Tự Động Hóa Quá Trình Dập Định Hình P1.- Th.s. Lê Gia Bảo là tài liệu sử dụng nội bộ của ĐH- Bách khoa Hà nội
TỰ ĐỘNG HÓA
QUÁ TRÌNH
DẬP TẠO HÌNH
Giới thiệu: Th.s. Lê Gia Bảo
Bộ môn: GCAL
Trường ĐHBK Hà nội
Mục tiêu của môn học
{
Hiểu kết cấu khuôn dập tự động hóa.
{
Thiết kế khuôn dập tự động cơ khí.
{
{
Hiểu biết quy trình của nhà máy dập
cấp phôi tự động.
Ứng dụng kiến thực công nghệ dập
tấm, khối trong việc thiết kế khuôn
dập.
1. Ý nghĩa của TĐH QTDTH
1. Kỹ thuật:
thực hiện hạn chế con người
2. Kinh tế:
Năng suất,
giá thành
3. Xã hội:
Thay lao động trí tuệ
2. Cơ khí hóa và tự động hóa
Cơ khí hóa
Chuyển một phần hoặc toàn bộ thao tác bằng tay
sang cơ khí do công nhân điều khiển.
Tự động hóa
Sức công nhân giải phóng khỏi việc trực tiếp thao
tác.
End Presentation
Thank You Very Much!
Đặc tính của gia công áp lực:
Năng suất rất cao.
Chất lượng sản phẩm cao, chính xác.
Hiệu quả sẽ cao hơn rất nhiều nếu Tự
động hóa
Đặc điểm của TĐH trong GCAL
Tự động hóa trong dập tấm thuận lợi
nhất so với dập khối và tạo hình biến
dạng
Hạn chế bởi: khối lượng sản phẩm, lực
máy
Cần cân nhắc chọn thiết bị phù hợp
Tính dây chuyền.
Tính điển hình nhóm sản phẩm
Giảm thiểu số khâu trong dây chuyền
Phù hợp điều kiện của sản xuất
Nhằm bảo đảm tính hiệu quả TĐH
Tính dây chuyền:dập khối không bavia
dây chuyền dập tự động
Tính điển hình nhóm sản phẩm
Cần phân loại tự động hóa cho một dải,
một dạng sản phẩm nhất định có cùng
đặc điểm công nghệ.
Giảm thiểu số khâu trong dây chuyền
Kết hợp tối đa một số khâu như dập phối
hợp để giảm bớt bước công nghệ, số
lượng máy sử dụng.
Phù hợp điều kiện của sản xuất
Mọi tự động hóa chỉ có hiệu quả khi phù
hợp với điều kiện sản xuất của cơ sở: về
thiết bị và nhu cầu. Điều này phải tính
tới hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Phù hợp điều kiện của sản xuất
Mọi tự động hóa chỉ có
hiệu quả khi phù hợp với
điều kiện sản xuất của cơ
sở: về thiết bị và nhu cầu.
Điều này phải tính tới hiệu
quả kinh tế và kỹ thuật.
Phương
pháp
TĐH..!?
Sản lượng yêu cầu sản xuất
Đặc điểm quá trình công nghệ, hình dạng
chi tiết
Máy dập tự động chuyên dùng
Sản xuất: hàng khối
Chi tiết: tiêu chuẩn, không lớn ( bi, đai
ốc .. )
Dây chuyền TĐ chuyên môn hóa
Sản xuất: hàng khối
Chi tiết: nhỏ và trung bình. Dập tấm và
dập khối.
Dây chuyền TĐH trên cơ sở thiết bị
vạn năng và phương tiện TĐH.
Sản xuất: hàng loạt lớn
Chi tiết: nhỏ và trung bình.
TĐH bằng cải tiến máy vạn năng
thành máy tự động
Sản xuất: hàng loạt lớn
Chi tiết: nhỏ và trung bình.
Khuôn tự động và bán tự động trên
máy dập vạn năng
Sản xuất: hàng loạt lớn
Chi tiết: nhỏ từ phôi tấm
Máy vạn năng trang bị các phương
tiện tự động hóa
Sản xuất: hàng loạt nhỏ
Chi tiết: nhỏ và tring bình
Kết cấu chi tiết sản phẩm cần có tính
công nghệ: dễ chế tạo, lắp ráp và sủa
chữa.
Công nghệ ổn định: trong thời gian sử
dụng lâu dài.
Bảo đảm tính công nghệ tối ưu, giảm
tiêu hao lao động, tăng năng suất lao
động.
End Presentation
Thank You Very Much!
2.1. Khái niệm về phương tiện TĐH
1. Cơ cấu
Truyền động
2.Cơ cấu
Biến đổi
chuyển động
Sơ đồ khép
kín TĐH
5. Cơ cấu
Điều khiển
3. Cơ cấu
định hướng, đổi hướng
4.Cơ cấu
Cặp
Chức năng của phương tiện TĐH
Khái niệm
Phương tiện TĐH là cơ cấu làm việc do sự điền
khiển của máy nhằm tự động hóa một hoặc nhiều
khâu trong quy trình TĐH
Ví dụ
Cơ cấu cặp phôi, cơ cấu gạt phôi, định vị phôi . . .
.
Chức năng của phương tiện TĐH
Định vị, định hướng phôi ở vị trí đã cho
Dịch chuyển phôi tới máy
Đưa phôi vào vị trí làm việc của máy
Giứ phôi trong quá trình dập biến dạng
Dịch chuyển bán thành phẩm vào vị trí
Lấy chi tiết và phế liệu ra khỏi vùng làm việc
Xếp sản phẩm theo đúng quy cách
Vận chuyển sản phẩm giữa các tổ hợp máy
Thu dọn phế liệu
Dây chuyền cấp phôi tự động
No2
No3
No1
No4
No5
No7
No6
No8
No7
2.2. Cơ cấu cặp
Là cơ cấu chấp hành.
Cặp và giữ phôi trong quá trình di chuyển
phôi đến vị trí công nghệ.
Là khâu xuất phát trong quá trình
thiết kế hệ thống!
Tùy theo mục đích, có những loại sau :
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
Là cơ cấu chấp hành sử dụng lực ma sát giữa
phôi và cơ cấu chấp hành
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
Là cơ cấu chấp hành sử dụng lực ma sát giữa
phôi và cơ cấu chấp hành
{Kết
cấu : gồm 01 hoặc nhiều cặp trục kẹp
phôi. Mỗi cặp trục có 01 trục dẫn chủ động và
một trục bị động. Phôi được kéo di chuyển dựa
vào lực ma sát giữa trục lăn và phôi.
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
{Phân
loại: Có hai loại chính: loại có thể điều
khiển lực ép tạo ma sát và loại không điều
khiển được.
dụng: Có thể dùng cho phôi dạng băng
phẳng, hoặc thanh dây với kính thước tương
đối đồng đều. ( hình 2.1)
{Ứng
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
Qp
0.5Qp
0.5Qp
0.5Qp
0.5Qp
Qz
Qz
a. Phôi băng
Qp
b. Phôi dây
Hình 2.1. Sơ đồ Cơ cấu cặp ma sát
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
{Bài
toán thiết kế :
xác định lực ép lên trục Qp , số cặp
con lăn cần thiết (z) khi biết lực kéo
phôi cần thiết Qz và hệ số ma sát (μ) .
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
2.2.1.1. Tính lực ép lên trục ma sát khi cặp phôi băng:
Qz
QP = β
Zμ
{
{
{
β
β
β
Trong đó:
Qp : lực ép lên một trục ma sát;
Qz: Lực cặp phôi yêu cầu;
: hệ số an toán, phụ thuộc vào gia tốc chuyền động và sai lệch
của các trục. β =1,5 – 2.
Z: số cặp trục ma sát thiết kế;
μ : hệ số ma sát giữa trục dẫn động và phôi. μ= 0,08 – 0,12.
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
2.2.1.2. Tính lực ép lên trục ma sát khi cặp
phôi thanh hoặc dây tròn:
Qp
QN
Qp
QN
-Trường hợp rãnh cong theo
biên dạng của thanh tròn:
như trong trường hợp phôi
băng:
2α
QP = β
Qz
Zμ
-Trường hợp rãnh nghiêng:
a. Rãnh nghiêng
b. Rãnh cong
Hình 2.2. sơ đồ tính lực ép cho phôi thanh
tròn hoặc phôi dây tròn
Qz Sinα
QP = β
Zμ
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
Ví dụ về tính lực kéo ( cặp phôi) cần thiết Q z
Mu
Mms
Dn
Qz
h
Hình 2.3. Sơ đồ tính lực kéo phôi
Yêu cầu xác định Q
cơ nhả cuộn phôi.
z
để kéo phôi trong trường hợp không có động
Giới thiệu bài báo tính lực Q z
2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát
{
-
{
-
Để kéo phôi (Q z ), cần thắng lực như sau:
Phải tạo ra lực kéo căng để duỗi thẳng phôi. (Q d )
Phải tạo ra lực thắng lực quán tính của phôi. Do phôi ban đầu
đang ở trạng thái co định (Q qt ).
M qt J pε max
Q z = Q d + Q qt
Với
=
Qqt =
h
h
Xét cân bằng cuộn phôi khi chuyển động đều:
M u + M ms = h. Q d Suy ra : Q d = M u /h+ M ms /h
Ở đây:
S 2 .b
Mu = 1,1δ s.
4
Jp =
G
( D 2n + D 2t )
8g
ε max
2a max
=
Dn
Jp: Mô men quán tính
G: Trọng lượng ban đầu cuộn phôi.
g: Gia tốc trọng trường.
a max: Gia tốc dài max.
ε max: Gia tốc vòng max.
2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không
Cuống ép
Ống hút
Phôi
Vòi cao su
D
a.
Vòi cao
su
Vòi hút chân không
điều khiển
Phôi
b. Vòi hút không điều khiển có
Hình 2.4. Kết cấu vòi hút chân không
{
{
Cơ cấu cặp sử dụng áp lực chân không trong vòi hút để nâng và
chuyển phôi.
Lực để giữ phôi là lực ma sát giữa phôi và vòi hút.
2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không
Hình 2 : Cơ cấu cấp phôi dạng tấm bằng hút
chân không
2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không
{
{
{
Kết cấu: bao gồm vòi hút bằng vật liệu mềm ( thường bằng
cao su). Có thể có thiết bị hút tạo chân không trong điều kiện
cần lực hút lớn và có điểu khiển.
Phân loại: Có hai loại có hệ thống hút chân không tạo áp lực
lớn và điều khiển và loại vòi hút đơn giản.
Ứng dụng: Nâng và cặp phôi vật liệu dạng tấm có chất lượng
bề mặt tốt.
2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không
Yêu cầu thiết kế: tính toán xác định lực giữ phôi Qz yêu cầu.
Qz phụ thuộc vào các yếu tố:
- Độ chênh lệch áp suất trong và ngoài vòi hút: ΔP .
- Diện tích tiếp xúc giữa phôi và vòi hút: F.
- Kiểu hút: lệch tâm hay đúng trọng tâm phôi.
Q rz
D
Qz
a. Lực hút đúng tâm
Q rz
e
D
Qz
b. Lực hút lệch tâm
Hình 2.5: Sơ đồ tính toán lực hút của vòi hút chân không
2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không
a.
Trường hợp hút đúng trọng
tâm:
Qrz =
1
β
ΔP.F
{
-
-
b. Trường hợp hút lệch tâm:
-
Q rz =
Trong đó:
ΔP : độ trênh áp bên ngoài và
bên trong vòi hút.
β: Hệ số an toàn β=1,2 -1,3
- F: Diên tích hút lên phôi.
- Hệ số tính đến lệch tâm.
1
ΔP.F
β.K
K = 1+
4l
D
2.2.3. Cơ cấu cặp hình chêm
{
{
-
-
Sử dụng nguyên lý tự hãm của cơ cấu chêm
để tạo lực cặp phôi.
Phân loại và ứng dụng:
Với phôi băng và phôi dải: thường dùng kiểu
con lăn hoặc kiểu lệch tâm.
Với phôi dây tròn: dung kiểu bi hoặc kiểu
vấu kẹp.
2.2.3. Cơ cấu cặp hình chêm
N
γ
P
ϕ
N
ϕ
T
T
Fms
a, Điều kiện tự hãm (Fms ≤ T)
khi: tgγ ≤ tg ϕ = μ
γ
Fms
b, Điều kiện trượt (Fms < T)
khi: tgγ > tg ϕ = μ
μ : hệ số ma sát trượt; ϕ : góc ma sát
Hình : Minh hoạ điều kiện tự hãm
Phụ lục: Góc ma sát và sự tự hãm kẹt
P
3
2
1
1
5
4
6
6
7
8
9
1,7. Con lăn
2. Thân chêm
3,8 . Áo chêm
4. lò so kéo
5. Phôi
6. Vòng cách
Hình 2.6.b. Kết cấu chêm con lăn
9. Đế
Nguyên lý làm việc của cơ cấu chêm:
Kết cấu:
Thân chêm (2) có thể trượt trên đế (9).
Thân chêm (2) kẹp chặt áo chêm (3,8).
Trong áo chêm (3,8) ôm sát cặt chêm ( con lăn hoặc bi- 1,7).
Con lăn (1,7) được giữ bằng vòng cách 6 và luôn tỳ vào áo chêm
(3,8) bằng lò
so
kéo (4).
Giữa hai con lăn (1,7) là phôi (5).
Nguyên lý làm việc của cơ cấu chêm:
Hoạt động:
1. Kẹp và đưa phôi:
Thân chêm (2) kẹp mang cả hệ thống dịch sang trái. Con lăn lăn
về phía góc chêm tạo sự ma sát kẹp chặn. Chên (2) mang cả
phông di chuyển theo.
2. Nhả phôi:
Thân chêm (2) lùi sang phải, con lăn chuyển về phía góc mở,
không có sự kẹp nên cơ cấu nhả phôi. Chêm 2 không mang phôi
lui.
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con
lăn:
Y
X
Q
T2
Q2
Q1
T1
γ
Yêu cầu tính toán:
-Góc nghiêng của
chêm: ϒ
- Đường kính con lăn:
d
- Số cặp con lăn: n
Hình : Sơ đồ tính chêm-con lăn
Qz
Q=β
2n
Lực kéo yêu cầu của 01 con lăn tạo ra (Q):
-Qz: là lực kéo yêu cầu của toàn cơ cấu.
- β =1,1 – 1,3: là hệ số an toàn xét đến khả năng
phân bố tải không đều.
- n: số cặp con lăn.
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Xét cân bằng hệ lực đặt lên một con lăn
( chêm) hình trên:
(T1, Q1, T2, Q2, Q) = 0
Theo phương X:
- T2cosϒ - Q2sinϒ +T1 + Q = 0
(1)
Theo phương Y:
T2sinϒ - Q2cosϒ + Q1 = 0
(2)
Trong đó: T1, T2 là lực ma sát nên:
2K
T1 = Q1
d
2K
T2 = Q 2
d
k: hệ số ma sát lăn ( cm) , k = 0,005 cm ( thép mềm), k=0,001
(thép cứng)
d: đường kính con lăn (cm)
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Từ (1):
Q = T2 cos γ + Q 2 sin γ − T1
2K
2K
cos γ + Q 2 sin γ − Q1
= Q2
d
d
2K
2K
cos γ ) − Q1
= Q 2 (sin γ +
d
d
Q1 = −T2 sin γ + Q2 cos γ 1
Từ (2):
2K
= −Q2
sin γ + Q2 cos γ
d
2K
= Q2 (cos γ −
sin γ )
d
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
2K
2K
2K
2K
2K
Q2 (sin γ +
cos γ ) − Q1
cos γ ) − Q2 (cos γ −
sin λ )
Q
d
d =
d
d
d
=
2K
2K
Q1
Q (cos γ −
Q2 (cos γ −
sin γ )
sin γ )
d
d
2K
2K
4K 2
4K 2
sin γ +
cos γ −
cos γ − 2 sin γ sin γ + 2 sin γ
d
d
d
d
=
=
2K
2K
cos γ −
sin γ
cos γ −
sin γ
d
d
Q2 (sin γ +
{
Do k = 0,001 – 0,005 và d ≥ 1 cm nên các
vô cùng bé được phép bỏ qua:
4K 2
sin γ ≈ 0;
2
d
2K
sin γ ≈ 0
d
Q
sin γ
=
= tg γ
Q 1 cos γ
Q1 =
Q
tg γ
(3)
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Góc nghiêng chêm ϒ:
Điều kiện để kẹt, con lăn không trượt:
(μ. hệ số ma sát trượt, ϕ- góc ma sát).
tgγ ≤ tg ϕ = μ.
Với bề mặt thép –thép trong điều kiện không bôi trơn μ.
(3)
= 0,1 (ϕ = 120 ).
Như vậy: γ ≤ 120 (Nếu γ > 120 : Con lăn sẽ bị trượt)
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Đường kính con lăn:
Đường kính con lăn (d) , được xác định cùng với số cặp
con lăn cần thiết (n) để bảo đảm ứng suất tiếp xúc bề
mặt phôi nhỏ hơn cho phép.
Thông số con lăn : đường kính con lăn d ≥ 1 cm và(3)
chiều dài con lăn ( theo chiều rộng phôi – B)
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Xác định số cặp con lăn (n):
Ứng suất tiếp xúc bề mặt phôi phải thoả
mãn:
σ max = 0,789
Q1
1 −ν
1 −ν
dB(
−
)
E1
E2
2
1
2
2
≤ [σ d ]
(3)
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
ν1 ; ν2: Hệ số possion của vật liệu con lăn và phôi.
( giá trị thép ν1 = ν2 = 0,3 )
E1; E2: modun đàn hồi của vật liệu con lăn và phôi.
[δd]≈2δs , giới hạn chảy vật liệu.
Từ (4) rút ra:
Q1max=qc.B.d
(3)
Trong đó:
1 −ν
1 −ν
qc = 6,28σ (
−
)
E1
E2
2
s
2
1
2
2
2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn:
Từ (3): Q = Q1 max . tg γ và
ta rút ra:
n≥
β .Qz
2.qc .B.d .tgγ
Qz
qc .B.d .tgγ ≥ β
2n
Qz
Q=β
2n
(3)
2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao
Nguyên lý của cơ cấu cặp kiểu dao cặp giống như kiểu
chêm con lăn là tạo ra sự tự kẹt nhưng dao kẹp sẽ lút
biến dạng cục trên phôi.
Phân loại và ứng dụng:
Có hai loại: loại kẹp 01 phía và loại kẹp 02 phía.
Cơ cấu này không có khả năng điều chỉnh vị trí vật liệu
bằng chày định vị.
Kết cấu đơn giản dễ chế tạo, nhưng bề mặt phôi bị sước.
Dao kÑp 1
Dao kÑp 2
2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao
A
Hình : Kết cấu dao cặp
2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao
Nguyên lí làm việc:
Khi cơ cấu cặp tiến bên trái, cặp dao kẹp phôi mang phôi
theo.
Khi cơ cấu cặp lùi bên phải, dao nhả phôi để phôi lại. Mũi
dao trượt trên mặt phôi.
Điều kiện tự hãm: như cơ cấu chêm:
tgγ ≤ tg ϕ = μ.
Ở đây: μ = 0,3- 0,4 (ϕ = 160 - 220 )
Do đó : ϒ ≤ ( 160 - 220 )
2.2.5. Cơ cấu cặp kiểu má kẹp
Nguyên lý:
Phôi được kẹp và dịch chuyển nhờ lực ma sát
giữa các vấu kẹp và phôi.
Ứng dụng:
Dùng chủ yếu cho các chi tiết đơn chiếc và có
kích thước và khối lượng lớn
2.2.5. Cơ cấu cặp kiểu má kẹp
Hình :
Cơ cấu cặp
kiểu má kẹp
2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp
Việc tính toán cơ cấu cặp là xác định lực cặp QE để tạo ra
lực ma sát cặp phôi Qz.
Xét sơ đồ kẹp b:
Xét cân bằng 01 má kẹp: ( QE, 2 QN, 2T) = 0
Cân bằng phương x: QE-2QN Sin(anpha) = 0
Trong đó : 4T=Qz
2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp
b. Theo sơ đồ c: Vấu kẹp cứng sau khi phôi quay tiếp
xúc hai điểm.
Từ điều kiện cân
Q’
bằng mômen tại điểm
1: Qrz.l - Qz.h = 0
1
pZ
2
QZ
h
l
Hình : Sơ đồ tính
Q”pZ
Qz.h
→ Qrz =
l
Từ điều kiện cân bằng
mômen tại điểm 2:
{Q’rz.l - Qz (h + l) = 0
⎛h ⎞
Q '' rz = Qz ⎜ + 1 ⎟
⎝l
⎠
2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp
c. Theo sơ đồ d:
Vấu kẹp mềm, sau khi phôi quay áp suất bề
mặt tựa được phân bố theo hình vẽ.
Q’pZ
1
QZ
h
2
l/3
Q”pZ
Hình
Sơ đồ tính lực
Lấy cân bằng mômen
với điểm gốc 1:
l
l⎞
⎛
Q' γz − Qz⎜ h + ⎟ = 0
∋
∋⎠
⎝
⎛ h ⎞
→ Q' γz = Qz⎜ ∋ . + 1⎟
⎝ l
⎠
2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp
Lấy cân bằng mômen với điểm gốc 2:
{Từ
kết quả này cho
thấy, lực kẹp của cơ
cấu vấu mềm bản lề
thì lực cặp lớn gấp 3
lần cặp vấu cứng.
l
l⎞
⎛
Q' ' γz. − Qz⎜ h + 2 ⎟ = 0
∋
∋⎠
⎝
⎛ h
⎞
→ Q' γz = Qz⎜ 3 + 2 ⎟
⎝ l
⎠
End Presentation
Thank You Very Much!
- Xem thêm -