Tài liệu Tự động hóa quá trình dập định hình p1.- th.s. lê gia bảo

  • Số trang: 71 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 1067 |
  • Lượt tải: 0

Mô tả:

Tự Động Hóa Quá Trình Dập Định Hình P1.- Th.s. Lê Gia Bảo là tài liệu sử dụng nội bộ của ĐH- Bách khoa Hà nội
TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH DẬP TẠO HÌNH Giới thiệu: Th.s. Lê Gia Bảo Bộ môn: GCAL Trường ĐHBK Hà nội Mục tiêu của môn học { Hiểu kết cấu khuôn dập tự động hóa. { Thiết kế khuôn dập tự động cơ khí. { { Hiểu biết quy trình của nhà máy dập cấp phôi tự động. Ứng dụng kiến thực công nghệ dập tấm, khối trong việc thiết kế khuôn dập. 1. Ý nghĩa của TĐH QTDTH 1. Kỹ thuật: thực hiện hạn chế con người 2. Kinh tế: Năng suất, giá thành 3. Xã hội: Thay lao động trí tuệ 2. Cơ khí hóa và tự động hóa Cơ khí hóa Chuyển một phần hoặc toàn bộ thao tác bằng tay sang cơ khí do công nhân điều khiển. Tự động hóa Sức công nhân giải phóng khỏi việc trực tiếp thao tác. End Presentation Thank You Very Much! Đặc tính của gia công áp lực: Năng suất rất cao. Chất lượng sản phẩm cao, chính xác. Hiệu quả sẽ cao hơn rất nhiều nếu Tự động hóa Đặc điểm của TĐH trong GCAL Tự động hóa trong dập tấm thuận lợi nhất so với dập khối và tạo hình biến dạng Hạn chế bởi: khối lượng sản phẩm, lực máy Cần cân nhắc chọn thiết bị phù hợp Tính dây chuyền. Tính điển hình nhóm sản phẩm Giảm thiểu số khâu trong dây chuyền Phù hợp điều kiện của sản xuất Nhằm bảo đảm tính hiệu quả TĐH Tính dây chuyền:dập khối không bavia dây chuyền dập tự động Tính điển hình nhóm sản phẩm Cần phân loại tự động hóa cho một dải, một dạng sản phẩm nhất định có cùng đặc điểm công nghệ. Giảm thiểu số khâu trong dây chuyền Kết hợp tối đa một số khâu như dập phối hợp để giảm bớt bước công nghệ, số lượng máy sử dụng. Phù hợp điều kiện của sản xuất Mọi tự động hóa chỉ có hiệu quả khi phù hợp với điều kiện sản xuất của cơ sở: về thiết bị và nhu cầu. Điều này phải tính tới hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Phù hợp điều kiện của sản xuất Mọi tự động hóa chỉ có hiệu quả khi phù hợp với điều kiện sản xuất của cơ sở: về thiết bị và nhu cầu. Điều này phải tính tới hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. Phương pháp TĐH..!? Sản lượng yêu cầu sản xuất Đặc điểm quá trình công nghệ, hình dạng chi tiết Máy dập tự động chuyên dùng Sản xuất: hàng khối Chi tiết: tiêu chuẩn, không lớn ( bi, đai ốc .. ) Dây chuyền TĐ chuyên môn hóa Sản xuất: hàng khối Chi tiết: nhỏ và trung bình. Dập tấm và dập khối. Dây chuyền TĐH trên cơ sở thiết bị vạn năng và phương tiện TĐH. Sản xuất: hàng loạt lớn Chi tiết: nhỏ và trung bình. TĐH bằng cải tiến máy vạn năng thành máy tự động Sản xuất: hàng loạt lớn Chi tiết: nhỏ và trung bình. Khuôn tự động và bán tự động trên máy dập vạn năng Sản xuất: hàng loạt lớn Chi tiết: nhỏ từ phôi tấm Máy vạn năng trang bị các phương tiện tự động hóa Sản xuất: hàng loạt nhỏ Chi tiết: nhỏ và tring bình Kết cấu chi tiết sản phẩm cần có tính công nghệ: dễ chế tạo, lắp ráp và sủa chữa. Công nghệ ổn định: trong thời gian sử dụng lâu dài. Bảo đảm tính công nghệ tối ưu, giảm tiêu hao lao động, tăng năng suất lao động. End Presentation Thank You Very Much! 2.1. Khái niệm về phương tiện TĐH 1. Cơ cấu Truyền động 2.Cơ cấu Biến đổi chuyển động Sơ đồ khép kín TĐH 5. Cơ cấu Điều khiển 3. Cơ cấu định hướng, đổi hướng 4.Cơ cấu Cặp Chức năng của phương tiện TĐH Khái niệm Phương tiện TĐH là cơ cấu làm việc do sự điền khiển của máy nhằm tự động hóa một hoặc nhiều khâu trong quy trình TĐH Ví dụ Cơ cấu cặp phôi, cơ cấu gạt phôi, định vị phôi . . . . Chức năng của phương tiện TĐH Định vị, định hướng phôi ở vị trí đã cho Dịch chuyển phôi tới máy Đưa phôi vào vị trí làm việc của máy Giứ phôi trong quá trình dập biến dạng Dịch chuyển bán thành phẩm vào vị trí Lấy chi tiết và phế liệu ra khỏi vùng làm việc Xếp sản phẩm theo đúng quy cách Vận chuyển sản phẩm giữa các tổ hợp máy Thu dọn phế liệu Dây chuyền cấp phôi tự động No2 No3 No1 No4 No5 No7 No6 No8 No7 2.2. Cơ cấu cặp Là cơ cấu chấp hành. Cặp và giữ phôi trong quá trình di chuyển phôi đến vị trí công nghệ. Là khâu xuất phát trong quá trình thiết kế hệ thống! Tùy theo mục đích, có những loại sau : 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát Là cơ cấu chấp hành sử dụng lực ma sát giữa phôi và cơ cấu chấp hành 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát Là cơ cấu chấp hành sử dụng lực ma sát giữa phôi và cơ cấu chấp hành {Kết cấu : gồm 01 hoặc nhiều cặp trục kẹp phôi. Mỗi cặp trục có 01 trục dẫn chủ động và một trục bị động. Phôi được kéo di chuyển dựa vào lực ma sát giữa trục lăn và phôi. 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát {Phân loại: Có hai loại chính: loại có thể điều khiển lực ép tạo ma sát và loại không điều khiển được. dụng: Có thể dùng cho phôi dạng băng phẳng, hoặc thanh dây với kính thước tương đối đồng đều. ( hình 2.1) {Ứng 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát Qp 0.5Qp 0.5Qp 0.5Qp 0.5Qp Qz Qz a. Phôi băng Qp b. Phôi dây Hình 2.1. Sơ đồ Cơ cấu cặp ma sát 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát {Bài toán thiết kế : xác định lực ép lên trục Qp , số cặp con lăn cần thiết (z) khi biết lực kéo phôi cần thiết Qz và hệ số ma sát (μ) . 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát 2.2.1.1. Tính lực ép lên trục ma sát khi cặp phôi băng: Qz QP = β Zμ { { { β β β Trong đó: Qp : lực ép lên một trục ma sát; Qz: Lực cặp phôi yêu cầu; : hệ số an toán, phụ thuộc vào gia tốc chuyền động và sai lệch của các trục. β =1,5 – 2. Z: số cặp trục ma sát thiết kế; μ : hệ số ma sát giữa trục dẫn động và phôi. μ= 0,08 – 0,12. 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát 2.2.1.2. Tính lực ép lên trục ma sát khi cặp phôi thanh hoặc dây tròn: Qp QN Qp QN -Trường hợp rãnh cong theo biên dạng của thanh tròn: như trong trường hợp phôi băng: 2α QP = β Qz Zμ -Trường hợp rãnh nghiêng: a. Rãnh nghiêng b. Rãnh cong Hình 2.2. sơ đồ tính lực ép cho phôi thanh tròn hoặc phôi dây tròn Qz Sinα QP = β Zμ 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát Ví dụ về tính lực kéo ( cặp phôi) cần thiết Q z Mu Mms Dn Qz h Hình 2.3. Sơ đồ tính lực kéo phôi Yêu cầu xác định Q cơ nhả cuộn phôi. z để kéo phôi trong trường hợp không có động Giới thiệu bài báo tính lực Q z 2.2.1. Cơ cấu cặp ma sát { - { - Để kéo phôi (Q z ), cần thắng lực như sau: Phải tạo ra lực kéo căng để duỗi thẳng phôi. (Q d ) Phải tạo ra lực thắng lực quán tính của phôi. Do phôi ban đầu đang ở trạng thái co định (Q qt ). M qt J pε max Q z = Q d + Q qt Với = Qqt = h h Xét cân bằng cuộn phôi khi chuyển động đều: M u + M ms = h. Q d Suy ra : Q d = M u /h+ M ms /h Ở đây: S 2 .b Mu = 1,1δ s. 4 Jp = G ( D 2n + D 2t ) 8g ε max 2a max = Dn Jp: Mô men quán tính G: Trọng lượng ban đầu cuộn phôi. g: Gia tốc trọng trường. a max: Gia tốc dài max. ε max: Gia tốc vòng max. 2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không Cuống ép Ống hút Phôi Vòi cao su D a. Vòi cao su Vòi hút chân không điều khiển Phôi b. Vòi hút không điều khiển có Hình 2.4. Kết cấu vòi hút chân không { { Cơ cấu cặp sử dụng áp lực chân không trong vòi hút để nâng và chuyển phôi. Lực để giữ phôi là lực ma sát giữa phôi và vòi hút. 2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không Hình 2 : Cơ cấu cấp phôi dạng tấm bằng hút chân không 2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không { { { Kết cấu: bao gồm vòi hút bằng vật liệu mềm ( thường bằng cao su). Có thể có thiết bị hút tạo chân không trong điều kiện cần lực hút lớn và có điểu khiển. Phân loại: Có hai loại có hệ thống hút chân không tạo áp lực lớn và điều khiển và loại vòi hút đơn giản. Ứng dụng: Nâng và cặp phôi vật liệu dạng tấm có chất lượng bề mặt tốt. 2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không Yêu cầu thiết kế: tính toán xác định lực giữ phôi Qz yêu cầu. Qz phụ thuộc vào các yếu tố: - Độ chênh lệch áp suất trong và ngoài vòi hút: ΔP . - Diện tích tiếp xúc giữa phôi và vòi hút: F. - Kiểu hút: lệch tâm hay đúng trọng tâm phôi. Q rz D Qz a. Lực hút đúng tâm Q rz e D Qz b. Lực hút lệch tâm Hình 2.5: Sơ đồ tính toán lực hút của vòi hút chân không 2.2.2. Cơ cấu cặp vòi hút chân không a. Trường hợp hút đúng trọng tâm: Qrz = 1 β ΔP.F { - - b. Trường hợp hút lệch tâm: - Q rz = Trong đó: ΔP : độ trênh áp bên ngoài và bên trong vòi hút. β: Hệ số an toàn β=1,2 -1,3 - F: Diên tích hút lên phôi. - Hệ số tính đến lệch tâm. 1 ΔP.F β.K K = 1+ 4l D 2.2.3. Cơ cấu cặp hình chêm { { - - Sử dụng nguyên lý tự hãm của cơ cấu chêm để tạo lực cặp phôi. Phân loại và ứng dụng: Với phôi băng và phôi dải: thường dùng kiểu con lăn hoặc kiểu lệch tâm. Với phôi dây tròn: dung kiểu bi hoặc kiểu vấu kẹp. 2.2.3. Cơ cấu cặp hình chêm N γ P ϕ N ϕ T T Fms a, Điều kiện tự hãm (Fms ≤ T) khi: tgγ ≤ tg ϕ = μ γ Fms b, Điều kiện trượt (Fms < T) khi: tgγ > tg ϕ = μ μ : hệ số ma sát trượt; ϕ : góc ma sát Hình : Minh hoạ điều kiện tự hãm Phụ lục: Góc ma sát và sự tự hãm kẹt P 3 2 1 1 5 4 6 6 7 8 9 1,7. Con lăn 2. Thân chêm 3,8 . Áo chêm 4. lò so kéo 5. Phôi 6. Vòng cách Hình 2.6.b. Kết cấu chêm con lăn 9. Đế Nguyên lý làm việc của cơ cấu chêm: Kết cấu: Thân chêm (2) có thể trượt trên đế (9). Thân chêm (2) kẹp chặt áo chêm (3,8). Trong áo chêm (3,8) ôm sát cặt chêm ( con lăn hoặc bi- 1,7). Con lăn (1,7) được giữ bằng vòng cách 6 và luôn tỳ vào áo chêm (3,8) bằng lò so kéo (4). Giữa hai con lăn (1,7) là phôi (5). Nguyên lý làm việc của cơ cấu chêm: Hoạt động: 1. Kẹp và đưa phôi: Thân chêm (2) kẹp mang cả hệ thống dịch sang trái. Con lăn lăn về phía góc chêm tạo sự ma sát kẹp chặn. Chên (2) mang cả phông di chuyển theo. 2. Nhả phôi: Thân chêm (2) lùi sang phải, con lăn chuyển về phía góc mở, không có sự kẹp nên cơ cấu nhả phôi. Chêm 2 không mang phôi lui. 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Y X Q T2 Q2 Q1 T1 γ Yêu cầu tính toán: -Góc nghiêng của chêm: ϒ - Đường kính con lăn: d - Số cặp con lăn: n Hình : Sơ đồ tính chêm-con lăn Qz Q=β 2n Lực kéo yêu cầu của 01 con lăn tạo ra (Q): -Qz: là lực kéo yêu cầu của toàn cơ cấu. - β =1,1 – 1,3: là hệ số an toàn xét đến khả năng phân bố tải không đều. - n: số cặp con lăn. 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Xét cân bằng hệ lực đặt lên một con lăn ( chêm) hình trên: (T1, Q1, T2, Q2, Q) = 0 Theo phương X: - T2cosϒ - Q2sinϒ +T1 + Q = 0 (1) Theo phương Y: T2sinϒ - Q2cosϒ + Q1 = 0 (2) Trong đó: T1, T2 là lực ma sát nên: 2K T1 = Q1 d 2K T2 = Q 2 d k: hệ số ma sát lăn ( cm) , k = 0,005 cm ( thép mềm), k=0,001 (thép cứng) d: đường kính con lăn (cm) 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Từ (1): Q = T2 cos γ + Q 2 sin γ − T1 2K 2K cos γ + Q 2 sin γ − Q1 = Q2 d d 2K 2K cos γ ) − Q1 = Q 2 (sin γ + d d Q1 = −T2 sin γ + Q2 cos γ 1 Từ (2): 2K = −Q2 sin γ + Q2 cos γ d 2K = Q2 (cos γ − sin γ ) d 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: 2K 2K 2K 2K 2K Q2 (sin γ + cos γ ) − Q1 cos γ ) − Q2 (cos γ − sin λ ) Q d d = d d d = 2K 2K Q1 Q (cos γ − Q2 (cos γ − sin γ ) sin γ ) d d 2K 2K 4K 2 4K 2 sin γ + cos γ − cos γ − 2 sin γ sin γ + 2 sin γ d d d d = = 2K 2K cos γ − sin γ cos γ − sin γ d d Q2 (sin γ + { Do k = 0,001 – 0,005 và d ≥ 1 cm nên các vô cùng bé được phép bỏ qua: 4K 2 sin γ ≈ 0; 2 d 2K sin γ ≈ 0 d Q sin γ = = tg γ Q 1 cos γ Q1 = Q tg γ (3) 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Góc nghiêng chêm ϒ: Điều kiện để kẹt, con lăn không trượt: (μ. hệ số ma sát trượt, ϕ- góc ma sát). tgγ ≤ tg ϕ = μ. Với bề mặt thép –thép trong điều kiện không bôi trơn μ. (3) = 0,1 (ϕ = 120 ). Như vậy: γ ≤ 120 (Nếu γ > 120 : Con lăn sẽ bị trượt) 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Đường kính con lăn: Đường kính con lăn (d) , được xác định cùng với số cặp con lăn cần thiết (n) để bảo đảm ứng suất tiếp xúc bề mặt phôi nhỏ hơn cho phép. Thông số con lăn : đường kính con lăn d ≥ 1 cm và(3) chiều dài con lăn ( theo chiều rộng phôi – B) 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Xác định số cặp con lăn (n): Ứng suất tiếp xúc bề mặt phôi phải thoả mãn: σ max = 0,789 Q1 1 −ν 1 −ν dB( − ) E1 E2 2 1 2 2 ≤ [σ d ] (3) 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: ν1 ; ν2: Hệ số possion của vật liệu con lăn và phôi. ( giá trị thép ν1 = ν2 = 0,3 ) E1; E2: modun đàn hồi của vật liệu con lăn và phôi. [δd]≈2δs , giới hạn chảy vật liệu. Từ (4) rút ra: Q1max=qc.B.d (3) Trong đó: 1 −ν 1 −ν qc = 6,28σ ( − ) E1 E2 2 s 2 1 2 2 2.2.3.2. Tính toán cơ cấu chêm con lăn: Từ (3): Q = Q1 max . tg γ và ta rút ra: n≥ β .Qz 2.qc .B.d .tgγ Qz qc .B.d .tgγ ≥ β 2n Qz Q=β 2n (3) 2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao Nguyên lý của cơ cấu cặp kiểu dao cặp giống như kiểu chêm con lăn là tạo ra sự tự kẹt nhưng dao kẹp sẽ lút biến dạng cục trên phôi. Phân loại và ứng dụng: Có hai loại: loại kẹp 01 phía và loại kẹp 02 phía. Cơ cấu này không có khả năng điều chỉnh vị trí vật liệu bằng chày định vị. Kết cấu đơn giản dễ chế tạo, nhưng bề mặt phôi bị sước. Dao kÑp 1 Dao kÑp 2 2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao A Hình : Kết cấu dao cặp 2.2.4. Cơ cấu cặp kiểu dao Nguyên lí làm việc: Khi cơ cấu cặp tiến bên trái, cặp dao kẹp phôi mang phôi theo. Khi cơ cấu cặp lùi bên phải, dao nhả phôi để phôi lại. Mũi dao trượt trên mặt phôi. Điều kiện tự hãm: như cơ cấu chêm: tgγ ≤ tg ϕ = μ. Ở đây: μ = 0,3- 0,4 (ϕ = 160 - 220 ) Do đó : ϒ ≤ ( 160 - 220 ) 2.2.5. Cơ cấu cặp kiểu má kẹp Nguyên lý: Phôi được kẹp và dịch chuyển nhờ lực ma sát giữa các vấu kẹp và phôi. Ứng dụng: Dùng chủ yếu cho các chi tiết đơn chiếc và có kích thước và khối lượng lớn 2.2.5. Cơ cấu cặp kiểu má kẹp Hình : Cơ cấu cặp kiểu má kẹp 2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp Việc tính toán cơ cấu cặp là xác định lực cặp QE để tạo ra lực ma sát cặp phôi Qz. Xét sơ đồ kẹp b: Xét cân bằng 01 má kẹp: ( QE, 2 QN, 2T) = 0 Cân bằng phương x: QE-2QN Sin(anpha) = 0 Trong đó : 4T=Qz 2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp b. Theo sơ đồ c: Vấu kẹp cứng sau khi phôi quay tiếp xúc hai điểm. Từ điều kiện cân Q’ bằng mômen tại điểm 1: Qrz.l - Qz.h = 0 1 pZ 2 QZ h l Hình : Sơ đồ tính Q”pZ Qz.h → Qrz = l Từ điều kiện cân bằng mômen tại điểm 2: {Q’rz.l - Qz (h + l) = 0 ⎛h ⎞ Q '' rz = Qz ⎜ + 1 ⎟ ⎝l ⎠ 2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp c. Theo sơ đồ d: Vấu kẹp mềm, sau khi phôi quay áp suất bề mặt tựa được phân bố theo hình vẽ. Q’pZ 1 QZ h 2 l/3 Q”pZ Hình Sơ đồ tính lực Lấy cân bằng mômen với điểm gốc 1: l l⎞ ⎛ Q' γz − Qz⎜ h + ⎟ = 0 ∋ ∋⎠ ⎝ ⎛ h ⎞ → Q' γz = Qz⎜ ∋ . + 1⎟ ⎝ l ⎠ 2.2.5.1. Tính toán cơ cấu cặp Lấy cân bằng mômen với điểm gốc 2: {Từ kết quả này cho thấy, lực kẹp của cơ cấu vấu mềm bản lề thì lực cặp lớn gấp 3 lần cặp vấu cứng. l l⎞ ⎛ Q' ' γz. − Qz⎜ h + 2 ⎟ = 0 ∋ ∋⎠ ⎝ ⎛ h ⎞ → Q' γz = Qz⎜ 3 + 2 ⎟ ⎝ l ⎠ End Presentation Thank You Very Much!
- Xem thêm -