MỤC LỤC

MỤC LỤC…1

LỜI NÓI ĐẦU…2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CỬA NHÔM... 11

1.1. Sơ lược về ngành sản xuất cửa nhôm hiện nay. 11

1.2. Quy trình sản xuất cửa nhôm.. 12

1.3. Tổng quan về kết cấu máy cắt nhôm 2 đầu. 13

1.3.1 Cấu tạo. 13

1.3.2 Nguyên lý làm việc. 14

1.3.2.1. Điều chỉnh chiều dài cắt 14

1.3.2.2. Điều chỉnh góc cắt 14

1.3.2.3. Quá trình cắt 14

1.4. Một số loại máy cắt nhôm hiện nay. 14

1.4.1 Máy cắt nhôm 2 đầu 05. 14

1.4.2 Máy cắt nhôm 2 đầu 06. 15

1.4.3 Máy cắt nhôm 2 đầu 07. 16

1.4.4 Máy cắt nhôm 2 đầu 08 ( LJJ06Z-450×3700 ). 16

1.4.5 Máy cắt nhôm 2 đầu  09 (LJJ06J-450×3700). 17

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY.. 19

2.1. Yêu cầu. 19

2.2. Bộ phận cắt 19

2.2.1 Phương án thiết kế. 19

2.2.2 Vật liệu cắt 20

2.2.3 Tính toán thông số. 23

2.2.4 Tính toán bộ truyền đai thang. 26

2.2.4.1. Chọn loại tiết diện đai là loại tiết diện O.. 26

2.2.4.2. Xác định thông số bộ truyền. 26

2.2.5 Tính toán trục làm việc. 30

2.2.5.1. Chọn vật liệu. 30

2.2.5.2. Tính sức bền trục. 30

2.2.5.3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: 33

2.2.6 Chọn ổ lăn. 35

2.3. Bộ phận bảo vệ. 37

2.4. Bộ chuyển động khí nén và đỡ phôi 39

2.4.1 Xy lanh kẹp chặt phôi 39

2.4.2 Xy lanh đẩy động cụm động cơ thực hiện quá trình cắt 41

2.4.3 Xy lanh đẩy cánh cửa bảo vệ. 44

2.4.4 Xy lanh chuyển góc. 44

2.5. Bộ phận đỡ phôi 45

2.5.1 Chức năng. 46

2.5.2 Yêu cầu. 46

2.5.3 Cấu tạo. 46

2.6. Thân máy. 48

2.6.1 Phương án thiết kế. 48

2.7. Bộ phận dẫn động điều chỉnh kích thước cắt và chuyển góc cắt 50

2.7.1 Phương án thiết kế. 50

2.7.2 Phân phôi tỉ số truyền. 52

2.7.3 Tính chọn động cơ. 53

2.7.4 Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng. 55

2.7.4.1. Tổng quát 55

2.7.4.2. Chọn vật liệu. 56

2.7.4.3. Xác định ứng xuất cho phép. 56

2.7.5 Tính toán bộ truyền trục vít - bánh vít 59

2.7.5.1. Chọn vật liệu. 59

2.8. Bộ phận chuyển góc cắt 60

2.8.1 Cấu tạo. 60

2.8.2 Nguyên  lý hoạt động : 60

CHƯƠNG 3: LẬP QUY TRÌNH  CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH.. 63

3.1. Lập quy trình chế tạo đế đỡ. 63

3.1.1 Trình tự nguyên công. 63

3.1.2 Bảng sơ đồ nguyên công. 63

3.1.3 Tính toán chế độ cắt 65

3.1.3.1. Nguyên công phay thô. 65

3.1.3.2. Nguyên công phay tinh. 66

3.1.3.3. Nguyên công khoan. 67

3.1.3.4. Nguyên công hàn. 69

3.1.4 Thiết kế đồ gá nguyên công khoan. 71

3.1.4.1. Cấu tạo : 71

3.1.4.2. Định vị kẹp chặt 72

3.1.4.3. Nguyên lý làm việc. 72

3.1.4.4. Tính toán lực kẹp. 72

3.2. Lập quy trình chế tạo cánh cửa bảo vệ. 75

3.2.1 Chọn phương pháp chế tạo phôi 75

3.2.2 Sơ đồ nguyên công. 75

3.2.3 Tính toán  nguyên công. 79

3.2.4 Thiết kế đồ gá. 83

3.3. Quy trình chế tạo bánh răng chuyển góc cắt 86

3.3.1 Trình tự nguyên công. 86

3.3.2 Bảng sơ đồ nguyên công. 87

3.3.3 Tính toán chế độ gia công. 91

3.3.3.1. Nguyên công 2. 91

3.3.3.2. Nguyên công 3 Phay mặt trụ. 93

3.3.3.3. Nguyên công hàn. 95

3.3.3.4. Nguyên công phay mặt phẳng lắp ghép. 97

3.3.3.5. Nguyên công khoan lỗ. 100

3.3.3.6. Nguyên công phay răng. 101

3.4. Phân tích vật liệu - tính toán khối lượng chi tiết máy. 102

3.4.1 Bảng kê vật liệu  - khối lượng các chi tiết máy. 102

3.4.2 Phân tích vật liệu. 104

3.4.2.1. Thép C45. 104

3.4.2.2. Thép CT3. 104

3.4.2.3. Gang xám 15 -32. 105

3.4.2.4. Nhôm 6063. 105

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH LẮP MÁY.. 107

KẾT LUẬN….108

TÀI LIỆU THAM KHẢO…109

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ chế tạo máy là một ngành kĩ thuật then chốt, đóng vai trò quyết định trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là tạo ra các sản phẩm cớ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc thúc đẩy phát triển ngành công nghệ chế tạo máy là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước.

Phát triển công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành  đồng thời  với phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang thiết bị hiện đại. Ngành công nghệ chế tạo máy đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí phải có kiến thức sâu rộng , biết vận dụng các kiến thức để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất.

Đối với sinh viên, việc làm đồ án tốt nghiệp là một nội dung quan trọng. Làm đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên rèn luyện kĩ năng, tổng hợp lại kiến thức trong quá trình học tập tại nhà trường.

Chúng em xin cảm ơn thầy: TS…………….. và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ giao thông  đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp!

Trong quá trình thức hiện có những sai sót do kiến thức, kinh nghiệm có hạn nên chúng em mong nhận được những góp ý chỉ bảo của thầy (cô) để bài làm có thể hoàn thiện hơn!

 Chúng em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                      Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                    Sinh viên thực hiên

                                                                                   ………………..

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CỬA NHÔM

1.1. Sơ lược về ngành sản xuất cửa nhôm hiện nay

Ngày nay nhu cầu sử dụng cửa nhôm kính đang rất cao, hầu hết các thiết kế từ nhà phố, các biệt thự, khách sạn, ngân hàng, đến các chung cư lớn,…. đều có nhu cầu này.

Những lợi ích đặc biệt khi dùng cửa nhôm kính:

Đa dạng về màu sắc: ngày nay với công nghệ sơn tĩnh điện tiên tiến, cửa nhôm có nhiều màu sắc cho khách hàng lựa chọn hơn. Khách hàng có thể lựa chọn màu theo sở thích hoặc theo màu sơn của ngôi nhà.

Khả năng chịu lực cao: Cửa nhôm kính có khả năng chịu lực khá tốt, những va đập bên ngoài cũng khó mà ảnh hưởng đến nó. Tiện ích khi sử dụng: Không gây tiếng ồn, sử dụng dễ dàng, dễ lau chùi vệ sinh, quan sát được mọi góc nhìn, mang tính an toàn cao cho người sử dụng.

1.2. Quy trình sản xuất cửa nhôm

Người ta đã chế tạo ra các máy cắt loại máy chuyên dùng cho mỗi nguyên công nhằm nâng cao độ chính xác và năng xuất làm việc. Một trong các ví dụ điển hình là máy cắt nhôm 2 đầu để thực hiện nguyên công cắt  các profile .

1.3. Tổng quan về kết cấu máy cắt nhôm 2 đầu

1.3.1 Cấu tạo

Cấu tạo máy cắt nhôm NHƯ HÌNH 1.1.

1.3.1 Nguyên lý làm việc

1.3.1.1. Điều chỉnh chiều dài cắt

Từ bản vẽ chi tiết khung cửa ta xác định được chiều dài cần cắt . Thay đổi kích thước cắt nhờ dịch chuyển đầu máy 2 dọc theo thân bàn máy trên hệ thống ray trục tròn . Đầu máy di động (2) di chuyển được nhờ bộ truyền trục vít bánh vít – bánh răng thanh răng.

1.3.1.2. Quá trình cắt

Quá trình cắt diễn ra theo trình tự sau : Sau khi đưa phôi vào vị trí cắt điều khiển 2 xy lanh kẹp trên 2 đầu máy thực hiện kẹp chặt phôi , sau đó 2 xy lanh đẩy cánh cửa bảo vệ đi xuống, 2 động cơ cắt bắt đầu họat động . Tiếp theo 2 cụm xy lanh khí và dầu ở phía sau  2 đầu máy đẩy cụm động cơ cắt đi ra thực hiện chuyển động cắt. Cụm xy lanh khí và dầu giúp cho quá trình cắt êm hơn , ổn định hơn.Say khi quá trình cắt hoàn thành cụm động cơ cắt được đưa về vị trí ban đầu , cửa bảo vệ được đưa lên sau đó 2 xy lanh kẹp chặt đi về vị trí ban đầu kết thúc quá trình cắt .

1.4. Một số loại máy cắt nhôm hiện nay

1.4.1 Máy cắt nhôm 2 đầu 05

Máy cắt hai đầu 05 là dòng máy cơ bản được nâng cấp từ máy cắt nhựa 05 bằng việc thay lưỡi cắt và lắp thêm vòi phun dầu ,máy phù hợp với các xưởng sản xuất nhỏ,có mức chi phí đầu tư khá thấp MH: SJZ2-400

Thông số kỹ thuật máy:

Công suất đầu vào : 2 × 1.5Kw

Nguồn điện : 380V / 50Hz

Áp suất không khí : 0.5-0.8MPa

Tiêu thụ không khí : 30L / phút

Đặc điểm lưỡi cưa : φ400 × φ30mm

Tốc độ quay động cơ: 2800r / phút

1.4.2 Máy cắt nhôm 2 đầu 06

Cũng thuộc dòng máy cắt hai đầu cơ bản tuy nhiên so với 05 thì 06 có một số tính năng vượt trội như lưỡi cắt 450mm,chuyển góc bằng bánh răng,di chuyển thước hoàn toàn tự động bằng mô tơ : MH:  LJJB2-450

Thông số kỹ thuật máy:

Năng lượng đầu vào: 2 × 1.5kw

Nguồn điện: 380V / 50Hz

Áp suất không khí: 0.5 ~ 0.8MPa

Tốc độ quay động cơ: 2800r / phút

Đặc điểm lưỡi cưa: φ450xφ30

Góc cắt: 45 ° 90 ° 135 °

1.4.4 Máy cắt nhôm 2 đầu 08 ( LJJ06Z-450×3700 )

Thuộc dòng máy cắt hai đầu phổ thông tuy nhiên so với dòng máy cắt cơ bản thì máy cắt 07 được nâng cấp đáng kể về động cơ,khung bệ ,chuyển góc hoàn toàn bằng pistong và bánh răng :

Thông số kỹ thuật máy:

Công suất đầu vào: 2 × 1.5kw

Nguồn điện: 380V / 50Hz

Áp suất không khí: 0.5 ~ 0.8MPa

Tốc độ quay động cơ: 2800r / phút

Đặc điểm lưỡi cưa: φ450xφ30

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1. Yêu cầu

Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng máy: Máy thiết kế có năng suất cao, tốn ít năng lượng, độ chính xác cao, chi phí về lao động, vận hành máy ít, thiết kế kích thước trọng lượng nhỏ, gọn nhẹ

Khả năng làm việc: Phải hoàn thành các chức năng và  các yêu cầu về quá trình cưa xẻ gỗ cơ bản là xẻ được các tấm gỗ có chiều dài và độ dày trung bình, xẻ được gỗ theo các phương dọc, ngang và cắt nghiêng dao với góc nghiêng tối đa 45độ.

Độ tin cậy cao: Máy thực hiện tốt các chức năng lam việc đã định, năng suất làm việc tốt, độ chính xác trong suốt quá trình làm việc ổn định

2.2. Bộ phận cắt

2.2.1 Phương án thiết kế

Ta lựa chọn phương án thiết kế với máy là sử dụng bộ truyền đai thang vì khi sử dụng bộ truyền đai thì khoảng cách giữa trục động cơ và trục làm việc không bị hạn chế và dễ chế tạo. Tuy so với bộ truyền bánh răng thì hiệu suất truyền của bộ truyền đai không bằng nhưng với cơ cấu của máy thì vẫn thỏa mãn điều kiện làm việc.

* Ưu điểm:

Khoảng cách giữa trục động cơ và trục làm việc không bị hạn chế và dễ chế tạo, chạy êm và chống sốc

* Sử dụng xy lanh:

Dễ sử dụng, mang đến hiệu quả cao.

Có khả năng truyền áp lực mạnh với công suất cao.

Thiết kế nhỏ gọn, mang tính ứng dụng cao cho nhiều loại máy móc công trình.

Độ tin cậy cao trong hoạt động, ít đòi hỏi phảo bảo dưỡng thường xuyên.

2.2.2 Vật liệu cắt

Nhôm là kim loại có một dạng thù hình, có mạng lập phương tâm mặt với thông số mạng a = 4,04 A⁰, có các tính chất như sau:

- Khối lượng riêng nhỏ (g = 2,7g/cm³).

- Tính dẫn diện và dẫn nhiệt cao, có độ giãn nở nhiệt nhỏ.

- Tính chống ăn mòn cao (vì có màng ôxit Al₂O₃ xít chặt bảo vệ).

Theo TCVN hợp kim của nhôm được ký hiệu bằng các ký hiệu hóa học của các nguyên tố và theo sau mỗi ký hiệu là số chỉ hàm lượng theo %. Nếu là hợp kim nhôm đúc, ở cuối cùng ghi thêm chữ Đ.

Theo tiêu chuẩn AA của Mỹ. Hợp kim nhôm được ký hiệu AA xxxx, số đầu tiên có nghĩa như Bảng 6.1, ba số xxx tiếp theo sẽ dùng để tra bảng để biết cụ thể các tính chất.

2.2.1.1. Hợp kim nhôm 6061

* Đặc tính:

Linh hoạt nhất trong dòng hợp kim nhôm hóa bền là 6061. Nó cung cấp một dải rộng các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, dễ hàn và định hình tốt trong điều kiện ủ và điều kiện độ cứng T4. Đặc tính của T6 có thể thu được bằng cách hóa già (artificial aging) nhân tạo. Nó có thể được hàn bằng nhiều phương pháp.

* Ứng dụng:

Nhôm 6061 là một hợp kim đa dụng tuyệt vời, có độ bền cao, chống ăn mòn tốt và có tính hàn tốt. Nó được sử dụng cho tất cả các ứng dụng kết cấu chẳng hạn như hàng không, bán dẫn, đồ gá lắp và cố định. Nó có thành phần chủ yếu là nhôm, magiê và hợp kim silicon.

2.2.1.2. Hợp kim nhôm 6063

Hợp kim nhôm 6063 là một trong những loại hợp kim phổ biến nhất hiện nay. Loại hợp kim này có tính chất cơ lý tốt, cứng, bền, chịu được va đập mạnh, chống mài mòn cao, có thể hàn được, dễ gia công và định hình.

Vật liệu này được sử dụng để gia công đùn ép các hình dạng phức tạp với bề mặt sau đùn rất mịn, thích hợp cho các khâu xử lý bề mặt như anodizing và sơn tĩnh điện. Với những đặc tính đó, nhôm 6063 được dùng phổ biến cho các ứng dụng kiến trúc, ví dụ như khung cửa, hệ mặt dựng công trình, nan cửa cuốn…. và các ứng dụng công nghiệp như băng tải, khung máy, ray đèn led…

* Đặc tính cơ lý:

Các tính chất cơ học của nhôm 6063 phụ thuộc rất nhiều phương thức xử lý nhiệt của vật liệu. Trong đó, cách xử lý T5, T6 là phổ biến hơn cả do giúp gia tăng đáng kể tính chất cơ lý của nhôm.

2.2.3. Tính toán thông số

Chọn lưỡi cắt cưa đĩa wemaro :

D = 450 mm

B = 4,4 mm

T = 120 răng

d= 30 mm

Tính toán thông số:

Chọn chiều sâu cắt t = 2 mm

Tính toán lượng chạy dao : theo bảng 19-5 (CĐCGCCK)

S_z = 0,15 -0,2 mm/vòng  chọn  = 0,15 mm/răng.

Vận tốc cắt V (mm/phút)

Thay vào công thức: V = .0,99=732,32(m/phút)

Ta có V =  suy ra  n = 518 (vòng/phút)

Theo máy ta chọn lại được n = 475 (vòng/phút)

Thay lại ta có: V =  672 (mm/phút)

Công suất cắt: N =2,1 kW

Chọn động cơ

Dựa vào một số máy cưa bàn phổ biến trên thị trường hiện nay , ta chọn động cơ dựa trên cơ sở đó.

Công suất trên trục công tác ta chọn : P = 2,1 KW

2.2.4. Tính toán bộ truyền đai thang

2.2.4.1. Chọn loại tiết diện đai là loại tiết diện O

Theo tiêu chuẩn việt nam TCVN có 6 lọai tiết diện đai thang theo thứ tự từ nhỏ đến lớn Z, O, A, B, C, D đối với đai thang thường.

2.2.4.2. Xác định thông số bộ truyền

Xác định đường kính bánh đai

Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:

V= π ≤  m/s

V = 7,43 m/s ≤  nên thoả mãn điều kiện.

Theo điều kiện chọn a = 1,5 . 1,24 . 100 = 186mm

Do đó ta có:

l = 2.186 + 0,5 . 3,14 ( 120 + 100) = 718 mm

Theo tiêu chuẩn ta lấy l = 750 mm

Tính lại khoảng cách trục a :

Tính lại khoảng cách trục a :

A = 0,25 . 408,2 = 200,5. Lấy a = 200mm.

Tính chiều rộng bánh đai

Chiều rộng bánh đai được tính theo công thức :   

 B = ( Z – l). t + 2e

Trong đó : t = 15 và e = 10 được chọn theo bảng  ( 5.18 , q1)

Nên chiều rộng đai:

 B = ( 2 – 1) . 15 + 2 . 10 = 35 mm

2.2.5 Tính toán trục làm việc

2.2.5.1. Chọn vật liệu

Trục phải đảm bảo các yêu cầu: đảm bảo độ bền, độ cứng, ít nhạy với ứng suất tập trung, dễ gia công nhiệt luyện và chịu được mài mòn. Thép cacbon và thép hợp kim đáp ứng được yêu cầu trên.

Ta chọn vật liệu là thép C45 tôi cải thiện 

2.2.5.2. Tính sức bền trục

Tính sơ bộ:

Suy ra: d  = 16,98 mm

theo tương quan kết cấu trục ta chọn d= 20 mm

Tính gần đúng trục

Chọn sơ bộ ổ : Từ đường kính trục d = 20 mm ta chọn ổ bi có d có bề rộng b = 15mm

Tất cả đơn vị chiều dài của trục được xác định theo mm, từ đó suy ra chiều dài của trục là :

L = 2 . 15 + 194 + 36 + 35 + 105 = 400  mm

Các ngoại lực đã biết:

Phản lực tại các ổ lăn A và B

2.2.6. Chọn ổ lăn

Để chọn ổ lăn ta cần phải xét đến điều kiện làm việc và tính kinh tế tức là xét tới khả năng tải của ổ về trị số phương của tải trọng tĩnh (êm hay va đập ), khả năng quay nhanh độ cứng và giá thành của ổ; vấn đề cố định ổ và các chi tiết lắp với nó, đồng thời xét tới các yêu cầu về kết cấu về kết cấu gối đỡ sao cho đơn giản, dễ chế tạo. Có thể dựa vào tỷ số /  để chọn loại ổ.

Vì trục của ta không có ngoại lực tác dụng theo phương dọc trục hay ngoại lực tác dụng theo phương dọc trục không đáng kể nên ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn có kết cấu đơn giản nhất giá thành rẻ nhất và gọn nhẹ phù hợp với cơ cấu .

X=0,4,Y=0,4.cotα=0,4.cot13,5=1,66

Vậy : Q=(0,4.1.225+1,66.0.0).1.2=180 N=0,18 KN

C_d=Q. C=19,1 KN

Vậy ổ ta chọn đã thỏa mãn khả năng tải động .

Thông số chi tiết của ổ chọn là : 7204

2.7. Bộ phận bảo vệ

* Mục đích: Việc thiết kế tấm bảo vệ nhằm mục đích bảo vệ người sử dụng khi quá trình cắt được thực hiện và tránh nhưng yếu tô bên ngoài tác động tới quá trình cắt nhôm.

Dựa vào thực tiễn 1 số máy ở thị trường hiện tại, có 2 phương án thiết kế:

* Nguyên lý hoạt động:

Khi quá trình cắt được thực hiện người ta thực hiện người công nhân sử dụng máy điều khiển tấm bảo vệ (1) đi xuống nhờ hành trình của xy lanh khí nén (2).Sau khi tấm bảo vệ được đi xuống lúc này lưỡi cắt được đi ra thực hiện quá trình cắt. Sau khi hoàn thành quá trình cắt tấm bảo vệ đi lên dựa vào hành trình kéo xy lanh.

2.8. Bộ chuyển động khí nén và đỡ phôi

2.8.1 Xy lanh kẹp chặt phôi

* Phân tích lực trong quá trình cắt nhôm :

Lực cắt p_z = 15  kG

Theo quyển sổ tay CNCT máy 2:

P_x=(0,8-0,9).P_z

Chọn 0.85 => P_x=0.85.150=12,75 KG

P_y=(0,4 – 0,6).P_z

Chọn 0,5 => P_y = 0,5.15 = 7,5 KG

Theo phương P_x ta có: w - k.P_x+F_ms> 0

Theo phương P_x ta có:

F_msx + F_ms1 + F_ms -k.P_z>0

=> W.f_ms + W.f_ms + P_y.f_ms – k.P_z>0

=> 0,4W > 1,8.15 – 7,5

=> W > 48,75  KG  (2)

Từ (1) và  (2) ta chọn W=  50  KG

Theo chọn mua xylanh AIRTAC MAl 32 với đường kính 32mm với hành trình là 50mm để phù hợp với cơ cấu.

Để xylanh đẩy được cụm động cơ và dao thì lực đẩy của xy lanh phải thõa mãn yêu cầu sau:`

F>kP + F_ms     (1)

Ta có m = 37 kg => p = 370 N

F_ms: là lực ma sát của ổ trượt

Ta có F_ms=F.f_ms trong đó f_ms=0,05

Thay vào (1) ta có

F > k.P+F.f

=> F > 1,8.370+ F.0,05

=> F >634 N

Ta chọn F= 650 N = 65 Kg

Lực đẩy F = P.A = 6,1183.19,625 = 76.84 Kg

Từ đó ta chọn xylanh theo thông số nhà sản xuất là AIRTAC SC40 với đường kính 40mm và hành trình 200mm.

Chọn  áp suất làm việc là 60 bar

Vận tốc v=50 cm/phút

Lực là 10 N

Áp suất đầu vào là p₁=60 bar = 60 kG/cm²

Áp suất đầu ra là p₂= 60 bar = 60 kG/cm²

Chọn xylanh thủy lực có đường kính 40 mm

Đường kính cần d=(0,56 – 0,7).D chọn 0.6 => d= 0,6.40= 24 mm

Chọn d=25 mm

Vậy ta chọn xy lanh nhà sản xuất kiểu AMP1-TS-40-25-200

2.8.4. Xy lanh chuyển góc

Ta dùng xylanh khí nén để chuyển góc.để hộ trợ giúp giảm thời gian.

Để đẩy được cụm hộp chứa động cơ thì:

F> P

Cụm hộp chưa động cơ có khối lượng: m = 130.5 kg = 1305 N.

F >1305

F > 1400N.

Ta chọn F = 1400 N

Lực đẩy F = P.A = 190,58 Kg

2.10. Thân máy

2.10.1. Phương án thiết kế

Thân máy là một bộ phận của máy nó dùng để đỡ tất cả các cụm chi tiết của máy vì vậy nó cần phải đảm bảo độ cứng vũng

Thân máy là một chi tiết khá lớn vì vậy chúng ta sẽ dùng thép tấm và  hàn các tấm lại với nhau.Nên yêu cầu các mối hàn phải có độ bền cao để nó chịu được tải trọng động và tĩnh.

Vì chi tiết dài,thẳng,chiều dài lớn , yêu cầu chịu tải trọng lớn vì vậy ta chọn phương pháp hàn MIG.

* Đặc điểm hàn MiG

So với hàn hồ quang bằng tay thì hàn dưới lớp thuốc có hiệu suất sử dụng nhiệt độ hàn lớn hơn rất nhiều (chiếm 50% lượng nhiệt).Điều này làm cho quá trình hàn diễn ra với tốc độ nhanh hơn và năng suất cao hơn.

2.10.2. Tính chế độ hàn

Đường kính que hàn

Đường kính que hàn được tính theo công thức: d = 2mm

Ta chon que hàn có đường kính 2mm

Cường độ dòng điện hàn

2.11. Bộ phận dẫn động điều chỉnh kích thước cắt và chuyển góc cắt

2.12.1 Phương án thiết kế

* Nguyên lý hoạt động :

Động cơ (4) chuyền chuyển động qua bộ truyền trục vít bánh vít (5) chuyền chuyển động đến bộ truyền bánh răng(7) - thanh răng (8)  đưa bàn máy di động(3) dịch chuyển dọc theo thân máy. Bàn máy di động được định vị trên thân máy qua bộ phận ray trục tròn (1) (2). Khi bàn máy di chuyển đến gần vị trí cắt có thể dùng tay  quay (6) điều chỉnh đảm bảo kích thước cắt chính xác. Sau đó dùng chốt cố định cố định cụm di động trên ray trượt.

* Sơ đồ động

Sơ đồ động bộ phận điều chỉnh kích thước cắt như hình 2.15.

2.12.2 Cơ cấu ray trượt tròn

Bàn máy  của cụm di động được lắp lên các con trượt tròn khuyết nhờ mối ghép bu lông sau đó cụm chi tiết được lắp lên 2 thanh trượt tròn song song trên thân máy mới nhau tạo nên chuyển động dọc theo máy.

2.12.4 Tính chọn động cơ

F_msl = 2940 . 0,15 =441 (N)

Theo cách lựa chọn bàn máy di chuyển với vận tốc  v = 0,0725 (m/s)

P­_t = F_msl .v =441. 0,0725 = 319 (W) =  0.319 (kW)

P­_ct =0,449 (kW)

Để cụm di động có thể di chuyển được trên bàn máy phải chọn động cơ có công suất P >P­_ct

Chọn động cơ A0 C2 -22-6 có các thông số như bảng.

Vận tốc bàn máy là v = 0,0725 ( m/s)

3.4.4 Tính công xuất momen xoắn trên các trục

Công suất

Trục bánh răng trụ - trục bánh vít: P­₂ = 0,32 kW

Trục vít: P_tv =  0,43 kW

Số vòng quay

Trục vít: n_tv= n_đc = 870 (v/ph)

Trục bánh vít: n₂ = 34,8 (v/ph)

Trục bánh vít – bánh răng trụ

T₂ =  87816 (N.mm)

2.11.5 Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng

2.11.5.1. Tổng quát

Chọn bộ truyền bánh răng thanh răng răng thẳng ( trục răng song song với trục quay bánh răng ).

Chức năng : biến chuyển động quay  thành chuyển động tịnh tiến

Nguyên lý của bộ truyền bánh răng thanh răng : bánh răng quay một vòng di chuyển được một khoảng mZ với thanh răng.

2.11.5.2. Chọn vật liệu

Do Đặc điểm bộ truyền làm việc trong điều kiện tải trọng nhỏ nên chọn vật liệu chế tạo thép C45.

Bánh răng

_lim1= 2HB + 70 = 2.245 + 70 =560 (MPa)

_lim1= 1,8HB = 1,8.245 =441 (MPa)

N_H01 = 30.245^2,4 =16259974,4

N_F01 = 4.10

N­­_HE1 N_H01 => K_HL1= 1

N­­_FE1 N_F01 => K_FL1= 1

3.4.5.4 Thông số bộ truyền

Chọn modun m = 2, số răng bánh răng trụ z₁ = 20 (răng)

Như vậy ta có kích thước của bánh răng

d = m.Z = 2.20 = 40 (mm)

d_a = m.( z + 2 ) = 2.(20+2) = 44 (mm)

d_f = m.(z -2,5) = 2.(20-2,5)= 35 (mm)

2.12. Bộ phận chuyển góc cắt

2.12.1 Cấu tạo

Cấu tạo gồm: 1- Chân; 2- Bánh răng chuyển góc; 3- Chân đỡ; 4- Đế; 5- Cữ chặn; 6-  Hộp; 7- Mặt trước vỏ hộp cắt; 8- Bánh răng liền trục; 9- Xy lanh; 10- đế cụm cắt

2.12.2 Nguyên lý hoạt động

Cụm động cơ cắt được lắp lên tấm đế (10), Đế (10 ) lắp lên bàn máy qua chân (1) và bánh răng (2) . Trục quay chuyển góc cắt được xác định nhờ tâm trục của chân (1) và chi tiết bánh răng (2) . Máy cắt có thể chuyển 2 góc cắt là 45 độ và 90 độ .Góc cắt được xác định nhờ cữ  (5) di chuyển theo rãnh dẫn hướng trên hộp (6). Thao tác chuyển góc có thể thực hiện cơ học bằng quay bánh răng (8) hoặc dùng cơ cấu xy lanh khí nén (9)

2.12.3 Cơ cấu bánh răng chuyển góc

* Cấu tạo :

Thông số tính chọn :

Modun m =2

Bánh lớn  :    d = 402 (mm)

d_a= 408 (mm)

d_f = 394,5 (mm)

Bánh răng liền trục :

d = 60 (mm)

d_a= 66(mm)

d_f = 52,5 (mm)

CHƯƠNG 3: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH

3.1. Lập quy trình chế tạo đế đỡ

3.1.1 Trình tự nguyên công

- Nguyên công 1 : Đúc tạo phôi

- Nguyên công 2 : Phay mặt đầu

Bước 1: Phay thô mặt đầu

Bước 2 : Phay thô mặt đối diện

Bước 3: Phay tinh.

Bước 4 : Phay tinh mặt đầu

- Nguyên công 4 : Phay mặt bên.

Bước 1 : Phay thô

Bước 2 : phay tinh

- Nguyên công 4 : Khoan và taro

Bước 1 : khoan và taro lỗ

Bước 2 : khoan và taro lỗ

Bước 3 : khoan 

Bước 4 : Taro M12

- Nguyên công 4 : Hàn tai lắp xy lanh chuyển góc

- Nguyên công 5 :Kiểm tra

Bước 1 : Kiểm tra kích thước

Bước 2 : Kiểm tra độ nhám bề mặt

Bước 3 : Kiểm tra vị trí tương quan khoảng cách lỗ

3.1.2 Bảng sơ đồ nguyên công

Bảng sơ đồ nguyên công như bảng 3.1.

3.3.1 Tính toán chế độ cắt

3.3.1.1. Nguyên công phay thô

Chọn t=2 mm

Lượng chạy dao  s=(0,25-0,32) mm/răng

Ta chọn s=0,3 mm/răng

Vận tốc cắt.V=(C_v D^q)/(T^m t^x s_z^y B^u z^p ) K  mm/p

Theo bảng 1-5 chế độ cắt gia công ta có:

c=445; q=0,2 ; x=0,15 ; y=0,35 ; u=0,2 ; p=0 ; m=0,32

Theo bảng 2-1 [1] ta có kmv=(190/HB)1,25=(190/190)1,25=1

Theo bảng 7-1[1] ta có knv=0.8

Theo thuyết minh chọn máy chọn n=300 v/p

Vận tốc cắt thực tế v_tt =235,5 m/p

3.3.1.2. Nguyên công phay tinh

- Chiều sâu cắt t=0.5 mm

- Lượng chạy dao s=0.3mm/răng

Số vòng quay 1 phút của dao

Theo thuyết minh chọn máy chọn n=375 v/p.lúc này v_tt= =294 m/p

3.3.1.4. Nguyên công hàn

 Đường kính que hàn được tính theo công thức

d = S/2 + 1 =  20/2 + 1 = 11

Ta chon que hàn có đường kính 10 mm

Cường độ dòng điện hàn

Ta có công thức : I_h = (30-50)d

Vì vậy  I_h = (60-100) A. Chọn I_h = 70 A

Điện áp hàn

Ta có công thức : U_h = a + b. l_hq

Tốc độ hàn

Ta có V_h = (α_d  .I_h)/(3600.γ.F_d  = (8.70)/(3600.7,85 .0,24) = 0,08 (cm/s)

Trong đó:

V_h là vận tốc hàn (cm/s)

α_d là hệ số đắp . α_d = (7-11) (g/A.h)

I_h là cường độ dòng điện hàn

γ là khối lượng riêng lớp kim loại đắp.Ta có γ = 7,85  g/cm²

F_d là diện tích tiết diện ngang của lớp kim loại đắp tính cho lớp hàn tương ứng F_d = 0,24  cm²

Năng lượng đường

Được xác định bằng các công thức sau

q_đ =  (0,24.U_h.I_h.η)/V_h  = 0,24.4.70.0,7/0,08 = 588 (cal/cm)

3.1.4 Thiết kế đồ gá nguyên công khoan

Đồ gá khoan đế cố định như hình 3.1.

3.1.4.1. Cấu tạo

1- Thân đồ gá; 2- Chi tiết gia công; 3- Tấm dẫn hướng; 4- Bạc dẫn hướng; 5- Đai ốc; 6- Thân dẫn hướng; 17- Lục giác chìm; 7- Lục giác chìm; 8- Chốt tì; 9- Chốt; 10- Mỏ kẹp; 11- Vòng đệm; 12- Vòng Chắn lò xo; 13- Lò xo; 14- Đai ốc; 15- Lục giác chìm; 16- Phiến tì; 18- Lục giác chìm; 19- Chốt trụ; 20- Dao; 21- Chốt tì

3.1.4.2. Định vị kẹp chặt

Chi tiết được đặt lên 2 phiến tì khống chế 3 bậc tự do

Chi tiết dược định vị 3 chốt tì ở 2 mặt bên vuông góc khống chế 3 bậc tự do

Chi tiết được kẹp chặt nhờ 2 mỏ kẹp

3.1.4.4. Tính toán lực kẹp

Xét Trường hợp khoan lỗ vị trí  (1)

Theo sơ đồ phương án kẹp  tổng hợp lực kẹp P1 và P2 phải đủ lớn để chống xoay chi tiết  do moomen M gây ra.

Mômen cắt thực tế M = 40,1 N.m

Hệ số ma sát ở bề mặt  kẹp  f =0,2

Cánh tay đòn lực P1 là l1 = 74(mm)

Cánh tay đòn lực P2 là l2 =236(mm)

=> P₁=1294 N

Chọn cơ cấu kẹp chặt

Nguồn tạo lực : cơ năng

Cơ cấu truyền lực bu lông đai ốc

Momen M1 :

M1 =P.rtb

P=W.tg(α +φ_1)

Trong đó  α : góc nâng ren

φ_1 : góc ma sát bu lông và đai ốc

rtb :bán kính trung bình đai ốc (=d/2)

M1 =1/2 (W.d.tg(α + )

Đường kính bu lông  :

Lực kẹp cần thiết P1 = 1294(N)

C =1,4 ren hệ mét

σ = 8 …11 ( Kg/mm2)

d =  10 (mm)

 Chọn bu lông M18bước ren h =2(mm)

Từ đó đường kính vòng ngoài đai ốc  D = 31,2

3.2. Lập quy trình chế tạo cánh cửa bảo vệ

3.2.1 Chọn phương pháp chế tạo phôi

Chi tiết dạng tấm là tấm bảo vệ chủ yếu dùng để che chắn nên sẽ dùng phương pháp dập để tạo phôi

3.2.2 Sơ đồ nguyên công

Sơ đồ nguyên công như bảng 3.2.

3.2.4 Thiết kế đồ gá

Thiết kế cơ cấu định vị

Khung đỡ:

Cơ cấu kẹp chặt

Cơ cấu kẹp chặt sử dụng bu lông và đai ốc:

* Định vị chi tiết:

Chi tiết được định vị trên thân đồ gá 2 hạn chế 3 bậc tự do : xoay theo tịnh tiến theo Oz , xoay theo Ox và Oy. Hai chốt tỳ 4 hạn chế 2 bậc tự do tịnh tiến theo Ox và xoay theo Oz. Chốt tỳ còn lại hạn chết

* Kẹp chặt:

Kẹp chặt chi tiết thông qua việc thực hiện sử dụng cam kẹp GH chuyên dụng trong đồ gá hàn với hoạt đông kẹp được diễn ra thông qua một hệ thống liên kết bản lề và đòn bẩy ( cơ cấu điểm tựa đòn bẩy) . Các đòn bẩy có chiều dài cố định , được kết nối bởi các đòn bẩy, sinh ra lực kẹp cho cơ cấu. Cơ cấu kẹp này có một điểm khóa chết chính là điểm dừng và liên kết cuối. 

2.3. Quy trình chế tạo bánh răng chuyển góc cắt

2.3.1 Trình tự nguyên công

- Nguyên công 1: Đúc tạo phôi

- Nguyên công 2 : Phay mặt đầu

- Nguyên công 3 : Phay mặt đầu còn lại

- Nguyên công 4 : Phay mặt trụ

- Nguyên công 5 : Phay các mặt phẳng phụ

- Nguyên công 6 : Phay răng

- Nguyên công 7 : Hàn

- Nguyên công 7 : Phay mặt phẳng lắp ghép

- Nguyên công 8 : khoan 4 lỗ  lắp ghép

2.3.2  Bảng sơ đồ nguyên công

Bảng sơ đồ nguyên công như bảng 3.3.

2.3.3  Tính toán chế độ gia công

2.3.3.1. Nguyên công 2

a. Chế độ phay thô

- Chọn máy : gia công trên máy phay 6H12

- Chọn dao : Dao phay mặt đầu  thép gió

Số răng của dao phay : Z=8 ( răng)

Đường kính dao phay : D = 60 (mm)

Thay vào công thức trên ta được : V= 27,3 m/ph

Tốc độ vòng quay trục chính: n= 144,8 v/ph

Chọn theo công suất của máy ta được n= 150 (v/ph)

b. Chế độ phay tinh

Chọn máy : gia công trên máy phay 6H12

Chọn dao : Dao phay mặt đầu  thép gió

Số răng của dao phay : Z=8 ( răng)

Đường kính dao phay : D = 60 (mm)

Chọn chiều sâu cắt t : gia công tinh nên chọn t= 0,5 mm

Lượng chạy dao :

Theo bảng (6-5) [1] S_z=0,12 mm/răng

2.3.3.3. Nguyên công hàn

Đường kính que hàn

Đường kính que hàn được tính theo công thức d =5 mm

Trong đó K là cạnh mối hàn chọn K =6

Ta chon que hàn có đường kính 5 mm

- Năng lượng đường

Được xác định bằng các công thức sau: q_d = 3705 (cal/cm)

2.3.3.4. Nguyên công phay mặt phẳng lắp ghép

a. Chế độ phay thô

- Chọn máy : gia công trên máy phay 6H12

- Chọn dao : Dao phay mặt đầu  thép gió

Số răng của dao phay : Z=8 ( răng)

Đường kính dao phay : D = 60 (mm)

- Chọn chiều sâu cắt t : gia công thô nên chọn t=2 mm

Thay vào công thức trên ta được : V= 27,3 m/ph

Tốc độ vòng quay trục chính: n = 144,8 v/ph

Chọn theo công suất của máy ta được n= 150 (v/ph)

b. Chế độ phay tinh

Chọn máy : gia công trên máy phay 6H12

Chọn dao : Dao phay mặt đầu  thép gió

Số răng của dao phay : Z=8 ( răng)

Đường kính dao phay : D = 60 (mm)

Chọn chiều sâu cắt t : gia công tinh nên chọn t= 0,5 mm

2.3.3.5. Nguyên công phay răng

Chọn máy xọc răng 514

Dao xọc răng đĩa

Chiều sâu cắt m = 3 < 6 nên chỉ cần cắt 1 lát với : t = h = 2,5m =  7,5

Bước tiến:

S_k = 0,35 mm/htk

S_n = 0,2 .S_k = 0,2.0,35 = 0,07mm /htk

2.3.4 Thiết kế đồ gá nguyên công phay mặt đầu

* Cấu tạo: 1- Thân đồ gá; 2- Phiến tì; 3- Chi tiết giá công; 4- Cơ cấu kẹp liên động; 5- Cữ so dao; 6-  Dụng cụ cắt; 7- Then dẫn hướng

* Nguyên lý làm việc :

Thân đồ gá (1) được định lên bàn máy nhờ then dẫn hướng (7) . Phiến tì (2) định vị lên thân đồ gá 6 bậc tự do . Vì đây là đồ gá phay mặt phẳng lên chi tiết gia công (3) chỉ cần đinh vị 3 bậc tự trên phiến tì. Kẹp chặt chi tiết nhơ cơ cấu kẹp liên động (4). Cữ so dao(5) xác định kích thước gia công.

2.4. Phân tích vật liệu – tính toán khối lượng chi tiết máy

2.4.1 Bảng kê vật liệu  - khối lượng các chi tiết máy

Bảng kê vật liệu  - khối lượng các chi tiết máy như bảng 3.3.

2.4.2 Phân tích vật liệu

2.4.2.1. Thép C45

Là thép cacbon trung bình

2.4.2.2. Thép CT3

Là loại thép có hàm lượng cacbon thấp (dưới 0,25%), do có hàm lượng cacbon thấp nên có tính dẻo và dễ định hình và có khả năng chịu lực tốt.

2.4.2.4. Nhôm 6063

Hợp kim nhôm 6063 là một trong những loại hợp kim phổ biến nhất hiện nay. Loại hợp kim này có tính chất cơ lý tốt, cứng, bền, chịu được va đập mạnh, chống mài mòn cao, có thể hàn được, dễ gia công và định hình.

* Đặc tính cơ lý:

Các tính chất cơ học của nhôm 6063 phụ thuộc rất nhiều phương thức xử lý nhiệt của vật liệu. Trong đó, cách xử lý T5, T6 là phổ biến hơn cả do giúp gia tăng đáng kể tính chất cơ lý của nhôm.

Nhôm cứng, bền, chịu được vao chạm mạnh, khả năng chống mài mòn cao, có thể hàn được, có tính gia công và định hình

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH LẮP MÁY

Quy trình lắp máy thể hiện như bảng 4.1.

KẾT LUẬN

Sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài:“Nghiên cứu thiết kế máy cắt nhôm hai đầu”, chúng em đã đạt được những kết quả như sau:

1. Thiết lập được các bản vẽ: bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp, bản vẽ quy trình công nghệ, bản vẽ đồ gá, bản vẽ đồ gá.

2. Qua đó nắm được đặc điểm, cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy.

3. Tính toán, thiết kế một số bộ phận quan trọng của máy.

4. Lập quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết: bánh răng chuyển góc, tấm bảo vệ, đế đỡ cụm đầu máy.

Qua thực hiện đề tài đã giúp chúng em hệ thống hóa được các kiến thức đã được đào tạo trong quá trình học đại học, biết cách sử dụng, tra cứu tài liệu, hoàn thiện kỹ năng vẽ 2D, lập bản vẽ kỹ thuật trên phần mền Autocad, thiết lập bản vẽ 3D… Đây cũng sẽ là những kiến thức cần thiết cho chúng em sau ra trường và công tác  trong lĩnh vực công nghệ chế tạo cơ khí.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Chế độ cắt gia công cơ khí - Nguyễn Ngọc Đào - Trần thế San- Hồ Viết Bình

[2]. Kĩ thuật chế tạo máy - Trương Nguyễn Trung (chủ biên)

[3]. Atlas đồ gá - GS. Trần Văn Địch

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"