Thiết kế máy cán ren 35 sản phẩmphút

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Lời Cảm Ơn
5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, đến bây
giờ em đã tiến gần hơn tới với ước mơ, mong mỏi, là ước vọng của cha mẹ đó hoàn
thành luận văn tốt nghiệp để trở thành một kỹ sư cơ khí. Trong suốt thời gian qua,
ngoài sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ, ủng hộ rất lớn từ gia đình,
Thầy cô và bạn bè. Nhưng em vẫn chưa một lần có thể nói lời cảm ơn đến mọi người.
Và bây giờ, khi sắp tốt nghiệp, em xin gửi những lời cảm ơn đó vào cuốn luận văn tốt
nghiệp này.
Không lời nào có thể diễn tả hết công ơn của cha mẹ. Cha mẹ đã dạy dỗ con từ
lúc nhỏ đến bây giờ và cha me luôn là chỗ dựa vững chắc cho con.Vì vậy, con muốn
gửi lời cảm ơn chân thành của mình trước tiên chính là cha mẹ. Con cảm ơn cha mẹ
nhiều lắm.
Kính thưa các thầy cô, các thầy, cô trong trường đã tận tình chỉ bảo và hướng
dẫn không chỉ kiến thức trong trường học mà còn kiến thức ngoài xã hội, lý lẽ ký năng
làm một người kỹ sư, một con người chân chính. Vì lẽ đó mà em muốn gửi lời cảm ơn
chân thành của em đến các thầy, cô và đặc biệt là thầy Trần Thiên Phúc. Em rất chân
thành cám ơn thầy Trần Thiên Phúc, đã nhiệt tình hướng dẫn những điểm thiếu sót,
những kinh nghiệm về thực tế, cổ vũ động viên em không phải bằng những lời nói ngọt
ngào mà bằng tinh thần trách nhiệm của một giảng viên, một trụ cột vững chắc Bách
Khoa. Em xin chân thành cám ơn thầy rất nhiều.
Em cũng xin gởi lời cám ơn đến tất cả những người bạn của mình, tập thể lớp
CK14KTK, các anh chị làm việc tại trung tâm hỗ trợ sinh viên và việc làm trường Đại
học Bách Khoa, đã động viên, hỏi thăm và khích lệ tinh thần mỗi khi em mệt mỏi, vui
buồn. Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến các thành viên của diễn đàn BK-K14, diễn dàn
khoa học công nghệ Meslab.org, nhóm tải báo đã chia sẻ kiến thức, tài liệu để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người !

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 1


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Tóm Tắt Luận Văn
Luận văn bao gồm 6 chương với nội dung được tóm tắt như sau:
Chương I. Mở đầu
Giới thiệu về đề tài nêu rõ mục tiêu ý nghĩa và phạm vi của đề tài luận văn
Chương II. Tổng quan về đề tài
Nêu lên tổng quan, lịch sử hình thành và phát triển của máy cán, máy cán ren bàn phẳng,
ưu điểm nổi trội của ren cán và ren cắt, được gia công thông thường. Giới thiệu một số
phương pháp tạo ren và một số loại máy hiện có trên thị trường. So sánh và chọn hướng
đi phát triển cho phương án thiết kế.
Chương III. Lựa chọn phương án truyền động
Liệt kê các phương án ý tưởng hiện có tiến hành phân tích và nêu lên ưu điểm nhược
điểm của các phương pháp cán ren, từ đó chọn phương án cán ren thích hợp nhất.
Chương IV. Thiết kế hệ thống truyền động
Cùng với bản vẽ kết cấu và phương án đã chọn, thực hiện tính toán thiết kế các chi tiết
truyền động của máy. Tính toán bằng tay kết hợp với sử dụng phần mềm hổ trợ thiết kế
do sinh viên tự tìm hiểu.
Chương V. Thiết kế hệ thống điện cho máy cán ren
Trình bày các thiết bị điện dùng cho máy cán ren và mạch điều khiển, mạch động lực
Chương VI. Vận hành bảo dưỡng

Cách thiết lập, vận hành máy cán ren. Xử lý một số sự cố có thể xảy ra. Bảo dưỡng và
bảo trì máy.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 2


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Mục Lục
Lời Cảm Ơn .................................................................................................................................... 1
Tóm Tắt Luận Văn .......................................................................................................................... 2
Mục Lục .......................................................................................................................................... 3
Danh Mục Bảng .............................................................................................................................. 6
Danh Mục Hình............................................................................................................................... 7

CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 9
1.1 Giới thiệu đề tài. ......................................................................................................... 9
1.2 Mục tiêu của đề tài. .................................................................................................... 9
1.3 Ý nghĩa của đề tài. ...................................................................................................... 9
1.4 Phạm vi giới hạn của đề tài ........................................................................................ 9

CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ..................................................................... 10
2.1 Tổng quan về máy cán ren ....................................................................................... 10
2.1.1. Sơ lược về cán ren ............................................................................................ 10
2.1.2. Lịch sử hình thành phát triển ............................................................................ 10

2.1.3. Ưu điểm của cán ren lăn ép so với cắt ren ........................................................ 11
2.2 Phân Loại máy cán ren ............................................................................................. 12
2.2.1. Bàn cán ren phẳng............................................................................................. 12
2.2.2. Cán ren bằng con lăn ........................................................................................ 17
2.2.3. Cán ren bằng đầu cán ren.................................................................................. 20
2.3 Phân tích ưu nhược điểm của từng loại .................................................................... 21
2.4 Chọn sơ bộ phương án cán ren ................................................................................. 22
CHƯƠNG III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ................................... 24

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 3


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

3.1 Sơ đồ khối tiến trình gia công .................................................................................. 24
3.2 Quy cách của sản phẩm chung ................................................................................. 25
3.3 Lựa chọn hộp giảm tốc ............................................................................................. 25
3.3.1. Phương án 1: hộp giảm tốc khai triển ............................................................... 25
3.3.2. Phương án 2: hộp giảm tốc bánh răng đồng trục .............................................. 26
3.3.3. Phương án 3: hộp giảm tốc bánh răng trục vít .................................................. 26
3.3.4. Phương án 4: hộp giảm tốc bánh răng hành tinh .............................................. 26
3.3.5. Lựa chọn phương án hộp giảm tốc ................................................................... 26
3.4 Lựa chọn phương án truyền động bàn cán ............................................................... 27
3.4.1. Phương án 1: sử dụng bánh đà .......................................................................... 27
3.4.2. Phương án 2: sử dụng tay quay......................................................................... 28

3.4.3. Lựa chọn phương án truyền động ..................................................................... 28
3.5 Phương án đẩy cấp phôi tự động .............................................................................. 28
3.5.1 Phương án 1 ....................................................................................................... 28
3.5.2 Phương án 2 ....................................................................................................... 28
3.6 Sơ đồ khối máy cán ren ............................................................................................ 29
3.7 Tổng kết phương án lựa chọn sơ đồ động máy cán ren bàn phẳng.......................... 29

CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ................ 31
4.1 Thông số thiết kế bán đầu ........................................................................................ 31
4.2 Phân phối tỷ số truyền .............................................................................................. 34
4.3 Tính toán bộ truyền đai ............................................................................................ 37
4.4 Tính toán cơ cấu làm việc chính .............................................................................. 41
4.4.1 Kích thước bộ truyền ......................................................................................... 41

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 4


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

4.4.2 Chọn ổ trục......................................................................................................... 42
4.4.3 Tính toán thiết kế khuôn cán ren ....................................................................... 44
4.5 Thiết kế cơ cấu cấp phôi .......................................................................................... 45
4.5.1 Mô tả .................................................................................................................. 45
4.5.2 Chọn khớp nối trục ............................................................................................ 46
4.5.3 Thiết kế hình dáng biên dạng cam của bánh đà ................................................. 48

4.6 Chọn máy cấp phôi................................................................................................... 51
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO MÁY CÁN REN...................... 53
5.1. Lựa chọn thiết bị điện ............................................................................................. 53
5.2. Mạch điều khiển ...................................................................................................... 54
5.3. Mạch động lực ......................................................................................................... 56
CHƯƠNG VI. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG ........................................................... 57
6.1 Quy trình khởi động ................................................................................................. 57
6.1.1 Cài đặt sơ bộ ...................................................................................................... 57
6.1.2 Thứ tự thực hiện chế độ máy ............................................................................. 57
6.2 Xử lý sự cố ............................................................................................................... 58
6.3 Bôi trơn và bảo quản ................................................................................................ 58
6.3.1. Nguyên tắc bảo quản và sử dụng ...................................................................... 58
6.3.2. Bôi trơn máy ..................................................................................................... 59
6.3.3. Bảo dưỡng máy ................................................................................................. 59
Kết Luận........................................................................................................................................ 61
Tài Liệu Tham Khảo ..................................................................................................................... 62

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 5


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Danh Mục Bảng
Bảng 2. 1 Một số máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng ..................................................... 14
Bảng 2. 2 Máy cán ren bàn phẳng đạt ngang .................................................................... 16

Bảng 2. 3 phân tích ưu nhược điểm từng loại máy ........................................................... 21

Bảng 4. 1 Bảng phân phối tỷ số truyền của hộp giảm tốc ................................................. 36
Bảng 4. 2 Bảng thông số thiết kế bộ truyền đai................................................................. 37
Bảng 4. 3 Bảng kết quả tính toán kiểm nghiệm bộ truyền đai .......................................... 37
Bảng 4. 4 Cơ tính của bạc tự bôi trơn................................................................................ 43
Bảng 4. 5 Bảng thông số kích thước khuôn cán ren .......................................................... 44
Bảng 4. 6 Catalog nhà sản xuất ......................................................................................... 48

Bảng 5. 1 Các thiết bị điện trong máy cán ren bàn phẳng ................................................. 53
Bảng 5. 2 Bảng tóm tắt kí hiệu sử dụng trong mạch điều khiển ....................................... 55

Bảng 6. 1 Đường kính phôi Bulong .................................................................................. 57
Bảng 6. 2 Sự cố có thể xảy ra theo các nguyên nhân và hướng giải quyết ....................... 58

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 6


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Danh Mục Hình
Hình 2. 1 Kết cấu bên trong ren cắt và ren ép ................................................................... 11
Hình 2. 2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren ép ............................................................ 11
Hình 2. 3 Vít me đai ốc bi gia công bằng phương pháp cán ............................................. 12
Hình 2. 4 Bàn cán ren phẳng ............................................................................................. 12

Hình 2. 5 Nguyên lý cán phẳng ......................................................................................... 13
Hình 2. 6 Máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng ................................................................. 14
Hình 2. 7 Máy cán ren bàn phẳng đặt ngang ..................................................................... 15
Hình 2. 8 Máy cán ren 2 con lăn ....................................................................................... 17
Hình 2. 9 Cán ren bằng con lăn ......................................................................................... 17
Hình 2. 10 Máy cán ren 2 con lăn ..................................................................................... 18
Hình 2. 11 Máy cán ren 3 con lăn ..................................................................................... 19
Hình 2. 12 Máy cán ren bằng đầu cán ren ......................................................................... 20

Hình 3. 1 Sơ đồ tiến trình gia công .................................................................................... 25
Hình 3. 2 Phương án bánh đà ............................................................................................ 27
Hình 3. 3 Phương án tay quay ........................................................................................... 28
Hình 3. 4 Sơ đồ khối .......................................................................................................... 29
Hình 3. 5 Sơ đồ động máy cán ren bàn phẳng ................................................................... 30

Hình 4. 1 Catalog bulong ................................................................................................... 31
Hình 4. 2 kích thước bulong trước khi cán ren.................................................................. 32
Hình 4. 3 Thông số kích thước của Phôi ........................................................................... 34
Hình 4. 4 Kết quả tính toán từ phần mềm inventor 2017 .................................................. 39
Hình 4. 5 Sản phẩm thiết kế từ phần mềm ........................................................................ 40
Hình 4. 6 Nguyên lý cơ cấu làm việc chính ...................................................................... 41
Hình 4. 7 Bạc tự bôi trơn ................................................................................................... 42
Hình 4. 8 Kích thước bạc tự bôi trơn ................................................................................. 43

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 7

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Hình 4. 9 Hình dáng ren theo tiêu chuẩn ........................................................................... 44
Hình 4. 10 Hình minh hoạ ................................................................................................. 46
Hình 4. 11 Khớp nối cầu.................................................................................................... 47
Hình 4. 12 Sơ đồ khớp cầu ................................................................................................ 47
Hình 4. 13 Phối hợp chuyển động của máy....................................................................... 49
Hình 4. 14 Đồ thị biểu diễn quy luật của cơ cấu cam lệch tâm ......................................... 50
Hình 4. 15 Bài toán tìm tâm cam ....................................................................................... 50
Hình 4. 16 Kết quả thiết kế biên dạng cam ....................................................................... 51
Hình 4. 17 Kết quả thiết kế cam ........................................................................................ 51
Hình 4. 18 Máy cấp phôi rung bằng phễu cấp phôi .......................................................... 51

Hình 5. 1 Mạch điều khiển ................................................................................................ 55
Hình 5. 2 Mạch động lực ................................................................................................... 56

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 8


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu đề tài.

Trong giai đoạn phát triển kinh tế hiện nay đồng thời với sự tiến bộ không ngừng
của Khoa Học Kỹ Thuật, tự động hóa ngày càng được mở rộng và phát triển. Các máy
móc chuyên dụng phục vụ cho việc sản xuất hàng loạt xuất hiện đóng vai trò rất quan
trọng trong việc phát triển sản xuất. Đi với nó đó là những thay đổi cải tiến không ngừng
và dể thấy nhất đó là bulong đai ốc.
Các phương pháp gia công tạo ren qua nhiều thời kỳ để lại cho chúng ta rất nhiều
các phương pháp với ưu nhược điểm khác nhau. Như phương pháp tiện ren, phương pháp
phay ren, phương pháp mài ren, phương pháp gió lốc, phương pháp cán ren, phương pháp
taro. Và trong đó nổi bậc nhất đó là phương pháp cán ren cho năng suất và chất lượng sản
phẩm cao nhất nhờ sự biến dạng dẻo bề mặt của bulong. Đồng thời phương pháp này
cũng giảm được phôi liệu vì trong phương pháp gia công cán ren không thoát phoi.
1.2 Mục tiêu của đề tài.
Mục tiêu của đề tài là chọn lựa thiết kế máy cán ren cho bulong. Phù hợp cho một
số công ty sản xuất bulong đai ốc, đáp ứng yêu cầu về năng suất và chất lượng sản phẩm,
phù hợp với quy trình sản xuất tự động của công ty.
1.3 Ý nghĩa của đề tài.
Đưa ra và phân tích những phương án cho đề tài máy cán ren ứng dụng cán bulong
đai ốc. Giúp sinh viên củng cố toàn bộ kiến thức đã được học vào thiết kế một chiếc máy
hoàn chỉnh.
1.4 Phạm vi giới hạn của đề tài
Thiết kế và tính toán máy cán ren, bằng tay và kiểm nghiệm lại bằng phần mềm
tính toán.
Sản phẩm thiết kế gồm một bản thuyết minh và đầy đủ các bản vẽ, mô phỏng hoạt
động 3D.
Vì giới hạn ở kinh phí nên không sản xuất máy.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 9

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
2.1 Tổng quan về máy cán ren
2.1.1. Sơ lược về cán ren
Cán ren (lăn ép ren) là phương pháp gia công không phoi. Phôi được đặt giữa các dụng
cụ lăn ép (bàn lăn hoặc con lăn) dưới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết gia công hình
thành các vết lăn ép của dụng cụ. Theo kết cấu của dụng cụ cán ép có thể phân ra làm 2 loại
chính là bàn lăn và con lăn. Lăn ép ren có thể gia công ren ngoài cũng như ren trong, ren một
đầu mối và nhiều đầu mối. Lăn ép ren là một trong nhưng phương pháp chế tạo ren năng suất
cao và kinh tế nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng hàng loạt. Lăn ép ren dựa trên
quá trình biến dạng dẻo của vật liệu để hình thành ren nên có thể nâng cao độ nhẵn bề mặt và
độ bền của ren. Ngoài ra so với cắt ren, lăn ép ren còn có ưu điểm là hạ giá thành sản xuất,
tiêu hao ít vật liệu, tiết kiệm vật liệu, thành phẩm có chất lượng tốt. Yếu tố hạn chế của phương
pháp lăn ép ren đó là độ cứng của vật liệu, hình dạng và kích thước của chi tiết. Khuyết điểm
của phương pháp này là hình thành độ cong trên bề mặt ren.

2.1.2. Lịch sử hình thành phát triển
Nửa cuối thế kỉ 19, cán hình thành sau quá trình phát triển của công nghiệp cán thép,
xuất hiện ý tưởng chế tạo vít bắt gỗ bằng phương pháp lăn ép 2 con lăn (Tài liệu “Screws and
Screw-making”, tác giả Britannia company, nhà xuất bản James H. Wood, 1892 – Chương
Machines for Screw-Making trang 161). Nhưng đến giữa thế kỉ 20, chủ đề “Ren vít chính xác
cho doanh nghiệp” bắt đầu hình thành máy cán ren chính xác đầu tiên (Công ty Precision
Screw Thread) và tiếp tục phát triển cho đến ngày nay.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 10


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

2.1.3. Ưu điểm của cán ren lăn ép so với cắt ren

Ren cắt

Ren lăn ép

Hình 2. 1 Kết cấu bên trong ren cắt và ren ép
So với ren gia công cắt, ren lăn ép thể hiện rõ những ưu điểm vượt trội về cơ tính, kết
cấu cũng như tiết kiệm vật liệu.
Kết cấu của ren lăn ép cho phép tăng thêm 30% cơ tính so với ren cắt bằng phương
pháp thông thường. Tăng độ cứng bề mặt ren, giới hạn bền, năng suất của ren

Ren cắt

Ren ép

Hình 2. 2 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren ép

Với cùng một kích thước ren giống nhau, phương pháp cán ren cho thấy sự tiết kiệm
vật liệu nâng cao giới hạn bền mỏi, không tạo phoi sau quá trình gia công, đồng thời bề mặt
gia công đạt độ bóng tốt.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 11


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Hình 2. 3 Vít me đai ốc bi gia công bằng
phương pháp cán
2.2 Phân Loại máy cán ren
Các máy cán (lăn, ép ren) có nhiều loại khác nhau, chia làm 2 loại chính với sự khác
nhau về kết cấu của dụng cụ cán (lăn, ép).
2.2.1. Bàn cán ren phẳng

Hình 2. 4 Bàn cán ren phẳng
Dùng trên máy cán ren thường và máy cán ren tự động. Bàn cán ren làm việc theo bộ,
có hai chiếc : một bàn không chuyển động, một bàn thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 12


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Hướng của góc nâng ren trên bàn cán ngược lại với hướng ren được cán.
Kích thước của bàn cán ren hệ mét có đường kính từ 16 ÷ 27mm. Kích thước của các
bàn cán để cán ren có đường kính nhỏ hơn 1,6mm và lớn hơn 27mm phụ thuộc vào loại máy
và được xác định cho từng trường hợp cụ thể.
Bàn cán ren phẳng khi cán các ren trên các sản phẩm có ≤ 600 Mpa thường được
chế tạo bằng thép X12M; X12Φ1.
Khi cán ren trên các sản phẩm có ≤ 850 Mpa thì bàn cán được chế tạo bằng thép
6X6B3MΦC có độ cứng HRC 57 ÷ 60.

Hình 2. 5 Nguyên lý cán phẳng
Bàn cán ren phảng có thể tạo ren đạt chính xác cấp 6. Bộ phận cơ bản, quyết định
quá trình tạo hình ren khi cán là phần tạo hình.
Nguyên lý làm việc là tạo ren trên chi tiết trụ nhờ chuyển động tịnh tiến và áp lực
của bàn ren tác dụng vào ren chi tiết cần tạo ren.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 13


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Một số loại máy tiêu biểu trên thị trường:
2.2.1.1. Máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng

Hình 2. 6 Máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng

Bảng 2. 1 Một số máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng
Đường
kính
Model
ứng
number
dụng
(mm)

Chiều
dài tối
đa sản
phẩm
(mm)

Kích thước
Chiều
hiệu chỉnh,
cao
Năng suất
dịch
Kích thước bên
bàn
Sp/phút
chuyển
ngoài (mm)
ren(m
bản ren

m)
(mm)

Công Trọn
suất
g
động lượn
cơ g(kg
(kW) )

TX-003

Φ1-3

20

350-400

51*64*19

25

930*550*1100

1

300

TX-004

Φ2-4

20

300-350

65*70*20

25

1220*570*140
0

1.5

450

TX3/16A

Φ2-5

50

180-200

90*75*25

55

1300*1200*12

00

4

1200

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 14


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

TX-6R

Φ3-6

75

160-185

90*105*25

80

1800*1300*16
00

5.5 1800

TX-8R

Φ3-8

120

125-160

108*127*2
125
5

2000*1150*17
00

7.5 1900

Nguyên làm việc của máy cán ren bàn phẳng đặt nghiêng: tạo ren trên chi tiết hình trụ
bằng cách nhờ chuyển động tịnh tiến và áp lực của bàn ren tác dụng vào ren chi tiết cần
tạo ren.
Ưu điểm: bàn cán ren được đặt nghiêng giúp máy có trọng tâm hạ thấp hơn so với loại
máy nằm ngang, quá trình cấp phoi và lấy phôi dễ dàng hơn loại máy nằm ngang.
Nhược điểm: chế tạo khó khi phải gia công các góc nghiêng của máy ở khung gầm, nên
giá thành của máy trên thị trường thường cao hơn máy đặt phẳng cùng năng suất. khó
thay đổi kích thước đường kính phoi cán.
Kết luận: Đây là mẫu máy đã được cải tiến từ loại máy nằm ngang với những ưu điểm
đặc tính để khắc phục tiếng ồn và rung của máy nằm ngang, máy hoạt động ít xảy ra trục

trặc và lấy phoi thoát phôi dễ dàng hơn.
2.2.1.2. Máy cán ren bàn phẳng đặt ngang

Hình 2. 7 Máy cán ren bàn phẳng đặt
ngang

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 15


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Bảng 2. 2 Máy cán ren bàn phẳng đạt ngang
Chiều dài
Đường kính/
Model
tối đa sản Năng suất
phạm vi
number
phẩm
Sp/phút
chiều dài
(mm)

Kích thước
bên ngoài

(mm)

Công suất
động cơ
(kW)

Trọng
lượng(kg)

TX-5

Φ0.8-3 / 525

25

130-180

1100*700*75
0

1.1

700

TX-10

Φ2-4 / 5-35

35

120-170

1400*900*11
00

1.5

1200

TX-15B

Φ2-5.5 / 565

65

120-160

1700*950*12
50

2.2

1500

TX15B-C

Φ2-5.5 / 592

92

130-140

1900*950*12
50

2.2

1680

120

80-100

3000*1300*1
400

5.5

3000

TX-24B Φ3-8 / 5-120

Nguyên làm việc của máy cán ren bàn phẳng đặt ngang : tạo ren trên chi tiết hình trụ
bằng cách nhờ chuyển động tịnh tiến và áp lực của bàn ren tác dụng vào ren chi tiết cần
tạo ren.
Ưu điểm: máy có chi phí chế tạo ít hơn loại máy nằm ngang cùng năng suất, tuy nhiên
vẫn đạt được năng suất mông muốn. Thiết kế đồ gá bàn cán dễ dàng hơn và dễ dàng thay
đổi kích thước đường kính cán.
Nhược điểm: những yếu tố độ rung ồn của máy và khó khăn ở khâu cấp phoi và lấy phôi
Kết luận: mặc dù đã xuất hiện dòng máy bàn cán đặt nghiêng nhưng dòng máy đặt

ngang vẫn không biến mất khỏi thị trường. Vì nó cũng nắm những ưu điểm nhiều người
hướng tới.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 16


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

2.2.2. Cán ren bằng con lăn

Hình 2. 8 Máy cán ren 2 con lăn
Cán ren được tiến hành trên máy bằng một bộ quả cán gồm 2 hoặc 3 quả cán.
Đường tâm của quá cán có thể song song hoặc không song song (cán bằng con lăn hơn
vòng) với đường tâm phôi, phôi quay tự do.
Số đầu mối dao động từ 2 đến 52, số đầu mối lớn hơn phụ thuộc vào đường kính
ren nhỏ và bước ren nhỏ hơn.
Thường người ta chế tạo máy cán ren theo 3 cấp chính xác: Độ chính xác bình
thường.

Hình 2. 9 Cán ren bằng con lăn

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 17

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Quả cán cấp chính xác 1 bảo đảm tạo ra ren có vung dung sai không thấp hơn 4h,
quả cán cấp chính xác 2 tạo ra ren có vùng dung sai không thấp hơn 6h.
Quả cán ren thường được chế tạo bằng thép X12M, X6BΦ X12Φ1 đối với các sản
phẩm có độ cứng HB 160 ÷ 200 và bằng thép 6X6B3MΦC đối với các sản phẩm có độ
cứng HB 370 ÷ 400.
Nguyên lý làm việc : chi tiết tạo ren được lăn giữa 2 con lăn quay cùng chiều.
Chi tiết và con lăn có tâm thẳng hàng hoặc chéo nhau. Con lăn chuyển động theo
chiều hướng kính hoặc phôi chuyển động hướng trục tạo hình vào bề mặt chi tiết tạo
ra biến dạng hình thành ren cho chi tiết cần tạo ren
Tham khảo 2 dòng máy cán có cùng nguyên lý trên thị trường
2.2.2.1. Máy cán ren bằng 2 con lăn

Hình 2. 10 Máy cán ren 2 con lăn

Thông tin sơ bộ về máy
Phạm vi ứng dụng:
Khả năng sản xuất ( năng suất):

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Thanh, ống, trục
4-20 sản phẩm /phút

Trang 18


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Ưu điểm: máy có chi phí chế tạo ít hơn máy cán ren bằng 3 con lăn cùng năng suất, tuy
nhiên vẫn đạt được hiệu quả mong muốn. Thiết kế chế tạo dễ dàng hơn và dễ dàng thay
đổi kích thước đường kính cán.
Nhược điểm: phoi, trục ống khi cán thường có sự cố bị trượt ra khỏi vị trí cán, và ren cán
không đẹp, chính xác bằng máy cán ren bằng 3 con lăn
Kết luận: đây là dòng máy dể thấy nhất trên thị trường và được nhiều người ưa chuộn
khi chọn đối tượng cán là thanh trục, nắm một ưu điểm mà máy cán ren 3 con lăn khó
khắc phục đó là dễ dàng thay đổi đường kính cán của trục, chi phí vận hành và chế tạo rẻ
hơn.
2.2.2.2. Máy cán ren bằng 3 con lăn

Hình 2. 11 Máy cán ren 3 con lăn
Thông tin sơ bộ của máy

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 19


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Ứng dụng:
ống, ống rỗng
Khả năng sản xuất ( năng suất):
4-20 sản phẩm /phút
Ưu điểm: máy có thể vận hành một con lăn chủ động quay cán hay đồng thười 2 hoặc 3
con lăn, sản phẩm có độ chính xác cao. Trong quá trình cán phoi trục ống không bị lệch
ra vị trí cán.
Nhược điểm: khó thay đổi đường kính cán, chi phí chế tạo cao hơn rất nhiều loại 2 con
lăn
Kết luận: Được dùng cho các đối tượng khách hàng có yêu cầu độ chính xác cao.

2.2.3. Cán ren bằng đầu cán ren

Hình 2. 12 Máy cán ren bằng đầu cán ren
Được thực hiện trên các máy tiện ren vít thông thương, máy khoan, máy tiện tự
động.
Được dùng phổ biến nhất là các loại đầu cán ren hướng trục tự mở đến cán các
ren ngoài có góc ren nhọn, sắc và cán các ren ngoài hình thang.
Các đầu mối cán ren có két cấu khác nhau để cán các loại ren một hay nhiều đầu
mối, phải hoặc trái trên phôi đặc hoặc rỗng. Các quả cán đều có phần cấu tạo hình ren và
phần sửa đúng. Bộ quả cán có bước ren giống như bước ren cần cán của bất kỳ đướng kính
ren nào trong một phạm vi đường kính nhất định. Các quả cán trong một bộ được phân biệt
bằng số thứ tự, xác định bằng lượng dịch chuyển của ren tới mặt đầu của quả cán, lượng
dịch chuyển này thay đổi liên tiếp trên mỗi quả cán để đám bảo gia công liên tục đường

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 20

Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

xoán vít trên chi tiết gia công.
Đường kính phôi để cán lấy gần đúng bằng đường kính trung bình của ren gia
công.
Trong trường hợp dùng máy có công suất lớn hoặc máy có chu kỳ làm việc tự
động thì tốc độ cán có thể tới 70 ÷ 80 m/ph đối với ren hệ mét bước nhỏ và tới 25 m/ph đối
với ren hệ mét bước lớn và ren thang. Độ bền của quả cán giảm đi 2 ÷ 3 lần nếu khi cán
trên các đầu của phôi có sẵn các đường xoắn.
Nguyên lý làm việc của phương pháp này là đầu cán ren được quay quanh trục, có
khoảng cách với cách mảnh dải quạt cố định không đổi. Chi tiết được lăn và hình thành
ren giữa đầu cán và dải quạt nhờ chuyển động quay của đầu cán. Trục quay có thể là máy
tiện ren vít thông thường, máy khoan, máy tiện tự động.
2.3 Phân tích ưu nhược điểm của từng loại
Bảng 2. 3 phân tích ưu nhược điểm từng loại máy
Bàn cán ren phẳng

Cán ren bằng con lăn

Cán ren bằng đầu cán ren

Khả năng tự động cao.

Khả năng tự động hoá thấp

Khả năng tự động hoá cao

Sản phẩm được hình thành
trong thời gian ngắn

Thời gian làm ra sản phẩm
thấp hơn

Sản phẩm được hình thành
trong thời gian ngắn

Năng suất lớn

Năng suất thấp hơn

Năng suất lớn

Sai số sản phẩm cán thấp

Sai số sản phẩm lớn

Sai số sản phẩm thấp

Đối tượng sản phẩm không
nhiều dùng chủ yếu cho
bulong và các sản phẩm có
chiều dài d giới hạn,
thường cho các chi tiết ren
ngắn.

Sản phẩm có chiều dài d

không giới hạ

Đối tượng sản phẩm không
nhiều dùng chủ yếu cho
bulong và các sản phẩm có
chiều dài d giới hạn,
thường cho các chi tiết ren
ngắn.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 21


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Hay có sự cố bị kẹt nhưng
ít hơn phương án 3

Khả năng làm việc ổn định
an toàn

Thường xuyên xảy ra sự cố
kẹt hỏng hóc

Chi phí chế tạo bàn cán
thấp nhất 3 phương án

Chi phí chế tạo bánh lăn
thấp

Chi phí chế tạo con lăn,
đầu cán lớn

Khó chuyển đổi đường
kính cán, quy trình chuyển
đổi phức tạp, nhưng không
cần thiết phải thay bàn cán

Dễ dàng thay đổi đường
kính cán, quy trình đơn
giản, không cần thay bánh
cán

Khó chuyển đổi đường
kính cán nhất, quy trình
thay đổi phức tạp, phải thay
mới hoàn toàn đầu cán

Giá thành khá cao

Giá thành rẻ nhất

Giá thành máy cao nhất
trong 3 loại máy

Chi phí vận hành bảo

dưỡng trung bình

Chi phí vận hành bảo
dưỡng thấp

Chi phí vận hành bảo
dưỡng cao

Máy có kích thước lớn
cồng kềnh

Máy có thể có kích thước
nhỏ nhất trong 3 loại

Máy có kích thước lớn
cồng kềnh

Vận hành ồn ào, bị rung
mạnh

Vận hành êm nhẹ

Vận hành êm nhẹ

Đối tượng sử dụng chủ yếu
Bulong

Trục, ống

Bulong

2.4 Chọn sơ bộ phương án cán ren
Dựa trên các tiêu chí:
-

Năng suất lớn (30-45 sản phẩm/ phút)
Khả năng tự động hoá cao (cấp phôi tự động)
Sai số thấp.
Dễ dàng chuyển đổi đường kính cán bulong.
Ít sự cố hỏng hóc.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 22


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

Dựa vào ưu nhược điểm, tính đa dạng trong sản phẩm của từng loại ren, em chọn
sơ bộ phương án cán ren Bàn cán ren phẳng để làm đề tài thiết kế, với:
-

Năng suất 35 sản phẩm/ phút.
Ứng dụng cho cán bulong M12 trở xuống.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 23


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

CHƯƠNG III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
3.1 Sơ đồ khối tiến trình gia công
Giới thiệu quy trình sản xuất cơ bản của bulong:
1. Dây chuyền xử lý nhiệt sợi thô
2. Kéo hoặc cán sợi thô đến đường kính cần thiết
3. Gia công tạo đầu lục giác của sản phẩm
4. Tạo ren trên phôi
5. Xử lý bulong bán thành phẩm bằng cách xử lý nhiệt theo
tiêu chuẩn (lò xử lý nhiệt)
6. Mạ kẽm
7. Đóng gói và đưa vào tiêu thụ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 24


Luận Văn Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cán Ren 35 Sản Phẩm/Phút

=> Mục tiêu của đề tài là giải quyết công việc ở mục 4

dạng chi tiết

cán

Hình 3. 1 Sơ đồ tiến trình gia
công
Phôi được cán 1 lần duy nhất để đạt sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật. Hiệu
suất cán phụ thuộc vào kích thước phôi và độ cứng của vật liệu.
3.2 Quy cách của sản phẩm chung
Sản phẩm là các bulong có kích thước M12 trở xuống. Chiều dài có ren của
Bulong từ 10mm đến 20mm, bước ren từ 0,8 đến 1,75mm.
3.3 Lựa chọn hộp giảm tốc
Trong khi làm việc số vòng quay của cơ cấu chính nhỏ hơn so với số vòng quay
của động cơ. Vì vậy để giảm số vòng quay từ động cơ trước khi truyền vào cơ cấu
chính, ta chọn dùng hộp giảm tốc. Ta có các phương án truyền động hộp giảm tốc
như sau:
3.3.1. Phương án 1: hộp giảm tốc khai triển
Truyền động bánh răng trụ được dùng để truyền chuyển động giữa các trục
song song nhau. Trong quá trình chế tạo và lắp ghép của bánh răng trục đơn
giản không cần đến máy và dao chuyên dụng, nhưng vẫn đảm bảo độ bền và
hiệu suất làm việc. với bộ truyền bánh răng trụ ta có: bộ truyền 1 cấp tỷ số

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc
SVTH: Phan Quang Tuấn

Trang 25