Thiết kế và chế tạo mô hình máy dập mini sử dụng khí nén để biến dạng phôi kim loại tấm

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (899.09 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY DẬP MINI SỬ DỤNG KHÍ NÉN

ĐỂ BIẾN DẠNG PHÔI KIM LOẠI TẤM

Nguyễn Thị Thu Trang

*

, Nguyễn Hữu Hưởng

Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

*

Tác giả liên hệ:

Ngày nhận bài: 28.11.2018

Ngày chấp nhận đăng: 20.02.2019

TÓM TẮT

Thiết kế mơ hình máy dập mini sử dụng khí nén dựa trên cơ sở trang thiết bị hiện có và áp dụng các phần mềm
thiết kế kỹ thuật kết hợp với kết quả nghiên cứu tính tốn. Mơ hình này được ứng dụng chủ yếu vào việc phục vụ
đào tạo và nghiên cứu khoa học. Các thông số công nghệ của máy được tính tốn, xác định và lựa chọn dựa vào
hình dáng, kích thước và vật liệu của chi tiết cần chế tạo. Máy dập mini sử dụng khí nén có thể chế tạo được nhiều
dạng chi tiết nhờ vào việc thay đổi nhanh chóng, thuận tiện kết cấu và hình dáng của khn dập. Trên cơ sở bản vẽ
thiết kế tiến hành chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết máy, lắp ráp thành mơ hình máy hồn chỉnh và ứng dụng vào việc
gia cơng tạo hình kim loại tấm.

Từ khóa: Máy dập, kim loại tấm, khí nén, biến dạng, thiết kế kỹ thuật.

Design and Manufacture of Mini-Stamping Machine with Compressed Air

for Deformmation of Sheet Metal

ABSTRACT

A mini-stamping machine model using compressed air was designed on the basis of the existing equipment and
technical design softwares combined with the results of calculations. The machine model is intended for use in
training and scientific research. Technological parameters of the machine were calculated, determined and selected
based on the shape, size and materials of the parts to be manufuctered. Mini stamping machine using compressed

air can be fabricated in variable types of parts thanks to the quick, convenient structure and shape change of the
forming machine. Based on the design drawings, the parts and part cluster were manufactured and assembled into a
complete machine model and applied to the processing of sheet metal forming.

Keywords: Stamping machine, sheet metal, compressed air, deformation, technical design software.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, trong nhiều ngành sân xuỗt nhỵ:
in t, thit b y tế, hàng không, hàng tiờu
dựng, thit b cụng nghip, rỗt nhiu chi tit ỵc
ch tọo t phụi tỗm vi kớch thỵc khỏc nhau,
phôi chðu tác động trăc tiếp bći áp lăc cûa khí
nén để täo hình, vĆi mýc đích làm biến dọng phụi
tỗm ban ổu thnh cỏc chi tit cú hỡnh dỏng v
kớch thỵc mong mun. Trong cỏc mỏy dêp dùng
khí nén, khơng khí nộn cú ỏp lc ỵc dén tÿ
máy nén khí truyền vào khoang chĀa cûa xi lanh
thûy lăc phía trên phụi. p suỗt tọo ra bìng

khơng khí nén khơng lĆn lím, nên máy dờp bỡng
khớ nộn thỵng dựng để gia công biến däng cỏc
phụi tỗm múng (Phọm Vởn Ngh, 2011).

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

phỉn cịn läi chû yếu là biến däng đàn hi hoc
bin dọng do nhú v hổu nhỵ cỏc chi tit ỵc
bin dọng trọng thái nguội (Nguyễn Mêu
Đìng, 2006).

Trong phäm vi bài viết đi vào nghiên cĀu để

tính tốn, thiết kế và chế täo mơ hình máy dêp
mini sā dýng khí nén để täo hình một số däng
chi tiết, phát huy hiệu q tính cơng nghệ cûa
dêp täo hình, phýc vý nghiên cĀu khoa học và
đào täo chuyên môn.

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Vật liệu nghiên cứu

Một số däng máy dêp täo hình bìng khơng
khí nén có mặt trên thð trỵng hoc ang ỵc
s dýng trong một số cĄ sć sân xuỗt ln nhú;
thit b mỏy nén khí, các hệ thống van điều
khiển, van phân phối; một số vêt liệu sā dýng
để chế täo chi tiết máy (Træn Vën Đðch, 2006).

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cĀu tổng hĉp tài liệu lý thuyết về:
thiết kế chi tiết máy, công nghệ chế täo máy,
công ngh tọo hỡnh kim loọi tỗm, thit k khuụn
dờp tỗm, h thng thỷy lc khí nén, vêt liệu
kim lội, mt s dọng chi tit ỵc ch tọo bỡng
cụng ngh dờp tỗm phự hp.

Nghiờn cu lý thuyết quá trình biến däng
bìng cơng nghệ cít hình, đột lỗ, công nghệ dêp

vuốt làm cĄ sć cho việc tính tốn, lăa chọn kết cỗu,
kớch thỵc v õm bõo khâ nëng làm việc cûa
mỏy, cỷa khuụn sau khi ch tọo v ỵa s dýng.

2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm

Thiết kế các chi tiết máy và hệ thống mơ
hình tổng thể cûa máy dêp mini sā dýng khơng
khí nén trên phỉn mềm kỹ tht 2D, 3D. Tính
tốn, lăa chọn hệ thống máy nén khí, xy lanh và
một số thiết bð phý trĉ.

Chế täo các chi tiết máy và tồn bộ mơ hình
máy trên cĄ sć kết q mơ hình đã thiết kế và
các thiết bð hiện có. Ứng dýng mơ hình này để
thăc hiện q trình gia cơng biến däng dẻo một
số däng chi tit t phụi kim loọi tỗm.

3. KT QU VÀ THÂO LUẬN

3.1. Lựa chọn nguyên lý kết cấu của máy 
dập mini sử dụng khí nén

3.1.1. Thân máy

Qua khâo sát, phân tích một số sân phèm
máy có mặt trên th trỵng hoc ó ỵc ch tọo
v ỵa vào sā dýng, tác giâ la chn kt cỗu
mỏy gồm các phỉn chính là: Thân máy, hệ
thống khí nén, hệ thống khn dêp.

Thân máy gồm các chi tiết chính là: trờn
v dỵi ỵc lớp rỏp vi bn trý mỏy, cỏc chi
tit ỵc ch tọo bỡng thộp CT3. Khung máy líp
vĆi hệ thống khí nén ć phía trên v ỵc iu
khin bỡng h thng van điều chỵnh, đế khn
sẽ líp vĆi các bộ khn tỵng ng cỷa tng chi
tit cý th, lớp vi h thng dộn hỵng v ỵc
liờn kt vi dỵi cỷa mỏy. Ngồi ra cón có
khung đĈ tồn bộ máy đâm bâo độ chính xác gia
cơng, tính thốm m v thuờn tin cho ngỵi s
dýng (Hỡnh 1).

Ghi chú: 1. Đế dưới; 2. Trụ máy; 3. Đế trên; 4. Đế khuôn

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Bâng 1. Thành phần hóa học của khơng khí

N2 O2 Ar CO2 H2 Ne.10-3 Kr.10-3 X.10-6 He.10-3

Thể tích (%) 78,08 20,45 0,93 0,03 0,01 1,8 0,1 9 0,5

Khối lượng (%) 75,51 23,01 0,04 1,286 0,001 1,2 0,3 40 0,07

Nguồn: Bùi Hải Triều và cs., 2006

Hình 2. Sơ đồ phân bố biến dạng khi cắt đột

3.1.2. Hệ thống khí nén

Sā dýng hệ thng mỏy nộn khớ cung cỗp

ngun khụng khớ nộn, ỏp suỗt cao. Khi lm vic,
mỏy nộn khớ sẽ hút khơng khí ngồi khí quyển
và đèy vào hệ thống. Thành phæn húa hc cỷa
khụng khớ khụ ỵc xỏc nh nhỵ trong bõng 1.

Ngoi cỏc thành phỉn hóa học trên thì
khơng khí khơ cịn có thêm býi bèn, hĄi nỵc v
mt s tọp chỗt khác tùy thuộc vào điều kiện
thąi tiết khí hêu.

Hệ thống khí nén cûa máy gồm các phổn
nhỵ sau:

Th nhỗt l phổn tọo khớ nộn: ồy l phổn
quan trng nhỗt trong quỏ trỡnh hột động cûa
tồn hệ thống khí nén. Ở đåy tọo ra khớ nộn sõn
sinh ỏp suỗt chờnh lch vi ỏp suỗt khụng khớ
mụi trỵng;

Th hai l bỡnh tớch khớ nộn v ỵng dộn
khớ nộn: Cú chc nởng dộn khớ nộn ỏp suỗt cao
n bỡnh tích khí và dén đến nĄi tiêu thý.
Thành phæn này khá đĄn giân chỵ l nhng
ỵng ng nha chu lc;

Th ba là xy lanh khí nén: Có nhiệm vý
biến đổi nởng lỵng tớch lỹy trong khớ nộn

thnh nởng lỵng chuyn ng thợng, nghùa l
thnh lc v quóng ỵng;

Th tỵ l các phỉn khác trong hệ thống khí
nén: Thiết bð van điều khiển hệ thống khí nén,
đồng hồ đo ỏp suỗt lm vic.

3.1.3. H thng khuụn to hỡnh

Trong q trình tính tốn và thiết kế khn
phâi gín vĆi việc gia cơng tÿng chi tiết có hỡnh
dỏng v kớch thỵc cý th. Vi mụ hỡnh máy dêp
dùng khí nén này, nhóm tác giâ lăa chọn khn
cít hình, đột lỗ và dêp vuốt để täo hình một số
chi tiết đĄn giân. Chày và cối cûa khuụn ỵc
la chn ch tọo bìng vêt liệu thép C45 (Trổn
Vởn ch, 2006).

Kớch thỵc cỷa cối cít hình và đột l trũn,
cú mt bớch ỵc ch tọo theo tiêu chn OCT
16641-80, khơng có mặt bích theo tiêu chuẩn

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

vào vêt liệu trong thąi gian vut, nhng ch
lỵn trũn, cỏc mép vát chuyển tiếp, các gą chặn
quá cëng. iu ny õnh hỵng ln n chỗt
lỵng cỷa chi tit sau khi dêp.

Khi cít hình và đột lỗ ổ biến däng bao trùm
toàn bộ chiều dày phôi, ngay sát mép làm vic
cỷa chy v ci. ng suỗt phỏp sinh ra khi cít
hình đột lỗ phân bố trên ổ biến däng không đồng
đều, điều này dén đến să phân bố biến däng

khơng đều trong các lĆp kim lội song song vĆi
mặt phỵng cûa phơi trên toàn bộ chiều dày.
Träng thỏi ng suỗt v bin dọng khi cớt hỡnh,

t lỗ đều là träng thái khối (Hình 2).

Dêp vut ỵc tin hnh trong khuôn bao
gồm các bộ phên lm vic nhỵ: ci cú mộp lm
vic ỵc lỵn trũn, chy dờp vut v tỗm chn
phụi. Gia chy v ci dờp vuốt có một khe hć Z,
trð số cûa Z phý thuc vo phỵng phỏp dờp (cú
bin múng hoặc khơng biến móng thành). Khi
dêp vuốt ngoäi lăc ỵc truyn qua chy, tỏc
dýng vào phæn đáy cûa chi tiết dêp vuốt, cịn
phỉn vnh cỷa phụi vộn ỵc tă do và không
chðu tác dýng cûa ngội lăc (Nguyễn Mêu Đìng,
2006) (Hình 3).

Hình 3. Sơ đồ khuôn dập vuốt

Ghi chú: 1. Đồng hồ áp; 2. Ống dẫn khí; 3. Bình chứa khí; 
4. Bánh xe; 5. Motor

Hình 4. Máy nén khí áp suất làm việc 8 kG/cm2

3.2. Cơ sở tính tốn, lựa chọn hệ thống 
thiết bị khí nén của máy

3.2.1. Máy nén khí

Ngày nay do nhu cỉu sā dýngmáy nộn khớ
rỗt ln trong cỏc ngnh cụng nghip, nờn ỏp

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Khi lỵng: 15 kg; Dung tớch bỡnh: 9 lớt
Cụng suỗt ng c: 0,75 HP

in ỏp/tổn s: 220 V/50 Hz
p suỗt lm vic: 8 kg/cm2

Thi gian nộn ổy bỡnh hi: 1 phỳt
Lỵu lỵng khớ: 60 lớt/phỳt

Kớch thỵc: 57 ì 24 ì 51 cm
3.2.2. Xi lanh khí nén

Tùy thuộc vào nhu cæu sā dýng là lăc truyền
động tác động theo câ hai chiều chuyển động nên
lăa chọn loäixi lanh tác động kép. Chuyển động
tiến lùi cỷa piston ỵc iu khin bỡng van
phõn phi. Mc dự ỵng kớnh cûa piston và lăc
tác động bći mộtxi lanh khícó liờn quan nhỵng
chỳng khụng tợ l thuên vĆi nhau. Lăc truyền
động có thể sā đýng ỵc trờn xi lanh tỏc động
kép có giá trð lĆn hn trong trỵng hp xi lanh
tác động đĄn (Bùi Hâi Triều và cs., 2006).

Cën cĀ vào thơng số máy nén khí và phäm
vi nghiên cĀu cûa ti la chn ỵc xi lanh
SC 100 × 50 (Hình 5) vi ỵng kớnh piston:
D = 100 mm; hành trình piston: h = 50mm.

Tÿ đị tính tốn, xác nh ỵc lc truyn
ng cỷa xi lanh theo công thĀc:

F = P.A

Trong ũ: P - ỏp suỗt khớ nộn cung cỗp
(kg/cm2)

A - Diện tích cûa piston (cm2)

P = 8 (kg/cm2)- thông số đã cho cûa máy

A = R2 = 3,14. 52 = 78,5 (cm2)

F = 8. 78,5 = 628 (kg)
3.2.3. Một số thiết bị khác

- Bộ điều áp khí nén: Cơng dýng là cën
chỵnh áp lăc cho thiết bð vên hành trĄn chu, giĂ
cho áp suỗt ổu vo v ra cú mc cõn bỡng.
Việc chỵnh áp này nhìm giỳp vic vờn hnh
thit b ỵc n nh, an ton v cú ỏp xuỗt lm
vic phù hĉp

- Van gạt điều khiển bằng tay: Hệ thống
khí nộn ỵc liờn kt bi nhiều bộ phên vĆi
nhau, trong đò van iu khin khớ nộn ũng vai
trũ rỗt quan trọng cho q trình hột động cûa
hệ thống. Van gät taykhí nén là loọi van c

ỵc iu khin bỡng tay, phỉn tay gät giĂ vai
trđ làm đñn bèy trong việc vên hành sā dýng
van. ChĀc nëng chính cûa nị là để kiểm sốt tốc
độ, địng ngít dịng khí nén trong q trình sā
dýng. Trên cĄ sć đò, lăa chọn loäi van gät
SOLENOLD - Model: HV-02

- Ống dẫn khí nén: Khi la chn ỳng loọi
v ỳng kớch thỵc cỏc ỵng ng dộn khớ l rỗt
quan trng, nú s õnh hỵng v liờn quan n:
Lỵu lỵng khớ qua hệ thống, không cách máy
nén khí đến thiết bð sā dýng khí nén. Nếu máy
nén khí chỵ cách xa mt vi một, cú th s dýng
cỏc ỵng ống nhó hĄn so vĆi việc máy nén khí
đặt cách xa. Sā dýng ống dén khí bìng nhăa có
thể giúp dễ dàng líp đặt và tiết kiệm chi phớ,
khụng cổn bỗt k dýng cý đặc biệt nào, cüng
khơng cỉn hàn. Dăa vào mơ hình thiết kế hệ
thống máy và mýc đích sā dýng ó la chn
ỵc ng dén khí bìng nhăa.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Hình 6. Bân vẽ đế trên của mơ hình máy dập mini

Hình 7. Bân vẽ đế dưới của mơ hình máy dập mini 
3.3. Thiết kế và chế tạo một số chi tiết

chính của máy dập mini bằng khí nén

3.3.1. Đế máy và khung trụ máy

Một số yêu cæu đặt ra đối vĆi hệ thống mơ
hình máy dêp bỡng khụng khớ nộn l:

- Kt cỗu nhú gn, linh hột trong gia cơng;
- Có thể gia cụng tọo hỡnh ỵc nhiu dọng
chi tit khác nhau nhą vào việc thay i hỡnh

dỏng kt cỗu khuụn s cho ra các däng chi tiết
cị hình dáng và kớch thỵc mong mun;

- Cú th s dýng ỵc ngun khớ nộn t
xỵng gia cụng hoc trc tip t mỏy nộn khớ;

- Lm vic ỵc n nh, õm bâo độ bền và
độ tin cêy trong quá trình sā dýng.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

tiếp đến quá trình máy làm việc. Đế mỏy ỵc
ch tọo bỡng vờt liu thộp CT3 (Trổn Vởn ch,
2006) v ỵc kt hĉp vĆi hệ thống khung trý
máy làm nhiệm vý đĈ toàn bộ cĄ cỗu mỏy.
3.3.2. Khung tr dn hng

Khung trý mỏy õnh hỵng trc tip n
chớnh xỏc cûa máy dêp, nó có thể làm sai lệch vð
trí, làm biến däng các liên kết hoặc có thể làm
gãy vĈ hệ thống máy, do đị u cỉu khung máy
phâi cĀng vĂng, đâm bâo độ chính xác khi gia
cụng, kớch thỵc v hỡnh dáng cûa khung trý
máy cho trong hỡnh 8, s lỵng l 4 trý và vêt

liệu chế täo là thép C45 (Lờ Cụng Dỵng, 1996).
3.3.3. khuụn

khuụn gồm đế khuôn trên và khuụn
dỵi, ch tọo bỡng thép CT3 (Træn Vën Đðch,
2006). Trong ũ, khuụn dỵi (Hỡnh 9a) ỵc
gỏ lớp lờn dỵi cỷa mỏy v s ỵc lớp vi
phổn ci dờp, trờn khuụn dỵi cú lớp hai trý
dộn hỵng õm bõo cho khuụn làm việc ổn đðnh,
chính xác. Đế khuụn trờn (Hỡnh 9b) ỵc liên
kết vĆi hệ thống chặn phôi, chày dêp và đðnh
hỵng lm vic theo trý dộn hỵng lớp
khuụn dỵi.

Hỡnh 8. Bõn v tr khung ca mỏy dp mini bằng khí nén

(a) (b)

</div>