Đồ án Thiết kế máy cắt thép tấm tự động

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức cơ bản tương đối rộng. Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong thực tế sản xuất, trong kĩ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày. Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học trước lúc ra trường, đồng thời phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của mỗi sinh viên khi đứng trướt một vấn đề thực tế trong kĩ thuật. Cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa của ngành cơ khí, thì nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc độ chính xác cao, phải giảm sức lao động của con người, tăng năng suất lao động. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG" với các nội dung sau: Chương 1: Tổng quan về nhu cầu sử dụng thép tấm trong công nghiệp. Chương 2: Cơ sở lý thuyết về cắt kim loại. Chương 3: Phân tích lựa chọn phương pháp cắt thép. Chương 4: Phân tích lựa chọn phương án và tính toán động học máy. Chương 5: Tính toán động lực học và kết cấu máy. Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục. Chương 7: Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC. Chương 8: An toàn và vận hành máy. Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Trần Ngọc Hải. Vì là một vấn đề tương đối lớn, mới của người sinh viên, không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong khoa. Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2008 Sinh viên thiết kế Hoàng Văn Thùy MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU: 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT THÉP TẤM 7 2.1. LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 7 2.1.1. Biến dạng đàn hồi. 8 2.1.2. Biến dạng dẻo kim loại 9 2.1.3. Phá huỷ 10 2.2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 11 2.2.1. Ảnh hưởng của thành phần hoá học và tổ chức kim loại 11 2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 11 2.2.3. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính 11 2.2.4. Ảnh hưởng của ứng suất dư 12 2.2.5. Ảnh hưởng của ma sát ngoài 12 2.2.6. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng 12 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP 13 3.1. PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG 13 3.2. CẮT BẰNG HỒ QUANG ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ 13 3.3. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER 14 3.4. CẮT BẰNG CHÙM TIA PLASMA 15 3.5. PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT 16 3.5.1. Máy cắt dao thẳng song song 18 3.5.2. Máy cắt bằng lưỡi dao đĩa 19 3.5.3. Máy cắt kiểu chấn động 21 3.5.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng 21 3.5.5. Kết luận 22 CHƯƠNG4: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY 24 4.1. GỚI THIỆU CHUNG 24 4.1.1. Sơ đồ nguyên lý toàn máy 24 4.1.2. Nguyên lý hoạt động toàn máy 25 4.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY 25 4.2.1. Một số phương án khả thi, ưu và nhược điểm 25 4.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc 27 4.2.3. Xác định các thông số máy 28 4.2.4. Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên 28 4.3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 29 4.3.1. Thiết kế động học cho bộ phận cấp phôi tự động 29 4.3.2. Thiết kế động học cho bộ phận kẹp phôi 33 4.3.3. Thiết kế động học cho bộ phận đỡ sản phẩm 36 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 37 5.1. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CHO BỘ PHẬN KẸP PHÔI 37 5.1.1.Tính toán lực kẹp phôi 37 5.1.2. Tính toán các thông số của bộ phận kẹp phôi 39 5.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CHO BỘ PHẬN CẮT 43 5.2.1. Tính toán xilanh thuỷ lực cho bộ phận tạo lực cắt 43 5.2.2. Tính toán các thông số của lưỡi dao và bàn trượt gá dao 62 5.3. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CẤP PHÔI 65 5.3.1. Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận cấp phôi 65 5.3.2. Tính lực kéo phôi của tang dẫn động 66 5.3.3. Chọn động cơ và tính toán hộp giảm tốc 66 5.3.4. Phân tích chuổi kích thước 81 5.4. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN ĐỠ SẢN PHẨM 85 5.4.1. Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận đỡ sản phẩm 85 5.4.2. Tính lực kéo của tang dẫn động 86 5.4.3. Chọn động cơ và tính toán hộp giảm tốc 87 CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 88 6.1. PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 88 6.1.1 Điều kiện kĩ thuật 88 6.1.2 Vật liệu và phương pháp tạo phôi 88 6.1.3 Tính công nghệ trong kết cấu 88 6.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 88 6.3 TÍNH LƯƠNG DƯ GIA CÔNG MẶT TRỤ
91 6.4 TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT MẮT TRỤ
92 CHƯƠNG 7: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC 97 7.1.Giới thiệu về điều khiển tự động bằng PLC 97 7.2. Phân tích và chọn phương án điều khiển 100 7.3. Chương trình điều khiển bằng PLC 104 CHƯƠNG 8 : AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 106 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp... Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên. Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm. Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo độ dày của tấm thép: + Thép tấm mỏng: Chiều dày: S = 0,2
3,75 mm. Chiều rộng: b = 600
2.200 mm. +Thép tấm dày : S = 4
60 mm; b = 600
5.000 mm. L = 4.000
12.000 mm. + Thép tấm dải : S = 0,2
2 mm; b = 200
1.500 mm. L = 4.000
60.000 mm. Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: dạng phôi tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải. Hình dạng và kích thướt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêu chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô, khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng như cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền ... phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể: - Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường...
Các lá thép

 Tủ điện Vỏ máy biến thế Hình 1.1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện - Trong xây dựng: các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rỏ rang nhất thép tấm được sử dụng làm tấm lợp…
Hình 1.2. Sản phẩm thép tấm trong xây dựng