Luận văn thạc sĩ: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực - Trần Phúc Chiến

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết về thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực. Tài liệu hữu ích cho sinh viên và kỹ sư ngành cơ khí chế tạo.

• Tác giả: Trần Phúc Chiến
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Cơ khí giao thông
• Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn diện luận văn máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhu cầu sử dụng thép tấm trong các ngành kinh tế trọng điểm như xây dựng, đóng tàu, sản xuất ô tô ngày càng gia tăng. Việc tạo phôi từ thép tấm đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng, có độ chính xác và năng suất cao. Luận văn thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực ra đời nhằm giải quyết bài toán này, đề xuất một giải pháp cơ khí hóa hiệu quả, thay thế các phương pháp thủ công và lạc hậu. Mục tiêu cốt lõi của đề tài là xây dựng một thiết bị hoàn chỉnh, từ việc phân tích lý thuyết, lựa chọn phương án công nghệ, đến tính toán thiết kế cơ khí chi tiết cho từng cụm máy. Đồ án tập trung vào việc ứng dụng hệ thống thủy lực để tạo ra lực cắt kim loại lớn, ổn định và dễ dàng điều khiển, đáp ứng yêu cầu cắt các tấm thép có độ dày và kích thước đa dạng. Luận văn không chỉ là một đồ án tốt nghiệp cơ khí mà còn là một tài liệu tham khảo giá trị, cung cấp cái nhìn tổng quan về quy trình thiết kế một máy công nghiệp, từ sơ đồ nguyên lý đến bản vẽ kỹ thuật cuối cùng. Nội dung bao quát các khía cạnh từ lựa chọn vật liệu chế tạo máy đến các tiêu chuẩn về an toàn lao động trong cơ khí, đảm bảo máy vận hành hiệu quả và an toàn. Quá trình thực hiện đề tài là sự tổng hợp kiến thức chuyên ngành, kết hợp lý thuyết với phân tích thực tiễn để tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao.

1.1. Tầm quan trọng của thép tấm trong các ngành công nghiệp

Thép tấm là vật liệu nền tảng trong rất nhiều lĩnh vực sản xuất. Trong ngành xây dựng, thép tấm được dùng để tạo các kết cấu dầm cầu, khung nhà xưởng, và các chi tiết liên kết chịu lực. Ngành công nghiệp ô tô sử dụng thép tấm để chế tạo khung gầm, vỏ xe, và các bộ phận che chắn. Tương tự, ngành đóng tàu cũng phụ thuộc lớn vào vật liệu này để tạo nên thân tàu và các kết cấu chịu lực. Ngay cả trong ngành điện, thép tấm mỏng được dùng làm lõi thép trong máy biến thế, stato động cơ, hay vỏ tủ điện. Sự đa dạng trong ứng dụng đòi hỏi thép tấm phải được gia công thành nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Do đó, các loại máy như máy cắt tôn tấm hay máy chấn tôn đóng vai trò thiết yếu trong chuỗi sản xuất, là khâu đầu tiên quyết định chất lượng và độ chính xác của sản phẩm cuối cùng.

1.2. Nhu cầu cấp thiết về một máy cắt thủy lực hiệu suất cao

Với nhu cầu sử dụng thép tấm ngày càng lớn, các phương pháp cắt thủ công hoặc máy móc thô sơ không còn đáp ứng được yêu cầu về năng suất và độ chính xác. Việc cắt thủ công tốn nhiều thời gian, chất lượng vết cắt không đồng đều và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động. Các máy cắt cơ khí truyền thống tuy có năng suất cao hơn nhưng thường tạo ra rung động lớn, khó điều chỉnh lực cắt và không phù hợp để cắt các tấm thép dày. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực là một nhiệm vụ cấp thiết. Máy sử dụng truyền động thủy lực có ưu điểm tạo ra lực cắt cực lớn, vận hành êm ái, dễ dàng tự động hóa và điều chỉnh các thông số làm việc, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất.

II. Các phương pháp cắt thép tấm phổ biến và lựa chọn tối ưu

Việc lựa chọn công nghệ cắt phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu quả, chi phí và chất lượng của sản phẩm thép tấm. Hiện nay, có nhiều phương pháp cắt kim loại, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các quy mô sản xuất và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Các phương pháp cắt bằng nhiệt như cắt plasma, laser hay khí oxy-gas có khả năng cắt các đường cong phức tạp nhưng thường có chi phí đầu tư cao và có thể gây biến dạng nhiệt cho vật liệu. Ngược lại, phương pháp cắt bằng áp lực sử dụng lưỡi cắt thép là giải pháp kinh tế và hiệu quả cho việc cắt thẳng các tấm phôi. Trong nhóm này, máy cắt dao thẳng song song tạo ra lực cắt rất lớn và rung động mạnh. Máy cắt dao đĩa phù hợp để cắt các dải thép dài nhưng năng suất không cao với tấm dày. Phương án tối ưu được lựa chọn trong luận văn này là máy cắt dao nghiêng. Phương pháp này giúp giảm đáng kể lực cắt kim loại cần thiết do lưỡi cắt thép tiếp xúc dần dần với phôi, giúp máy hoạt động ổn định, ít rung động và cho phép cắt các tấm thép có độ dày lớn với một kết cấu khung máy gọn nhẹ hơn.

2.1. Đánh giá công nghệ cắt bằng nhiệt Laser Plasma và Khí

Công nghệ cắt bằng nhiệt bao gồm cắt laser, plasma, và oxy-gas. Cắt laser mang lại độ chính xác rất cao, mép cắt sắc nét, phù hợp cho các chi tiết phức tạp, nhưng bị giới hạn bởi chiều dày vật liệu (thường dưới 20mm) và chi phí đầu tư, vận hành rất đắt đỏ. Cắt plasma có tốc độ nhanh hơn laser, cắt được vật liệu dày hơn, nhưng chất lượng bề mặt cắt và độ chính xác không bằng. Cắt bằng khí oxy-gas là phương pháp truyền thống để cắt các loại thép carbon dày, chi phí thấp, nhưng vùng ảnh hưởng nhiệt lớn, dễ gây biến dạng vật liệu và mép cắt không mịn. Các phương pháp này không được lựa chọn do không tối ưu về mặt chi phí và hiệu suất cho nhiệm vụ cắt thẳng hàng loạt các tấm phôi thép tiêu chuẩn.

2.2. Lựa chọn phương án dao nghiêng và truyền động thủy lực

Sau khi phân tích, phương án cắt bằng áp lực với lưỡi dao đặt nghiêng được xác định là phù hợp nhất. Ưu điểm chính của thiết kế này là lực cắt được phân bổ theo chiều dài lưỡi dao thay vì tác động đồng thời trên toàn bộ chiều rộng tấm thép. Điều này làm giảm đáng kể lực cắt đỉnh, cho phép máy cắt được các tấm dày hơn mà không cần một kết cấu khung máy quá cồng kềnh. Để tạo ra lực cắt lớn và điều khiển hành trình dao một cách chính xác, hệ thống thủy lực được chọn làm cơ cấu truyền động chính. Hệ thống này sử dụng xy lanh thủy lực kết hợp với bơm thủy lực và van điều khiển, cho phép tạo ra lực cực lớn, điều khiển tốc độ vô cấp, dễ dàng đảo chiều và tích hợp các cơ cấu an toàn chống quá tải, là lựa chọn lý tưởng cho một đồ án tốt nghiệp cơ khí hiện đại.

III. Phương pháp thiết kế máy cắt thép tấm và sơ đồ nguyên lý

Quá trình thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực đòi hỏi một phương pháp luận chặt chẽ, bắt đầu từ việc xác định các thông số kỹ thuật đầu vào như chiều dày và chiều rộng tấm thép tối đa. Dựa trên đó, các cụm chức năng chính của máy được phác thảo, bao gồm: bộ phận cấp phôi, bộ phận kẹp phôi, bộ phận cắt, và bộ phận đỡ sản phẩm. Trọng tâm của thiết kế là hệ thống thủy lực, được mô tả chi tiết qua sơ đồ nguyên lý thủy lực. Sơ đồ này thể hiện sự liên kết giữa các thành phần cốt lõi như bơm thủy lực, xy lanh thủy lực, van điều khiển an toàn và van phân phối, cùng với bộ nguồn thủy lực. Nguyên lý hoạt động của máy tuân theo một chu trình tự động: phôi được đưa vào, hệ thống kẹp giữ chặt phôi, dao trên di chuyển xuống thực hiện nhát cắt, sau đó dao đi lên và kẹp nhả ra để bắt đầu chu kỳ mới. Mỗi bước trong chu trình đều được tính toán thiết kế cơ khí cẩn thận để đảm bảo sự phối hợp nhịp nhàng và chính xác. Thuyết minh đồ án trình bày rõ ràng từng bước tính toán và lựa chọn thiết bị, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của toàn bộ kết cấu.

3.1. Sơ đồ nguyên lý thủy lực và chu trình hoạt động của máy

Chu trình hoạt động bắt đầu khi động cơ điện làm quay bơm thủy lực, hút dầu từ bể chứa và đẩy vào hệ thống. Dầu áp suất cao được đưa qua các van điều khiển để điều chỉnh áp suất và lưu lượng. Khi có lệnh cắt, van phân phối sẽ hướng dòng dầu vào khoang trên của các xy lanh thủy lực, đẩy piston và bàn dao trên đi xuống. Bộ phận kẹp phôi, được thiết kế đi trước lưỡi cắt, sẽ tiếp xúc và giữ chặt tấm thép. Sau khi cắt xong, van phân phối đảo chiều, cấp dầu vào khoang dưới của xy lanh để kéo bàn dao đi lên, hoàn tất chu trình. Sơ đồ nguyên lý thủy lực là công cụ không thể thiếu, giúp hình dung rõ ràng dòng chảy năng lượng và logic điều khiển của toàn bộ hệ thống.

3.2. Thiết kế kết cấu khung máy và cụm dao cắt chuyên dụng

Phần kết cấu khung máy được thiết kế để chịu được lực cắt kim loại rất lớn và các rung động phát sinh trong quá trình làm việc. Khung máy thường có dạng cổng chữ C hoặc chữ H, được chế tạo từ thép tấm dày và gia cường bằng các kết cấu hàn để đảm bảo độ cứng vững. Cụm dao cắt bao gồm dao trên di động và dao dưới cố định. Lưỡi cắt thép được chế tạo từ các loại thép hợp kim dụng cụ có độ cứng cao (như 6CrW2Si, 5CrNiMo) và được nhiệt luyện để đạt độ cứng HRC 60-64. Góc sắc, góc sau của lưỡi dao và khe hở giữa hai lưỡi cắt là những thông số quan trọng cần được tính toán chính xác để đảm bảo chất lượng vết cắt tốt nhất và kéo dài tuổi thọ của dao.

IV. Hướng dẫn tính toán thiết kế cơ khí cho máy cắt thủy lực

Phần tính toán thiết kế cơ khí là cốt lõi của thuyết minh đồ án, chuyển hóa các yêu cầu lý thuyết thành những thông số kỹ thuật cụ thể. Quá trình này bao gồm hai hạng mục chính: tính toán động lực học để xác định các lực tác dụng, và tính toán sức bền cho các chi tiết máy quan trọng. Việc tính toán lực cắt kim loại là bước đầu tiên và quan trọng nhất, vì nó là cơ sở để thiết kế toàn bộ hệ thống thủy lực và kết cấu khung máy. Từ lực cắt, lực kẹp phôi cần thiết được xác định để chống lại mô-men lật có thể làm xoay phôi trong quá trình cắt. Dựa trên các lực này, các thông số của xy lanh thủy lực như đường kính piston và áp suất làm việc được tính toán. Tiếp theo, lưu lượng dầu cần thiết được xác định dựa trên vận tốc cắt mong muốn, từ đó làm cơ sở để lựa chọn bơm thủy lực và động cơ điện có công suất phù hợp. Các chi tiết chịu lực chính như thân xy lanh, cần piston, và các chốt liên kết đều được kiểm nghiệm bền để đảm bảo an toàn lao động trong cơ khí.

4.1. Công thức xác định lực cắt kim loại và áp suất làm việc

Đối với máy cắt dao nghiêng, lực cắt lớn nhất (Pmax) được tính toán dựa trên công thức có xét đến các yếu tố như giới hạn bền của vật liệu (σb), chiều dày tấm thép (h), góc nghiêng của dao (φ), và các hệ số thực nghiệm kể đến độ mòn dao và khe hở. Công thức này cho thấy lực cắt ở máy dao nghiêng nhỏ hơn đáng kể so với máy dao song song. Từ lực cắt Pmax, lực tác dụng lên mỗi xy lanh thủy lực được xác định. Sau đó, áp suất làm việc (Pxl) trong xy lanh được tính bằng cách lấy áp suất đầu ra của bơm trừ đi tổng tổn thất áp suất trên đường ống và qua các loại van. Đây là thông số quan trọng để xác định kích thước xy lanh và đảm bảo hệ thống cung cấp đủ lực cần thiết.

4.2. Lựa chọn bơm thủy lực và động cơ điện phù hợp công suất

Việc lựa chọn bơm thủy lực và động cơ điện phải dựa trên hai thông số chính: lưu lượng và áp suất. Lưu lượng cần thiết của bơm (Qct) được tính bằng tổng lưu lượng của tất cả các xy lanh, dựa trên diện tích piston và vận tốc cắt yêu cầu. Áp suất làm việc của bơm (Pb) phải đủ lớn để bù đắp các tổn thất và tạo ra áp suất làm việc cần thiết tại xy lanh. Dựa trên Qct và Pb, công suất cần thiết của động cơ điện được tính toán. Thông thường, một động cơ có công suất cao hơn mức tính toán một chút sẽ được chọn để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và có dự trữ công suất. Trong đề tài này, bơm bánh răng thường được ưu tiên do kết cấu đơn giản, giá thành hợp lý và phù hợp với dải áp suất trung bình.

V. Hoàn thiện đồ án tốt nghiệp cơ khí Bản vẽ và mô phỏng

Hoàn thiện một đồ án tốt nghiệp cơ khí không chỉ dừng lại ở việc tính toán thiết kế cơ khí trên giấy tờ. Giai đoạn cuối cùng yêu cầu hiện thực hóa các ý tưởng thiết kế thành các sản phẩm kỹ thuật cụ thể, bao gồm bộ bản vẽ kỹ thuật chi tiết và các mô phỏng 3D Solidworks. Bản vẽ kỹ thuật là ngôn ngữ giao tiếp của ngành cơ khí, thể hiện chính xác hình dạng, kích thước, dung sai, và yêu cầu vật liệu của từng chi tiết. Một bộ bản vẽ hoàn chỉnh bao gồm bản vẽ lắp toàn bộ máy và các bản vẽ chi tiết cho từng cụm chức năng như kết cấu khung máy, cụm dao, và xy lanh thủy lực. Song song đó, việc sử dụng phần mềm mô phỏng 3D Solidworks đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Nó cho phép người thiết kế xây dựng mô hình số của máy, kiểm tra sự va chạm giữa các chi tiết, phân tích ứng suất và biến dạng trên các kết cấu chịu lực, và tạo ra các hình ảnh trực quan sinh động cho phần thuyết minh đồ án. Quá trình này giúp phát hiện sớm các sai sót trong thiết kế, tối ưu hóa kết cấu và đảm bảo máy hoạt động đúng như mong đợi trước khi chế tạo thực tế.

5.1. Vai trò của bản vẽ kỹ thuật trong thuyết minh đồ án

Bộ bản vẽ kỹ thuật là kết quả cuối cùng và quan trọng nhất của quá trình thiết kế. Nó cung cấp đầy đủ thông tin để chế tạo, lắp ráp và kiểm tra sản phẩm. Trong thuyết minh đồ án, các bản vẽ này minh họa cho các phần tính toán, làm rõ kết cấu và nguyên lý hoạt động của máy. Chúng bao gồm bản vẽ tổng thể để thấy được sự bố trí của các cụm máy, và các bản vẽ chi tiết để chỉ rõ thông số của từng bộ phận như lưỡi cắt thép, piston, hay các trục gá. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn vẽ kỹ thuật (TCVN, ISO) là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo tính chuyên nghiệp và khả thi của đồ án.

5.2. Ứng dụng mô phỏng 3D Solidworks để tối ưu hóa kết cấu

Phần mềm mô phỏng 3D Solidworks cho phép kiểm tra và xác nhận các kết quả tính toán lý thuyết. Bằng công cụ phân tích phần tử hữu hạn (FEA), người thiết kế có thể mô phỏng các tải trọng tác dụng lên kết cấu khung máy và các chi tiết quan trọng khác. Kết quả phân tích sẽ chỉ ra các vùng có ứng suất tập trung cao hoặc biến dạng lớn, từ đó đưa ra các phương án gia cường hoặc thay đổi thiết kế để tối ưu hóa độ bền và giảm khối lượng vật liệu. Mô phỏng động học cũng giúp kiểm tra quỹ đạo chuyển động và sự phối hợp giữa các cơ cấu, đảm bảo máy vận hành trơn tru, không xảy ra va chạm.

5.3. Các tiêu chuẩn về an toàn lao động trong cơ khí chế tạo

Thiết kế máy móc công nghiệp luôn phải đặt yếu tố an toàn lao động trong cơ khí lên hàng đầu. Điều này bao gồm việc thiết kế các cơ cấu che chắn cho các bộ phận chuyển động, bố trí nút dừng khẩn cấp ở vị trí thuận tiện, và tích hợp các van an toàn trong hệ thống thủy lực để phòng chống quá tải. Các mối nguy hiểm tiềm tàng như kẹt, cắt, va đập phải được nhận diện và có biện pháp phòng ngừa. Thuyết minh đồ án cần có một chương riêng về các quy tắc an toàn vận hành, bảo trì và sửa chữa máy, góp phần hoàn thiện giá trị thực tiễn của đề tài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, nƣớc ta đang đẩy mạnh hiện đại hóa công nghiệp hóa, hiện đại hóa để đƣa đất nƣớc ta sánh vai với các nƣớc trong khu vực và trên thế giới. Muốn vậy thì các ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nhờ chính sách đó đã đƣa đất nƣớc ta phát triển nhanh chóng trong đó có một phần đáng kể đến là lĩnh vực sản xuất phôi thép. Để đáp ứng nhu cầu thực tế của ngƣời tiêu dung và nền kinh tế, ngành sản xuất phôi thép, thiết bị cơ khí cho ra đời những loại máy không ngừng về số lƣợng mà còn về chất lƣợng tốt. Với yêu cầu thực tế hằng năm rất lớn, để tạo ra đƣợc sản phẩm phôi thép nhất thiết phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, yêu cầu công nghệ và môi trƣờng, đó chính là nhiệm vụ của ngành cơ khí.

Trong khoảng thời gian em học tại trƣờng Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng, đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em đã tiếp thu một phần nào kiến thức mà thầy cô truyền thụ. Trƣớc khi ra trƣờng, chúng em cần phải trải qua một đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là một công việc rất cần thiết. Nhiệm vụ của em là thiết kế MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC là một thiết bị có tính quyết định đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Tuy nhiên, do kiến thức và khả năng có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo PGS. Đinh Minh Diệm đã hết sức tận tình chỉ bảo cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. 1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM Sinh viên thực hiện: TRẦN PHÚC CHIẾN Đà Nẵng, 2020 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con ngƣời càng đƣợc 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 phƣơng pháp tạo phôi nhƣ cán, kéo, cắt.kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác nhƣ: Công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp. Thép tấm hầu nhƣ đƣợc sử dụng rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.

Thép tấm đƣợc tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngƣợc 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 ƣu điểm và nhƣợc 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 đƣợc phân loại theo độ dày của tấm thép: + Thép tấm mỏng: Chiều dày: S = 0,2  3,75 mm. +Thép tấm dày : S = 4  60 mm; b = 600  5. + Thép tấm dải : S = 0,2  2 mm; b = 200  1. Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau nhƣ: dạng phôi tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải.

Hình dạng và kích thƣớt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán đƣợc tiêu chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm nhƣ: thùng, sàn xe ôtô, khung, sƣờn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng nhƣ cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền. 2 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thƣớt và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể: - Trong nghành điện: Thép tấm đƣợc dùng để tạo ra các sản phẩm nhƣ là thép trong stato của máy bơm nƣớc hay quạt điện, thép tấm đƣợc dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lƣu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó đƣợc dùng làm các cột điện đƣờng. Các lá thép Tủ điện Vỏ máy biến thế Hình 1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện - Trong xây dựng: các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu đƣợc tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm đƣợc dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững.

Rõ ràng nhất thép tấm đƣợc sử dụng làm tấm lợp… 3 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực Hình 1. Sản phẩm thép tấm trong xây dựng - Trong nghành cơ khí: Thép tấm đƣợc sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sƣờn xe, máy,. Đường ống thủy điện. Vỏ máy ép bemco.

Sản phẩm thép tấm trong cơ khí. 4 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực - Trong nghành cơ khí ôtô: Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu đƣợc. Nó đƣợc sử dung làm khung, sƣờn, gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phận che chắn khác. - Trong chế biến thực phẩm: Thép tấm đƣợc sử dung rộng rãi không kém, nó đƣợc dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói,.

Vỏ ôtô được làm từ thép tấm Trong các nghành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm đƣợc dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,. Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn nhƣ vậy, cần thiết phải có những máy cắt thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, đƣợc điều khiển tự động hoặc bán tự động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng nhƣ nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hóa đất nƣớc. 5 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI Cắt kim loại là phƣơng pháp gia công bằng áp lực bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội, làm cho kim loại đạt quá giới hạn đàn hồi, kết quả làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá hủy tính liên tục và độ bền của chúng. Cắt kim loại là chia phôi ra thành tấm, dải, mảnh,… theo biên dạng đã đƣợc định sẵn.

Quá trình cắt xảy ra từ biên dạng đàn hồi khi có lực cắt tác dụng, sau đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tác dụng và các vết nứt xuất hiện và gặp nhau theo hƣớng cắt và tách rời tấm phôi. QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI 2. Giai đoạn biến dạng đàn hồi Lúc này chày mới chạm đến vật liệu, uốn cong và bắt đầu nén vào lỗ cối. Ở giai đoạn này ứng suất trong vật liệu ở dƣới giới hạn đàn hồi.

Giai đoạn biến dạng dẻo Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vƣợt qua 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 chuyển dịch tƣơng 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 bắt đầu 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 sâu của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính chất vật liệu và bao gồm từ : (0,25 0,6)S Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dƣới. Nhƣ vậy, quá trình cắt đứt vật liệu cắt qua lòng cối là quá trình làm xuất hiện các vết nứt ở mép chày và cối. Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lƣợng mặt cắt và phụ thuộc vào mép sắc của chày, cối, khe hở giữa chày và cối. KHE HỞ GIỮA CHÀY VÀ CỐI Khe hở giữa chày và cối là hiệu số giữa kích thƣớc làm việc của cối và chày.

Trị số khe hở khi cắt có ảnh hƣởng đến chất lƣợng mặt cắt, độ chính xác vật cắt, lực cắt và độ bền của chày, cối. 6 Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực - Nếu khe hở hợp lý ( chọn đúng trị số ) thì các vết nứt xuất hiện từ mép chày và cối sẽ gặp nhau theo đƣờng thẳng. Quan sát mặt cắt thấy ở phần dƣới cùng có một dải sáng, phần trên xù xì hơn (Hình 2.a) - Nếu khe hở quá nhỏ sẽ làm cho các vết nứt không trùng nhau. Quan sát mặt cắt thấy có hai dải sáng ở trên và dƣới, phần ở giữa xù xì lớn theo hình răng cƣa (Hình 2.

- Nếu khe hở quá lớn cũng làm cho các vết nứt từ mép chày và cối không trùng nhau. Một phần vật liệu bị vuốt dài lên phía trên tạo thành ba via ( Hình 2. Mặt cắt sản phẩm cắt hình a) Khi khe hở hợp lý b) Khi khe hở quá nhỏ c) Khi khe hở quá lớn 2.