ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 1
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
GCAL là phương pháp gia công không phoi, dựa vào khả năng biến dạng dẻo
của kim loại. Phương pháp này không những tiết kiệm được vật liệu mà còn làm
tăng cơ tính của sản phẩm. Khả năng tự động hóa cao nên thường được dùng trong
sản xuất hàng loạt và hàng khối lớn vì thế mà hạ giá thành sản phẩm rất nhiều. Đây
là một trong những ưu điểm của ngành. Vì thế GCAL không thể thiếu trong một
nền công nghiệp phát triển.
Tuy nhiên chúng ta muốn tạo được ra những sản phẩm nói trên bằng phương
pháp dập tạo hình thì chúng ta cần phải có thiết bị, máy móc. Máy ép thủy lực là
một trong những thiết bị rất cần trong ngành GCAL đặc biệt là được sử dụng nhiều
trong công nghệ tạo hình tấm do những ưu điểm lớn của nó là có hành trình lớn, tốc
độ chậm, hành trình là hành trình mềm.
Hiện tại em đang được làm đồ án với đề tài là: Thiết kế máy ép thuỷ lực song
động 160/80 tấn do thầy PGS.TS Phạm Văn Nghệ hướng dẫn. Do đây là đồ án
đầu tiên của em trong ngành. Vì thế em không thể tránh khỏi những sai sót, do đó
em xin có sự đóng góp của các thầy cô để em hoàn thiện hơn nữa, nhất là để em có
những kinh nghiệm cho sau này.
Em xin chân thành cảm ơn rất nhiều.
Hà nội, ngày 15 tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Đỗ Thị Nhung
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 2
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2.2. Phân loại.
- Máy ép thủy lực song động cho tác động ép theo một chiều (hướng xuống)
- Máy ép thủy lực song động cho tác động ép cả hai chiều (hướng xuống và lên)
1.3. Sơ lược về công nghệ dập tấm.
Quá trình công nghệ là toàn bộ các tác động trực tiếp làm thay đổi hình
dạng, kích thước, tính chất và trạng thái của phôi ban đầu để đạt được mục đích
nào đó.Quá trình công nghệ bao gồm những nguyên công và được sắp xếp theo
một trình tự nhất định.
Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công
công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết
có hình dạng và kích thước cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của
vật liệu và không có phế liệu dạng phôi.
Dập tấm thường được thực hiện với phôi ở trạng thái nguội (nên còn được
gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ (thường S<4 mm) hoặc có thể phải
dập với phôi ở trạng thái nóng khi chiều dày vật liệu lớn.
Nguyên công là một phần của quá trình công nghệ được thực hiện bời một hay
một số công nhân ở một vị trí nhất định trên máy bao gồm toàn bộ những tác động
liên quan để gia công phôi đã cho.
Ví dụ : cắt hình ,đột lỗ, dập vuốt, uốn …
Một trong những nguyên công quan trọng nhất để tạo hình sản phẩm trong công
nghệ dập tấm đó là dập vuốt.
Dập vuốt là một nguyên công biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi
tiết rỗng có hình dạng và kích thước cần thiết khi nghiên cứn một quá trình
dập vuốt chi tiết cốc
Hình 1.2. Sơ đồ khuôn dập vuốt chi tiết hình trụ có vành.
Ta thấy quá trình tạo hình được tiến hành trên khuôn bao gồm các bộ phận làm việc
như: cối, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu.
Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối s/D lớn thì khuôn dập vuốt có thể không c
ần dựng tấm chặn. Giữa chày và cối dập vuốt có một khe hở z,trị số của

5. Hành trình máy: Quan trọng trong quá trình dập vuốt.
6. Có cơ cấu bảo vệ an toàn cho người và máy.
1.6. Các thông số kĩ thuật chính của máy ép thủy lực song động 160/80.
Qua tham khảo em chọn thông số kĩ thuật cho máy như sau:
+ Lực ép danh nghĩa : P
H
= 160 tấn = 1600KN.
+ Lực đẩy dưới: P
d
= 80 tấn = 800KN.
+ Hành trình chính: h
1
= 560mm.
+ Hành trình đẩy dưới : h
2
= 250mm.
+ Tốc độ xuống nhanh của xilanh chính trong hành trình không tải:
v
1
= 100 mm/s.
+ Tốc độ piston có tải xilanh trên : v
2
=20 mm/s.
+ Tốc độ của piston đẩy dưới lên trên: v
3
=100 mm/s.
+ Tốc độ lên nhanh của xilanh chính trong hành trình không tải:
v
4
=140 mm/s.

2.2. Ứng dụng định luật Pascal khi thiết kế máy ép thủy lực.
2.2.1. Khái niệm áp suất thuỷ tĩnh - áp lực.
- Khối chất lỏng W đang cân bằng .
- Giả sử cắt bỏ phần trên, ta phải tác dụng vào mặt cắt đó bằng một hệ lực tương
đương thì phần dưới mới cân bằng như cũ.
- Trên tiết diện cắt quanh điểm 0 ta lấy một diện tích ω, gọi P là lực của phần trên
tác dụng lên ω.
Ta có các khái niệm sau
- P: là áp lực thuỷ tĩnh (hoặc tổng áp lực) tác dụng lên diện tích ω (N, KN ).
- Tỷ số : P/ω = p
tb
: là áp suất thủy tĩnh trung bình trên diện tíchω.
- Lim (P/ω) : áp suất thủy tĩnh tại 1 điểm (hay còn gọi là áp suất thủy tĩnh).

- Đơn vị của áp suất: N/m
2
; kg/(m.s
2
), atmosphere.
+ Trong kỹ thuật, áp suất còn đo bằng atmosphere:
1at =9,81.104 N/m2=1KG/cm2
+ Trong thuỷ lực, áp suất còn đo bằng chiều cao cột chất lỏng:
1at =10m H2O.
2.2.2. Định luật Pascal.
Áp suất tại điểm A nào đó là: p
I
= p
0
+ γ.h.
Nếu ta tăng áp suất tại mặt thoáng lên Δp thì áp suất tại điểm A đó sẽ là:

Nét đặc trưng của máy ép thủy lực song động là sử dụng hệ thống thủy lực
để thực hiên hai thao tác.
Các bộ phận chính của máy ép thủy lực song động:
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 9
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Khung máy: có dạng hình chữ nhật được chế tạo từ các tấm thép được ghép
và hàn lại với nhau. Đầu trên thân máy là đầu truyền lực chứa xilanh chính.
2. Hệ thống thủy lực: bao gồm các xilanh thủy lực, van đảo chiều, van an toàn,
van giảm áp, van một chiều, bơm dầu, động cơ dầu, bể chứa dầu … được bố
trí hợp lí để tạo áp suất và phân phối lưu lượng cho các xilanh để thực hiện
các thao tác.
3. Bơm dầu: hút dầu từ thùng chứa và phân phối tới các cơ cấu chấp hành với
áp suất theo yêu cầu của mạch thủy lực.
4. Các cảm biến khống chế hành trình của các xilanh.
Cấu tạo cơ bản của máy để tạo ra hình dạng cho chi tiết bao gồm:
1. Phần khuôn trên: cối được nối với pit-tong xilanh chính tạo lực ép.
2. Khuôn dưới: chày được nối cố định với bàn máy.
3. Bộ phận đẩy phôi: được nối với đầu pit-tong xi-lanh đẩy.
2.3.2. Chọn phương án thiết kế máy chuyên dùng dập vuốt.
2.3.2.1 Phân tích yêu cầu trong 1 chu kì làm việc.
Yêu cầu trong một chu kì làm việc:
Khi nhấn start:
• Xilanh đẩy mang vành chặn và tấm đẩy lên nhanh.
• Xilanh chính mang khuôn trên xuống nhanh, sau khi gần tới bàn máy
thì xuống chậm để kẹp phôi. Sau đó thực hiện quá trình vuốt phôi vào
trong cối.
• Sau khi ép xong, xilanh chính đi lên.
2.3.2.2. Phương án thiết kế.
Máy ép thủy lực song động thiết kế trong đề tài là máy ép chuyên dập vuốt

17. Van tiết lưu một chiều.
18. Van tiết lưu một chiều.
19. Van một chiều có điều khiển
20. Thùng dầu trên.
21. Xi-lanh chính.
22. Xi-lanh phụ.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 12
Ưu điểm của hệ thống máy ép thủy lực:
• Chuyển động êm, dễ điều chỉnh vô cấp tốc độ.
• Đảo chiều dễ dàng, không gây ra rung động.
• Công suất lớn.
• Thiết bị nhỏ gọn.
• Hệ thống điều khiển làm việc theo nguyên tắc đóng mở nên dễ dàng tự động hóa.
Nhược điểm:
• Hệ thống điều khiển cồng kềnh đắt tiền.
• Linh kiện thủy lực đắt tiền.
• Tiềm ẩn nguy cơ làm việc bất ổn định.
• Yêu cầu phải có sự can thiệp của công nhân để thay phôi.
Nguyên lí hoạt động:
Khi nhấn start, động cơ 3 quay, dầu được bơm 4 bơm từ bể 1 qua bộ lọc 2.
Hành trình lên đẩy sản phẩm của xilanh đẩy:
N6 có điện: dầu qua van 14 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 18
vào xilanh đẩy 22.
Hành trình xuống của xilanh chính:
N1 có điện, dầu qua van 11 và được điều chỉnh tốc độ nhờ van tiết lưu một chiều 15
vào trong khoang trên của xilanh chính 21. Khi tới công tắc hành trình chuyển nhanh
chậm, cấp điện cho N3 dầu được chảy bớt về thùng dầu trên xilanh chính xuống chậm.
Gặp tiếp điểm ép thực hiện thao tác vuốt phôi vào trong cối.
Hành trình lên của xilanh chính:
N2 có điện, dầu qua van 11 đến van tiết lưu một chiều 16 vào phần dưới xilanh chính

Tấm đẩy:
Hành trình lên nhanh: v
5
Hành trình xuống nhanh: v
5
- Tính thời gian, vận tốc chu kì ép:
Ta có
Vận tốc hành trình ép: v
3
= 20 (mm/s)
Thời gian ép:
T
3
= 500 / 20 = 25 (s)
Vận tốc hành trình đẩy: v
5
= 140 (mm/s)
Thời gian đẩy:
T
5
= 200 / 140 = 1,5 (s)
3.1.2. Thiết kế sơ đồ động của máy.
Hình 3.1. Sơ đồ động.
3.1.3. Thiết kế sơ đồ truyền động thủy lực của máy.
3.1.3.1. Sơ đồ thủy lực.
Xuất phát từ các yêu cầu như trên ta thiết kế sơ đồ thuỷ lực như hình vẽ :
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 15
Hình 3.1.1. Sơ đồ thủy lực.
3.1.3.2. Nguyên lí hoạt động.
Khi nhấn start, động cơ 3 quay, dầu được bơm 4 bơm từ bể 1 qua bộ lọc 2.

=> Đường kính trong của xi lanh là:
D
tr
=
p
F
.
.4
π
=
6
3
10.25.
10.1600.4
π
≈
0,285 m = 285 mm.
Theo các dãy tiêu chuẩn ta chọn đừơng kính trong của xylanh là : D
tr
= 320 mm.
 Áp suất thực khi ép là: p=
2
.
.4
D
F
π
= 20.10
6
N/m

c
= (0,2 ÷ 0,5).320=64 ÷ 160 mm
 Chọn D
c
= 100 mm.
 Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
 S
c
=
7854
4
100.
4
.
2
2
==
π
π
c
D
mm
2

≈ 0,008 m
2
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 17
 Diện tích hình vành khăn là :
 S
vk

=
2
320
=160 mm.
Theo công thức 6.7 tr 156 tài liệu [I] có bán kính ngoài của xi-lanh là :
R
tr
= R
B
.
R
B
: bán kính trong của xi-lanh R
B
= R
tr
= 160 mm.
[
σ
] : ứng suất cho phép đối với vật liệu làm xi-lanh .
Ta chọn [
σ
] = 150 MPa.
R
H
= R
B
.
[ ]
p.3

= S
d
.V
xc
= 0,08 . 0,02 ≈ 0,0016 m
3
/s = 1,6 lít/s = 96 l/ph
Lưu lượng đưa vào xi-lanh chính trong quá trình không tải lên là :
Q
ln
= S
vk
.V
ln
= 0,072 . 0,14 ≈ 0,01008 m
3
/s = 10,08 lít/s = 604,8 l/ph
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 18
Tính toán kiểm nghiệm cụm xi-lanh piston chính .
Ứng suất lớn nhất xuất hiện trên bề mặt trong của xi-lanh
=> ta kiểm nghiệm độ bền của xi-lanh tại bề mặt trong với bán kính :
R = R
tr
= 160 mm .
Theo công thức 6.1 tr 155 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất hướng kính :
r
σ
=
22

2
2
22
2
−
−
=
r
σ
= - 20 MPa.
Theo công thức 6.2 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất tiếp tuyến :
t
σ
=
22
2
.
BH
B
RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R

=
−
=
BH
B
z
RR
Rp
σ
= 68 MPa.
Theo công thức 6.4 tr 156 tài liệu [I] ta có ứng suất tương đương là :
222
)()()(
2
1
trrzzte
σσσσσσσ
−+−+−=
.
=>
MPa
e
141)156)20(())20(68()68156(
2
1
222
=−−+−−+−=
σ

< [

m = 202 mm
Ta chọn D
tr
= 220 mm.
 Áp suất thực khi đẩy : p = 21 .10
6
N/m
2
.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 19
Diện tích đầu piston đẩy dưới là :
S
d
=
==
4
220.
4
.D
2
2
tr
π
π
38013 mm
2

≈ 0,038 m
2
Bán kính trong của xi-lanh là : R

Ta chọn R
H
= 120mm.
Chiều dày của thành xi-lanh là : t
’
= R
H
- R
B
= 126 – 110 =16 mm.
Theo kinh nghiệm ta có:
Đường kính của cán piston là : D
c
= k. D
tr
với k=0,2 ÷0,5
D
c
= (0,2 ÷ 0,5).220 = 44 ÷110 mm
Chọn D
c
= 70 mm.
Diện tích mặt cắt ngang của cán piston là:
S
c
=
==
4
70.
4

/s = 3,8 lít/s = 228 l/ph
Lưu lượng đưa vào xilanh đẩy trong quá trình lùi đẩy là :
Q
ld
= S
vk
.V
ld
= 0,034 . 0,1 = 0,0034 m
3
/s = 3,4 lít/s = 204 l/ph
Kết cấu của cụm xilanh piston đẩy như hình sau :
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 20
Hình 3.4. Xilanh phụ.
Kiểm nghiệm cụm xylanh piston đẩy dưới.
Ứng suất lớn nhất xuất hiện tại bề mặt trong của xylanh , ta kiểm nghiệm tại bề mặt
trong của xylanh với R=R
’
B
=110mm.
Theo công thức 6.1tr155 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất hướng kính là :
r
σ
=
22
2
.
BH
B

Theo công thức 6.2 tr 156 tài liệu [I] ta có :
Ứng suất tiếp tuyến :
t
σ
=
22
2
.
BH
B
RR
Rp
−
. (
)1
2
2
B
H
R
R
+
.
=>
)
110
126
1.(
110126
110.21

Theo công thức 6.4 tr 156 tài liệu [I] ta có ứng suất tương đương là :
222
)()()(
2
1
trrzzte
σσσσσσσ
−+−+−=
.
=>
=−−+−−+−=
222
)156)21(())21(67()67156(
2
1
e
σ
149,7 MPa
< [
σ
] = 180 MPa .
KL : Xi-lanh thoả mãn về độ bền.
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 21
3.2.2. Van thủy lực.
Theo cách thức sử dụng, van được sử dụng trong hệ thống thuỷ lực thường có các
loại sau đây : van tiết lưu, van một chiều, van an toàn, van phân phối,…
Sau đây là các loại van sử dụng trong hệ thống thủy lực:
a. Van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng thuỷ lực dùng cho xilanh chính
.
Hình 3.5. Van phân phối 4 cửa 3 vị trí điều khiển bằng thuỷ lực

Bơm dầu là một loại cơ cấu biến đổi năng lượng , dung để biến cơ năng thành động
năng và thế năng (dưới dạng áp suất của dầu). Trong hệ thống thuỷ lực chỉ dùng loại
bơm thể tích , tức là loại bơm làm việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích
hút,và khi giảm thể tích bơm đẩy dầu ra, thực hiện chu kỳ nén.Nếu trên đường đẩy ra
ta đặt một vật cản (van), dầu bị chặn tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ
lớn của sức cản và kết cấu bơm.
Hình ảnh một số loại bơm piston thường gặp:
Hình 3.10. Bơm pittong.
Với chu trình làm việc của máy ép ta chọn:
Áp suất bơm: p= 25 MPa
Lưu lượng bơm: Q
B1
≥ 604,8 l/ph
Chọn động cơ dẫn động: n=1450 vg/ph
SVTH: Đỗ Thị Nhung MSSV: 20109054 GVHD: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Page 24
=> q
B1
≥ Q / n= 604,8/ 1450

= 0,42 l/ph
Chọn bơm pit-tong có: q
v
= 0,42 l/ph
P= 25 MPa.
3.2.4. Động cơ điện.
Công suất động cơ :
N = p
0
.Q
ln