Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

MỤC LỤC

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
H.1.1: Một số sản phẩm uốn

2

H.1.2: Sản phẩm uốn

3

H.1.3: Một số sản phẩm móc áo trên thị trường

4

H.1.4: Các loại máy uốn móc áo theo cơ cấu Cam

5

H.1.5: Máy uốn móc theo cơ cấu dây chuyền

6

H.2.1: Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể

7

H.2.2: Các dạng ứng suất chính

10

H.2.3: Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và mức độ biến dạng

13

H.2.4: Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loai

14

H.2.5: Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn

16

H.2.6: Phôi ống sau khi uốn

16

H.2.7: Tính đàn hồi khi uốn

17

H.3.1: Mô hình uốn kiểu ép đùn

20

H.3.2: Bộ phận máy uốn ép đùn

20

H.3.3: Mô hình uốn kiểu kéo và quay

21

H.3.4: Mô hình uốn kiểu có chày uốn

21

H.3.5: Máy uốn kiểu dùng chày uốn

22

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

H.4.1: Sơ đồ cơ cấu uốn dưới

25

H.4.2: Sơ đồ cơ cấu kẹp dưới

27

H.4.3: Sơ đồ cơ cấu kẹp trên

29

H.4.4: Sơ đồ cơ cấu uốn trên

31

H.4.5: Sơ đồ bộ nắn thẳng

37

H.4.6: Sơ đồ tính lực con lăn nắn

37

H.4.7: Sơ đồ tính lực con lăn kéo

38

H.4.8: Sơ đồ tính trục

40

H.4.9: Kích thước trục thiết kế

42

H.4.10: kích thước ổ lăn

43

H.5.1: Khung nắn thẳng đã được hoàn thiện

44

H.5.2: Bộ phận nắn thẳng sau khi hoàn thành

45

H.5.3: Sơ đồ bộ phận cắt

46

H.5.4: Bộ phận cắt sau khi hoàn thành

47

H.5.5: Bộ phận uốn móc sau khi hoàn thiện

48

H.5.6: Máy thực tế

49

H.6.1: Biểu đồ trạng thái

50

H.6.2: Cấu trúc cơ bản của PLC

54

H.6.3: PLC 226

55

H.6.4: Truyền thông trong S7-200

57

H.6.5: Module mở rộng CPU 226

58

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

H.6.6: Biểu đồ trạng thái nhóm 1

59

H.6.7: Biểu đồ trạng thái nhóm 2

63

H.6.8: Biểu đồ trạng thái nhóm 3

65

H.6.9: Biểu đồ trạng thái

68

H.6.10: Sơ đồ kết nối PLC

70

H.6.11: Sơ đồ nối dây xilanh, động cơ

71

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU
CẦU SỬ DỤNG

I.1. Tìm hiểu lịch sử hình thành máy uốn
Từ xưa con người đã biết sử dụng những vật thể tròn xoay bằng đá hoặc bằng
gỗ để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép các loại dầu lạc, hướng
dương... Những vật thể tròn xoay này dần được thay thế bằng nhôm, thép, đồng
thau và từ việc cán bằng tay được thay thế bằng các trục cán để dễ dàng tháo lắp
trên các máy có gá trục cán, thế là từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian phát triển
thì nó ngày càng được hoàn thiện dần ví dụ như ban đầu các trục cán còn dẫn động
bằng sức người, nhưng khi sản xuất đòi hỏi năng xuất cao hơn thì máy ngày càng
to hơn thì con người không thể dẫn động được các trục cán này thì ta lại dẫn động
bằng sức trâu, bò, ngựa... Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công xuất động cơ là

mã lực (sức ngựa).
Năm 1771 máy hơi nước ra đời lúc này máy cán nói chung được chuyển sang
dùng động cơ hơi nước. Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vì vậy
sản phẩm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm,
đồng dây. Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục vụ
cho công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ...mà chiếc máy
cán 4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870. Sau đó là chiếc máy cán 6 trục,12 trục, 20
trục và dựa trên nguyên lý của máy cán thì máy uốn được ra đời trong các loại máy
này có máy uốn ống.
Từ khi điện ra đời thì máy cán được dẫn động bằng động cơ điện, đến nay có
những máy cán có công suất động cơ điện lên đến 7800 (KW).
Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật cho
nên các máy cán được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động làm việc theo
chương trình điều khiển.

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

I.2. Các sản phẩm uốn trong công nghệp và đời sống
I.2.1. Sản phẩm dùng trong công nghiệp
Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi dùng để
dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất như dẫn dầu,dẫn khí...được ứng dụng trong rất

nhiều ngành như đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia...
Trong nghành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng
đóng vai trò rất quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khoáng sản...góp phần tiết kiệm
chi phí trong vận chuyển và sản xuất.
I.2.2. Sản phẩm dùng trong sinh hoạt
Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được ứng dụng rộng rãi nhưng đòi hỏi
tính thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox. Các sản phẩm như: lan can, bàn
ghế...
Một số hình ảnh minh hoạ:

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động
Hình 1.1 : Một số sản phẩm uốn.

Hình 1.2 : Sản phẩm uốn.
I.3. Nhu cầu sử dụng sản phẩm nhôm uốn
I.3.1. Đặt vấn đề
Trong cuộc sống hiện nay thì sản phẩm của nhôm uốn được ứng dụng rộng
rãi cả trong sinh hoạt lẫn trong công nghiệp đặc biệt là trong công nghiệp thì sản
phẩm ống uốn giữ một vai trò quan trọng vì nó được dùng làm để dẫn nhiên liệu
cả khí lẫn lỏng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu xuyên quốc gia. Trong
sinh hoạt thì sản phẩm ống uốn được ứng dụng rộng rãi ví dụ làm lan can, bàn

ghế, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ sinh hoạt.còn trong dời sống hằng
ngày móc áo nhôm là thứ mà ta thường thấy nhất cùa sãn phẩm nhôm uốn...
I.3.2. Giới thiệu sản phẩm móc áo và các loại máy uốn hiện có
Hiện nay móc áo là một sản phẩm thông dụng và cần thiết trong đời sống sinh
hoạt của mọi người, nó xuất hiện trong mọi gia đình, trên mọi quốc gia. Móc áo
được sử dụng để giữ áo quần và các vật dụng có dạng tấm mỏng để phơi sau khi
được làm sạch bằng nước. Móc áo cơ nhiều loại với hình dáng, kích thước, vật liệu,
công dụng khác nhau, về vật liệu thì ta có móc gỗ, móc nhựa, móc kẽm, móc thép,
móc inox,…

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Hình 1.3: Một số sản phẩm móc áo trên thị trường.
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy làm móc áo với nhiều chủng loại,
kích thước, cơ cấu hoạt động khác nhau, có máy hoạt động theo có cấu Cam, có máy
hoạt động theo dây chuyền, có máy hoạt động uốn bằng cơ cấu khí nén, thủy lực,…

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Hình 1.4: Các loại máy uốn móc áo theo cơ cấu Cam.
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Hình 1.5: Máy uốn móc theo cơ cấu dây chuyền.

Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG
KIM LOẠI

II.1. Lý thuyết quá trình biến dạng dẻo của kim loại
Như chúng ta đã biết dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các
giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy. Tùy theo từng
cấu trúc tinh thể của mỗi loại các giai đoạn trên có thể xảy ra với các mức độ khác
nhau : dưới đây sẽ khảo sát cơ chế biến dạng trong đơn tinh thể kim loại trên cơ sở
đó nghiên cứu biến dạng dẻo của các kim loại và hợp kim.
Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định,
mỗi nguyên tử luôn luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó.
P

(a)
(b)

P

P
P
(c)
(d)

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
11

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động
Hình 2.1 : Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể.

+ Biến dạng đàn hồi: dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng.
Khi ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi của các nguyên
tử kim loại dịch chuyển không vượt quá 1 thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực,
mạng tinh thể trở về trạng thái ban đầu.
+ Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn
hồi, kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh.
Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c). Trên mặt
trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng
bằng số nguyên lần thông số mạng, sau khi dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị
trí cân bằng mới, bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái
ban đầu.
Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến 1 vị trí mới
đối xứng với phần còn lại qua 1 mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d). Các nguyên tử
kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song
tinh. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu
gây ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ
nguyên tử cao nhất. Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song
tinh trượt sẽ xảy ra thuận lợi hơn.
Biến dạng dẻo của đa tinh thể: kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn
tinh thể (hạt tinh thể ), cấu trúc chung của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể.
Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có 2 dạng : biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng
ở vùng tinh giới hạt. Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên

sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính 1 góc bằng
hoặc xấp xỉ 450, sau đó mới đến các hạt khác. Như vậy biến dạng dẻo trong kim loại
đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng đều. Dưới tác dụng của ngoại lực,
biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương
đối với nhau. Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt
trượt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

II.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại
Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng
của ngoại lực mà không bị phá hủy. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạt
các nhân tố khác nhau: thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng
suất chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng . . .
II.1.1.1. Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại
Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể lực liên kết giữa các nguyên tử
khác nhau chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt. Đối với các hợp kim, kiểu mạng
thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức
cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm. Thông thường kim loại sạch và hợp kim
có cấu trúc nhiều pha các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt làm tăng xô lệch
mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại.
II.1.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi
tăng nhiệt độ tính dẻo tăng. Khi nhiệt độ tăng dao động nhiệt của các nguyên tử
tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng
làm cho tổ chức đồng đều hơn. Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn
tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao.
Khi nung thép từ 20 ÷ 1000C thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100÷4000C độ dẻo
giảm nhanh, độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 600 0C), quá nhiệt
độ này thì độ dẻo tăng nhanh, ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng
cao thì sức chống biến dạng càng lớn.
II.1.1.3. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng
tăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (hiện tượng biến cứng).
Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25÷0,30 Tnc (nhiệt độ nóng chảy) ứng suất dư và xô
lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại (hiện tượng phục hồi).
Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4T nc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

lại, tổ chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thể hoàn
thiện hơn nên độ dẻo tăng.
II.1.1.4. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại
chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khối chịu ứng suất nén mặt, nén đường
hoặc chịu ứng suất nén kéo. Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng
suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm.
II.1.1.5. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phía nên chai
cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ
nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ. Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại
thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến
dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị dòn và có thể bị nứt.
Nếu lấy 2 khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn
trên máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn nhưng độ
biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn.
II.1.2. Trạng thái ứng suất và các phương trình dẻo
σ1
σ2

σ1

σ1
σ2
σ3
Giả sử trong vật thể hoàn toàn không ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng
suất chính sau :
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
14

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Hình 2.2 : Các dạng ứng suất chính.
Ứng suất đường : τmax = σ1/2

(2.1)

Ứng suất mặt : τmax = (σ1 - σ2)/2

(2.2)

Ứng suất khối : τmax = ( σmax - τmax )

(2.3)

Nếu σ1 = σ2 = σ3 thì τ = 0 và không có biến dạng. Ứng suất chính để kim
loại biến dạng dẻo là biến dạng chảy σch .
Điều kiện biến dạng dẻo :
Khi kim loại chịu ứng suất đường :

σ1

= σch tức

τmax = σch/2 .

(2.4)

Khi kim loại chịu ứng suất mặt :

σ1 − σ

2

= σch

(2.5)

Khi kim loại chịu ứng suất khối :

σ

max

−σ

min

= σmax

(2.6)

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.
Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng
đàn hồi.
A = A0 + A h

(2.7)

Trong đó :
A0 : thế năng để thay đổi thể tích vật thể (trong biến dạng đàn hồi thể
tích của vật thể tăng lên, tỉ trọng giảm xuống).
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Ah : thế năng để thay đổi hình dáng vật thể .
Trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Húc được
xác định:
A = (σ1ε1 + σ2ε2 + σ3ε3 ) /2 .

(2.8)

Như vậy biến dạng tương đối theo định luật Húc:

ε1 =

ε2 =

ε3 =

1
E

[ ε2 - µ(σ2 + σ3 )

(2.9)

[ ε2 - µ(σ1 + σ3 )

(2.10)

[ ε3 - µ(σ1 + σ2 )

(2.11)

1
E
1
E

Theo (2.8) thế năng của toàn bộ của biến dạng được biểu thị:

A=

1
2E

[ σ12 + σ22 + σ32 - 2µ(σ1σ2 + σ2σ3+ σ1σ3 )

Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến
dạng trong 3 hướng cùng góc:
∆F
F

= ε1 + ε2 + ε3 =

1− 2µ
E

( σ1 + σ2 + σ3 ) .

(2.12)

E : mô đun đàn hồi của vật liệu .
Thế năng để làm thay đổi thể tích.

(

A0 =

∆F σ 1 + σ 2 +σ 3
2F
3

)

=

1 − 2µ

6E

( σ1 + σ2 + σ3 )

(2.13)

Thế năng dùng để thay đổi hình dáng vật thể:

Ah = A - A 0 =

1+ µ
6E

[(σ1-σ2)2 +(σ2-σ3)2 + (σ3-σ1)2]

(2.14)

Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

A0 =

1+ µ
6E

. 2σ0 .

(2.15)

Từ (2.14) và (2.15) ta có :
(σ1-σ2)2 +(σ2-σ3)2 + (σ3-σ1)2 = 2σ0 = const
Đây gọi là phương trình năng lượng biến dạng dẻo.
Khi các kim loại biến dạng ngang không đáng kể nên theo (2.9) ta có thể viết:
σ2 = µ (σ1 + σ3) .
Khi biến dạng dẻo (không tính đến đàn hồi) thể tích của vật không đổi
Vậy ∆V=0

Từ (2.12) ta có :

1− 2µ
E

( σ1 + σ2 + σ3 ) = 0

1-2µ = 0 , vậy µ = 9,5

Từ đó :

(2.16)

σ1 + σ 3
2

Từ (2.15) và (2.16) ta có : σ2 =

(2.17)

Vậy phương trình dẻo có thể viết:

σ1 - σ3 =

2
σ
3 0

= 0,58σ0

(2.18)

Trong trượt tinh khi σ1 = -σ3 thì trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0, ứng
suất tiếp khi α = 450 .

σ1 + σ 3
2

τmax =

(2.19)

So sánh nó với (2.20) ( khi σ1 = -σ3 )

σ0
τmax =

3

= k = 0,58σ0

(2.20)

Vậy ứng suất tiếp lớn nhất là : k = 0,58σ0 gọi là hằng số dẻo
Ơ trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết:
σ1 - σ3 = 2k = const
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

2k =

2
σ
3 0

= 1,156

Phương trình dẻo (2.18) rất quan trọng để giải các bài toán trong gia công kim
loại bằng áp lực .
Tính theo hướng của các áp suất, phương trình dẻo (2.18) chính xác nhất là
được viết:
±σ1 - (±σ3) = 2k
II.1.3. Biến dạng dẻo kim loại trong trạng thái nguội
Thực tế cho thấy với sự gia tăng mức độ biến dạng nguội thì tính dẻo của kim
loại sẽ giảm và trở nên giòn khó biến dạng.
Hình vẽ dưới đây trình bày đường cong về mối quan hệ giữa các tính chất cơ
học của thép và mức độ biến dạng rất rỏ ràng nếu biến dạng vượt quá 80% thì kim
loại hầu như mất hết tính dẻo
Giãn dài
Độ bền
0

20

40

60

80%

100

80

50

40

20

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Hình 2.3: Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và mức độ biến dạng.

II.1.4. Biến dạng dẻo và phá hủy
Biến dạng dẻo và phá huỷ được xác định khi thí nghiệm kéo từ từ theo chiều
Taíi troü
ngF

trục một mẫu kim loại tròn dài ta được biểu đồ tải trọng - biến dạng.

b

Fb
a

Fa

Fdh

c

e

F1

O

1

a'

a''

Hình 2.4: Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loai.
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

- Khi tải trọng đặt vào nhỏ F < F đh thì khi bỏ tải trọng mẫu trở lại kích thước
ban đầu gọi là biến dạng đàn hồi.
- Khi tải trọng đặt vào lớn F > Fđh , biến dạng tăng nhanh theo tải trọng, khi
bỏ tải trọng biến dạng không mất đi mà vẫn còn lại một phần. Biến dạng này được
gọi là biến dạng dẻo.
-Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến giá trị cao nhất F b, lúc đó trong kim loại xảy
ra biến dạng cục bộ (hình thành điểm thắt), tải trọng tác dụng giảm mà biến dạng
vẫn tăng (cổ thắt hẹp lại) dẫn đến đứt và phá hủy ở điểm C.

II.2. Khái niệm uốn
II.2.1. Định nghĩa
Uốn là quá trình gia công kim loại bằng áp lực làm cho phôi hay một phần của
phôi có dạng cong hay gấp khúc,phôi có thể là tấm, dài ,thanh định hình và được
uốn ở trạng thái nguội hoặc trạng thái nóng. Trong quá trình uốn phôi được biến
dạng dẻo từng phần dể tạo thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra ở hai mặt khác
nhau của phôi uốn.
II.2.2. Quá trình uốn
Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Uốn làm thay đổi
hướng thớ của kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước.
Trong quá trình uốn, kim loại phía góc uốn bị co lại theo hướng dọc thớ và
đồng thời bị giãn ra theo hướng ngang, còn phần phía ngoài góc uốn bị giãn ra bởi
lực kéo. Giữa lớp co ngắn và giãn dài là lớp trung hoà không bị ảnh hưởng bởi lực
kéo nó vẫn ở trạng thái ban đầu. Ta sử dụng lớp trung hoà để tính sức bền của vật
liệu khi uốn.
Khi uốn những dải dài dễ xảy ra hiện tượng chiều dày ở tiết diện ngang bị sai
lệch về hình dạng lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ.

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu
nhưng không có sai lệch về tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều
rộng lớn sẽ chống lại biến dạng theo hướng ngang.
Khi uốn phôi có bán kính nhỏ thì lượng biến dạng lớn và ngược lại.

r

B

L

R

α

Hình 2.5 :Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn.

Hình 2.6 : Phôi ống sau khi uốn.
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

II.2.3. Tính đàn hồi khi uốn
Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có một phần còn lại chịu biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi không còn lực
tác dụng lên phôi thì vật uốn có trở về hình dạng ban đầu.

α+β
α

Hình 2.7 :Tính đàn hồi khi uốn.
Góc đàn hồi được xác định bởi hiệu số góc uốn tính toán thiết kế và góc uốn
sau khi thực hiện quá trình uốn. Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất
của vật liệu góc uốn tỉ số giữa bán kính uốn với chiều dày vật liệu.
II.2.3.1. Xác định chiều dài phôi uốn
- Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dạng.
- Chia kết cấu của chi tiết, sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn cong
đơn giản.
-Cộng chiều dài các đoạn lại: Chiều các đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết, còn
phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa.
Chiều dài phôi được xác địnhk theo công thức:
L = ∑l + ∑

π .ϕ 0

( r + x.s )
180

Trong đó :
-

ϕ0= 180 - α

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
22


Đồ án tốt nghiệp
-

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Σl : Tổng chiều dài cá đoạn thẳng .
π .ϕ 0
∑ 180 0 (r + x.s)

-

chiều dài các lớp trung hòa.

- r : Bán kính uốn cong phía trong.
- x : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số r/s.

- s : Chiều dày vật uốn .

Khi uốn một góc ϕ < 900 thì

ϕ0
L = ∑ l = ∑ 0 .0,5s
90

.

II.2.3.2. Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất
rtrong nếu quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn, nếu quá lớn vật uốn sẽ
không có khả năng giữ được hình dáng sau khi đưa ra khỏi khuôn ( r trong >= rmin ).

- Bán kính uốn lớn nhất : rmax =

ε .s
2.δ T

rngoài >= r trong + s
E = 2,15.105 N/mm2: modun đàn hồi của vật liệu.
S: Chiều dày vật uốn.
σT : giới hạn chảy của vật liệu.
- Bán kính uốn nhỏ nhất:
1 s
rmin =  − 1
δ
2

-δ: Độ giản dài tương đối của vật liệu ( %).

Theo thực nghiệm có: r min = k.s
k : Hệ số phụ thuộc vào góc uốn α.
II.2.4. Công thức tính lực uốn
Lực uốn bao gồm lực uốn tự do và lực uốn phẳng vật liệu. Trị số lực và lực
phẳng thường lớn hơn nhiều so với lực tự do.
-Lực uốn tự do được xác định theo công thức
SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động
P=

k1 =

s.n
l

B1 .s 2 .δ b .n
= B1 .s.δ b .k1
l

(N)

: hệ số uốn tự do có thể tính theo công thức trên hoặc chọn theo

bảng phụ thuộc vào tỉ số l/s
B1 : Chiều rộng của dải tấm.
S : Chiều dày vật uốn.
N : Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng của biến cứng : n = 1,6 - 1,8
σb : giới hạn bền của vật liệu.
l : Khoảng cách giưã các điểm tựa.
- Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo công thức.
P = q.F

(N)

- q : Áp lực tinh chỉnh ( là phẳng ) chọn theo bảng .
- F : Diện tích phôi được tinh chỉnh.
Tóm lại : Trong quá trình uốn không phải toàn bộ phần kim loại ở phần uốn
đều chịu biến dạng dẻo mà có một phần còn ở dạng đàn hồi. Vì vậy không còn lực
tác dụng thì vật uốn sẽ không giữ được kích thước và hình dáng như ban đầu.

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động

Chương III: TÌM HIỂU THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN

III.1. Các phương pháp uốn ống
III.1.1. Uốn kiểu ép đùn vào ống
Kiểu ép đùn vào ống là phương pháp đơn giản nhất và rẻ nhất trong tất cả các
phương pháp uốn ống.

Hình 3.1: Mô hình uốn kiểu ép đùn.

SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1
Nguyễn Đức Anh – 11CDT2

GVHD: ThS. Trần Đình Sơn
25