(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy đột thủy lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

C
C

R
L
.
T

U
D

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY ĐỘT THỦY LỰC

Người hướng dẫn

: ThS. TRẦN NGỌC HẢI

Người duyệt
: TS. ĐỖ LÊ HƯNG TOÀN
Sinh viên thực hiện : TRẦN QUỐC VŨ
Số thẻ sinh viên

: 101150057

Lớp

: 15C1A


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trần Quốc Vũ Số thẻ sinh viên: 1011150057
Lớp: 15C1A
Khoa: Cơ khí
Ngành: CN Chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế máy đột thủy lực
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Chiều dày thép
Smax: 50mm , max: 370mm
Vận tốc công tác:

5 mm/s

Vận tốc chạy không: 10 mm/s

C
C

R
L
.
T

Các số liệu khác tự chọn.

Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
3.1. Tổng quan các vấn đề liên quan và tính cấp thiết của đề tài.

U
D

3.2. Phân tích, thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy và thiết kế hệ thống thủy lực:
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy.
- Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực.
- Lựa chọn các phần tử thủy lực.
- Các tính tốn cần thiết cho hệ thống thủy lực.
3.3. Tính tốn sức bền và thiết kế kết cấu máy:
- Hệ thống dẫn hướng và khung chịu lực.
- Hệ thống dẫn động hiệu chỉnh.
- Bố trí kết cấu máy.
3.4. Thiết kế hệ thống điều khiển.
3.5. Xây dựng các bản vẽ nguyên lý và kết cấu máy.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bản vẽ các phương án:

1A0

- Bản vẽ sơ đồ động toàn máy:

1A0

- Bản vẽ lắp toàn máy:

5A0
ii


- Bản vẽ hệ thống điều khiển:
5. Họ tên người hướng dẫn:
Trần Ngọc Hải
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hoàn thành đồ án:

1A0
Phần/ Nội dung:

……../……./2020
……../……./2020
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2020
Trưởng Bộ môn Chế tạo máy
Người hướng dẫn

TRẦN NGỌC HẢI

C
C

R
L
.
T

U
D

iii


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, đất nước ta đang trong thời kỳ cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Và mục
tiêu trong tương lai là đưa nước ta trở thành một nước công nghiệp phát triển. Để thực
hiện được mục tiêu này thì cơ khí hóa đóng một vai trị vơ cùng quan trọng. Từ đó
Đảng ta đã chủ trương phát triển ngành cơ khí một cách nhanh chóng, trong đó việc
đào tạo thế hệ những người có chun mơn trong lĩnh vực này rất cần thiết.
Khoa học và công nghệ phát triển thì việc ứng dụng thành tựu khoa học vào sản
xuất và đời sống ngày càng phổ biến. Kéo theo đó là sự ra đời của vơ số máy móc
thiết bị mới, phương pháp mới phục vụ nhu cầu sản xuất. Làm cho số lượng, chủng
loại chi tiết ngày càng đa dạng và phong phú hơn. Trong số đó chi tiết lỗ chiếm số
lượng lớn. Các chi tiết lỗ xuất hiện trong nhiều lĩnh vực của đời sống như : xây dựng,

C

C

cầu đường, đóng tàu,…đặc biệt là trong cơ khí chế tạo máy. Vì vậy, để đáp ứng nhu
cầu ngày càng lớn của thị trường thì cũng xuất hiện nhiều phương pháp gia cơng lỗ

R
L
.
T

khác nhau trong đó có đột lỗ. Đây là là phương pháp gia công lỗ nhanh, đơn giản và có
thể gia cơng được nhiều lỗ có kích thước, biên dạng khác nhau.

U
D

Do nhu cầu cần thiết để tạo các loại chi tiết lỗ có biên dạng khác nhau như vậy.
Vì vậy em lựa chọn nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế máy đột thủy”. Đây là máy mang lại
nhiều năng suất và chất lượng mà lại cho được tải trọng lớn, nguyên lý hoạt động đơn
giản.
Bằng kiến thức học tập được tại nhà trường cùng với sự hướng dẫn tận tình của
thầy giáo ThS. Trần Ngọc Hải và các thầy cơ giáo trong khoa Cơ khí đã giúp em
hoàn thành nhiệm vụ đồ án này.
Tuy nhiên trong q trình tìm hiểu và tính tốn thiết kế máy khơng tránh khỏi
sai sót. Em rất mong sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cơ giáo để em hiểu kỹ hơn về lý
thuyết cũng như phương pháp thiết kế của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 06 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Trần Quốc Vũ

iv


LỜI CAM ĐOAN

Trong xã hội hiện nay, sự phát triển của khoa học cơng nghệ ngày càng
cao, có rất nhiều phát minh, rất nhiều máy móc được chế tạo để phục vụ lợi
ích của con người cũng như nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm.
Dựa trên những cơ sở và ý tưởng ban đầu những máy móc ngày càng hiện
đại hơn qua những lần cải tiến.
Đề tài “ thiết kế máy đột thủy lực” . Trong đề tài tốt nghiệp này, em
xin cam đoanlàm dưới sự góp ý và hướng dẫn trực tiếp của thầy Th.S
Trần Ngọc Hải khoa cơ khí. Tìm hiểu tài liệu về cơng nghệ dập nguội,
thủy lực khí nén và một số tài liệu liên quan.
Với đề tài thiết kế máy đột thủy lực em xin cam đoan tự thiết kế và tự
làm nếu có sự tranh chấp hay gian dối em xin hồn toàn chịu trách nhiệm.

C
C

R
L
.
T

U
D

Đà nẵng , ngày 26 tháng 06 năm 2020

Sinh viên thực hiện

Trần Quốc Vũ

v


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế máy đột thủy lực
Sinh viên thực hiện: TRẦN QUỐC VŨ
Số thẻ SV: 101150057 Lớp: 15C1A
Nội dung:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN.
Giới thiệu nhu cầu về sản phẩm lỗ trên thị trường, cơ sở lý thuyết về đột kim
loại. tính tốn lực đột sơ bộ, chọn lực đột để thiết kế máy, tính tốn các khác như lực
tháo phoi ra khỏi cối, lực tháo phôi ra khỏi chày. Giới thiệu các loại khn và u cầu
kỹ thuật.
Chương 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY VÀ THIẾT KẾ HỆ

C
C

THỐNG THỦY LỰC.

Trong chương này sẽ thiết kế sơ đồ nguyên lý máy gồm các yêu khi chọn máy,
phân tích và lựa chọn phương án động học. Tiếp theo hiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực

R
L
.

T

của máy và tính tốn và lựa chọn các phần tử thủy lực. Cuối cùng là các tính tốn cần
thiết cho hệ thống thủy lực như tính các thơng số của xylanh, áp suất và lưu lượng,..
Chương 3: TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ KIỂM TRA KẾT CẤU MÁY.
Kiểm tra bền đối với trụ piston và kiểm tr tính ổn định đối với trụ. Tính tốn các
mối ghép vít cấy ,tính tốn thiết kế và kiểm tra bền thân máy gồm thiết kế kết cấu
máy, tính ổn định, tính bulong ghép thân máy. Cuối cùng là thiết kế hệ thống dẫn
hướng và định vị bao gồm cơ cấu dẫn hướng ,cơ cấu chống xoay.
Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ SỮ DỤNG, VẬN HÀNH,

U
D

BẢO QUẢNG MÁY.
Trong chương này gồm hai phần chính. Đầu tiên là thiết kế hệ thống điều khiển
máy gồm sơ đồ nguyên lý và chu trình của máy, thiết lập sơ đồ động lực tổng quát,
thiết lập sơ đồ điện của máy và nguyên lý hoạt động của sơ đồ điện. phần cuối là sữ
dụng và vận hành máy gồm kiểm tra máy, chuẩn bị phôi liệu và bảo dưỡng máy.

vi


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................. 1
Chương 1 ......................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ........................................................... 1
1.1. Tổng quan về sản phẩm. .................................................................................... 1
1.1.1. Nhu cầu về sản phẩm của quá trình đột lỗ. ................................................... 1
1.1.2. Phân loại sản phẩm đột .................................................................................. 1

1.2. Cơ sở lý thuyết về đột lỗ kim loại. ..................................................................... 2
1.2.1. Định nghĩa và đặc điểm của q trình đột lỗ. ................................................ 2
1.2.2. Tính lực đột. .................................................................................................. 3
1.2.3. Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày. ................................................................ 6

C
C

1.2.4. Lực đẩy vật cắt ra khỏi cối. ........................................................................... 7

R
L
.
T

1.2.5. Yêu cầu công nghệ đối với sản phẩm lỗ đột. ................................................ 8
1.3. Giới thệu các loại khuôn và các yêu cầu kỹ thuật. ............................................. 12
1.3.1. Giới thiệu chung khuôn. .............................................................................. 12

U
D

1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn. ................................................................. 12
1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn ................................................................................. 13
Chương 2 ....................................................................................................................... 15
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THỦY LỰC .................................................................................................... 15
2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy. ..................................................................... 15
2.1.1. Mục đích và nội dung của công việc thiết kế sơ đồ nguyên lý. .................. 15
2.1.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy. .................................................................... 15

2.1.3. Phân tích và lựa chọn phương án động học. ............................................... 16
2.1.4. Đặc tính động học của máy ......................................................................... 23
2.2. Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực của máy. ......................................................... 24
2.2.1. Khả năng và hiệu quả của hệ thống thuỷ lực trong điều khiển máy. .......... 24
2.2.2. Phân tích và lựa chọn phương án kết cấu. ................................................... 25
2.2.3. Các phương pháp điều khiển thuỷ lực ......................................................... 28
2.3. Lựa chọn các phần tử thủy lực. .......................................................................... 29

vii


2.3.1. Bơm dầu. ..................................................................................................... 29
2.3.2. Xilanh thủy lực ............................................................................................ 30
2.3.3. Van tràn và van an toàn ............................................................................... 30
2.3.4 Van phân phối (van đảo chiều). .................................................................... 30
2.3.5. Thiết bị làm nguội dầu ................................................................................. 31
2.3.6. Bộ lọc dầu .................................................................................................... 31
2.3.7. Ống dẫn dầu ................................................................................................. 32
2.3.8. Đồng hồ đo áp suất ...................................................................................... 32
2.4 Các tính tốn cần thiết cho hệ thống thủy lực ..................................................... 32
2.4.1 Tính đường kính Piston, xylanh, cần đẩy mang khuôn ................................ 32
2.4.2. Lực ma sát giữa Piston và xylanh ................................................................ 33
2.4.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh ........................................................... 35

C
C

2.4.4. Tính áp suất (P) và lưu lượng (Q) ............................................................... 36

R

L
.
T

2.4.5. Tính sức bền của xylanh .............................................................................. 40
2.4.6. Tính tổn thất áp suất .................................................................................... 41
2.4.7. Tính và chọn các thơng số của bơm ............................................................ 42

U
D

2.4.8. Tính tốn cơng suất của động cơ điện ......................................................... 44
2.4.9. Tính tốn ống dẫn dầu ................................................................................. 44
2.4.10. Tính chọn van tràn và van an tồn ............................................................ 47
2.4.11. Lựa chọn van phân phối ............................................................................ 53
2.4.12. Chọn lọc dầu trong hệ thống ..................................................................... 55
2.4.13. Tính tốn thiết kế bể chứa dầu .................................................................. 55
2.5.14. Thiết bị làm nguội dầu ............................................................................... 58
CHƯƠNG 3: .................................................................................................................. 60
TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY ........................................ 60
3.1. Kiểm tra bền đối với trụ piston ........................................................................... 60
3.2. Kiểm tra tính ổn định đối với trụ piston ............................................................. 62
3.3. Tính tốn mối ghép vít cấy để cố định nắp xylanh vào thân xylanh .................. 63
3.4. Tính tốn thiết kế và kiểm tra sức bền thân máy................................................ 66
3.4.1. Tính tốn kết cấu cho thân máy................................................................... 66
3.4.2. Tính tốn ổn định cho thân máy .................................................................. 68
viii


3.4.3. Tính tốn bu lơng ghép thân máy ................................................................ 72

3.5. Hệ thống dẫn hướng và định vị. ......................................................................... 73
3.5.1 Cơ cấu chống xoay. ...................................................................................... 73
3.5.2 Cơ cấu dẫn hướng. ........................................................................................ 74
Chương 4 ....................................................................................................................... 77
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY VÀ SỬ DỤNG VẬN HÀNH, BẢO
QUẢN MÁY. ................................................................................................................ 77
4.1. Sơ đồ nguyên lý và chu trình của máy ............................................................... 77
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống ............................................................................ 77
4.1.2. Chu trình hoạt động của hệ thống ............................................................... 78
4.2. Thiết lập sơ đồ động lực tổng quát ..................................................................... 78
4.3. Thiết lập sơ đồ điện điều khiển của máy ........................................................ 79

C
C

4.4. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điều khiển. ....................................................... 80

R
L
.
T

4.4.1. Khởi động động cơ dẫn động bơm dầu ....................................................... 80
4.4.2. Quá trình ép chi tiết ..................................................................................... 81
4.4.3. Quá trình piston đi lên ................................................................................. 81

U
D

4.4.4. Hoạt động của hệ thống làm mát ................................................................. 81

4.5. Sử dụng và vận hành máy. ................................................................................. 81
4.5.1. Kiểm tra máy móc và chuẩn bị phơi liệu..................................................... 81
4.5.2. Bảo dưỡng máy ........................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 86

ix


Thiết kế máy đột thủy lực

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

1.1.

Tổng quan về sản phẩm.

1.1.1. Nhu cầu về sản phẩm của quá trình đột lỗ.
Ngày nay khi khoa học và công nghệ phát triển, ngày càng ứng dụng thành tựu
khoa học vào sản xuất và đời sống. Kèm theo đó thì nhu cầu cơ giới hóa và cơ khí hóa
ngày càng cao đỏi hỏi các máy nóc thiết bị càng phải đảm nhiệm nhiều chức năng,
công dụng khác nhau. Vậy nên những lại máy móc cũng như các linh kiện phụ trợ có
mặt ngày càng nhiều. Khơng những trong chế tạo máy mà còn trong cả xây dựng cầu
cống, hầm mỏ, nhà tiền chế,..
Sản phẩm lỗ là một trong những sản phẩm thông dụng nhất, được sữ dụng nhiều
nhất và có dộ chính xác cao. Ví dụ như trong máy móc thiết bị, muốn lắp ráp trục quây
vào thân máy ta tạo một lỗ tròn rồi lắp ổ bi, trục vào thân máy. Trong xây dựng, nhà

C
C

R
L
.
T

tiền chế,.. để lắp gắp các thanh thép với nhau ta có lỗ trịn và ghép bằng đinh tán,…Đó
là hai ví dụ để cho thấy sản phẩm lỗ hiện hữu rất nhiều trong đời sông hàng ngày.

U
D

Cùng với sự bùng nổ của cơng nghệ kéo theo đó là hàng loạt các máy móc thiết bị mới
ra đời. Vì vậy những chi tiết máy, linh kện cũng ngày càng đa dạng và phức tạp hơn.
Mà sản phẩm lỗ là một trong những sản phẩm hiện hữu nhiều trong các chi tiết máy,
Làm cho lỗ đã phổ biến nay còn phổ biến hơn nữa.
Hình dưới đây là một trong số những sản phẩm lỗ thông dụng được sử dụng
trong đời sống cũng như trong cơng nghiệp.

Hình 1.1. Ảnh các sản phẩm của q trình đột lỗtrong các chi tiết máy.
1.1.2. Phân loại sản phẩm đột
Có nhiều cách phân loại sản :
 Theo cơng dụng: lắp ráp, longden lót …
SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

1

Thiết kế máy đột thủy lực

 Theo lĩnh vực: sinh hoạt, linh kiện chế tạo, công nghệ thực phẩm…
 Theo vật liệu: thép các bon, thép không gỉ, …
 Theo hình dạng lỗ: lỗ elíp, lỗ trịn, lỗ định hình…

1.2. Cơ sở lý thuyết về đột lỗ kim loại.
1.2.1. Định nghĩa và đặc điểm của quá trình đột lỗ.

a) Định nghĩa
Đột lỗ là nguyên công cắt phôi theo một đường cong kín và là q trình tạo nên
lỗ rỗng trên phôi, phần bên trong đường cắt là phế phẩm, phần cịn lại là phơi.

b) Phân biệt cắt dập và đột lỗ.
Đột lỗ cũng như dập cắt là một nguyên công cắt phơi thành những đường cong
kín, về ngu lý dập cắt và đột lỗ giống nhau chỉ khác về công dụng. Đột lỗ phần bên
trong đường cắt là phế liệu, phần cịn lại là phơi. Dập cắt thì ngược lại, là nguyên công
cắt tạo phôi từ tấm, phần bên trong đường cắt là phơi, phần ngồi là phế phẩm.

C
C

c) Đặc điểm qua trình đột.

R
L
.
T

Quá trình đột, gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn biến dạng đàn hồi :
lúc này chày mới chạm đến vật liệu, uống cong và bắt đầu nén vào lỗ cối. Ở giai
đoạn này ứng suất trong vật liệu ở dưới giới hạn đàn hồi.

U
D

 Giai đoạn biến dạng dẻo:
Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vượt quá giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng
dẻo. Lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún sâu vào và có sự dịch chuyển
tương đối với nhau.
 Giai đoạn cắt đứt :
Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lỗ cối, ở các mép cắt của chày và cối xuất
hiện các vết nứt. Các vết nứt này phát triển nhanh và cắt đứt vật liệu theo vòng làm
việc của chày và cối.
Trị số lún của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính
chất vật liệu và dao động từ (0,25-0,6)S.
Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dưới.
Như vậy trong quá trình cắt đứt vật liệu xuất hiện các vết nứt ở mép chày và
cối. Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lượng mặt cắt và phụ thuộc
vào mép sắc của chày, cối, khe hở giữa chày và cối.
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, khi đột lỗ cần chú ý:
- Đường kính lỗ khơng q bé , đối với thép D>S.
- Khoảng cách giữa hai lỗ gần nhau phải đủ lớn.
SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

2

Thiết kế máy đột thủy lực

- Đường cắt cần tránh các góc nhọn.
Dụng cụ cơ bản của đột lỗ là chày và cối. Để đảm bảo mép cắt chày đẹp, chày
và cối phải có cạnh sắc để tạo thành lưỡi cắt, khe hở giữa chày và cối Z= (5%-10%)S.
Trong đột lỗ thì kích thước của chày chọn bằng kích thước của lỗ, cịn kích
thước của cối lớn hơn 2Z, chày vát lõm phía trong để tạo thành rãnh cắt.
1.2.2. Tính lực đột.
Lực đột của chày chịu ảnh hưởng các yếu tố sau :
- Tính chất cơ hoc của vật liệu.
- Chiều dày và tính chất vật liệu đột.
- Diện tích của chày vng góc với trục đột, diện tích của chày càng lớn
thì lực ép càng lớn.
- Trạng thái bề mặt của phôi và trạng thái bề mặt của khuôn. Độ nhẵn
càng cao thì lực càng lớn. Thơng thường các phần của thành của khuôn được chế tạo
với độ nhẵn Rz 40 ÷ 80.
- Có các chất bơi trơn hoặc khơng có chất bơi trơn thì q trình bơi trơn
khơng đảm bảo yêu cầu dẫn đến quá trình đột sẽ bị ba via nhiều , lỗ đột khơng đẹp,

C
C

R
L
.
T

tróc xước nhiều.

Lực đột lỗ xác định theo công thức sau:

U
D

P = k.L.S.  c

(1-1)

Trong đó:
k= 1.1-1.3 là hệ số tính đến sự khơng đồng đều về tính chất và chiều
dày vật liệu, mép cắt bị mòn, lắp ráp chày và cối khơng chính xác.
S – chiều dày phơi (mm);
L – chu vi đường cắt (mm);
-

c

: Giới hạn bền cho phép của vật liệu tra bảng công nghệ dập

nguội – Tôn Yến
Hiện nay có rất nhiều các sản phẩm đột lỗ khác nhau từ hình dạng đến kích thước
cho đến vật liệu, cơng năng,…Và một trong những sản phẩm điển hình nhất, thơng
dựng nhất của đột lỗ là lỗ trịn. Để tính được lực đột thì ta dựa trên một sản phẩm mẫu
hoặc ước lượng trực tiếp lực đột của máy theo kinh nghiệm rồi thiết kế. Để khách quan
hơn nên chọn một sản phẩm làm sản phẩm để ước tính lực đột.
Với sản phẩm đột là tấm thép có các thơng số như sau:
-

Vật liệu là SS400 có giới hạn bền là  c = 51 (kG/mm2)

-

Chọn hệ số không đồng đều về tính chất và chiều dày vật liệu K =1,2
Đường kính lỗ đột của sản phẩm D=40mm

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

3


Thiết kế máy đột thủy lực

-

Chiều dày vật liệu S = 25 mm

C
C

R
L
.
T

Hình 1.2 Sản phẩm longden để tính lực đột.
Từ các số liệu trên ta có thể tính sơ lược lực đột cho sản phẩm với vật liệu SS400
có giới hạn bền

U
D

= 51 (kG/mm2) như sau:

P = k.L.S.
= 1,2.3,14.40.25.51= 192168 (kG)
Ta chọn Pt =200 (Tấn).
Với Pt =200 (Tấn) ta có thể đột được các thước lỗ sau đây (lỗ tròn).

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

4


Thiết kế máy đột thủy lực

C
C

R
L
.
T

U
D

Bảng 1.3: Đương kính lỗ D tương ứng với chiều dày S đối với một số loại vật liệu.
Với kết quả như trên ta có thể thấy đường kính lỗ đột lớn nhất lên đến 373 mm
với vật liệu CT31 và chiều dày 5mm.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

5


Thiết kế máy đột thủy lực

C
C

R
L
.
T

U
D

Bảng 1.4: Chiều dày S tương ướng với đường kính lỗ D đối với một số loại vật lệu.
Với bảng trên ta có thể dễ dàng thấy được chiều dày S lớn nhất có thể đến 44mm
đối với vật liệu CT31.
1.2.3. Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày.
Sau khi đột lỗ, do tính đàn hồi của vật liệu mà vật cắt hay phế liệu bị dính trên

chày. Muốn gỡ vật lieuj ra khỏi chày cần phải tốn một lực nhất định. Lực đó phụ thuộc
chủ yếu vào chiều dày và tính chất vật liệu, bơi trơn hay khơng và kích thước của vật
dập.
Lực tháo ra khỏi chày được tính theo cơng thức:
Qt = Kt . P

(1-2)

Trong đó:
𝑄𝑡 : là lực tháo chi tiết.
p: lực đột lỗ.
𝐾𝑡 : hệ số để tháo vật liệu ra khỏi chày. (Tra ở bảng 1.5)
SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

6


Thiết kế máy đột thủy lực

Đột lỗ trong sản phẩm

Tháo sản phẩm
Tỉ lệ c/b

vật liệu
đến 0.5

0.5 - 1

1 - 1.5

1.5 - 2

cao hơn 2

Thép
0.04
0.045
0.05
0.06
0.07
Đồng thau, đồng đỏ, kẽm
0.03
0.035
0.04
0.05
0.06
Nhôm, đuyra
0.045
0.05
0.06
0.07
0.08
Ghi chú: đối với vật liệu dày hơn 8mm, khi làm việc khơng bơi trơn thì hệ số k t
cần lấy tăng lên 20-25%.

Bảng 1.5: Hệ số 𝐾𝑡 để tính lực tháo vật liệu ra khỏi chày của một số vật liệu.
Tỉ số

𝑐
𝑏

xấp xỉ 0.5 nên ta dựa vào bảng 1.5 chọn hệ số

Tính lực tháo chi tiết ra khỏi chày:

C
C

𝐾𝑡 = 0.04

R
L
.
T

𝑄𝑡 = 𝐾𝑡 . 𝑃 = 200x0.04 = 8 tấn.

1.2.4. Lực đẩy vật cắt ra khỏi cối.
Lực để đẩy vật cắt từ trong lịng cối hình trụ ra ngồi được tính theo cơng thức.

U
D

Q d = K d . n. P
Trong đó :

(1-3)

𝑄𝑑 : là lực đẩy phế liệu
P : lực đột lỗ
n : số vật cắt trong lòng cối hình trụ.

𝐾𝑑 :hệ số ghi trong bảng 22 trang 60 sách công nghệ dập nguội – Tôn Yến
Tên vật liệu

Kđ

Thép

0.07

nhôm, duyra

0.08

Đồng đỏ, đồng thau, kẽm

0.09

Ghi chú: Đối với vật liệu dày hơn 8mm, khe hở nhỏ hoặc không bôi trơn hệ
số Kđ cần lấy tăng lên 25-30%

Bảng 1.6: hệ số 𝐾𝑑 để đẩy sản phẩm ra khỏi cối của một số vật liệu.
Lực đẩy phế liệu :
𝑄𝑑 = 𝐾𝑑 . 𝑛. 𝑃 = 200.1.0,07 = 14 tấn
SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

7


Thiết kế máy đột thủy lực

Để giảm lực đẩy phế liệu ra khỏi lịng cối khi đột lỗ đường kính gần bằng chiều
dày vật liệu, lịng cối nên làm cơn.
1.2.5. u cầu cơng nghệ đối với sản phẩm lỗ đột.
Hình dáng của sản phẩm lỗ đột có thể rất phức, ta cần phải loại trừ những dạng
phức tạp không cần thiết mà yêu cầu sữ dụng có thể cho phép được.
Khi đột hình dáng của vịng cắt sẽ chép ngun hình phần làm việc của chày và
cối. vì vậy lỗ đột càng phức tạp thì chày và cối cũng khó chế tạo làm cho giá thành đắt
đỏ và giảm độ bền của khuôn.
Các yêu cầu công nghệ về kết cấu hình dáng hình học của lỗ đột nhằm đảm bảo
độ bền của sản phẩm khi sữ dụng, độ bền của chày và cối, tính thuận tiện khi gia cơng.
a) Dung sai kích thước giữa các tâm lỗ.

C
C

R
L
.
T

U
D

khoảng cách tâm lỗ C ,C1, C2, mm

chiều dày vật liệu, mm
đến 2
từ 2 đến 4
cao hơn 4

đến 120

từ 120 đến 220

từ 220 đến 360

± 0.15
± 0.20
± 0.25

± 0.20
± 0.25
± 0.30

± 0.25
± 0.30
± 0.40

Ghi chú: dung sai đã cho dối với kích thước giữa tâm hai lỗ bất kỳ

Bảng 1.7: Dung sai kích thước giữa các tâm lỗ
Ta thấy dung sai kích thước giữa hai tâm lỗ nhỏ nhất là ±0,15 đối với vật liệu
có chiều dày nhỏ hơn 2mm và khoảng cách 2 lỗ chưa đến 120mm. Dung sai kích

thước hai tâm lỗ lớn nhất là ± 0,4 đối với vật liệu có chiều dày lớn hơn 4mm và
khoảng 2 tâm từ 220-3600mm.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

8


Thiết kế máy đột thủy lực

b) Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ.
chiều dày vật
liệu, mm

kích thước C3 và C4, mm
từ 50 đến từ 120 đến từ 220 đến
120
220
360

đến 50

đến 2

± 0.5

± 0.6

± 0.7

± 0.8

từ 2 đến 4

± 0.6

± 0.7

± 0.8

± 1.0

cao hơn 4

± 0.7

± 0.8

± 1.0

± 1.2

Bảng 1.8: Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ
Dung sai kích thước từ mặt cơ sở đến tâm lỗ khá là lớn. Dung sai nhỏ nhất
±0,5 đối với vật liệu có chiều dày chưa đến 2mm và khoảng cách từ tâm lỗ đến mặt cơ
sở chưa đến 50mm. Dung sai lớn nhất có thể lên đến ±1,2mm đối với vật liệu có chiều
dày lớn hơn 4mm và khoản cách từ tâm lỗ đến mặt cơ sở từ 220-360mm.
c) Kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu.

C
C

 Đối với vật liệ là kim loại

R
L
.
T

Vật liệu
Thép cứng
Thép mềm và đồng thau
Nhơm

U
D
Trịn
1.3 S ≤ b
1.0 S ≤ b
0.8 S ≤ b

Hình dáng lỗ
Vng
Chữ nhật
1.2 S ≤ b
1.0 S ≤ b
0.9 S ≤ b
0.8 S ≤ b

0.7 S ≤ b
0.6 S ≤ b

Ôvan
0.9 S ≤ b
0.7 S ≤ b
0.5 S ≤ b

Bảng 1.9: kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
Về mặt hình học, trong các hình cơ bản thì hình lỗ ovan cho kích thước lỗ nhỏ
nhất so với các hình cịn lại b = 0.9S.
Khi sữ dụng các phương pháp và khn đặc biệt đường kính lỗ có thể nhỏ hơn.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

9


Thiết kế máy đột thủy lực

 Kích thước nhỏ nhất của lỗ đột đối với vật liệu phi kim loại.

kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
vật liệu
Hình dáng lỗ

Mica và
chất dẻo các tơng,

tectolit, thủy tinh
vật liệu
vinin,
phíp,
Gêlinac thủy tinh- hữu cơ,
có mica
tấm nhựa Eebonic,
tectolit xenluylo
làm cơ
vlnl-pro Atbet
bản

0.6 S ≤ d 0.4 S ≤ d 1.5 S ≤ d 1.2 S ≤ d 0.8 S ≤ d 2.0 S ≤ d

C
C

R
L
.
T

0.7 S ≤ a 0.5 S ≤ a 0.8 S ≤ a 1.0 S ≤ a 0.6 S ≤ a 1.5 S ≤ a

U
D

0.5 S ≤ b 0.3 S ≤ b 1.0 S ≤ b 1.0 S ≤ b 0.6 S ≤ b 1.2 S ≤ b

Bảng 1.10 : kích thước nhỏ nhất của lỗ đột trong vật liệu phi kim loại

Đối với các vật liệu phi kim loại ta có thể gia cơng được các lỗ có đường kính
nhỏ hơn chiều dày vật liệu rất nhiều.
Dựa vào bảng trên ta có các số liệu như sau:
Vật liêu phi kim tectolit b = 0.3S.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

10


Thiết kế máy đột thủy lực

d) Khoảng cách nhỏ nhất giữa các lỗ đột và từ mép sản phẩm đến lỗ đột.

C
C

R
L
.
T

U
D

Bảng 1.11: kích thước nhỏ nhất của lỗ đột so với chiều dày vật liệu
Khi đột lỗ cần lưu ý khoảng cách giữa các lỗ và từ lỗ đến mép sản phẩm không
được nhỏ hơn giá trị ở trên. Nếu yêu cầu kỹ thuật của chi tiết đòi hỏi khoảng cách giữa

các lỗ và từ mép sản phẩm đến lỗ nhỏ hơn giá trị trên bảng thì ta nên sữ dụng các
phương pháp khác để gia công.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

11


Thiết kế máy đột thủy lực

1.3. Giới thệu các loại khuôn và các yêu cầu kỹ thuật.
1.3.1. Giới thiệu chung.
Khuôn ép là một bộ phận quan trọng trong các máy đột nói chung cũng như
máy ép thủy lực nói riêng, đây là bộ phận trực tiếp tạo nên hình dáng của sản phẩm và
độ chính xác của sản phẩm.
Khn trong máy đột bao gồm chày và cối. Để đột được phơi thì chày và cối
chịu áp lực rất lớn, ngồi ra còn chịu ứng suất uống lớn và ma sát. Cho nên độ bền và
độ dai của chày và cối phải chịu được tải trọng lớn.

C
C

R
L
.
T

U

D

Hình 1.12. Bộ cối chày
1.3.2. u cầu kỹ thuật đối với khn.
- Tính cơng nghệ của kết cấu khn (khả năng cơng nghệ).
- Độ chính xác và độ bền vững.
- Tính an tồn của các bộ phận khuôn.
- Khả năng thay thế dễ dàng của các chi tiết mịn hỏng.
- Khả năng lắp khn trên máy được thuận lợi.
- Chế tạo đảm bảo tính kinh tế.
- Thao tác thuận lợi và an tồn cho cơng nhân

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

12


Thiết kế máy đột thủy lực

1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn.
Những chi tiết làm việc của khuôn (chày và cối) thông thường làm việc trong
điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chịu ăn mịn, và có khi làm việc trong trạng thái
đốt nóng. Hình dáng của chúng thường phức tạp và phải giữ hình dáng sau gia cơng
nhiệt luyện.
Xuất phát từ đó mà vật liệu chế tạo khn ép cần phải có độ cứng cao, độ bền
cao, và tính chịu mài mịn tốt.
Trong q trình chế tạo những chi tiết của khuôn ép cần đặc biệt chú ý đến công
nghệ nhiệt luyện, để đảm bảo độ cứng và tổ chức của kim loại.

 Khi chọn vật liệu làm khuôn cần chú ý đến:
- Đặc điểm của các nguyên công dập.
- Vật liệu được gia công.
- Quy mô sản xuất.
 Các loại vật liệu dùng để chế tạo khuôn bao gồm:
- Thép cacbon có tính tơi thấp, ứng suất dư bên trong nhiều, do q trình làm nguội khi
tơi xảy ra nhanh chóng. Độ “nhạy” với nhiệt cao làm giảm độ bền của thép.

C
C

R
L
.
T

 Thép để gia công sau khi ủ và sau khi tơi có độ cứng bề mặt cao, tính chịu mài
mịn tốt.

U
D

 Thép CD70, CD70A , CD80 dùng để chế tạo những chi tiết mỏng chịu va đập.
Những chi tiết này khơng u cầu có độ cứng cao: như tấm trượt, chêm, chèn, chốt
định vị, vòng ép. Chày cối hình đơn giản, làm việc nhẹ.
- Thép dụng cụ hợp kim thấp, có tính thấm tơi tốt, độ bền cao hơn so với thép cacbon.
Độ nhạy và độ lớn lên của hạt khi đốt nóng thấp, ít bị biến dạng khi làm nguội.
 7CrV, 9CrV, 11Cr, 17Cr: dùng để chế tạo phần làm việc của khuôn cắt, đột tạo
hình với kích thước hay đường kính đến 35 mm.
- Thép hợp kim thấp tôi cao:

 Thép hợp kim nhóm này có tính thấm tơi cao. Điều đó cho phép chế tạo những
chi tiết làm việc của khuôn dập có tiết diện lớn.
Nói chung thép Cr, 9CrSi, CrWMn, CrWSiMn dùng để chế tạo khn dập cắt tinh, sữa
tinh, vịng cắt phức tạp và địi hỏi chính xác.
- Thép hợp kim thấm tơi rất cao:
 Thép hợp kim nhóm này được chia ra: thép crơm, thép có 5÷6 % Cr, và thép
hợp kim phức tạp.
 Thép Cr12 không nên dùng với khn dập có hình dáng phức tạp hay làm việc
có đốt nóng.
SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

13


Thiết kế máy đột thủy lực

 Thép Cr12m có tính chất cơ hoc tốt hơn thép Cr12.
Đối với những khuôn dập làm việc với tải trong lớn (lực dập lớn, chấn động mạnh)
thì tốt hơn cả là dùng thép Cr12V1. Thép Cr12V1 có tính “linh hoạt” trong gia cơng
nhiệt luyện.
Thép nhóm này dùng để chế tạo chày cối của khn dập vuốt, uốn thành hình, ép
chảy có hình dáng phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao.
 Thép 7CrMn, 2WMo, dùng để chế tạo khuôn cắt, đột, tải trọng lớn, hình dáng
phức tạp.
- Thép gió (75W18V, 90W9V2, P18M, P9M)
Dùng để chế tạo chày cối khuôn ép chảy thép.
- Hợp kim cứng.
Hợp kim cứng có độ cứng và mài mịn rất cao. Làm việc chịu uốn và đặc biệt chịu

kéo kém. Nền tảng của hợp kim này là cacbit vônfram và liên kết cacbon (nhóm BK).
Hợp kim cứng dùng để chế tạo chày cối khi làm việc có những vịng ơm chặt bên
ngồi.

C
C

R
L
.
T

 BK25, BK30 chế tạo khn dập tách (khn xấu) địi hỏi độ bền cao. Khn có
tiết diện nguy hiểm, kém bền do hình dáng đặc biệt của chi tiết dập, khn thành hình,
khn chồn, và ép chảy.
 Tóm lại: Đối với máy này thì vật liệu làm khn được làm từ vật liệu thép
Y8A, nhiệt luyện đến độ cứng HRC = 58÷ 62 (Theo tiêu chuẩn Nga).
(Theo tiêu chuẩn của Nga Y8A có nghĩa là:
Y: Thép dụng cụ
8: Thành phần cácbon trong thép là 0,8%
A: Ký hiệu thép chất lượng cao.

U
D

Ta có thể sử dụng máy phay CNC để gia công các loại khuôn ép, ta chế tạo các loại
đồ gá chuyên dùng để gá các loại khuôn ép trên bàn máy.
Đây là phương pháp gia công đạt độ chính xác cao.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

14


Thiết kế máy đột thủy lực

Chương 2
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY VÀ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

2.1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy.
2.1.1. Mục đích và nội dung của cơng việc thiết kế sơ đồ nguyên lý.
Thiết kế nguyên lý máy là nghiên cứu vấn đề chuyển động và điều khiển chuyển
động của cơ cấu máy và máy. Ba vấn đề chung của các loại cơ cấu máy và máy mà
nguyên lý máy nghiên cứu là vấn đề về cấu trúc, động học và động lực học.
Ba vấn đề nêu trên được nghiên cứu dưới dạng hai bài tốn: bài tốn phân tích và
bài tốn tổng hợp.
Bài tốn phân tích cấu trúc: Nhằm nghiên cứu các nguyên tắc cấu trúc của cơ
cấu và khả năng chuyển động của cơ cấu tuỳ theo cấu trúc của nó.
Bài tốn phân tích động học nhằm xác định chuyển động của các khâu trong cơ

C
C

R
L
.
T

cấu, khi không xét đến ảnh hưởng của các lực mà chỉ căn cứ vào quan hệ hình học của
các khâu.
Bài tốn phân tích động lực học nhằm xác định lực tác dụng lên các khâu của cơ

U
D

cấu và quan hệ giữa các lực này với chuyển động của cơ cấu.
Việc hình thành được sơ đồ nguyên lý sẽ giúp ta có cái nhìn tổng quan về các
chuyển động chính của các khâu trong cơ cấu máy và máy.
2.1.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy.
Các thông số kỹ thuật cơ bản dùng để chọn máy là: lực, công suất, trị số bước,
chiều cao kín và kích thước của bàn máy.
Khi chọn máy cần chú ý những yêu cầu sau:
 Lực của máy cần phải lớn hơn lực đột ,dập yêu cầu:
Pm ≥ (1,25÷1,3) P
Trong đó:
Pm - Lực danh nghĩa của máy (kG)
P - Lực cần thiết cho nguyên công (kG)

(2-1)

 Kiểu máy: Hành trình và tốc độ của máy cần phải phù hợp với yêu cầu công nghệ
thực hiện

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

15


Thiết kế máy đột thủy lực

Đối với những nguyên công làm việc với hành trình lớn thì lực ở điểm bắt đầu sẽ
nhỏ hơn nhiều so với lực danh nghĩa nên phải chọn lực danh nghĩa lớn, có trường hợp
phải lớn gấp 2 lần lực tính tốn.
Chọn máy theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc cân đối
hơn hành trình lớn.
 Chiều cao kín của máy:
Chiều cao kín của máy là yếu tố rất quan trọng khi thiết kế máy và khn. Chiều
cao kín của máy (khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của đầu trượt) và khuôn
phải phù hợp với bất đẳng thức:
H – 5mm ≥ Hk ≥ H2 + 10mm
(2-2)
Hoặc có thể theo điều kiện:
H -

2
M ≤ H – (0,1÷ 0,3) M
3

C
C

Trong đó:
H - Chiều cao lớn nhất của máy (mm)
H2 - Chiều cao kín nhỏ nhất của máy (mm)

(2-3)

R
L
.
T

M - Khoảng cách điều chỉnh của đầu trượt (mm)

2.1.3. Phân tích và lựa chọn phương án động học.
Để tạo ra sản phẩm từ máy thì ta có nhiều phương án. Nhưng với phương án nào
phù hợp với yêu cầu làm việc của máy có hiệu quả và năng suất cao mới tối ưu. Để tìm

U
D

ra một phương án tối ưu, thì u cầu phải phân tích các phương án và tìm ra đặc điểm
của chúng.
a) Máy ép trục khuỷu.
Máy nhấn có sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Máy nhấn trục khuỷu có
lực ép từ 200 tấn đến 10000 tấn.

SVTH: Trần Quốc Vũ

GVHD: Trần Ngọc Hải

16