Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

LỜI CẢM ƠN
Hiện nay, Đảng và Nhà nước cùng nhân dân thực hiện công cuộc công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Đảng ta đã xác định công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước phải gắn liền với cơ khí hóa.
Cùng với sự phát triễn các lĩnh vực khác thì công nghệ thực phẩm, công
nghệ hóa chất, thiết bị nhiệt cũng phát triễn mạnh mẽ. Sự phát triễn đó làm phát
sinh nhu cầu về các loại thiết bị công nghiệp. Trong đó có các loại bình chứa, các
loại bồn bể ngày càng được sử dụng rông rãi trong công nghệ thực phẩm, công nghệ
hóa chất, đặc biệt trong sinh hoạt của con người.
Do nhu cầu cần thiết để tạo các loại bồn bể, bình có biên dạng khác nhau
như vậy. Nên em đã chọn đề tài thiết kế “Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế
tạo bộ khuôn nhấn” đễ làm đồ án tốt nghiệp. Đây là máy trong dây chuyền máy vê
ép chỏm cầu chuyên dùng để ép các loại đáy bình chỏm cầu.
Bằng kiến thức học tập được tại nhà trường cùng với sự hướng dẫn tận tình
của thầy PGS.TS. Đinh Minh Diệm và các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí đã giúp
em hoàn thành nhiệm vụ. Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu và tính toán thiết kế
máy không tránh khỏi sai sót. Em rất mong sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô giáo
để em hiểu kỹ hơn về lý thuyết cũng như phương pháp thiết kế của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà nẵng, Ngày 21 tháng 12 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Xuân

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang i

Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BỒN CHỨA VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
CHẾ TẠO ĐÁY BỒN CHỨA ................................................................................. 1
1.1 Tổng quan về bồn chứa .................................................................................. 1
1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bồn chứa ....................................................... 4
1.2.1 Cấu tạo bồn chứa ........................................................................................ 4
1.2.2 Vật liệu chế tạo bồn chứa ........................................................................... 6
1.2.3 Một số phương án chế tạo đáy bồn ............................................................. 6
1.2.4 Quy trình công nghệ chế tạo đáy bồn ......................................................... 7
1.2.5 Một số hình ảnh sản phẩm ........................................................................ 10
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG UỐN KIM LOẠI ................. 11
2.1 Lý thuyết về uốn kim loại ............................................................................. 11
2.1.1 Khái niệm.................................................................................................. 11
2.1.2 Quá trình uốn ............................................................................................ 11
2.1.3 Lớp trung hòa ............................................................................................ 13
2.1.4 Tính phôi uốn ............................................................................................ 15
2.1.5 Bán kính uốn cho phép lớn nhất và nhỏ nhất ........................................... 17
2.1.6 Tính đàn hồi khi uốn ................................................................................. 19
2.1.7 Tính lực uốn .............................................................................................. 19
2.2 Tính toán phôi và lực ép để gia công đáy bồn ............................................ 21
2.2.1 Tính phôi thép tấm dùng để gia công đáy bồn ......................................... 21
2.2.2 Tính lực ép để ép phôi tấm phẳng thành dạng chỏm cầu ......................... 25
2.3 Giới thiệu về khuôn ép và các yêu cầu kỷ thuật ......................................... 27
2.3.1 Giới thiệu chung khuôn ép........................................................................ 27
2.3.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép ........................................................... 28
2.3.3 Vật liệu chế tạo khuôn .............................................................................. 29
2.3.4 Cơ sở thiết kế và các bước tiến hành thiết kế khuôn ép ........................... 32
CHƢƠNG 3 PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ .......................... 33

3.1 Các yêu cầu khi lựa chọn máy ép ................................................................ 33
3.2 Các phƣơng án động học .............................................................................. 34
3.2.1 Máy ép trục khủy ...................................................................................... 34
SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang ii


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
3.2.2 Máy ép ma sát trục vít .............................................................................. 35
3.2.3 Máy ép lệt tâm .......................................................................................... 37
3.2.4 Máy ép thủy lực ........................................................................................ 39
3.2.5 Lựa chọn phươn án ................................................................................... 41
CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC CỦA MÁY NHẤN
CHỎM CẦU ............................................................................................................ 42
4.1 Tính đƣờng kính piston, xylanh, cần đẩy mang khuôn ............................. 42
4.2 Lực ma sat giữa piston và xylanh ................................................................ 43
4.3 Lực quán tính giữa piston và xylanh ........................................................... 45
4.4 Tính áp suất (p) và lƣu lƣợng (q) ................................................................. 46
4.4.1 Hành trình xuống nhanh ........................................................................... 46
4.4.2 Hành trình ép phôi .................................................................................... 48
4.4.3 Hành trình lùi về nhanh ............................................................................ 49
4.4.4 Tính sức bền của xilanh ............................................................................ 50
4.4.5 Tính tổn thất áp suất ................................................................................. 52
4.5 Tính và chọn các thông số của bơm............................................................. 52
4.5.1 Áp lục của bơm cung cấp cho các hành trình ........................................... 52
4.5.2 Tính chọn công suất bơm dầu ................................................................... 53
4.5.3 Tính toán công suất của bơm .................................................................... 55
4.5.4 Tính toán công suất của động cơ điện ...................................................... 56
4.6 Tính toán ống dẫn dầu .................................................................................. 56

4.6.1 Yêu cầu đối với ống dẫn ........................................................................... 56
4.6.2 Xác định các thông số ống dẫn đàu .......................................................... 57
4.7 Tính chọn van tràn và an toàn ..................................................................... 58
4.7.1 Chọn loại van ............................................................................................ 58
4.7.2 Tính toán van an tràn và an toàn ............................................................... 60
4.7.3 Tính toán van cản...................................................................................... 66
4.8 Van tiết lƣu .................................................................................................... 70
4.9 Lựa chọn van phân phối ............................................................................... 71
4.10 Chọn loại dầu cho hệ thống ........................................................................ 72
4.11 Chọn lọc dầu trong hệ thống ...................................................................... 75

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang iii


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
4.11.1 Chọn lọc thô ............................................................................................ 75
4.11.2 Chọn lọc tinh ........................................................................................... 76
4.12 Tính toán thiết kế bể chứa dầu .................................................................. 77
4.12.1 Vị trí đặt bể chứa dầu .............................................................................. 77
4.12.2 Hình dạng, kết cấu bể chứa dầu .............................................................. 78
4.12.3 Tính toán thiết kế bể dầu ........................................................................ 78
4.13 Thiết bị làm nguội dầu ................................................................................ 80
CHƢƠNG 5 THIẾT KẾ BỘ KHUÔN ÉP ........................................................... 83
5.1 Thiết kế các chi tiết cơ bản của khuôn ........................................................ 83
5.2 Xác định kích thƣớc cơ bản của chày ......................................................... 83
5.2.1 Kiểm tra điều kiện bền nén của chày ........................................................ 85
5.2.2 Kiểm tra điều kiện bền uốn của chày........................................................ 85
5.3 Xác định kích thƣớc cơ bản của cối............................................................. 87

5.4 Chuôi khuôn ( đầu gá chày) ......................................................................... 88
5.5 Đế khuôn ........................................................................................................ 88
5.6 Quy trình công nghệ chế tạo bộ chày cối .................................................... 89
5.6.1 Đặc điểm chung về điều kiện làm việc, yêu cầu kỷ thuật, dạng sản xuất,
phương pháp chế tạo phôi và lượng dư phôi dập .............................................. 89
5.6.2 Các bước nguyên công gia công chày ...................................................... 91
5.6.3 Các bước nguyên công gia công cối ....................................................... 107
5.6.4 Nhiệt luyện đễ gia tăng độ cứng cho chày và cối ................................... 111
CHƢƠNG 6 TÍNH SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY......................................... 113
6.1 Kiểm tra bền đối với trụ piston mang khuôn trên ................................... 113
6.2 Kiểm tra tính ổn định đối với trụ piston mang khuôn trên .................... 115
6.3 Tính toán mối ghép vít đễ cố định xi lanh vào thân máy ........................ 117
6.4 Tính toán thiết kế và kiểm tra sức bền thân máy .................................... 120
6.4.1 Giới thiệu thân máy ................................................................................ 120
6.4.2 Tính kết cấu thân máy............................................................................. 121
6.4.3 Tính ổn định thân máy ............................................................................ 124
6.4.4 Tính Bu-lông ghép thân máy .................................................................. 129
CHƢƠNG 7 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƢỠNG MÁY ......................................... 132

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang iv


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
7.1 Vận hành máy .............................................................................................. 132
7.1.1 Kiểm tra máy móc và chuẩn bị phôi liệu ................................................ 132
7.1.2 Kiểm tra máy móc .................................................................................. 132
7.1.3 Chuẩn bị phôi .......................................................................................... 133
7.2 Bảo dƣỡng máy ............................................................................................ 133

7.2.1 Bảo dưỡng piston và xylanh thủy lực ..................................................... 134
7.2.2 Bảo dưỡng bể dầu ................................................................................... 134

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang v


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hệ thống bồn bể chứa trong khu lưu trử xăng dầu ...................................... 1
Hình 1.2 Bồn chứa nước INOX .................................................................................. 2
Hình 1.3 Bồn chứa nước bằng nhựa Composite......................................................... 2
Hình 1.4 Xe bồn chở khí LGP .................................................................................... 2
Hình 1.5 Bồn chứa khí hóa lỏng LPG ........................................................................ 3
Hình 1.6 Bồn trong công nghiệp dược phẩm ............................................................. 3
Hình 1.7 Bồn trong công nghệp thực phẩm ............................................................... 3
Hình 1.8 Bản vẽ bồn chứa đơn giản ........................................................................... 4
Hình 1.9 Đáy bồn dạng chỏm cầu .............................................................................. 5
Hình 1.10 Đáy bồn dạng phẳng .................................................................................. 5
Hình 1.11 Đáy bồn dạn chỏm cầu .............................................................................. 5
Hình 1.12 Đáy bồn dạng phẳng .................................................................................. 5
Hình 1.13 Quy trình công nghệ chế tạo đáy bồn tại xưởng “Chế tạo thiết bị áp lực
và năng lượng mới” trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng. ........................................ 7
Hình 1.14 Máy ép chỏm cầu tại xưởng “Chế tạo thiết bị áp lực và năng lượng mới”
trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng. ......................................................................... 8
Hình 1.15 Công nhân đang thực hiên xoay phôi trong quá trình ép chỏm cầu .......... 8
Hình 1.16 Bộ lô trên máy vê chỏm cầu ...................................................................... 9
Hình 1.17 Máy vê chỏm cầu....................................................................................... 9

Hình 1.18 Đáy bồn dạng chỏm cầu .......................................................................... 10
Hình 1.19 Đáy bồn dạng chỏm cầu và dạng phẳng .................................................. 10
Hình 2.1 Quá tình uốn liên tục trên bộ chày khuôn hình chữ V .............................. 12
Hình 2.2 Dạng lưới vật liệu khi chưa bị uốn ............................................................ 13
Hình 2.3 Biến dạng của phôi sau khi uốn ................................................................. 13
Hình 2.4 Các kích thước chi tiết uốn ........................................................................ 15
Hình 2.5 Các kích thước chi tiết uốn ........................................................................ 16
Hình 2.6 Tính đàn hồi khi uốn.................................................................................. 19
Hình 2.7 Sự thây đổi lực uốn theo hành tình của chày............................................. 20
Hình 2.8 Chỏm cầu dạng có a > h ............................................................................ 22
Hình 2.9 Chỏm cầu có a < h ..................................................................................... 23
Hình 2.10 Đáy bình dạng phẳng ............................................................................... 24
Hình 2.11 Hình ảnh cối được lắp trên máy ME 6250 .............................................. 27
Hình 2.12 Bộ chày cối lắp trên máy ME 6250 ......................................................... 27
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khủy ............................................................ 34
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít .................................................... 36
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục lệt tâm ......................................................... 37
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực .............................................................. 39
Hình 4.1 Cấu tạo Xilanh ........................................................................................... 43
SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang vi


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
Hình 4.2 Xilanh trong hành trình xuống nhanh........................................................ 47
Hình 4.3 Xilanh trong hành trình ép phôi................................................................. 48
Hình 4.4 Xi lanh trong hành trình về nhanh ............................................................. 49
Hình 4.5 Cấu tạo Xilanh ........................................................................................... 51
Hình 4.6 Nguyên lý và ký hiệu bơm thủy lực .......................................................... 53

Hình 4.7 Nguyên lý bơm piston hướng trục truyền bằng đĩa nghiêng ..................... 54
Hình 4.8 Van an toàn và ký hiệu .............................................................................. 59
Hình 4.9 Van điều chỉnh hai cấp áp xuất.................................................................. 60
Hình 4.10 Van cản .................................................................................................... 67
Hình 4.11 Van tiết lưu .............................................................................................. 70
Hình 4.12 Van phân phối tay gạt và van an toàn lắp trên máy thực tế .................... 72
Hình 4.13 Kí hiệu van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng tay gạt.................. 72
Hình 4.14 Ký hiệu bộ lọc dầu ................................................................................... 75
Hình 4.15 Kết cấu bộ lọc lưới thô ............................................................................ 76
Hình 4.16 Bộ lọc tinh ............................................................................................... 77
Hình 4.17 Kết cấu bể chứa dầu................................................................................. 78
Hình 4.18 Bộ phận làm nguội dầu thực tế lắp trên máy thực tế ............................... 81
Hình 4.19 Cấu tạo bộ phận làm mát bằng nước ....................................................... 81
Hình 5.1 Bộ chày cối lắp trên máy tham khảo ......................................................... 83
Hình 5.3 Các kích thước của chày ............................................................................ 84
Hình 5.4 Kết cấu cối ................................................................................................. 87
Hình 5.5 Kết cấu chuôi khuôn .................................................................................. 88
Hình 5.6 Kết cấu đế khuôn ....................................................................................... 89
Hình 5.7 Khuôn dập để chế tạo phôi bộ chày cối..................................................... 90
Hình 5.8 Bản vẽ lồng phôi chi tiết chày ................................................................... 90
Hình 5.9 Bước tiện mặt đầu Ф310 ........................................................................... 91
Hình 5.10 Bước tiện mặt trụ Ф310 ........................................................................... 94
Hình 5.11 Bước tiện mặt đầu Ф510 ......................................................................... 96
Hình 5.12 Nguyên công tiện mặt trụ Ф510 .............................................................. 98
Hình 5.13 Nguyên công tiện bề mặt làm việc của chày ......................................... 100
Hình 5.14 Nguyên công gia công các lỗ lắp ghép .................................................. 103
Hình 5.15 Nguyên công tiện mặt phẳng đáy .......................................................... 108
Hình 5.16 Hai bước của nguyên công tiện mặt trụ ngoài ....................................... 109
Hình 5.17 Nguyên công tiện mặt cong làm việc của cối ........................................ 110
Hình 5.18 Nguyên công hàn và gia công nguội các bách lắp ghép ........................ 111

Hình 6.1 Mô hình lực tác dụng lên trụ piston......................................................... 113
Hình 6.2 Mô hình tính ổn định trụ piston ............................................................... 115
Hình 6.3 Lắp nắp xi lanh vào thân xi lanh ............................................................. 117
Hình 6.4 Tổng thể máy tham khảo ME 6250 ......................................................... 121
Hình 6.5 Mô hình lực tác dụng lên thân máy khi có tải Pmax ................................. 122
SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang vii


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
Hình 6.6 Mô hình lực tác dụng lên thanh AB thân máy ........................................ 122
Hình 6.7 Mô hình xét tính ổn định cho toàn máy................................................... 124
Hình 6.8 Biểu đồ nội lực của hệ ............................................................................. 125
Hình 6.9 Biểu đồ lực cắt và mô men uốn ............................................................... 126
Hình 6.10 Mặt cắt ngang khung thân máy ............................................................. 127
Hình 6.11 Ghép thân máy bằng bu-lông ................................................................ 129
Hình 6.12 Bu-lông ghép thân máy trên máy tham khảoME 6250 ......................... 131

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang viii


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Bảng tra hệ số biến mỏng .......................................................................... 14
Bảng 2.2 Bảng hệ số thực nghiệm tính bán kính uốn nhỏ nhất ................................ 18
Bảng 4.1 Bảng tra một số loại dầu thủy lục theo tiêu chuẩn Nga ............................ 73

Bảng 5.1 Bảng tra các kích thước cơ bản của chày .................................................. 84
Bảng 5.2 Bảng tra các kích thước cơ bản của chày .................................................. 87
Bảng 5.3 Các thông số kỹ thuật máy tiện T630 ....................................................... 91
Bảng 5.4 Kích thước dao tiện dùng cho nguyên công 1- gia công chày .................. 92
Bảng 5.5 Chế độ cắt cho bước 1- nguyên công 1- gia công chày ............................ 93
Bảng 5.6 Chế độ cắt cho bước 2 - nguyên công 1 – gia công chày ......................... 95
Bảng 5.7 Chế độ cắt dùng cho bước 3 - nguyên công 1 - gia công chày ................. 97
Bảng 5.8 Kích thước dao tiện dùng trong nguyên công 2 - gia công chày ............. 98
Bảng 5.9 Chế độ cắt dùng cho nguyên công 2 – gia công chày ............................... 99
Bảng 5.10 Chế độ cắt dùng cho nguyên công 3 - gia công chày............................ 102
Bảng 5.11 Bảng thông số kỹ thuật máy khoan cần 2H135 .................................... 104
Bảng 5.12 Chế độ cắt dùng cho nguyên công 4 - gia công chày............................ 107
Bảng 5.13 Chế độ cắt nguyên công 1-gia công cối ................................................ 108
Bảng 5.14 Chế độ cắt nguyên công 2 - gia công cối .............................................. 110
Bảng 5.15 Chế độ cắt nguyên công 3 - gia công cối .............................................. 111

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang ix


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC

QTCN:

Quy trình công nghệ

STCNCTM:

Sổ tay công nghệ chế tạo máy

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang x


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BỒN CHỨA VÀ QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐÁY BỒN CHỨA
1.1 Tổng quan về bồn chứa
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sản xuất hàng tiêu
dùng và các thiết bị công nghiệp ngày một nhiều và đa dạng hơn. Trong các nghành
hóa chất, dầu khí, công nghiệp thực phẩm… ta hay gặp các thiết bị bồn chứa được
dùng để lưu trử hay sử dụng ở một công đoạn trong quá trình sản xuất một sản
phẩm nào đó. Do vậy có thể thấy nhu cầu về các sản phẩm bồn chứa trong công
nghiệp và đời sống là khá cao.

Hình 1.1 Hệ thống bồn bể chứa trong khu lưu trử xăng dầu



Phân loại bồn chứa
Có nhiều tiêu chuẩn để phân loại các loại bồn chứa, xét trên quan điểm về

phạm vi sử dụng ta có bồn chứa dùng trong công nghiệp và bồn chứa dùng trong
sinh hoạt.

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 1


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
Trong sinh hoạt ta thường thấy các loại bồn chứa dùng để chứa nước, các
loại bồn này thường được chế tạo từ thép không rỉ (INOX) hay làm từ nhựa
composite. Các loại bồn này được thiết kế theo tiêu chuẩn các loại bồn không chiệu
áp xuất. Vì liên quan trực tiếp đến môi trường sống của con người nên các tiêu
chuẩn về y tế cũng cần phải đảm bảo.

Hình 1.2 Bồn chứa nước INOX

Hình 1.3 Bồn chứa nước bằng nhựa
Composite

Hình 1.4 Xe bồn chở khí LGP

Trong công nghiệp bồn được sử dụng rộng rải trong rất nhiều nghành liên
quan đến các quá trình chế biến hóa học như là nghành sản xuất thực phẩm, dược
phẩm, hóa chất… Các loại bồn này được thiết kế theo tiêu chuẩn riêng của từng
nghành đảm bảo các điều kiện về hóa học và vật lý. Bồn thường thiết kế chiệu áp
xuất, ngoài ra còn các hệ thống khuấy trộn, hệ thống nhiệt…

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 2

Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

Hình 1.5 Bồn chứa khí hóa lỏng LPG

Hình 1.6 Bồn trong công nghiệp dược
phẩm

Hình 1.7 Bồn trong công nghệp thực
phẩm

Ngoài ra người ta còn phân loại bồn theo các cách như sau
-

Theo công dụng chứa chất lỏng, chứa chất khí, chứa hóa chất, chứa thực
phẩm…

-

Theo lĩnh vực sinh hoạt, công nghệ hóa học, công nghệ thực phẩm…

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 3


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
-

Theo vật liệu thép các bon, thép không gỉ, composite…

-

Theo hình dạng đáy của bình bồn đáy elíp, bồn đáy chỏm cầu.

-

Bồn chứa hoá chất (kiềm, axit,…), phân bón hoá học, thuốc nhuộm,…

-

Bồn xử lý nước thải trung tâm, xử lý môi trường, nước thải sinh hoạt,…

-

Bồn khoáy trộn hoá chất, trộn keo, hoá chất, cao su…

-

Bồn chiết rót sơn công nghiệp, sơn tĩnh điện, nhúng kẽm, xi mạ,…

-

Bồn thép, inox, composite chứa xăng, dầu, nhớt các loại.

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bồn chứa
1.2.1 Cấu tạo bồn chứa
Nếu chỉ xét các bồn chứa có cấu tạo đơn giản được sản xuất đễ phục vụ
việc lưu trử các chất thì cấu tạo bồn chứa nói chung gồm các phần: thân bồn, đáy
bồn và nắp bồn. Các bộ phận được chế tạo riêng biệt với nhau sau đó được hàn kín
lại với nhau. Thân bồn thường có hình trụ, thường lặp đặt theo kiểu bồn trụ nằm

ngang hay lắp theo kiểu bồn trụ thẳng đứng. Dưới đây là bản vẽ một bồn chứa trụ
ngang đơn giản.

Hình 1.8 Bản vẽ bồn chứa đơn giản

Trong đồ án này ta chỉ xét đến quy trình công nghệ chế tạo đấy bồn chứa.
Trong thực tế ta thường thấy đấy bồn chứa dạng chỏn cầu hoặc dạng phẳng.

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 4


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

Hình 1.9 Đáy bồn dạng chỏm cầu

Hình 1.10 Đáy bồn dạng phẳng

Hình 1.11 Đáy bồn dạn chỏm cầu

Hình 1.12 Đáy bồn dạng phẳng

Dây chuyền máy ép, máy vê đáy elip và chỏm cầu được sử dụng vào mục
đích phục vụ cho việc gia công, chế tạo nắp và đáy bồn chứa có đường kính và biên
dạng khác nhau. Các loại bình chứa, bồn bể đụng hóa chất, thực phẩm, nước người
ta thường sử dụng đáy, nắp có hình dạng chỏm cầu hoặc elip là vì các nguyên nhân
sau đây.
-

Áp suất tác dụng lên thành bình đồng đều.

-

Theo lý thuyết thì ứng suất tập trung tại các góc cạnh, do vậy thiết kế sao
cho giảm ứng suất tập trung (bồn chứa nước đứng/nằm toàn hình trụ).

-

Để hạn chế góc cạnh gây mòn và làm rò rỉ nhiên liệu.

-

Để giảm lực quán tính của nước tác động lên cạnh thẳng đứng hai bên
thành bồn (bồn xe chữa cháy, xe chở xăng dầu).

-

Tăng tính thẩm mỹ.

-

Tăng thể tích sử dụng.
Đáy bồn dạng phẳng được chế tạo trên máy vê còn đấy bồn dạng chỏm cầu

được thực hiện lần lượt trên máy nhấn chỏm cầu và máy vê.
SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 5

Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
1.2.2 Vật liệu chế tạo bồn chứa
Vật liệu chế tạo các loại bồn chứa phổ biến hiện nay thường là vật liệu thép
cacbon CT38 đối với các bồn thông thường, thép không gỉ đối với các loại bồn
dùng trong nghành thực phẩm, dược phẩm.
Cơ tính của thép cacbon CT38
 b=(38  49)

kG/mm2

 ch=25

kG/mm2

Thép cacbon để ép được một chỏm cầu hoàn hảo thì nên dùng thép cacbon
có lực kéo không quá 34  44 kG/mm2 và có độ giãn dài từ 26÷35 (%). Tuy nhiên có
thể vê uốn được vật liệu của phôi có lực kéo giãn tới 50  52 kG/mm2 và có độ giãn
thấp hơn. Nhưng nếu sử dụng những loại phôi này thì công việc vê uốn sẽ gặp khó
khăn có thể phôi bị nứt hoặc sẽ bị tách.
1.2.3 Một số phƣơng án chế tạo đáy bồn
Đối với sản phẩm đáy bồn chứa, bình chứa có hình chỏm cầu hoăc elip thì
có nhiều phương pháp chế tạo: phương pháp đúc, phương pháp dập, phương pháp
ép…
Trong các phương pháp trên thì phương pháp đúc và phương pháp dập ít
được sử dụng. Phương pháp đúc có nhiều phế phẩm nên sẽ rất tốn kim loại lỏng.
Mặt khác vật liệu chế tạo thường là thép, mà thép lại có tính chảy loãng không tốt.
Đối với phương pháp dập thì chủ yếu là dập được những biên dạng và đường kính
vừa và nhỏ. Các chi tiết đáy bồn chứa thường có đường kính lớn nên để thực hiện
bằng phương pháp này thì cần phải có lực dập lớn dẫn đến công suất của máy lớn,

vận tốc, kích thước của máy lớn.
Tóm lại phương pháp ép là tối ưu nhất vì nó có vận tốc nhỏ, kim loại biến
dạng từ từ. Ít phế phẩm so với đúc vì dễ kiểm soát được chất lượng phôi (thép tấm).

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 6


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
1.2.4 Quy trình công nghệ chế tạo đáy bồn
Quy trình công nghệ chế tạo đấy bồn được trình bày sau đây đựa trên quy
trình tham khảo tại xưởng “Chế tạo thiết bị áp lực và năng lượng mới” trường đại
học Bách Khoa Đà Nẵng.

Hình 1.13 Quy trình công nghệ chế tạo đáy bồn tại xưởng “Chế tạo thiết bị áp lực và
năng lượng mới” trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng.

Quy trình công nghệ chế tạo đáy bồn nêu trên có thể tóm tắc qua 3 giai
đoạn như sau
 Giai đoạn 1: Chuẩn bị phôi
Phôi ban đầu thường là vật liệu thép cacbon CT38, thép không gỉ. Theo đề
tài thì đường kính lớn nhất của phôi dmax = 3200(mm). Cắt phôi theo đường kính đã
được tính toán phù hợp đáy bình, đáy bồn theo ý muốn.
Phôi được cắt đứt từ thép tấm (cắt đứt bằng khí …) nhưng phải chú ý là trên
phôi không có các vết nứt hoặc vết khía sâu ở mép ngoài do quá trình cắt phôi tạo
ra. Để tránh những điều đó thì nên mài mép ngoài và mép trong của phôi trước khi
ép.

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 7


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
 Giai đoạn 2: Ép nguội
Đầu tiên ta dùng khuôn ép có đường kính R1000 để ép phôi, thực hiện xoay
phôi từ trong ra ngoài, sau khi có biên dạng tương đối phù hợp (bề mặt không có
những vết mấp mô) thì ta thay đổi khuôn ép có đường kính R750 thực hiện các
bước tương tự , sau đó thay đổi khuôn ép có đường kính R550 để ép tiếp tục đến khi
đạt được đường kính và chiều cao cần thiết.

Hình 1.14 Máy ép chỏm cầu tại xưởng “Chế tạo thiết bị áp lực và năng lượng mới”
trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng.

Hình 1.15 Công nhân đang thực hiên xoay phôi trong quá trình ép chỏm cầu

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 8


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
 Giai đoạn 3: Vê uốn chỏm cầu(Quá trình miết)
Sau khi thực hiện ép đáy bình ở trên máy ép ta chuyển chi tiết sang máy vê
để vê bán kính cần thiết sau khi vê xong ta được sản phẩm có bán kính theo yêu
cầu.

Hình 1.16 Bộ lô trên máy vê chỏm cầu

Hình 1.17 Máy vê chỏm cầu

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 9


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
1.2.5 Một số hình ảnh sản phẩm
Một sản phẩm đáy bồn ép hoàn chỉnh thường phải đảm bảo các thống số về
độ tròn đương kính chỉ sai lệt nhỏ hơn 3mm, độ dày phần trụ sau khi bo cho phép
có chiều dày nhỏ hơn 1mm so với chiều dày ban đầu của phôi.

Hình 1.18 Đáy bồn dạng chỏm cầu

Hình 1.19 Đáy bồn dạng chỏm cầu và dạng phẳng

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 10


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn

CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG UỐN KIM
LOẠI
2.1 Lý thuyết về uốn kim loại
2.1.1 Khái niệm
Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi hoặc
một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định

hình và được uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng. Trong quá trình uốn phôi bị biến
dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng dẻo đàn hồi xảy ra khác
nhau ở 2 mặt của phôi uốn.
2.1.2 Quá trình uốn
Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội.
Uốn tức là biến dạng thẳng (tấm), dây hay ống thành những chi tiết có hình cong
đều hay gấp khúc. Khối lượng vật uốn không tăng lên.
Phụ thuộc vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính
của quá trình uốn trong khuôn, uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu lệch
tâm, ma sát trục vít, thủy lực. Đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng
tay hoặc trên các máy chuyên dùng.
Đặc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng ép của chày và cối, phôi bị
biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết. Quá trình biến dạng cũng
bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến dạng dẻo.
Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích
thước.Trong quá trình uốn, kim loại phía trong góc uốn bị nén và co ngắn ở hướng
dọc, bị kéo ở hướng ngang. Giữa các lớp co ngắn và dãn dài là lớp trung hòa.
Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giảm chiều dày, chỗ uốn sai lệch
hình dạng tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ.

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 11


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
Khi uốn tấm dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến mỏng vật liệu nhưng
không có sai lệch tiết diện ngang. Vì trở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ
chống lại sự biến dạng theo hướng ngang.

Khi uốn phôi với bán kính góc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và
ngược lại.

Hình 2.1 Quá tình uốn liên tục trên bộ chày khuôn hình chữ V

Trình bày quá trình uốn liên tục hình chữ V. Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với
phôi tại điểm của chày. Trong quá trình chày đi xuống(theo thứ tự hình a,b,c,d) sẽ
uốn cong phôi và thu nhỏ dần bán kính uốn. Cuối cùng phôi bị nén chặt (chỉnh
hình) giữa chày và cối, hai thanh chữ V được nén thẳng và phần đỉnh có bán kính
uốn nhỏ nhất theo đầu chày.
Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày (đỉnh chữ V), quá trình biến dạng
dẻo cũng chỉ xảy ra ở đó là chính. Bởi vậy sau khi khử bỏ lực tác dụng thì vật còn
có khả năng đàn hồi trở lại, biểu hiện ở góc đàn hồi khi uốn.

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 12


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
2.1.3 Lớp trung hòa
Trên thành của phôi trước khi uốn ta kẻ những ô vuông. Sau khi uốn ta thấy
những ô vuông ở phần thẳng không thay đổi, còn những ô vuông ở phần cong thì
biến thành hình thang.
Các vạch gạch ngang tính từ tâm uốn ra, các vạch ở phía ngoài dài ra, còn
các vạch ở phía trong ngắn lại. Chỉ có đường OO là chiều dài không đổi. Đó là lớp
trung hòa. Phần ngoài lớp trung hòa chịu kéo, còn phần trong chịu nén. Lớp trung
hòa không chịu kéo hay nén, nên giữ được độ dài ban đầu. Đó là căn cứ tốt nhất để
xác định phôi uốn.

Hình 2.2 Dạng lưới vật liệu khi chưa bị uốn

Hình 2.3 Biến dạng của phôi sau khi uốn

Quan sát tiết diện cắt ra trên cung uốn, ta thấy có dạng hình quạt. Phần dưới
lớp trung hòa thì co lại, phần trên phình ra. Lớp trung hòa giữ nguyên được ban đầu
của phôi. Hiện tượng này càng rõ rệt, khi bề rộng vật uốn càng hẹp và bán kính uốn
càng nhỏ.
Người ta đã chứng minh rằng lớp trung hòa đi qua trọng tâm của mặt phẳng
tiết diện. Trong quá trình uốn, bán kính uốn càng nhỏ dần thì hình dáng tiết diện

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 13


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
cũng thay đổi dần, do đó trọng tâm của tiết diện cũng di chuyển dần về hướng tâm
uốn.
Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ. Bán
kính lớp trung hòa có thể xác định theo công thức của B. П. Rômanovxki sách Công
Nghệ Dập Nguội của tác giả Tôn Yên, trang 103.
ρ=

r 
Btb
. S.  . ( + )
2
S
B

(mm)

Trong đó:
Btb: Chiều rộng trung bình của tiết diện uốn
B tb =

(mm)

B1  B2
2

(mm)

B: Chiều rộng của phôi ban đầu

(mm)

S: Chiều dày vật liệu

(mm)

r: Bán kính uốn phía trong

(mm)

 : Hệ số biến mỏng, trị số cho trong bảng 46 [10]
Bảng 2.1 Bảng tra hệ số biến mỏng

r/S

0,1

0,25

0,5

ξ

0,82

0,87

0,92

1

2

0,96

0,985

3

4

0,992

0,995

Trong thực tế sản xuất, bán kính lớp trung có thể xác định theo công thức
gần đúng sau.
ρ = r + x. S

(mm)

Trong đó:
r: Bán kính uốn phía trong

(mm)

S: Chiều dày vật liệu

(mm)

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 14


Thiết kế máy nhấn chỏm cầu và QTCN chế tạo bộ khuôn nhấn
x: Hệ số, xác định khoảng cạch trung hòa đến bán kính uốn phía
trong. Hệ số x được xác định bằng thực nghiệm và trị số cho trong
bảng 48[10].
Khi

r
lớn hơn 6,5 sự thay đổi hình dáng tiết diện không đáng kể. Lúc đó
S

lấy x = 0,5 và tính bán kính lớp trung hòa bằng công thức ρ = r +

S
2

2.1.4 Tính phôi uốn
Để tính toán chiều dài phôi đảm bảo kích thước của chi tiết sau khi uốn thì
cần phải
-

Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng.

-

Chia kết cấu của chi tiết uốn thành những đoạn thẳng và cong đơn giản.

-

Tổng cộng chiều dài của các đoạn đó lại. Chiều dài của các phần thẳng
không thay đổi, còn các phần tử cong được tính theo chiều dài lớp trung
hòa.
Khi tính toán chiều dài phôi uốn, chia ra làm hai trường hợp
 Bán kính uốn r > 0.5S
Khi các kích thước ghi trên bản vẽ chi tiết như hình 2.4, chiều dài phôi

được xác định theo công thức
 . 0
.(r + x.S)
180 0

(mm)

s

r

L = l1 + l 2 +

l2



l1

Hình 2.4 Các kích thước chi tiết uốn

SVTH: Nguyễn Thanh Xuân – Lớp 14C1_B2

Trang 15