Thiết kế máy cuốn, cắt, xả tôn

i

BÌA

ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp là lúc thể hiện những gì ngƣời sinh viên tích lũy đƣợc trong suốt thời
gian học ở trƣờng Đại học. Ngoài ra luận văn cũng là môn học giúp sinh viên biết cách đƣa ra
các kiến thức có đƣợc từ lý thuyết áp dụng vào thực tế, bƣớc đầu làm quen với công tác kĩ sƣ.
Đó là những kinh nghiệm đầu tiên của chúng em trên chặng đƣờng dài làm một ngƣời kĩ sƣ
có trách nhiệm, có đạo đức nghề nghiệp, có tinh thần cầu tiến.
Những kinh nghiệm đầu tiên đó sẽ không dễ dàng hơn nếu không có sự hƣớng dẫn tận
tình của thầy PHẠM HUY HOÀNG
Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo chủ nhiệm Nguyễn Văn Thạnh, các thầy cô
trong Khoa Cơ khí, và các thầy cô trong trƣờng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đã giảng
dạy em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tại trƣờng.
Đồng thời em xin cảm ơn Cty TNHH Uyên Phát đã tạo điều kiện cho em đƣợc thực tập
và đƣợc tham quan thực tiễn tại nhà máy, từ đó giúp em lên ý tƣởng và thực hiện Đề tài luận
văn này. Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn anh Minh trƣởng phòng kỹ thuật của cty đã
hỗ trợ về mặt kỹ thuật cũng nhƣng kinh nghiệm giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài luận văn
này.
Với thời gian thực hiện đề tài ngắn và kiến thức chƣa có nhiều kinh nghiệm đúc kết từ
thực tế, Luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc sự góp ý của Thầy Cô
và các bạn sinh viên để Đề tài đƣợc hoàn thành hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PHẠM HUY HOÀNG đã tận tình giúp đỡ chúng
em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp và làm luận văn tốt nghiệp
Cuối cùng tụi mình xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên K2008 đã giúp đỡ và cùng nhau
học tập trong suốt thời gian học tập tại trƣờng.
Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2012
Sinh viên thực hiện:

Cái Hoàng Gia
Nguyễn Bá Hùng
iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ý tƣởng của luận văn đƣợc hình thành trong quá trình thực tập tại Cty TNHH Uyên Phát
Với yêu cầu thực tiễn là thiết kế máy xả cắt tole cuộn tự động với kích thức là bề rộng
tole là 1300mm, chiều dày tole là từ 0,2mm ÷ 0.8mm, đƣờng kính trong của cuộn tole là
508mm, đƣờng kính ngoài là 1300mm. Đƣợc sử dụng cho công đoạn cắt tole cuộn cung cấp
cho máy dập tại Cty Uyên Phát.
Luận văn đã thiết kế đƣợc các kết cấu cơ khí, vị trí lắp đặt các chi tiết, hệ thống điện và
hệ thống thủy lực. Và đã cớ kích thƣớc bao tổng thể của toàn bộ cụm máy.
iv

MỤC LỤC
BÌA i
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ vii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix
LỜI NÓI ĐẦU x
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 CHƢƠNG 1:
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP VIỆT NAM: 2
1.1.1. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH: 2
1.1.2. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN: 2
1.2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4
1.3. CÁC LOẠI MÁY ĐÃ CÓ TRÊN THỊ TRƢỜNG: 5
1.4. QUI CÁCH CUỘN: 7
1.5. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI : 11

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 12 CHƢƠNG 2:
2.1. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT: 13
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CỦA MÁY: 13
2.2.1. CỤM MANG CUỘN TOLE 13
2.2.2. CỤM KÉO NẮN 20
2.2.3. CỤM CẮT 25
2.3. CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 36
2.3.1. CHỌN PHƢƠNG ÁN CỤM MANG CUỘN TOLE 36
2.3.2. CHỌN PHƢƠNG ÁN CỤM KÉO NẮN: 36
2.3.3. CHỌN PHƢƠNG ÁN CỤM CẮT 37
2.4. CÁC PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ CÁC CỤM MÁY: 37
2.4.1. PHƢƠNG ÁN 1: 37
2.4.2. PHƢƠNG ÁN 2: 38
2.4.3. PHƢƠNG ÁN 3: 39
v

2.4.4. PHƢƠNG ÁN 4 40
2.5. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY: 41
THIẾT KẾ MÁY 42 CHƢƠNG 3:
3.1. THIẾT KẾ CỤM XẢ TOLE 43
3.1.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT 43
3.1.2. TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 45
3.1.3. TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 46
3.1.4. XÁC ĐỊNH ĐƢỜNG KÍNH TRỤC TRƢỢT 49
3.1.5. THIẾT KẾ TRỤC 1 (TRỤC CHÍNH) 52
3.1.6. THIẾT KẾ THEN 57
3.1.7. TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN: 57
3.1.8. TÍNH THIẾT KẾ XY LANH THỦY LỰC 59
3.1.9. TÍNH LỰC KẸP ĐỦ ĐỂ MỞ MÍ TÔN BUNG RA: 64
3.2. TÍNH THIẾT KẾ MÁY NÂNG 66

3.2.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA XE NÂNG CUỘN VỚI CÁC
SỐ LIỆU CHO TRƢỚC: 66
3.2.2. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THÔNG SỐ XY LANH CHO BỘ PHẬN
NÂNG 66
3.2.3. CHỌN CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC: 67
3.2.4. PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC CỦA CỤM XILANH TẠO TẢI
TRỌNG. 68
3.2.5. LỰC MA SÁT GIỮA CẦN PISTON VÀ VÒNG CHẮN KHÍT: 69
3.2.6. LỰC MA SÁT GIỮA KHỐI LƢỢNG M VÀ BẠC TRƢỢT: 69
3.2.7. LỰC QUÁN TÍNH: 69
3.2.8. CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN DẪN ĐỘNG BƠM: 71
3.2.9. TÍNH TOÁN ỐNG DẪN: 71
3.2.10. TÍNH RAY VÀ BÁNH XE CHO CỤM NÂNG: 72
3.2.11. ĐỘNG CƠ ĐIỆN . 73
3.2.12. KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VỀ MÔ-MEN MỞ MÁY: 74
3.2.13. CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN XE: 75
3.3. THIẾT KẾ CỤM KÉO NẮN 79
vi

3.3.1. CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CỤM KÉO NẮN: 79
3.3.2. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN: 79
3.3.3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH: 80
3.3.4. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG: 82
3.3.5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC KÉO NẮN: 84
3.3.6. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THÔNG SỐ XYLANH 90
3.3.7. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC NẮN: 91
3.4. THIẾT KẾ CỤM CẮT: 96
3.4.1. TÍNH TOÁN LỰC CẮT: 96
3.4.2. THÔNG SỐ KẾT CẤU: 96
3.4.3. TINH TOAN VA CHỌN THONG SỐ XYLANH: 101

3.4.4. TÍNH TOÁN CỤM BĂNG TẢI 106
ĐIỀU KHIỂN VÀ HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG 109 CHƢƠNG 4:
4.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT: 110
4.2. CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ: 110
4.2.1. BỘ ĐIỀU KHIỂN RƠ LE: 110
4.2.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN VI XỬ LÝ: 110
4.2.3. ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC: 112
4.2.4. CHỌN PHƢƠNG ÁN : 113
4.3. THIẾT KẾ QUI TRÌNH ĐIỀU KHIỂN : 113
4.3.1. SƠ ĐỒ KHỐI: GỒM 3 PHẦN 113
4.3.2. NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH: 113
4.4. HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG : 114
4.4.1. CÁC NGUYÊN NHÂN LÀM PHÁT SINH HƢ HỎNG MÁY VÀ CÁCH
KHẮC PHỤC : 114
4.4.2. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THỜI GIAN NGỪNG MÁY DO HƢ HỎNG:
114
TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Máy xả và cắt tôn cuộn 4
Hình 1.2. Máy nắn 5
Hình 1.3. Máy cắt tôn QC11Y 5
Hình1.4. Máy cắt tole QC12 6
Hình1.5. Tole cuộn 10
Hình 2.1: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis + Ly hợp 13
Hình 2.2: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng quay trục vis 14
Hình 2.3: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis 15
Hình 2.4: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng xy lanh thủy lực 16

Hình 2.5: Kẹp cuộn tole bằng cơ cấu hình bình hành 17
Hình 2.6: Cơ cấu hình bình hành thực tế 17
Hình 2.7: Kẹp cuộn tole bằng nêm chêm 18
Hình 2.8: Nêm chêm thực tế 18
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý máy nâng cuộn 19
Hình 2.10: Nâng bằng cơ cấu dạng cắt chéo 20
Hình 2.11: Phƣơng án biến dạng nhỏ (Tài liệu [1]) 21
Hình 2.12: Phƣơng án biến dạng lớn (Tài liệu [1]) 22
Hình 2.13: Phƣơng án nâng hạ bằng 3 cặp piston khí nén 23
Hình 2.14: Phƣơng án nâng hạ bằng trục khuỷu tạo góc lệch 24
Hình 2.15: Phƣơng án nâng hạ đồng thời bằng 2 cặp piston khí nén 24
Hình 2.16: Sơ đồ cắt kim loại bằng khí (tham khảo [16]) 25
Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý gia công bằng tia nƣớc 26
Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser (tham khảo [14]) 27
Hình 2.19: Cắt dây EDM 29
Hình 2.20: Sơ đồ quá trình cắt vật liệu tấm bằng máy cắt 30
Hình 2.21: Cắt bằng lƣỡi dao song song 31
Hình 2.22: Cắt bằng lƣỡi dao nghiêng 32
Hình 2.23: Cắt bằng lƣỡi dao đĩa 32
Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tay quay con trƣợt 33
Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin 33
Hình 2.26: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 34
viii

Hình 2.27:Tạo chuyển động bằng cơ cấu cam. 35
Hình2.28:Cách bố trí 1 37
Hình 2.29: Cách bố trí 2 38
Hình 2.30: Cách bố trí 3 39
Hình 2.31: Cách bố trí 4 40
Hình 2.32: Sơ đồ động của máy 41

Hình 3.1: Các kích thƣớc cần thiết của cơ cấu hình bình hành 44
Hình 3.2: Phân tích thành phần lực của cơ cấu hình bình hành. 49
Hình 3.3: Phân bố lực kẹp tôn 50
Hình 3.4: Phân tích tính lực kẹp 51
Hình 3.5: Phân tích lực trên trục chính 52
Hình 3.6: Kích thƣớc trục mang cuộn 54
Hình 3.7: Phƣơng trình cân bằng lực trong xy lanh 59
Hình 3.8: Kẹp mở mí tôn. 64
Hình 3.9: Sơ đồ đặt lực của cần kẹp 64
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý máy nâng cuộn 66
Hình 3.11: Sơ đồ mạch thủy lực 67
Hình 3.13: Sơ đồ tính trục 75
Hình 3.14: Kích thƣớc trục kéo 87
Hình 3.15: Phân tích lực gối đở 89
Hình 3.16: Sơ đồ phƣơng án 93
Hình 3.17: Phân tích lực trên trục nắn 94
Hình 3.18: Thông số hành trình của dao song song 96
Hình: 3.19: Sơ đồ kết cấu của cơ cấu kẹp chặt 98
Hình 3.20: Sơ đồ tính toán lò xo 99
Hình 3.21: Cân bằng lực của xylanh. 102
Hình 3.22:Sơ đồ nguyên lý cụm băng tải 106
Hình 4.1: Chu trình hoạt động của một bộ vi xử lý. 111
Hinh 4.2: Sơ đồ khối 113
ix

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Đăc tính kỷ thuật cuộn cán nguội 7
Bảng 2.2: Ma trận đánh giá cụm mang cuộn tôn 36
Bảng 2.3: Ma trận đánh giá cụm kéo nắn 36
Bảng 2.4: Ma trận đánh giá cụm cắt: 37

Bảng 3.1: Thông số cho động cơ và các trục: 46
Bảng 3.2: các thông số của các tiết diện 56
Bảng 3.3: Thông số then 57
Bảng 3.4: Thông số ổ: 58
Bảng 3.5: thông số cho động cơ và trục: 79


















x


LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự phát triển của các lĩnh vực cơ khí nhƣ: Chế tạo máy, giao thông vận tải, điện
lực, xây dựng, đóng tàu , thì nhu cầu về sử dụng thép tấm ngày một tăng; nhằm trang bị cho
sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nƣớc. Do đó đòi hỏi phải tìm ra các biện pháp gia

công thép tấm năng suất cao nhằm tạo ra thành phẩm hoặc bán thành phẩm phục vụ cho một
quá trình công nghệ, đồng thời phải có tính kinh tế cao.
Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học
trƣớc lúc ra trƣờng, đồng thời phát huy khả năng tƣ duy, sáng tạo của mỗi sinh viên khi đứng
trƣớc một vấn đề thực tế trong kĩ thuật. 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 ngƣời, tăng năng suất lao động. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó,
em đã nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ HỆ THỐNG NẮN VÀ CẮT TÔN TỰ ĐỘNG" với
các nội dung sau:
Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan
Chƣơng 2: Phân tích và chọn phƣơng án thiết kế
Chƣơng 3: Thiết kế máy
Chƣơng 4: Thiết kế điều khiển
Chƣơng 5: Cách sử dụng và bảo trì máy
Đề tài đƣợc hoàn thành với sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Phạm Huy Hoàng. Vì khả
năng còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong sự góp ý chỉ bảo của
thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hƣớng dẫn và các thầy cô trong khoa.
Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2012
Sinh viên thiết kế
Cái Hoàng Gia
Nguyễn Bá Hùng



xi

1

CHƢƠNG 1:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN







2

1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP VIỆT NAM:
Thép là vật tƣ chiến lƣợc không thể thiếu của ngành công nghiệp, xây dựng và quốc
phòng, có vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc.
Ngành thép đƣợc xác định là ngành công nghiệp đƣợc ƣu tiên phát triển.
Sự phát triển của nền kinh tế đất nƣớc đi đôi với sự phát triển của ngành thép.
Điểm qua sự phát triển của ngành thép Việt Nam:
1.1.1. Quá trình hình thành:
Ngành thép Việt Nam bắt đầu đƣợc xây dựng từ những năm 1960. Khu liên hợp gang
thép Thái Nguyên do Trung Quốc giúp ta xây dựng, cho ra mẻ gang đầu tiên vào năm 1963.

Do chiến tranh và khó khăn nhiều mặt, 15 năm sau Khu Liên Hợp Gang Thép Thái Nguyên
mới có sản phẩm thép cán. Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng do Đức (trƣớc đây)
giúp đã đi vào sản xuất. Công suất thiết kế lúc đó của cả khu liên hợp Gang Thép Thái
Nguyên là 100.000 tấn/năm. Phía Nam: các nhà máy do chế độ cũ xây dƣng phục vụ kinh tế
thời hậu chiến (VICASA, VIKIMCO…).
Năm 1976, công ty luyện kim đen miền Nam đƣợc thành lập trên cơ sở tiếp quản các nhà
máy luyện, cán thép mini của chế độ cũ để lại ở TP. Hồ Chí Minh và Biên Hòa, với tổng công
suất khoảng 80.000 tấn thép/năm.
1.1.2. Quá trình phát triển:
- Giai đoạn từ năm 1976 đến năm 1989:
Ngành thép gặp rất nhiều khó khăn do kinh tế đất nƣớc lâm vào khủng hoảng, ngành thép
không phát triển đƣợc và chỉ duy trì mức sản lƣợng từ năm 40.000 đến 85.000 tấn thép/năm.
- Giai đoạn từ năm 1989 đến năm 1995:
Thực hiện chủ trƣơng đổi mới, mở cửa của Đảng và Nhà Nƣớc, ngành thép bắt đầu có
tăng trƣởng, năm 1990, sản lƣợng thép trong nƣớc đã vƣợt mức trên 100.000 tấn/năm.
Năm 1990, tổng Công ty thép Việt Nam đƣợc thành lập, thống nhất quản lý ngành sản
xuất thép quốc doanh trong cả nƣớc. Đây là thời kỳ phát triển sôi động, nhiều dự án đầu tƣ
chiều sâu và liên doanh với nƣớc ngoài đƣợc thực hiện. Các ngành cơ khí, xây dựng, quốc
phòng và các thành phần kinh tế khác đua nhau làm thép mini.
Sản lƣợng thép cán năm 1995 đã tăng gấp 4 lần so với năm 1990, đạt mức 450.000
tấn/năm, bằng với Liên Xô cung cấp cho nƣớc ta hàng năm trƣớc 1990.
Năm 1992 bắt đầu có liên doanh sản xuất thép sau khi nguồn cung cấp chủ yếu từ các
nƣớc Đông Âu không còn nữa.
3

Tháng 4 năm 1995, Tổng Công Ty Thép Việt Nam đƣợc thành lập theo mô hình Tổng
Công Ty Nhà Nƣớc (Tổng Công Ty 91) trên cơ sở hợp nhất Tổng Công Ty Thép Việt Nam và
Tổng Công Ty Kim Khí thuộc Bộ Thƣơng Mại.
- Thời kỳ 1996 – 2000:
Ngành thép có mức độ tăng trƣởng tốt, tiếp tục đƣợc đầu tƣ mạnh (phát triển mạnh sang

khu vực tƣ nhân): đã đƣa vào hoạt động 13 liên doanh, trong đó có 12 liên doanh cán thép và
gia công, chế biến sau cán.
Sản lƣợng thép cán của cả nƣớc đã đạt 1,57 triệu tấn vào năm 2000, gấp 3 lần so với năm
1995 và gấp 14 lần so với năm 1990. Đây là giai đoạn có tốc độ tăng trƣởng cao nhất.
- Thời kỳ 2001 – 2007:
Hiện nay, thành phần tham gia sản xuất và gia công, chế biến thép ở trong nƣớc rất đa
dạng, bao gồm nhiều thành phần kinh tế cùng tham gia. Ngoài Tổng Công Ty Thép Việt Nam
và các cơ sở quốc doanh thuộc địa phƣơng và các ngành, còn có các liên doanh, các công ty
cổ phần, công ty 100% vốn nƣớc ngoài và các công ty tƣ nhân. Sau 2000, tỉ trọng về sản
lƣợng của Tổng Công Ty Thép Việt Nam giảm chỉ còn 40% so với 100% trƣớc đó. Và đến
thời điểm hiện nay thì chỉ còn khoảng <30%.
Tính đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất thép xây dựng ( chỉ
tính các cơ sở có công suất lớn hơn 5.000 tấn /năm), trong đó có 12 dây chuyền cán, công suất
từ 100.000 đến 300.000 tấn/năm.
Năm 2007, theo thống kê sơ bộ, toàn thế giới tiêu thụ 1400 triệu tấn thép. Trong đó, Việt
Nam tiêu thụ < 10 triệu tấn<1%. Bình quân 100kg/ngƣời. Bình quân khối ASEAN tiêu thụ
khoảng 200kg/ngƣời. Ở những nƣớc tiên tiến, sản lƣợng tiêu thụ đạt 1000kg/ngƣời.
- Nhu cầu:
Nhu cầu về thép cán là rất lớn và có mặt trong hầu hết các lĩnh vực trong cuộc sống từ
xây dựng, giao thông, hàng tiêu dùng, hàng kim khí điện máy…vv.
Để phục vụ cho nhu cầu trên thì sau công nghệ luyện cán thép cần các máy gia công
khác để biến sắt thép thành sản phẩm phục vụ cho cuộc sống con ngƣời.
Máy xả, cắt tôn là nhu cầu không thể thiếu để phục vụ các công đoạn sau của quá trình
sản xuất nhƣ tạo phôi cho ngành dập, sản xuất ô-tô, xây dựng tạo các sản phẩm tiêu dùng
phục vụ con ngƣời.
Trên cơ sở tham khảo các máy cắt tôn khác nhau và nhu cầu thị trƣờng chúng em chọn đề
tài: “Thiết kế hệ thống nắn và cắt tôn tự động” làm đề tài tốt nghiệp.
4

1.2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Cùng với sự tăng trƣởng mạnh mẽ của nền kinh tế nƣớc ta, tất cả các lĩnh vực, ngành.
Riêng trong lĩnh vực cơ khí và tự động nghề cũng phát triển rất nhanh, để đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của con ngƣời, hiện đã có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, nhà xƣởng,… đƣợc
xây dựng. Hàng loạt các loạt các loại máy móc: máy cán, máy nắn, máy cắt, sàn con lăn, sàn
làm nguội, máy tiện, máy phay,…đƣợc sử dụng nhƣng hầu hết tất cả các loại máy này đều
nhập từ nƣớc ngoài với giá thành rất cao. Trong khi đó, số lƣợng nhà máy có quy mô vừa và
nhỏ hay tƣ nhân ở nƣớc ta rất là lớn. Do đó, một yêu cầu bức thiết đƣợc đặt ra ở nƣớc ta là
phải có những thiết kế tƣơng đối hoàn chỉnh về các máy này với giá thành hợp lí.
Hầu hết các sản phẩm: tủ, bàn ghế, cửa, tôn, …đƣợc sản xuất từ phôi là thép tấm thì trƣớc
đó phải trải qua các công đoạn khác vì nguồn nguyên liệu chính là thép cuộn, thép tấm phần
lớn là sản phẩm của thép cuộn sau khi qua các công đoạn: xả cuộn, nắn thẳng và cắt.
Với những yêu cầu đó, đề tài “Thiết kế hệ thống nắn và cắt tôn tự động” của em ra đời.
Máy đƣợc thiết kế cải tiến dựa trên cơ sở những máy đã có nhằm mục đích đáp ứng tốt các
yêu cầu kỹ thuật, tăng năng suất và hạ giá thành so với các sản phẩm ngoại nhập.
Các dây chuyền sản xuất thép tấm đang có trên thị trƣờng:

Hình 1.1: Máy xả và cắt tôn cuộn
- Mô tả hoạt động:
Tôn cuộn đƣợc đƣa vào hệ thống xe rùa, xe rùa di chuyển đƣợc trên đƣờng ray, nâng
cuộn tôn vào máy xả cuộn. Máy xả cuộn quay và đẩy tôn vào dàn nắn, dàn nắn có nhiệm vụ
5

nắn thẳng tôn, qua bộ đếm, khi đã đếm đủ chiều dài cần thiết để cắt. Hệ thống xylanh thủy lực
trên cụm cắt đƣợc kích hoạt và di chuyển dao xuống để cắt tôn bằng lƣỡi cắt dao nghiêng.
1.3. Các loại máy đã có trên thị trƣờng:

Hình 1.2. Máy nắn

- Thông số kỹ thuật:
 Chiều dày nắn 3mm đến 6mm.

 Khổ rộng tối đa 2000mm.
 Hệ thống truyền lực bằng thủy lực, thao tác an toàn tin cậy, mỹ quan bên ngoài.
 Vật liệu chắn cơ động, màn hình hiện số.

Hình 1.3. Máy cắt tôn QC11Y
6

- Đặc điểm tính năng máy cắt tôn kiểu van thủy lực series QC11Y:
 Kết cấu hoàn toàn áp dụng hàn nối, khử đƣợc ứng suất nội khi rung động, có tính
cứng và tính ổn định tốt .
 Điều chỉnh khe hở lƣỡi dao bằng bánh tay, tốc độ nhanh, chính xác, thuận tiện.
 Lƣỡi dao hình chữ nhật, bốn miếng cắt đều có thể sử dụng, tuổi thọ sử dụng cao.
 Góc cắt có thể điều chỉnh.
 Khung dao phần trên áp dụng kết cấu nghiêng trong, thuận tiện cho vật liệu xuống
và nâng cao độ chính xác của linh kiện máy móc.
 Vật liệu chắn cơ động, màn hình hiện số.

Hình1.4. Máy cắt tole QC12
- Đặc điểm tính năng máy cắt tôn (màn hình hiện số) kiểu lắc thủy lực sê-ri QC12:
 Kết cấu hoàn toàn áp dụng hàn nối, có cƣờng độ và tính cứng đầy đủ.
 Hệ thống truyền lực bằng thủy lực, thao tác an toàn tin cậy, mỹ quan bên ngoài.
 Có cơ cấu điều chỉnh khe hở linh hoạt nhanh chóng, độ chính xác cắt tấm cao.
 Có bảo vệ an toàn tin cậy.
 Kích thƣớc vật liệu chặn và số lần đều có thiết bị hiển thị bằng số.
 Lắp và chọn cho thiết bị đối chiếu dây, thuận tiện cho cắt phác họa.
 Máy cắt tôn kỹ thuật số có lắp hệ thống CNC trên cơ sở máy cắt tôn kiểu lắc thủy
lực QC 12Y, tốc độ gia công và độ chính xác đƣợc nâng lên một bƣớc.
7

1.4. Qui cách cuộn:

Bảng 1.1. Đăc tính kỷ thuật cuộn cán nguội

1 Ký hiệu
2 Chất lƣợng
3 Loại sản phẩm Classs 1 Classs 2
4
Chiều rộng
(mm)
Dung sai chiều
rộng (mm)
0 ≤ dung sai
≤ +7
(theo tiêu
chuẩn JIS
3141)
0 ≤ dung sai
≤ +10
(theo tiêu
chuẩn JIS
3141)
6 Chiều dày (mm)
630 or over
to and excl
1000
1000 or over
to and excl
1250
1250 or
over to and
excl 1600

± 0.02 ± 0.02 -
± 0.03 ± 0.03 -
± 0.04 ± 0.04 ± 0.05
± 0.05 ± 0.05 ± 0.05
± 0.05 ± 0.06 ± 0.07
± 0.06 ± 0.07 ± 0.08
± 0.08 ± 0.09 ± 0.10
± 0.10 ± 0.11 ± 0.12
630 or over
to and excl
1000
1000 or over
to and excl
1250
1250 or
over to and
excl 1600
± 0.03 ± 0.03 -
± 0.04 ± 0.04 -
± 0.05 ± 0.05 ± 0.06
± 0.06 ± 0.06 ± 0.06
± 0.06 ± 0.07 ± 0.08
± 0.07 ± 0.08 ± 0.09
± 0.09 ± 0.10 ± 0.11
± 0.11 ± 0.12 ± 0.13
Dung sai chiều
dày (mm)
7
0.15 ÷ 1.8mm
Bảng dung sai chiều dày

5
Ch.rộng <
1250mm
0 ≤ dung sai ≤ +3
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
0 < dung sai
≤ +10
Ch.rộng ≥
1250mm
0 ≤ dung sai ≤ +4
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
0 < dung sai
≤ +15
0.6 ≤ < 0.8
0.8 ≤ < 1.0
1.0 ≤ < 1.25
1.25 ≤ < 1.6
1.6 ≤ 2.0
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
Phân biệt theo chiều rộng danh nghĩa
(mm)
Phân biệt theo chiều dày danh
nghĩa (mm)
THỨ TỰ
MÔ TẢ ĐẶC TÍNH
SPCC-1B; SPCC-1D
SPCC (Chất lƣợng thƣơng mại)
SuperClasss
650 ÷ 1300mm
SuperClass

Phân biệt theo chiều rộng danh nghĩa
(mm)
Phân biệt theo chiều dày danh
nghĩa (mm)
< 0.25
0.25 ≤ < 0.4
0.4 ≤ < 0.6
< 0.25
0.25 ≤ < 0.4
0.4 ≤ < 0.6
0.6 ≤ < 0.8
0.8 ≤ < 1.0
1.0 ≤ < 1.25
1.25 ≤ < 1.6
1.6 ≤ 2.0
Class 1 - Class 2
8


Thành phần hóa
học (%)
SAE1008
C 0.10max
Mn 0.50max
P 0.030max
S 0.035max
Si 0.10max
9
Độ bền kéo
(N/mm

2
)
10
Lƣợng giãn dài
%
Độ cứng
(HRB hoặc HV)
12
Đƣờng kính
trong (mm)
13
Đƣờng kính
ngoài (mm)
14
Trọng lƣợng
cuộn (tấn hoặc
15
Hệ số chuyển
chở an toàn
16 Độ vồng (mm)
17 Loa kèn (mm)
18
Hình dáng bên
ngoài
Bề mặt băng
thép có rỉ
sắt, vết ố
chất làm
nguội, lỗ,
đƣờng phân

giới, mãnh
vụn, các
khuyết tật
cán nóng
hoặc cán
nguộikéo dài
liên tục từ 2
đến 10% so
với tổng
chiều dài
cuộn (cho
một bên) và
có không
quá 3 vùng
bị lỗi nhƣ
trên.
Bề mặt băng
thép có rỉ
sắt, vết ố
chất làm
nguội, lỗ,
đƣờng phân
giới, mãnh
vụn, các
khuyết tật
cán nóng
hoặc cán
nguộikéo dài
liên tục trên
10 đến 15%

so với tổng
chiều dài
cuộn (cho
một bên) và
có hơn 3
vùng bị lỗi
nhƣ trên.
19
Bề mặt và bôi
dầu (mg/m
2
)
Bề mặt băng thép không rỉ sắt, vết ố chất làm
nguội, lỗ, đƣờng phân giới, mãnh vụn, các
khuyết tật cán nóng hoặc cán nguội làm ảnh
hƣởng đến quá trình mạ. Các lỗi roll marks (vết
truc) nặng hoặc scratches (vết xƣớc) là không
chấp nhận nếu chúng thể hiện rõ sau khi mạ.
Lƣợng dầu trên bề mặt thép từ 250 dến 2000 mg/m
2
cho cả hai mặt hoặc là
không bôi dầu tùy theo yêu cầu của khách hàng.
11
Min 85 HRB hoặc 170 HV
508mm
Max 1900
Max 25 tấn; min 5 tấn
Max 2.8
Max, 2mm / 2000mm
Max 5mm

8
SAE1006
0.08max
0.45max
0.030max
0.035max
0.10max
550min (theo tiêu chuẩn JIS 3141)
Không xác định (theo tiêu chuẩn JIS 3141)
9


- Cạnh
không xén
mép hoặc
xén mép tùy
theo yêu cầu
của khách
hàng.
- Cạnh
không xén
mép hoặc
xén mép tùy
theo yêu cầu
của khách
hàng.
- Cạnh rạn
nứt, răng
cƣa hoặc bị
gãy kéo dài

liên tục từ 2
đến 10% so
với tổng
chiều dài
cuộn.
- Cạnh rạn
nứt, răng
cƣa hoặc bị
gãy kéo dài
liên tục từ
lon81 hơn
10 đến 15%
so với tổng
chiều dài
cuộn.
Không cán Cán Cán
20 m < 20 m < 20 m
PFS cắt < 20 m < 20 m
22 Đóng gói
<
1000
≤ 2 ≤ 2 ≤ 2
1000 ≤
<
1250
≤ 3 ≤ 2 ≤ 2
1250 ≤
<
1300
≤ 4 ≤ 3 ≤ 2

Dung sai độ
phẳng (mm)
23
21
Chiều dày
không phù hợp
(m)
Đoạn đuôi băng thép (T/E) không đƣợc cán có chiều dày không phù hợp sẽ
dƣợc loại bỏ bởi PFS tại máy cán. Cụ thể chiều dài của đoạn có chiều dày
không phù hợp là nhƣ sau:
Đóng gói vào bao bọc với lõi cuộn nằm ngang.
20
Điều kiện cạnh
- Cạnh không xén mép hoặc xén mép tùy theo
yêu cầu của khách hàng.
- Cạnh của băng thép không đƣợc nứt, rạn, có
răng cƣa hoặc bị gãy.
- Khách hàng không chấp nhận những cuộn bị
hƣ hỏng do việc vận chuyển cuộn bằng cầu
trục, xe nâng hoặc các phƣơng tiện khác làm hƣ
hỏng vòng ngoài hoặc cạnh cuộn thép.
Đoạn đầu có chiều dày không phù
hợp
Đoạn đuôi có chiều dày không
phù hợp
Theo
chiều
rộng
(mm)
Phân loại theo hình

dáng băng thép
SuperClass
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
10


Cuộn đƣợc chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau theo nhu cầu sử dụng : Thép, thép mạ
điện, thép tráng phủ bề mặt ( đồng thao, inox các loại ……v.v )

Hình1.5. Tole cuộn.
Sóng
cung
Sóng
cạnh
Mu
rùa
<
1000
≤ 7 ≤ 5 ≤ 4
1000 ≤
<
1250
≤ 9 ≤ 5 ≤ 5
1250 ≤
<
1300
≤ 10 ≤ 7 ≤ 5
Sóng
cung
Sóng

cạnh
Mu
rùa
<
1000
≤ 12 ≤ 8 ≤ 6
1000 ≤
<
1250
≤ 15 ≤ 9 ≤ 8
1250 ≤

≤ 15 ≤ 11 ≤ 8
Bề mặt (Ra:µm)
Bề mặt sáng
Bề mặt tối
24
0 ÷ 0.35µm
0.5 ÷ 1.52µm
Theo
chiều
rộng
(mm)
Phân loại theo hình
dáng băng thép
Class 2
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
Theo
chiều
rộng

(mm)
Phân loại theo hình
dáng băng thép
Class 1
(theo tiêu chuẩn JIS 3141)
11

1.5. Mục tiêu đề tài :
Các hệ thống cắt tôn cuộn hiện nay trên thị trƣờng ở các phân xƣởng phần lớn là tự chế
tạo ra để sản xuất, do ngƣời chế tạo chỉ dựa vào kinh nghiệm để thiết kế và chế tạo.Vì vậy,
phần lớn là không có bản vẽ thiết kế, khi cần thay thế một bộ phận nào đó sẽ rất khó khăn để
tìm ra vị trí hƣ hỏng.
Do việc chế tạo không tính toán, nên hệ thống thƣờng chạy dƣ tải rất nhiều, gây hao phí
điện năng cho cơ sở sản xuất. Hệ thống rất khó tự động hóa, chỉ có thể điều khiển bằng tay,
nên chỉ phù hợp với sản xuất đơn chiếc.
Hệ thống nắn thẳng hiện tại cũng không thể điều chỉnh đƣợc chiều dày nắn, và chiều dài
cắt nên không linh hoạt trong sản xuất.
Với những nhƣợc điểm hiện tại của các máy trên thị trƣờng, từ đó đề tài “Thiết kế hệ
thống nắn và cắt tôn tự động” của em đƣợc hình thành nhằm mục đích cải tiến hệ thống sản
xuất tôn cuộn trong các nhà máy cán thép và sản xuất vật liệu xây dựng để phù hợp với nhu
cầu đòi hỏi ngày càng cao của thị trƣờng, tăng năng suất, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, tăng tính
kinh tế, …giá thành phù hợp với nhu cầu ở nƣớc ta.

12












CHƢƠNG 2:
PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ

13

2.1. Các yêu cầu kỹ thuật:
- Thông số cuộn thép:
 Đƣờng kính trong: D
tr
= 508(mm)
 Đƣờng kính ngoài: D
ng
= 1300(mm)
 Bề rộng : B = 1300(mm)
 Bề dày : e = 0.5(mm)
- Năng suất yêu cầu: 2 cuộn/ ngày.
- Sản phẩm đầu ra phải phẳng, đẹp.
- Dễ bảo trì sửa chữa.
- Đảm bảo an toàn, vệ sinh.
- Kết cấu đơn giản.
- Tuổi thọ cao.
- Dễ sử dụng.
- Giá thành tƣơng đối.
- Không gian bố trí vừa phải.
- Tự động hóa cao.
- Có hệ thống xử lý thành phẩm cuối cùng.
2.2. CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CỦA MÁY:
2.2.1. CỤM MANG CUỘN TOLE
2.2.1.1. BỘ PHẬN TẠO CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN:
2.2.1.1.1. PHƢƠNG ÁN 1: TRỤC VIS + LY HỢP

Hình 2.1: Tạo chuyển động tịnh tiến bằng trục vis + Ly hợp
- Hoạt động:
1.Ty trong 5.Ly hợp
2.Trục phụ 6.Rãnh trƣợt
3.Trục chính 7.Bộ phận kẹp phôi
4.Bộ truyền
14

Động cơ thông qua bộ giảm tốc truyền động cho trục chính. Khi ly hợp hoạt động, trục
chính truyền động cho trục vis, thông qua ăn khớp ren, trục vis truyền động cho trục phụ, làm
cho trục phụ trƣợt trên trục chính.Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi cuộn bung ra hoặc co lại để
kẹp chặt cuộn phôi .
- Ƣu điểm:
 Hệ thống đƣợc tự động hóa thông qua điều khiển ly hợp
 Nhờ cơ cấu trục vis nên ta kiểm soát đƣợc bƣớc tiến của trục phụ, dẫn đến xác định
đƣợc độ bung ra của cơ cấu 4 khâu bản lề.
- Nhƣợc điểm:
 Phải thêm bộ phận ly hợp nên làm cơ cấu phức tạp
 Giá thành cao.
2.2.1.1.2. PHƢƠNG ÁN 2: TRỤC VIS + QUAY TAY (TRỤC VIS ĐỨNG YÊN)

Hình 2.2: Tạo chuyển động tịnh tiến
bằng quay trục vis
- Hoạt động:
Khi ta quay tay quay sẽ làm trục vis quay theo, nhờ ăn khớp ren làm cho trục phụ chuyển
động trƣợt trên trục chính. Từ đó làm cho bộ phận kẹp phôi cuộn bung ra hoặc co lại kẹp chặt
cuộn phôi.
- Ƣu điểm:
 Cơ cấu đơn giản

 Giá thành rẻ
- Nhƣợc điểm:
 Phải quay tay để truyền động
1. Tay quay
2. Trục vis
3. Trục phụ
4. Bộ truyền
5. Trục chính
6. Rãnh trƣợt
7. Bộ phận kẹp phôi