đồ án máy cắt ống tự động thuyết minh

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày .... tháng .... năm ........
BẢN ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
I. THÔNG TIN CHUNG
Họ tên: ………………………… Học hàm, học vị: ………………………
Đơn vị công tác: ……………………………………………………………
Hướng dẫn sinh viên: ………………………………………………………
Mã số sinh viên: ………………… Ngành: …………………………………
Tên đề tài hướng dẫn: ………………………………………………………
……………………………………………………………………………….
II. NHẬN XÉT
1. Ưu điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………
2. Hạn chế:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………
III. ĐÁNH GIÁ (Các đánh giá có điểm lẻ đến 0.1; điểm cuối cùng làm tròn đến 1
chữ số thập phân)
St
t

Nội dung đánh giá

Điể
Điể
m tối m
đa
đánh
giá

1

Hình thức trình bày quyển thuyết minh và bản vẽ (Theo quy
2.0
định của nhà trường, không có lỗi chính tả, ngắn gọn, mạch lạc,
xúc tích ...)
1

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

2

Ý thức và thái độ trong thực hiện đề tài.

1.0

3

Khả năng và bản lĩnh xử lý, giải quyết vấn đề của sinh viên
trong thực hiện đề tài.

1.0

4

Thực hiện các nội dung của đề tài (Về nội dung chuyên môn và 3.0
khoa học cũng như về phương pháp nghiên cứu, xử lý vấn đề
của ĐA, KLTN có gì đúng, sai, có gì mới, mức độ sáng tạo)

5

Mối liên hệ với những vấn đề liên quan ( cơ sở lý thuyết và các
hướng nghiên cứu khác có liên quan)

1.0

6

Tính ứng dụng thực tiễn (phạm vi và mức độ ứng dụng, triển
vọng của đề tài, tính mới, tính sáng tạo ...)

2.0

Tổng số

10

IV. KẾT LUẬN:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

2

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày .... tháng .... năm ........

BẢN ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN
I. THÔNG TIN CHUNG
Họ tên: ………………………… Học hàm, học vị: ………………………
Đơn vị công tác: ……………………………………………………………
Hướng dẫn sinh viên: ………………………………………………………
Mã số sinh viên: ………………… Ngành: …………………………………
Tên đề tài hướng dẫn: ………………………………………………………
……………………………………………………………………………….
II. ĐÁNH GIÁ (Các đánh giá có điểm lẻ đến 0.1; điểm cuối cùng làm tròn đến 1
chữ số thập phân)
St
t

Nội dung đánh giá

Điể
Điể
m tối m
đa
đánh
giá

1

Trình bày nội dung (slide rõ ràng, ngắn gọn, đầy đủ, đúng giờ)

1.0

2

Trả lời câu hỏi của người phản biện

2.0

3

Trả lời các câu hỏi của thành viên hội đồng

2.0

4

Tinh thần, thái độ và cách ứng xử

1.0

5

Thực hiện các nội dung của đề tài (Về nội dung chuyên môn và 2.0
khoa học cũng như về phương pháp nghiên cứu, xử lý vấn đề
của ĐA, KLTN có gì đúng, sai, có gì mới, mức độ sáng tạo)

6

Mối liên hệ với những vấn đề liên quan ( cơ sở lý thuyết và các
hướng nghiên cứu khác có liên quan)

1.0

7

Tính ứng dụng thực tiễn (phạm vi và mức độ ứng dụng, triển
vọng của đề tài, tính mới, tính sáng tạo ...)

1.0

Tổng số

10

3

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

III. NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT:
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

NGƯỜI ĐÁNH GIÁ
(Ký và ghi rõ họ tên)

4

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ
NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BIÊN BẢN CHẤM BẢO VỆ TỐT NGHIỆP
I. Thời gian và địa điểm
1. Thời gian: …. h .….’ ngày …… /……. /………
2. Địa điểm: ……………………………………………………………
II. Thành phần
1. …………………………………….…….

Chủ tịch.

2. …………………………………………..

UV Thư ký

3. …………………………………………..

Ủy viên.

4. …………………………………………..

Ủy viên.

5. …………………………………………..

Ủy viên.

III. Kết quả đánh giá hội đồng
Stt Mã
SV*

Sinh viên

Điểm
chấm
của
CBHD

Điểm
chấm
của
PB

ĐTB
của
HĐBV

Điểm học
phần

Điểm học
phần

(thang
điểm 10)

(thang điểm
chữ)

* Có phiếu chấm của các ủy viên hội đồng kèm theo.
* Mã SV: Sử dụng khi có sinh viên trùng họ và tên.
CHỦ TỊCH

THƯ KÝ

5

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

PHỤ LỤC
PHỤ LỤC BẢN VẼ12

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................11
1.1.

Giới thiệu sản phẩm..................................................................................................................13

1.1.1.

Các sản phẩm ống thép:..................................................................................................13

a)

Ống thép sản xuất trong nước.................................................................................................13

b)

Ống thép nhập khẩu.................................................................................................................14

1.1.2.

Chức năng cơ bản.............................................................................................................15

1.1.3.

Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống:....................................................................16

a)

Biến dạng dẻo kim loại:............................................................................................................16

b)

Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công:.................................................18

c)

Nguyên lý biến dạng khi cắt:....................................................................................................18

2.1.

Các phương pháp cắt................................................................................................................22

2.1.1.

Cưa....................................................................................................................................22

2.1.2.

Cưa lọng............................................................................................................................23

2.1.3.

Cắt xoay hay cắt ống dạng vòng.....................................................................................25

2.1.4.

Cắt Dập..............................................................................................................................26

2.1.5.

Những tiến bộ trong công nghệ cắt.................................................................................27

2.1.6.

Kết luận.............................................................................................................................28

2.2.

Phân tích phương án chọn thiết kế máy..................................................................................29

2.2.1.

Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt:..................................................29

2.2.2.

Nguyên tắc hoạt động:.....................................................................................................29

2.2.3.

Kết luận:............................................................................................................................30

2.3.

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY........................................................................................................31

2.3.1.

Sơ đồ động và nguyên lý làm việc....................................................................................31

a)

a) Sơ đồ động............................................................................................................................31

b)

Nguyên lý hoạt động của máy :................................................................................................31

2.3.2.

Chọn động cơ....................................................................................................................32

a)

Xác định công suất động cơ......................................................................................................32

b)

Xác định số vòng quay:.............................................................................................................33

c)

Chọn động cơ............................................................................................................................33

2.3.3.

Xác định công suất, mômen và vòng quay trên trục.......................................................33

a)

Công suất...................................................................................................................................33

b)

Số vòng quay.............................................................................................................................34

c)

Mômen xoắn trên trục:.............................................................................................................34
6

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.3.4.

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Tính bộ truyền đai............................................................................................................34

a)

Chọn loại đai.............................................................................................................................34

b)

Tính đường kính bánh đai, chiều rộng bánh đai, chiều dài đai, khoảng cách trục.................35

c)

Xác định số đai .........................................................................................................................36

2.3.5.

Tính toán thiết kế trục......................................................................................................38

a)

Chọn vật liệu.............................................................................................................................38

b)

Xác định sơ bộ đường kính trục...............................................................................................38

c)

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực...........................................................38

d)

Thiết kế trục..............................................................................................................................38

2.3.6.

Tính toán động lực học và kết cấu máy...........................................................................46

a)

Tính toán hệ thống khí nén:.....................................................................................................46

b)

Tính toán xy lanh tạo lực cắt:...................................................................................................47

3.1.

Thiết kế quy trình chế tạo trục ................................................................................................50

3.1.1.

Phân tích chi tiết và chọn phôi.........................................................................................50

a)

Phân tích chức năng làm việc và tính công nghệ của chi tiết..................................................50

b)

Xác định dạng sản xuất.............................................................................................................50

c)

Phương pháp chế tạo phôi.......................................................................................................51

d)

Xác định lượng dư gia công......................................................................................................52

3.1.2.

Quy trình công nghệ và tính toán chế độ cắt..................................................................52

a)

Lập thứ tự các nguyên công.....................................................................................................52

b)

Thiết kế các nguyên công..........................................................................................................52

3.2.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC VÀ VỎ CON LĂN.....................................86

3.2.1.

Phân tích chi tiết...............................................................................................................86

a)

Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết :........................................................86

b)

Phân tích tính công nghệ trong kết cấu...................................................................................87

3.2.2.

xác định phương pháp chế tạo phôi :..............................................................................87

3.2.3.

Thiết kế bản vẽ chi tiết, lồng phôi :..................................................................................88

3.2.4.

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết.................................................................88

3.2.5.

Quy trình công nghệ gia công chi tiết..............................................................................89

3.2.6.

Trục con lăn.......................................................................................................................94

a)

xác định phương pháp chế tạo phôi :......................................................................................94

b)

Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết.........................................................................94

4.1.Cấu trúc máy.................................................................................................................................103
4.1.1.

Cụm giá đỡ......................................................................................................................103

4.1.2.

Cụm cữ so dao................................................................................................................104
7

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4.1.3.

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Cụm thân máy.................................................................................................................104

a)

Khung......................................................................................................................................104

b)

Động cơ và bộ tryền động......................................................................................................104

c)

Bộ truyền chuyển động..........................................................................................................104

d)

Bộ dao.....................................................................................................................................104

4.1.4.

Lắp ghép máy..................................................................................................................104

a)

Cần quan tâm..........................................................................................................................104

b)

Sơ đồ lắp ghép........................................................................................................................107

c)

sơ đồ lắp ghép máy ................................................................................................................108

4.15. Hình ảnh lắp ghép thực tế......................................................................................................112
4.2.

Kiểm tra chất lượng lắp ráp....................................................................................................115

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................116

8

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Hình 0. 1 Người công nhân cắt ống băng máy đá......................................15
Hình 0. 2 Cắt ống bằng máy cắt................................................................15
Hình 1. 1Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại...................................................20
Hình 1. 2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại...............................21
Hình 1. 3- Các giai đoạn của quá trình cắt.................................................24
Hình 1. 4 Hình vẽ tính toán lực cắt............................................................25
Hình 2. 1 Cưa.............................................................................................27
Hình 2. 1: Cưa lọng....................................................................................29
Hình 2. 2: Cắt xoay....................................................................................30
Hình 2. 3 : Cắt dập.....................................................................................32
Hình 2. 4- Sơ đồ cơ cấu tay quay con trượt................................................35
Hình 2. 6: Sơ đồ động................................................................................38
Hình 2. 7 Chọn động cơ.............................................................................39
Hình 2. 8 Biên dạng đai..............................................................................42
Hình 2. 9: Biểu đồ momen.........................................................................49
Hình 2. 10 Hình vẽ tính tổng lực căt..........................................................57
3.1.

Thiết kế quy trình chế tạo trục .......................................................................59
Hình 3. 1 Nguyên công 1...........................................................................62
Hình 3. 2 Nguyên công 2...........................................................................63
Hình 3. 3 Nguyên công 3...........................................................................68
Hình 3. 4 Nguyên công 4...........................................................................73
Hình 3. 5 Nguyên công 5...........................................................................78
Hình 3. 6 Nguyên công 6...........................................................................86
Hình 3. 7 Nguyên công 7...........................................................................91

Hình 3. 8 Nguyên công 8...........................................................................95
Hình 3. 9 Nguyên công 9...........................................................................98
Hình 3. 10 Kiểm tra....................................................................................99

3.2.

Chi tiết gối đỡ.................................................................................................99
Hình 3. 11 Tạo phôi..................................................................................106
Hình 3. 12 : Bản vẽ nguyên công phay đáy A..........................................107
Hình 3. 13: Bản vẽ nguyên công phay mặt đế trên...................................114
Hình 3. 14: Bản vẽ nguyên công khoan, khoột 2 lỗ 17..........................119
Hình 3. 15: Bản vẽ nguyên công khoét, doa 55.....................................126
9

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Hình 3. 16: Nguyên công cắt rãnh phanh.................................................131
Hình 3. 17: Sơ đồ nguyên công kiểm tra..................................................133
Hình 3. 18: Bản vẽ lắp đồ gá nguyên công khoét, doa lỗ 55.................134
3.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC VÀ VỎ CON
LĂN 137
Hình 3. 19 Nguyên cống 1.......................................................................142
Hình 3. 20: NGUYÊN CÔNG II: TIÊN BỀ MẶT CON LĂN.................143
Hình 3. 21.NGUYÊN CÔNG III: KHỎA MẶT CON LĂN....................144
Hình 3. 22: Nguyên công IV: tiên 2 bề mặt lắp ổ bi.................................145

3.3.6.

TRỤC CON LĂN..................................................................................146
Hình 3. 23 Nguyên công 1......................................................................148
Hình 3. 24: Nguyên công II : khỏa mặt , khoan tâm.................................149
Hình 3. 25: Nguyên công III:tiên bề mặt con lăn.....................................151
Hình 3. 26: Nguyên công IV :tiên 2 bề mặt lắp ổ bi.................................152
Hình 3. 27: Nguyên công V tiên 2 đầu trục về ........................................153
Hình 3. 28: Nguyên công VI: kiểm tra.....................................................154

4.1.Cấu trúc máy....................................................................................................155
Hình 4. 1: Hình 3d của máy......................................................................155
Hình 4. 2 Sơ đồ lắp ghép máy..................................................................160
c) sơ đồ lắp ghép máy ......................................................................................161
Hình 4. 4: Cụm giá đỡ..............................................................................161
Hình 4. 5: Cụm cữ so dao.........................................................................162
Hình 4. 6: Cụm thân máy.........................................................................164
Hình 4. 7 Hình ảnh sản phẩm...................................................................167

10

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành các nội dung nghiên cứu của đồ án, nhóm

thực hiện đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và ủng hộ nhiệt tình của các Thầy, cô và
bạn bè trong khoa Cơ khí.
Trước tiên, nhóm xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Văn Quê,
người hướng dẫn khoa học, đã có những định hướng và tận tình chỉ bảo nhóm trong
suốt quá trình thực hiện đồ án.
Do năng lực còn hạn chế nên trong đề tài nghiên cứu khoa học còn không tránh khỏi
những sai xót, nhóm thực hiện đề tài mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
Thầy, cô để đồ án được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Nhóm đồ án

11

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

GIỚI THIỆU
Lý do chọn đề tài
Hiện nay việc sử dụng các loại ống trong các kết cấu rất phổ biến, đa dạng, điển hình
như các khớp nối, con lăn… với đặc điểm là dễ dàng tháo lắp, có thể tái sử dụng và
mang lại hiệu quả kinh tế cao .Nhằm mục đích nâng cao năng suất cắt gọt chúng em
chọn đề tài máy cắt ống tự động gia công ống có đường kính ϕ27- ϕ42

Hình 0. 1 Cắt ống bằng máy cắt

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đầu máy cắt ống tự động.
Ứng dụng kết kết quả tính toán vào thiết kế và chế tạo mô hình, từ đó ứng dụng thực
tế.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu là một số loại đầu máy cắt ống hiện có trên thị trường.
Phạm vi nghiên cứu:
Do điều kiện hoàn cảnh và thời gian có hạn nên nhóm chỉ tập trung nghiên cứu và
phân tích nguyên lý hoạt động, cấu tạo cơ bản của một số bộ phận chính của đầu máy
cắt ống hiện có trên thị trường.
Phương pháp nghiên cứu:
Do đầu máy cắt cây là sản phẩm đã xuất hiện ở Việt Nam, các sản phẩm ngoài thực tế
chưa nhiều dẫn đến nhóm không được tiếp cận trực tiếp với đầu máy cắt ống để tìm
hiểu.Vì vậy, việc đầu tiên nhóm nhanh chóng tìm kiếm và nghiên cứu kỹ về sản phẩm
dựa vào các loại tài liệu có liên quan đến máy cắt ống như qua sách vở, các nguồn tài
12

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

liệu trên internet và tạp chí khoa học trong và ngoài nước. Qua nghiên cứu, tìm hiểu,
nhóm đã đưa ra được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy một cách hợp lý nhất và
đã được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Văn Quê.
Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Quê, nhóm đã từng bước đi vào tìm hiểu và
thiết kế các bộ phận chính của máy,vẽ mô phỏng và kiểm nghiệm bằng các phần mềm
đã được học như: Autocad, Solidwork, Inventor… sau đó xuất và chỉnh sửa bản vẽ.

Do thời gian có hạn nên cũng không thể tránh được những sai sót trong quá trình làm
đề tài. Nhóm mong được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để có thể
hoàn thiện đồ án tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Chương I.

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG

I.1. Giới thiệu sản phẩm
I.1.1.Các sản phẩm ống thép:
Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các nghành xây dựng và công nghiệp: ống dùng
dẫn nước, dẫn dầu dẫn khí, ống làm nồi hơi, ống dùng sản xuất các kết cấu xây dựng
như giàn không gian, ống thử siêu âm trong cột bê tông, ống dùng sản xuất các kết cấu
cơ khí, sản xuất khung xe đạp xe máy,….
a) Ống thép sản xuất trong nước
Hiện tại ở Việt Nam chỉ có các nhà máy sản xuất ống thép hàn với đường kính lớn nhất
đến 219mm, ống thép hộp 60mmx120mm, ống thép đúc chưa sản xuất được và nguyên
liệu là thép cuộn cán nóng, cán nguội hầu hết là nhập khẩu.
Ở Miền Bắc có 3 nhà sản xuất lớn đó là Vinapipe (Liên doanh Việt Nam-Hàn Quốc),
Ống thép Hoà Phát, Ống thép Việt Đức sản xuất các loại ống thép hàn mạ kẽm, ống
thép hàn đen, ống thép hình vuông chữ nhật. Và các nhà sản xuất nhỏ khác sản xuất
các loại ống tròn đen, ống hộp: Ống thép 190(HPhòng), Hanistco (Hà Nội), Minh
Ngọc, Nhật Quang, Quang Minh, Sao Việt (Hà Nội), Sao Đỏ (Hải Dương),.
Có thể chia làm 3 nhóm sản phẩm sau:
+ Ống thép hàn mạ kẽm nhúng nóng: đường kính từ 21(Dn15) đến đk 114mm
(DN100) dùng chủ yếu cho hệ thống dẫn nước theo tiêu chuẩn BS1387-1985, ASTM
A53A
+ Ống thép tròn hàn đen: đường kính từ 12.7 mm đến 127mm dùng chủ yếu cho cơ
khí, hàn kết cấu tiêu chuẩn BS 1387-1985, ASTM A53, JIS G3192; ống thép vuông,

chữ nhật từ 10×10 cho đến 60x120mm dùng cho cơ khí kết cấu tiêu chuẩn KSD 3568,
ASTM A500
+ Ống thép hàn đen cỡ lớn: đk từ 141, 168, 219mm dùng dẫn nước, dẫn dầu, kết cấu
tiêu chuẩn ASTM A53, API 5L.

13

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

b) Ống thép nhập khẩu
Ngoài ống thép sản xuất trong nước thì Việt Nam nhập khẩu các loại khác để đáp ứng
nhu cầu trong nước về các sản phẩm ống đúc dùng cho cơ khí chế tạo, dẫn dầu dẫn
khí, các ống có kích cỡ lớn mà trong nước không sản xuất được.
+ Ống thép đúc: đường kính từ 21mm đến 700mm hoặc lớn hơn được nhập chủ yếu từ
Trung Quốc, Nga theo các tiêu chuẩn GB/T, GOST, ASTM, API, DIN… phục vụ cho
việc chế tạo đường hơi, dẫn dầu, đóng tàu,…
+ Ống thép hàn cỡ lớn: đường kính từ 273mm trở lên trên 1000mm cũng được nhập
chủ yếu từ Trung Quốc, Nga, Hàn Quốc, Đài Loan. Sản xuất theo công nghệ hàn
thẳng, hoặc hàn xoắn.

14

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Bảng 1.1 Bảng kích thước của ống thép:
Đườn Khối lượng (kg/m)
g
kính Độ dày thành ống (mm)
ngoài
0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0
(mm)

13.8 0.20 0.23 0.26 0.30 0.33 0.36 0.39
1
4
7
0
2
5
7
15.9 0.23 0.27 0.30 0.34 0.38 0.42 0.45 0.53 0.57
2
1
9
7
4
2
9
4
1

19.1 0.20 0.32 0.37 0.41 0.46 0.50 0.55 0.64 0.68
8
6
2
8
3
9
4
4
9
21

0.46 0.51 0.56 0.61 0.71 0.75 0.85 0.90 1.00
0
0
0
0
0
9
8
7
4

22.2 0.32 0.37 0.43 0.48 0.54 0.59 0.64 0.75 0.80
6
9
3
6
0
3

6
1
4
25.4 0.37 0.43 0.49 0.55 0.61 0.68 0.74 0.86 0.92
3
5
6
7
9
0
0
2
2
27
31.8
34

0.59 0.65 0.72 0.78 0.91 0.98 1.10 1.17 1.30
3
8
3
8
7
1
9
3
0
0.62 0.69 0.77 0.85 0.93 1.08 1.15 1.31 1.38 1.53
2
9

6
3
0
3
9
1
6
7
0.74 0.83 0.91 0.99 1.15 1.24 1.40 1.48 1.64 1.88 2.04 2.28 2.445
8
1
3
5
9
0
3
4
6
7
7
6

38.1

0.74 0.83 0.93 1.02 1.11 1.30 1.39 1.57 1.66 1.84 2.12 2.30 2.56 2.748
7
9
2
4
6

0
2
5
6
8
0
0
9

42

0.82 0.92 1.02 1.13 1.23 1.43 1.53 1.73 1.83 2.04 2.34 2.54 2.83 3.037
4
6
8
0
2
5
6
8
9
0
1
0
9

49

0.96 1.08 1.20 1.32 1.43 1.67 1.79 2.03 2.15 2.38 2.73 2.97 3.32 3.555
2

1
1
0
9
6
5
2
0
5
8
2
2

60

1.47 1.61 1.76 2.05 2.20 2.49 2.63 2.92 3.36 3.65 4.08 4.368
2
8
4
6
2
3
8
8
2
0
2

76

2.05 2.23 2.60 2.79 3.16 3.34 3.71 4.26 4.63 5.18 5.552
15

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

2
90

8

9

4

4

8

7

9

7

6

2.65 3.09 3.31 3.75 3.97 4.40 5.06 5.50 6.15 6.588
2
2
2
1
0
8
3
0
3

114

3.92 4.19 4.75 5.03 5.59 6.42 6.97 7.81 8.364
1
9
7
5
1
5
9
0

140

5.16 5.84 6.18 6.87 7.89 8.58 9.60 10.28
1
7
9

4
9
2
6
7

I.1.2. Chức năng cơ bản
Máy gia công được các loại phôi có biên dạng ống tròn có đường kính từ
Máy cắt nhanh, cắt được nhiều kích cỡ chiều dài
Trong quá trình cắt không để lại phoi cắt
I.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép ống:
a) Biến dạng dẻo kim loại:
Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn
hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ .Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai
đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải
trọng
P

Pd

Δdh

Δd

Δl

Hình 1. 1Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại
-Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất,
đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng.
-Khi tải trọng từ Pdh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai đoạn

biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên
nó .
16

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

-Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại
đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim loại bị phá huỷ .
Đó là giai đoạn phá huỷ : tinh thể kim loại bị đứt rời .
Trong kim loại đơn tinh thể các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật tự xác định,
mỗi nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của nó (Hình 2.2- a).



a)



b)







d)

c)

Hình 1. 2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể kim loại
Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị biến dạng .
Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi,
các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng , nếu thôi tác dụng
lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu (Hình 2.2-b).
Khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi thì 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 .
Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí mới đối
xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh. Các nguyên tử kim loại
trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh .
Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo
trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn hồi nhưng
chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu . Đây là giai đoạn
thứ hai của quá trình cắt kim loại, giai đoạn này xảy ra trước quá trình kim loại bị phá
huỷ hay quá trình kim loại bị cắt đứt .
17

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Trong quá trình biến dạng dẻo kim loại vì ảnh hưởng của các nhân tố như : nhiệt độ
không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều, ma sát
ngoài vv... đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất dư , bên trong bất cứ kim loại biến
dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư, sau khi thôi tác dụng ứng suất dư vẫn còn
tồn tại .
b) Sự thay đổi tính chất của thép ống trong quá trình gia công:
Khi cắt tính chất của thép ống bị thay đổi. Sở dĩ như vậy là trong quá trình cắt biến
dạng dẻo nguội làm cấu trúc tinh thể thay đổi: mật độ khuyết tật tăng lên mạnh mẽ dẫn
tới độ bền kim loại tăng lên, kích thước và hình dạng các hạt kim lọai cũng như hướng
của trục tinh thể thay đổi làm phát sinh ứng suất dư và xuất hiện những mặt trượt kích
thích quá trình hóa già của kim loại.
a)Sự hóa già do biến dạng:
Hệ quả của sự hóa già kim loại là giảm tính dẻo (độ giãn dài tỷ đối giảm) và nâng
cao tính bền của kim lọai (trở lực biến dạng, giới hạn chảy và độ cứng tăng).Sự hóa
già biến dạng xảy ra không đồng đều, trước tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại tại
các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và các bon cao, chủ yếu là ở mặt trượt, tại đây
đặc biệt có nhiều lệch
Đối với thép các bon thấp, sự hóa già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sau khi
biến dạng dẻo nguội; cường độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi
trường xung quanh và thời gian.
b)Mặt trượt:
Mặt trượt là những dấu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra. Mặt ttrượt xuất hiện
tại vùng gần mép cắt, làm giảm độ nhẵn bóng bề mặt. Sự xuất hiện các mặt trượt có
liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi. Sự không đồng đều này là do
sự hóa già trong quá trình biến dạng gây ra. Trên vùng bề mặt này sau khi cắt có thể
quan sát thấy những phần lồi lõm tương ứng với các mặt trượt.
c)Sự phát sinh hiện tượng ăn mòn:
Trong quá trình xảy ra biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hóa bền. Sự hóa bền
cùng với một số hiện tượng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại giảm

đi. Tuy vậy, do những điều kiện không giống nhau, sự thay đổi hình dạng của các phôi
kề nhau sau khi cắt sẽ phát sinh những ứng suất dư tế vi. Những ứng suất dư này khi
có sự ăn mòn sâu và các tinh thể sẽ làm suy yếu liên kết ở biên giới giữa các hạt và có
thể gây ra những mầm giòn tự phát của các sản phẩm kim loại hoặc bán thành phẩm.
c) Nguyên lý biến dạng khi cắt:
Quá trình cắt được chia làm hai giai đoạn:
+ Giai đoạn ép vào kim loại: Lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ
kim loại nhưng chưa làm đứt chúng
+ Giai đoạn cắt : Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào nhau làm các thớ kim loại bị trượt
và tách khỏi nhau
18

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi và cắt chia, nhằm
xác định các thông số cần thiết cho việc tính toán công nghệ .
Trong quá trình tách một phần kim loại này ra khỏi phần kim loại khác có thể chia
thành các giai đoạn riêng biệt:

n

n

n

n

n

n

Hình 1. 3- Các giai đoạn của quá trình cắt
Ở giai đoạn đầu của quá trình cắt biến dạng dẻo tập trung ở mép làm việc của lưỡi
cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H2.4-a)
Giai đoạn hai bắt đầu khi có sự chuyển dịch tương đối giữa phần này với phần kia của
ống (H2.4-b) Ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, bóng và được san phẳng
bởi lực ma sát F hướng theo bề mặt bên của lưỡi dao
Do sự tiến lại gần nhau của các lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó tính
dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn 3. Các vết nứt xuất hiện, phát triển và phá
huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu
khác của tấm (H2.4-c). Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trước mép làm việc của lưỡi
dao trong ống, vì vậy các vết nứt gọi là các vết nứt phá vỡ trước.
b)Phương pháp xác định lực cắt:
Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm:
Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công thức tính
toán lực cắt:
Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:
Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:
P=p.q [ N]
19

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Trong đó : p là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công.
q là diện tích tiết diện phoi sắt
Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần đúng với
trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ cứng HB
của vật liệu (nếu là vật liệu dòn).
Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:
p= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo.
q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn.
Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại.
Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt người ta
thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb).
Hình vẽ tính toán lực cắt:

n

f m/s

P
n

fm/s1

a

h

fm/s1

n

n

d

Hình 1. 4 Hình vẽ tính toán lực cắt
Dựa vào công thức thực nghiệm trên ta tính được :
ADCT: p=(2,5÷4,5) σb
Ta có σb=(360÷610) N/mm
Lấy σb= 450N/mm
=> p=(2,5÷4,5)450 N
= 1125÷ 2025N
=>chọn p= 1500 N
20

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Ta lại có: fms= pµ
Có µ= 0.74
fms= p.µ = 0,74 .1500 = 1110 N
Ta tính lực ma sát tại hai con lăn và chi tiết:
Ta có: f m/s1= P.sinα
Để f m/s1 lớn nhất góc α lớn nhất => α=455

Vậy f ms1 lớn nhất bằng : 1060,7 N
Ta có tam giác nối của hai tâm con lăn và tâm chi tiết ta có được là tam giác vuông
cân.
Do dải ống của chúng ta từ Ø23- Ø42 ta có thể giới hạn đươc khoảng cách d ( khoảng
các điều chỉnh hai con lăn và chiều cao để dao làm việc).
+Với Ø23 ta có: d= 66 mm
Với Ø42 ta có: d= 86 mm
Ta có khoảng thay đổi khoảng cách con lăn : 66 < d < 86
Khoảng cách thay đổi : 46 < h <57

21

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Chương II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT ÔNG TỰ ĐỘNG
II.1. Các phương pháp cắt
II.1.1. Cưa

Hình 2. 1 Cưa
Cưa là một trong những phương pháp linh hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất để cắt
ống. Cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ.
Một cưa nguội thường cắt một ống tại một thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt một bó
ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.
Vấn đề quan trọng nhất trong ứng dụng cưa là dùng đúng lưỡi cưa cho ống được cắt.
Trong tất cả các ứng dụng cưa, số răng cần thiết trên lưỡi dao được xác định dựa trên

số lượng răng tiếp xúc tối đa với các ống trên vòng cung cắt. Số răng quá ít tiếp xúc
với ống làm giới hạn tốc độ sản xuất và gây rung động. Số răng quá nhiều tiếp xúc với
ống làm cho phoi cắt bị kẹt vào răng, có thể gây ra hiện tượng vỡ răng, lưỡi dao.
Hai loại máy cưa thường được sử dụng là cưa nguội và cưa lọng.
Về nguyên tắc, cưa nguội cũng giống như tiện và phay. Kim loại được loại bỏ bằng
cách cắt với răng càodương. Thiết kế của lưỡi cưa cho cưa nguội thường là dạng răng
thường, nhưng những răng khác cũng được sử dụng. Trên các ống thành dày, cần vát
mép để loại bỏ phoi. Vùng cắt được làm mát bằng cách bôi trơn với nhũ tương dầu hòa
tan hoặc dầu tổng hợp trực tiếp vào khu vực cắt. Hệ thống chảy tran có thể được sử
dụng để cung cấp một lượng lớn nước làm mát, cần thiết cho các ứng dụng thành ống
dày.
22

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Quá trình cưa nguội đã được dùng cho nhiều loại máy, với các mức độ năng suất khác
nhau. Một đầu cưa đơn cắt một ống trong 1 lần gia công, nhưng nó có thể cắt một bó
ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.

Lợi thế của cưa nguội:
- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ.
- Cưa nhiều đầu có năng suất cao.
- Có thể cưa ống hình vuông, hình chữ nhật, cũng như hình tròn
- Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày
- Cưa vật liệu từ thép mềm đến thép không gỉ.

- Đặc biệt cưa một đầu có thể cắt góc và cắt xiên
- Các đầu ống khi cưa có chất lượng hoàn thiện tốt nếu lưỡi cưa sắc –giảm thiểu ba vớ
và biến dạng - Có thể cưa một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.
- Một số cưa có thể cưa 2 ống đường kính ngoài 1,25-in tại một thời điểm.
Nhược điểm của cưa nguội:
- Do toàn bộ vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi nên có thể gây ra trầy xước hay
các vấn đề khác trong quá trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo.
- Có thể cần làm sạch ống
- Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì.
- Trên cưa nhiều đầu, thời gian chuyển đổi độ dài phần ống cưa và thay lưỡi dao có thể
lâu, tùy thuộc vào số lượng của cưa đầu sử dụng.
- Cần thường xuyên mài lưỡi khi cắt các vật liệu nhất định do đó có thể làm giảm năng
suất sản xuất. - Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa
- Ống rất mỏng có thể bị méo
II.1.2. Cưa lọng
Hình 2. 1: Cưa lọng

23

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Cưa lọng phù hợp để cắt 1 bó ống thành các đoạn ống ngắn hơn. Nó có thể cắt một bó
lớn, lên đến 40 x 40 in các ống dày vuông và chữ nhật. Không có phương pháp nào tốt
hơn để làm điều này một cách hiệu quả hơn. Tuy nhiên, các ống có xu hướng xê dịch
trong quá trình cắt bó, gây ra đầu cắt không vuông góc. Ống tròn có thể quay trong chu

kỳ cắt, do đó, có thể là cần thiết để hàn bấm các đầu ống để ngăn chặn các ống chuyển
dịch và quay. Điều này có thể tốn thời gian và lãng phí.
Cưa lọng ít hữu dụng trong việc cắt một ống duy nhất, mặc dù một số cưa lọng đầu
đơn có thể cắt xiên 1 ống. Máy này thích hợp nhất để cắt đường kính ngoài lớn hơn 5”
và thành ống dày.
Lợi thế của cưa lọng:
- Cắt một bó nhiều ống.
- Cắt góc và cắt xiên trên các đầu cưa đặc biệt
Nhược điểm của cưa lọng:
- Việc hàn bấm 1 đầu của bó ống có thể cần để ngăn chặn các ống chuyển dịch và
quay.

24

Trường đại học công nghiệp Hà Nội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

II.1.3.

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Quê

Cắt xoay hay cắt ống dạng vòng

Hình 2. 2: Cắt xoay
Máy cắt ống dạng vòng hay cắt ống xoay đã được sử dụng trong ngành công nghiệp
trong hơn 50 năm. Ban đầu nó được sử dụng trong ngành công nghiệp ống nhôm để
cắt ống điều hòa không khí. Khi công nghệ đã tiên tiến, phạm vi của nó đã được mở
rộng cho tất cả các loại nguyên vật liệu và sản phẩm.

Cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng liên quan đến việc cắt ống tròn bằng cách sử
dụng một lưỡi cắt quay xung quanh chu vi ống. Ống này được đặt trên các con lăn sao
lưu trong khi lưỡi dao quay thì nó cắt vào ống.
Bởi vì không có rãnh cắt hoặc các mạt thép được tạo ra, không có vật liệu bị mất đi.
Thay vào đó, vật liệu ống được dời-đẩy về phía mỗi bên mặt của lưỡi dao cắt. Đây là
lý do tại sao một góc nhỏ được tạo ra ở đầu ống cắt. Một phần vật liệu được đẩy vào
đường kính trong của ống và một phần được đẩy ra đường kính ngoài, tạo ra một sự
phình nhẹ ở đầu ống cắt.
Phương pháp này là thích hợp để cắt các phần ống thẳng 20 - đến 25-ft, hoặc cắt một
ống dạng cuộn, có thể được tháo cuộn và nắn thẳng trong quá trình cắt.
Các ứng dụng chính cho các phương pháp cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng là gia
công chế tạo ống nhôm cho hệ thống điều hòa không khí của ô tô, các hệ thống vận
chuyển chất lỏng của ngành ô tô, cắt ống đồng cho ngành ống gió và điều hòa không
khí HVAC, và ở một mức độ nào đó, các bộ phận bằng thép carbon nói chung.
Máy cắt ống xoay hay cắt ống dạng vòng truyền thống có xu hướng để làm sai lệch
đường kính trong ống. Công nghệ cải tiến đã được phát triển để cố gắng cải thiện chất
lượng cắt và giảm độ méo ID.
Lợi thế của máy cắt ống xoay/máy cắt ống dạng vòng
- Không có tiêu hao vật liệu cắt.
- Không có ba vớ đáng kể.
- Không có rãnh cắt hoặc mạt thép được tạo ra
- Có thể được tích hợp với các hoạt động phụ như soi rãnh và vát mép
25

Trường đại học công nghiệp Hà Nội