Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta nằm trong vành đai nhiệt đới, nguồn tài nguyên dồi dào phong phú đáp
ứng đầy đủ cho nền nông nghiệp phát triển. Nhưng kể từ khi thị trường mở cửa, sự hội
nhập đầu tư KH- KT ở bên ngoài ồ ạt vào nước ta, nền kinh tế nược ta chuyển biến và
dần dần đi lên thành nước công nghiệp phát triển. Cùng với thời gian, sự khai thác
nguồn tài nguyên sẵn có phục vụ cho các ngành công ngày càng cạn kiệt đi. Công
nghiệp phát triển đi đôi với nhiều nhà máy xí nghiệp mọc lên nên cần nhiều vật liệu
xây dựng trong đó có xà gồ gỗ. Rừng ngày càng cạn kiệt cùng với việc cấm khai thác
nên gỗ không đáp ứng được nhu cầu cần thiết.
Chính vì thế máy uốn xà gồ ra đời để đáp ứng nhu cầu đó.
Với nhiệm vụ: “THIẾT KẾ MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP”, cũng
là đề tài rất quen thuộc, máy uốn cũng được sữ dụng nhiều trong sản xuất, nhưng tài
liệu tham khao còn nhiều hạn chế. Song với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
NGUYỄN THẾ TRANH cùng quá trình tìm hiểu thực tế và tài liệu tham liên quan
em đã hoàn thành đề tài đúng thời hạn được giao.
Trong quá trình tính toán, thiết kế, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn
nên em không tránh khỏi những sai sót. Kính mong sự chỉ dẫn, cảm thông của quý
Thầy.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà nẵng, ngay . . . tháng . . . năm 2008.
Sinh viên thực hiện:
VŨ CÔNG VINH
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM HIỆN NAY
1.1 NHU CẦU THÉP TẤM HIỆN NAY
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền
kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công
nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản

+ Thép tấm dải : S = 0,2
÷
2,5 mm; b = 200
÷
1.500 mm.
L = 4.000
÷
60.000 mm.
Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: dạng phôi
tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải.
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
Hình dạng và kích thướt của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêu
chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô,
khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng như
cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền
phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù hợp
với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể:
- Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép
trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt
cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn
ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện
đường
Hình 1-1: Sản phẩm thép tấm trong nghành điện
- Trong xây dựng: Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ
các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng
mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững.
Hình 1-2: Sản phẩm trong thép tấm xây dựng
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép

phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, thanh định hình và được uốn ở
trạng thái nóng hoặc nguội. Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo và biến dạng
đàn hồi từng vùng để tạo thành hình dạng cần thiết.
2.1.2 Đặc điểm quá trình uốn :
Uốn: là môt trong những nguyên công thường gặp nhật trong dập nguội. Quá
trình uốn bao gồm biến dang đàn hồi và biến 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 góc uốn bị ép nén và co ngắn ở hướng doc, bị kéo ở hướng ngang.
Khi uốn tấm dải rộng củng xảy ra hiện tượng biến mảnh vật liệu nhưng sẻ
không không có sai lệch tiết diện ngang. Vì trở kháng của kim loại có chiều rộng lớn
sẻ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang.
Trong trường hợp uốn phôi rông thì biến dạng của nó được xem như biến dạng
trước.
Khi uốn phôi với bán kính góc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng lớn và ngược lại

l
Hình 2-1 phôi trước khi uốn.
2.1.2.1 Xác định chiều dài phôi uốn:
-Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa ở vùng biến dang.
-Chia kêt cấu của chi tiệt sản phẩm thành những đoạn thẳng và những đoạn
cong đơn giản.
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
-Cộng chiều dài các đoạn lại:Chiều dài các đoạn thẳng theo bản vẻ chi tiêt, còn
phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hòa.
-Chiều dài phôi được tính theo công thức:
).(
180
SxrlL ++=
∑ ∑

(thép 10 -20).
R/s 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8
Hệ số x 0.3 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.385 0.405
R/s 1 1.5 1.8 2 2.5 3 4 5
Hệ số x 0.42 0.44 0.45 0.455 0.46 0.47 0.475 0.48
r
α
R
ϕ
x.S
L
å
ïp

t
r
u
n
g

h
o
ìa
s
Hình 2-2 : Phôi sau khi uốn
Vị trí của lớp trung hòa được xác định bởi bán kính lớp trung hòa ρ và được
xác định theo công thức :

)
2

B
B
tb
: Hệ số biên rộng, trị số cho trong bảng 47 của [5].
S
S
1
=
ξ
, S: Chiều dày vật liệu sau khi uốn tại điểm giửa cung uôn.
Trong thưc tế sản xuất ,bán kinh lớp trung hòa được xác định theo công
thức:
ρ =r +x.S
2.1.2.2
Bán kinh nhỏ nhất và lớn nhất :
Nếu bán kinh quá nhỏ sẻ làm đứt vật liệu ở tiết diện uốn ,còn nếu quá lớn sẻ
không có khả năng giữ được hình dạng sau khi đua ra khỏi khuôn uốn (
min
λλ
≥
).
-Bán kính lớn nhất:
T
Es
r
σ
2
max
=
. (2.3)

Cùng song
song với
đường vân
Vuông góc
với đường
vân
Cùng song
song với
đường vân
8:10;C; C
T2
- 0.4 0.4 0.8
15;20; C
T3
0.1 0.5 0.5 1.0
25;30; C
T4
0.2 0.6 0.6 1.2
35;40; C
T5
0.3 0.8 0.8 1.5
45;50;C
T6
0.5 1.0 1.0 1.7
55;60; C
T7
0.7 1.3 1.3 2.0
*Các yếu tố ảnh hưởng tới bán kính khi uốn:
+Cơ tính vật liệu và trạng thái nhiệt luyên: Nếu vật liệu có tinh dẻo tốt và đả
qua ủ mềm thì r

SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
Bảng 2-3:Hệ số k
1
để uốn tự do.
Vật liệu
Hệ số
1
k
phụ thuộc vào tỉ số l/s
8 10 15 20 25 30
Thép 10, 15,đồng thau nhôm mềm 0.23 0.18 0.12 0.09 0.073 0.06
Thép 20, 25,nhôm đã biến cứng 0.21 0.17 0.11 0.086 0.07 0.057
Thép 30, 40 0.2 0.16 0.10 0.08 0.065 0.053
B:Chiều rộng của dải.
S:Chiều dày vật uốn.
n: Hệ số đặc trưng của biến cứng n =1.6
÷
1.8.
σ
b
: Gới hạn bền của vật liệu.
L: Khoảng cách giửa hai điểm tựa.
-Lực uốn chỉnh tinh theo công thức:
P=q.F (N) (2.6)
q : Áp lực tinh chỉnh (là phẳng)(N/mm
2
) tra bảng 2-4 (theo bảng 38 của [5])
Bảng 2-4: Giá trị gần đúng của áp lực tinh chỉnh góc q (N/mm
2

÷
80
Thép 10
÷
20
3
÷
4 40
÷
60 60
÷
80 80
÷
100
Thép 25
÷
35
4
÷
5 50
÷
70 70
÷
100 100
÷
120
F: Diện tích phôi được tinh chỉnh
2.1.4 Tính đàn hồi khi uốn:
Như ta đả biết, khi uốn kim loại không phải toàn bộ kim loại ở phần cong chịu
biến dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi.Vì vậy, khi không còn lực uốn

l: Khoảng cách giửa các điểm tựa, tức là các mép cối (mm).
l
1
:Cánh tay đòn uốn .
l
1
=r
c
+r
ch
+1,25s (mm).
r
c
:Bán kính góc tròn của cối.
r
ch
:Bán kinh góc tròn của chày.
σ
T
: Giới hạn chảy của vật liệu bảng 2-5.
Bảng 2-5: Giới hạn chảy của vật liệu:
E: Modun đàn hồi của vật liệu.
x: Hệ số tra bảng 29 của [5].
Ta lấy β theo bảng 2-6 (theo bảng 36 của [5]) nhưng phải nhân với 0.6
÷
0.7 vì
uốn chữ U, xem như uốn hai góc liên tiếp.
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 11
Thép
)/(

1
÷
5
>5
4
5
6
2
3
4
0
1
2
Thép
2
/500400 mmN
b
÷=
σ
Đồng thau
2
/400350 mmN÷=
σ
Cu ;Au
<1
1
÷
5
>5
5

Giả sử khi uốn tấm phẳng thành dạng cong như hình 2-3 thì ta phải chọn góc
uốn α cho hợp lý để tránh bị nứt kim loại, đứt ở vùng uốn.
Góc uốn giới hạn α
max
trong mổi lần uốn được tính :
α
max
≤
arcsin[L/(e.cotg1
0
25’)]
≤
arcsin(L/40,4.e) (2.7)
Trong đó: L: khoảng cách giửa hai cặp trục liên tiếp.
E: cánh tay đòn từ điểm đặt lực đến điểm bắt đầu uốn
k
e
3
2
=
.
K:chiều dài đoạn cần uốn.
Do đó, khi uốn ta phải chọn góc uốn cần thiết a sao cho thỏa mản điều kiện
max
αα
≤
.
Đồng thời a đủ lớn để giảm số lần biến dạng.
α
l

4 -Cụm dao cắt sau và đột lộ.
Phôi liệu cung cấp cho hệ thống có chiều dày và chiều rộng nhất định được uốn
vào tang (1) đi vào cụm lô uốn (3) qua cụm dao cắt trước(2). Xà gồ qua (3) sẻ được
đột lỗ và cắt (nếu cần) ở cum dao cắt và đột lỗ sau (4)
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
CHƯƠNG 3:
PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ
& TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY
3.1 NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP:
3.1.1 Giới thiệu về xà gồ thép:
Cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nền kinh tế thì các công trình, các
khu chế xuất, nhà máy, các xưởng củng được hình thành và phát triển. Do đó xà gồ gỗ
trước đây không thể cung cấp đủ được nửa và thanh xà gồ thép ra đời và được sử dụng
rộng rải.
Xà gồ củng rất đa dạng, được uốn định hình với nhửng dạng khác nhau phù
hợp với nhu cầu sử dụng. Hiện nay xà gồ đả cho ra nhiều loại hình, như: Chữ U, C,…
những phổ biến hơn là loại xà gồ chữ C với các kích thước thay đổi từ
mm20080 ÷
.
Xà gồ hiện nay được uốn từ phôi thép tấm, với các kích thước phôi thép tùy
theotừng loại xà gồ lớn bé khác nhau.
Dĩ nhiên với đà phát triển của xã hội,thanh xà gồ thép ra đời thay thế cho xà gồ
gỗ trước đây có nhiều ưu điểm hơn, sản xuất theo công nghệ mới nhiều mẩu mả,cán
theo yêu cầu cần sử dụng,kích cở nào củng được,không có giơi hạn chiều dài,gọn nhẹ,
đảm bảo chịu lực tuổi thọ cao, không thấm nước, chịu mưa năng tôt….
Nhờ ưu điểm trên cùng với sự phát triển của nền kinh tế và hạn chế khai thác
rừng mà công nghệ chế tạo xà gồ thép được đầu tư phát triển đáp ưng nhu cầu đòi hỏi
của đất nước.
Các đặc trưng của xà gồ chữ C được thể hiện ở hình 3-1.

20
20
÷
25
40
40
÷
50
40
÷
50
40
÷
50
40
÷
50
1,5
1.5
÷
2
1.5
÷
2
1.5
÷
2
2.5
3.1.2 Quá trình uốn xà gồ thép:
Xà gồ thép được chế tạo từ phôi tẩm mỏng biến dạng qua 3 quá trình là: Quá

Ở hình (3-1) ta chón góc uốn là
1
α
, Qua 2 lần uốn ta được góc
2
α
)2(
12
αα
=
để
giảm số lần uốn và a
2
<90
0
để thực hiệnquá trình chỉnh sửa .
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
* Ở quá trình gấp thân (hình 3-3)
Chiều dài đoạn cần uốn c. Suy ra
k
e
3
2
=
.
Từ công thức (2.5)suy ra góc α
max
chọn
max

0
-α
4
.Ở hình 3-4 qua lần chỉnh sửa thứ nhất: sửa
gấp thân là góc α
5
,sửa gấp mép là α
6
.
Lần chỉnh sửa thứ hai: α
7
=α
8
=90
0
.Sở dĩ phải qua các lần chỉnh sủa như vậy để
đảm bảo độ bền chảy tại các điểm uốn.
Lần chỉnh sửa thứ ba: Tiếp theo gấp mép gấp thân α
9
=α
10
>90
0
để khử bỏ tính
đàn hồi của vật liệu mà tùy vao vật liệu mà ta chọn giá trị goc α
9
,α
10
.
Cuối cùng chỉnh sủa các góc của xà gồ bằng

3
b
c
a
α
2
α
4
b
c
Hình 3-3:Quá trình uốn thân
Ở quá trình chỉnh sửa, từ dạng cuối của quá trình gấp thân,phôi tiếp tục bị
uốn như hinh 3-4.
α5
α6
α5=90
Hình 3-4 Quá trình chỉnh sửa.
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
3.1.3. Các thiết bị chế tạo xà gồ:
3.1.3.1 Tạo xà gồ bằng máy nhấn :
Xà gồ thép được chế tạo từ phôi tấm dài đem dập uốn từng cạnh một trên máy
nhấn thủy lực .
ϕ
3
2
1
5
4
6

chiều dài lớn .
+ Có thể dể dàng thay đổi kích thước xà gồ bằng cách thay đổi cụm tiêu chuẩn
trên trục uôn.
+ Không đòi hỏi trình độ tay nghề công nhân đưng máy cao.
3.2 SO SÁNH PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
Việc lựa chọn hình dạng, số trục cán phụ thuộc vào kích thước biên dạng của
sản phẩm uốn. Để có biên dạng của thanh xà gồ thì trục uôn có các lô uốn được thiết
kế các lô hình dạng phù hợp với từng bước để tạo nên biên dạng xà gồ.
3.2.1 Đặc thù quá trình uốn xà gồ:
-Đăc thù quá trình uốn là sự uốn tự do, sự uốn kim loại theo bán kính đả cho,
không cần đến trục uốn bên trong để định hình trong các công đoạn cuối tạo nên các
biên dạng của xà gồ.
- Chổ uốn của xà gồ được tạo qua 2 giai đoạn:
+Ở giai đoạn đầu: bằng các trục uốn bóp các vùng bị uôn.
+Giai đoạn cuối: Bằng sự uốn tự do khi chổ uốn được tạo hình theo bán kính
đả cho không có dụng cụ tạo hình bên trong .
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
Chất lượng của biên dạng thành phẩm, kích thước mặt cắt củng nhờ sụ ổn định
của quá trình tạo hình,phụ thuộc vào phương pháp biến dạng.
Trong quá trình uốn tự do tạo xà gồ ta sủ dụng hai loại trục uốn: không có mặt
uốn bên của trục uốn trên và có định vị mặt bên và mặt trên.
* Phương pháp thiết kế không có mắt can bên của trục cán trên kim loại bị uốn
bắt đầu vùng tiếp xúc N-N ở mặt ngoài của trục uốn trên (hinh 3-7).
P
N
N
α
Hình 3-7: Khi uôn không có mặt côn uốn bên của trục uôn trên .
Phương pháp thiết kế có định vị mặt bên và mặt trên: mặt bên của kim loại bị

3.2.2.2 Bán kính uốn cho phép:
Xà gồ là sản phâm của quá trình uốn liên tục uốn 4 góc vuông từ tấm phằng.
Uốn đồng thời hai góc vuông dưới và hai góc trên.Quá trình uốn xà gồ chia làm ba giai
đoạn: uốn mép trên, uốn thân và quá trình chỉnh sửa.
Để cho sản phẩm uốn ra không bị nứt hoặc đứt hoặc do đà hồi của vật liệu
không đạt theo hình dáng yêu cầu nên cần tình toán bán kinh uốn hợp lý để cho ra sản
phấm đạt yêu cầu.
-Bán kính uốn lớn nhất được tính theo công thức (2.3).
T
EB
r
σ
2
max
=
Ưng với xà gồ làm thép CT38 ta có giới hạn chảy là: σ
T
=240(N/mm
2
) (theo
bảng 2.II của [4]).
Mô đun đàn hôi: E =2,1.10
5
(mm
2
)
Với chiều dày thép tấm s=2,5 mm ta có bán kính lớn nhât khi uốn ta có bán
kính lớn nhất khi uốn là:
875
240.2

.Chọn r =1.6mm.
3.2.2.3 Xác định kích thước rộng của phôi:
Khi uốn chi tiết có nhiều góc uốn thì phôi uốn đước tính theo công thức:
∑ ∑
++= ).(
180
.
sxrLL
iii
ϕπ
3.1)
Trong đó: l
i
, r
i
, x
i
và ϕ=180
0
-α

là các đoạn thẳng, bán kính uốn hệ số xác định
khoảng cách lớp trung hòa đến bán kính uốn phía trong, góc đoạn uốn xà gồ. Xem như
quá trình uốn 4 góc ϕ=90
0
.với r
i
=const và x
i
=const .

20
25
40
50
50
50
50
80
100
120
150
200
1,5
1,5
2
2,5
2,5
2,23
2,23
2,41
2,56
2,56
194
234
255
306
366
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
3.2.2.4 Số lần uốn và thiết lập biên dạng:

,
max
eLgeL
o
≤≤
α
.
Ta tính toán cho loại xà gồ có kích thước lớn nhất:
b=25 mm , c = 50 mm , a=200 mm, ta có bề rộng phôi : B=366mm.
+ Bước gấp mép: Chón sơ bộ khoảng cách giửa 2 cặp trục lô uốn là: L=310mm
mmke 67,610.
3
2
3
2
===
.
⇒

'1027
'251cot.67,16
310
arcsin
0
0
max
=≤
g
α
Chọn

Sau 6 lần uốn góc đạt được là
o
78
.
Qua các trục uốn cuối cùng thì sản phẩm được bóp nén, sửa đúng góc uốn trên
chi tiết uốn và nắn thăng bằng các con lăn côn để bóp khử tính đàn hồi của vật liệu và
cho ra hình dạng đúng với thiết kế ban đầu.
Với các con lăn trước đả tạo được gọc thân và góc mép đến
o
78
.
Con lăn tiếp theo bóp thân và mép xà gồ đến
o
95
Con lăn uốn thẳng góc thân và mép xà gồ.
Con lăn tiếp theo bóp nắn quá để khử tính đàn hồi của vật liệu. Góc bóp quá
khoảng
o
32 ÷
để tạo thành góc đúng hình dáng xà gồ sau khi đàn hồi.
Con lăn cuối cùng uốn thẳng xà gồ.
Ta có quá trình uốn thanh xà gồ(hình 3-13)
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép
120
1
0
2
°
1

120
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
8
°
1
5
4
°
1
0
2
°
1
4
1
°
1
0
1

°
1
6
7
°
120
1
0
2
°
SVTH: Vũ Công Vinh _ Lớp 03C1C Trang 25