Thiết kế máy lốc tole, thép hình

LỜI CẢM ƠN !

Em xin cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Thiết Kế Máy Khoa Cơ Khí trường Đại
Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, bạn bè và đặc biệt là thầy Trần Thiên Phúc đã tận
tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án này.
Với thời gian ngắn ngủi và kiến thức còn hạn chế, trong luận án này không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong sự góp ý của quý thầy cô cùng các bạn.

TP. Hồ Chí Minh,
SVTH : Lê Thúc Bảo Long.

i


MỤC LỤC
Mục ......................................................................................................................... Trang
Lời Cảm Ơn ........................................................................................................... i
Lời Mở Đầu ........................................................................................................... vii

Chương 1. GIỚI THIỆU CÁC CƠ CẤU UỐN
1.1. Cơ cấu uốn bằng tay ......................................................................... 2
1.1.1. Uốn với các chốt chặn ................................................................ 2
1.1.2. Cơ cấu uốn bằng hai con lăn ....................................................... 3
1.1.3. Cơ cấu uốn bằng một con lăn và một con trượt .......................... 4
1.1.4. Giá uốn có lõi chỉnh bên trong ................................................... 5
1.2. Cơ cấu uốn dẫn động bằng động cơ điện – thuỷ lực ........................ 6
1.2.1. Cơ cấu uốn bằng ba con lăn .......................................................
1.2.2. Cơ cấu uốn bằng bốn con lăn ...................................................... 10
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT UỐN ......................................................................... 12
2.1. Công nghệ dập nguội ......................................................................... 13
2.1.1. Giới thiệu ....................................................................................

2.1.2. Đặc điểm chủ yếu của công nghệ dập nguội .............................
2.1.3. Phân loại công nghệ dập nguội .................................................. 14
2.2. Quá trình biến dạng dẻo của kim loại .............................................. 16
2.2.1. Biểu đồ ứng suất và biến dạng ....................................................
2.2.2 Các yếu tố đặc trưng cho khả năng biến dạng dẻo của kim loại
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình uốn ..................................................... 17
2.3.1. Quá trình công nghệ uốn ............................................................ 17
2.3.2. Lớp trung hoà khi uốn ................................................................ 18
2.3.3. Bán kính uốn cho phép ............................................................... 21
2.4.4. Tính đàn hồi khi uốn .................................................................. 25
2.5.5. Công thức tính lực uốn ............................................................... 27

ii


2.6.6. Các dạng sai hỏng chính trong công nghệ uốn
và biện pháp khắc phục .............................................................. 29

Chương 3. CÁC KIỂU CON LĂN UỐN ..................................................................... 30
3.1. Khi uốn thép tròn và ống tròn ........................................................... 31

3.1.1. Bán kính uốn giới hạn ................................................................
3.1.2. Các con lăn phù hợp để uốn .......................................................
3.2. Khi uốn các loại thép hình ............................................................... 33
3.2.1. Bán kính uốn giới hạn ................................................................
3.2.2. Các con lăn phù hợp để uốn .......................................................

Chương 4. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY .................................................................. 39
4.1 Phương án dẫn động quay hai trục con lăn dưới ...............................
4.1.1. Yêu cầu và nhiệm vụ .................................................................

4.1.2 Các phương án...............................................................................
4.1.3. Phương án dòch chuyển hai trục con lăn dưới ............................
4.1.4. Phương án dòch chuyển trục con lăn trên ...................................
4.2. Sơ đồ động máy ................................................................................ 42
4.3. Xác đònh các thông số động học máy ................................................ 43
4.3.1. Xác đònh góc uốn ....................................................................... 44
4.3.2. Xác đònh phản lực tại các con lăn .............................................. 45
4.3.3. Lực ma sát tại các con lăn ........................................................... 46
4.3.4. Tính công suất máy ......................................................................
4.3.5. Tính công suất động cơ ................................................................

Chương 5. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC KHỚP NỐI ................................. 49
5.1. Thiết kế hộp giảm tốc ....................................................................... 50
5.1.1. Yêu cầu và nhiệm vụ .................................................................

iii


5.1.2. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh – bộ truyền bánh
răng trụ răng thẳng ăn khớp mgoài ............................................
5.1.3. Thiết kế bộ truyền cấp chậm, bộ truyền trục vít – bánh vít ....... 57
5.2. Thiết kế các khớp nối ....................................................................... 62
5.2.1. Giới thiệu ....................................................................................
5.2.2. Thiết kế nối trục .........................................................................

Chương 6. THIẾT KẾ CÁC TRỤC CON LĂN VÀ GIÁ ĐỢ ..................................... 65
6.1. Thiết kế ổ đỡ các trục con lăn ............................................................... 66
6.1.1. Ổ đỡ các trục con lăn dưới .........................................................
6.1.2. Ổ đỡ con lăn trên ........................................................................
6.2. Thiết kế giá đỡ các trục con lăn ....................................................... 77

Chương 7. THIẾT KẾ HỘP CHIA MOMENT
VÀ TÍNH CHỌN TRỤC CÁC ĐĂNG ...................................................... 78

7.1. Thiết kế hộp chia moment ................................................................ 79
7.1.1. Yêu cầu và nhiệm vụ ..................................................................
7.1.2. Thiết kế bộ truyền .......................................................................
7.1.3. Thiết kế các trục .........................................................................
7.1.4. Xác đònh các kích thước cơ bản của hộp chia .............................
7.2. Tính chọn trục Các đăng ................................................................... 87
7.2.1. Yêu cầu và nhiệm vụ ..................................................................
7.2.2. Xác đònh chiều dài trục Các đăng .............................................. 89

Chương 8. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC ........................................................ 90
8.1. Tính toán hệ thống thuỷ lực .............................................................. 91
8.1.1. Sơ đồ mạch thuỷ lực .................................................................. 91
8.1.2. Tính toán cụ thể ........................................................................ 93
8.1.3. Thiết kế xy lanh truyền lực ....................................................... 99
8.1.4. Tính thể tích thùng dầu ............................................................. 102
iv


Chương 9. THIẾT KẾ KHUNG SƯỜN TOÀN MÁY VÀ SƠ ĐỒ
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ........................................................ 103
9.1. Thiết kế khung xườn toàn máy .......................................................... 104

9.1.1. Phác thảo hình dạng bệ máy ...................................................... 104
9.1.2. Chọn phương án thiết kế ............................................................
9.2. Thiết kế sơ đồ hệ thống điện điều khiển .......................................... 105
9.2.1. Đặc điểm trang bò điện của máy ................................................

9.2.2. Sơ đồ hệ thống điện điều khiển .................................................
9.2.3. Nguyên lý hoạt động .................................................................. 107

Chương 10. VẬN HÀNH BẢO TRÌ VÀ AN TOÀN MÁY ...................................... 110
10.1. Nguyên tắc vận hành máy .............................................................. 111
10.2. Bảo trì máy....................................................................................... 113
10.3. Nguyên tắc an toàn khi vận hành máy ............................................ 114

v


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thò trường Việt Nam, cùng với đà phát triển của nền kinh tế
đất nước. Các ngành nghề ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng các sản phẩm uốn
vòng vào trong công nghiệp và đời sống ngày càng tăng.
Sản phẩm uốn vòng với nguyên liệu ban đầu là các sản phẩm cán, dập, …với
nhiều chủng loại như : thép V, U, I, T, H, các ống tròn, vuông, chữ nhật, các loại thép
có hình dạng tiết diện đặc biệt theo yêu cầu sử dụng đều rất nhiều với chất lượng và
giá cả phù hợp, kích thước thông dụng theo tiêu chuẩn. Các sản phẩm này làm từ
những vật liệu khác nhau như : thép, đồng, nhôm, inox ……
Các loại thép hình nói chung này được đưa qua máy để tạo ra các sản phẩm
uốn có dạng cung, nguyên đường tròn hoặc uốn với những dạng cong phức tạp được
sử dụng rất nhiều nhằm thoả mãn việc bố trí các kết cấu kỹ thuật và trang trí trong
đời sống.
Chính vì vậy, đề tài thiết kế Máy Lốc Tole,Thép Hình được trình bày trong
luận án này.

TP. Hồ Chí Minh, 30/12/2005
SVTH : Lê Thúc Bảo Long.

vi


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài thiết kế Máy Lốc Tole,Thép Hình các loại thép hình nói chung như : V,
U, I, các ống tròn, vuông,v.v… thành các sản phẩm có dạng cung hoặc nguyên đường
tròn bao gồm các nội dung cơ bản sau :
1. Giới thiệu các phương án uốn và một số cơ cấu uốn, từ đó chọn cơ cấu uốn
phù hợp với yêu cầu.
2. Cơ sở lý thuyết uốn : Giới thiệu tổng quan về lý thuyết uốn làm cơ sở cho
việc tính toán các kích thước của phôi uốn, lực uốn.
3. Các con lăn phù hợp để uốn : Phân tích các sai hỏng chính đối với từng loại
tiết diện cụ thể, từ đó đưa ra các con lăn với biên dạng phù hợp.
4. Thiết kế động học máy :
+ Xác đònh các kích thước của cơ cấu uốn : khoảng cách giới hạn giữa hai
con lăn dưới, giữa con lăn dưới và con lăn trên.
+ Xác đònh lực uốn, chọn số vòng quay con lăn dưới.
+ Sơ đồ động máy, tính công suất máy, phân phối tỷ số truyền, tính công
suất động cơ.
5. Thiết kế hộp giảm tốc và các khớp nối
6. Thiết kế các trục con lăn và giá đỡ các trục con lăn.
7. Thiết kế hộp chia moment và tính chọn trục Các đăng.
8. Thiết kế hệ thống thuỷ lực.
9. Thiết kế khung sườn và sơ đồ hệ thống điện điều khiển.
10. Vận hành, bảo trì và an toàn.

vii


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU MỘT SỐ CƠ CẤU UỐN

1


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

1.1. Cơ cấu uốn bằng tay :
1.1.1. Uốn với các chốt chặn

1

4

1. Đế
2

2. Chốt chặn
3. Cáclỗ gắnchốt

3

4. Chi tiết uốn
5. Taòn

Hình 1.1. Cơ cấu uốn với chốt chặn.

 Nguyên lý hoạt động :

Người ta dùng bàn uốn với các chốt chặn bằng cách đánh dấu vào nơi
muốn uốn, ứng với một kích thước và góc uốn, ta chọn các chốt chặn phù hợp
rồi đặt vào các lỗ trên đế ( như hình 1.1) sau đó dùng tay nắm một đầu bẻ uốn
chi tiết.

 Ưu điểm :
+ Phương pháp này rất đơn giản, gọn ;
+ Đầu tư ít, giá thành rẻ ;
+ Có thể uốn góc, cung, vòng tròn.

 Nhược điểm :
+
+
+
+
+
+

Chỉ uốn được những chi tiết với kích thước nhỏ ;
Khi cần uốn vòng với bán kính lớn thì kết cấu cồng kềnh ;
Sản phẩm uốn không đạt yêu cầu về nhiều mặt ;
Tốn sức lao động ;
Chỉ phù hợp với các xưởng thủ công nhỏ ;
Nếu chi tiết uốn là một đoạn ngắn thì khó uốn.

2


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

1.1.2. Cơ cấu uốn bằng hai con lăn :

 Nguyên lý hoạt động :
Chi tiết uốn được đặt vào khe hở giữa hai con lăn di động (1) và con lăn
cố đònh (3), chi tiết được giữ chặt một đầu bỡi vòng hãm (2), khi quay tay quay
(4) nhờ vào tay cầm (6), bánh xe (1) quay quanh con lăn (2) và uốn theo đường
kính con lăn cố đònh (3). Tuỳ theo chi tiết lớn hay nhỏ mà có thể tăng chiều dài
tay cầm (5) để uốn dễ dàng hơn.
Để xác đònh góc uốn, người ta dùng chốt trên các lỗ của bàn uốn để đònh
cữ uốn.
4
2

3

1. Con lăn di động
2. Vòng hãm
6

3. Con lăn cố đònh
4. Tay quay

5
1

5. Tay cầm
6. Ống

Hình 1.2 : Cơ cấu uốn bằng hai con lăn.

 Ưu điểm :
+
+
+
+
+

Đơn giản, gọn nhẹ khi uốn với kích thước nhỏ ;
Ít tốn sức lực hơn so với khi uốn với chốt chặn ;
Có thể uốn góc bất kỳ hoặc cung tròn ;
Đầu tư ít, giá thành rẻ ;
Có thể uốn với chi tiết đoạn ngắn.

 Nhược điểm :
+
+
+
+

Khi uốn cung hoặc vòng tròn thì kết cấu cồng kềnh ;
Tốn thời gian khi thay đổi hình dạng chi tiết ;
Tốn sức lao động ;
Phù hợp với các xưởng nhỏ.

3


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

1.1.3. Cơ cấu uốn bằng một con lăn và một con trượt :

3
2

1

4
o

8

5

7

6

Hình 1.3. Cơ cấu uốn một con lăn và con trượt.
1. con lăn ; 2. con lươn trượt ; 3. cữ chặn ;
4. cam ép ; 5. má đặt ngàm ; 6. tay quay ;
7. cữ góc uốn ; 8. ngàm.

 Nguyên lý hoạt động :
Ống được đặt vào giữa con lăn(2) và con lăn(1), cữ chặn(3) dùng xác đònh
chiều dài ống, cam(4) để ép con lăn vào ống và cho sát với con lăn, ngàm(8)
đặt vào má(5) để ống khỏi bò trượt, lệch.
Khi kéo cần(6), con lăn(1) sẽ quay quanh tâm O, con lăn(2) từ từ tiếp xúc
với con lăn(1) cho đến khi cạnh của con lăn(1) chạm vào cữ góc ống (7). Ống
xen như được uốn xong.

 Ưu điểm :
+ Phương pháp này đơn giản và gọn khi uốn với kích thước nhỏ ;
+ Có thể uốn được chi tiết đoạn ngắn ;
+ Đầu tư ít, giá thành rẻ.

 Nhược điểm :

4


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn
+ Chỉ thuận tiện cho uốn một cung nào đó ;
+ Khi bán kính uốn lớn thì kết cấu cồng kềnh ;
+ Phù hợp với xưởng nhỏ, không mang tính vạn năng cao ;
+ Tốn sức lao động.
1.1.4. Giá uốn có lõi chỉnh bên trong :

6

1

2

5

4

3

Hình 1.4. Gá uốn có lõi chỉnh bên trong.

1.lõi chỉnh ; 2. dưỡng uốn ; 3. chốt ;
4. ống uốn ; 5. dây kéo ; khung uốn.

 Nguyên tắc hoạt động :
Đầu cuối của ống được kẹp chặt vào dưỡng uốn(2), phía trong ống có lắp
một hay hai lõi chỉnh(1), các lõi chỉnh này nhờ chốt lỏng lắp với dây(5) và lắp
vào khung(6). Khi uốn ống, toàn bộ khung quay quanh chốt(3), nhờ có lõi chỉnh
mà ống không bò móp. Nếu dùng hai lõi chỉnh thì ống được tinh chỉnh, tiết diện
căng đều.

 Ưu điểm :
+ Đơn giản, gọn nhẹ khi uốn ống với bán kính uốn nhỏ ;
+ Khắc phục được tình trạng móp ống và tiết diện căng không
đều ;

5


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn
+ Có thể uốn được ống đoạn ngắn có đường kính trung bình.

 Nhược điểm :
+
+
+
+

Chỉ dùng được với ống tròn hoặc ống vuông ;
Khó uốn thành vòng tròn và góc ;
Tính vạn năng không cao khi thay đổi bản kính uốn ;

Tốn sức lao động.

1.2. Cơ cấu uốn dẫn động bằng động cơ diện – thuỷ lực :
1.2.1. Cơ cấu uốn bằng ba con lăn :
Đa số các máy uốn đều sử dụng cơ cấu này, đặc biệt là các máy uốn
vòng. Để nâng cao năng suất, có thể bố trí nhiều rãnh trên trục và gọi là cơ cấu
uốn bằng các trục con lăn. Các con lăn chủ động có thể được dẫn động bằng
động cơ điện hay thuỷ lực, trục ép có thể dùng thuỷ lực hay Vít me.
Đối với loại cơ cấu uốn bằng ba con lăn có nhiều cách bố trí các con lăn,
sau đây xin giới thiệu các cách bố trí đối với loại cơ cấu này :
1.2.1.1. Cơ cấu với trục ép bố trí sau hai trục đỡ :

 Nguyên lý hoạt động :
1
2

3

Hình 1.5. Cơ cấu với trục ép bố trí sau hai trục đỡ.
1. chi tiết uốn ; 2. con lăn ép ;
3. con lăn đỡ dẫn động.
Ứng với một loại sản phẩm, ta xác dònh các con lăn phù hợp. Để
uốn, ta đưa chi tiết vào khe hở giữa các con lăn, ép con lăn ép vào rồi dẫn

6


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn
động cho các con lăn, sau mỗi lần uốn vòng hết chiều dài chi tiết ta ngắt
nguồn dẫn động, tiến thêm con lăn ép vào rồi dẫn động uốn tiếp. Cứ lặp

lại qui trình như thế cho đến khi đạt bán kính uốn yêu cầu, chi tiết coi như
được uốn xong.

 Ưu điểm : Dễ dàng thay đổi các con lăn khi thay đổi hình dạng chi
tiết uốn như thép V, U, ống tròn,…
1.2.1.2. Cơ cấu với con lăn ép bố trí chính giữa hai con lăn đỡ, khoảng
cách giữa hai con lăn đỡ cố đònh :
1

2

3

Hình 1.6. Cơ cấu với trục ép bố trí giữa hai trục đỡ
Khoảng cách hai trục đở cố đònh.
1. con lăn ép ; 2. chi tiết uốn ;
3. con lăn đỡ chủ dộng.

 Ưu điểm : Dễ dàng thay đổi các con lăn khi thay đổi hình dạng chi
tiết uốn như thép V, U, ống tròn,…

 Nhược điểm : Phương pháp này không mở rộng phạm vi uốn lớn do
không thể thay đổi được khoảng cách giữa hai trục con lăn.
Hình 2.7 giới thiệu máy uốn vòng hiệu ZOPF 60 ứng dụng cơ cấu
uốn 3 con lăn bố trí con lăn ép đối xứng, dẫn động hai con lăn dưới bằng
động cơ điện và con lăn ép ở trên bằng Vít me. Việc dùng cơ cấu này có
nhược điểm là điều chỉnh lượng biến dạng khi uốn tốn thời gian.

7

Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

Hình 1.7. Máy uốn dùng cơ cấu 3 con lăn đối xứng
dẫn động con lăn ép bằng Vít me.
Hình 2.8 giới thiệu máy uốn vòng hiệu ZOPF 100, ứng dụng cơ dụng
cơ cấu uốn 3 con lăn bố trí con lăn ép đối xứng, dẫn động hai con lăn dưới
bằng động cơ điện và con lăn ép ở trên bằng thuỷ lực. Ưu điểm của việc
dẫn động trục con lăn ép bằng thuỷ lực là điều chỉnh lượng biến dạng khi
uốn nhanh.

8


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

Hình 1.8. Máy uốn dùng cơ cấu 3 con lăn đối xứng
Dẫn động con lăn ép bằng thuỷ lực.
1.2.1.3. Cơ cấu với con lăn ép bố trí giữa hai con lăn đỡ và khoảng cách
giữa hai con lăn đỡ thay đổi được :

 Ưu điểm :
+ Dễ dàng thay đổi các con lăn khi thay đổi hình dạng chi tiết
uốn như thép V, U, ống tròn,…
+ Phương pháp này mở rộng phạm vi uốn lớn do có thể thay đổi
được khoảng cách giữa hai trục con lăn.

9

Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn

 Nhược điểm : Phương pháp này có nhược điểm là kết cấu máy
phức tạp.

1

2

3
Hình 1.9.Cơ cấu với trục ép bố trí giữa hai trục đỡ
Khoảng cách hai trục đỡ thay đổi được.
1. con lăn ép ; 2. chi tiết uốn ;
3. con lăn đỡ chủ dộng.
1.2.2. Cơ cấu uốn bằng 4 con lăn :

1
2
3

Hình 1.10. Cơ cấu uốn bằng 4 trục con lăn.
Ngoài ra, tất cả các loại cơ cấu uốn đã giới thiệu có thể được bố trí uốn
theo phương ngang như hình 1.11. Nhược điểm của loại máy máy này là cần

10


Chương 1 : Giới Thiệu Các Cơ Cấu Uốn
không gian rộng khi uốn bán kính lớn và cần phải đỡ sản phẩm trong quá trình
uốn.

Hình 1.11. Máy uốn với cơ cấu uốn bố trí nằm ngang.
Tóm lại : Qua việc phân tích các cơ cấu uốn và ưu nhược điểm của chúng.
Để thoả mãn tính vạn năng của máy thiết kế theo yêu cầu chung, ta chọn cơ
cấu uốn với 3 con lăn bố trí đối xứng, khoảng cách giữa hai con lăn dưới thay
đổi được(như hình 2.9) và dẫn động con lăn ép bằng thuỷ lực.

11


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT UỐN

12


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn
2.1. công nghệ dập nguội:
2.1.1. Giới thiệu :
Ngày nay, việc ứng dụng biến dạng dẻo vào gia công kim loại rất phát triển.
Những sản phẩm đa dạng về hình thức, mẫu mã với chất lượng cao, giá thành hạ phục
vụ trong công nghiệp cũng như trong đời sống rất rộng rãi. Trong đó công nghệ dập
nguội là một phương pháp được ứng dụng có thể nói là phổ biến nhất trong sản xuất.
2.1.2. đặc diểm chủ yếu của công nghệ dập nguội :
Dập nguội là một phương pháp gia công bằng áp lực, nó bao gồm các qui trình
công nghệ gia công không cắt bỏ phoi, biến kim loại tấm hay khối thành sản phẩm có
hình dạng như ta mong muốn, sản phẩm làm ra có thể được sử dung ngay, hoặc qua
gia công cơ cắt gọt nhưng rất ít, đặc biệt là độ bền sản phẩm cao.

Quá trình công nghệ dập nguội được đặc trưng bỡi những dấu hiệu sau :
+ Phương pháp gia công : Là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở
trạng thái nguội.
+ Thiết bò sử dụng :Thường là các loại máy chuyên dùng, máy ép tay, máy
ép tự động hay bán tự động với các kiểu khác nhau để tạo ra lự can thiết làm
biến dạng kim loại.
+ Dụng cụ sử dụng :Là những kiểu khuôn khác nhau tuỳ theo yêu cầu mà
trực tiếp làm biến dạng kim loại và thực hiện những ngyên công can thiết.
+ Dạng vật liêu gia công : Thường là kim loại dạng tấm, dải, băng, thanh
ống trụ rỗng và các dạng vật liệu khác. Hình dạng và kích thước của vật dập phù
hợp khá chính xác với hình dạng và kích thùc tương ứng của các bộ phận làm
việc của khuôn dập (chày và cối).
Dập nguội là một trong những phương pháp công nghệ tiên tiến của quá trình
dản xuất, nó có môt số ưu điểm so với các phương pháp gia công khác cả về kinh tế
và kỹ thuật .

 Về mặt kỹ thuật :
Thực hiện những nguyên công phức tạp bằng những hành trình đơn giản của
máy ép, chế tạo được những chi tiết rất phức tạp mà những phương pháp gia
công khác không thể chế tạo được hoặc chế tạo khó khăn.
Chế tạo được những chi tiết lắp lẫn với độ chính xác kích thước tương đối
cao, phần lớn không cần qua gia công cơ tiếp theo.

13


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn
Chế tạo các chi tiết có kết cấu bền, cứng, nhẹ với lượng tiêu hao vật liệu
không lớn.

Về kinh tế :
Tiết kiệm được nguyên vật liệu, phế phẩm tương đối ít.
Năng suất của thiết bò rất cao nhờ dễ dàng cơ khí hoá và tự đọng hoá quá
trình sản xuất.
Thao tác trên máy đơn giản, không cần công nhân có trình độ tay nghề cao.
Sản xuất hàng khối và giá thành sản phẩm chế tạo thấp.
Việc ứng dụng phương pháp công nghệ này sẽ đạt được hiệu quả cao nhất khi
giải quyết tốt các vấn đề kỹ thuật của khâu chuẩn bò sản xuất, cụ thể là:
+ Chọn kết cấu và hình dạng chi tiết dập phải hợp lý nhất, đảm bảo tính
công nghệ cao, chế tạo rẻ.
+ Sử dụng nguyên vật liệu có cơ tính và tính công nghệ đáp ứng đïc yêu
cầu của sản, đồng thời phù hợp với quá trình biến dạng trong khi dập nguội.
+ Xây dựng đïc qui trìng công nghệ phù hợp với qui mô sản xuất để đạt
được hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao.
+ Chọn kết cấu khuôn dập hợp lý, vừa đảm bảo chế tạo chi tiết có chất
lượng và độ chính xác cần thiết đồng thời đạt được năng suất cao, độ cứng vững
tốt và an toàn khi làm việc.
+ Chọn và sử dụng hợp lý kiểu và công suất của máy ép.
+ Tổ chức tốt chỗ làm việc phù hợp với đặc điểm làm việc của sản phẩm và
qui mô sản xuất.
Việc thay thế các chi tiết đúc và rèn bằng dập nguội mang lại hiệu quả rất lớn về
kinh tế và kỹ thuật : giảm trọng lượng chi tiết từ 25 – 50 %, giảm tiêu hao kim loại 3070%, giảm tiêu hao sức lao động 50 – 80%. Đồng thời độ bền và độ cứng của chi tiết
lại được tăng lên.

2.1.3. Phân loại công nghê dập nguội :
Công nghệ dập nguội được phân thành các loại theo bảng sau:

14

15
Hình 2.1. Phân loại các quá trình và nguyên công
Dập nguội cơ bản
1

Cắt phôi

2

Cắt hình

3
4
Cắt

5
6

Biến dạng cắt vật liệu

Đột lỗ
Cắt trích
Cắt chia
Cắt mép

7

Cắt tinh

9

Uốn

8

Cắt phi kim loại

10

Uốn

Cuốn

11

Xoắn

12

Dập vuốt

15

14

13
20

19

18

17

16

Dập dãn rộng

Tạo hình

Lên vành tạo
gờ lỗ

Dập vuốt

Dập vuốt kéo

Lên vành ngoài

Dập liên hợp

Dập vuốt mỏmg

Cuốn mép vành

Dập nguội

Dập nổi

Tóp

21

Dập ghép

Nắn

22

Chồn

23

Tinh chỉnh

25

24
28

27

26

Dập nổi mặt

Dập thể tích

Đònh hình thể
tích

Dập đònh tâm

Biến dạng dẻo

Chồn đầu

Dập dấu

29

Ép chảy nguội

Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn
Cụ thể, trong luận án này ta chủ yếu quan tâm đến quá trình uốn. Để thiết kế,
tính toán máy gia công biến dạng kim loại, ta phải tìm hiểu quá trình biến dạng dẻo
của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực và ảnh hưởng của sự biến dạng đến tính chất
kim loại.
2.2. Quá trình biến dạng dẻo của kim loại :
Biến dạng dẻo của kim loại là hình thái biểu diễn khi có tải trọng tác động lên
vật thể kim loại mà sau khi bỏ tải trọng thì biến dạng đó vẫn còn lại. Người ta lợi
dụng tính chất này để ứng dụng vào quá trình gia công kim loại bằng áp lực.
2.2.1. Biểu đồ ứng suất và biến dạng :


b

b

ch
đh

a
p

0


Hình 2.2. Biểu đồ ứng suất và biến dạng.
Trục hoành biểu thò sự biến dạng 
Trục tung biểu thò ứng suất 

Biểu đồ ứng suất và biến dạng được rút ra từ thực nghiệm. Sau khi tiến hành kéo
mẫu thép có các kích thước : chiều dài ban đầu Lo, đường kính ban đầu Do , diện tích
tiết diện ban đầu Fo với lực P. Ta thu được các kích thước L,F,D, lần lượt là chiều dài,
diện tích tiết diện và đường kính sau thí nghiệm. Từ đó người ta xây dựng biểu đồ ứng
suất và biến dạng như hình vẽ( hình 2.2 ). Biểu đồ cho thấy quá trình biến dạng kim
loại có các giai đoạn sau.

 Giai đoạn biến dạng đàn hồi : Trên hình 2.2 là đoạn từ O  P, trong giai
đoạn này khi tăng tải trọng từ từ thì biến dạng cũng tăng theo một cách tuyến
tính. Nếu lúc này bỏ tải trọng thì biến dạng cũng mất đi, kim loại trở về hình
dạng ban đầu hoặc nếu tồn tại biến dạng thì cũng rất bé( khoảng
16


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn

0,001%  0,005% ). Giai đoạn này giới hạn bỡi điểm P trên đồ thò, đây là điểm
biểu thò giới hạn đàn hồi lớn nhất.

 Giai đoạn biến dạng dẻo : Đoạn từ P  a(hình 2.2) là gia đoạn biến dạng
dẻo của kimloại. Khi đã đạt đến giới hạn đàn hồi lờn nhất, nếu tiếp tục tăng tải
trọng sẽ xảy ra giai đoạn biến dạng dẻo. Lúc này biến dạng tăng rất nhanh mặc
dù ứng suất tăng rất ít. Đây chính là giai đoạn ta lợi dụng để gia công bằng áp
lực. Nếu lúc này ta bỏ tải trọng thì vật vẫn giữ nguyên hình dạng lúc chòu lực,
mặc dù có sự đàn hồi nhưng vô cùng bé có thẻ bỏ qua.

 Giai đoạn củng cố : Trên hình 2.2 là giai đoạn a  b, giai đoạn này
không phục hồi biến dạng, nếu tiếp tục tăng tải trọng cho đến giới hạn nào đó thì
dẫn đến vật liệu bò phá huỷ. Điểm giới hạn này là điểm b và nó là giới hạn bền
của vật liệu.

 Giai đoạn phá huỷ : Đoạn sau điểm b trẹn hình 2.2, khi đã đến giới hạn
bền, nếu tiếp tục tăng tải trọng thì sẽ dẫn đến phá huỷ vật liệu. Các vết nứt tế vi
phát sinh, suất hiện ứng suất tập trung làm phá huỷ vật liệu.
2.2.2. Các yếu tố đặc trưng cho khả năng biến dạng dẻo của kim loại :
Khả năng biến dạng dẻo của kim loại được đặc trưng bỡi hai yếu tố :
 Độ giãn dài tương đối khi đứt, tính theo phần trăm. Ký hiệu :  .
 

L1  Lo
 100%
Lo

 Độ thắt tương đối khi đứt, tíh theo phần trăm. Ký hiệu :  .
 

Fo  F
 100%
Fo 1

Trong đó : Lo, L1 – chiều dài phần trăm làm việc khi chưa chòu lực và
sau khi bò đứt ;
Fo – diện tích mặt cắt của mẫu khi chưa chòu lực ;
F1 –diện tích mặt cắt của mẫu ở chỗ chòu thắt, sau khi mẫu bò
đứt.
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình uốn :
2.3.1. Quá trình công nghệ uốn :
Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội, uốn là
biến phôi phẳng(tấm), dây hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp
khúc.

17


Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Uốn
Uốn kim loại được thực hiện do biến dạng dẻo – đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai
mặt của phôi uốn.
Thực chất uốn là nguyên công làm thay đổi hướng của trục phôi. Có hai cách gia
công là gia nhiệt hay không gia nhiệt, ở nội dung luận án này ta thực hiện uốn vòng
bằng cách không gia nhiệt(uốn nguội). Trong quá trình uốn cong, lớp kim loại phía
trong chòu nén, co ngắn ở hướng dọc và bò kéo ở hướng ngang; lớp kim loại phía ngoài
chòu kéo, dãn dài ở hướng dọc và bò nén ở hướng ngang; còn kim loại ở giữa không
chòu kéo hay nén gọi là lớp trung hoà(hình 2.3).

a
0

0

b



xS

r


S

b

a

R

1
2

Đường trung hoà

Hình 2.3. Sự phân bố lại tiết diện.

2.3.2. Lớp trung hoà :
Trong dập nguội, đa số trường hợp uốn có bán kính lượn nhỏ, kèm theo sự giảm
chiều dày của vật liệu và sự dòch chuyển của lớp trung hoà về thớ chòu nén, còn đối

với những dải hẹp thì có sự thay đổi hình dáng chữ nhật của tiết diện ngang thành
dạng hình thang.
Vò trí của lớp trung hoà được xác đònh bỡi bán kính lớp trung hoà  . Bán kính
cong của lớp trung hoà khi uốn thuần tuý một mẫu thép tiết diện chữ nhật( hình 2.3)
được xác đònh như sau :


Rr
. .  r  0,5.S . . .
2

Trong đó : R – bán kính ngoài của ch tiết uốn, mm ;
r – bán kính uốn trong, mm ;
S – chiều day vật liệu, mm ;
S1 – chiều dày vật liệu tại diểm giữa cung uốn, mm ;

18