53a 53b 53c

Thiết kế máy cắt thép tấm

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức cơ bản tương đối rộng. Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đã học trong suốt 5 năm để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.
Do đó đồ án tốt nghiệp là mục đích giúp hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học trước lúc ra trường. Cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa của ngành cơ khí, thì nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc độ chính xác cao, phải giảm sức lao động của con người, tăng năng suất lao động. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em đã nhận đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế máy cắt thép tấm” với các nội dung sau:
Phần I. Tổng quan về việc sử dụng thép tấm trong công nghiệp.
Phần II. Cơ sở lý thuyết về cắt kim loại.
Phần III. Giới thiệu về các phương pháp cắt thép tấm.
Phần IV.Phân tích, chọn sơ đồ nguyên lý máy và tính động học.
Phần V. Tính toán động lực học và kết cấu.
Phần VI.Hướng dẫn sử dụng và bảo quản máy.
Phần VII.Kết luận.
Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Thế Tranh cùng các thầy cô trong khoa .Vì là một vấn đề tương đối lớn, mới của người sinh viên, không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong khoa.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2002
Sinh viên thiết kế
PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG THÉP TẤM
TRONG CÔNG NGHIỆP .
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống càng phát triển và nâng cao thì ngành công nghiệp cần phải đáp ứng đầy đủ và kịp thời những nhu cầu đó . Trong đó ngành công nghiệp và gia công kim loại bằng áp lực như cán, kéo, ép, rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm … cũng đóng góp một phần không nhỏ, quan trọng hơn trong đó là phương pháp gia công kim loại cán và cắt thép tấm đóng một vai trò không nhỏ, nó góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng và các ngành nghề công nghiệp khác như : ngành công nghiệp hàng không, lĩnh vực điện, nông nghiệp, ô tô, xây dựng, công nghiệp đóng tàu, thuyền,…
Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa hai trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu . Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, hay đây là sản phẩm dạng tấm hay thép tấm .
Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau . Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo chiều dày của tấm thép :
+ Thép tấm mỏng : chiều dày s = 0.2 3.75 mm ,
chiều rộng b = 600 2.200mm
+ Thép tấm dày : S = 4 60mm, b= 600 5.000mm,
l = 4.000 12.000mm .
+ Thép tấm dải : S =0.2 2mm , b= 200 1.500mm,
l = 4.000 60.000mm .
Từ sự phân loại đó ta cũng có được các dạng phôi của thép tấm khác nhau như dạng phôi tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải .
Hình dạng và kích thước của thép tấm qua quá trình cán nó được tiêu chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để chế tạo ra các sản phẩm như thùng, sàn xe ô tô, khung, sườn xe máy, các thiết bị ngành điện, các kết cấu trong ngành xây dựng như cầu, nhà cửa, sử dụng trong chính ngành cơ khí chế tạo, ngành tàu thuyền, … thì phải được thông qua quá trình cắt thép tấm ra các kích thước và hình dạng khác nhau .
Thép tấm sau khi được cắt ra các kích cỡ theo yêu cầu, từ đó nó được sử dụng để tạo ra các chi tiết, hình dạng, thù hình khác như :
-Trong xây dựng, các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau để tạo nên các kết cấu thép bền vững hơn như nó liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán .
.
-Trong ngành chế biến, thép tấm được sử dụng rộng rãi không kém, nó được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, các chai, hộp để đóng gói, …
-Trong ngành cơ khí : chế tạo thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, khung sườn xe máy, …
-Trong ngành điện : thép tấm được dùng để taọ ra các sản phẩm trong lĩnh vực điện như là các lá thép trong stato bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong chấn lưu đèn ống , máy biến thế , trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường, cột đèn…..

-Trong ngành cơ khí ô tô, việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được, các thép tấm được dùng làm các khung sườn gầm, lót sàn xe ô tô, che kín thùng xe, các bộ phận che kín khác …
-Thép tấm dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền trong ngành tàu biển .
-Trong các ngành nghề khác thép tấm dùng để dập ra các đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong ngành công nghiệp hàng không dùng để che chắn, nắp đậy thân, cửa của máy bay, tên lửa, …
Với nhu cầu sử dụng hiện tại của thép tấm , sự cần thiết phải có các máy để cắt các thép tấm từ ban đầu trong các ngành công nghiệp, các ngành nghề khác nhau đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí là một điều không thể thiếu .

PHẦN 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI
Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia công cắt gọt .
Gia công bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi, kết quả làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng . Cắt kim loại là chia phôi ra thành các tấm, dải, mảnh theo đường kín hoặc đường hở . Quá trình cắt xảy ra từ biến dạng đàn hồi khi có lực tác dụng , sau đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tác dụng và các vết nứt xuất hiện và gặp nhau theo hướng cắt và tách rời tấm phôi .

2.1.BIẾN DẠNG KIM LOẠI
Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ .
Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải trọng
Biểu đồ biến dạng khi thí nghiệm kéo đứt của kim loại :

-Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng.

· Hoạt động của sơ đồ sau :
Dầu được đưa từ bơm (1) Qua van đảo chiều (2) rồi theo đường ống qua bộ làm đều tốc độ vào buồng trên của xilanh đẩy piston đi xuống kẹp chặt phôi trước khi cắt . Khi cắt xong đảo chiều van làm cho dầu đi vào buồng dưới của xilanh đẩy piston đi lên, nhả phôi ra .
· Ưu nhược điểm của phương pháp này :
-Ưu : Tạo được lực kẹp lớn nhờ dễ dàng tăng được áp suất để tăng lực kẹp, dễ dàng điều khiển .
-Nhược : Cơ cấu phức tạp, đắt tiền .
a) Kẹp chặt bằng hệ thống các lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao trên : Lợi dụng lực đàn hồi của lò xo sinh ra khi chịu kéo hoặc chịu nén để làm lực kẹp cho phôi khi cắt kim loại . ( Hình 4.10) .
Hình 4.10 : Sơ đồ cơ cấu kẹp phôi bằng lo xo chịu nén .
1. Đâù kẹp ; 2. Lò xo chịu nén ; 3. Dao trên ; 4. Phôi ; 5. Dao dưới .
· Hoạt động của cơ cấu như sau :
Lò xo chịu nén được đặt trong xilanh, xilanh gắn cứng lên dao trên . Khi dao trên nhận được động lực từ nguồn xilanh thuỷ lực, dao bắt đầu đi xuống, dao mang theo xilanh kẹp chặt . Khi dao xuống thì do bố trí đầu kẹp của piston kẹp ở vị trí thấp hơn đầu dao trên nên đầu kẹp chạm vào phôi trước, đầu dao tiếp tục đi xuống lò xo bị nén lại sinh ra phản lực đàn hồi, lực này tác dụng lên cần piston, tác dụng lên đầu kẹp, kẹp phôi xuống, lúc này đầu dao bắt đầu tiến hành cắt phôi . Sau khi cắt, phôi xong dao đi lên mang theo cả đầu kẹp đi lên để chuẩn bị cho chu kỳ cắt kế tiếp .
· Ưu nhược điểm của sơ cấu :
-Ưu điểm : + Cơ cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ dàng thay đổi lực kẹp nhờ vào cách thay đổi độ cứng của lò xo nén .
+ Cơ cấu kẹp phôi êm, ít va đập rung động .
-Nhược điểm : + Nguồn động lực truyền lực cho cặp dao lúc này phải tích thêm lực truyền cho cơ cấu kẹp chặt nên yêu cầu về hệ thống thuỷ lực cao hơn ( áp suất, công suất động cơ bơm ) .
· Kết luận :
Từ các phương pháp kẹp chặt phôi trước khi cắt cho máy như đã phân tích gồm : kẹp bằng hệ thống các xilanh thuỷ lực nhưng hệ thống này có nhược điểm là làm cho kết cấu máy cồng kềnh, giá thành tương đối đắt tiền ; kết cấu kẹp bằng trọng lượng của khối kim loại đặc, kết cấu này tuy đơn giản nhưng khi kẹp lại rung động va đập lên máy lớn ; kết cấu kẹp bằng hệ thống xilanh – piston và các lò xo chịu nén, kết cấu này khi kẹp êm, nhẹ nhàng, ít rung động và va đập máy nhưng nhược điểm là kết cấu máy bị cồng kềnh, cần phải tăng lực tác động ở cơ cấu thuỷ lực tác động lên đầu dao . Vì vậy ở kết cấu của bộ phận kẹp phôi trước khi cắt ta có thể kết hợp ở tấm thép kẹp có trọng lượng G trượt lồng không trong rãnh của bàn dao trên kết hợp với hai xilanh lò xo chịu nén . Kết cấu này đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ và có thể khắc phục được nhược điểm của các cơ cấu như đã phân tích ở trên .
Sơ đồ bố trí của kết cấu .

4.3. TÍNH ĐỘNG HỌC CHO CƠ CẤU CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG .
Khi yêu cầu năng suất cao, sản phẩm chế tạo ra phải đạt được chất lượng theo yêu cầu . Mặt khác khi nhu cầu về đời sống của con người càng ngày càng cao thì đặt ra vấn đề giải phóng sức lao động cho chính bản thân mình bằng cách thay thế các hoạt động thủ công của ta chình bằng hoạt động của các máy móc mà chính các máy móc đó do con người lập trình và điều khiển sẵn . Hơn nữa khi người công nhân trực tiếp đứng máy, có rất nhiều động tác lặp đi lặp lại mang tính nhàm chán dễ xảy ra tai nạn cho người công nhân,… Từ các yếu tố đó đặt ra vấn đề ta phải đưa vào các cơ cấu tự động hoá cho các máy móc thiết bị, trong đó cấp phôi tự động là khâu chiếm không kém phần quan trọng .
Đối với máy cắt thép tấm do yêu cầu về kích thước và hình dạng cần cắt nên việc đưa vị trí cần cắt trên phôi đến vị trí lưỡi cắt của dao chính xác là điều quan trọng . Khi yêu cầu số lượng sản phẩm cùng loại, có cùng kích thước là lớn thì công việc đưa phôi đến từng vị trí cần cắt là có tính chu kỳ và mang tính lặp lại, nhàm chán cao, công việc bị nặng nề nên nguy hiểm . Vì vậy ta cần phải thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động cho máy .
Các phương án truyền động để cấp phôi tự động cho máy như sau :
Các phương án truyền động để cấp phôi cho máy :
4.3.1 . Cấp phôi bằng hệ thống các xilanh – piston khí nén .
– Sơ đồ bố trí như sau
1. piston – xilanh kẹp lúc cấp phôi .
2. piston – xilanh đẩy phôi vào.
3. Hệ thống các con lăn đỡ .
4. Phôi thép tấm
5. Cảm biến áp suất
-Hoạt động :
Trình tự hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động như sau :
Khi phôi thép tấm đã được đặt lên sàn các con lăn, piston của con lăn (1) đi lên kẹp phôi lại .Ở đầu của piston này có đặt một cảm biến áp suất (5), khi piston kẹp đã đủ áp suất lên tấm thép đê đủ tạo lực ma sát đủ lớn thì nó đóng mạch điều khiển piston (2) và đẩy cả hệ piston – xilanh (1) cùng tấm thép đi vào đến vị trí của lưỡi cắt .
– Ưu nhược điểm của cơ cấu này :
+ Ưu điểm : * Cơ cấu dễ điều khiển nếu ta sử dụng nguồn điều khiển là khí nén để tạo áp lực tác dụng lên piston .
*Thiết bị kết cấu gọn, đơn giản .
*Thiết bị điều khiển trong khí nén rẻ tiền
+ Nhược điểm : * Chiều của hành trình piston đẩy phôi phải bằng chiều dài lớn nhất khi yêu cầu cắt thép, do vậy kết cấu bị cồng kềnh .
*Do có khoảng cách từ piston đẩy đến tấm thép nên khi đẩy dễ bị cong tấm thép .
* Khi thiết kế khoảng cách giữa hai piston – xilanh kẹp cố định, nếu chiều rộng tấm thép khi cần cắt nhỏ hơn khoảng cách đó thì chỉ có 1 piston – xilanh kẹp chặt kẹp được thiếu lực và bị lệch khi đẩy .
4.3.2. Cấp phôi nhờ ma sát giữa hai lô cán quay ngược chiều nhau với tấm thép

 

Mô tả chung: Gồm các file như ảnh trên bao gồm tất cả các file 3D, xuất bản vẽ ra PDF, CAD+ nguyên lý hoạt động+ Sơ đồ nguyên công, đồ gá + THuyết minh …
Giá: 450.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_TKM000053
Tải đồ án

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*