THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG chương 1

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Đòi hỏi
người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức cơ bản tương đối rộng. Đồng thời phải
biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong thực tế
sản xuất, trong kĩ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày.
Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã
học trước lúc ra trường, đồng thời phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của mỗi sinh
viên khi đứng trướt 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 người, tăng năng suất lao
động. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ MÁY
CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG" với các nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về nhu cầu sử dụng thép tấm trong công nghiệp.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về cắt kim loại.
Chương 3: Phân tích lựa chọn phương pháp cắt thép.
Chương 4: Phân tích lựa chọn phương án và tính toán động học máy.
Chương 5: Tính toán động lực học và kết cấu máy.
Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục.
Chương 7: Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC.
Chương 8: An toàn và vận hành máy.
Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Trần
Ngọc Hải. Vì là một vấn đề tương đối lớn, mới của người sinh viên, không tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong khoa.

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2008
Sinh viên thiết kế

Hoàng Văn Thùy
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 1

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
MỤC LỤC ..Trang
LỜI NÓI ĐẦU:...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG
THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT THÉP TẤM.............................................7
2.1. LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI................................................7
2.1.1. Biến dạng đàn hồi.......................................................................................8
2.1.2. Biến dạng dẻo kim loại...............................................................................9
2.1.3. Phá huỷ................................................................................................................10
2.2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI......................................................................11
2.2.1. Ảnh hưởng của thành phần hoá học và tổ chức kim loại..........................11
2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ............................................................................11
2.2.3. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính..................................................11
2.2.4. Ảnh hưởng của ứng suất dư......................................................................12
2.2.5. Ảnh hưởng của ma sát ngoài....................................................................12
2.2.6. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng...............................................................12
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP................13
3.1. PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG.......................................................................13
3.2. CẮT BẰNG HỒ QUANG ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ.........................13
3.3. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER..................................................................14
3.4. CẮT BẰNG CHÙM TIA PLASMA...............................................................15
3.5. PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT.............16
3.5.1. Máy cắt dao thẳng song song....................................................................18
3.5.2. Máy cắt bằng lưỡi dao đĩa.........................................................................19
3.5.3. Máy cắt kiểu chấn động............................................................................21
3.5.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng...................................................................21
3.5.5. Kết luận.....................................................................................................22
CHƯƠNG4: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN

ĐỘNG HỌC MÁY.............................................................................24
4.1. GỚI THIỆU CHUNG....................................................................................24
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý toàn máy.........................................................................24
4.1.2. Nguyên lý hoạt động toàn máy..................................................................25
4.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY..............25
4.2.1. Một số phương án khả thi, ưu và nhược điểm...........................................25
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 2
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
4.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc...........................................27
4.2.3. Xác định các thông số máy........................................................................28
4.2.4. Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên...................................28
4.3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY....................................29
4.3.1. Thiết kế động học cho bộ phận cấp phôi tự động.....................................29
4.3.2. Thiết kế động học cho bộ phận kẹp phôi..................................................33
4.3.3. Thiết kế động học cho bộ phận đỡ sản phẩm............................................36
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY....................37
5.1. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU
CHO BỘ PHẬN KẸP PHÔI.........................................................................37
5.1.1.Tính toán lực kẹp phôi...............................................................................37
5.1.2. Tính toán các thông số của bộ phận kẹp phôi...........................................39
5.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU
CHO BỘ PHẬN CẮT....................................................................................43
5.2.1. Tính toán xilanh thuỷ lực cho bộ phận tạo lực cắt....................................43
5.2.2. Tính toán các thông số của lưỡi dao và bàn trượt gá dao..........................62
5.3. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CẤP PHÔI.............................................................65
5.3.1. Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận cấp phôi...................65
5.3.2. Tính lực kéo phôi của tang dẫn động........................................................66
5.3.3. Chọn động cơ và tính toán hộp giảm tốc..................................................66
5.3.4. Phân tích chuổi kích thước........................................................................81
5.4. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN ĐỠ SẢN PHẨM....................................................85

5.4.1. Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận đỡ sản phẩm............85
5.4.2. Tính lực kéo của tang dẫn động...............................................................86
5.4.3. Chọn động cơ và tính toán hộp giảm tốc..................................................87
CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC. .88
6.1. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG..............................................................88
6.1.1 Điều kiện kĩ thuật.......................................................................................88
6.1.2 Vật liệu và phương pháp tạo phôi..............................................................88
6.1.3 Tính công nghệ trong kết cấu.....................................................................88
6.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC.........................88
6.3 TÍNH LƯƠNG DƯ GIA CÔNG MẶT TRỤ
015,0
002,0
20
+
+
φ
..................................91
6.4 TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT MẮT TRỤ
015,0
002,0
20
+
+
φ
...................................................92
CHƯƠNG 7: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC.............97
7.1.Giới thiệu về điều khiển tự động bằng PLC...................................................97
7.2. Phân tích và chọn phương án điều khiển.....................................................100
7.3. Chương trình điều khiển bằng PLC.............................................................104
CHƯƠNG 8 : AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY................................................106

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 3
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM
TRONG CÔNG NGHIỆP
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh
tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công nghiệp,
mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở
một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là
khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số phương pháp
tạo phôi như cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm,
vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, công nghiệp
điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp...
Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.
Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục
cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban
đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành
dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm.
Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại
nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản
phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và
cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm được phân loại
theo độ dày của tấm thép:
+ Thép tấm mỏng: Chiều dày: S = 0,2
÷
3,75 mm.
Chiều rộng: b = 600
÷
2.200 mm.
+Thép tấm dày : S = 4

÷
60 mm; b = 600
÷
5.000 mm.
L = 4.000
÷
12.000 mm.
+ Thép tấm dải : S = 0,2
÷
2 mm; b = 200
÷
1.500 mm.
L = 4.000
÷
60.000 mm.
Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: dạng phôi
tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải.
Hình dạng và kích thướt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêu chuẩn
hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô,
khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng như
cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền ...
phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù hợp
với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể:
- Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép
trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt
cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 4
Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện
đường...

Các lá thép

Tủ điện Vỏ máy biến thế
Hình 1.1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện
- Trong xây dựng: các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các
tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng
mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rỏ rang nhất thép
tấm được sử dụng làm tấm lợp…
Hình 1.2. Sản phẩm thép tấm trong xây dựng
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C Trang 5