nghiên cứu tính toán thiết kế chế tạo máy sấn tôn “

LỜI MỞ ĐẦU
Trong suốt năm năm học trên mái trường Đại học bách khoa hà nội, mỗi
sinh viên chúng ta đều nắm bắt được một khối lượng kiến thức không nhỏ
.Song để những kiến thức đó trở thành hành trang cho mỗi chúng ta trong
cuộc sống sau này thì nó còn một khoảng cách rất lớn.Nhận thức được điều
đó , hàng năm trường Đại học bách khoa hà nội nói chung và bộ môn Cơ
Khí Chính Xác và Quang Học đã tổ chức đợt thực tập cho các bạn sinh viên
năm cuối. Mục đích của đợt thực tập này nhằm giúp sinh viên :-Một là hệ
thống lại toàn bộ nội dung, kiến thức đã được học trong toàn khóa nhằm
hoàn thiện tri thức khoa học của một sinh viên tốt nghiệp ở bậc đại học
Hai là để giúp sinh viên tìm hiểu , nghiên cứu các hoạt động thực tiễn của cơ
sở thực tập nói chung cũng như các vấn đề chuyên môn được đào tào.
Được sự giúp đỡ của nhà trường và bộ môn cơ khí chính xác và quang
học , đã tạo điều kiện cho chúng em thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm
của bộ môn cơ khí chính xác và quang học tại địa điểm C4-5 -105 .Trong
suốt thời gian thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm bộ môn chúng em có
nghiên cứu và phát triển ý tưởng cho đề tài “ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ
CHẾ TẠO MÁY SẤN TÔN “ .

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 1
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

MỤC LỤC
PHẦN I
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 2
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY SẤN TÔN
1. Giới thiệu
Sự xuất hiện của các máy sấn tôn đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất

công nghiệp liên quan đến tôn .Các đường cong uốn lượn theo yêu cầu được
thực hiện một cách dễ dàng hơn , cũng như tạo ra các góc độ cho sản phẩm
trở nên đơn giản hơn .Ban đầu là những chiếc máy sấn tôn bằng tay thủ công
với cấu tạo hết sức đơn giản , thuận tiện cho người sử dụng , sau này do sự
phát triển của khoa học công nghệ thì các loại máy sấn tôn hiện đại hơn đã
dần dần xuất hiện với kết cấu nhỏ gọn , bắt mắt , tính năng cao do được điều
khiển bằng động cơ do đó năng suất được nâng cao , cũng như mẫu mã đa
dạng hơn , giúp giảm thiểu sức lao động của con người.
2. Các loại máy sấn tôn trên thị trường
Sau đây là một số loại máy sấn tôn thông dụng :
a. Máy sấn tôn bằng tay
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 3
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Máy sấn tôn bằng tay Model SB 1050S
Thông số kĩ thuật
Model Đơn vị SB 1050 S SB 1060
Độ dày mm 1.5 1.5
Khổ tôn mm 1050 1060
Trọng lượng kg 168 95
Kích thước
(W x D x H)
mm
750 x 1100 x
1200
1000 x 1380 x
980
Ưu điểm: Là loại máy sấn bằng tay nên sử dụng và vận hành khá đơn giản. Máy có kết cấu
khung chắc chắn, các chi tiết được bố trí hợp lý cho người sử dụng sao cho tốn ít lực nhất. Mặt
có các vít điều chỉnh cho phép gấp các loại tôn có chiều dài khác nhau. Cóc tăng cường, tăng độ

bền máy và chất lượng đường gấp, Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Nhược điểm: khối lượng máy cồng kềnh , di chuyển khó khăn , thường đặt cố định tại nơi
làm việc
=>Kết luận chung: Thiết kế máy sấn tôn , tuy sử dụng sức người nhưng máy sấn tôn dễ chế
tạo, vận hành máy đơn giản và có giá thành thấp.
b. Máy sấn tôn bằng động cơ
Thông số kỹ thuật
Model
Khả năng
gấp dầy
Công suất
động cơ
Trọng lượng
máy
Kích thước
máy
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 4
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

mm Kw Kg mm
L-10R 0.3-1.0 1.5 185 920*580*1020
L-10BR 0.3-1.0 1.5 185 920*580*1020
L-12 0.5-1.2 1.5 215 1050*580*880
L-12DR 0.5-1.2 1.5 230 1050*580*1050
L-15M 0.7-1.5 2.2 360 1420*650*1010
Hình 3. Máy sấn
tôn tự động
Ưu điểm:
Gấp nhiều loại
tôn khác nhau

với mức chính
xác cao, tự động,
năng xuất cao,
giảm thời gian
làm việc so với
máy gấp bằng tay
Nhược điểm:
giá thành đắt, khó chế tạo.
PHẦN II
KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI
1.Tóm tắt đề tài
a. Giới thiệu về đề tài
Tên đề tài : “ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤN TÔN ”
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 5
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Yêu cầu đặt ra : Tính toán và thiết kế cơ cấu hoạt động cho máy sấn tôn
điều chỉnh góc gấp cho tôn.
 Tóm tắt hướng thực hiện của đề tài :
Phần cơ:
Sử dụng phần mềm solidworks để mô phỏng chuyển động của máy khi
gấp tôn .
Thiết kế bulông , đai ốc, lò xo để điều chỉnh lên xuống bàn trên so với
bàn dưới cho phù hợp độ dày của tôn đưa vào.
Thiết kế bộ phận cơ cấu 4 khâu, được điều khiển bằng trục vít me
Thiết kế cơ cấu kẹp sao cho khoảng cách lớn nhất bàn trên so với bàn
dưới là 10mm khi chưa làm việc. Khi kẹp có thể áp chặt vào phôi.
Thiết kế tấm gấp để áp chặt chi tiết gia công làm mất khả năng xê dịch
khi gấp tôn và thả lỏng khi xê dịch tôn.
 Phần điều khiển:

Lựa chọn phần mềm viết code: CodeVisionAVR V2.05.0 cho ic Atmega16
Lựa chọn phần mềm thiết kế mạch điện: Proteus 8 Professional
Chọn cơ cấu, động cơ phù hợp cho từng bộ phận.
Thiết kế giới hạn các hành trình của cơ cấu.
Đồng bộ các cơ cấu với nhau.
b. Mục đích và phạm vi sử dụng máy sấn tôn
- Thiết kế máy sấn tôn bán tự động là để cạnh tranh máy sấn tôn trên thị
trường nhưng phải đảm bảo chất lượng và giá thành phù hợp với thị
trường.
- Phạm vi sử dụng của máy sấn tôn được ứng dụng nhiều trong ngành
công nghiệp chế tạo tủ điện và chế tạo các chi tiết như mặt bàn, vỏ hộp
và vỏ các loại máy cơ khí. Có thể sử dụng bằng tay hoặc máy tự động.
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 6
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

c. Đặc điểm riêng nổi bật của máy
- Máy có kết cấu đơn giản , dễ sử dụng và vững chắc, dễ tháo lắp vận
chuyển.
- Tích hợp hệ thống cơ điện đồng bộ
- Độ chính xác của thiết bị khá cao
- Chiều dài phôi ( tôn ) 1,5 m
- Chiều dày max phôi 0,8mm
- Cơ cấu đo góc gấp 0-135 độ
d. Hình ảnh một số bộ phận sơ bộ của máy chưa cải tiến

Hình 2.1. Bàn đo độ
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 7
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Hình 2.2. Trục gấp

Hình 2.3. Tay kẹp
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 8
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Hình 2.4 .Tay gấp
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 9
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55


Hình 2.5. Bàn trên

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 10
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

Hình 2.6. Bàn dưới
2. Nguyên lý làm việc của máy
Bước 1: Nguyên liệu đầu vào
- Đưa tấm tôn vào máy.
Bước 2: Cố định tấm tôn
- Hạ càng kẹp xuống khi đó bàn trên tịnh tiến xuống bàn dưới.
- Xoay bu lông ở vị trí trục nối với tay gấp, sao cho mặt trên tay gấp
trùng với mặt trên bàn máy dưới.
Bước 3: Xác định góc gấp
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 11
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

- Xoay góc ở bàn độ một góc thích hợp
Bước 4: Gấp vật liệu tôn
- Nâng tấm gấp lên đến khi tấm tôn, bàn đo và tay gấp tiếp xúc với nhao
theo mặt

- Hạ tay gấp xuống vị trí thấp nhất.
Bước 5: Nâng càng kẹp lên, khi đó bàn trên nâng không tiếp xúc chi tiết
gia công.
Bước 6: Xoay bu lông ở vị trí trục nối với tấm gấp, sao cho tấm gấp
trùng với mặt trên bàn máy dưới. Khi đó ta kéo tấm tôn ra tiếp để gấp đoạn
khác hoặc kéo tấm tôn được gấp ra ngoài để đưa tấm khác cùng chiều dày
vào quay lại bước 3, hoặc dùng tấm tôn dày khác ta đưa máy gấp về vị trí
ban đầu và quay lại bước 2. Hoặc rút sản phẩm ra khỏi máy và kết thúc
Bước 7: Kết thúc.
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 12
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55

PHẦN III
QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÁY SẤN TÔN

1. Vật liệu gia công:
Vật liệu tôn cuộn có sẵn trong nhà máy
Được cán từ thép tấm CT3 .Ta có ứng suất bền =304-392Mpa chọn
= 310Mpa
2. Vật liệu làm máy
Ta chọn Sắt tấm C45 hoặc CT61 =610Mpa trích xuất chú thích 1:
Lựa chọn Sắt ống Ø15 dày 2mm
Chọn Sắt khung hình chữ nhật 25x50 dày 3,5 mm
= 310Mpa
Lựa chọn Ac-quy và bộ vi sử lý Atmega 16 điều khiển hoạt động của
máy
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 13
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
Độ dày b (mm) 0.16 ÷ 0.8
Chiều rộng h (mm) 914 ÷ 1450

Trọng lượng cuộn (tấn) Tối đa 10
Độ dày lớp màng sơn (µm) 06 ÷ 30
Đường kính trong (mm) 508
b
σ
b
σ
b
σ
b
σ

3. Yêu cầu gia công
Yêu cầu góc gấp 0~135 độ
Phôi có độ dày lớn nhất 0.8 mm
Chiều dài lớn nhất của phôi gấp có thể đạt được là 1500 mm
4. Tính động học cho máy
4.11 Tính bền cho cơ cấu cơ
Mục đích đảm bảo yêu cầu sản phẩm, bền cho máy cũng như để chọn
các vật liệu thiết kế bộ phận cho máy, các linh kiện điện phù hợp.
a.Lực uốn tôn
Để gây ra biến dạng dẻo thì
=>=[]=310 Mpa=310N/mm
2
,
Từ công thức moduyn chống uốn của mặt cắt đối với trục y
(trong sách sức bền vật liệu )ta có: ===160
Trong đó : h – chiều rộng của phôi
b- độ dày của phôi
Moomen biến dạng là >=. []=160x310=48360N.mm

Moomen phân bố m
y
===3,224Nmm/mm
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 14
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
b
σ
y
y
W
M
b
σ
y
W
6
2
hb
6
8,0.1500
2
3
mm
⇒
y
M
y
W
b
σ

l
M
y
1500
48360

Lực gây biến dạng là ===60450N
b. Lực phân bố trên tấm gấp
q===32,24N/mm
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 15
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
⇒
c
P
b
M
y
8.0
48360
l
P
c
1500
48360

Giả sử sức nâng trung bình cánh tay người là 200N
Cần tính đòn bẩy cánh tay có khoảng cách là x
Hình 3.1
Tay gấp
Ta có

200x=48360
x=241mm
Trong đó x – khoảng cách từ điểm quay đến đầu cánh tay đòn
Do tay gấp có khối lượng 30 kg
Chọn x=300mm
Lực mỗi trục chịu ở tấm gấp
= ==30225N
Tính bền cho tấm gấp (1500x65xb và 1500x60x15 ) b
sao cho tấm gấp sau quá trình làm việc tấm gấp đủ bền uốn ( hình 3.1 )
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 16
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
⇒
≈
1
P
2
c
P
2
60450

Hình 3.2: Mặt cắt giữa của tay gấp
Tính moduyn chống uốn của mặt cắt đối với trục x
Mặt cắt nguy hiểm ở giữa tấm gấp
Lực phân bố trên tấm là
q ==40.3N/mm
Mô men uốn ở giữa dầm đó là
===11334375N.m
Để dễ tính toán ta coi 2 tấm
trên thành 1 tấm 1500x80xb= W

Vì moduyn chống uốn đối với trục x là :
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 17
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
1500
62000
x
M
8
.
2
Lq
8
1500.3,41
2

(1500x65xb và 1500x60x15 )> 1500x80xb
==1066,7b ()
Theo điều kiện bền
===610 (N/)
b=17.4mm chon b=20mm
( chiều dày tấm chống cong của tay gấp )
c.Tính độ bền xoắn, uốn cho trục
Hình 3.3. Trục gấp
Mô men phân bố :
m=q.0,8=40,3.0.8=32,24Nmm
Trong đó : q-lực phân bố trên tấm
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 18
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
x
W

x
W
⇒
x
W
6
.80
2
b
3
mm
b
σ
x
x
W
M
b7,1066
11334375
2
mm
⇒

Mô men xoắn tại các đầu trục
===24180Nmm
Nếu kể trọng lượng của tấm
gấp 29,35 kg và đối trọng cách tâm khoảng 36 mm tính ở phần dưới
=24180+ 29,35.36=25236,6Nmm
Mô men chịu uốn ở mỗi đầu trục( bao gồm khối lượng dầm)
=(+29,35.10). (8+16/2)=30518,5.16=488296N.mm

M===488948N.mm
Chọn bu lông nối trục
=610=N/F=
=8mm
chọn bu lông M9
Moduyn chống uốn tại mặt cắt A-A :
Để lắp lỏng bu lông vào trục ta chon lỗ trục là 10mm
=-=0,098-16,6D
Trong đó : D là đường kính
bulong nối trục

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 19
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
1
M
2
.Lm
2
1500.24,32
⇒
1
M
2
M
1
P
⇒
2
2
2

1
MM +
22
4882966,25236 +
σ
4
.
5,30518
2'
D
∏
⇒
'
D
⇒
d
W
2
1
.
16
.
3
DΠ
6
10.
2
D
3
D

3
mm

Hình 3.4 Mặt cắt lỗ M8 của trục
==610N/
D=23 mm
Gia công lỗ Ø10 để đảm bảo an toàn chọn D=25mm
d. Tính đối trọng cho tấm gấp
==18mm
==31mm
đối trọng là 30kg,
khoảng cách 36mm hợp với phương thẳng đứng 1 góc
e.Tính lực chịu kéo cho bu lông lò xo
Khối lượng mỗi lò xo phải chịu (176-48,48)/264 kg trong đó 176
khối lượng máy, 48,48 khối lượng bàn dưới (1)
Hình 5: Cơ cấu lò xo
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 20
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
d
W
M
=
σ
DD 6,16098,0
488948
3
−
2
mm
⇒

c
x
65.2015.60
20.10.6530.15.60
+
+
c
y
65.2015.60
20.5,47.6515.5,7.60
+
+
⇒
0
30
≈

Chiều dài trong thiết kế khi lò xo chịu nén khi máy chưa làm việc 65- 180mm, chọn đường
kính vòng cuốn D=25mm
Giả sử chọn lò xo giảm sóc xe máy độ cứng của lò xo là 12,1N/mm
Chiều dài ban đầu lò xo 118-233mm
Chọn bu lông M16 làm điều chỉnh khoảng cách bàn trên và bàn dưới máy
Bền kéo của bu lông M16
Sức bền kéo
====154N/ (t/m)
f. Sắt miếng nối trục
Hình 6: Mặt
cắt Ø42 của sắt
miếng nối trục
Mômen kéo

Xét phần bị cắt
F=20.4.2=160
==48,4N/
g. Tính bền cho bàn
điều chỉnh máy
Mômen uốn của
bàn điều chỉnh phải
chịu là
=30518,5.75,5=2304112N.mm
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 21
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
⇒
⇒
σ
k
σ
F
N
4
16
31000
2
∏
2
mm
2
mm
k
σ
4.160

31000
2
mm
u
M

Hình 7: Mặt cắt bàn điều chỉnh
==16666,7
===138N/(t/m)
h. Lực chân máy cứng vững
Chọn sắt ống có độ bền cứng lớn có đường kính Ø15 dày 2mm ,sắt khung hình chữ nhật
25x40 dày 3.5mm
Tính bền cho vật liệu này
Sắt khung hình chữ nhật
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 22
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
x
W
6
100.10
2
3
mm
u
σ
x
u
W
M
7,16666

2304112
2
mm

Hình 8:
Mặt cắt sắt
ống hình chữ
nhật 25x50
=-=4870
Theo tính
toán ở dưới ta có
khối lượng máy
176 kg
Thanh chịu
uốn lớn nhất là
thanh nằm
ngang hình dưới
Hình 9:
Vị trí uốn lớn
nhất của
thanh nằm ngang
hình chữ nhật
Mômen uốn
=1760/2.101,36=89197N.mm
Sức bền nén
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 23
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
x
W
6

50.25
2
6
43.18
2
3
mm
u
M

===1,848N/
=+=+1,848=20,16N/<[]=310N/
i. Tính toán tay kẹp cho bánh lệch tâm tròn
Hình 10:
Bánh lệch tâm
tròn
Ta có lực kẹp
Từ (1) W=640N
e=2mm
D=40mm
d=15mm
Q=200N(lực tay)
Ta có
W=Q.
Trong đó :
W- trị số trung bình của lực kẹp
- bán kính trung bình kể từ tâm quay của bánh lệch tâm tới điểm kẹp
- góc nâng trung bình của chêm tại điểm kẹp
và - góc ma sát trượt tại điểm kẹp và tâm quay của bánh lệch tâm
Khi tính toán ta thường chọn các trị số f= tg=tg=0.1, ,

SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 24
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
n
σ
F
N
2).43.1850.25(
1760
−
2
mm
σ
x
u
W
M
n
σ
4870
89197
2
mm
σ
2
mm
])(.[
1
ϕϕαρ
tgtg
L

tbtb
++
tb
ρ
tb
α
ϕ
1
ϕ
ϕ
1
ϕ
0
4=
tb
α
2
D
tb
=
ρ

Hình 11: Khoảng cách tay kẹp
L=.=18mm
Chọn L=200mm
SVTH: Trần Văn Cao MSSV: 20100074 Lớp: KTCK6-K55 25
SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 20100485 Lớp: KTCK4-K55
Q
W
])(.[

1
ϕϕαρ
tgtg
tbtb
++