Chuyên đề Tìm hiểu về công cụ lập trình tự động APT và ứng dụng

n tËp trung l¹i chØ nh»m gi¶i phãng søc lao ®éng ch©n tay cho con ng­êi. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc kü thuËt-ngµnh c¬ khÝ ®ãng vai trß hÕt søc quan träng trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc, ®Æc biÖt quan träng lµ sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y. Sù ph¸t triÓn cña x· héi b¾t buéc ngµnh c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ph¶i ph¸t triÓn kh«ng ngõng nh»m t¨ng n¨ng suÊt, t¨ng hiÖu qu¶ lao ®éng vµ t¨ng chÊt l­îng s¶n phÈm nh»m ®¸p øng tèi ®a ®­îc nhu cÇu vÒ sè l­îng vµ chÊt l­îng cña ng­êi tiªu dïng. Víi nÒn kinh tÕ thÞ tr­êng ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn nh­ ë n­íc ta hiÖn nay, cïng víi mét nÒn khoa häc ph¸t triÓn, th× viÖc ph¸t triÓn c¸c h×nh thøc s¶n xuÊt ®¬n chiÕc hoÆc lo¹t nhá lµ phï hîp. §å ¸n tèt nghiÖp nµy ®­îc thiÕt kÕ còng kh«ng n»m ngoµi yªu cÇu thùc tÕ, nã ra ®êi nh»m ®­a vµo ¸p dông thùc tÕ gi¶i quyÕt cho c¸c c¬ së s¶n xuÊt nhá, cã thÓ l¾p r¾p nhanh chãng ®Ó ®­a vµo sö dông t¹i nh÷ng n¬i cã nhu cÇu víi mét chi phÝ thÊp. §å ¸n thiÕt kÕ ®­îc chia lµm c¸c phÇn nh­ sau: §å ¸n nµy ®­îc hoµn thµnh nhê sù nç lùc kh«ng ngõng cña b¶n th©n,cïng víi sù gióp ®ì tËn t×nh cña b¹n bÌ, ®Æc biÖt lµ sù h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o. Qua ®©y chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy cïng c¸c b¹n ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Lµ mét c«ng tr×nh thiÕt kÕ ®Çu tay cã tÝnh chÊt ®Æc biÖt quan träng, b¶n th©n chóng em ®· hÕt søc cè g¾ng ®Ó hoµn thµnh nh­ng còng kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. VËy kÝnh mong c¸c thÇy c¸c c« tËn t×nh chØ b¶o thªm ®Ó chóng em tr¸nh khái nh÷ng sai sãt kh«ng ®¸ng cã trong nh÷ng b¶n thiÕt kÕ sau nµy. Mét lÇn n÷a chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ®Õn tÊt c¶ c¸c thÇy, c¸c b¹n ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Ch­¬ng I Giíi thiÖu chung vÒ m¸y lèc vµ s¶n phÈm gia c«ng trªn m¸y lèc I. Giíi thiÖu chung. ThÐp lµ lo¹i vËt liÖu kim lo¹i quan träng nhÊt trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, x©y dùng, ®iÖn, quèc phßng,… bëi chóng cã nhiÒu ­u ®iÓm næi bËt vÒ s¶n xuÊt, kh¶ n¨ng sö dông vµ ¸p dông ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng sö dông cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp trong nÒn kinh tÕ quèc d©n. Cho ®Õn nay ch­a cã mét lo¹i vËt liÖu nµo cã thÓ thay thÕ hoµn toµn ®­îc thÐp. Ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt thÐp cña n­íc ta ®ang tong b­íc ph¸t triÓn phôc vô cho sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc. NÕu nh­ tr­íc ®©y ta hay dïng thÐp theo tiªu chuÈn cña Liªn X« cò(nay lµ Liªn Bang Nga)th× nay mäi viÖc ®· kh¸c. Trong nÒn kinh tÕ héi nhËp quèc tÕ, nhÊt lµ sù ph¸t triÓn nh­ vò b·o cña khoa häc kü thuËt còng nh­ trong ngµnh c«ng nghiÖp luyÖn thÐp ë cuèi thÕ kØ XX ®· cho ra ®êi nhiÒu lo¹i thÐp, m¸c thÐp, nhiÒu tiÕn bé ®ét biÕn vÒ chÊt l­îng vµ gi¸ thµnh s¶n phÈm thÐp. Víi nÒn kinh tÕ ®ang ph¸t triÓn ë ViÖt Nam c¸c ngµnh s¶n xuÊt chñ yÕu lµ s¶n xuÊt ®¬n chiÕc hoÆc s¶n xuÊt lo¹t nhá. Do ph¶i chÞu sù chi phèi bëi vÊn ®Ò kinh tÕ ®ang ph¸t triÓn nµy, cho nªn qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ph¶i ®Æt vÊn ®Ò kinh phÝ ®Çu t­ lªn hµng ®Çu, gi¶m thiÓu c¸c kho¶n chi phÝ. T¨ng hiÖu qu¶ sö dông vµo thùc tÕ, nh»m ®¸p øng nhu cÇu cña ng­êi tiªu dïng vµ kh¶ n¨ng chÊp nhËn s¶n phÈm. Tõ ®ã ta ph¶i chó träng tíi c¸c vÊn ®Ò vÒ c«ng nghÖ, ®¬n gi¶n ho¸ trong thiÕt kÕ.v.v… §ång thêi gi¶i quyÕt tèi ®a ®­îc kh¶ n¨ng t¨ng n¨ng suÊt vµ hiÖu suÊt c«ng t¸c trong giíi h¹n kinh phÝ cho phÐp, ®¶m b¶o ®­îc yªu cÇu vÒ mü thuËt cña s¶n phÈm vµ ®é chÝnh x¸c l¾p ghÐp ph«i sau khi gia c«ng.v.v… Ph«i cã vËt liÖu lµ thÐp CT3, h¬n n÷a ph«i gia c«ng cã d¹ng tÊm, ph«i cã chiÒu dµy 0.7mm, cho nªn c«ng suÊt c¾t cña m¸y kh«ng cÇn lín. Tõ ®ã, ta cã thÓ nhËn thÊy ®é va ®Ëp trong m¸y nhá cho nªn kÕt cÊu m¸y kh«ng cÇn ®Æc biÖt vµ phøc t¹p, cã nghÜa lµ c¸c mèi liªn kÕt kh«ng yªu cÇu cao. Tuy vËy, kh«ng v× thÕ mµ khi thiÕt kÕ ta kh«ng chó träng tíi kÕt cÊu cña m¸y, c¸c chi tiÕt l¾p ghÐp ph¶i ®¶m b¶o tÝnh c«ng nghÖ, ®é chÝnh x¸c vµ ®é bÒn cÇn thiÕt. Khi thiÕt kÕ, kÝch th­íc m¸y ph¶i liªn quan tíi kÝch th­íc ph«i, ®¶m b¶o kh«ng gian kÑp chÆt ph«i khi gia c«ng. §ång thêi ph¶i h¹n chÕ kh«ng gian ®Æt m¸y vµ ®¸p øng ®­îc vÊn ®Ò nh©n tr¾c häc cho ng­êi c«ng nh©n ®øng m¸y lµm viÖc trong t­ thÕ tho¶i m¸i, tõ ®©y tËn dông ®­îc kh¶ n¨ng lµm viÖc hiÖu qu¶ nhÊt cña ng­êi c«ng nh©n. II. Mét sè lo¹i m¸y lèc vµ s¶n phÈm gia c«ng trªn m¸y lèc. 1. Mét sè d¹ng m¸y lèc cã trªn thÞ tr­êng. Ngµy nay cã rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p gia c«ng kh¸c nhau. Trong c¸c ph­¬ng ph¸p t¹o h×nh b»ng c¾t gät, ®óc, biÕn d¹ng vËt liÖu… Th× ®èi víi c¸c chi tiÕt ®¬n gi¶n cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng vËt liÖu ®Ó t¹o ra s¶n phÈm, ph­¬ng ph¸p nµy cho hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ tiÕt kiÖm ®­îc nguyªn vËt liÖu. M¸y lèc thuéc nhãm m¸y gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc. Qu¸ tr×nh t¹o profin s¶n phÈm lµ qu¸ tr×nh g©y biÕn d¹ng dÎo vËt liÖu kim lo¹i d­íi t¸c dông cña ngo¹i lùc(nhê vµo c¸c l« t¹o h×nh trªn trôc cña m¸y). M¸y lèc cã nhiÒu lo¹i, mçi lo¹i l¹i cã nh÷ng ®Æc tÝnh riªng biÖt nh­ m¸y lèc trßn th× gia c«ng nh÷ng chi tiÕt cã d¹ng cung cong( trßn, parabol,…), m¸y lèc th¼ng lµ c¸c s¶n phÈm ®Þnh h×nh profin ®a d¹ng. D­íi ®©y lµ mét sè lo¹i m¸y lèc th­êng dïng: - M¸y lèc ®iÒu khiÓn b»ng ch­¬ng tr×nh sè: víi lý thuyÕt ®iÒu khiÓn ngµy cµng ®­îc øng dông réng r·i trong thùc tiÔn, ®Æc biÖt trong lÜnh vùc gia c«ng kim lo¹i víi yªu cÇu vÒ n¨ng suÊt, s¶n phÈm t¹o ra ph¶i cã sù chÝnh x¸c, chÊt l­îng cao. NhiÒu nhµ m¸y ®· ®­a ra nh÷ng bé ®iÒu khiÓn vµo ®Ó xö lý qu¸ tr×nh gia c«ng trªn m¸y lèc. Nhê bé ®iÒu khiÓn nµy mµ m¸y ®­îc tù ®éng ho¸ hoµn toµn tõ kh©u cÊp ph«i, c¾t ph«i, uèn ph¼ng ph«i vµ t¹o ra s¶n phÈm. Bé ®iÒu khiÓn cã thÓ lµ bé ®iÒu khiÓn sè(NC) hoÆc bé ®iÒu khiÓn t­¬ng tù, nã tù ®éng ®iÒu khiÓn tèc ®é vßng quay cña ®éng c¬, ®ãng ng¾t m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng thuû lùc cña m¸y c¾t ph«i hay hÖ thèng uèn th¼ng ph«i. - M¸y lèc ®iÒu khiÓn b»ng thuû lùc: ë mét sè m¸y lèc lín, kÝch th­íc cña trôc lín ng­êi ta sö dông hÖ thèng thuû lùc ®Ó ®iÒu chØnh, c¨n chØnh, hay hÖ thèng m¸y c¾t… HÖ thèng thuû lùc cã gi¸ thµnh thÊp h¬n vµ dÔ t×m mua trªn thÞ tr­êng, cho nªn nhiÒu m¸y do ViÖt Nam s¶n xuÊt chñ yÕu dïng hÖ thèng thuû lùc. - mét sè d¹ng m¸y kh¸c: nh÷ng s¶n phÈm cã profin ®¬n gi¶n, yªu cÇu ®é chÝnh x¸c kh«ng cao, kÝch th­íc nhá… Ng­êi ta thiÕt kÕ nh÷ng lo¹i m¸y lèc ®¬n gi¶n nã chØ gåm mét gi¸ t¹o h×nh mang tõ 4-6 cÆp l« c¸n t¹o h×nh vµ ®­îc dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ ®iÖn… Mäi thao t¸c ph¶i cã sù tham gia cña c«ng nh©n. b. Mét sè d¹ng s¶n phÈm cña ph­¬ng ph¸p lèc th¼ng. S¶n phÈm cña m¸y lèc th¼ng ®a d¹ng vµ phong phó(®Æc tr­ng cña nã lµ mÆt c¾t ngang (profin) cña s¶n phÈm kh«ng thay ®æi theo chiÒu dµi) vµ ®­îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ nh­: tÊm lîp, thanh, dÇm,… Trong kÕt cÊu x©y dùng, kÝch th­íc s¶n phÈm cã thÓ ®¹t tíi 2000mm theo chiÒu réng, chiÒu dµi lªn tíi hµng chôc mÐt( s¶n phÈm cña m¸y lèc cã ph«i ®­îc cÊp liªn tôc). §èi víi m¸y lèc trßn cã thÓ gia c«ng tõ nh÷ng s¶n phÈm cña lèc th¼ng cã nh÷ng biªn d¹ng mÆt c¾t ngang( profin) kh¸c nhau thµnh nh÷ng d¹ng h×nh trßn nh­ c¸c lo¹i bån chøa n­íc, c¸c lo¹i vµnh b¸nh xe hay nh÷ng s¶n phÈm lµm vßm cho c¸c c«ng tr×nh trong lßng ®Êt… D­íi ®©y lµ mét sè biªn d¹ng ®iÓn h×nh cña m¸y lèc: Ch­¬ng II Nghiªn cøu m¸y t­¬ng tù I.S¬ ®å ®éng mét sè m¸y lèc. VÒ nguyªn t¾c chung cña phÇn l« t¹o h×nh (gi¸ t¹o h×nh) kh«ng cã g× kh¸c nhau chñ yÕu lµ kh¸c nhau phÇn ph©n phèi lùc cho c¸c trôc t¹o h×nh. Mét sè lèc ®¬n gi¶n nhÊt ®Òu ph¶i cã ba bé phËn chÝnh: - Nguån n¨ng l­îng : ®éng c¬ ®iÖn. - Bé phËn truyÒn ®éng : hép gi¶m tèc, hép truyÒn lùc, trôc khíp nèi… - Gi¸ t¹o h×nh : khung gi¸, trôc t¹o h×nh, gèi ®ì, b¹c lãt… Ngoµi ra m¸y lèc cßn ®­îc bæ trî b»ng mét sè chi thiÕt bÞ kh¸c nh»m lµm cho qu¸ tr×nh gia c«ng ®­îc nhanh vµ tù ®éng nh­ : - M¸y n¾n th¼ng ph«i vµ s¶n phÈm. - M¸y thuû lùc c¾t ®øt s¶n phÈm sau khi gia c«ng. - ThiÕt bÞ cÊp ph«i . - HÖ thèng b«i tr¬n, lµm m¸t… D­íi ®©y lµ mét sè m« h×nh cña chóng: H×nh 1: S¬ ®å m¸y lèc hai nguån dÉn. H×nh 1: S¬ ®å m¸y mçi trôc sö dông mét nguån dÉn ®éng ®éc lËp, chØ ¸p dông cho m¸y cã nh÷ng c«ng suÊt lín h¬n 100 kw. H×nh 2: Sö dông mét nguån dÉn ®éng. H×nh2: M¸y lèc sö dông duy nhÊt mét nguån dÉn ®éng cho toµn m¸y, dïng ®èi víi m¸y lèc cã c«ng suÊt nhá. H×nh 3: HÖ dÉn ®éng cã thªm hép chia m«men. H×nh 3: Lµ s¬ ®å dÉn ®éng tõ mét ®éng c¬ vµ bè trÝ thªm hép chia m«men. Trong mét sè nhµ m¸y s¶n xuÊt thÐp, m¸y lèc ®­îc bè trÝ g¾n liÒn víi d©y truyÒn s¶n xuÊt thÐp tøc lµ: Lß luyÖn thÐpm¸y c¸n tÊmm¸y lèc profinm¸y c¾t. Tøc lµ m¸y lèc cã ph«i ®­îc cÊp liªn tôc th× cuèi gi¸ t¹o h×nh sÏ ®­îc bè trÝ m¸y c¾t s¶n phÈm, m¸y c¾cã l­ìi c¾t ®­îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt tuú theo profin cña s¶n phÈm. Mét sè m¸y lèc cßn bè trÝ nh÷ng thiÕt bÞ n¾n s¶n phÈm b»ng hÖ thèng con l¨n, ë nh÷ng s¶n phÈm cã chiÒu dµi lín, vËt liÖu s¶n phÈm cã c¬ tÝnh cao, trong qu¸ tr×nh gia c«ng th­êng bÞ cong vªnh, vÆn xo¾n( d¹ng vá ®ç)v× vËy ë phÝa sau gi¸ t¹o h×nh ph¶i bè trÝ thªm mét sè l« dÉn cã t¸c dông ;n¾n ph«i ®Ó h×nh d¹ng cña s¶n phÈm ®­îc æn ®Þnh vµ kh«ng cã phÕ phÈm. 2. m¸y lèc”U”, “C”. M¸y lèc “U”,”C”dïng ®Ó t¹o h×nh chi tiÕt cã d¹ng ch÷ “U” hoÆc ch÷ “C” cã d¹ng profin ®¬n gi¶n h¬n tÊm lîp nªn sè trôc t¹o h×nh cña m¸y Ýt h¬n nguyªn t¾c t¹o h×nh cña m¸y nµy còng lµ dïng c¸c trôc t¹o h×nh ®Ó biÕn d¹ng dÎo vËt liÖu theo nguyªn t¾c ®èi xøng tõ gi÷a sang hai bªn. Tõ ®éng c¬ m«men ®­îc truyÒn ®Õn c¸c trôc t¹o h×nh chi tiÕt. M¸y lèc ch÷ “U” cã 6 cÆp trôc t¹o h×nh vµ mét cÆp trôc t¹o h×nhtrô dïng ®Ó kÐo ph«i vµo. Tõ ph«i th¼ng ph¶i qua bèn b­íc gia c«ng s¬ bé( t­¬ng øng víi c¸c gãc α cã gi¸ trÞ tõ 0o tíi 75o) vµ hai b­íc gia c«ng tinh chØnh(söa ®óng), t­¬ng øng víi c¸c gãc α cã gi¸ trÞ 75o ®Õn 90o. Ph«i th¼ng qua cÆp trôc t¹o h×nh thø nhÊt ®­îc n©ng lªn gãc α1=25o tiÕp ®ã qua cÆp trôc t¹o h×nh thø hai ®­îc n©ng lªn gãc α2=45o tiÕp ®ã qua cÆp trôc thø ba ®­îc n©ng lªn gãc α3=60o, tiÕp ®ã qua cÆp trôc t¹o h×nh thø t­ ®­îc n©ng lªn gãc α4=75o, tiÕp ®ã qua cÆp trôc t¹o h×nh thø n¨m α5=90o, cÆp trôc tinh chØnh α6=α5 ®Þnh l¹i h×nh d¸ng cña s¶n phÈm “U”. D­íi ®©y lµ s¬ ®å tõng b­íc c«ng nghÖ gia c«ng ph«i tÊm ®Ó t¹o s¶n phÈm cã biªn d¹ng ch÷ “U”. H×nh 4: m¸y lèc U,C. NÕu chän c¸c gãc trung gian nhá( < 10o-15o)th× qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña ph«i ®­îc æn ®Þnh h¬n, trong qu¸ tr×nh gia c«ng gi÷a ph«i vµ trôc t¹o h×nh kh«ng cã sù va ®Ëp. Tuy nhiªn nÕu chän qu¸ nhá th× sè trôc t¹o h×nh trªn m¸y lèc t¨ng lªn, ®iÒu ®ã dÉn ®Õn m¸y cång kÒnh, chÕ t¹o phøc t¹p, gi¸ thµnh cao… NÕu chän c¸c gãc trung gian lín( kho¶ng 30ocã thÓ gi¶m ®­îc sè cÆp l« t¹o h×nh trªn m¸y lèc nh­ vËy sÏ lµm cho kÕt cÊu m¸y gän… Nh­ng nÕu chän qu¸ lín(> 30) dÉn tíi hiÖn t­îng va ®Ëp gi÷a ph«i vµ trôc vµ kh¶ n¨ng ¨n ph«i qua c¸c cÆp trôc t¹o h×nh rÊt khã, cã tr­êng hîp kh«ng thÓ gia c«ng ®­îc. §èi víi m¸y lèc ch÷ “C” quy tr×nh lèc qua 12 cÆp trôc bao gåm c¶ trôc h×nh trô ban ®Çu vµ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng theo tr×nh tù sau: Ch­¬ng 3 Nghiªn cøu sù biÕn d¹ng cña ph«i trong qu¸ tr×nh lèc I. Nghiªn cøu sù biÕn d¹ng cña vËt liÖu. 1. Kh¸i qu¸t vÒ biÕn d¹ng. Sù dÞch chuyÓn t­¬ng ®èi gi÷a c¸c chÊt ®iÓm,c¸c ph©n tö cña vËt thÓ r¾n d­íi t¸c dông cña ngo¹i lùc, nhiÖt ®é hoÆc cña mét nguyªn nh©n nµo ®ã dÉn tíi sù thay ®æi vÒ h×nh d¹ng, kÝch th­íc cña nã gäi lµ biÕn d¹ng. TÊt c¶ mäi ph­¬ng ph¸p trong gia c«ng ¸p lùc( GCAL) ®Òu dùa trªn mét tiÒn ®Ò chung lµ thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo. VËt liÖu d­íi t¸c dông cña ngo¹i lùc sÏ thay ®æi h×nh d¸ng vµ kÝch th­íc mµ kh«ng mÊt ®i sù liªn kÕt bÒn chÆt cña nã. Kh¶ n¨ng cho phÐp thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo ®­îc coi nh­ lµ mét ®Æc tÝnh quan träng cña kim lo¹i. §Ó lµm s¸ng tá qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña kim lo¹i ta h·y theo dâi thÝ nghiÖm kÐo ®¬n gi¶n, d­íi t¸c dông cña lùc kÐo, mÉu kÐo liªn tôc bÞ kÐo dµi cho tíi khi bÞ kÐo ®øt. Trong thÝ nghiÖm kÐo víi c¸c thiÕt bÞ phï hîp ta cã thÓ ®o ®­îc lùc kÐo vµ ®é gi·n dµi t­¬ng øng, tõ ®ã x¸c ®Þnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng theo mèi quan hÖ sau: H×nh1: Qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña vËt liÖu. H×nh 1: lµ ®­êng cong øng suÊt – biÕn d¹ng cña mét kim lo¹i kh«ng cã vïng ch¶y râ rÖt trong thÝ nghiÖm kÐo. σ = §­êng cong biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷ øng suÊt vµ ®é gi·n dµi t­¬ng ®èi ε gäi lµ ®­êng cong øng suÊt vµ biÕn d¹ng, cã thÓ chia ®­êng cong ứng suÊt biÕn d¹ng ra lµm hai vïng. - Vïng biÕn d¹ng ®µn håi: Khi lực kÐo cßn nhỏ mẫu chỉ biến dạng đàn hồi, đặc trưng của giai đoạn này là khi dỡ bỏ tải trọng mẫu lại phục hồi trở lại chiều dài ban đầu. Trong vïng này tồn tại mối quan hệ tuyến tÝnh giữa ứng suất σ và biến dạng ε tu©n theo ®Þnh luËt Hooke: σ=E.ε Môđul đàn hồi E đặc trưng cho thuộc tính đàn hồi của vật liệu dưới áp dụng của ứng suất pháp. Vùng biến dạng đàn hồi được giới hạn bằng giới hạn đàn hồi Rc.Việc xác định chính xác giới hạn đàn hồi Rc nhiều khi rất khó khăn nên người ta thường qui định lấy Rp0,2 làm giới hạn đàn hồi, đó là ứng suất tương ứng với mức độ biến dạng dư ε =0,01%. - Vùng biến dạng đàn hồi - dẻo: Nếu tải trọng tăng lên khiến ứng suất trong mẫu vượt quá giới hạn đàn hồi thì vật liệu bắt đầu quá trình chảy dẻo. Trong vùng này nếu dỡ bỏ tải trọng thì mẫu không phục hồi được chiều dài ban đầu mà vẫn bị dãn dài ra một đoạn và trên đường cong ứng suất biến dạng được thể hiện bằng mức độ biến dạng dư ε. ứng suất làm cho vật liÖu b¾t ®Çu ch¶y dÎo gäi lµ giíi h¹n ch¶y Rp. Trong kü thuËt ng­êi ta quy ®Þnh giíi h¹n ch¶y lµ øng suÊt g©y nªn mét l­îng biÕn d¹ng d­ b»ng 0,2% ký hiÖu lµ Rp0,2 ®èi víi nh÷ng vËt liÖu cã ®­êng cong øng suÊt – biÕn d¹ng kh«ng cã vïng ch¶y râ rÖt, cßn ®èi víi nh÷ng vËt liÖu cã ®­êng cong øng suÊt – biÕn d¹ng cã vïng ch¶y râ rÖt th× viÖc x¸c ®Þnh Rp lµ dÔ dµng. Trong tÊt c¶ c¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng ¸p lùc th× qu¸ tr×nh biÕn d¹ng ®­îc thùc hiÖn trong vïng ®µn håi – dÎo. Mèi quan hÖ gi÷a øng suÊt vµ biÕn d¹nglµ quan hÖ phi tuyÕn. kÌm theo biÕn d¹ng dÎo bao giê còng cã biÕn d¹ng ®µn håi. Nãi chung biÕn d¹ng ®µn håi so víi biÕn d¹ng dÎo ®­îc thùc hiÖn trong c¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng ¸p lùc lµ kh«ng ®¸ng kÓ, cã thÓ bá qua, song trong mét sè tr­êng hîp nhÊt thiÕt ph¶i ®Ó ý ®Õn ¶nh h­ëng cña nã( vÝ dô biÕn d¹ng ®µn håi khi uèn). øng suÊt øng víi lùc kÐo lín nhÊt trong thÝ nghiÖm kÐo lµ giíi h¹n bÒn kÐo: Rm = KÓ tõ khi ®Æt t¶i cho ®Õn khi lùc kÐo ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt mÉu bÞ kÐo dµi ra nh­ng tiÕt diÖn cña mÉu hÇu nh­ gi¶m ®ång ®Òu trªn suèt chiÒu dµi cña mÉu, giai ®o¹n nµy gäi lµ giai ®o¹n d·n ®ång ®Òu. Qua giai ®o¹n d·n ®ång ®Òu mÉu bÞ co th¾t côc bé vµ do vËy lùc kÐo gi¶m ®i, theo ®ã øng suÊt σ = còng gi¶m. H×nh 2: §­êng cong øng suÊt biÕn d¹ng Trong vïng dÎo do mÉu bÞ kÐo dµi ra nªn tiÕt diÖn tøc thêi A cña mÉu t¹i bÊt cø thêi ®iÓm nµo cña qu¸ tr×nh kÐo còng nhá h¬n tiÕt diÖn ban ®Çu Ao, v× thÕ øng suÊt thùc tÕ tån t¹i trong mÉu σ’ = lu«n lu«n lín h¬n øng suÊt danh nghÜa σ = vµ bëi vÇy ®­êng cong øng suÊt thùc – biÕn d¹ng σ’= f’(ε) lu«n lu«n n»m trªn ®­êng cong σ = f(ε). Trong giai ®o¹n d·n ®ång ®Òu ë thÝ nghiÖm kÐo th× trong mÉu tån t¹i tr¹ng th¸i øng suÊt ®¬n vµ ë giai ®o¹n nµy øng suÊt thùc σ’ = chÝnh lµ øng ch¶y klùc(ph©n biÖt giíi h¹n ch¶y Rp). Nh­ vËy ®­êng cong øng suÊt biÕn d¹ng lµ ®­êng cong biÓu diÔn sù phô thuéc cña øng suÊt ch¶y vµ møc®é biÕn d¹ng. Møc ®é biÕn d¹ng cµng lín th× øng suÊt cÇn thiÕt ®Ó duy tr× biÕn d¹ng cµng t¨ng( øng suÊt σ’ t¨ng cho ®Õn khi mÉu bÞ ph¸ huû). Ta nãi vËt liÖu bÞ ho¸ bÒn. ®©y lµ mét ®Æc ®iÓm hÕt søc quan träng cña vËt liÖu kim lo¹i mµ bÊt cø qu¸ tr×nh biÕn d¹ng nµo còng ph¶i chó ý ®Õn. Trong thÝ nghiÖm kÐo, kÓ tõ khi mÉu b¾t®Çu co th¾t côc bé th× tr¹ng th¸i øng suÊt trong mÉu ®· chuyÓn tõ tr¹ng th¸i øng suÊt ®¬n sang tr¹ng th¸i øng suÊt khèi vµ bëi vËy ®­êng cong øng suÊt thùc – biÕn d¹ng trong giai ®o¹n nµy còng mÊt®i ý nghÜa thùc tiÔn cña nã. §iÓm B trªn ®­êng cong øng suÊt biÕn d¹ng( h×nh 2) ®¸nh dÊu giai ®o¹n mÊt æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh kÐo. ®iÓm C øng víi khi suÊt hiÖn sù ®øt g·y cña mÉu,nã nãi lªn kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña vËt liÖu kh«ng cßn n÷a. kh¶ n¨ng nµy phô thuéc rÊt nhiÒu vµo vËt liÖu vµ nh÷ng ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña vËt liÖu trong thÝ nghiÖm kÐo cÇn x¸c ®Þnh c¸c ®¹i l­îng sau: + ®é th¾t tiÕt diÖn t­¬ng ®èi Z% : Z = = Trong ®ã: Ag : tiÕt diÖn mÆt ®øt g·y. + ®é gi·n dµi t­¬ng ®èi A%: A= Trong ®ã: Lg: chiÒu dµi lµm viÖc cña mÉu khi bÞ g·y ®øt. - vïng ph¸ huû: Khi t¶i träng tiÕp tôc t¨ng lªn khiÕn øng suÊt trong mÉu v­ît qu¸ giíi h¹n ®µn håi dÎo th× mÉu sÏ bÞ ph¸ huû, mÉu sÏ kh«ng cã kh¶ n¨ng phôc håi sau khi bá t¶i träng t¸c dông. Vïng ph¸ huû ®­îc øng dông khi gia c«ng biÕn d¹ng t¹o h×nh ph¸ huû nh­ c¾t tÊm, c¾t d¶i, ë ®ã nÕu ta cÇn cã ®­îc s¶n phÈm cÇn thiÕt th× ta ph¶i t¸c dông vµo ph«i mét lùc sao cho nã cã thÓ th¾ng ®­îc trë lùc c¾t lý thuyÕt cña ph«i, tøc lµ lùc t¸c dông v­ît qua giai ®o¹n biÕn d¹ng ®µn håi vµ vïng biÕn d¹ng dÎo. 2. Ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng . Trong thùc tÕ cã tíi hµng mÊy tr¨m ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng kh¸c nhau vad trong mçi ph­¬ng ph¸p ®ång thêi suÊt hiÖn nhiÒu tr¹ng th¸i øng suÊt kh¸c nhau, chóng biÕn ®æi trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. Bëi vËy chØ cã thÓ c¨n cø vµo nh÷ng øng suÊt cã t¸c dông chñ yÕu ®èi víi c¸c qu¸ tr×nh biÕn d¹ng, lÊy ®ã lµm tiªu chuÈn ®Ó ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng. Dùa trªn quan ®iÓm nµy cã thÓ ph©n chia c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng thµnh n¨m nhãm sau ®©y: + BiÕn d¹ng nÐn: Tr¹ng th¸i dÎo trong vËt thÓ biÕn d¹ng chñ yÕu ®­îc g©y nªn bëi øng suÊt nÐn mét hoÆc nhiÒu chiÒu. Thuéc nhãm nµy cã c¸c ph­¬ng ph¸p c¸n, rÌn tù do, rÌn khu«n vµ Ðp ch¶y. + BiÕn d¹ng kÐo nÐn: Tr¹ng th¸i dÎo trong vËt thÓ biÕn d¹ng chñ yÕu ®­îc g©y nªn bëi øng suÊt kÐo mét hoÆc nhiÒu chiÒu. Thuéc nhãm nµy cã c¸c ph­¬ng ph¸p kÐo d·n, dËp ph×nh, dËp ®Þnh h×nh. +BiÕn d¹ng uèn: Tr¹ng th¸i dÎo trong vËt thÓ biÕn d¹ng chñ yÕu ®­îc g©y nªn bëi t¶i träng uèn. Thuéc nhãm nµy cã c¸c ph­¬ng ph¸p uèn víi dông cô chuyÓn ®éng th¼ng hoÆc chuyÓn ®éng quay. +BiÕn d¹ng c¾t: Tr¹ng th¸i trong vËt thÓ biÕn d¹ng chñ yÕu ®­îc g©y nªn bëi t¶i träng c¾t. Thuéc nhãm nµy cã c¸c ph­¬ng ph¸p tr­ît, xo¾n. Ngoµi ra ta cßn ph©n chia c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng thµnh: +BiÕn d¹ng nãng. +BiÕn d¹ng nguéi. +BiÕn d¹ng nöa nãng( vô ®èi víi thÐp biÕn d¹ng ë 6808000C). Ranh giíi biÕn d¹ng gi÷a biÕn d¹ng nãng vµ biÕn d¹ng nguéi lµ nhiÖt ®é kÕt tinh l¹i. Theo c¸ch ph©n lo¹i nµy th× biÕn d¹ng ch× ë nhiÖt ®é th­êng lµ biÕn d¹ng nãng, cßn biÕn d¹ng Molip®en ë 1073oK vÉn lµ biÕn d¹ng nguéi. C¸ch ph©n lo¹i nµy ngµynay cßn phæ biÕn song còng g©y nhiÒu sù c·i bëi lÏ qu¸ tr×nh chän läc håi phôc nhÊt lµ ®èi víi thÐp hîp kim cao ngµy cµng ®ãng vai trß ®¸ng kÓ ®èi víi øng suÊt cña vËt liÖu trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. H×nh 3: S¬ ®å c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng Nh÷ng vÊn ®Ò chung cÇn xem xÐt khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh biÕn d¹ng Tuy cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng kh¸c nhau nh­ng bÊt cø mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng nµo còng hµm chøa 6 khu vùc cÇn xem xÐt: - Khu vùc 1: Lµ vïng biÕn d¹ngë ®©y cÇn nghiªn cøu øng xö cña vËt liÖu trong tr¹ng th¸i dÎo, x¸c ®Þnh øng suÊt, biÕn d¹ng, tèc ®é biÕn d¹ng, dßng ch¶y kim lo¹i, sù ph©n bè nhiÖt ®é, c¸c qu¸ tr×nh tÕ vi x¶y ra trong vËt liÖu biÕn d¹ng (chuyÓn ®éng cña lÖch, håi phôc, kÕt tinh l¹i, chuyÓn biÕn pha, khuyÕch t¸n ….). - Khu vùc 2: Bao gåm nh÷ng vÊn ®Ò thuéc vÒ vËt liÖu ph«i tr­íc khi biÕn d¹ng, vÝ dô thanh phÇn ho¸ häc, cÊu tróc tinh thÓ, tæ chøc, c¸c tÝnh chÊt c¬ häc, chÊt l­îng bÒ mÆt cña ph«i …. Nh÷ng vÊn ®Ò nµy cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn øng suÊt cña vËt liÖu trong vïng biÕn d¹ng vµ tÝnh chÊt cña s¶n phÈm. - Khu vùc 3: Bao gåm nh÷ng vÊn ®Ò vÒ tÝnh chÊt cña s¶n phÈm sau khi biÕn d¹ng, vÝ dô tæ chøc vµ c¸c tÝnh chÊt c¬ häc, chÊt l­îngbÒ mÆt vµ ®é chÝnh x¸c cña s¶n phÈm. Nh÷ng vÊn ®Ò nµy sÏ quyÕt ®Þnh chÊt l­îng s¶n phÈm khi sö dông. H×nh 4: HÖ thèng nh÷ng vÊn ®Ò cÇn xem xÐt - Khu vùc 4: Lµ ranh giíi gi÷a vËt thÓ biÕn d¹ng vµ dông cô biÕn d¹ng bëi vËy nh÷ng vÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt lµ ma s¸t, b«i tr¬n, mµi mßn trong ®ã cÆp vËt liÖu ph«i vµ dông cô còng ®ãng mét vai trß nhÊt ®Þnh. - Khu vùc 5: §Ó thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng kh«ng thÓ kh«ng cã dông cô biÕn d¹ng, bëi vËy nh÷ng vÊn ®Ò vÒ kÕt cÊu, vËt liÖu, chÊt l­îng gia c«ng vµ ®é chÝnh x¸c cña dông cô lµ nh÷ng vÊn ®Ò ®­îc ®Æt ra ë ®©y bëi lÏ chóng ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc, tuæi thä cña dông cô, chÊt l­îng bÒ mÆt vµ ®é chÝnh x¸c cña s¶n phÈm. - Khu vùc 6: ¥ khu vùc nµy cã thÓ x¶y ra ph¶n øng bÒ mÆt gi÷a vËt thÓ biÕn d¹ng vµ m«i tr­êng xung quanh, vÝ dô oxi ho¸ t¹o thµnh v¶y oxÝt trong biÕn d¹ng nãng, x©m nhËp cña chÊt khÝ khi biÕn d¹ng nh÷ng kim lo¹i ®Æc biÖt … Nh÷ng ph¶n øng nµy ®Òu g©y ¶nh h­ëng xÊu tíi chÊt l­îng bÒ mÆt còng nh­ tÝnh chÊt cña khu vùc 3. II. S¬ bé vÒ ph­¬ng ph¸p c«ng nghÖ trªn m¸y lèc sãng. Ph­¬ng ph¸p t¹o h×nh b»ng m¸y lèc thùc chÊtlµ ph­¬ng ph¸p uèn t¹o h×nh liªn tôc. Trong ph­¬ng ph¸p nµy, qu¸ tr×nh t¹o h×nh s¶n phÈm d­íi t¸c dông cña ngo¹i lùc t¸c ®éng tõ tõ, s¶n phÈm ®­îc h×nh thµnh sau mét qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo cña vËt liÖu gia c«ng. HÇu nh­ tÊt c¶ mäi vËt r¾n d­íi t¸c dông cña ngo¹i lùc dï Ýt hay nhiÒu ®Òu cã sù thay ®æi vÒ kÝch th­íc vµ h×nh d¹ng. Ng­êi ta gäi biÕn d¹ng dÎo lµ biÕn d¹ng d­ khi qu¸ tr×nh x¶y ra kh«ng cã sù ph¸ huû. TrÞ sè biÕn d¹ng d­ ®Õn lóc ph¸ huû th× gäi lµ møc ®é dÎo cña kim lo¹i. Thùc chÊt biÕn d¹ng dÎo lµ sù chuyÓn vÞ cña c¸c phÇn tö kim lo¹i ®èi víi nhau song sù dÞch chuyÓn ®ã ph¶i ch¶y ra trong giíi h¹n lµ kh«ng ®­îc ph¸ vì c¸c mèi liªn hÖ gi÷a c¸c phÇn tö kim lo¹i. Ta nghiªn cøu ph­¬ng ph¸p uèn cho mét chi tiÕt ®¬n gi¶n( chi tiÕt ch÷ “V”)®Ó thÊy qu¸ tr×nh biÕn d¹ng cña ph«i uèn: H×nh 5: S¬ ®å ph­¬ng ph¸p uèn ch÷ V Uèn lµ mét trong nh÷ng nguyªn c«ng th­êng gÆp nhÊt trong dËp nguéi. Uèn tøc lµ biÕn ph«i ph¼ng( tÊm), d©y hay èng thµnh nh÷ng chi tiÕt cã h×nh d¹ng cong ®Òu hay gÊp khóc. Khèi l­îng vËt uèn trong ngµnh chÕ t¹o m¸y vµ dông cô kh«ng ngõng t¨ng lªn. Phô thuéc vµo kÝch th­íc vµ h×nh d¹ng vËt uèn, d¹ng ph«i ban ®Çu, ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh uèn trong khu«n; uèn cã thÓ tiÕn hµnh trªn m¸y Ðp trôc khuû lÖch t©m, ma s¸thay thuû lùc. §«i khi cã thÓ tiÕn hµnh trªn c¸c dông cô uèn b»ng tay hoÆc trªn c¸c m¸y uèn chuyªn dïng. §Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh uèn lµ d­íi t¸c dông Ðp cña chµy vµ cèi, ph«i bÞ biÕn d¹ng dÎo tõng vïng ®Ó t¹o thµnh h×nh d¸ng cÇn thiÕt. Qu¸ tr×nh biÕn d¹ng còng bao gåm qu¸ tr×nh biÕn d¹ng ®µn håi vµ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo. H×nh 5:lµ qu¸ tr×nh uèn liªn tôc h×nh ch÷ V. §Çu tiªn, chµy chØ tiÕp xóc víi ph«i tõ ®iÓm ®Çu chµy. trong qu¸ tr×nh chµy ®i xuèng sÏ uèn cong ph«i vµ thu nhá dÇn b¸n kÝnh uèn. Cuèi cïng ph«i bÞ kÑp chÆt gi÷ chµy vµ cèi, c¹nh ch÷ V ®­îc n¾n th¼ng vµ phÇn ®Ønh cã b¸n kÝnh uèn(r) nhá dÇn theo ®Çu chµy. nh­ng thùc tÕ gi÷ ph«i vµ chµy bao giê còng cã khe hë nhá. V× vËy lùc uèn t¸c dông chñ yÕu ë ®Çu chµy nªn qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo còng x¶y ra ë ®ã. Bëi vËy, sau khi khö bá lùc t¸c dông th× vËt liÖu cßn cã l­îng ®µn håi trë l¹i, biÓu hiÖn ë gãc ®µn håi khi uèn. C¸c líp kim lo¹i ë trong gãc uèn( phÝa chµy ) bÞ nÐn vµ co l¹i ë h­íng däc vµ bÞ kÐo ë h­íng ngang. C¸c líp ngoµi( phÝa cuèi) chÞu kÐo vµ d·n dµi ë h­íng däc vµ bÞ nÐn ë h­íng ngang. Gi÷a c¸c líp co ng¾n vµ d·n dµi ë líp trung hoµ. Khi uèn nh÷ng d¶i thÐp hÑp cã sù sai lÖch rÊt lín cña tiÕt diÖn ngang, bao gåm sù gi¶m chiÒu dµy ë chç uèn, ®é gi·n réng ë trong gãc víi sù t¹o thµnh ®é cong ngang vµ hiÖn t­îng co mÆt ngoµi. Do sù biÕn máng cña vËt liÖu vµ sai lÖch h×nh d¹ng tiÕt diÖn ngang, líp trung hoµ ë chç uèn sÏ kh«ng ®i qua gi÷a tiÕt diÖn n÷a mµ dÞch chuyÓn vÒ phÝa b¸n kÝnh nhá. Khi uèn d¶i réng hoÆc tÊm còng x¶y ra sù biÕn máng vËt liÖu, nh­ng hÇu nh­ kh«ng cã sai lÖch tiÕt diÖn ngang, bëi v× trë kh¸ng cña vËt liÖu cã chiÒu réng lín sÏ chèng l¹i sù biÕn d¹ng theo h­íng ngang. PhÇn lín c¸c tr­êng hîp uèn x¶y ra víi trÞ sè biÕn d¹ng lín, kim lo¹i ngoµi øng suÊt kÐo vµ nÐn däc trôc, cßn cã øng suÊt nÐn h­íng kÝnh xuÊt hiÖn do ¸p lùc cña kim lo¹i nÐn lªn c¸c líp bªn trong vµ ®¹t ®­îc trÞ sè cùc ®¹i ë líp trung hoµ. Khi uèn ph«i hÑp(s¶n phÈm cã thµnh, g©n…)th× tr¹ng th¸i biÕn d¹ng lµ khèi v× tiÕt diÖn ngang cña ph«i bÞ biÕn d¹ng ë ba h­íng. Theo møc ®é t¨ng dÇn chiÒu réng cña ph«i uèn, biÕn d¹ng ngang dÇn dÇn gi¶m ®i vµ trë kh¸ng rÊt nhá do trë kh¸ng qu¸ lín g©y ra bëi chiÒu réng cña ph«i, v× vËy mµ thùc tÕ cã thÓ suy ra biÕn d¹ng d·n dµi ë mét h­íng vÒ trÞ sè b»ng biÕn d¹ng co ng¾n ë hai h­íng kh¸c nhau. Trong ph­¬ng ph¸p uèn ng­êi ta cã thÓ sö dông ph«i ®­îc nung nãng hoÆc lµm nguéi tuú thuéc vµo tõng lo¹i vËt liÖu, h×nh d¸ng vµ kÝch th­íc. Ch­¬ng IV TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ I/ chän vËn tèc s¬ bé b¸nh r¨ng: Víi s¶n phÈm D tõ 10002000(mm) Chu vi ®­êng kÝnh lín nhÊt = D max.=2000.3,14=6280 - Chän s¬ bé vËn tèc c¸n 67(m/s) Ph¶i ®¶m b¶o: - biÕn d¹ng - n¨ng suÊt - æn ®Þnh - tÝnh sè vßng quay cña trôc chÝnh. Chän s¬ bé ®­êng kÝnh qu¶ c¸n. ®­êng kÝnh trung b×nh D = m.z = 5,5 . 32 =176 ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý thiÕt bÞ V = iT =iHGT . ix Vx.ix > 7(m/s) => Vx < 3(m/s) => lÊy ix = 3 II/ TÝnh b¸nh r¨ng. Chän vËt liÖu lµm b¸nh r¨ng lµ thÐp 45: øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp: = 2,6190 = 494N/mm2 §Ó x¸c ®Þnh øng suÊt uèn cho phÐp, lÊy hÖ sè an toµn n=1,5 vµ hÖ sè tËp chung øng suÊt ë ch©n r¨ng kσ=1,8( v× lµ ph«i rÌn thÐp th­êng ho¸, giíi h¹n mái cña thÐp 45 lµ: - S¬ bé chän hÖ sè t¶i träng : k = 1,3 - Chän hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng: - TÝnh kho¶ng c¸ch trô