Tài liệu Thiết kế máy dập cổ áo

SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO LỜI MỞ ĐẦU    Kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý khoa học để tạo ra các loại máy móc và thiết bị hoặc các vật dụng hữu ích, có vai trò quan trọng đối với bất kỳ nền kinh tế của bất kỳ quốc gia nào. Luận văn tốt nghiệp giúp sinh viên cơ khí liên kết các mảng kiến thức đƣợc chia nhỏ, sử dụng các công cụ và kỹ năng cộng với sự hƣớng dẫn của những ngƣời đi trƣớc và khả năng tìm tòi, học hỏi, giải quyết vấn đề để nghiên cứu, tìm hiểu hay đƣa ra quy trình thiết kế, chế tạo dƣới góc nhìn vừa tổng quan, thấu đáo vừa chi tiết, tỉ mỉ. Qua thời gian học tập và thực tập tốt nghiệp, đƣợc làm việc, đƣợc tham khảo và tìm hiểu cận cảnh một phần của kỹ thuật cơ khí trong và ngoài nƣớc. Em đã nắm đƣợc phần nào kiến thức cũng nhƣ kinh nghiệm của đƣờng hƣớng cho một ngƣời làm kỹ thuật cơ khí. Nhiệm vụ của luận văn: Thiết kế máy dập cổ áo. Máy dập là đề tài đã và đang đƣợc nghiên cứu và thực hiện chế tạo rất nhiều bởi tính thiết thực đối với yêu cầu và sự đa dạng trong khả năng sản xuất. Tuy nhiên, với xu hƣớng kết hợp cơ khí cùng một số ngành kỹ thuật khác và đòi hỏi về giải phóng sức lao động, an toàn, thân thiện và thuận tiện trong tƣơng tác, máy dập ngày nay có xu hƣớng tự động hóa và đƣợc điều khiển cách ly. Tuy thiếu sót là khó tránh khỏi vì hạn chế trong năng lực của sinh viên. Em mong nhận đƣợc mọi sự đóng góp không chỉ trong phạm vi luận văn mà còn về chuyên môn. Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến Thầy PGS.TS. Phan Đình Huấn đã tận tình hƣớng dẫn cũng nhƣ tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn, cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí và bộ môn thiết kế máy, cảm ơn các đàn anh làm cơ khí đi trƣớc trong công ty TNHH Công Nghệ Sài Gòn cùng các bạn bè và gia đình vì những hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên. TP. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 05 năm 2019 i SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN - - - Trong giai đoạn hiện nay, với những bƣớc tiến nhƣ vũ bão của nền khoa học kỹ thuật ở trên thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam, nhiệm vụ hiện nay là giải phóng sức lao động của con ngƣời, thay thế bằng máy tự động. Xuất phát từ các cuộc khảo sát thì ta có thể thấy thị trƣờng tại Việt Nam chiếm phần lớn doanh nghiệp nhỏ và vừa. Đề tài: Thiết kế máy dập cổ áo, thực hiện với mục tiêu hƣớng đến những cơ sở sản xuất nhỏ và vừa. Đáp ứng cho nhu cầu sản xuất hàng hóa tại Việt Nam cũng nhƣ xuất khẩu ra thế giới. Luận văn gồm 4 Chƣơng:  Chƣơng I: Tổng quan  Chƣơng II: Phân tích, chọn phƣơng án  Chƣơng III: Thiết kế máy  Chƣơng IV: Kết luận ii SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO MỤC LỤC ĐỀ MỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................... i TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ ii MỤC LỤC ....................................................................................................................... iii DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU ............................................................ v CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ...................................................................................... 1 I. Công nghệ tạo hình tấm ................................................................................................ 1 1. Công nghệ gia công áp lực ....................................................................................... 1 2. Công nghệ dập tấm................................................................................................... 1 II. Thực trạng ngành dập tạo hình ở Việt Nam ............................................................... 2 III. Thiết kế - chế tạo máy dập tự động ........................................................................... 4 1. Yêu cầu thực tế ......................................................................................................... 4 2. Yêu cầu kỹ thuật ....................................................................................................... 5 3. Kết luận ..................................................................................................................... 5 CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH, CHỌN PHƢƠNG ÁN ........................................ 8 I. Thiết bị dập tạo hình ..................................................................................................... 8 1. Đặc điểm ................................................................................................................... 8 2. Phân loại ................................................................................................................... 9 3. Các phƣơng án khả thi .............................................................................................. 9 II. Phân tích đặc điểm từng phƣơng án ............................................................................ 9 1. Phƣơng án máy ép trục khuỷu ................................................................................ 10 2. Phƣơng án máy ép vít ............................................................................................. 14 3. Phƣơng án máy ép thủy lực .................................................................................... 18 III. Đánh giá, chọn phƣơng án phù hợp ......................................................................... 24 1. Đánh giá – so sánh .................................................................................................. 24 2. Chọn phƣơng án phù hợp ....................................................................................... 25 IV. Phƣơng án thiết kế ................................................................................................... 25 V. Kết luận ..................................................................................................................... 25 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ MÁY ....................................................................... 26 iii SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO I. Yêu cầu kỹ thuật, phân tích phôi ................................................................................ 26 1. PVC......................................................................................................................... 26 2. PET ......................................................................................................................... 29 II. Thiết kế hệ thống cơ khí ............................................................................................ 32 1. Động cơ và hộp giảm tốc ........................................................................................ 32 2. Tính toán bộ truyền đai ........................................................................................... 48 3. Tính toán bộ truyền bánh răng ................................................................................ 51 4. Tính toán thiết kế trục ............................................................................................. 59 5. Tính toán chọn ổ lăn ............................................................................................... 64 II. Thiết kế hệ thống thủy lực ......................................................................................... 65 1. Phƣơng án bố trí hệ thống thủy lực ........................................................................ 65 2. Tính toán công suất bộ phận công tác .................................................................... 66 3. Tính toán chọn các phần tử mạch thủy lực ............................................................. 69 4. Tính toán chọn bơm ................................................................................................ 72 5. Tính toán chọn động cơ .......................................................................................... 78 6. Tính toán chọn van phân phối ................................................................................ 79 7. Tính toán chọn van an toàn ..................................................................................... 84 8. Tính toán chọn các phần tử khác ............................................................................ 88 9. Tổng hợp các phần tử thủy lực trong mạch ............................................................ 93 III. Thiết kế hệ khuôn dập .............................................................................................. 97 1. Phân loại ................................................................................................................. 97 2. Kết cấu khuôn ......................................................................................................... 98 3. Thiết kế khuôn ........................................................................................................ 99 IV. Thiết kế hệ điều khiển ............................................................................................ 100 1. Khái niệm ............................................................................................................. 100 2. Giới thiệu .............................................................................................................. 101 3. Sơ đồ giải thuật ..................................................................................................... 105 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN .................................................................................. 107 I. Kết quả ...................................................................................................................... 107 II. Hƣớng phát triển ...................................................................................................... 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 108 iv SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1: Các sản phẩm dập tạo hình tấm kim loại – phi kim............................... 2 Hình 1.2: Một số hình ảnh máy dập ....................................................................... 3 Hình 1.3: Sản phẩm nịt cổ áo sơ mi ....................................................................... 4 Hình 1.4: Sản phẩm và ứng dụng thực tế ............................................................... 4 Hình 1.5: Máy dập tự động kiểu thủy lực .............................................................. 6 Hình 1.6: Máy dập tự động ................................................................................... 7 Hình 2.1: Vị trí của máy dập trong phân xƣởng dập tạo hình ............................... 8 Hình 2.2: Phân loại thiết bị dập tạo hình. .............................................................. 9 Hình 2.3: Nguyên lý dập trục khuỷu, trƣờng hợp đồng tâm ................................ 10 Hình 2.4: Phân loại máy ép trục khuỷu................................................................ 12 Hình 2.5: Sơ đồ động dập trục khuỷu .................................................................. 13 Hình 2.6: Dạng ren máy ép vít ma sát ................................................................. 14 Hình 2.7: Máy ép vít ma sát 1 đĩa, 2 đĩa, 3 đĩa .................................................... 16 Hình 2.8: Máy ép vít ma sát đĩa hình côn, dẫn động trực tiếp từ động cơ .......... 16 Hình 2.9: Máy ép vít điện cung Stato .................................................................. 17 Hình 2.10: Máy ép ma sát trục vít........................................................................ 17 Hình 2.11: Nguyên lý thủy lực ............................................................................ 18 Hình 2.12: Phân loại máy ép thủy lực gia công vật liệu PKL. ............................ 19 Hình 2.13: Máy ép thủy lực ................................................................................. 20 Hình 2.14: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiều bơm không bình tích áp. ............. 20 Hình 2.15: Sơ đồ máy ép dẫn động bằng kiều bơm có bình tích áp .................... 21 Hình 2.16: Sơ đồ máy ép dẫn động có bộ tăng áp ............................................... 22 Hình 2.17: Sơ đồ động học máy ép thủy lực ....................................................... 23 Hình 3.1: Mô hình PVC – n(CH2) ....................................................................... 26 Bảng 3.1: Tính chất vật lí nhựa PVC ................................................................... 27 Hình 3.2: Các lĩnh vực ứng dụng PVC trên thế giới............................................ 28 Hình 3.3: Các lĩnh vực ứng dụng PVC tại Việt Nam .......................................... 29 Hình 3.4: Mô hình PET - (C10H8O2)n................................................................... 29 Bảng 3.2: Tính chất vật lí nhựa PET.................................................................... 30 v SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 3.5: Kích thƣớc sản phẩm độ dày 0.5 mm .................................................. 31 Hình 3.6: Vấn đề tiêu hao vật liệu ....................................................................... 31 Hình 3.7: Nguyên lý truyền động bánh cóc ......................................................... 33 Hình 3.8: Nguyên lý truyền động cơ cấu malte ................................................... 33 Hình 3.9: Nguyên lý truyền động bánh răng khuyết............................................ 34 Hình 3.10: Nguyên lý truyền động bằng động cơ ................................................ 34 Hình 3.11: Sơ đồ động cụm kéo .......................................................................... 37 Hình 3.12: Phân bố ứng suất trên tang do hiện tƣợng đàn hồi trễ ....................... 39 Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ thời gian giữa chu trình dập – cấp phôi .................. 41 Hình 3.14: Bảng thông số động cơ AC Servo Sigma – V của NSX Yaskawa .... 44 Hình 3.15: Kích thƣớc động cơ............................................................................ 45 Hình 3.16: Bảng khuyên dùng giữa động cơ và hộp giảm tốc ............................ 46 Hình 3.17: Bảng thông số moment xoắn đầu ra của giảm tốc YU043, i=4 ......... 46 Hình 3.18: Bảng đặc tính của hộp giảm tốc. ........................................................ 47 Hình 3.19: Kích thƣớc của hộp giảm tốc loại tiêu chuẩn. ................................... 48 Hình 3.20: Lực tác dụng bộ truyền. ..................................................................... 60 Hình 3.21: Kích thƣớc sản phẩm ......................................................................... 66 Hình 3.22: Mô hình điều kiện ổn định theo công thức Euler .............................. 67 Bảng 3.3: Bảng chọn Xylanh theo tiêu chuẩn ..................................................... 68 Hình 3.23: Bảng thông số chung bơm cánh gạt Yuken có lƣu lƣợng cố định. ... 74 Hình 3.24: Thông số bơm PV2R2 – 65. .............................................................. 74 Hình 3.25: Gỉai thích kí hiệu bơm. ...................................................................... 75 Hình 3.26: Biểu đồ quan hệ giữa Q – p – V – n của bơm.................................. 75 Hình 3.27: Kích thƣớc loại ghép mặt bích bơm với mặt bích động cơ (F). ........ 76 Hình 3.28: Kích thƣớc loại có đế dƣới (L). ......................................................... 77 Hình 3.29: Hình ảnh bơm cánh gạt đơn và kí hiệu. ............................................. 77 Hình 3.30: Bảng tra catalogue động cơ Siemens. ................................................ 78 Hình 3.31: Kết cấu và kí hiệu của van solenoid 4/3 điều khiển trực tiếp. ........... 79 Hình 3.32: Bảng tra van phân phối Yuken .......................................................... 80 Hình 3.33: Cấu tạo van 4/3 .................................................................................. 80 Hình 3.34 : Bảng giài thích ký hiệu van. ............................................................. 81 Hình 3.35: Phân loại con trƣợt. ........................................................................... 82 vi SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 3.36: Bảng đặc tính tổn áp đối với Van DSHG – 03 .................................. 82 Hình 3.37: Bảng hiệu chỉnh tổn áp đối với các loại dầu khác. ............................ 83 Hình 3.38: Thông số kích thƣớc van.................................................................... 84 Hình 3.39: Van áp suất dòng VT và BG của Yuken............................................ 85 Hình 3.40: Bảng thông số van.............................................................................. 86 Hình 3.41: Bảng giải thích kí hiệu van. ............................................................... 86 Hình 3.42: Kích thƣớc van ................................................................................... 87 Hình 3.43: Bảng thông số ống thủy lực của ALFAGOMMA dòng 8T8AA ....... 88 Bảng 3.4: Bảng tra lựa chọn bộ lọc theo lƣu lƣợng và kích thƣớc ...................... 92 Hình 3.44 : Bộ lọc SFN và kích thƣớc ................................................................. 92 Bảng 3.5 : Thành phần hóa học Thép SKD 11 .................................................... 97 Bàng 3.6: Bảng hƣớng dẫn xử lí nhiệt ................................................................. 98 Bàng 3.6: Bảng đặc tính xử lí nhiệt ..................................................................... 98 Hình 3.45: Kết cấu khuôn cắt . .......................................................................... 100 Hình 3.46: Kết cấu khuôn trên. .......................................................................... 100 Hình 3.47: Kết cấu khuôn dƣới. ......................................................................... 100 Bảng 3.7: Họ PLC Misubishi FXN .................................................................... 102 Hình 3.48: Sơ đồ đấu nối ngõ vào PLC ............................................................. 103 Hình 3.49: Sơ đồ đấu nối ngõ ra PLC với relay ................................................ 103 Hình 3.50: Sơ đồ đấu nối ngõ ra PLC với transitor ........................................... 104 vii SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I. Công nghệ dập tạo hình tấm. 1. Công nghệ gia công áp lực: Công nghệ gia công áp lực đã có từ hàng ngàn năm nay, nó đƣợc phát triển không ngừng nhƣ các ngành khoa học kĩ thuật khác. Công nghệ phát triển đòi hỏi thiết bị cũng không ngừng đƣợc hoàn thiện và cải tiến hơn. Ngày nay, việc gia công chế tạo các chi tiết máy cũng nhƣ các sản phẩm cơ khí nói chung bằng phƣơng pháp gia công áp lực chiếm khoảng 60-70% các sản phẩm cơ khí. Phƣơng pháp gia công áp lực cho năng suất cao mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Số lƣợng máy dập không ngừng tăng lên và đƣợc cải tiến hiện đại hơn để đáp ứng các yêu cầu đặt ra của công nghệ. Ở các nƣớc phát triển, các máy ép cơ khí, máy ép thủy lực, máy búa chiếm 1/3 tổng số các máy gia công cơ khí. Một số máy đƣợc tự động hóa điều khiển theo chƣơng trình CNC và PLC. Máy búa lớn nhất hiện nay có bộ phận rơi đến hàng chục tấn. Máy ép thủy lực có lực ép lớn nhất lên đến hàng trăm nghìn kN. [6, tr 5] 2. Công nghệ dập tấm: Công nghệ dập tấm là một phần của công nghệ gia công áp lực và mang đầy đủ tính chất của gia công bằng áp lực. Qúa trình dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm (bang hoặc dải) để nhận đƣợc các chi tiết có hình dạng và kích thƣớc thƣớc cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có vật liệu dạng phoi. Dập tấm thƣờng đƣợc thực hiện ở trạng thái nguội (còn đƣợc gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thƣờng S =< 4mm) hoặc có thể dập ở trạng thái nóng khi chiều dày phôi lớn. Khả năng tạo hình: Cắt hình, đột lỗ, dập vuốt, uốn,… Ưu điểm: - Đơn giản hóa những công việc phức tạp bằng thiết bị và khuôn. - Chế tạo những chi tiết phức tạp mà các Phƣơng pháp gia công kim loại khác khó khan - Độ chính xác sản phẩm tƣơng đối cao, đảm bảo lắp lẫn tốt, không cần gia công cơ. - Tiết kiệm nguyên vật liệu. - Qúa trình, thao tác vận hành đơn giản. - Dạng sản xuất thƣờng là loạt lớn và hàng khối. - Vật liệu đa dạng: Kim loại, techtolit, hetinac và các loại chất dẻo,… [2, tr 9, 10] 1 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 1.1: Các sản phẩm dập tạo hình tấm kim loại – phi kim Thực trạng ngành dập tạo hình ở Việt Nam: Ở nƣớc ta hiện nay, tuy sự phát triển các ngành công nghiệp đã có những thành tựu nhất định nhƣng nền tảng của công nghiệp – cơ khí chế tạo vẫn chƣa thật sự đáp ứng các yêu cầu sản xuất, nhất là ngành cơ khí chế tạo máy. Trƣớc những năm 1990 chủ yếu do sự viện trợ của Liên Xô, Trung Quốc, các nƣớc XHCN Đông Âu, nên các thiết bị cũng từ nguồn các nƣớc này là chính. Trong những năm gần đây, việc hội nhập vào môi trƣờng quốc tế đem lại cho Việt Nam những nhà cung cấp máy móc khác, tiêu biểu nhƣ Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ và các nƣớc thuộc khối EU. Trong sản xuất ở nƣớc ta hiện nay, máy dập đƣợc sử dụng khá rộng rãi và chiếm tỷ trọng lớn ở các nhà máy, xí nghiệp sản xuất nhiều mặt hàng đa dạng, ví dụ nhƣ trong sản xuất oto, máy điện, đồ gia dụng,… Tuy nhiên, hầu hết các máy móc trên thị trƣờng đều đƣợc nhập khẩu từ các thị trƣờng nƣớc ngoài, gần nhƣ chƣa có các sản phẩm máy dập đƣợc sản xuất trong nƣớc. Chính vì thế, việc nghiên cứu – thiết kế - chế tạo những sản phẩm cung ứng cho nhu cầu của công nghiệp trở nên cần thiết, cần đƣợc quan tâm. II. 2 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 1.2: Một số hình ảnh máy dập kiểu trục khuỷu. 3 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO III. - Thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực 1. Yêu cầu thực tế: Đối tƣợng thực tế: cơ sở sản xuất bao bì, sản phẩm dập nhựa. Yêu cầu: Chế tạo 1 máy dập dùng sản xuất sản phẩm nịt cổ áo sơ mi. Hình 1.3: Sản phẩm nịt cổ áo sơ mi - Hạn chế tiếng ồn trong sản xuất (cơ sở nội thành). Yêu cầu độ chính xác sản phẩm dập. Độ tin cậy hệ thống cao. Dễ vận hành, kiểm soát sản xuất. Dễ bảo trì, sửa chữa, thay thế thiết bị. Hình 1.4: Sản phẩm và ứng dụng thực tế 4 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO 2. Yêu cầu kỹ thuật: - Thiết kế máy dập tự động kiểu thủy lực: Lực dập tối đa: 5 tấn (50 kN). Năng suất: 5000 sản phẩm/giờ. Tối ƣu khả năng sử dụng phôi. Nguyên lý đơn giản, hạn chế va đập, … Kết cấu đơn giản, dễ bảo trì, sửa chữa … 3. Kết luận Công nghệ dập nói chung và dập tấm nói riêng là ngành sản xuất tiềm năng, có năng suất và giá trị kinh tế cao. Trong khi đó, phƣơng pháp gia công này ở Việt Nam vẫn chƣa khai thác tốt, còn nhiều xí nghiệp sản xuất sản phẩm thủ công, năng suất thấp. Do đó, vấn đề gia tăng thiết bị sản xuất ngành dập (dập khối, dập tấm, chồn, uốn,…) cần đƣợc đầu tƣ phát triển để làm nền tảng cho sự phát triển ngành và của nền công nghiệp, kinh tế. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, việc thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực đƣợc em lựa chọn để thực hiện luận văn tốt nghiệp và tạo một hƣớng nghiên cứu về việc ứng dụng thủy lực vào ngành dập mà cụ thể là áp dụng đầu tiên vào công nghệ dập tấm. Đây không phải là một hƣớng đi mới trên thế giới (các nƣớc công nghiệp đã nghiên cứu và áp dụng nhiều và đa dạng thủy lực vào ngành sản xuất này) nhƣng ở Việt Nam nó vẫn còn khá mới mẽ, chủ yếu là nhập các thiết bị, máy móc chi phí cao từ nƣớc ngoài để sử dụng. Vấn đề kinh tế chi phí này phần nào tác động làm kiềm hãm sự gia tăng sản xuất ở ngành công nghiệp này. Chính vì thế, việc nghiên cứu, nắm bắt công nghệ chế tạo máy công nghiệp sẽ trở thành nền tảng thúc đẩy gia tăng sản xuất, tạo động lực cho nền kinh tế Việt Nam đang vƣơn lên. Trong khuôn khổ luận văn này, việc thực hiện thiết kế - chế tạo máy dập tự động kiểu thủy lực trên nền tảng thiết kế, cải tiến mô hình máy dập cơ (sử dụng trục khuỷu). Qua đó, ứng dụng thủy lực thay thế lực dập từ trục khuỷu, cải tiến module cấp phôi cuộn (tối thiểu hao phí nguyên liệu) và tự động hóa bán phần hệ thống. Thiết kế đã đƣợc một Công ty công nghệ chế tạo và đƣa vào sản xuất tại một xí nghiệp sản xuất bao bì ở TP. Hồ Chí Minh. 5 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 1.5: Máy dập tự động kiểu thủy lực. 6 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO Hình 1.6: Máy dập tự động. 7 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN I. - Thiết bị dập tạo hình: Máy dập là một thiết bị trong các phân xƣởng dập tạo hình, sự dụng áp lực để làm biến dạng vật gia công. Máy búa hơi nƣớc không khí nén Máy búa không khí nén Máy búa Máy búa cơ khí MÁY DẬP Máy búa thủy lực Máy ép cơ khí Máy ép Máy ép thủy lực Hình 2.1: Vị trí của máy dập trong phân xưởng dập tạo hình, [3]. 1. Đặc điểm: + Máy búa: khi làm việc, lực tác dụng vào vật là lực động. Có năng lƣợng để biến dạng dẻo vật rèn đƣợc tích lũy ở đầu búa và khuôn. Có lĩnh vực ứng dụng chủ yếu là: rèn tự do, chồn, dập khối. + Máy ép: khi làm việc, lực tác dụng vào vật là lực tĩnh. Đƣợc úng dụng đa dạng trong các lĩnh vực: cắt phôi thanh-tấm, rèn, dập khối (nóng hoặc nguội), ép chảy, dập tấm, chuồn, nắn,… 8 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO 2. Phân loại: Thiết bị dập tạo hình Phân loại Theo dấu hiệu động học Theo loại truyền động Truyền động bằng cơ khí Truyền động bằng chất lỏng Truyền động bằng khí, điện từ Xét thời kỳ có tải gồm 5 nhóm Theo đặc điểm công nghệ Máy cắt, máy đột, ... Tất cả các máy búa (không liên kết cứng) Các máy ép thủy lực (không liên kết cứng, khác máy búa ở đƣờng cong biễu diễn tốc độ) Máy đập vuốt, ... Máy uốn, máy lốc, ... Máy rèn quay Các máy ép cơ khí (chuyển động máy nhờ liên kết cứng) Các máy cán rèn quay (Các bộ phận thực hiện chuyển động quay, vận tốc hằng số) Máy dập tự động Máy chuyên dùng Các máy dập xung (tốc độ làm việc ≤ 300 m/s) Hình 2.2: Phân loại thiết bị dập tạo hình, [6]. 3. Các phƣơng án khả thi: II. Máy ép trục khuỷu. Máy ép vít ma sát. Máy ép thủy lực. Phân tích đặc điểm từng phƣơng án: 9 Một số khác SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO - 1. Phƣơng án máy ép trục khuỷu: Là một trong những phƣơng pháp dập sử dụng lực ép cơ khí từ chuyển động của trục khuỷu, đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Máy dập trục khuỷu dùng chủ yếu để dập tấm, dập thể tích nóng, nguội, cắt phôi và thực hiện nhiều nguyên công khác trong gia công áp lực. 1.1. Nguyên lý hoạt động: Hmin - Hmax: chiều cao khép kín nhỏ nhất-lớn nhất của máy. S: hành trình toàn bộ của máy. Sα: hành trình tức thời của máy tƣơng ứng với góc quay α α: góc quay của trục khuỷu tính từ đƣờng trục tới bán kính khuỷu (ngƣợc chiều quay trục khuỷu). β: góc kẹp giữa biên và đƣờng trục. R, L: bán kính khuỷu và chiều dài biên R = OA, L = AB. Ω: tốc độ góc (coi không đổi) của trục khuỷu. K: hệ số tay biên K = R/L. B1, B2: điểm chết trên và dƣới của máy. Hình 2.3: Nguyên lý dập trục khuỷu, trường hợp đồng tâm, [15, trang 15] - Nguyên lý: Máy dập trục khuỷu ứng dụng nguyên lý tay quay-con trƣợt. Biến chuyển động quay của trục khuỷu (Vai trò tay quay) thành chuyển động tịnh tiến của đầu trƣợt (Vai trò con trƣợt). Đầu trƣợt mang khuôn dập tạo hình sản phẩm. 10 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO - - 1.2. Phân loại: Có nhiều cách phân loại máy ép trục khuỷu: + Dựa vào dấu hiệu động học – Kết cấu xích động học của cơ cấu chấp hành. + Theo số cơ cấu chấp hành. + Theo cấu tạo máy. + Theo tính năng công nghệ: đây là phƣơng pháp đƣợc nhiều ngƣời thừa nhận nhất. Phân loại theo tính năng công nghệ: 11 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO máy cắt tấm và cắt miếng máy ép vạn năng công dụng máy đột lỗ máy ép dập vuốt dập tấm có nhiều vị trí tự động có truyền động phía dƣới máy ép trục khuỷu máy tự động có đầu trƣợt tùy động máy cắt thép hình và thép vụn máy ép dập nóng máy rèn ngang công dụng máy ép dập nổi máy ép cắt máy ép uốn và nắn dập thể tích máy rèn hƣớng kính để dập nguội tự động để dập nóng và nửa nóng uốn cán rèn Hình 2.4: Phân loại máy ép trục khuỷu, [5, trang 11]. 12 SVTH: NGUYỄN HOÀNG ĐẠT THIẾT KẾ MÁY DẬP CỔ ÁO 1.3. Sơ đồ động học: 1. Động cơ 2. Bộ truyền đai 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Bộ li hợp Bánh đà Trục khuỷu Tay biên Đầu trƣợt Dẫn hƣớng Thân máy Bộ điều khiển 11. Cơ cấu lấy sản phẩm 12. Cơ cấu thu hồi phế liệu 13. Cơ cấu cấp phôi 14. Phễu tiếp liệu 15. Hệ thống truyền động cho phễu 16. Truyền động cơ cấu cung cấp 17. Phanh Hình 2.5: Sơ đồ động dập trục khuỷu, [15, trang 13] Động cơ 1 quay, thông qua bộ truyền đai 2, moment đƣợc truyền từ động cơ qua trục bánh đà 4. Khi làm việc, bộ li hợp 3 đóng dẫn động từ bánh đà đến trục khuỷu 5, trục khuỷu quay kéo tay biên 6 chuyển động song phẳng, thông qua cơ cấu tay quay - con trƣợt này (khâu 5 và 6), chuyển động quay của trục khuỷu biến đổi thành chuyển động tính tiến của đầu trƣợt 7 tạo nên hành trình dập. Thông qua bộ truyền đai với bánh đà có đƣờng kính thiết kế lớn, moment của động cơ đƣợc tăng lên nhiều (số vòng quay giảm), truyền chuyển động cho trục khuỷu moment rất lớn, tão nên lực dập lớn cho đầu dập. Trên hành trình dập, đầu trƣợt đƣợc dẫn hƣớng bằng bộ dẫn hƣớng 8 và mang khuôn dập thực hiện tạo hình sản phẩm bằng phƣơng pháp biến dạng với áp lực dập. 13