Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY CÁN UỐN TÔN SÓNG NGÓI
Người hướng dẫn: ThS. LƯU ĐỨC HÒA
Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN NGỌC
Đà Nẵng, 2017

i
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước ,nhu cầu của con người ngày càng phong
phú và đa dạng, nhiều công trình ,nhà ở mọc lên một cách nhanh chóng. Do đó nhu cầu
sử dụng tấm lợp ngày càng tăng nhanh, đặt biệt là các loại tấm lợp bằng kim loại. Yêu
cầu đặt ra đối với các loại tấm lợp ngày càng cao về hình dạng, màu sắt và kích thước,
trong khi đó nước ta chưa sản xuất được phôi để tạo ra các sản phẩm trên mà phải nhập
từ nước ngoài .Để có những sản phảm đến với ngƣời tiêu dùng có mẫu mã đẹp,kích
thước như mong muốn và giá thành phù hợp thì việc thiết kế chế tạo ra “Máy cán uốn
tôn sóng ngói” là cần thiết.
Sau một thời gian dài nghiên cứu ,tìm hiểu được sự giúp đỡ ,gợi ý của các thầy
cô trong Khoa và sự tận tình hƣớng dẫn của thầy Lưu Đức Hòa em đã chọn và thực
hiện đề tài “Thiết kế máy cán tôn sóng ngói”. Đây là một đề tài tương đối phổ biến
và có tính khả thi cao và cần thiết. Nếu sự đầu tư đúng hướng và ngày càng mạnh vào
lĩnh vực cơ khí của đất nước như hiện nay thì việc thiết kế chế tạo ra một dây chuyền
sản xuất như thế hoàn toàn có thể thực hiện được.
Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo nhưng do vốn kiến thức còn hạn
chế tài liệu lại khan hiếm, thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lại
phải giải quyết một nhiệm vụ lớn nên đề tài sẻ không tránh khỏi những sai suất. Rất
mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin gởi đến thầy Lưu Đức Hòa cùng các thầy cô trong khoa Cơ
Khí, lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất.
Đà Nẵng, tháng 12 năm2017
Sinh viên thiết kế
PHAN VĂN NGỌC
DUT.LRCC

ii
LỜI CAM ĐOAN
Trong xã hội ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ ngày càng cao, có rất
nhiều phát minh, rất nhiều loại máy móc được chế tạo ra để phục vụ lợi ích của con người
cũng như nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm. Dựa trên những cơ sở và ý tưởng
ban đầu những loại máy móc ngày càng hoàng thiện hơn qua những lần cải tiến.
Trên cơ sở đó, em thực hiện đề tài Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói. Trong
đề tài tốt nghiệp này , em xin cam đoan tự làm 100% dưới sự góp ý và hướng dẫn trực
tiếp từ thầy Lưu Đức Hòa khoa Cơ khí, tìm hiểu tài liệu về Cán uốn kim loại và một số
tài liệu liên quan.
Với đề tài Thiết kế máy cán uốn kim loại em xin cam đoan tự thiết kế, tự làm, nếu
có sự tranh chấp hay gian dối e xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Phan Văn Ngọc
DUT.LRCC

iii
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................ii
Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ THUẬT
CÁN UỐN THÉP TẤM ..................................................................................................1
1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại..................................................................1
1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại. ...................................................................................1
1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.........................2
1.1.3 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại....................4
1.1.4 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo................................................................5
1.2 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực......................................7
1.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo...........................................7
1.2.2 Định luật ứng suất dư. ...........................................................................................7
1.2.3 Định luật thể tích không đổi...................................................................................7
1.2.4 Định luật trở lực bé nhất.........................................................................................8
1.2.5 Định luật đồng dạng. ..............................................................................................8
1.3 Các phương pháp gia công biến dạng.......................................................................9
1.3.1 Cán kim loại. ..........................................................................................................9
1.3.2 Kéo kim loại. .......................................................................................................10
1.3.4 Rèn tự do ..............................................................................................................11
1.3.5 Dập tấm.................................................................................................................12
1.3.6 Dập thể tích...........................................................................................................13
1.4 Kỹ thuật cán uốn thép tấm......................................................................................13
1.4.1 Khái niệm uốn. .....................................................................................................13
1.4.2 Quá trình uốn........................................................................................................14
1.4.3 Tính toán phôi uốn................................................................................................15
Chương 2: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TÔN SÓNG NGÓI.................................20
2.1. GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG. ..............................................................................20
2.1.1. Khái niệm. ...........................................................................................................20
2.1.2. Phân loại. .............................................................................................................21
2.1.3. Các bien dạng tôn thường gặp ...........................................................................22
2.1.4. Vật liệu chế tạo....................................................................................................25
DUT.LRCC

iv
2.1.5. Nhu cầu sử dụng hiện nay và một số máy cán tôn..............................................25
2.2. Thiết kế công nghệ và phương án bố trí con lăn trên trục cán. ..............................27
2.2.1. Tính năng, kỉ thuật của dây chuyền cán ..............................................................27
2.2.2. Thiết lập biến dạng sóng tôn ...............................................................................28
2.2.3. Phân tích chọn phương án bố trí con lăn.............................................................37
2.2.4. Xác định kích thước con lăn cán: ........................................................................41
Chương 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY.......................................................45
3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY .....................................................45
3.1.1 Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................45
3.1.2 Nguyên lý hoạt động ...........................................................................................46
3.1.3 Sơ đồ khối............................................................................................................46
3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY..................................................................47
3.2.1. Chọn phương án truyền động cho dây chuyền....................................................47
3.2.2. Truyền động cho hộp phân lực:...........................................................................49
3.2.3. Phương án tạo lực dập sóng ngang:.....................................................................51
3.2.4. Chọn phương án truyền động tạo lực cắt: ...........................................................55
3.3 SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY........................................................................60
Chương 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA..........................64
4.1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ....................................................................................64
4.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ...........................................................................65
4.2.1 Tính toán lực cán.................................................................................................65
4.2.2 Tính lực và momen trên các trục cán .................................................................66
4.2.3 Tính công suất động cơ .......................................................................................75
4.2.4 Tính lực dập cho hệ thống đầu dập .....................................................................77
4.2.5 Tính lực cắt đứt tôn .............................................................................................78
Chương 5: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY......................83
5.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT............................................83
5.1.1 Các số liệu ban đầu..............................................................................................84
5.1.2 Thiết kế bộ truyền................................................................................................84
5.2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN XÍCH ..................................................................90
5.2.1 Giới thiệu.............................................................................................................90
5.2.2 Tính toán thiết kế ..................................................................................................90
5.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH SỨC BỀN TRỤC CÁN......................................................97
DUT.LRCC

v
5.3.1 Giới thiệu.............................................................................................................97
5.3.2 Kết cấu trục cán...................................................................................................98
5.3.3 Trình tự thiết kế ...................................................................................................99
5.3.4 Tính mối ghép bằng then...................................................................................117
5.3.5 Tính toán chọn bộ phận ổ đỡ.............................................................................119
5.4 THIẾT KẾ THÂN MÁY......................................................................................120
5.4.1 Đặc điểm............................................................................................................120
5.4.2 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh khe hở trục uốn ......................................................120
5.4.3 Thiết kế thân máy cán........................................................................................122
Chương 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC................................123
6.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ THỦY
LỰC.............................................................................................................................123
6.1.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực.....................................................................................123
6.1.2 Khả năng và hiệu suất sử dụng thủy lực...........................................................126
6.1.3 Chọn các phần tử thủy lực.................................................................................127
6.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC..............................................................129
6.2.1 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống đầu dập ..............................................130
6.2.2 Tính toán xi lanh thủy lực cho hệ thống dao cắt ...............................................131
6.2.3 Tính toán xác định các thông số làm việc của bơm ..........................................133
6.2.4 Tính toán van đảo chiều ....................................................................................134
6.2.5 Tính toán cho van tràn.......................................................................................135
6.2.6 Bộ lọc dầu..........................................................................................................136
6.2.7 Ống dẫn dầu và các bộ ống nối .........................................................................137
6.2.8 Bể dầu................................................................................................................138
Chương 7: LẮP ĐẶT-VẬN HÀNH-THAY THẾ-BẢO DƯỠNG MÁY..................140
7.1. Lắp đặt ..................................................................................................................140
7.2. Vận hành...............................................................................................................141
7.3. Bảo dưỡng ............................................................................................................142
7.4. Thay thế................................................................................................................142
LỜI KẾT......................................................................................................................143
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................144
DUT.LRCC

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 1
Chương 1: LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ KỸ
THUẬT CÁN UỐN THÉP TẤM
1.1 Lý thuyết về biến dạng dẻo của kim loại.
1.1.1 Biến dạng dẻo của kim loại.
a. Biến dạng dẻo trong đơn tin thể.
Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự xác định, mỗi
nguyên tử luôn dao động xung quanh một vị trí cân bằng của nó (a).
Biến dạng đàn hồi: dưới tác dụng của ngoại lực, mạng tinh thể bị biến dạng. Khi
ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại
dịch chuyển không quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh thể lại
trở về trạng thái ban đầu.
Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim
loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh.
Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn
lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c). Trên mặt trượt,
các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số
nguyênlần thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới,
bởi vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
H1.2 Sơ đồ biến dạng dẻo của trượt và song tinh
DUT.LRCC

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí
mới đối xứng với phần c ̣òn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (d). Các nguyên
tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây
ra biến dạng dẻo trong kim loại, các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao
nhất. Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xẩy ra
thuận lợi hơn.
b. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.
Biến dạng dẻo xảy ra trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng tinh giới hạt, sự biến
dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt
trượt tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45o
sau đó mới đến
các mặt khác.
Như vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đông thời và
không đều. Dưới tác dụng của ngoại lực biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến dạng,
khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau, do sự trượt và quay của các hạt trong
các hạt lại xuất hiện các mặt thuận lợi mới giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục
phát triển.
1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.
a. Ứng suất chính
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại. Qua thực
nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng
suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo. Ứng suất dư, ma sát ngoài làm thay đổi
trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm.
b. Ứng suất dư.
Ứng suất dư chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau mỗi quá trình gia công bất
kỳ sự tồn tại của ứng suất dư bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của vật
kém đi. Ứng suất dư lớn có thể làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy. Thông thường
ứng suất dư trong kim loại bao giờ cũng cân bằng, nghĩa là tổng giá trị ứng suất kéo phải
bằng tổng gia trị ứng suất nén.
Khi vật thể chịu ứng suất do ngoại lực tác động (σo) nếu kể đến ảnh hưởng của
ứng suất dư thì tổng ứng suất (σ) tác dụng bên trong vật thể sẽ khác nhau.
• Ở vùng có ứng suất dư kéo:
σ = σo + σd
DUT.LRCC

• Ở vùng có ứng suất dư nén:
σ = σo - σd
Do sự phân bố không đồng đều như vậy nên làm cho các vùng tinh thể sẽ biến
dạng không đều, khả năng biến dạng sẽ kém đi và chất lượng gia công không đều.
Ứng suất dư làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va đập và làm giảm khả năng chịu
đựng của vật thể. Do đó để tăng khả năng biến dạng cũng như để đảm bảo ứng suất dư
có giá trị thấp và phân bố đồng đều trong nhiều trường hợp trước hoắc sau gia công áp
lực người ta đem ủ kim loại ( ủ kết tinh hoặc ủ hoàn toàn).
c. Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại.
Ảnh hưởng của thành phần hóa học.
Thành phần hóa học hợp kim quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp
kim và tạp chất.
Nguyên tố cơ bản: nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh hưởng
quyết định đến tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim.
Nguyên tố hợp kim: khi hợp kim hóa , nguyên tố hợp kim có thể tạo với kim loại
cơ sở những liên kết kim loại. Các liên kết kim loại này thường có tổ chức tinh thể phức
tạp lam cho kim loại và hợp kim rất cứng và giòn. Các nguyên tố hợp kim còn làm xô
lệch mạng, làm cản trở quá trình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp. Thường thì lượng
các nguyên tố hợp kim càng nhiều thì ảnh hưởng đến độ cứng, độ bền và tính dẻo của
kim loại càng lớn.
Nguyên tố tạp chất: tạp chất trong kim loại ảnh hưởng lớn đến tính dẻo. trong
kim loại có nhiều tạp chất ( vd: S, P, O, N, H…) đều làm giảm mạnh tính dẻo của kim
loại. Tạp chất dễ chảy thường tập trung ở vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể
do đó lam tính dẻo kim loại kém đi.
Ảnh hưởng của tổ chức kim loai.
Mật độ kim loại, kích thước hạt với sự đồng đều của kích thước hạt ảnh hưởng
đến tính dẻo của kim loại. Tổ chức hạt càng nhiều pha, mạng tinh thể càng phức tạp tính
dẻo càng kém. Tổ chức kim loại càng nhỏ mịn và đồng đều thì độ dẻo tăng, độ bền tăng.
d. Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết các kim loại khi
tăng nhiệt độ tính dẻo tăng.
Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô lệch mạng
giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử làm cho tổ chức đồng đều hơn. Một số
DUT.LRCC

kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường, tồn tại ở các pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao
chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao.
e. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.
Sau khi rèn, dập các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng của mọi phía nên
chai cứng hơn, đồng thời khi kim loại nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ.
Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa
kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim
loại sẽ lớn, hạt kim loại giòn và có thể bị nứt.
Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên
máy búa và máy ép ta thấy mức độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng độ biến dạng
tổng cộng trên máy ép lớn hơn.
1.1.3 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại.
a. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại.
Biến dạng dẻo có ảnh hưởng lớn đến tổ chức và cơ tính kim loại. Tùy thuộc vào
nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái kim loại trước khi gia công mà sau khi biến dạng
tổ chức và cơ tính thu được cũng khác nhau.
Biến dạng dẻo có thể biến tổ chức hạt thành dạng thớ, có thể tạo được các thớ
uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính kim loại.
Tốc độ biến dạng cũng ảnh hưởng đến cơ tính sản phẩm. Nếu tốc độ biến dạng
càng lớn thì độ biến cứng càng nhiều, sự không đồng đều của biến cứng càng nghiêm
trọng, sự phân bố thớ không đều đặn do đó cơ tính kém. Đối với phôi có tổ chức thớ nhờ
biến dạng dẻo làm cho cơ tính sản phẩm cao hơn.
Tóm lại sau khi biến dạng dẻo thường xảy ra hiện tượng biến cứng làm độ bền, độ
cứng của kim loại tăng lên và làm giảm độ dẻo, độ dai, giảm khả năng cống mài mòn, gây
khó khăn cho quá trình gia công cắt gọt. Mặt khác biến dạng dẻo làm thay đổi tổ chức ban
đầu của kim loại, biến tổ chức hạt thành dạng thớ hoặc thay đổi hướng thớ.
b. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến lý tính kim loại.
Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường
trong kim loại.
c. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến hóa tính kim loại.
DUT.LRCC

  



Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của kim lọai tăng do đó hoạt tính hóa
học của kim loại tăng lên.
1.1.4 Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo.
Giả sử trong vật thể hoàn toàn không có ứng suất tiếp thì vật thể có 3 dạng ứng
suất chính sau:
❖ Ứng suất đường:
2
1
max

 = .
❖ Ứng suất mặt:
2
2
1
max



−
= .
❖ Ứng suất khối:
2
max
max
max

−
=

 .
Nếu 1
 = 2
 = 3
 thì  = 0 và không có biến dạng. Ứng suất chính để kim loại biến
dạng dẻo là giới hạn chảy ch
 .
Điều kiện biến dạng dẻo.
❖Khi kim loại chịu ứng suất đường:
2
max
1
ch
ch



 =

=
❖Khi kim loại chịu ứng suất mặt: ch


 =
− 2
1
❖Khi kim loại chịu ứng suất khối: ch


 =
− min
max .
Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.
H1.3 Trạng thái ứng suất
Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng đàn
hồi ở đây Ao, thế năng để thay đổi thể tích của vật thể. Trong trạng thái ứng suất khối,
thế năng của biên dạng đàn hồi theo định luật Húc được xác định.
DUT.LRCC

( )
3
3
3
2
2
1
1 




 +
+
=

Như vậy, biến dạng tương đối theo định luật Hooke:
( )
 
3
2
1
1
1 



 +
−
= E
( )
 
3
1
2
E
1
2 



 +
−
=
( )
 
2
1
3
E
1
3 



 +
−
=
Theo trên thế năng toàn bộ của biến dạng được biểu thị:
( )
 
3
1
3
2
2
1
3
2
1 2
2
1









 +
+
−
+
+
=
E
A
Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến dạng trong
3 hướng vuông góc.
( )
3
2
1
3
2
1
2
1






 +
+
−
=
+
+
=

E
V
V
Ở đây:  _hệ số pyacon tính đến vật liệu biến dạng.
E_Môđun đàn hồi của vật liệu.
Thế năng làm thay đổi thể tích bằng:
( )2
3
2
1
3
2
1
0
6
2
1
3
2
1







+
+
−
=
+
+

=
E
V
V
A
Thế năng để thay đổi vật thể:
( ) ( ) ( )
 
2
3
1
2
3
2
2
2
1
0
6
1







−
+
−
+
−
+
=
−
=
E
A
A
Ah
Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:
2
2
6
1
c
h
E
A 

+
=
 ( ) ( ) ( ) const
c =
=
−
+
−
+
−
2
2
3
1
2
3
2
2
2
1 2






Đây gọi là phương trình năng lượng của biến dạng dẻo.
Khi các kim loại tấm biến dạng ngang không đáng kể nên ( )
3
1
2 


 +
=
Khi biến dạng dẻo ( không tính đến biến dạng đàn hồi ) thể tích của vật thể
không đổi
Vậy 0
=
V
 ( )
3
2
1
2
1




+
+
−
E
= 0
Từ đó: 0
2
1 =
− 
DUT.LRCC

Vậy 5
,
0
=

 ( )
3
1
2
2
1


 +
=
Vậy phương trình dẻo có thể viết:
ch
ch 


 15
,
1
3
2
3
1 
=
−
Trong trượt tinh khi 3
1 
 −
= trên mặt nghiêng ứng suất pháp bằng 0.
Ứng suất tiếp khi α = 45˚
2
2
1
max



+
=
So sánh với phương trình dẻo khi 3
1 
 −
=
ch
ch
K 

 58
,
0
3
max =
=
=
Vậy ứng suất tiếp lớn nhất là:
ch
K 
58
,
0
= : gọi là hằng số dẻo.
Ở trạng thái ứng suất khối phương trình dẻo có thể viết:
ch
const
K 

 15
,
1
2
3
1 
=
=
−
1.2 Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực.
1.2.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo.
"Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra đồng thời đă có biến dạng đàn hồi tồn
tại". Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke. Khi biến dạng kích thước của kim loại
so vớikích thước sau khi thôi tác dụng lực khác nhau, nên kích thước của chi tiết sau
khi gia công xong khác với kích thước của lỗ hình trong khuôn (vì có đàn hồi).
1.2.2 Định luật ứng suất dư.
"Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân
bằng với nhau". Trong quá tŕnh biến dạng dẻo kim lọai do nhiệt độ không đều, tổ
chứckim loại không đều, lực biến dạng phân bố không đều v.v... làm cho kim loại sinh
ra ứngsuất dư, chung cân bằng với nhau.
Sau khi thôi lực tác dụng, ứng suất dư này vẫn c ̣n tồn tại. Khi phân tích trạng thái
ứng suất chính cần phải tính đến ứng suất dư.
1.2.3 Định luật thể tích không đổi.
Thể tích của vật thể trước và sau khi cán không đổi. Định luật này có ý nghĩa
thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
DUT.LRCC

Xét một vật thể có kích thước trước biến dạng và sau khi biến dạng là:
L0, b0, h0, L1, b1, h1.
Ta có: L0b0h0 = L1b1h1.
Từ đây: 0
ln
ln
ln
0
1
0
1
0
1
=
+
+
h
h
b
b
L
L
.
Ký hiệu: 1
0
1
ln 
=
L
L
; 2
0
1
ln 
=
b
b
; 3
0
1
ln 
=
h
h
.
 0
3
2
1 =
+
+ 

 .
Trên là phương trình điều kiện thể tích không đổi.
Khi tồn tại bằng ứng biến chính đầu của ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến
kia và có trị số bằng tổng hai ứng biến kia.
1.2.4 Định luật trở lực bé nhất.
"Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo hướng
nào có trở lực bé nhất". Khi ma sát ngoài trên các hướng của mặt tiếp xúc đều nhau thì
một chất điểm nào đó trong vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hướng có pháp tuyến
nhỏ nhất. Khi lượng biến dạng càng lớn tiết diện sẽ chuyển dần sang hình tròn làm cho
chu vi của vật nhỏ nhất.
Hình 1.4 : Lực cản bé nhất
1.2.5 Định luật đồng dạng.
Trong điều kiện biến dạng đồng dạng, hai vật thể có hình dạng hình học đồng
dạng nhau. Nhưng kích thước giống nhau sẽ có áp lực đơn vị biến dạng như nhau.
Nếu gọi a1, b1, c1, F1, v1, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 1; a2, b2,
c2, F2, v2, là kích thước, diện tích và thể tích của vật thể 2.
Gọi P1, P2, A1, A2, là lực và công biến dạng tác dụng lên vật thể 1 và 2.
.
2
1
2
1
2
1
n
c
c
b
b
a
a
=
=
=
DUT.LRCC

2
2
1
n
F
F
= ; 3
2
1
n
v
v
=
Theo định luật đồng dạng thì:
2
2
1
n
P
P
= ; 3
2
1
A
n
A
=
Định luật này rất quan trọng cho phép ta thử mẫu có kích thước nhỏ để xác định
các ảnh hưởng của biến dạng đến tổ chức cơ tính của kim loại.
1.3 Các phương pháp gia công biến dạng.
1.3.1 Cán kim loại.
a. Thực chất.
Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làm cho
phôi bị biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều dài
tăng lên rất nhiều. Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe hở
giữa hai trục cán
H1.5 Sơ đồ cán kim loại.
b. Sản phẩm cán.
Sản phẩm sản xuất bằng phương pháp cán được dùng trong mọi ngành công
nghiệp (cơ khí, xây dựng, giao thông vận tải…). Tùy theo hình dánh sản phẩm cán có
thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt.
Sản phẩm cán hình: được chia thành hai nhóm:
• Nhóm thông dụng có prôfin đơn giản (tròn, vuông, hình chữ nhật, lục giác, chữ
U, chữ T,…)
• Nhóm đặc biệt có prôfin phức tạp, dùng cho những mục đích nhất định (đường
ray, các dạng đặc biệt dùng trong ôtô, máy kéo, trong ngành xây dựng…)
Sản phẩm cán tấm: được chia thành hai nhóm theo chiều dày:
DUT.LRCC

• Tấm dày có chiều dày trên 4mm.
• Tấm mỏng có chiều dày dưới 4mm
Sản phẩm cán ống: chia thành loại không có mối hàn và loại có mối hàn.
Sản phẩm cán đặc biệt: gồm có các loại bánh xe, bánh răng, bi, vật cán có prôfin chu
kỳ …
1.3.2 Kéo kim loại.
a. Thực chất:
Kéo kim loại là quá trình kéo phôi qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của
phôi giảm và chiều dài tăng. Hình dáng và kích thước giống lỗ khuôn kéo.
b. Đặc điểm.
Bằng phương pháp kéo, người ta có thể chế tạo được các dây, ống và các thanh định
hình có đường kính rất nhỏ (Φ = 0,065mm).
Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.
Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao, độ nhẵn bề mặt tốt và nâng cao độ bền
của vật liệu.
Các kim loại và hợp kim màu, thép cacbon và thép hợp kim đều có thể có được bằng
phương pháp nguội.
Kéo sợi còn dùng gia công tinh bền mặt ngoài ống cán có mối hàn và một số công
việc khác.
1- Phôi 2- Khuôn kéo 3- sản phẩm
H1.6 Sơ đô nguyên lý kéo kim loại
1.3.3 Ép kim loại.
a. Thực chất.
Ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa
trong buồng ép kín hình trụ, dưới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ
khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết.
DUT.LRCC

1- Piston 2- Xilanh 3- Kim loại 4- Khuôn ép
H1.7 Sơ đồ nguyên lý ép kim loại.
b. Đặc diểm và ứng dụng
Ép là phương pháp sản xuất các thanh thỏi có tiết diện định hình có năng suất cao,
độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao, trong quá trình ép, kim loại chủ yếu chịu ứng suất nén
nên tính dẻo tăng, do đó có thể ép được các sản phẩm có tiết diện ngang phức tạp.
Nhược điểm của phương pháp là kết cấu ép phức tạp, khuôn ép yêu cầu chống
mòn cao.
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để để chế tạo các thỏi kim loại màu có
đường kính từ 5÷200 mm, các ống có đường kính ngoài đến 800 mm, chiều dày từ 1,5÷8
mm và một số prôfin khác.
1.3.4 Rèn tự do
a. Thực chất
Rèn tự do là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở nhiệt độ cao, dùng
áp lực ( bằng tay hoặc máy) làm biến dạng phôi kim loại để được hình dáng và kích
thước sản phẩm theo yêu cầu.
Trong quá trình biến dạng kim loại không bị khống chế bởi những bề mặt nào
khác ngoài mặt đỡ ( mặt đe) và diện tích tiếp xúc trực tiếp của dụng cụ gia công (đầu
búa).
b. Đặc điểm.
• Rèn tự do có độ chính xác về kích thước và độ bóng bề mặt thấp, năng suất lao
động và hiệu quả kinh tế không cao. Thường chỉ gia công những chi tiết đơn giản
hay những bề mặt không quá phức tạp.
• Rèn tự do yêu cầu lượng dư gia công, dung sai chế tạo, thời gian phục vụ lớn.
• Chất lượng toàn bộ của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề của công
nhân.
• Hao phí kim loại lớn
• Thiết bị rèn tự do đơn giản, có thể rèn tay hoặc máy.
DUT.LRCC

• Rèn tự do có thể rèn được những vật nhỏ từ vài gam đến những vật lớn hàng trăm
cân. Rèn tự do thích hợp với dạng sản suất đơn chiếc hay loại nhỏ.
1- Búa 2- Phôi 3- Đe
H1.8 Sơ đồ rèn tự do.
1.3.5 Dập tấm.
a. Thực chất
Dập tấm là một trong những phương pháp tiên tiến của gia công áp lực để chế
tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dài cuộn.
Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu gia công ở
trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập nguội.
Dập tấm được dùng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, đặc biệt trong
công nghiệp chế tạo ôtô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, các đồ dân dụng.
H1.9 Sơ đồ uốn
DUT.LRCC

b. Đặc điểm.
• Độ chính xác và chất lượng sản phẩm cao: dập tấm cho ta khả năng lắp lẫn cao,
độ bền, độ bóng của sản phẩm cao.
• Khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.
• Năng suất cao.
1.3.6 Dập thể tích
a. Thực chất.
Dập thể tích (còn gọi là rèn khuôn) là phương pháp gia công áp lực trong đó
kim loại được gia công biến dạng trong không gian hạn chế của lòng khuôn.
Trong khi dập, nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới được bắt chặt với đe trên và
đe dưới của thiết bị. Phần kim loại thừa chảy vào rãnh tạo thành bavia của vật rèn.
1- Khuôn rèn 2- Rãnh chứa ba-via 3- Khuôn dưới
4- Chuôi đuôi én 5- Lòng khuôn 6- Cửa ba-via
H1.10 Sơ đồ nguyên lý dập thể tích
b. Đặc điểm.
• Độ chính xác vả chất lượng vật rèn cao
• Chế tạo được những chi tiết phức tạp
• Năng suất cao.
• Dễ cơ khí hóa và tự động hóa
1.4Kỹ thuật cán uốn thép tấm
1.4.1 Khái niệm uốn.
Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực mhằm tạo cho phôi hoặc một
phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và
DUT.LRCC

được uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng. Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo từng
phần để tạo thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai
mặt của phôi uốn.
1.4.2 Quá trình uốn.
Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dạng dẻo. Uốn làm thay
đổi hướng thớ kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước.
Trong quá trình uốn, kim loại phía trong phía góc uốn bị nén lại và co ngắn ở
hướng dọc, đồng thời bị kéo ở hướng ngang. Còn phần kim loại phía ngoài góc uốn bị
giãn ra bởi lực kéo. Giữa các lớp co ngắn và kéo dài là lớp kim loại không bị ảnh hưởng
bởi lực kéo và nén khi uốn và tại đây vẫn giữ được trạng thái ban đầu của kim loại và
đây gọi là lớp trung hòa. Sử dụng lớp trung hòa này để tính toán sức bền của vật liệu khi
uốn.
Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giả chiều dày chỗ uốn sai lệch hình dạng
về tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch vể phía bán kính nhỏ.
Khi uốn những dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến dạng mỏng vật liệu nhưng
không có sai lệch tiết diện ngang, vì trở kháng của vật liệu có cùng chiều rộng lớn sẽ
chống lại sự biến dạng theo hướng ngang.
Khi uốn phôi với bán kính có khối lượng nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và
ngược lại
H 1.11 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn
L
R



DUT.LRCC

1.4.3 Tính toán phôi uốn.
a. Xác định vị trí lớp trung hòa.
Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ. Trong quá
trình uốn bề mặt lớp kim loại phía trong và phía ngoài của phôi bị biến dạng nén và kéo
và ở giữa các lớp này là lớp trung hòa hầu như không bị biến dạng và để tính toán phôi
ta tiến hành xác định vị trí lớp trung hòa và tính toán phôi tại đây.
Bán kính lớp trung hòa có thể được xác định theo công thức:






+
=
2
2



r
S
B
Btb
( mm )
Trong đó: Btb_chiều rộng trung bình của lớp tiết diện uốn.
2
2
B
B
Btb
+
=
B_chiều rộng của phôi ban đầu. ( mm )
S_chiều dày vật liệu. ( mm )
r_ bán kính uốn phía trong. ( mm )
ξ_hệ số biến mỏng.
Tỷ số
B
Btb
gọi là hệ số biến rộng.
S
S1
=
 S1_chiều dày vật liệu sau khi uốn.
Trong thực tế bán kính lớp trung hòa có thể xác định theo công thức gần đúng:
ρ = r + x.S
Trong đó: r_bán kính uốn phía trong.
x_hệ số xác định khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong.
Hệ số x được lấy theo bảng sau (Trang 55 [9])
b. Tính chiều dài phôi.
H 1.12 Hình dạng phôi khi uốn.
p
r
l1

l2
S
DUT.LRCC

Bảng 1.1: Giá trị giữa bán kính uốn và hệ số xác định.
Chiều dài phôi được tính theo công thức:
( )
xs
r
l
l
L +
+
+
=
180
2
1

.
Trong đó: r_bán kính uốn. ( mm )
c. Bán kính uốn nhỏ nhất và lớn nhất.
Khi uốn, nếu bán kính uốn phía trong quá nhỏ sẽ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn.
Nếu bán kính uốn quá lớn sẽ không xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo và phôi sẽ không
giữ được trạng thái sau khi uốn.
• Bán kính uốn lớn nhất được xác định theo công thức:
rngoài = rtrong - S
Trong đó: E = 2,15.105
( Nmm2
) môđun đàn hồi của vật liệu
S_chiều dày vật uốn. ( mm )
σ_ giới hạn chảy của vật liệu. ( N/mm2
)
• Bán kính uốn nhỏ nhất được xác định theo công thức:
2
1
1
min
S
r 





−
=

δ_độ giãn dài tương đối của vật liệu. ( % )
Theo thực nghiệm ta có:
rmin = K.S
Với: K_hệ số phụ thuộc góc nhấn α.
d. Công thức tính lực uốn.
Lực uốn bao gồm uốn tự do liên tục và lực làm cho phôi chuyển động quanh trục.
2
1 F
F
F



+
=
Trong đó: 1
F

_lực biến dạng dẻo kim loại.
1
F

_lực làm cho phôi quay quanh trục.
Lực uốn làm biến dạng dẻo kim loại.
b
b
BS
k
l
n
BS
F 

1
2
1 =
= . Với
l
nS
k =
1
DUT.LRCC

Sau khi uốn
e. Tính đàn hồi khi uốn.
Trong quá trình uốn không phải toàn bộ kim loại phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có một phần còn lại ở biến dạng đàn hồi. Vì vậy khi không còn lực tác
dụng của các trục uốn thì vật uốn hoàn toàn như hình dáng kích thước như đã lựa chọn
ban đầu đó là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn.
H 1.13 Biến dạng đàn hồi khi uốn.
Tính toán đàn hồi được biểu hiện khi uốn với bán kính nhỏ ( r < 10s ) bằng góc
đàn hồi β. Còn khi uốn với bán kính lớn ( r >10s ) thì cần phải tính đến cả sự thay đổi
bán kính cong của vật uốn.
Góc đàn hồi được xác lập bởi hiệu số giữa góc của vật uốn sau khi dập và góc
uốn theo tính toán.
β = α0 – α =0 ÷10
Mức độ đàn hồi khi uốn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, góc uốn, tỷ số giữa
bán kính uốn với chiều dày vật liệu, hình dáng kết cấu uốn.
r

 + 
Khi uốn
DUT.LRCC

DUT.LRCC

Chương 2: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TÔN SÓNG NGÓI
2.1. GIỚI THIỆU VỀ TÔN SÓNG.
2.1.1. Khái niệm.
Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về tấm lợp ngày càng cao. Người ta sản xuất
và sử dụng rộng rải, phổ biến nhất là tôn kim loại. Đó là những tấm kim loại được dát
mỏng, thường sử dụng với chiều dày từ 0,25mm đến 0,5mm, với chiều rộng từ 0,92m
đến 1,22m. Tôn sử dụng nhiều làm tấm lợp, che chắn.
Hiện nay tôn phẵng được sản xuất thành từng cuộn là chủ yếu,với khối lượng
mổi cuộn khoản 5 tấn, chiều dày và chiều rộng nhất định. Các loại tôn cuộn thường được
nhập khẩu từ nước ngoài như: BHP - ÚC, NKK- NHẬT, ANMAO- ĐÀI LOAN, HÀN
QUỐC...Và đã có sẳn lớp bảo vệ oxi hóa thường gọi là tôn mạ màu, tôn mạ kẻm, tôn
lạnh. Để tăng thêm độ cứng vững và thuận tiện khi sử dụng người ta tạo sóng cho nó và
vấn đề tạo sóng là vấn đề cần thiết cho sử dụng. Việc tạo sóng tôn cũng là bước công
nghệ quan trọng và liên quan đến nhiều yếu tố.
Tùy thuộc yêu cầu sử dụng mà người ta chọn biên dạng sóng mà tạo sóng thẳng
hay sóng ngoái. Tôn sóng thẳng có tôn sóng vuông và sóng tròn, loại sóng tròn do trước
đây sản xuất theo cỡ nên gây khó khăn trong việc sử dụng.
So với các loại tấm lợp ở nước ta thường sử dụng như ngói, nhựa,mirô xi măng,
giấy lợp... Thì tôn kim loại có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là loại tôn sóng ( sóng vuông,
sóng ngói ), sản xuất theo công nghệ mới, cán cắt theo yêu cầu sử dụng và có ưu điểm :
- Kích thước gọn nhẹ.
- Ít hư hỏng, không thấm nước.
- Kết cấu sàn lợp gọn, nhẹ, tiết kiệm được vật liệu ( thanh xà bằng gỗ hay thép ).
- Tuổi thọ cao.
- Bức xạ nhiệt.
- Chiều dài tôn theo yêu cầu.
Nhờ những ưu điểm trên, cùng với sự phát triển của nền kinh tế mà công nghệ
chế tạo tôn được đầu tư phát triển đáp ứng nhu cầu và việc sử dụng tôn ngày càng rộng
rải.
DUT.LRCC

Hình 2.1: một số sản phẩm tôn.
2.1.2. Phân loại.
Việc phân loại tôn có nhiều cách. Có thể dựa vào thành phần vật liệu, công dụng
sản phẩm, biên dạng tôn, kích thước màu sắc... Có thể phân loại sơ bộ như sau:
- Thành phần vật liệu có tôn kẻm, tôn nhôm, tôn thép, tôn mạ kẻm, mạ nhôm...
- Theo màu sắc.
- Theo số sóng : 5 sóng, 7 sóng, 9 sóng,....
DUT.LRCC

- Theo công dụng : Loại mái vòm, mái thẳng, tôn lạnh...
- Theo biên dạng : Tôn sóng vuông,sóng tròn, sóng ngói...
- Theo chiều dày : 0,3mm, 0,4mm, 0,45mm...
Kích thước các loại tole như sau:
Bảng 2.1: Kích thước một số loại tole
(Trích theo kích thước tole Phương Nam)
Chiều dày tole (mm)
Tole đen Tole mạ kẽm Tole màu
0.21 0.23 0.25x1200
0.26 0.28 0.30x1200
0.31 0.33 0.35x1200
0.36 0.38 0.40x1200
0.41 0.43 0.45x1200
0.46 0.48 0.50x1200
0.50 0.52 0.54x1200
0.55 0.57 0.59x1200
0.72 0.75 0.77x1200
2.1.3. Các bien dạng tôn thường gặp .
* Loại sóng thẳng .
+ Sóng tròn :
+ Sóng vuông :
DUT.LRCC

* Loại sóng ngói
❖ Thông số các loại tôn thường dùng:
• Đối với tôn sóng vuông :
+ Tôn khổ 914 mm tạo tôn 7 sóng.
Diện tích hữu dụng là : 125*6=750 (mm)
+ Tôn khổ 1200 mm tạo 9 sóng.
Diện tích hữu dụng là : 125*8=1000 (mm)
+Biên dạng, các thông số tôn sóng vuông như sau:
Hình 2.2: Biên dạng sóng vuông.
• Đối với tôn sóng ngói :
Diện tích hữu dụng là : 190.4=760 (mm)
DUT.LRCC

Hình 2.3: Biên dạng sóng ngói.
• Đôi với tôn sóng tròn :
+Chiều dài hữu dụng: 74*10=740 (mm)
Hình 2.4: Biên dạng sóng tròn
• Đối với tôn vòng :
- Loại này được cán lại sau khi tôn đã tạo sóng, quá trình tạo vòng là do các khía
của hai bên lô cán tạo ra.Bán kính góc lượn thay đổi bởi lô cán đầu ra.
DUT.LRCC

2.1.4. Vật liệu chế tạo.
Vật liệu làm tôn là những tấm thép các bon chất lượng trung bình, được sử dụng
rộng rải, sản lượng cao, dể khai thác, dể chế tạo, giá thành hạ ( Thép CT 38).
Loại tôn thép các bon kém bền trong môi trường không khí nước mưa...Để khắc
phục hiện tượng trên người ta thường mạ kẻm, thiếc hoặc sơn màu sau khi đã cán thành
tấm.
Tôn hợp kim thì bền nhưng giá thành cao.
Tôn nhôm nhẹ, dể cán, uốn, bền trong không khí nhưng giá thành cao và hiệu lực
kém.
2.1.5. Nhu cầu sử dụng hiện nay và một số máy cán tôn.
Trước đây do nhu cầu chất lượng cuộc sống thấp, công nghệ chưa phát triển, vấn
đề tấm lợp chưa được quan tâm. Cùng với thời gian loại tấm lợp bằng tôn được ra đời,
được cải thiện dần, và đã sản xuất ra những loại tấm lượn sóng và có các kích thước
nhất định. Nhưng loại này giá thành cao, không thuận lợi cho sử dụng,nên nhu cầu sử
dụng còn hạn chế.
Ngày nay cùng với sự phát triển chung của khoa học kỷ thuật, sự hội nhập và hợp
tác, đầu tư sản xuất. Nền kinh tế nước ta đã từng bước phát triển, đưa tiến độ khoa học
vào thực tế sản xuất, đời sống dần dần được nâng cao. Từ đó nảy sinh nhiều nhu cầu
thiết yếu vấn đề xây dựng cơ bản, kết cấu hạ tầng ngày càng nhiều. Do vậy vấn đề sử
dụng tấm lợp mà nhất là tôn ngày càng nâng lên. Nó đặt ra một số yêu cầu mới về giá
cả màu sắc và mẫu mã...Đáp ứng yêu cầu đó các nhà sản suất đã đầu tư nghiên cứu và
ra được tôn tấm phẳng quấn thành cuộn với nhiều màu sắc kích thướt ngang cũng như
độ dày của tôn.
Để tiện lợi đưa vào sử dụng người ta chế tạo ra máy cán tạo sóng từ tôn phẳng và
cắt chiều dài theo yêu cầu. Hiện nay tôn sóng được sản suất và bày bán rộng rãi trên thị
trường với nhiều màu sắc và chủng loại đa dạng như tôn chịu nhiệt, tôn sóng vuông, tôn
sóng tròn, tôn sóng ngói, tôn mái vòm. Tôn sóng có nhiều cỡ sóng,kích thước chiều
ngang từ 0,92m đến 1,22m. Nên việc lựa chọn loại tôn để sử dụng rất dể dàng.
Nhìn chung việc lựa, sử dụng loại sóng tôn ( sóng vuông, sóng tròn hay sóng ngói
) nó còn tùy thuộc vào đặc điểm kiến trúc của công trình xây dựng. Đa số hiện nay người
ta sử dụng tôn sóng thẳng (Sóng vuông, sóng tròn ) và nó phù hợp thẩm mỹ với nhà
thông dụng và công nghiệp. Cùng chủng loại tôn nhưng tôn sóng ngói có giá thành cao
hơn một ít. Tôn sóng ngói dùng phù hợp với những nhà có kiến trúc hiện đại ( 4 mái, 6
DUT.LRCC

mái ), biệt thự, hoặc các kiểu kiến trúc cổ mà về yêu cầu thẩm mỹ không thể thay bằng
tôn sóng thẳng được, nên nhu cầu sử dụng tôn sóng ngói ít hơn. Trong tương lai theo đà
phát triển, nhu cầu về thẩm mỹ thì tôn sóng ngói cũng có triển vọng cao. Một đặc điểm
nữa của tôn sóng ngói là nó chỉ lợp một chiều nên khi sử dụng lợp các phần chéo thì
phải bỏ một phần diện tích tôn.
Trong tương lai gần, nhu cầu về thẩm mỹ càng cao thì tôn sóng ngói sẽ có nhiều
triển vọng phát triển.
Hiện nay tại thành phố Đà Nẵng, các công trình xây dựng đang được quy hoạch
và xây dựng rất mạnh mẽ.
Chính vì thế mà các nhà máy tôn cũng được đầu tư và phát triển với các dây
chuyền máy móc hiện đại. Như công ty cổ phần Điện chiếu sáng Đà Nẵng DALICO
(Cầu Nam Ô), Công ty Cổ phần kim khí miền Trung, Công ty thép Đà Nẵng (khu công
nghiệp Liên Chiểu)…….
DUT.LRCC

Hình 2.5: Hình ảnh một vài loại máy cán tôn
2.2. Thiết kế công nghệ và phương án bố trí con lăn trên trục cán.
2.2.1. Tính năng, kỉ thuật của dây chuyền cán
Để có được biên dạng sóng tôn thì trục cán mang các con lăn cán của các dây
chuyền cán phải có biên dạng như sóng tô . Khi trục cán quay tạo sóng thì vận tốc dài
DUT.LRCC

của các vị trí trên con lăn cán sẽ khác nhau . Vì đường kính tại các vị trí đó khác nhau .
Để tôn ra khỏi dây chuyền cán có vận tốc như đã chọn ( V= 0,25 m/s ) . Thì về cơ bản
vận tốc điểm tại một vị trí quan trọng chịu áp lực lớn phải bằng vận tốc đó . Còn các vị
trí còn lại sẽ xuất hiện , hiện tượng trược tương đối giữa tôn và con lăn cán.
Chỉ truyền công xuất cho một trục trong một cặp trục cán của dây chuyền . Còn
trục cán kia sẽ tự do nhờ áp lực của tôn tác dụng lên sinh ra ma sát nó tạo mô men quay
.
Dây chuyền cán là loại cán hình loại nhẹ , đẻ đơn giản ta truyền công xuất cho
11 cặp ( Dây chuyền có 21 cặp trục ) . Do vậy công suất chung của toàn bộ dây chuyền
dược tính quy về công suất của 11 bộ truyền bánh vít , trục vít .
Biên dạng sóng tôn được tạo nhờ vào 2 con lăn cán . Việc thiết kế chế tạo các
con lăn cán chia làm 8 loại cho 2 biên dạng và có độ sâu theo số lần cán tạo sóng .
Để thuận lợi ta chọn các trục dưới là trục dẩn do vậy các trục dưới có cùng số
vòng quay . Do đó thuận lợi cho việc chọn tỷ số truyền và thiết kế các bộ truyền trục vít
- bánh vít . Các con lăn cán được lắp then trên các trục ( Chế tạo trục và con lăn riêng ).
Dây chuyền cán tôn phải đảm bảo được yêu cầu nhà thiết kế :
- Vận tốc cán lớn nhất : 25m/phút
- Hệ thống truyền động bằng thủy lực điều khiển vô cấp tốc độ.
- Loại sóng ngói.
- Để dập được tôn sóng ngói thì máy cán phải có hai quá trình :
+Cán tạo sóng dọc.
+Dập tạo sóng ngang.
2.2.2. Thiết lập biến dạng sóng tôn
Chọn thông số biên dạng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng tấm,
kích thướt tole, nhu cầu sử dụng và công dụng của tấm lợp……
Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phôi tấm dạng cuộn có kích thước
914(mm) và 1200(mm) với chiều dày từ : 0,2÷0,8 mm. Tole cán có số sóng thường là 7
sóng hay là 9 sóng
+Tôn khổ 914mm tạo 5 sóng.
+Tôn khổ 1200mm tạo 6 sóng.
DUT.LRCC

Hình 2.6.Biên dạng sóng tôn cán ngói
a. Xác định số sóng và kích thước sóng
Để xác định được số sóng tôn phục thuộc vào nhiều yếu tố : chiều rộng của phôi
tấm, hình dạng của sóng tôn, chiều rộng sóng tôn sau khi cán công dụng của tấm lợp,
nhu cầu sử dụng của mọi người. Muốn tạo hình sóng ngói, các bậc thường có độ cao lớn
hơn 10(mm). Các bước ngói có thể điều chỉnh theo yêu cầu thẩm mĩ. Sau khi cán xong
biến dạng sóng dọc thì đầu dập thực hiện theo yêu cầu kích thước bước ngói.
Đối với tôn cán khi cung loại quy cách tole phẳng, cùng một loại kích thước nếu
cán với số sóng càng ít thì được chiều rộng tấm tôn càng lớn nhưng ngược lại nếu cán
nhiều sóng thì độ cứng vững lớn hơn so với cán ít sóng hơn.
● Yêu cầu đối với sản phẩm tôn cán:
+Sản phẩm cán sau khi tạo sóng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ cứng vững và chịu
lực, không có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện ( những điểm uốn)
+ Sản phẩm không bị trầy, xướt hỏng lớp bảo vệ chống oxi hóa (sơn hay mạ
kẽm), không bị co kéo tạo ra vết nhăn những biến dạng không đồng điều trên bề mặt
+ Sản phẩm phải có chất lượng tốt, và giá thành hạ.
+ Phải đảm bảo yêu cầu sử dụng và tính thẩm mĩ của sản phẩm.
b. Dựng hình tạo sóng tôn.
Việc dựng sóng tôn đàu tiến để cán ta chọn sóng tôn giữa vì có những đặc điểm
sau:
+ Tránh hiện tượng cán chéo đi một góc.
+ Kim loại biến dạng điều hơn.
+ Có khả năng cứng vững cao hơn khi cán sóng tiếp theo.
+ Lực cán nhỏ.
+ Khả năng phá hỏng thấp.
190
4*190=760
5*190=950
DUT.LRCC

Cần tìm ra quy luật tuần tự và tính toán thích hợp cho toàn bộ biên dạng. Bắt đầu
từ việc xác định thông số của cả biên dạng sóng tôn. Tiến hành phân tích hai biên dạng
sau :
+Biến dạng nhô cao :
Hình 2.7. Biên dạng sóng nhô lên
Sau các lần cán ta được chiều cao a1 theo yêu cầu, bán kính cong R không đổi ,
và tương ứng với chiều dài l1 (dây cung l1)
Từ hình vẽ, xét quan hệ giữa các thông số ta thấy như sau:
( L1/2)2
= R2
- ( R - a1 )2
 l1
2
= 4( R2
- ( R2
- (R -a1 )2
 l1 = 2 ( )
1
2
1 a
R
a −
Đối với biên dạng sóng này. Khi cán nó thực hiện kéo, uốn cả hai phía. Để tránh
hiện tương tôn ở vị trí uốn bị ép mỏng ta chọn 4 lần cán , để tạo sự đồng đều trong các
lần cán ta cho vị trí số a1 tương ứng 4mm, 9mm , 14mm, và 18mm là đũ chiều cao theo
yêu cầu . Ta có bảng sau :
a1 5 10 15 19
l1 33,2 44,7 52 55.8
Đây là sóng tôn giữa, sau đó bố trí các lô cán cho các sóng nhô cao này ở hai bên,
việc xác định các kích thước biên dạng cho các sóng loại này chỉ kéo tôn về 1 phía và
cũng 4 lần cán như trên.
+ Biên dạng sóng thấp xuống :
l1
a
1
R30
DUT.LRCC

Hình 2.8.Biên dạng sóng thấp xuống
Tương tự từ hình vẽ ta có quan hệ giữa l1 và a1 như sau :
L2 = 2 2
2 a
R −
Ta cũng chọn 4 lần cán để tạo thành biên dạng theo yêu cầu và chọn các trị số a2
là 5mm, 10mm,15mm, 20mm ta có bảng sau:
a2 5 10 15 20
l2 68 95,5 115,2 131,5
Đây là sóng hai bên của sóng giữa đã xét ở trên khi cán sóng này. Tôn kéo về một phía.
Tương tự xác định các sóng loại này còn lại cũng gióng nhau và cũng 4 lần cán như trên.
XÁC ĐỊNH SỐ LẦN CÁN UỐN
Việc xác định số lần uốn cho mỗi sóng tôn nhằm xác định số cặp trục cán cần
thiết để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu. Quá trình uốn vật liệu của sản phẩm xảy ra phức
tạp chứ không đơn thuần như quá trình uốn khi dùng phương pháp dập khuôn. Phôi được
đưa qua các cặp trục uốn mà tại đây chúng biến dạng theo hình dạng của trục cán.Quá
trình này xảy ra liên tục và các phần tử của vật liệu biến dạng theo hai hướng khác
nhau.Vậy ta có thể xem sản phẩm được dập vuốt, dựa vào các hệ số dập vuốt m để đưa
ra các cặp trục uốn cần thiết.
Hệ số dập vuốt m phụ thuộc vào kích thước trước và sau khi uốn:
1
+
=
n
n
l
l
m
Trong đó: ln - Chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n
ln+1 - Chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n+1
Hệ số dập vuốt đặc trưng cho khả năng thu nhỏ. Nếu hệ số dập vuốt càng
nhỏ thì bề rộng trước và sau khi uốn chêch lệch nhau càng nhiều, nghĩa là càng
nhanh đạt đến kích thước của sản phẩm theo yêu cầu. Song nếu hệ số m càng nhỏ
thì mức độ biến dạng của kim loại càng lớn, nêu mức độ vượt quá giói hạn bền của
a
2
l 2
R118
DUT.LRCC

vật liệu sẽ gây nên phế phẩm. Do vậy việc xác định hệ số dập vuốt m chính xác có
ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế quá trình dập vuốt. Thường người ta lấy m =
0,85-0,95.
Tính số lần uốn cho mỗi sóng tôn đầu tiên.
Ta có:
l
l
m 1
1 = ;
1
2
2
l
l
m = ;....
1
+
=
n
n
n
l
l
m
1
1
2
1
3
2
1
....
.
....
.
.
.
+
=

n
n
l
l
l
l
l
l
m
m
m
Ta chọn m1=m2=...mn=0,93
n
n
n
n
n
m
l
l
n
m
l
l
log
log
=

=

Trong đó: l - Chiều rộng phôi ban đầu l = 69,94
ln+1 - Chiều rộng sau khi uốn ln = 55
25
,
3
93
,
0
log
94
,
69
55
log
=
=
 n
Mặt khác để tole không bị tróc lớp sơn bảo vệ bề mặt nên việc chọn hệ số dập vuốt n
có ý nghĩa hết sức quan trọng. Vậy ta chọn số chẵn là 4 lần uốn.
DUT.LRCC

2.2. Thiết kế công nghệ cán uốn tôn sóng ngói.
2.2.1. Bước 1: Cắt mặt đầu
Là nguyên công cắt phôi theo đường thành dải nhỏ có chiều rộng cần thiết, cắt
thành từng miếng nhỏ, từ tấn thép lớn.
Một số loại máy cắt thường dùng:
. Máy cắt lưỡi dao song song
. Máy cắt lưỡi dao nghiêng
. Máy cắt chấn động
. Máy cắt dao đĩa 1 cặp dao
2.2.2: Bước 2: Cán uốn thánh 9 sóng
a. Cán uốn theo 4 giai đoạn:
Quy luật tuần tự và tính toán thích hợp cho toàn bộ biên dạng. Bắt đầu từ việc xác
định thông số của biên dạng sóng tôn.
+Biến dạng nhô cao :
Sau các lần cán ta đƣợc chiều cao a1 theo yêu cầu, bán kính cong R không đổi
DUT.LRCC

)
, và tƣơng ứng với chiều dài l1 (dây cung l1)
DUT.LRCC

a
2
1 (
Đối với biên dạng sóng này. Khi cán nó thực hiện kéo, uốn cả hai phía. Để
tránh hiện tương tôn ở vị trí uốn bị ép mỏng ta chọn 4 lần cán , để tạo sự đồng đều
trong các lần cán ta cho vị trí số a1 tương ứng 4mm, 9mm , 14mm, và 18mm là đũ
chiều cao theo
yêu cầu . Ta có bảng sau :
a1 5 10 15 19
l1 33,2 44,7 52 55.8
Đây là sóng tôn giữa, sau đó bố trí các lô cán cho các sóng nhô cao này ở hai
bên, việc xác định các kích thước biên dạng cho các sóng loại này chỉ kéo tôn về 1
phía và cũng 4 lần cán như trên
+ Biên dạng sóng thấp xuống :
Ta cũng chọn 4 lần cán để tạo thành biên dạng theo yêu cầu và chọn các trị số
a2 là
5mm, 10mm,15mm, 20mm
Cán lần 1:
Cán lần 2
Cán lần 3
DUT.LRCC

Cán lần 4
DUT.LRCC

2.2.3. Phân tích chọn phương án bố trí con lăn
Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán. Trong
quá trình cán tôn sóng ngói có nhiều phương án bố trí con lăn khác nhau. Dựa vào
thứ tự sóng tôn cần cán ta đưa ra phương án bố trí con lăn trên trục cán và số trục
cán. Tuy nhiên chúng ta chọn ra phương án tối ưu nhất để đạt hiệu quả thiết kế máy
cao nhất để giá thành rẻ, kết cấu gọn nhẹ và năng xuất cao.
Tôn sóng ngói ta thiết kế có 5 sóng nhô và 4 sóng thấp xuống các sóng ta đánh
thứ tự A, B, C,………….và số lần cán thứ tự là 1, 2, 3, 4.
Hình 2.9. Thứ tự sóng tôn
Số lượng trục cán phụ thuộc vào cách bố trí con lăn tạo sóng trên trục cán. Dựa vào thứ
tự sóng tôn cần cán ta đưa ra các phương án bố trí con lăn cán trên trục và số trục cán
sau.
Phương án 1:
- Nhận xét : Đây là phương án bố trí đối xứng qua sóng giữa của 4 sóng Với cách bố
trí này có 20 cặp trục, 85 con lăn cán .
- Đặc điểm :
+Lực cán nhỏ tôn biến dạng đều về hai phái, lực bố trí đều cho hai bên .
+Tôn có cáC sóng thẳng nhau, khả năng bị chéo sóng ít,bước sóng tương đối cố định
A
B
C
D
E
F
G
H
J
DUT.LRCC

Hình 2.10. Bố trí hai sóng cùng lúc
Phương án 2
4 4 4 4 4 4 4 4 4
3 4 4 4 4 4 4 4 3
2 4 4 4 4 4 2
1 4 4 4 4 4 1
4 4 4 4 4 4
3 4 4 4
1 4 4 1
4 4
3 3
2 2
1 1
A B C D E F G H J
3 3
2 4 4 4 2 2
1 4 4 4 1 1
4 4 4 4 4 4
3 4 4 4 4 3
2 4 4 4 4 2
1 4 4 4 4 1
4 4 4 4
3 4 4 3
2 4 4 2
DUT.LRCC

Hình 2.11. Bố trí con lăn không đối xứng
Bố trí không đều qua một sóng, phương án này có 28 trục, 124 con lăn
Đặc điểm :
+Có quá nhiều trục và con lăn nên giá thành chế tạo cao .
+Do bố trí không đối xứng nên kim loại bị biến dạng không đều .
Phương án 3:
2 4 2
1 4 1
4
3
2
1
A B C D E F G H J
4 4 4 4 4 4 4 4 4
4 4 4 4 4 4 4 4 3
4 4 4 4 4 2
4 4 4 4 4 1
4 4 4 4 4
4 4 4 4 3
4 4 4 4 2
4 4 4 4 1
4 4 4 4 4
4 4 4 4 3
4 4 4 4 2
4 4 4 4 1
4 4 4 4
4 4 4 3
4 4 4 2
4 4 4 1
4 4 4 4 4
3 4 4 4 3
2 4 4 4 2
1 4 4 4 1
4 4 4
3 4 3
DUT.LRCC

Phân bố đối xứng qua sóng tôn ở giữa. Phương án này có n20 cặp trục cán
Hình 2.12. Sơ đồ bố trí đối xứng
- Cán luôn hai sóng đầu tiên, với cách bố trí này thì chúng ta cần 20 trục,106
con lăn.
*Đặc điểm :
+Phương án này tốn nhiều con lăn .
+Do cán 2 sóng cùng một lúc nên tôn bị kéo về hai phía khác nhau rất dễ gây ra
phế phẩm
Nhận xét chung:
Trong 3 phương án trên. Trong quá trình thiết kế dây chuyền cán tôn sóng này ta
chỉ được chọn 1 phương án. Qua quá trình tìm hiểu và nguyên cứu nhiều nơi , thêm vào
đó là sự tiện lợi , thích hợp của phương án. Nên chọn phương án 3. Với số lượng cặp
3
2
1
A B C D E F G H J
4 4 4 4 4 4 4 4 4
3 4 4 4 4 4 4 4 3
2 4 4 4 4 4 2
1 4 4 4 4 4 1
4 4 4 4 4
3 4 4 4 3
2 4 4 4 2
1 4 4 4 1
4 4 4 4
3 4 4 3
2 4 4 2
1 4 4 1
4 4 4
3 4 3
2 4 2
1 4 1
4
DUT.LRCC

D
1
D
d
d
1
3
2
a
1
1
trục cán ít nên hạn chế được chiều dài của máy. Lực tác động lên hai ổ đều, sản phẩm
không bị co rút từ hai phía.
Vậy chọn phương án 3 là phương án bố trí các con lăn cán sóng dọc.
Trong phương án này ta bố thêm vào đầu dây chuyền cán một cặp trục mà trên
cặp trục này không bố trí con lăn nhằm để đưa phôi vào dể dàng và làm cho phôi phẳng
trước khi đưa vào trục cán. Trên cặp trục này ta chọn đường kính bằng đường kính danh
nghĩa của con lăn.
2.2.4. Xác định kích thước con lăn cán:
Muốn xác định kích thước của con lăn cán ta phải lựa chọn đường kính danh nghĩa của
các con lăn thông qua vận tốc của sản phẩm khi đi qua dây chuyền. Chọn vận tốc sản
phẩm là V = 25m/phút.
Các con lăn trên trục cán có đường kính không giống nhau và nó theo biên dạng cán nên
có thể đường kính nhỏ và lớn. Do vậy khi sản phẩm cán đi qua hai trục cán sẽ có phần
vận tốc của tôn khác đi vận tốc dài của con lăn cán. Do đó sẽ xuât hiện hiện tượng trượt
tương đối giữa tôn và con lăn cán.
Hình 2.13. Mô hình con lăn
Từ hình vẽ ta thấy biên dạng ta thấy biên dạng tôn được uốn theo hình có sẳn trên
can lăn. Nhờ ma sát giữa tôn và các con lăn, nên khi con lăn ở trục dẫn động quay, tôn
được chuyển động tịnh tiến động thời cũng dẩn động làm quay trục trên.
Khi thiết kế hệ thống con lăn của cặp trục cán. Chú ý đảm bảo cho nó có vận tốc
dài bằng nhau tại một số vị trí và không cho chúng làm giản (co) tôn theo chiều dọc,
tránh bị vòm. Vận tốc tại đó sẽ là vận tốc tôn để thiết kế máy. Ta chọn ở vị trí này làm
vận tốc trung bình của con lăn.
Máy cán tôn là máy hình loại nhẹ, cán tấm dải chiều dày < 1mm nên tâ chọn
đường kính dnh nghĩa của các con lăn D = 150mm, d= 150mm. Tính toán cho chiều dày
1. con lăn trên
2.phôi cán
3.con lăn dưới
DUT.LRCC

tôn cán là 0,2mm. Để tôn ra khỏi hai trục cán phẳng thì số vòng quay của hai trục phải
khác nhau.
Chọn đường kính trục đở con lăn là =70mm.
Đường kính cổ trục để lắp ổ đở là cổ = 50mm.
a. Xác định kích thước con lăn cán sóng tôn đầu tiên:
Hình 2.14. Con lăn cán sóng R30
Chọn chiều rộng của con lăn trên B1 =120mm
Chọn chiều rộng của con lăn dưới B2=140mm
Đường kính danh nghĩa : D=150mm , d=150mm.
Các kích thước: D1=D - 2a1 (mm)
d1 = d + 2a1 (mm)
- Lần cán đầu tiên:
a1= 4. D1 = 150 - 2.4 = 142 (mm)
d1= 150 + 2.4 = 158 (mm)
- Lần cán thứ hai:
a1= 9. D1 = 150 - 2.14 = 132 (mm)
d1= 150 + 2.9 = 168 (mm)
a1 = 9 - 4 = 5 (mm)
- Lần cán thứ ba:
a1 = 14 . D1=150 - 2.14 = 122(mm)
d1= 150 + 2.14 = 178(mm)
5
9
14
1 =
−
=
a (mm)
B1
B2
R
D1
d1
a1
DUT.LRCC

- Lần cán thứ tư:
a1= 19. D1 = 150 - 2.19 = 112 (mm)
d1= 150 + 2.19= 188 (mm )
a1 =19 - 14 = 5 (mm)
Để có các bước sóng tiếp theo, ta tạo ra con lăn cán có hình dáng tương tự nhưng
về hai phía. Để thuận lợi cho việc chế tạo cũng như lắp ráp. Ta làm các con lăn thành
từng phần riêng lẽ nhau mỗi phần đúng bằng khoản sóng tiếp theo. Sau đó lắp ghép lại
với nhau thành thành một lô cán hoàn chỉnh thông qua trục chung = 70mm và lắp giữ
bằng then từng cụm riêng.
Lần cán a1 D1 d1 ∆a
1 5 140 160 0
2 10 130 170 5
3 15 120 180 5
5 19 112 188 4
b. Xác định kích thước của con lăn thứ 2 biên dạng thấp xuống R118:
Hình 2.15. Con lăn sóng R118
Chọn chiều rộng của con lăn trên B3 = 150mm
Chọn chiều rộng của con lăn dưới B4 = 170mm
Các kích thước: D’
1 =D + 2a2
d’
1 = d - 2a2
- Lần cán đầu tiên:
a2= 5. D’
1 = 150 + 2x5 = 160 (mm)
B 3
d'
1
D'
1
d
D'
B 4
a
2
DUT.LRCC

d’
1 = 150 - 2x5 = 140 (mm )
- Lần cán thứ hai:
a2= 10. D’
1 = 150 + 2x10 = 170 (mm)
d’
1 = 150 - 2x10 = 130 (mm )
a2 = 10 - 5 = 5 (mm)
- Lần cán thứ ba:
a2= 15. D’
1 = 150 +2x15 = 180 (mm)
d’
1 = 150 + 2x15 = 120 (mm )
a2 =15 - 10 = 5 (mm)
- Lần cán thứ tư:
a2=20. D’
1=150 + 2x20 = 190 (mm)
d’
1=150 - 2x20 = 110 (mm)
a2= 20-15 = 5 mm
Tương tự như loại sóng biên dạng trên. Ta cũng chế tạo thành từng phần sau đó
lắp vào bằng then.
Lần cán a1 D1 d1 ∆a
1 5 160 140 0
2 10 170 130 5
3 15 180 120 5
5 20 190 110 4
DUT.LRCC

c. Xác định kích thước con lăn cán của các sóng tiếp theo:
Tương tự như hai loại sóng trên. Các loại sóng sau này cùng kích thước tương
tự theo mỗi loại và được bố trí về hai phía đối xứng nhau.
Hình 2.16. Biên dạng con lăn
Chương 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY
3.1.1 Sơ đồ nguyên lý
Để tạo hình dáng sóng cho tôn theo yêu cầu thì ta có nhiều cách bố trí sơ đồ máy
để cán. Nhưng tùy theo trường hợp cụ thể mà ta có các hình thức bố trí khác nhau sao
cho hợp lý nhất, kinh tế nhất, chất lượng sản phẩm là tốt nhất. Dựa theo các máy sẵn có
ngoài thị trường hiện nay thì ta có sơ đồ bố trí máy như sau:
DUT.LRCC

3.1: Sơ đồ nguyên lý máy uốn tôn tạo sóng ngói
1. Phôi cuộn 5. Đầu dập
2. Máng dẫn phôi 6. Dao cắt hình
3. Dao cắt phẳng 7. Máng chứa sản phẩm
4. Các lô uốn 8. Đế máy
3.1.2 Nguyên lý hoạt động
Phôi cuộn 1 được đặt vào trục quay nhờ thiết bị cầu trục, tấm phôi phẳng được
dẫn qua máng dẫn phôi 2 quá trình tạo sóng tròn cho tôn khi phôi đi qua dao cắt phẳng
đi vào hệ thống các trục uốn và con lăn. Sau khi ra khỏi hệ thống trục uốn và con lăn
cán thì tôn đã được tạo sóng tròn theo yêu cầu. Sau đó tôn sẽ được đầu dập 5 tạo sóng
ngói, quá trình dập tạo sóng ngói chỉ thực hiện khi các lô cán dừng chuyển động. Dao
cắt hình 6 chỉ cắt khi chiều dài tôn đạt đúng chiều dài yêu cầu, quá trình cắt chỉ thực
hiện khi các lô uốn dừng chuyển động. Sau đó đưa sản phẩm tôn uốn ra máng chứa sản
phẩm 7, cuối cùng dao cắt phẳng cắt rời tôn ra khỏi cuộn phôi kết thúc một quá trình
hoạt động của máy.
3.1.3 Sơ đồ khối
Từ sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của máy ta rút ra được sơ đồ khối
cho từng bước tác động của máy như sau:
1 2 3 4 5 6 7
8
Hệ
thống
cấp phôi
Dập tạo
sóng
ngói
Dao cắt
hình
Băng đỡ
sản
phẩm
Máng
dẫn tole
thẳng
Hệ
thống
trục cán
Dao cắt
phẳng
Xilanh-
piston dao
cắt hình
Xilanh-
piston
đầu dập
Động
Cơ
dầu
Xilanh-
piston dao
cắt phẳng
DUT.LRCC

Hình 3.2: Sơ đồ khối
3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY.
3.2.1. Chọn phương án truyền động cho dây chuyền
Có hai phương án truyền động cho dây chuyền:
• Phương án truyền động bằng cơ khí.
• Phương án truyền động bằng thủy lực.
a. Truyền động bằng cơ khí:
Hình 3.3. Sơ đồ máy cán truyền động bằng cơ khí
Chú thích:
1. Động cơ điện 6. Các ổ đỡ
2. Khớp nối đĩa, bánh đà 7. Hệ trục con lăn cán
3. Hộp giảm tốc 8. Các ổ đỡ
4. Khớp nối đĩa 9. Vít điều chỉnh khe hở
Bơm
dầu
1 2
3
4
5
6 7
8
9
10
DUT.LRCC

5. Hộp phân lực 10. Vít điều chỉnh khe hở
Với máy truyền động bằng cơ khí có những đặc điểm sau:
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
+ Khả năng tải lớn, vận tốc cao.
Nhược điểm:
+ Các bộ truyền làm việc có tiếng ồn lớn
+ Khó khăn trong việc điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động, chống quá tải…
+ Kích thước trọng lượng lớn, cồng kềnh.
+ Độ an toàn độ tin cậy thấp.
+ Yêu cầu chế độ bôi trơn bảo dưỡng cao.
b. Truyền động bằng thuỷ lực:
Hình 3 .4. Sơ đồ máy cán truyền động bằng thuỷ lực
M 1
2
3
4
5
6
8 9
7
DUT.LRCC

Chú thích:
1 : Bể chứa dầu 6 : Hộp phân lực
2 : Động cơ điện 7 : Vít điều chỉnh khe hở
3 : Bơm dầu 8 : Ổ đỡ
4 : Van điều khiển 9 : Hệ trục con lăn
5 : Động cơ dầu
Với cán truyền động bằng thuỷ lực có những đặc điểm sau :
Ưu điểm:
+ Dễ dàng trong việc điều khiển tự động.
+ Kích thước gọn nhẹ
+ Mức độ an toàn cao, độ tin cậy cao dễ đảo chiều chống quá tải.
+ Hiệu suất truyền động cao.
+ Có khả năng thực hiện chuyển động vô cấp.
+ Trọng lượng và mômen quán tính nhỏ, tiện lợi cho việc bố trí các cơ
cấu phụ.
+ Truyền động êm.
Nhược điểm:
+ Cấu tạo các bộ phận thuỷ lực phức tạp, đòi hỏi chính xác nên khó chế
tạo, giá thành cao.
+ Bố trí các cơ cấu phải chính xác.
+ Giá thành sản xuất cao.
+ Năng suất làm việc phụ thuộc nhiều vào chất lượng của dầu.
3.2.2. Truyền động cho hộp phân lực:
Hộp phân lực thường dùng các cơ cấu truyền động như sau :
+ Truyền động bằng xích.
+ Truyền động bằng trục vít-bánh vít.
+ Truyền động bằng bộ truyền bánh răng.
a. Truyền động bằng trục vít - bánh vít:
Đặc điểm bộ truyền trục vít - bánh vít:
+ Truyền động êm, ít gây tiếng ồn.
+ Khuôn khổ, kích thước nhỏ gọn.
+ Tỷ số truyền lớn.
DUT.LRCC

+ Khả năng tự hãm cao.
+ Có thể thay đổi hướng chuyển động.
+ Giá thành cao hơn bộ truyền xích do sử dụng vật liệu đắt tiền.
Hình 3 .5. Sơ đồ truyền động bằng bánh vít - trục vít
1 : Động cơ dầu 3 : Bộ truyền bánh vít - trục vít
2 : Khớp nối 4 : Hệ trục con lăn cán
b. Truyền động bằng xích:
Ưu điểm:
+ Có thể truyền được với khoảng cách trục xa so với bộ truyền bánh răng.
+ Kích thước nhỏ gọn.
Nhược điểm
+ Không có khả năng tự hãm.
+ Dùng truyền động cho các trục với tỷ số truyền không đổi.
+ Chế tạo lắp ráp phước tạp, chế độ bôi trơn, bảo dưỡng yêu cầu cao.
+ Khả năng làm việc ở tốc độ cao kém.
2
3
4
1 DUT.LRCC

Hình 3.6. Truyền động bằng xích
1 : động cơ dầu. 2 : bộ truyền động bằng xích.
3 : hệ trục và con lăn.
Qua phân tích các phương án truyền động chính cho máy ta thấy rỏ các ưu, nhược
điểm của mỗi phương án và khả năng ứng dụng của chúng vào thực tế trong sản xuất để
mang lại hiệu quả, năng suất cao nhất. Căn cứ vào đó ta chọn phương án truyền động
chính cho máy là truyền động bằng thuỷ lực, vì có thể tự động hoá, điều khiển dễ dàng
và đạt hiệu quả kinh tế cao.
Còn đối với hộp phân lực thì ta chọn cơ cấu truyền động bằng xích vì yêu cầu
chính xác không cao, giá thành bộ truyền xích thấp hơn trục vít - bánh vít, kết cấu đơn
giản hơn, gọn nhẹ hơn.
3.2.3. Phương án tạo lực dập sóng ngang:
Đầu dập tạo sóng ngang cần lực dập tương đối và sao cho tôn qua cán tạo sóng
dọc biến dạng từ từ không tạo ứng suất làm mỏng tôn tại nơi dập. Có các phương án
truyền động tạo lực dập sau :
a. Phương án tạo lực dập bằng vít me – đai ốc:
2
1
3
DUT.LRCC

Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý truyền lực dập bằng vít me-đai ốc
1.Động cơ.
2. Đai truyền.
3.4. Bánh răng nón.
5.Phanh.
6.Trục vít.
7. Đai ốc.
8. Đầu dập.
9. Bàn dập.
10. Dẫn hướng.
Nguyên lý hoạt động :Động cơ (1) thông qua truyền đai (2). Cặp bánh răng nón
(5), (6) làm trục vít quay dẩn động đầu dập (8) thực hiện hình thành dập hành
trình lùi (đi lèn) của đầu dập thực hiện khi động cơ đảo chiều.
Những ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
10
7
9
1 2
6
8
DUT.LRCC

- Tốc độ cao.
- Đơn giản, dể chế tạo, bảo quản và sửa chửa.
- tính tự hảm cao.
Nhược đỉểm:
- Lực ép nhỏ.
- Khó điều khiển tự động.
- Thời gian thao tác lâu.
b. Phương án tạo lực dập bằng Piston-xilanh thủy lực:
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.8 Sơ đồ truyền động tạo lực dập bằng hệ thống thủy lực.
1.Xi lanh. 2. Pistông. 3.Bàn trượt.
4. Đầu dập. 5. Bàn dập. 6. Van điều chỉnh.
Nguyên lý hoạt động: Hành trình dập được thực hiện kui dầu ép qua hệ van (6)
vào buồng trên của xi lanh (2). Đẩy Pits ton (1) mang đầu dập (4) thực hiện quá trình
dập.
Khi thực hiện xong hành trình dập, van (6) thự hiện đổi chiều đường dầu vào, đưa dầu
vào buồng dưới xi lanh (2) và đẩy pits ton (1) đi lên.
Những ưu nhược điểm của phương án này.
Ưu điểm:
3
5
4
1
2
6
DUT.LRCC

- Tác động nhanh, có tính dàn hồi.
- Điều chỉnh lực ép dể dàng bằng cách thay đổi dầu.
- Dể tự động hóa.
- Tạo lực dập lớn và ổn dịnh.
Nhược điểm:
- Gía thành cao.
- Cần bộ phậntạo áp lực.
- Các bộ phận chi tiết đòi hỏi chế tạo chính xác.
c. Phương án tạo lực dập bằng thanh răng bánh răng:
Nguyên lý làm việc:
Bánh răng (2) quay . Dẩn động thanh răng (1) chuyển động tịnh tiến mang đầu dập
đi lên hoặc xuống và tạo lực dập.
Những ưu nhược điểm:
+ Ưu điểm:
- Tính tự hảm cao.
- dể chế tạo, vận hành.
+ Nhược điểm:
- Năng xuất thấp.
- Tạo lực ép nhỏ.
- Khó tự động hóa.
- Thời gian thao tác lớn.
Sơ đồ nguyên lý:
DUT.LRCC

Hình 3.9 Sơ đồ truyền động tạo lực dập bằng thanh răng-bánh răng.
1. Thanh răng 2. Bánh răng
3. Đầu dập 4. Bàn dập
❖ Kết luận:
Với khả năng ngày càng tự động hóa trong nghầnh cơ khí qua phân tích các phương
án trên đây. Ta thấy phương tạo lực dập bằng hệ thống Pits ton xi lanh là thích hợp hơn
với khả năng điều khiển tự động cao. Vậy chọn phương án tạo lực bằng pits ton xi lanh
thủy lực.
3.2.4. Chọn phương án truyền động tạo lực cắt:
❖ Cơ cấu dao cắt phẳng
Để kết thúc một chu kỳ làm việc của máy, cơ cấu dao cắt phẳng phải thực hiện
cắt rời tấm tôn cán ra khỏi cuộn ban phôi đầu. Vì vậy, với tiết diện và biên dạng tương
tự như một tấm thép có chiều dày bé ta có thể chọn các cơ cấu dao cắt như sau:
a) Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lửa khí
Cắt đứt kim loại bằng hồ quang hoặc ngọn lửa khí là phương pháp đốt cháy làm
cho vật cắt đạt tới điểm nóng, bị đẩy mạnh và bị tách rời.
4
1
3
2
DUT.LRCC

Hình 3.10: Sơ đồ cắt bằng khí
Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt dộ cháy nhờ nhiệt
độ của ngọn lửa nung, sau đó dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hóa mãnh liệt tạo thành
oxit. Sản phẩm cháy bị nung chảy và được dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp theo do
phản ứng cháy của kim loại tỏa nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung nóng nhanh
và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt.
b) Cắt bằng tia laser
Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phương pháp tạo rãnh cắt hoặc lỗ nhờ
vào nguồn nhiệt bức xạ rất lớn của laser làm vật liệu vùng cắt cháy lỏng và bốc hơi đi
ra ngoài
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng laser
Nguồn bức xạ laser (1) tạo ra chùm tia laser (2 ) đi thẳng hoặc đổi hướng nhờ
gương phẳng (3) và được hội tụ nhờ thấu kính hội tụ có tiêu cự f trong (4 ). Nguồn năng
lượng laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ với mật độ dòng nhiệt tạo vùng tiếp xúc
bề mặt rất cao làm vật liệu (5) nóng chảy và bốc hơi tạo thành rãnh cắt hoặc lỗ khoan .
DUT.LRCC

Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với một mật độ nhiệt cao, vì vậy nó có
thể cắt tất cả các loại vật liệu và hợp kim của nó. Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh và độ chính xác
cao, ngoài ra nó còn có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong và có thể cắt theo các
hướng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc.
c) Cắt bằng lưỡi dao chuyển động tịnh tiến
Cặp lưỡi dao bố trí song song
• Máy cắt có dao trên di động
Với cách bố trí cặp lưỡi dao song song ta có 2 loại máy cắt:
Hình 3.12: Máy cắt có lưỡi dao dưới di động
1 : Cữ bàn kẹp 2 : Dao trên di động
3 : Dao dưới cố định 4 : Bàn đỡ sản phẩm
5 : Sản phẩm 6 : Đối trọng
7 : Bản lề
Khi vật cán đúng vào cữ cắt, bàn kẹp kẹp chặt vật cắt, dao dưới 3 đúng yên, dao
trên 2 gắn vào bàn trượt di động xuống và quá trình cắt được diễn ra. Sau khi cắt xong
dao trên đi lên lại và kết thúc quá trình cắt. Dao trên và bàn trượt di chuyển lên xuống
nhờ cơ cấu thuỷ lực, cơ cấu cam, trục khuỷ thanh truyền. Nhược điểm của loại này là
sản phẩm có nhiều ba via, bị xước, kết cấu máy cồng kềnh.
• Máy cắt có dao dưới di động
P
2
1
3
4
5
6
7 G
DUT.LRCC

Quá trình cắt tương tự như máy cắt có lưỡi dao trên di động, ở đây dao dưới
và bàn trượt di chuyển lên xuống nhờ cơ cấu thuỷ lực, cơ cấu cam, trục khuỷ thanh
truyền.
Hình 3.13: Máy cắt có lưỡi dao dưới di động
1. Cữ bàn kẹp 2. Dao trên cố định
3. Dao dưới di động 4. Lưỡi dao trên
5. Lưỡi dao dưới 6. Các con lăn
7. Sản phẩm
Cặp lưỡi dao bố trí nghiêng
Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, người ta dùng máy
cắt tấm lưỡi dao được đặt nghiêng một góc . Khác với máy cắt dao song song, máy
này có lưỡi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng  không đổi.
Do đó trên một chiều dài hành trình lưởi dao trên khi dao ăn sâu vào kim loại, lực cắt
không thay đổi và không phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép. Lực này nhỏ hơn rất nhiều
so với lực cắt yêu cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt dao song song.
P
2
1
3
4
5
6
7



Q
P
DUT.LRCC

Hình 3.14: Sơ đồ bố trí dao nghiêng
d) Cắt bằng lưỡi dao chuyển động quay
Các máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay là các lưỡi cắt đĩa có cùng đường
kính chuyển động quay ngược chiều nhau với cùng một tốc độ góc. Ưu điểm nổi bật của
khi cắt trên máy cắt dao đĩa là với cùng một đường kính đĩa dao xác định, các máy cắt
không những chỉ cắt kim loại mà còn giữ chặt và kéo kim loại vào vùng cắt. Vì vậy
chiều dài của dải cắt là không giới hạn.
Hình 3.15: Kết cấu của dao cắt đĩa
Kết luận:
Ở trên ta đưa ra các phương án để lựa chọn cơ cấu dao cắt phẳng, thông qua ưu,
nhược điểm đánh giá các phương án ta có nhận xét như sau:
- Phương pháp cắt bằng hồ quang điện hay ngọn lửa khí cho chất lượng mép cắt
không cao, năng suất thấp, khó cơ khí hóa và tự động hóa. Do đó nó không phù hợp để
cắt loại thép tấm mỏng như tôn.
- Phương pháp cắt bằng chùm tia laser có thể dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa
nhưng thiết bị tạo nguồn laser phức tạp và giá thành cao.
- Phương pháp cắt bằng lưỡi dao chuyển động quay cho tốc độ cắt chậm, năng
suất thấp nên ta không chọn phương pháp này.
DUT.LRCC

- Phương pháp cắt bằng lưỡi dao tịnh tiến tuy mép cắt không được thẳng đẹp,
chất lượng mép cắt ở mức độ trung bình nhưng lực cắt không cần lớn, dễ dàng cơ khí
hóa và tự động hóa, giá thành rẻ. Với cặp lưỡi dao bố trí nghiêng sẽ yêu cầu lực cắt bé
hơn, kết cấu nhỏ gọn hơn cặp lưỡi dao bố trí song song nên ta chọn phương pháp cắt
bằng lưỡi dao tịnh tiến bố trí nghiêng. Để tạo lực cắt thì ta có thể dùng cơ cấu tay quay
con trượt hoặc cơ cấu xy lanh thủy lưc, để dễ dàng trong việc tự động hóa và điều khiển
ta chọn cơ cấu tạo lực cắt bằng xy lanh thủy lực. Sơ đồ truyền động tạo lực cắt như sau:
Hình 3.15: Sơ đồ dao cắt phẳng bằng thủy lực
1. Van điều khiển 4. Lưỡi dao trên
2. Xi lanh thuỷ lực 5. Phôi cắt
3. Piston 6. Lưỡi dao dưới
❖ Cơ cấu dao cắt hình
Cơ cấu dao cắt và sơ đồ truyền động tạo lực cắt tương tự như dao cắt phẳng,
nhưng do dao cắt hình thực hiện cắt sau khi đã cán xong sản phẩm nên để tránh cong,
vênh ta chọn biện dạng dao trùng với biên dạng của tole sau khi cán xong.
3.3 SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
2
3
6
5
4
1
DUT.LRCC

DUT.LRCC

Sau khi lựa chọn các phương án ta có sơ đồ động học toàn máy như sau:
Hình 3.17: Sơ đồ động toàn máy
Chú thích:
7
8
9
24
23
14
4
3
2
11
10
1
5
6
12
13
15
17
18
19
20
21
22
Q
0
P
0
16
M
DUT.LRCC

1. Xy lanh dao cắt phẳng
2. Máng dẫn phôi
3. Trục cuộn phôi
4. Dao cắt phẳng
5. Trục cán chủ động
6. Trục cán bị động
7. Con lăn cán dưới
8. Con lăn cán trên
9. Ổ lăn
10. Đầu dập tạo sóng
11. Dao cắt hình
12. Xilanh dao cắt hình
13. Van phân phôi
14. Van tiết lưu
15. Động cơ dầu
16. Ăcquy dầu
17. Van tràn
18. Van cản
19. Lưới lọc dầu
20. Bể dầu
21. Bơm dầu
22. Đồng hồ đo áp
23. Bộ ổn tốc
24. Xilanh đầu dập
DUT.LRCC

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf

Similar to Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế máy cán uốn tôn sóng ngói.pdf