Đề tài nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết uốn và cắt kim loại tấm

Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

NHểM 6

TI :

NGHIấNG CU Lí THUYT UN V CT KIM LAI TM

Thc hin :
1.
Bựi Quang Duy 10405012 (nhúm
trng )
2. Trng Minh Thụng -10405007
3. Cao Quc Tỳy 00405083
4. Nguyn Vit H 00405056
5. Hựynh Tin Dng 00405053
GVHD : TS. Lu Phng Minh

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 1


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

MỤC LỤC
PHẦN I. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG DẺO KIM LỌAI
I. Phương pháp uốn:
II. Phương pháp kéo giật:
III. Phương pháp miết:

IV. Phương pháp biến dạng bằng năng lượng nổ:
V. Phương pháp biến dạng bằng năng lượng từ trường:

PHẦN II. LÝ THUYẾT UỐN TẤM
1. Định nghĩa
2. Đặc điểm
3. Quá trình biến dạng
4. Bán kính uốn cho phép
5. Tính chiều dài phôi uốn
6. Sự đàn hồi trong quá trình uốn
7. Hiện tượng tập trung ứng suất sau khi uốn
8. Chiều cao thành để đảm bảo uốn được.
PHẦN III. LỰC UỐN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
•
•
•
•
•
•
•
•
•

1. Giới thiệu
2. Các thông số trong uốn tấm liên tục
3. Các điều kiện cân bằng
4. Chọn lựa mô hình vật liệu
5. Uốn không tenxơ
6. Không tải đàn hồi và sự giãn ngược
7. Uốn bán kính nhỏ

8. Đường uốn
9. Uốn một tấm trong khuôn V.

PHẦN IV. LÝ THUYẾT CẮT KIM LOẠI DẠNG TẤM
I.
Định nghĩa
II.
Phân loại
III.
Cắt vật liệu tấm bằng dao cắt:
IV.
Cắt vật liệu tấm trong khn dập
V.
Ưu điểm và nhược điểm so với các phương pháp cắt tấm khác

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 2


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai
PHN I

Tng quan cỏc phng phỏp bin dng
do KL

Hỡnh 1: Cỏc phng phỏp gia cụng bin dng do kim loi.
T hỡnh 1, ta thy cú 2 loi vt liu kim loi m phng phỏp bin dng
do tp trung vo ú l vt liu kim loi dng khi v dng tm. i vi kim

loi dng khi, ta cú 4 phng phỏp bin dng c bn l:
1. Phng phỏp cỏn.
2. Phng phỏp ộp.
3. Phng phỏp dp.
4. Phng phỏp kộo.

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 3


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 2: Cỏc phng phỏp gia cụng bin dng do kim loi dng khi

1.
2.
3.
4.
5.

i vi kim loi dng tm, ta cú 5 phng phỏp bin dng c bn l:
Phng phỏp un.
Phng phỏp t dp l.
Phng phỏp dp ct.
Phng phỏp kộo git
Phng phỏp mit

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 4


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 3: Cỏc phng phỏp gia cụng bin dng do kim loi dng tm
Nhúm 6 s i vo trỡnh by bin dng kim loi dng tm bng phng phỏp
un. Cú cỏc dng c bn sau:
1. Phng phỏp un
2. Phng phỏp kộo git
3. Phng phỏp mit
4. Cỏc phng phỏp khỏc :
- un trc
- bin dng bng nng lng n
- bin dng bng nng lng t trng
-

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 5


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai
I. Phng phỏp un: l mt trong nhng nguyờn cụng thng gp nht
trong dp ngui. Un l bin phụi phng ( tm), dõy hay ng thnh nhng
chi tit cú hỡnh cong u hay gp khỳc.
1. Un trờn 2 gi ta:

Trong phng phỏp un trờn 2 gi ta, khụng cn thay i thit b
to gúc un cn thit vỡ gúc un do hnh trỡnh ca chy quyt
nh, lc tỏc dng ca chy nh.

Hỡnh 4: Un trờn 2 gi ta.
2. Un khuụn V
Khe h gia chy v khuụn l hng s ( bng chiu dy ca tm kim
loi). Phng phỏp ny c s dng ph bin nht.
Chiu dy ca tm kim loi cú th t 0.5 mm n 25 mm.

Hỡnh 5: Un khuụn V
Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 6


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

3. Un khuụn ch U:
Cú 2 trc song song tỏc ng ng thi, s dng gi thờm phớa di
tỏc ng thờm lc vo tm kim loi t phớa di.
Lc tỏc ng lờn bng 30% lc ca chy khuụn.

Hỡnh 6: Un khuụn ch U

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 7

Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai
4. Un gúc
Un tng t khuụn cú 2 gi , gúc un thay i do tựy thuc
vo hnh trỡnh ca chy.

Hỡnh 7: Un gúc
5. Un cú bỏn kớnh R gúc
ng sut un tỏc dng lờn vựng un lm tng kh nng bin dng
do, gim ng sut tp trung vỡ lm gim gúc n hi ca tm kim loi
sau khi un.

Hỡnh 8: Un cú bỏn kớnh R gúc
Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 8


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai
6. Un gúc hnh trỡnh kộp
Un 2 ln trong 1 hnh trỡnh ca chy
Cú th lm tng kh nng bin dng do nờn lm gim gúc n hi.

Hỡnh 9: Un gúc hnh trỡnh kộp

Hỡnh 10: Hin tng xut hin gúc n hi tr ca tm sau khi un

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 9


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai
7. Un xoay
Un xoay l phng phỏp un s dng 1 rocker thay vỡ dựng chy.
u im
- Khụng cn khuụn
- Khc phc c tớnh n hi ca vt liu
- Lc tỏc ng nh hn
- Gúc un cú th ln hn 90o.

Hỡnh 9: Un xoay

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 10


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 11: Cỏc phng phỏp bin dng khỏc bng phng phỏp un

II. Phng phỏp kộo git:
L phng phỏp bin dng do tm kim loi bng cỏch kộo 2 u
tm kim loi n trng thỏi bin dng do, sau ú y khuụn cú hỡnh
dỏng mong mun vo b mt tm kim loi, sau khi thu hi khuụn, ta

cú c hỡnh dỏng mong mun.

Hỡnh 12: Giai on 1, chun b

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 11


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 13: Giai on 2, kộo cng tm kim loi n trng thỏi bin dng do.

Hỡnh 14: Giai on 3, y khuụn vo tm kim loi

Hỡnh 15: Giai on 4, thỏo khuụn, ta c tm kim loi cú hỡnh dỏng
mong mun.

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 12


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 16: cỏc dng mt cong m phng phỏp kộo git cú th t c.

Hỡnh 17: sn phm khung xe hi kt hp gia phng phỏp kộo git

v phng phỏp dp ct.
Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 13


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

III. Phng phỏp mit:
Mit l phng phỏp tỏc dng con ln lờn tm kim loai mng, vi
tm kim loi mng c ộp cht trờn trc chớnh v xoay theo trc
chớnh, bng cỏch ny ta cú c cỏc dng b mt mong mun nh
hỡnh v bờn di.

Hỡnh 18: Phng phỏp mit v cỏc sn phm ca phng phỏp mit

Hỡnh 19: Phng phỏp mit vi chi tit hỡnh nún.

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 14


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

Hình 19: Phương pháp miết trong và miết ngồi với chi tiết hình
ống.

IV. Phương pháp biến dạng bằng năng lượng nổ:
Là phương pháp dùng năng lượng nổ tạo ra áp lực biến dạng thay thế
cho chày. Năng lượng dùng trong phương pháp này lấy từ áp lực do
thuốc nổ gây ra.

Hình 20: Phương pháp biến dạng bằng năng lượng nổ

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 15


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Hỡnh 20: Phng phỏp bin dng bng nng lng n bng ỏp lc nc.

V. Phng phỏp bin dng bng nng lng t trng:
L phng phỏp dựng lc y ca t trng tỏc ng lờn chi tit lm
bin dng b mt theo b mt khuụn.

(a)

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 16


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

(b)

Hỡnh 21: Phng phỏp bin dng bng nng lng t trng.

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 17


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

PHẦN II
LÝ THUYẾT UỐN TẤM
Uốn đã được biết đến từ xa xưa nhưng với cơng nghệ thơ sơ và những sản phẩm
đơn giản, sản lượng nhỏ. Ngày nay uốn được quan tâm rất nhiều, ngày càng phát
triển về kỹ thuật và cơng nghệ với sản lượng lớn, hình dáng ngày càng phức tạp
hơn, độ chính xác cao. Ở đây chỉ đề cặp đến q trình uốn tấm. Trong phần này
trình bày các vấn đề sau :
1. Định nghĩa
2. Đặc điểm
3. Quá trình biến dạng
4. Bán kính uốn cho phép
5. Tính chiều dài phôi uốn
6. Sự đàn hồi trong quá trình uốn
7. Hiện tượng tập trung ứng suất sau khi uốn
8. Chiều cao thành để đảm bảo uốn được.

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 18


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

1. Định nghĩa
• - Uốn là một trong những phương pháp gia công biến dạng dẻo kim lọai
thường gặp, được thực hiện trong vùng biến dạng dẻo cho phép của vật liệu.
• - Quá trình uốn tấm được thực hiện do biến dạng dẻo- đàn hồi xảy ra khác
nhau ở hai mặt của phôi uốn.
• - Phụ thuộc vào kích thước và hình dạng vật uốn, dạng phơi ban đầu đặc tính của
q trình uốn như : uốn khn, uốn trên gá bằng tay hoặc máy chun dùng.
2. Đặc điểm:
• - Uốn hình hầu như không biến mỏng chiều dày của tấm hoặc cuộn phôi tấm,
ngọai trừ cục bộ ở một số vò trí do góc uốn có làm cho phôi bò mỏng đi đôi
chút.
• - Chỉ uốn được những sản phẩm có bề dày nhỏ, thường nhỏ hơn 6mm.
• - Sản phẩm thông thường là uốn nguội, nhưng trong một số trường hợp ta có
thể uốn nóng để giảm lực uốn, tăng khả năng uốn cho vật liệu.
• - Khơng uốn được sản phẩm đã qua xi mạ vì các góc biến dạng làm phá vở lớp
xi mạ.
• - Sản phẩm có độ bền cao, kết cấu gọn nhẹ, sử dụng tốt trong các ngành hàng
khơng và những ngành u cầu kết cấu gọn nhẹ.
• - Uốn qua hệ thống trục có thể cho sản phẩm co chiều dài lớn và lien tục.
• - Q trình uốn tn theo định luật hook.
• - Tính kinh tế :
• + Tiêu hao ngun vật liệu ít
• + Chi phí sản phẩm thấp

• + Sản phẩm uốn ra thành phẩm từ 99.6% ÷ 99.8%
• + Sản phẩm đa số là thành phẩm khơng phải qua gia cơng cơ tiếp
theo
• + Có những sản phẩm khơng cần phải qua xử lý bề mặt hay xử lý
nhiệt.
3. Quá trình biến dạng
 Trong quá trình uốn thì kim lọai bên trong góc uốn bò nén, bên ngoài bò kéo,
giữa lớp kéo và lớp nén là lớp trung hòa không bò kéo cũng không bò nén và
không thay đổi chiều dài.

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 19


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

 Vò trí của lớp trung hòa được xác đònh:

•
•
•

Công thức tính bán kính đường trung hòa
•
r α




ρ =  + .S .β
S 2

•
•

r : là bán kính uốn phía trong
S : chiều dày của tấm

•

α=

S1
: hệ số biến mỏng
S

S1 : chiều dày vật liệu tại điểm giữa cung uốn
β=

•

•
•
•
•
•
•

Btb B1 + B2

=
: Hệ số nở rộng
B
2

• B : chiều rộng phơi ban đầu
• B1, B2 : chiều rộng lớn nhất và nhỏ nhất của tiết diện uốn
- Trong thực tế người ta có thể tính gần đúng theo công thức sau:
ρ = r + k.S
k : hệ số xác đònh lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong
k=

ρ −r α2 r
=
− (1 − α )
S
2 S

• Khi thiết kế trò số của k người ta thường tra bảng
4. Bán kính uốn cho phép :

rmax =
Thực hiện : Nhóm 6

E.S
2.σ ch

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 20

Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

•
•
•

E : mô đun đàn hồi của vật liệu
S : Chiều dày của tấm phôi
σch :Ứng suất chảy của vật liệu
rmin = K . S
K : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu, bề dày, được tra bảng
+ Cơ tính của vật liệu và phương pháp nhiệt luyện, vật liệu có tính dẻo tốt hoặc đã
qua ủ thì rmin có trò số bé hơn
+ Cùng một bán kính uốn như nhau nếu góc uốn càng nhỏ thì vùng biến dạng càng
lớn vì mức độ biến dạng của vùng lớn
+ Góc tạo thành bởi đường uốn và hướng cán (thớ kim lọai). Kim lọai chòu kéo và
nén theo chiều dọc của thớ kim lọai thì tốt hơn nhiều so với chiều ngang. Nên khi
đường uốn vuông góc với hướng cán thì rmin cho phép nhỏ hơn so với đường uốn
dọc hướng cán từ 1.5 đến 2 lần.
+ Bán kính nhỏ nhất thường được sử dụng phổ biến rmin ≥ 0.5S

Hướng cán

Đường uốn

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 21

Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

5. Tính chiều dài phôi uốn : để đơn giản trong quá trình tính tóan chiều dài những
chi tiết phức tạp người ta thực hiện như sau :
• - Chia kết cấu uốn thành những đoạn thẳng và đọan cong đơn giản
• - Xác đònh vò trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng
• - Cộng chiều dài các đoạn lại.
• Khi uốn bán kính r ≥ 0.5S chiếu dài tại đoạn cong uốn được tính như sau:
l=

•
•

Thực hiện : Nhóm 6

π .ϕ
( r + k .S ) ≈ 0.017ϕ ( r + k.S )
180

ϕ = 180 - α
ϕ : là góc của đọan uốn cong

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 22


Baựo caựo moõn hoùc Lyự thuyeỏt gia coõng kim loùai

Thc hin : Nhúm 6

GVHD : Lu Phng Minh
Trang 23


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

Một số công thức xác đònh chiều dài phôi uốn theo các hình dạng cơ bản

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 24


Báo cáo môn học – Lý thuyết gia công kim lọai

6. Sự đàn hồi của quá trình uốn
Trong quá trình biến dạng dẻo tồn tại biến dạng đàn hồi. Nên sau khi biến
dạng xong cất tải, chi tiết uốn sẽ đàn hồi trở lại 1 góc gọi là góc đàn hồi. Do đó khi
uốn để có đượ góc α can thiết ta phải uốn α0 < α
Góc đàn hồi được tính như sau:
α −α0
β=
2

- Góc đàn hồi β có thể được xác đònh bằng hai phương pháp : bằng tính tóan giải
tích hoặc bằng thực nghiệm thử và đo.
Ta có công thức tính tóan gần đúng khi uốn hình chữ V như sau :

l σT
tgβ = 0.375
KS E

Ta có công thức tính tóan gần đúng khi uốn hình chữ U như sau :
l σT
tgβ = 0.75
KS E

β - góc đàn hồi một phía
k – hệ số xác đònh vò trí lớp trung hòa phụ thuộc vào r/S
l – khỏang cách giữa các gối tựa ( khỏang cách giữa các mép cối )
σT - giới hạn chảy
E – môđun đàn hồi của vật liệu uốn
- Trò số hồi phục phụ thuộc chủ yếu vào : tính chất đàn hồi của vật liệu, mức độ
biến dạng khi uốn ( tỉ số r/s ), góc uốn và phương pháp uốn. Một số vật liệu và góc
uốn, phương pháp uốn góc đàn hồi được thống kê thành bảng, khi thiết kế ta chỉ
cần tra bảng. Khi uốn với bán kính lớn ( r ≥ 10S) tính đàn hồi không chỉ làm thay
đổi góc uốn mà cả bán kính uốn.
Giản đồ để xác đònh bán kính của chày uốn như sau :

Thực hiện : Nhóm 6

GVHD : Lưu Phương Minh
Trang 25