CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
3.1 Các yêu cầu khi lựa chọn máy ép
Các thông số kỹ thuật cơ bản dùng để chọn máy là: lực, công suất, trị số bước, chiều cao kín và kích thước của bàn máy. Khi chọn máy ép cần chú ý những yêu cầu sau.
Lực ép của máy cần phải lớn hơn lực dập, lực ép yêu cầu
Pm ≥ (1,25÷1,3) P (kG)
Trong đó:
Pm - Lực danh nghĩa của máy (kG)
P - Lực cần thiết cho nguyên công (kG) Hành trình và tốc độ của máy cần phải phù hợp với yêu cầu công nghệ thực hiện.
Đối với những nguyên công làm việc với hành trình lớn thì lực ở điểm bắt đầu sẽ nhỏ hơn nhiều so với lực danh nghĩa nên phải chọn lực danh nghĩa lớn, có trường hợp phải lớn gấp 2 lần lực tính toán.
Chọn máy ép theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ép cân đối hơn hành trình lớn.
Chiều cao kín của máy là yếu tố rất quan trọng khi thiết kế máy và khuôn ép. Chiều cao kín của máy ép (khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của đầu trượt ) và khuôn phải phù hợp với bất dẳng thức
H – 5mm ≥ Hk ≥ H2 + 10mm Trong đó:
H - Chiều cao lớn nhất của máy (mm)
H2 - Chiều cao kín nhỏ nhất của máy (mm) M - Khoảng cách điều chỉnh của đầu trượt (mm)
3.2 Các phương án động học
Để tạo ra sản phẩm từ máy ép thì ta có nhiều phương án. Nhưng với phương án nào phù hợp với yêu cầu làm việc của máy có hiệu quả và năng suất cao mới tối ưu. Để tìm ra một phương án tối ưu, thì yêu cầu phải phân tích các phương án và tìm ra đặc điểm của chúng.
3.2.1 Máy ép trục khủy
Máy nhấn có sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Máy nhấn trục khuỷu có lực ép từ 200 tấn đến 10000 tấn.
a) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khủy Trong đó:
1. Động cơ điện 4. Bánh răng
9
7
8
6 3
5 4
10 11
1
2
7. Trục khuỷu 8. Tay biên 9. Chày
10. Cối
11. Phanh hãm
b) Nguyên lý hoạt động
Động cơ (6) qua bộ truyền đai (7) truyền chuyển động cho trục (8), bánh răng (9) ăn khớp với bánh răng (11) lắp lồng không trên trục khuỷu (4). Khi đóng ly hợp (10) trục khuỷu (4) quay thông qua tay biên (3) làm cho đầu trượt (12) chuyển động tịnh tiến lên xuống, thực hiện chu trình nhấn. Bàn máy (13) lắp trên bệ nghiêng (1) có thể điều chỉnh được vị trí ăn khớp của khuôn trên và khuôn dưới.
c) Ưu và nhược điểm - Ưu điểm:
+ Bền, chắc chắn, dễ chế tạo, giá thành rẽ.
+ Truyền động của trục khuỷu là truyền động cứng, khoảng hành trình của máy được khống chế chính xác nên sản phẩm dập có chất lượng cao và đồng đều.
- Nhược điểm:
+ Chưa có tính tự động hóa cao.
+ Tốc độ không đều, lực quán tính sinh ra trong quá trình chuyển động của đầu trượt lớn.
+ Năng suất thấp.
+ Phạm vi điều chỉnh hành trình bé đòi hỏi phải tính toán phôi chính xác.
3.2.2 Máy ép ma sát trục vít
Tạo hình bằng máy ép ma sát trục vít. Các máy ép trục vít có lực ép từ 40 đến 630 tấn.
a) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít Trong đó:
1. Động cơ 2. Bộ truyền đai
3. Bánh ma sát chủ động 4. Trục di động
5. Bánh ma sát bị động 6. Trục vít me
7. Vấu tỳ 8. Cử chặn
9. Cần điều khiển 10. Thân mang chày 11. Rảnh trượt 12. Chày 13. Cối 14. Gối đở 15. Bàn đạp
b) Nguyên lý hoạt động
Động cơ (2) truyền chuyển động qua bộ truyền đai làm quay trục di động
11
15
3
14
9 10
12
13 1
2
8 7 5
6 4
bên phải làm trục vít me (7) quay theo chiều thuận đưa đầu búa đi xuống. Khi đến vị trí cuối của hành trình ép vấu tỳ vào cữ (9) làm cho cần điều khiển (10) đi xuống đẩy trục (6) qua trái và đĩa ma sát (4) tỳ vào bánh ma sát (5) làm cho trục vít quay theo chiều ngược lại đưa đầu trượt đi lên đến cữ hành trình trên, cần (10) lại được nhất lên, trục (6) được đẩy sang phải lặp lại quá trình trên.
c) Ưu điểm và nhược điểm - Ưu điểm:
+ Máy ép ma sát có chuyển động đầu trượt êm, tốc độ ép không lớn nên kim loại biến dạng từ từ và triệt để hơn, hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi khá rộng.
+ Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẽ.
- Nhược điểm:
+ Năng suất không cao + Lực ép tạo được không lớn + Chưa có tính tự động hóa cao.
3.2.3 Máy ép lệt tâm a) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục lệt tâm
3 2
9
4 1
7 8
5 6
Trong đó:
1. Động cơ điện 2. Bộ truyền đai 3. Bộ ly hợp 4. Trục truyền 5. Bạc lệch tâm
6. Phanh hãm 7. Chày 8. Cối 9. Bàn đạp
b) Nguyên lý hoạt động
Khi mở máy, động cơ truyền chuyển động quay cho bánh đai qua đai truyền. Lúc này bánh đà và ly hợp quay tự do trên trục lệch tâm, khi đóng ly hợp (4) trục lệch tâm (3) quay theo bánh đà, thông qua bạc lệch tâm và thanh truyền làm cho đầu trượt chuyển động lên, xuống thực hiện mỗi chu trình làm việc.
c) Ưu điểm và nhược điểm -Ưu điểm
+ Bền, chắc chắn, tạo lực ép riêng lớn.
+ Dễ thiết kế, chế tạo, giá thành rẻ.
+ Bàn máy có thể điều chỉnh.
+ Dễ sử dụng.
-Nhược điểm:
+ Lực ép nhỏ, từ 20 đến 2500 KN.
+ Khi ép gây ra rung động lớn, kém chính xác.
+ Chưa có tính tự động hóa cao.
3.2.4 Máy ép thủy lực a) Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực Trong đó:
1. Cối 2. Chày
3. Van an toàn và van tràn 4. Piston
5. Xylanh
6. Van phân phối 7. Van tiết
8. Đồng hồ đo áp suất 9. Van cản
10. Thiết bị làm mát 11.Bơm dầu
12.Bể nước 13. Động cơ điện 14. Nối trục 15.Bơm dầu 16.Thiết bị lọc 17.Bể dầu
P
12 15 14 13
10 8
9 7
11
5 A B
6
1
17 16 4
3
2
T
b) Nguyên lý hoạt động
Chất lỏng (khoáng dầu) từ bồn chứa (17) , được truyền đến piston xylanh (4-5) nhờ bơm cao áp (15) , tùy theo vật liệu và cường độ của thép mà bơm cao áp có áp suất tương ứng.Khi tác động vào tay gạt (van phân phối 6) sẽ làm dịch chuyển piston. Piston được nâng hạ nhờ áp lực dầu tạo ra ở khoang trên và khoang dưới của xylanh, sinh ra lực ép tại đỉnh piston, trên đỉnh piston có lắp một cơ cấu ép gọi là chày (khuôn ép). Khuôn ép có R và biên dạng tương đương với R mà sản phẩm cần thiết phải chế tạo, khuôn ép này được thay đổi cho phù hợp với sản phẩm. Khi hệ thống thủy lực áp suất chất lỏng trong hệ vượt quá mức điều chỉnh trị số quy định thì van tiết lưu (3) tự mở ra để dầu về bể. Khi dầu về bể có van cản (9) tạo nên sức cản trong hệ thống thủy lực, tạo nên một áp suất nhất định ở đường ra làm cho dòng chất lỏng trong hệ thống không bị gián đoạn, do đó xilanh và động cơ thủy lực làm việc êm, không bị va đập khi hệ thống khởi động. Dầu hệ thống được làm mát bởi bộ làm mát bằng nước (10), nước được dẫn từ bể (12) bằng bơm nước (11).
c) Ưu điểm và nhược điểm -Ưu điểm:
+ Hành trình ép và lực ép được kiểm tra chặt chẽ trong từng chu kỳ.
+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, có định ở bất kỳ vị trí nào của hành trình làm việc.
+ Khó xảy ra quá tải.
+ Lực tác dụng làm vật liệu biến dạng êm và từ từ.
+ Tốc độ chuyển động của chày mang khuôn ép cố định và có thể điều chỉnh được, có thể thay đổi được chiều dài hành trình.
+ Làm việc ít có tiếng ồn.
+ Khả năng tự động hóa cao.
+ Dễ bố trí cơ cấu ép theo các phương án khác nhau.
-Nhược điểm:
+ Kết cấu cồng kềnh hơn do phải trang bị thêm hệ thống thủy lực.
+ Vốn đầu tư lớn.
+ Hệ điều khiễn tương đối phức tạp.
3.2.5 Lựa chọn phươn án
Trong các loại máy ép trên thì máy ép thủy lực có thể tạo được lực rất lớn trong quá trinh gia công. Máy có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, hoạt động êm, nhược điểm là máy có kích thước lớn, cồng kềnh tuy nhiên dễ chế tạo ở trong nước.
Phù hợp với các cơ sở, phân xưởng cơ khí trung bình.
Việc lựa chọn máy ép thủy lực là phù hợp trong yêu cầu sản xuất thực tế tại Việt Nam.