentation Panel, nhấp chuột vào biểu tượng Create View để mở file lắp ráp. Các biểu tượng còn lại cho phép:

- Tweak Component: dùng để thực hiện thao tác tháo các chi tiết - Preise View Rotation: xác định góc nhìn đúng.

- Animate: dùng để ghi hình việc lắp ghép theo trình tự tháo các chi tiết trước đó.

1.2.6. Tạo bản vẽ 2D