Đồ án Thiết kế, chế tạo máy lăn nắn thép lò xo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, chế tạo máy lăn nắn thép lò xo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY LĂN NẮN THÉP LÒ XO TỰ ĐỘNG CHO DÂY CHUYỀN ĐAN LƯỚI SÀNG ĐÁ GVHD: TS. PHẠM HUY TUÂN SVTH: PHẠM BA SA DI MSSV: 11943032 SVTH: THÁI ĐĂNG QUÝ MSSV: 11943048 SVTH: ĐINH DUY NHẤT MSSV: 11943043 S K L 0 0 4 1 7 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Lời nói đầu Đối với sinh viên của nhiều nghành trong các trƣờng kỹ thuật, việc vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề có liên quan tới thực tế sản xuất là hết sức quan trọng. Việc thiết kế,chế tạo ra những chi tiết cũng nhƣ những cơ cấu, bộ phận máy có hình dạng kích thƣớc cụ thể, phải thỏa mãn các yêu cầu chủ yếu về kinh tế, kỹ thuật và các yêu cầu khác không dễ dàng và còn nhiều bỡ ngỡ lúng túng. Đó là một trong những vấn đề đối với sinh viên sắp tốt nghiệp. Và để giải quyết vấn đề đó thì nhóm làm đề tài này quyết định lựa chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy lăn nắn thép lò xo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá’’ để làm đề tài tốt nghiệp cho mình. Với việc làm đề tài này đã giúp nhóm em làm quen với: — Thiết kế cơ cấu lăn nan, tính toán động cơ cho máy lăn. — Thiết kế cơ cấu cắt đứt dây thép Carbon. — Xây dựng hệ thống bản vẽ thiết kế. — Chế tạo cụm thƣớc cắt nan thép tự động. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn GVHD: thầy TS. Phạm Huy Tuân đã tận tình hƣớng dẫn,giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để nhóm hoàn thành tốt đề tài này. Vì thời gian hạn hẹp và kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên đề tài này vẫn còn nhiều thiếu sót. Kính mong đƣợc sự chỉ dạy và góp ý của quý thầy cô cũng nhƣ các bạn sinh viên để đề tài này đƣợc tốt hơn. i
3. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Lời Cảm Ơn Trải qua theo học tại trƣờng,nhóm chúng em cũng nhƣ tất cả các bạn sinh viên đã nhận đƣợc sự chỉ dạy và những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô. Và trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp chúng em luôn nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và các bạn cùng với sự nỗ lực của từng thành viên trong nhóm đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định. Nay chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô và các bạn đã giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học cũng nhƣ trong quá trình làm đề tài. Nhóm xin chân thành cảm ơn:  Giáo viên hƣớng dẫn thầy TS. Phạm Huy Tuân tận tình chỉ bảo và giúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án đúng thời hạn.  Bố mẹ cùng với những ngƣời thân đã hỗ trợ tinh thần cho chúng em rất nhiều trong quá trình hoàn thành đồ án này.  Tất cả các thầy cô tham gia giảng dạy lớp 119430B ,cùng với tất cả các thầy cô khác.  Ban giám hiệu Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện cho nhóm hoàn tất khóa học. Tp.HCM, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực hiện : Phạm Ba Sa Di Thái Đăng Quý Đinh Duy Nhất ii
4. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TP. HCM VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TS. PHẠM HUY TUÂN Sinh viên thực hiện: Phạm Ba Sa Di MSSV: 11943032 Thái Đăng Quý MSSV: 11943048 Đinh Duy Nhất MSSV: 11943043 1. Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo máy lăn nắn thép loxo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Khả năng máy:lăn mũ nan thép Carbon đƣờng kính đến 5 mm và cắt tự động theo chiều dài yêu cầu. - Tốc độ lăn: 0,3 m/s 3. Nội dung chính của đồ án: — Giới thiệu đề tài. — Thiết kế cơ cấu lăn nan, tính toán động cơ cho máy lăn. — Thiết kế cơ cấu cắt đứt dây thép Carbon. — Xây dựng hệ thống bản vẽ thiết kế. — Hồ sơ bản vẽ:  Tổng thể hệ thống máy lăn nan và cắt dây.  Các cụm chi tiết.  Chi tiết — Chế tạo cụm thƣớc cắt nan thép tự động. 4. Các sản phẩm dự kiến — Cụm thƣớc cắt nan thép kết hợp với các máy lăn và máy cắt 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày nộp đồ án: 11/01/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) iii
5. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân MỤC LỤC Chƣơng 1. NHẬP DẪN 7 1.1Giới thiệu 7 1.1.1 Tổng quan về thép lò xo 7 1.1.2.Tiêu chuẩn về dây thép lòxo 3 1.1.3 Các yêu cầu chi tiết cho tiêu chuẩn Nhật (JIS G 3521-1991) 3 1.2Đặt vấn đề. 5 1.2.1Tính cấp thiết của đề tài. 5 1.2.2. Lý do chọn đề tài. 5 1.2.3.Giới hạn của đề tài 6 Chƣơng 2. PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 7 2.1 Xây dựng ý tƣởng 7 2.1.1Cấp phôi thép 7 2.1.2Ý tƣởng tổng quát cho hệ thống 7 2.2. Phƣơng án cắt 8 Chƣơng 3 : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ MÁY 9 3.1 Cơ sở lý thuyết nắn 9 3.2.Cơ sở lý thuyếtcắt 10 3.2.1 Côngdụngvàcácthôngsốcơbảncủamáycắtdaothẳngsongsong 10 3.2.2 Máy cắt trụckhuỷu 12 3.3. Cơ sở lý thuyết quá trình cắt kim loại. 13 3.3.1. Thực nghiệm quá trình cắt. 13 3.3.2. Quá trình cắt. 13 3.3.3. Sơ đồ biểu diễn quá trình cắt. 15 3.4. Thiếtbịchấphànhthủylực 15 3.4.1Cơcấutruyềnđộngtịnhtiến(xylanhthuỷlực) 15 Chƣơng 4 . TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT 19 4.1 Tính toán chọn động cơ cho máy lăn 20 Sơ đồ hoạt động máy lăn 20 4.1.1.Các thông số ban đầu: 20 4.1.2. Chọn động cơ 21 iv
6. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân 4.1.3 Phân phối tỷ số truyền 22 4.1.4 Xác định công suất, số vòng quay và momen xoắn trên các trục 22 4.1.5.Tính toán thiết kệ bộ truyền đai thang 23 4.1.6: Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng 26 4.2. Tính toán chọn động cơ cho máy cắt 34 4.2.1Xác định tải trọng để cắt đứt dâythép 34 4.2.2. Tính toán thiết kệ bộ truyền đai thang 36 a.Chọn đai và tiết diện đai 36 c. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 38 4.3Tính toán chọn xi lanh 38 4.3.1Chọn loại xy lanh 38 4.3.2Tính toán 39 4.3.2 Thiết kế mạch khí nén 40 Chƣơng 5. CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM- THỰC NGHIỆM- ĐÁNH GIÁ 41 5.1Chế tạo 41 5.1.1Máng cụm thƣớc đo 41 5.1.2Cơ cấu điều khiển dao tự động bằng thủy lực 42 5.2Những hạn chế của hệ thống máng cụm thƣớc đo đời trƣớc và cách khắc phục. 42 KẾT LUẬN 44 B.Kiến nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 v
7. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Lò xo 7 Hình 1. 2 Thép lò xo xong sau khi nắn dùng để đan lƣới sàng đá 4 Hình 1. 3 Máy dập tạo hình mũ cho thép 5 Hình 2. 1 Phôi thép cuộn 7 Hình 2. 2 Sơ đồ tổng quát 7 Hình 2. 3 Thép lò xo sau khi lăn nắn 8 Hình 3. 1 Giản đồ Huckơ 9 Hình 3. 2 Cơ cấu thanh truyền 12 Hình 3. 3 Quan hệ giữa lực cắt và biến dạng 13 Hình 3. 4 Quá trình cắt 15 Hình 3. 5 Sơ đồ quá trình cắ 15 Hình 3. 6 Ký hiệu xylanh đơn lùi về nhờ ngoại lực 16 Hình 3. 7 Ký hiệu xylanh đơn lùi về nhờ lò xo 16 Hình 3. 8 Kýhiệu xylanhképlùivềbằngthủylực 16 Hình 3. 9 Kýhiệuxylanhképlùivềbằngthủylựccógiảmchấn 17 Hình 3. 10 Kýhiệuxylanhképtácdụngcảhaiphía 17 Hình 3. 11 Kýhiệuxylanhquay 17 Hình 3. 12 Ký hiệu xylanh vi sai 17 Hình 3. 13 Ký hiệu xylanh vi sai tác dụng kép 17 Hình 3. 14 Cấutạoxylanhtácdụngképcócầnpittôngmộtphía 18 Hình 3. 15 Xylanhtácdụngđơnvàkýhiệu 18 Hình 3. 16 Xylanhtácdụngkép 19 Hình 4. 1 Máy cắt trục khuỷu 35 Hình 4. 2 Nguyên lý hoạt động thanh truyền. 35 Hình 4. 3 Xi lanh thủy lực một chiều 38 Hình 4. 4 Xi lanh 39 Hình 4. 5 Sơ đồ mạch khí nén 40 Hình 5. 1 Bộ phận cố định máng và máy cắt. 41 Hình 5. 2 Máng cụm thƣớc đo 41 Hình 5. 3 xi lanh điều khiển dao cắt 42 Hình 5. 4 Hệ thống máng cụm thƣớc đo đời trƣớc 43 vi
8. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Các tiêu chuẩn quốc tế cho dây thép lòxo 3 Bảng 1. 2 Chọn tiêu chuẩn và chủng loại phù hợp ứng dụng cụ thể 3 Bảng 1. 3 Thành phần hóa học: (wt%) 3 Bảng 1. 4 Yêu cầu về độ bền kéo 3 Bảng 3. 1 Hệ số e phụ thuộc vào hình dạng tiết diện 10 Bảng 3. 2 Các thông số cơ bản của máy cắt dao thẳng songsong 11 Bảng 4. 1 Bảng thống kê các thông số và kích thƣớc bộ truyền cấp nhanh: 33 Chƣơng 1. NHẬP DẪN 1.1Giới thiệu 1.1.1Tổng quan về thép lò xo Hình 1. 1Lò xo Thép lò xo đƣợc hiểu là loại thép có khả năng đàn hồi cao, thƣờng đƣợc dùng để chế tạo các loại lò xo (spring), đệm vênh (clip, có lắp trong cần khởi động xe máy) Khả năng đàn hồi này của thép lò xo ổn định nhất sau khi nhiệt luyện để đạt độ cứng từ 42 ÷ 48 HRC (do khả năng đàn hồi của thép có mối liên quan với độ cứng). Thép lò xo có nhiều loại khác nhau. Đối với những yêu cầu kỹ thuật không cao, vật liệu sử dụng thƣờng là các mác thép carbon cao ( %C > 0.6%, tƣơng đƣơng các mác từ C60 trở lên). Khả năng đàn hồi vii
9. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân của các mác thép này chủ yếu đƣợc tạo ra nhờ độ cứng cao sau nhiệt luyện. Các mác thƣờng đƣợc dùng là S60C ÷ S80C(JIS), S60C - CSP (JIS, CSP = Carbon Spring). Một thành phần khác đƣợc sử dụng nhiều nhất trong việc chế luyện các loại thép lò xo là Silic Si. Do những đặc điểm của mình, khi đi vào mạng tinh thể của thép, Si làm xô lệch mạng theo hƣớng làm tăng khả năng đàn hồi . Đại diện cho loại thép hợp kim này là mác thép 60C2 (GOST), S60CM(JIS, có bổ sung thêm Mo để tăng độ thấm tôi và làm nhỏ hạt khi nung tôi ở nhiệt độ cao). Trong nhiều trƣờng hợp, thành phần Si đƣợc thay thế bằng Mn hoặc các nguyên tố hợp kim khác có tác dụng tƣơng đƣơng (đều có khả năng tạo carbid nhƣ Si, Mn). Đại diện là các mác 65G (65Mn - GOST), Y8 (GOST), SK5M (JIS, tên mới là SK85), T8A (GB - Trung Quốc) Ngoài ra, trong tiêu chuẩn Nhật (JIS) còn đƣợc chia nhỏ hơn theo dạng thƣơng phẩm, có tên gọi khác nhau dù thành phần tƣơng đƣơng với các nhóm hợp kim vừa nêu. Thƣờng đƣợc biết đến với cái tên SWPA (B) - Steel Wire Piano, loại vật liệu này thƣờng có dạng dây, kích thƣớc nhỏ (thƣờng là D < 3 ÷ 5 mm), đƣợc dùng nhiều nhất làm dây đàn piano Chế độ nhiệt luyện của loại thép này thƣờng đƣợc thực hiện nhƣ sau (ở đây là với lò liên tục, đƣợc bảo vệ bằng môi trƣờng khí có %C hoạt tính ~ 0.6%): tôi dầu ở 860°C, ram 360 ÷ 440 °C / 2h để đạt độ cứng tối ƣu vào khoảng 42 ÷ 48 HRC. Đối với lò xo chân chống xe máy, trong thực tế sản xuất ở VN, thƣờng không sử dụng SWP mà dùng các mác sau: 60C2, S60C - CSP, Y8, SK85, 65Mn để đảm báo tính kinh tế. P/S: chú ý là khả năng đàn hồi của thép lo xo còn phụ thuộc cả vào tiết diện cắt ngang của dây lò xo nữa. Khi chiều dày (đƣờng kính) dây tăng 1mm, lực đàn hồi có thể tăng tới 30%. Và phụ thuộc cả vào hình dạng của mặt cắt đó mà lực đàn hồi cũng khác nhau. Để chế tạo lò xo, có thể dùng máy chuyên dụng hoặc dùng máy tiện (thậm chí là cả máy khoan). Lò xo đƣợc tạo ra bằng cách cuốn trên lõi thép tròn Khi đó, vấn đề chỉ là thiết kế và chế tạo bộ đồ gá phục vụ cho công việc này. Phân loại : Theo phân loại theo công dụng thì thép kết cấu cacbon tốt có tỷ lệ C từ 55 -70 đều sử dụng làm lò xo nhíp, lò xo xoắn ốc đƣợc cả. 2
10. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Còn đƣợc hay không do các thông số khác mà yêu cầu kỹ thuật quy định ngƣời thiết kế và thực hiện phải theo. 1.1.2.Tiêu chuẩn về dây thép lòxo Bảng 1. 1Các tiêu chuẩn quốc tế cho dây thép lòxo Loại lòxo Tiêu chuẩn Ứng dụng Quốc tế Trung Quốc Nhật (JIS) Mỹ (ASTM) Phi cơ khí - YB/T 5220- G3521 A407-07 Lòxo nệm 93 Cơ khí tĩnh ISO 8458- GB 4357- G3521 SW- A227/A227M- Lòxo kéo - 2:2002 89 A/B/C 06 nén thông SL/SM/SH dụng Cơ khí ISO 8458- GB/T 4358- G3522 A228/A228M- Dây đàn động 2:2002,DM/DH 1995 SWP-A/B 07 Bảng 1. 2Chọn tiêu chuẩn và chủng loại phù hợp ứng dụng cụ thể Tiêu chuẩn Đƣờng kính & chủng loại Ứng dụng JIS G 3521-91 SW-A (0.08-10.0 mm) Lòxo tĩnh với ứng xuất thấp SW-B (0.08-13.0 mm) Chuyên dùng cho lòxo và lƣới sàng SW-C (0.08-13.0 mm) Chuyên dùng cho lòxo JIS G 3522-91 SWP-A (0.08-10.0 mm) Lòxo tĩnh SWP-B (0.08-7.00 mm) Lòxo động SWP-V (1.00-6.00 mm) Lòxo valve  Chú ý: nhiệt độ làm việc tối đa của dây thép Carbon cao la 121°C. 1.1.3 Các yêu cầu chi tiết cho tiêu chuẩn Nhật (JIS G 3521-1991) Bảng 1. 3Thành phần hóa học: (wt%) C Mn P S Si 0.45-0.86 0.30-0.90 ≤0.035 ≤0.035 0.15-0.35 Bảng 1. 4Yêu cầu về độ bền kéo Đƣờng Độ bền kéo, MPa kính danh SW-A SW-B SW-C nghĩa 1.60 1320 - 1570 1570 - 1810 1810 - 2060 1.80 1270 - 1520 1520 - 1770 1770 - 2010 2.00 1270 - 1470 1470 - 1720 1720 - 1960 3
11. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân 2.30 1230 - 1420 1420 - 1670 1670 - 1910 2.60 1230 - 1420 1420 - 1670 1670 - 1910 2.90 1180 - 1370 1370 - 1620 1620 - 1860 3.20 1180 - 1370 1370 - 1570 1570 - 1810 3.50 1180 - 1370 1370 - 1570 1570 - 1770 4.00 1180 - 1370 1370 - 1570 1570 - 1770 4.50 1130 - 1320 1320 - 1520 1520 - 1720 5.00 1130 - 1320 1320 - 1520 1520 - 1720 5.50 1080 - 1270 1270 - 1470 1470 - 1670 6.00 1030 - 1230 1230 - 1420 1420 - 1620 6.50 1030 - 1320 1230 - 1420 1420 - 1620 7.00 980 - 1180 1180 - 1370 1370 - 1570 8.00 980 - 1180 1180 - 1370 1370 - 1570 9.00 930 - 1130 1130 - 1320 1320 - 1520 10.0 930 - 1130 1130 - 1320 1320 - 1520 11.0 - 1080 - 1270 1270 - 1470 12.0 - 1080 - 1270 1270 - 1470 13.0 - 1030 - 1230 1230 - 1420 Với nhu cầu của xã hội hiện nay, việc sử dụng thép đã “đƣợc cắt ra thành đoạn” trở nên phổ biến, ví dụ nhƣ: trong ngành xây dựng (bẻ đai,kiềng, ) trong ngành mỹ nghệ (làm lồng chim,lồng chứa gia cầm, đan ghế,khung ,), làm lƣới sàng đá cát trong vật liệu xây dựng và một số lĩnh vực khác. Hình 1. 2Thép lò xo xong sau khi nắn dùng để đan lƣới sàng đá Việc nắn và cắt thép này nếu sử dụng các phƣơng pháp thủ công sẽ mất nhiều thời gian và sức lao động,tiền bạc yêu cầu đƣợc đặt ra đối với ngành cơ khí chế tạo cũng nhƣ các ngành có liên quan là thiết kế máy để khắc phục những khuyết điểm trên. Vì vậy máy nắn cắt thép tự động ra đời với các ƣu điểm nhƣ tăng năng suất, rẻ tiền, tiết kiệm thời gian, sức lao động, .kịp thời đáp ứng các yêu cầu của xã hội. 4
12. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Nhóm chúng em đã chọn đề tài: “Thiết kế chế tạo cho máy lăn nắn thép lò xo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá” Công việc thực hiện cho đề tài này bao gồm: — Thiết kế cơ cấu lăn nan, tính toán động cơ cho máy lăn. — Thiết kế cơ cấu cắt đứt dây thép Carbon. — Xây dựng hệ thống bản vẽ thiết kế. — Chế tạo cụm thƣớc cắt nan thép tự động. 1.2 Đặt vấn đề. 1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài. Hiện nay trên thế giới, thép đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp vàtrong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại thép khác nhau có đƣờng kính cũng rất đa dạng, nhậnthấy đƣợc tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy nắn, cắt phù hợp, tăng nângsuất với nhu cầu rất cần thiết. Tùy theo yêu cầu, thép phải đƣợc lăn nắn theo nhu cầu sử dụng. Hình 1. 3Máy dập tạo hình mũ cho thép Trên thị trƣờng đã có nhiều máy lăn nắn và cắt thép đự động hiện đại cho năng suất cao.Tuy nhiên, tình hình sản xuất thực tại vẫn phổ biến là sản xuất thủ công hoặc máy bán tự động chỉ giải quyết đƣợc 1 khâu lăn nắn hoặc cắt thép. Các khâu này độc lập với nhau nên sẽ tốn nhiều thời gian và nhân công. Để khắc phục hiện trạng trên nhóm sẽ nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống lăn nắn ,cắt thép lò xo tự động nhằm tăng năng suất sản xuất, giảm nhân công, tiết kiệm thời gian và chi phí. 1.2.2. Lý do chọn đề tài. Đề tài đã chọn có thể vận dụng những kiến thức mà chúng em đã tích lũy và trao dồi trong suốt quá trình học tập ở trƣờng vào thực tiễn: tính toán và thiết kế máy nắn 5
13. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân thẳng và cắt thép lò xo tự động. Điều đó đã giúp các thành viên trong nhóm có cơ hội thực hiện các kỹ năng nhƣ: tính toán công suất động cơ, cách làm bản vẽ lắp và kỹ năng làm việc nhóm 1.2.3.Giới hạn của đề tài. Đề tài tốt nghiệp“Thiết kế chế tạo cho máy lăn nắn thép lò xo tự động cho dây chuyền đan lưới sàng đá” nhóm em đã làm đƣợc những việc sau : — Thiết kế cơ cấu lăn nan, tính toán động cơ cho máy lăn. — Thiết kế cơ cấu cắt đứt dây thép Carbon. — Xây dựng hệ thống bản vẽ thiết kế. — Chế tạo cụm thƣớc cắt nan thép tự động 6
14. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Chƣơng 2.PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1Xây dựng ý tƣởng 2.1.1 Cấp phôi thép Hình 2. 1Phôi thép cuộn Phôi thép cuộn đƣợc để lên giá chứa phôi và đƣợc đƣa vào máy lăn. 2.1.2 Ý tƣởng tổng quát cho hệ thống Phôi thép đƣợc cấp,đƣa qua máy lăn sau đó qua máy cắt,đƣợc dẫn hƣớng qua cụm thƣớc đo nan thép và đƣợc cắt tự động. Thƣớc đo phôi lăn cắt Hình 2. 2Sơ đồ tổng quát 7
15. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Hình 2. 3Thép lò xo sau khi lăn nắn 2.2.Phƣơng án cắt - Máy cắt dao thẳng song song: Có các lƣỡi dao thẳng đặt song song. Khi làm việc mặt phẳngchuyển động của dao là luôn không đổi. Máy thƣờng dùng để cắt nguội thép hình có tiết diện đơn giản loại nhỏ. Theo kết cấu có thể chia ra làm 2 loại: loại có dao trên di động, loại có dao dƣới di động. - Máy cắt dao nghiêng: thƣờng hay dùng để cắt thép tấm, máy đƣợc chia làm 2 loại: kiểu kín và kiểu hở. - Máy cắt đĩa: Dùng để cắt viền và mép những băng thép có chiều rộng lớn, cắt những tấm thép có kích thƣớc nhất định. - Máy cƣa đĩa: Dùng để cắt những sản phẩm cán dị hình và các loại thép hình có tiết diện phức tạp. Máy thƣờng đƣợc chia làm 2 loại: cƣa nóng và cƣa nguội. - Máy cắt bay: chủ yếu dùng để cắt các loại thép hình đơn giản ở trạng thái nóng và nguội. Máy gồm các loại đƣợc chia nhƣ sau: máy cắt bay kiểu tang trống, máy cắt bay kiểu trục khuỷu - thanh truyền, máy cắt bay kiểu trục khuỷu nổi, máy cắt bay kiểu hành tinh. Qua thực tế và phân tích kết cấu cũng như tính năng của các loại máy cắt hiện đang được sử dụng, đề tài đã chọn loại máy cắt sử dụng để nghiên cứu và tính toan là máy cắt dao thẳng song song kiểu trục khuỷu lệch tâm (trục khuỷu - thanh truyền). 8
16. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Chƣơng 3 : CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ MÁY 3.1 Cơ sở lý thuyết nắn Quá trình nắn trên máy nắn điểm tựa đƣợc lấy làm cơ sở nghiên cứu lý thuyết nắn. 1. Quan hệ giữa mômen nội lực và ứng suất nắn: • Giản đồ Huckơ: Hình 3. 1Giản đồ Huckơ a - Đối với vật liệu dẻo thực tế; b - đối với vật liệu dẻo lý tƣởng Điểm A ứng với giới hạn tỷ lệ Điểm B ứng với giới hạn đàn hồi Điểm C ứng với giới hạn chảy Điểm D ứng với giới hạn bền Nếu mặt ngoài của thanh biến dạng đến s (tức là z0 = h/2)thì: Mnl = s .W (3.1) 4 h/2 W= z2 dz (3.2) h 0 Đối với tiết diện hình chữ nhật: bh2 M  (3.3) nl s 6 Đối với tiết diện hình tròn: d 3 M  (3.4) nl s 6 Nhƣ vậy mômen nội lực bằng mômen biến dạng đàn hồi Mnl = Mw (1 - 5) Nếu toàn bộ tiết diện đạt tới trạng thái biến dạng dẻo (nghĩa là: z0 = 0) thì: 9
17. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân Mnl =  s S (3.5) Nhƣ vậy mô men nội lực bằng mômen biến dạng dẻo. Giữa Mnl và Mw tồn tại quan hệ: M S e s hay M e. M M W s w w Bảng 3. 1Hệ số e phụ thuộc vào hình dạng tiết diện Hình dạng Tròn Vuôn ChữU ChữI ChữL Ray Ống tiếtdiện Chữ n g Vị trínhật tiết diện lúcnắn Tỷ sốe 1,7 2,0 1,6 1,2 1,8 1,2 1,5 1,4. 1 1,5. 1,7 1,3. 1,6 = 1,5 ,6 S/W Nếu vật cán có độ cong một chiều thì có thể dùng máy nắn kiểu điểm tựa và chỉ cần uốn một vài lần là xong. Nhƣng trong thực tế, độ cong của vật nắn có độ lớn khác nhau lại cong theo các chiều khác nhau. Vì vậy không thể dùng máy nắn kiểu điểm tựa mà phải dùng kiểu máy nắn có thể uốn liên tục. Từ việc phân tích các kết cấu và tính năng của một số loại máy nắn nhƣ trên, đề tài đã chọn phƣơng án sử dụng máy nắn con lăn kiểu đặt chéo cơ bản làm đối tƣợng để nghiên cứu và tính toán thiếtkế 3.2. Cơ sở lý thuyếtcắt Trong xây dựng các loại máy cắt thép thƣờng đƣợc dùng để cắt phân đoạn các sản phẩm theo chiều dài quy định (theo tiêu chuẩn của ngành, của quốc gia hoặc quốc tế) để phục vụ cho công đoạn tiếp theo hoặc cắt bỏ các phần thừa của phôi thép. Trong thực tế sản xuất các loại máy cắt đƣợc sử dụng rất nhiều và đa dạng, tuỳ theo tính năng hoặc theo kết cấu mà ngƣời ta đã phân ra nhiều loại máy cắt khácnhau. 3.2.1 Côngdụngvàcácthôngsốcơbảncủamáycắtdaothẳngsongsong Côngdụng: Máy cắt dao thẳng song song dùng để cắt các phôi và sản phẩm có tiết diện vuông, trong, chữ nhật, Máy thƣờng đƣợc đặt sau máy cán, máy nắn thẳng. Ngoài 10
18. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân nhiệm vụ cắt bỏ phần đầu và đuôi của vật cán máy còn dùng để cắt phân đoạn theo chiều dài quyđịnh. Máy có các lƣỡi dao thẳng đặt song song.Khi làm việc mặt phẳng chuyển động của dao luôn khôngđổi. Theo kết cấu của máy ngƣời ta có thể chia ra làm 2 loại: loại có dao trên di động và loại có dao dƣới diđộng. + Nguyên lý hoạt động của máy cắt song song có dao trên di động: Khi vật cắt vào đúng cữ cắt, cơ cấu kẹp phôi kẹp chặt vật cắt. Dao dƣới đứng yên, không chuyển động, dao trên gắn vào bàn trƣợt chuyển động xuống và quá trình cắt đƣợc diễn ra. Dao trên chuyển động đƣợc là nhờ các cơ cấu nhƣ: thủy lực, cơ cấu cam hoặc cơ cấu trục khuỷu - thanhtruyền. - Nguyên lý hoạt động của máy cắt song song có dao dƣới di động: Cũng giống nhƣ loại có dao trên di động, chỉ khác là lúc này dao trên đứng yên, dao dƣới đƣợc gắn với bàn trƣợt chuyển động lên xuống để tạo ra quá trìnhcắt. Hình3.2: Bảng 3. 2Các thông số cơ bản của máy cắt dao thẳng songsong 1. Bàn kẹp; 2. Bàn trượt trên; 3.Cữ cắt; 4.Bàn trượt dưới; 5 Lưỡi dao trên; 6.Lưỡi daodưới;7.Sản phẩm; 8. Con lăn H - Chiều cao vận hành dao L - Chiều dài sảnphẩm S - Chiều cao lƣỡicắt - Chiều dày lƣỡicắt 11
19. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân S /. 2,5. 3 H - Chiều dày vật cắt B - Chiều rộng vậtcắt . - Độ trùng dao, (10 . 20)mm 1 - Chiều dài lƣỡicắt 3.2.2 Máy cắt trụckhuỷu Thông thƣờng khi nói đến cơ cấu biên ta hiểu đó là cơ cấu phẳng vì loại cơ cấu này rất phổ biến trong thực tế kỹ thuật.Cơ cấu này thƣờng dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động đi lại với hành trình ngắn.Đối với máy cắt thép thì cơ cấu biên truyền chuyển động từ động cơ quay thành chuyển động tịnh tiến của dao cắt thông qua thanhtruyền. Hình 3. 2Cơ cấu thanh truyền Lấy nguyên lý từ máy dập, khi khởi động bắt buộc động cơ cắt phải quay,muốn cắt đƣợc sắt bắt buộc phải có bộ ly hợp để truyền chuyển động cho dao. Có rất nhiều loại ly hợp nhƣ ly hợp ma sát, ly hợp vấu, ly hợp từ ma sát ở đây ta sử dụng ly hợp từ ma sát mục đích vừa truyền chuyển động dễ dàng lại vừa giữ cho dao ở đúng vịtrí. 12
20. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân 3.3. Cơ sở lý thuyết quá trình cắt kim loại. 3.3.1. Thực nghiệm quá trình cắt. Thực nghiệm quá trình cắt ngƣời ta rút ra biểu đồ sau: biểu đồ này diễn tả mối quan hệ giữa lực cắt và sự biến dạng của kim loại khi cắt. Hình 3. 3Quan hệ giữa lực cắt và biến dạng 3.3.2. Quá trình cắt. Một quá trình cắt xảy ra cũng trải qua 3 thời kỳ + Thời kỳ cặp. + Thời kỳ cắt. + Thời kỳ đứt.  Thời kỳ cặp. Là thời kỳ lƣỡi dao ăn vào kim loại bị cắt, lực cắt sẽ tăng từ P = 0 đến P = Pmax . Để đặc trƣng cho quá trình này xảy ra nhanh hay chậm, ngƣời ta dùng thông số : tỷ số chiều sâu cắt tƣơng đối  1 . Z  1 1 h Trong đó: - Z1 : chiều sâu kim loại đƣợc cắt khi lực cắt P tiến từ 0 đến . - h: chiều dày kim loại cần cắt.  Thời kỳ cắt. Là thời kỳ mà lực cắt giảm dần xuống theo tiết diện vật cắt, P giảm từ xuống Pc . 13
21. Đồ án tốt nghiệp GVHD : Ts. Phạm Huy Tuân  Thời kỳ đứt. Là thời kỳ mà không cần lực cắt nhƣng kim loại cần cắt vẫn tự đứt. Để đặc trƣng cho sự nhanh hay chậm của quá trình này ngƣời ta cũng đƣa ra tỷ số độ sâu đứt tƣơng đối  2 . Z  2 2 h Trong đó: - Z2: chiều sâu kim loại ở cuối thời kỳ cắt - h: chiều sâu kim loại cần cần đứt Tùy thuộc vào vật liệu cần cắt ta có các giá trị  1 và : Bảng 3.2 Quan hệ giữa lực cắt và biến dạng Kim Trạng thái nóng Trạng thái nguội loại đem cắt  1  2  1  2 CT10 0.32 ÷ 0.4 0.75 ÷ 1 0.3 0.5 CT20 0.3 ÷ 0.35 0.75 ÷ 0.95 0.25 0.35 ÷ 0.45 CT50 0.25 ÷ 0.3 0.7 ÷ 0.95 0.2 0.3 ÷ 0.4 50C2 0.23 ÷ 0.28 0.65 ÷ 0.9 0.2 0.25 ÷ 0.3 C8 0.25 ÷ 0.3 0.7 ÷ 0.85 0.2 0.35 C20 0.28 ÷ 0.35 0.7 ÷ 0.9 0.25 0.3 ÷ 0.45 Cu 0.35 0.95 0.3 0.45 Zn 0.3 0.7 0.2 0.4 Đuara 0.25 0.5 0.15 0.25 X19H 0.25 ÷ 0.3 0.7 ÷ 0.8 0.35 0.45 9T X10 0.2 ÷ 0.25 0.65 ÷ 0.7 0.15 0.3 14
22. S K L 0 0 2 1 5 4