Luận văn thạc sĩ thiết kế máy ép thủy lực để ép đáy bình dạng chỏm cầu

..

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY ÉP THỦY LỰC ĐỂ ÉP ĐÁY
BÌNH DẠNG CHỎM CẦU

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS. TÀO QUANG BẢNG
TRẦN QUỐC THIỆU

Đà Nẵng, 2020


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, Đảng và Nhà nƣớc cùng nhân dân thực hiện cơng cuộc cơng nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nƣớc. Đảng ta đã xác định cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc
phải gắn liền với cơ khí hóa. Nhƣ đã biết, nƣớc ta là một nƣớc có nền cơng nghiệp cịn
lạc hậu, trình độ cơng nghệ chƣa theo kịp các nƣớc trên thế giới vì vậy phải nhập ngoại
phần lớn các thiết bị, các loại máy móc để phục vụ cho nền kinh tế. Từ đó Đảng ta đã
chủ trƣơng phát triển ngành cơ khí một cách nhanh chóng, trong đó việc đào tạo thế hệ

những ngƣời có chun mơn trong lĩnh vực này rất cần thiết.
Ngày nay khi khoa học và công nghệ phát triển, ngày càng ứng dụng thành tựu
khoa học vào sản xuất và đời sống. Cùng với sự phát triển các lĩnh vực khác thì cơng

C
C

nghệ thực phẩm, cơng nghệ hóa chất, thiết bị nhiệt cũng phát triển mạnh mẽ. Song

R
L
.
T

song với sự phát triển đó thì sự phát triển của bình chứa, các loại bồn bể ngày càng
đƣợc sử dụng rộng rãi trong cơng nghệ thực phẩm, cơng nghệ hóa chất, đặc biệt trong
sinh hoạt của con ngƣời.

U
D

Do nhu cầu cần thiết để tạo các loại bồn bể, bình có biên dạng khác nhau nhƣ
vậy. Nên em đi đến nhiệm vụ thiết kế “Thiết kế máy ép thủy lực để ép đáy bình dạng
chỏm cầu”. Đây là máy trong dây chuyền máy vê ép chỏm cầu chuyên dùng để ép các
loại đáy bình chỏm cầu.
Bằng kiến thức học tập đƣợc tại nhà trƣờng cùng với sự hƣớng dẫn tận tình của
thầy giáo TS. Tào Quang Bảng và các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí đã giúp em
hồn 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 nhƣ phƣơng pháp thiết kế của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 02 năm 2020
Sinh viên thực hiện

Trần Quốc Thiệu
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

1


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ...................................... 5
1.1. Tổng quan về sản phẩm bình chứa ....................................................................... 5
1.1.1. Nhu cầu về bình chứa .................................................................................... 5
1.1.2. Phân loại bồn chứa ........................................................................................ 6
1.1.3. Giới thiệu một số bồn chứa ........................................................................... 6
1.2. Quy trình cơng nghệ sản xuất bình chứa thép .................................................... 11
1.2.1. Cấu tạo bình chứa ........................................................................................ 11
1.2.2. Các phƣơng pháp chế tạo đáy bình chứa ..................................................... 12
1.2.3. Các loại đáy bồn, đáy bình thƣờng dùng ..................................................... 12

C
C

1.2.4. Vật liệu chế tạo đáy bình ............................................................................. 13

1.2.5. Quy trình cơng nghệ chế tạo đáy bình ......................................................... 13

R
L
.
T

1.3. Giới thiệu các loại khuôn ép và các yêu cầu kỹ thuật ........................................ 15
1.3.1. Giới thiệu chung khuôn ép .......................................................................... 15

U
D

1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn ép .............................................................. 16
1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn ................................................................................. 16
1.4. Cơ sở lý thuyết về uốn kim loại.......................................................................... 20
1.4.1. Định nghĩa và đặc điểm của q trình uốn .................................................. 20
1.4.2. Lớp trung hịa .............................................................................................. 20
1.4.3. Tính đàn hồi khi uốn.................................................................................... 21
1.4.4. Xác định phơi thép tấm dùng để gia công đáy chỏm cầu ............................ 22
1.4.5. Tính lực ép để ép phơi thép tấm thành đáy chỏm cầu ................................. 23
CHƢƠNG 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA MÁY ....... 26
2.1. Phân tích và lựa chọn phƣơng án động học........................................................ 26
2.1.1. Máy ép trục khuỷu ....................................................................................... 26
2.1.2. Máy ép trục lệch tâm ................................................................................... 27
2.1.3. Máy ép ma sát trục vít ................................................................................. 29
2.1.4. Máy ép thủy lực ........................................................................................... 31
2.2. Phân tích và lựa chọn phƣơng án kết cấu ........................................................... 33
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

2


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

2.2.1 Phƣơng án thân máy ..................................................................................... 33
2.2.2 Phƣơng án xilanh .......................................................................................... 34
2.3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của máy ...................................................................... 36
2.3.1. Mục đích và nội dung của cơng việc thiết kế sơ đồ nguyên lý ................... 36
2.3.2. Các yêu cầu khi lựa chọn máy ..................................................................... 36
2.3.3. Các thông số của kỹ thuật của máy ép ME 6250 ........................................ 37
2.3.4. Đặc tính động học của máy ......................................................................... 38
CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY ................................. 40
3.1. Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực của máy.......................................................... 40
3.1.1. Khả năng và hiệu quả của hệ thống thuỷ lực trong điều khiển máy ........... 40
3.1.2. Các phƣơng pháp điều khiển thuỷ lực ......................................................... 41

C
C

3.2. Lựa chọn các phần tử thủy lực ........................................................................... 43

R
L
.
T

3.2.1. Bơm dầu ...................................................................................................... 43

3.2.2. Xilanh thủy lực ............................................................................................ 44
3.2.3. Van tràn và van an toàn ............................................................................... 44

U
D

3.2.4. Van cản ........................................................................................................ 44
3.2.5. Van phân phối (van đảo chiều).................................................................... 45
3.2.6. Thiết bị làm nguội dầu ................................................................................. 45
3.2.7. Bộ lọc dầu .................................................................................................... 46
3.2.8. Ống dẫn dầu ................................................................................................. 46
3.2.9. Đồng hồ đo áp suất ...................................................................................... 47
3.3. Các tính tốn cần thiết cho hệ thống thủy lực .................................................... 47
3.3.1. Tính đƣờng kính Piston, xylanh, cần đẩy mang khn ............................... 47
3.3.2. Lực ma sát giữa Piston và xylanh ................................................................ 48
3.3.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh ........................................................... 50
3.3.4. Tính áp suất (P) và lƣu lƣợng (Q) ............................................................... 51
3.3.5. Tính sức bền của xylanh .............................................................................. 54
3.3.6. Tính tổn thất áp suất .................................................................................... 55
3.3.7. Tính và chọn các thơng số của bơm ............................................................ 56
3.3.8. Tính tốn cơng suất của động cơ điện ......................................................... 57
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

3


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

3.3.9. Tính tốn ống dẫn dầu ................................................................................. 57
3.3.10. Tính chọn van tràn và van an tồn ............................................................ 59
3.3.11. Tính tốn van cản ...................................................................................... 66
3.3.12. Lựa chọn van phân phối ............................................................................ 70
3.3.13. Chọn lọc dầu trong hệ thống ..................................................................... 71
3.3.14. Tính toán thiết kế bể chứa dầu .................................................................. 72
3.3.15. Thiết bị làm nguội dầu ............................................................................... 74
CHƢƠNG 4 TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY .................... 77
4.1. Kiểm tra bền đối với trụ piston ........................................................................... 77
4.2. Kiểm tra tính ổn định đối với trụ piston ............................................................. 79
4.3. Tính tốn mối ghép vít cấy để cố định nắp xylanh vào thân xylanh .................. 80

C
C

4.4. Tính tốn thiết kế và kiểm tra sức bền thân máy................................................ 83

R
L
.
T

4.4.1. Tính tốn kết cấu cho thân máy................................................................... 83
4.4.2. Tính tốn ổn định cho thân máy .................................................................. 85
4.4.3. Tính tốn bu lơng ghép thân máy ................................................................ 89

U
D

CHƢƠNG 5 SỬ DỤNG VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN MÁY .................................. 93

5.1. Sử dụng và vận hành máy .................................................................................. 93
5.1.1. Kiểm tra máy móc trƣớc khi hoạt động....................................................... 93
5.1.2. Chuẩn bị phôi .............................................................................................. 93
5.2. Bảo duỡng máy ................................................................................................... 94
5.2.1. Bảo dƣỡng tổng thể máy ............................................................................. 94
5.2. Bảo dƣỡng piston và xylanh thủy lực ............................................................. 94
CHƢƠNG 6 MÔ PHỎNG MÁY THIẾT KẾ TRÊN MÁY VI TÍNH .......................... 96
6.1. Giới thiệu phần mềm thiết kế ............................................................................. 96
6.2 . Các bƣớc mô phỏng trên máy tính .................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 105

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

4


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
Trong chƣơng 1 này em xin trình bày đƣợc các vấn đề tổng quan có liên đến máy
ép thủy lực dùng trong ép đáy bình dạng chỏm cầu mà em đang thiết kế. Các vấn đề đó
bao gồm:
+ Sản phẩm bình chứa
+ Quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm bình chứa.
+ Các loại khuôn ép và các yêu cầu kỹ thuật của nó.
+ Cơ sở lý thuyết về uốn kim loại.

1.1. Tổng quan về sản phẩm bình chứa

C
C

1.1.1. Nhu cầu về bình chứa

R
L
.
T

Ngày nay khi khoa học và cơng nghệ phát triển, ngày càng ứng dụng thành tựu
khoa học vào sản xuất và đời sống. Cùng với sự phát triển các lĩnh vực khác thì cơng
nghệ thực phẩm, cơng nghệ hóa chất cũng phát triển mạnh mẽ. Song song với sự phát

U
D

triển đó thì sự phát triển của bình chứa, các loại bồn bể ngày càng đƣợc sử dụng rộng
rãi trong cơng nghệ thực phẩm, cơng nghệ hóa chất, đặc biệt trong sinh hoạt của con
ngƣời.

Hình 1.1. Ảnh bồn chứa xăng dầu và bồn chứa khí hóa lỏng

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

5

Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Hình 1.2. Ảnh bồn chứa dùng trong cơng nghệ thực phẩm ,dược phẩm
1.1.2. Phân loại bồn chứa
Có nhiều cách để phân loại bồn chứa:

C
C

 Theo công dụng: chứa chất lỏng, chứa chất khí, chứa hóa chất, chứa thực phẩm…
 Theo lĩnh vực: sinh hoạt, cơng nghệ hóa học, cơng nghệ thực phẩm…

R
L
.
T

 Theo vật liệu: thép các bon, thép không gỉ, composite…

 Theo hình dạng đáy của bình: bồn đáy elíp, bồn đáy chỏm cầu,…

U
D

 Bồn chứa hố chất (kiềm, axit,…), phân bón hố học, thuốc nhuộm,…
 Bồn xử lý nƣớc thải trung tâm, xử lý môi trƣờng, nƣớc thải sinh hoạt,…
 Bồn khoáy trộn hoá chất, trộn keo, hoá chất, cao su…
 Bồn chiết rót sơn cơng nghiệp, sơn tĩnh điện, nhúng kẽm, xi mạ,…

 Bồn thép, inox, composite chứa xăng, dầu, nhớt các loại.
1.1.3. Giới thiệu một số bồn chứa
a) Bồn chứa chất lỏng
Bồn chứa chất lỏng có nhiều loại (theo Tiêu Chuẩn của Mỹ):
 Có áp suất (tính theo ASME Sec, VIII Div).
 Loại khơng có áp suất (tính theo API 650).
 Loại áp suất thấp (tính theo API 620).
Bồn nƣớc dùng phổ biến tại Việt Nam để chứa nƣớc sinh hoạt, tƣới tiêu trong
nông nghiệp và chăn ni, đựng thực phẩm, chứa hóa chất hoặc nhiều ứng dụng khác.
Có nhiều loại vật liệu đƣợc dùng để sản xuất bồn nƣớc nhƣ nhựa tổng hợp, inox, xi

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

6


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

măng, đá, sợi thủy tinh, v.v… Tại Việt Nam, trên thị trƣờng hiện nay, loại bồn nƣớc
thông dụng nhất là bồn inox và bồn nhựa.
♦ Bồn chứa Inox
Xuất hiện trên thị trƣờng từ năm 1993 với mặt hàng nổi tiếng là bồn nƣớc inox,
đã đáp ứng nhu cầu đa dạng hóa sản phẩm của ngƣời tiêu dùng trên cả nƣớc. Cùng với
sự phát triển đó, chúng ta khơng thể khơng nói đến sự ơ nhiễm mơi trƣờng sinh thái do
khói của xe thải ra và nguồn nƣớc tắt nghẽn bởi rác từ những ngôi nhà ven kênh
rạch…Và nƣớc thiếu trầm trọng ở những nhà cao tầng, gây khó khăn trong sinh hoạt
của mọi ngƣời. Sau nhiều năm nghiên cứu tìm hiểu thị trƣờng với những nhu cầu tối
thiểu cần phải có trong đời sống của ngƣời dân và những biện pháp khắc phục. Nói về

nƣớc trong sinh hoạt hiện nay, chúng ta ai cũng công nhận thực tế rằng: nƣớc đang

C
C

thiếu và thiếu rất nhiều ở những hộ dân cƣ, gây khó khăn cho mọi ngƣời, hơn nữa

R
L
.
T

nguồn nƣớc đang bị ô nhiễm trầm trọng. Trƣớc thực tế và nhu cầu đó cần phải có biện
pháp hữu hiệu trƣớc mắt để khắc phục, nhanh chóng đƣa nguồn nƣớc đến mọi nhà,
mọi ngƣời, khỏa lấp khoảng trống đang bị hỏng trong sinh hoạt hàng ngày hiện nay.

U
D

Với khả năng cùng tƣ duy sáng tạo và những nhận định ban đầu nhằm áp dụng khoa
học kỹ thuật vào thực tế tình hình ở Việt Nam, qua tham khảo, tận mắt tham quan cơ
sở sản xuất của Đài Loan với dây chuyền công nghệ tiên tiến từng công đoạn lắp ráp
phù hợp: sản xuất sản phẩm bồn chứa nƣớc bằng inox (thép không gỉ) dụng cụ dùng để
chứa nƣớc ở những vùng thiếu nƣớc sinh hoạt và nhất là những tòa nhà cao tầng,
những hộ dân cƣ, bồn chứa nƣớc phải đƣợc làm bằng các vật liệu không bị gỉ sét.
Một trong những vật liệu phổ biến dùng làm bồn chứa là thép không gỉ 304 (thƣờng
gọi là inox 304).
Inox 304 (theo tiêu chuẩn AISI-MỸ) có thành phần hóa học (%) là :
C<0,08; Cr= 18-20; Ni=8,0-10,5; Mn<2;Si<1; P<0,045; S<0,03.
Inox 304 làm việc đƣợc trong các mơi trƣờng khí quyển sạch, nƣớc ngọt, khí quyển

cơng nghiệp, khí quyển biển, mơi trƣờng hóa học yếu, mơi trƣờng oxy hóa. Để dùng
inox 304 làm bồn chứa nƣớc, bên cạnh bảo đảm đúng thành phần hóa học của thép, kỹ
thuật hàn cũng rất quan trọng. Nếu kỹ thuật hàn khơng phù hợp, bồn chứa có thể bị sét
gỉ ở mối hàn và lân cận.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

7


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Hiện nay, do giá rẻ, trên thị trƣờng xuất hiện nhiều inox 202. Inox 202 có thành
phần hóa học (%) là:
C<0,15; Cr=17-19; Ni=4-6; Mn=7,5-10,0; Si<1; P<0,06;S<0,03.
Với thành phần nhƣ trên, tính chịu ăn mịn của Inox 202 kém hơn nhiều so với
inox304. Inox 202 thƣờng đƣợc dùng làm các chi tiết, kết cấu làm việc trong điều kiện
khí quyển tốt, ít đƣợc dùng làm bồn chứa nƣớc. Vì bồn inox 202 dễ bị sét gỉ trong mơi
trƣờng nƣớc, khơng khí ẩm và mặn nên sử dụng làm bồn chứa nƣớc uống và sinh hoạt
thì ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời là điều tất nhiên. Nếu chỉ căn cứ vào bề ngồi,
khơng thể phân biệt đƣợc inox 202 và inox 304.
Bồn inox: đƣợc sản xuất từ thép không gỉ tấm và đƣợc hàn lại và tạo gân. Bồn
inox đƣợc bảo hành khoảng 10 năm và có giá bán cao hơn so với bồn nhựa do giá

C
C

nguyên liệu đầu vào. Mẫu mã bồn inox đẹp hơn bồn nhựa nhƣng bồn inox cũng có

R
L
.
T

nhƣợc điểm là hấp thụ nhiệt mạnh nên mùa hè làm nƣớc nóng, cịn mùa đơng làm
nƣớc lạnh.

Ngồi ra, bồn inox khơng thích hợp cho các vùng nƣớc phèn chua hoặc mặn vì

U
D

inox dễ bị ăn mịn, gỉ và nhƣ thế sẽ ảnh hƣởng đến an toàn thực phẩm.

a) Bồn chứa nước loại nằm ngang

b) Bồn chứa nước loại đứng

Hình 1.3. Các loại bồn chứa nước bằng Inox

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

8


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

♦ Bồn chứa composite
Composite là loại vật liệu hỗn hợp từ nhựa tổng hợp và cốt lõi sợi thủy tinh khi
cứng nó trơ với mọi mơi trƣờng kể cả mơi trƣờng hóa chất và nƣớc biển mặn. Một đặc
điểm nổi bật là tuổi thọ của bồn composite rất cao, nhiều bồn đã sử dụng trên 20 năm
mà vẫn còn chứa nƣớc tốt và giá rẻ hơn nhiều so với bồn inox 304.

C
C

R
L
.
T

Hình 1.4. Bồn chứa composite

Sử dụng bồn chứa nƣớc sinh hoạt và nƣớc uống bằng bồn composite, vừa rẻ, vừa

U
D

bền, lại vừa đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và nếu đƣợc gia cơng bằng khn mẫu
thì mức độ thẩm mỹ khơng thua gì bồn inox để chứa nƣớc dùng cho mục đích ăn uống
và sinh hoạt.

Bồn nhựa composite (FRP): các loại bồn, bể từ nhựa composite dùng trong cơng
nghiệp hố chất, xử lý nƣớc thải, bể phản ứng... nhƣ bồn, bể, thùng chứa axit H2SO4, HCl,
HNO3..., chứa kiềm NaOH, KOH..., chứa polyme PAC, FeCl2. FeCl3 ... và các loại dầu,
mỡ, dung môi hữu cơ, các loại dung dịch hố học... với mọi dung tích khác nhau.
Ở Tiền Giang, Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Dịch vụ KHCN thuộc Sở Khoa học

và Công nghệ hơn 15 năm qua đã có nhiều kinh nghiệm làm bồn chứa chất lỏng bằng
vật liệu composite: trong đó, chủ yếu là bồn chứa nƣớc sinh hoạt đã cung cấp cho
nhiều hộ gia đình, nhiều trạm cung cấp nƣớc sinh hoạt nơng thơn, chẳng những đƣợc
thị trƣờng trong tỉnh ƣa chuộng mà còn đƣợc thị trƣờng các tỉnh bạn lân cận nhƣ Đồng
Tháp, Bến Tre và Long An nhiệt tình ủng hộ và giá cả chỉ bằng phân nửa bồn inox loại
tốt. Với những ƣu điểm trên, bồn chứa nƣớc composite dễ dàng xâm nhập thị trƣờng,
nhất là rất phù hợp với túi tiền của bà con giới bình dân.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

9


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Mặt khác, do nhẹ và bền với môi trƣờng nắng nóng nên có thể lắp đặt trên các
nhà cao tầng thay bồn inox, vì hồn tồn khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của loại
bồn này, nhất là nhƣợc điểm khó phân biệt loại nào đạt chuẩn bằng inox 304 để khẳng
định là không ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Tuy nhiên, tuổi thọ và chất lƣợng
bồn chứa nƣớc composite còn tùy thuộc vào chủng loại vật liệu của nƣớc sản xuất và
nhất là công nghệ sản xuất phải bảo đảm thì độ thẩm mỹ và chất lƣợng mới đƣợc nhƣ
mong muốn đƣợc.
Bồn nhựa: Đƣợc sản xuất dựa trên công nghệ xoay ly tâm. Nhựa đƣợc đốt nóng
và xoay ba chiều trong một khn khép kín. Bồn nhựa có khả năng cách nhiệt tốt,
thích hợp cho tất cả các nguồn nƣớc, nhất là nƣớc giếng khoan có nhiều khống chất,
phèn chua. Bồn nhựa có loại bồn đứng và bồn nằm và có nhiều dung tích khác nhau.

C
C

Bồn nhựa thơng thƣờng trên thị trƣờng đƣợc bảo hành 5 năm và có giá rẽ hơn bồn

R
L
.
T

inox.
b) Bình chứa khí nén (bình tích áp)

Chức năng chính của bình chứa khí (bình tích áp) trong hệ thống khí nén trung

U
D

tâm là tích trữ lƣợng khí nén mà máy nén khí nén lên áp suất đặt sẵn. Và cung cấp trở
lại cho hệ thống khí nén khi có nhu cầu sử dụng đột xuất, nhằm duy trì áp suất làm
việc trong hệ thống khơng giảm xuống một cách đột ngột ảnh hƣởng quá trình làm
việc của thiết bị và máy móc sử dụng khí nén.

Hình 1.5. Một số bình chứa khí
Ngồi ra, bình chứa khí (air tank) cịn có chức năng nhƣ thiết bị ngƣng một phần
nƣớc, bụi bẩn mà máy nén khí cung cấp cho hệ thống và làm giảm nhiệt độ (làm mát
đầu vào cho các thiết bị khác nhƣ: máy sấy khí, lọc khí và các thiết bị khí nén khác…).
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

10

Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Bình chứa khí (air tank) đƣợc chia thành nhiều loại: bình chứa khí áp suất thấp, bình
chứa khí áp suất cao. Bình chứa khí sử dụng vật liệu thép thơng thƣờng, bình chứa khí
sử dụng thép khơng gỉ (thƣờng đƣợc dùng trong ngành chế biến dƣợc phẩm, y tế, dƣợc
phẩm)…
Hiện nay hàng năm cung cấp ra thị trƣờng hàng trăm nghìn sản phẩm bình chứa
khí (bình tích áp) với hàng nghìn mẫu mã và thiết kế theo yêu cầu của khách hàng. Các
sản phẩm về bình chứa khí (air tank) có dung tích từ 0,5m3 đến 50m3 áp suất làm việc
từ 10kGf/cm2 đến 50kGf/cm2. Tất cả các sản phẩm (bình khí nén) cung cấp đều đạt
tiêu chuẩn Quốc tế và Việt Nam có chứng nhận xuất xứ rõ ràng, đƣợc chứng nhận của
cơ quan kiểm định tại Việt Nam: bình chứa khí, bình tích áp, bình khí nén, bình áp lực.

1.2. Quy trình cơng nghệ sản xuất bình chứa thép

C
C

1.2.1. Cấu tạo bình chứa

R
L
.
T

Các loại bồn chứa nói chung gồm các phần: thân bồn, đáy bồn và nắp bồn. Các
bộ phận đƣợc chế tạo riêng biệt với nhau sau đó đƣợc hàn kín lại với nhau. Các loại
bình, bồn bể dùng đựng hóa chất thực phẩm cần có yêu cầu cao về độ chính xác chất

lƣợng cũng nhƣ thẩm mỹ.

U
D

Dây chuyền máy vê, máy ép đáy elip và chỏm cầu đƣợc sử dụng vào mục đích
phục vụ cho việc gia cơng, chế tạo nắp và đáy bình, bồn chứa có đƣờng kính và biên
dạng khác nhau. Các loại bình chứa, bồn bể đựng hóa chất, thực phẩm, nƣớc ngƣời ta
thƣờng sử dụng đáy, nắp có hình dạng chỏm cầu hoặc elip:
 Áp suất tác dụng lên thành bình đồng đều.
 Theo lý thuyết thì ứng suất tập trung tại các góc cạnh, do vậy thiết kế sao cho giảm
ứng suất tập trung (bồn chứa nƣớc đứng/nằm tồn hình trụ).
 Để hạn chế góc cạnh gây mịn và làm rị rỉ nhiên liệu.
 Để giảm lực quán tính của nƣớc tác động lên cạnh thẳng đứng hai bên thành bồn
(bồn xe chữa cháy, xe chở xăng dầu).
 Tăng tính thẩm mỹ.
 Tăng thể tích sử dụng.

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

11


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

1.2.2. Các phƣơng pháp chế tạo đáy bình chứa
Đối với sản phẩm đáy bồn chứa, bình chứa có hình chỏm cầu hoặc elip thì có
nhiều phƣơng pháp chế tạo: phƣơng pháp đúc, phƣơng pháp dập, phƣơng pháp ép…

Trong các phƣơng pháp trên thì phƣơng pháp đúc và phƣơng pháp dập ít đƣợc sử
dụng. Phƣơng pháp đúc có nhiều phế phẩm nên sẽ rất tốn kim loại lỏng. Mặt khác vật
liệu chế tạo thƣờng là thép, mà thép lại có tính chảy lỗng khơng tốt. Đối với phƣơng
pháp dập thì chủ yếu là dập đƣợc những biên dạng và đƣờng kính vừa và nhỏ. Các chi
tiết đáy bồn chứa thƣờng có đƣờng kính lớn nên để thực hiện bằng phƣơng pháp này
thì cần phải có lực dập lớn dẫn đến cơng suất của máy lớn, vận tốc của máy lớn, kích
thƣớc của máy lớn.
Tóm lại phƣơng pháp ép là tối ƣu nhất vì nó có vận tốc nhỏ, kim loại biến dạng

C
C

từ từ.

R
L
.
T

U
D

Hình 1.6. Các máy loại máy ép đáy elip và chỏm cầu
1.2.3. Các loại đáy bồn, đáy bình thƣờng dùng
Các loại đáy bình thƣờng dùng:

a) Đáy bình dạng chỏm cầu

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

12


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

b) Gia cơng chỏm cầu bằng thép
Hình 1.7. Các loại đáy bình, đáy bồn chứa

C
C

1.2.4. Vật liệu chế tạo đáy bình

Vật liệu chế tạo sản phẩm đƣợc sử dụng rộng rãi hiện nay là vật liệu thép các bon

R
L
.
T

CT38, thép khơng gỉ …
Cơ tính của thép CT38 nhƣ sau:

U
D

b = (38  49) kG/mm2
ch = 25 kG/mm2

Yêu cầu của thép các bon dùng để ép:
Thép các bon để ép có một chỏm cầu hồn hảo thì nên dùng thép các bon có giới hạn
bền kéo khơng q 34  44 kG/mm2 và có độ giãn dài từ 26÷35 (%). Tuy nhiên có thể
vê uốn đƣợc vật liệu của phơi có lực kéo giãn tới 50  52 kG/mm2 và có độ giãn thấp
hơn. Nhƣng nếu sử dụng những loại phôi này thì cơng việc vê uốn sẽ gặp khó khăn có
thể phơi bị nứt hoặc sẽ bị tách.
1.2.5. Quy trình cơng nghệ chế tạo đáy bình


Chuẩn bị phơi:

Phơi: vật liệu thép các bon CT38, thép khơng gỉ.
Theo đề bài thì đƣờng kính lớn nhất của phơi có thể: d max = 3200 (mm).
Phôi đƣợc cắt đứt từ thép tấm (cắt đứt bằng khí…) nhƣng phải chú ý là trên phơi
khơng có các vết nứt hoặc vết khía sâu ở mép ngồi do q trình cắt phơi tạo ra.
Để tránh những điều đó thì nên mép ngồi và mép trong của phôi đƣợc mài trƣớc
khi ép.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

13


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Cắt phơi theo đƣờng kính đã đƣợc tính tốn phù hợp đáy bình, đáy bồn theo ý
muốn.


Giai đoạn ép nguội:
Đầu tiên ta dùng khn ép có đƣờng kính R1000 để ép phơi, thực hiện xoay phơi

từ trong ra ngồi, sau khi có biên dạng tƣơng đối phù hợp (bề mặt khơng có những vết
mấp mơ) thì ta thay đổi khn ép có đƣờng kính R750 thực hiện các bƣớc tƣơng tự,
sau đó thay đổi khn ép có đƣờng kính R550 để ép tiếp tục đến khi đạt đƣợc đƣờng
kính và chiều cao cần thiết.


Giai đoạn vê uốn chỏm cầu (Quá trình miết)
Sau khi thực hiện ép đáy bình ở trên máy ép ta chuyển chi tiết sang máy vê để vê

bán kính cần thiết sau khi vê xong ta đƣợc sản phẩm có bán kính theo u cầu.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.8. Quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm

Hình 1.9. Máy miết (máy vê) chỏm cầu

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

14


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

1.3. Giới thiệu các loại khuôn ép và các yêu cầu kỹ thuật
1.3.1. Giới thiệu chung khuôn ép
Khuôn ép là một bộ phận quan trọng trong các máy ép nói chung cũng nhƣ 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.
Đối với máy ép đáy bình chỏm cầu ta sử dụng 3 bộ khn ép R1000, R750, R550
thứ tự ép đƣợc tiến hành từ khn ép đến khn nhỏ.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.10 Hình ảnh cối được lắp trên máy
ME 6250

Hình 1.11 Bộ chày cối lắp trên máy
ME 6250

Hình 1.12. Bộ cối chày R550
Khn uốn ép có 4 mặt bích để định vị trên bàn máy và đƣợc kẹp chặt trên bàn
máy bằng 4 bulông và đai ốc.
Thành bên đƣợc hàn 2 tai nâng để tiện trong việc vân chuyển và thay thế khn
trong q trình làm việc.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

15


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Các chi tiết của khuôn ép đƣợc chia làm 2 nhóm cơ bản:
a) Các chi tiết có giá trị cơng nghệ, có nghĩa là những chi tiết trực tiếp tham gia vào
các q trình cơng nghệ, tác dụng vào phơi hay bán thành phẩm.
Các chi tiết có giá trị cơng nghệ bao gồm:
- Các chi tiết làm việc: chày, cối, chày - cối liên hợp, dao cắt.
- Các chi tiết định vị: chốt định vị bƣớc đƣa băng, dao cắt bƣớc, đầu định vị lỗ,
vịng định vị phơi.
- Các chi tiết ép và tháo phế liệu, tháo sản phẩm: tấm ép, vòng ép, tấm gạt, vòng gạt.
b) Các chi tiết có giá trị kết cấu, có nghĩa là những chi tiết dùng để lắp ghép và kẹp
chặt.
Các chi tiết có giá trị kết cấu bao gồm:

C
C

- Các chi tiết giữ và đỡ: đế khuôn, chuôi chày, áo chày, áo cối, tấm lót .

R
L
.
T

- Các chi tiết dẫn hƣớng: trụ và bạc dẫn hƣớng, tấm dẫn hƣớng.
- Các chi tiết truyền động: chêm, cam, tấm trƣợt, thanh giằng, bản lề.
- Các chi tiết kẹp chặt và đàn hồi: vít, chốt, đai ốc, đòn kẹp, lò xo, cao su.

U
D

Chày đƣợc lắp trên đầu piston bằng đai ốc, cối đƣợc gá trên bàn máy.
1.3.2. u cầu kỹ thuật đối với khn ép
- Tính công nghệ của kết cấu khuôn (khả năng công 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 mòn hỏng.
- Khả năng lắp khuôn trên máy đƣợc thuận lợi.
- Chế tạo đảm bảo tính kinh tế.
- Thao tác thuận lợi và an tồn cho công nhân
1.3.3. Vật liệu chế tạo khuôn
Những chi tiết làm việc của khuôn ép (chày và cối) thông thƣờng làm việc trong
điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chịu ăn mịn, và có khi làm việc trong trạnh thái
đốt nóng. Hình dáng của chúng thƣờng phức tạp và phải giữ hình dáng sau gia cơng

nhiệt luyện.

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

16


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

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 đƣợc gia công.
- Quy mô sản xuất.
Các loại vật liệu dùng để chế tạo khuôn bao gồm:
- Thép các bon có tính tơi thấp, ứng suất dƣ 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

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

R
L

.
T

mịn tốt.

 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: nhƣ tấm trƣợt, chêm, chèn, chốt

U
D

định vị, vòng ép. Chày cối hình đơn giản, làm việc nhẹ.
 CD10A, CD11A chày cối của khn cắt, đột, dập, vuốt có hình dáng đơn giản
và không lớn lắm.
- Thép dụng cụ hợp kim thấp, có tính thấm tơi tốt, độ bền cao hơn so với thép các bon.
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 khn cắt, đột tạo
hình với kích thƣớc hay đƣờng kính đến 35 mm.
- Thép hợp kim thấp tơi cao:


Thép hợp kim nhóm này có tính thấm tơi cao. Điều đó cho phép chế tạo những

chi tiết làm việc của khn dập có tiết diện lớn.


Thép mác Cr có nhƣợc điểm là tổ chức các bít khơng đồng đều. Nó ít sử dụng

đối với nhiều loại khn dập.


Thép 9CrSi có độ cứng cao sau khi ủ và khó gia cơng, dễ bị oxi hóa, khơng

đƣợc nung trong lò đốt bằng ngọn lửa.

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

17


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu



Thép CrWMn có độ dao động lớn về tính tơi đƣợc và tính thấm tơi. Tổ chức

cacbit khơng đồng đều.


Thép CrWSiMn có tổ chức đồng đều hơn, nhiệt độ tơi thấp hơn và tính thấm

tơi lớn hơn so với các loại thép kể trên.
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 đƣợc chia ra: thép crơm, thép có 5÷6 % Cr, và thép
hợp kim phức tạp.
 Thép crôm cao: Cr12Mo, Cr12V1 và Cr12, vƣợt các loại thép khuôn dập khác

về độ thấm tơi. Nhƣợc điểm chủ yếu của nó là tổ chức khơng đồng đều, điều đó gây

C
C

nên sự khác nhau về tính chất cơ học theo những hƣớng khác nhau. Một nhƣợc điểm

R
L
.
T

nữa là nhiệt độ tôi cao.

 Thép Cr12 khơng nên dùng với khn dập có hình dáng phức tạp hay làm việc
có đốt nóng.

U
D

 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 có 56% Cr
Thép nhóm này có hàm lƣợng crơm và các bon thấp hơn so với thép crơm cao.
Nó có độ dai lớn hơn và tổ chức tƣơng đối đồng đều hơn. Thép Cr6WV, 9Cr5 chế tạo
chày, cối dập vuốt lớn, cối để ép chảy thép.

Thép hợp kim phức tạp: có độ bền cao (lớn hơn 20% so với thép có 6÷12 % Cr).
Tổ chức rất đồng đều, hạt nhỏ, ít “nhạy” đối với việc đốt nóng và thốt các bon. Kích
thƣớc và hình dáng khơng thay đổi khi tơi.
 Thép 7CrMn, 2WMo, dùng để chế tạo khuôn cắt, đột, tải trọng lớn, hình dáng
phức tạp.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

18


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

- 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 các bít vơnfram và liên kết các bon (nhóm
BK). Hợp kim cứng dùng để chế tạo chày cối khi làm việc có những vịng ơm chặt bên
ngoài.
 WCo8, WCo10 (WCo8B, BK10M) dùng để chế tạo chày cối dập vuốt, thành
hình ép chảy-làm việc chịu mài mòn, yêu cầu độ tinh sạch bề mặt và độ chính xác cao.
 BK15, BK20 (BK15M, BK20M) dùng để chế tạo chày uốn, thành hình chịu lực
lớn, khn cắt hình và đột lỗ những chi tiết từ thép đã tôi.


C
C

BK25, BK30 chế tạo khn dập tách (khn xấu) địi hỏi độ bền cao. Khn

R
L
.
T

có tiết diện nguy hiểm, kém bền do hình dáng đặc biệt của chi tiết dập, khn thành
hình, khn chồn, và ép chảy.
- Hợp kim đồng - vàng - nhôm.

U
D

Dùng để chế tạo cối dập vuốt khi dập thép khơng gỉ. Đặc điểm của nó là chống
lại sự dính kim loại trong q trình dập vuốt.
Tóm lại: Đối với máy ép này thì vật liệu làm khn đƣợc 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 lƣợng cao.)
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 phƣơng pháp gia
cơng đạt độ chính xác cao.

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

19


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

1.4. Cơ sở lý thuyết về uốn kim loại
1.4.1. Định nghĩa và đặc điểm của quá trình uốn
a) Định nghĩa
Uốn là một nguyên công thƣờng gặp nhất trong dập nguội. Uốn tức là biến phôi
phẳng (tấm), dây hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc. Khối
lƣợng vật uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ khơng ngừng tăng lên.
Phụ thuộc vào kích thƣớc và hình dáng vật uốn, dạng phơi ban đầu, đặc tính của
q trình uốn trong khn, uốn có thể tiến hành trên máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma
sát hay thủy lực. Ngồi ra cịn đƣợc uốn trên các dụng cụ uốn bằng tay và máy uốn
chuyên dùng.
b) Đặc điểm qua trình uốn

C
C

Dƣới tác dụng ép của chày và cối, phơi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành

R
L
.
T

hình dáng cần thiết. Quá trình biến dạng cũng bao gồm quá trình biến dạng đàn hồi và
quá trình biến dạng dẻo.

Đầu tiên chày chỉ tiếp xúc với phôi tại điểm đầu chày. Trong q trình chày đi

U
D

xuống sẽ uốn cong phơi và thu nhỏ dần bán kính uốn. Cuối cùng phơi bị nén chặt
(chỉnh hình) giữa chày và cối, hai thanh chữ V đƣợc nắn thẳng và phần đỉnh có bán
kính uốn nhỏ nhất theo đầu chày.

Vì lực uốn tác dụng chủ yếu ở đầu chày (đỉnh chữ V) nên quá trình biến dạng dẻo
cũng chỉ xảy ra ở đó là chính. Bởi vậy sau khi khử bỏ lực tác dụng thì vật liệu cịn có
khả năng đàn hồi trở lại, biểu hiện ở góc đàn hồi khi uốn.
1.4.2. Lớp trung hịa
Trên thành của phơi trƣớc khi uốn, ta kẻ những ô vuông. Sau khi uốn ta thấy
những ô vuông ở phần thẳng khơng thay đổi. Cịn những ơ vng ở phần cong thì biến
thành hình thang (hình 2.2)
Các vạch ngang tính từ tâm uốn ra, các vạch ở phía ngồi dài ra cịn các vạch ở
trong ngắn lại, chỉ có đƣờng 00 là chiều dài khơng thay đổi. Đó là lớp trung hồ. Phần
ngồi lớp trung hồ chịu kéo, cịn phần trong chịu nén. Lớp trung hồ khơng chịu nén
hay kéo nên giữ đƣợc độ dài ban đầu. Đó là căn cứ tốt nhất để xác định phôi uốn.

SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

20


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Ngƣời ta đã chứng minh rằng lớp trung hòa đi qua trọng tâm của mặt phẳng tiết
diện. Trong quá trình uốn, bán kính càng nhỏ dần thì hình dáng tiết diện cũng thay đổi
dần, do đó trọng tâm của tiết diện cũng di chuyển dần về phía hƣớng tâm uốn.

0

0
r

S

Hình 1.13. Biểu đồ của lớp trung hồ
Vị trí lớp trung hồ đƣợc xác định bởi bán kính lớp trung hồ  và đƣợc xác định

C
C

theo công thức của Roomanovxki [Sách Công nghệ dập nguội _ Tôn Yên _ Trang 103]



Btb
r 
.S . .(  )
B
S 2

R
L
.

T

Trong đó:

(1–1)

U
D

Btb - Chiều rộng trung bình của tiết diện uốn. (mm)
B - Chiều rộng của phôi ban đầu. (mm)
S - Chiều dày vật liệu. (mm)

r - Bán kính uốn phía trong. (mm)
 - Hệ số biến mỏng.
ξ = S1/S
S1 - Chiều dày vật liệu sau khi uốn tại điểm giữa cung uốn.
Trị số ξ đƣợc xác định theo bảng 1.3. sau:
Bảng 1.3. Bảng trị số ξ
r/S

0,1

0,25

0,5

ξ

0,82

0,87

0,92

1

2

0,96

0,985

3

4

0,992

0,995

1.4.3. Tính đàn hồi khi uốn
Trong q trình uốn khơng phải tồn bộ kim loại ở phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có một phần cịn ở biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi khơng cịn tác dụng của
chày thì vật uốn khơng hồn tồn nhƣ hình dáng của chày uốn. Đó là hiện tƣợng đàn
hồi sau khi uốn.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

21


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

Tính đàn hồi đƣợc khi uốn với bán kính nhỏ (r < 10S) bằng góc đàn hồi . Cịn
khi uốn với bán kính lớn (r > 10S) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi bán kính cong
của vật uốn.
Góc đàn hồi đƣợc xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc
của chày cối uốn:

.

C
C

R
L
.
T

Hình 1.14 Tính đàn hồi khi uốn

Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữa
bán kính uốn với chiều dày vật liệu, kiểu khn uốn và hình dáng kết cấu vật uốn.

U
D

1.4.4. Xác định phôi thép tấm dùng để gia cơng đáy chỏm cầu

*Trƣờng hợp chỏm cầu có a > h bán kính phơi cần có R đƣợc tính:

=

Hình 1.15 Chỏm cầu có dạng a > h
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

22


Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

*Trƣờng hợp chỏm cầu có a < h bán kính phơi cần có R đƣợc tính:

C
C

Hình 1.16 Chỏm cầu có dạng a < h

R
L
.
T

Đƣờng kính phơi 2R đƣợc tính trong 2 trƣờng hợp

Khi a > r thì D = d + (-2r + 2,828r) +2a

U
D

Khi a < r thì D = d + [-2r + π( r – 1/2)] +2a
Trong đó:

d: bán kính thân bồn

(mm)

r: bán kính góc vê

(mm)

1.4.5. Tính lực ép để ép phôi thép tấm thành đáy chỏm cầu
Xét sự biến dạng của tấm phôi khi ép trên bộ khuôn chỏm cầu ta thấy phôi đƣợc
nhấn vào trong lịng cối tƣơng tự nhƣ ngun cơng dập vuốt nên ta có thể sử dụng các
cơng thức tính tốn lực ép dựa vào cơng thức tính lực dập vuốt khơng làm mỏng thành.
Lực dâp của chày chịu ảnh hƣởng các yếu tố sau
- Tính chất cơ hoc của vật liệu
- Phƣơng pháp ép: ép thuận, ép nghịch, ép phối hợp khi phối hợp. Khi ép
phối hợp thì áp suất nhỏ hơn khi ép thuận hoặc ép nghịch
- Chiều dày của thành và của đáy sản phẩm
- Diện tích của chày vng góc với trục ép, diện tích của chày càng lớn thì
lực ép càng lớn
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

23

Thiết Kế Máy Ép Thủy Lực Ép Đáy Bình Chỏm Cầu

- Trạng thái bề mặt của phôi và trạng thái bề mặt của khn. Độ nhẵn
càng cao thì lực càng lớn. Thông thƣờng các phần của thành của khuôn đƣợc 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 u cầu dẫn đến quá trình ép sẽ bị nứt , rạn bề mặt vật liệu kim loại.
Theo cơng thức tính lực ép khi dập vuốt khơng làm mỏng thành, trang 174
[10] ta có:

=P+
Trong đó:
- Lực ép thực tế

(kG)

C
C

P - Lực ép lý thuyết

(kG)

R
L
.
T

- Lực ép nguyên vật liệu

(kG)

Dựa theo máy chuẩn ta thực hiên ép chỏm cầu mà không cần chặn phôi do đó

U
D

thành phần Q trong cơng thức trên khơng tồn tại Q = 0.
Quá trình ép đƣợc thực hiện 3 lần ở 3 bộ khuôn R1000, R750, R550 đến khi đạt
đƣợc vật ép theo yêu cầu.

Để tính lực ép cho quá trình ta tính lần thứ nhất, vì lực ép lần thứ nhất là lớn nhất.
Lực ép theo lý thuyết đƣợc xác định theo cơng thức trang 174 [10]

Trong đó:
: Lực ép lý thuyết

(kG)

: đƣờng kính chi tiết qua lần dập thứ nhất

(mm)

= 500 (R = 2 )

(mm)

: Chiều dày vật liệu

(mm)

: Giới hạn bền cho phép của vật liệu tra bảng 85[10]
Chọn

= 49

(kG/mm2)

k1: Hệ số phụ thuộc vào hệ số ép, tra bảng 86 [10] theo hệ số m.
SVTH: Trần Quốc Thiệu - 15C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

24