TÍNH TOÁN,THIẾT kế máy uốn ỐNG THỦY lực

1a - Tính cấp thiết, tính mới nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với các ĐATN trước đây; - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực tiễn; 1,0 1b - Kỹ năng g

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Mã Sinh Viên : 1811504110215

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022

1.1.1.1.1.1.1.2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên:

-Huỳnh Thanh Hòa 1811504110215 Lớp: 18C2 -Phan Thế Thành 1811504110241 Lớp: 18C2

2 Tên đề tài: Tính toán, thiết kế máy uốn ống thủy lực

3 Người hướng dẫn: Đào Thanh Hùng Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đáp ứng được nhu cầu thực tiễn đó là Tính toán thiết kế máy uốn ống thủy

lực, giúp tăng năng suất, giảm sức lao động 1 điểm

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Nhóm sinh viên đã thực hiện tương đối tốt yêu cầu của đồ án 3.5 điểm

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Hình thức, cấu trúc và bố cục của đồ án tương đối hoàn thiện 1.5 điểm

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Tốt 1 điểm

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Cần kiểm nghiệm tính ổn định khi hoạt động của máy trong thực tế so với kết quả

tính toán thiết kế

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Tốt 2 điểm

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) mỗi sinh viên

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 06 năm 2022

Người hướng dẫn

Đào Thanh Hùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: ……….………

2 Lớp: ……….……… Mã SV: ………

3 Tên đề tài: ……….………

4 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

………

………

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

quyết các nhiệm vụ đồ án được giao 8,0

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có

những phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực

tiễn;

1,0

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức

cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề

nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể

hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

………

………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

TÓM TẮT

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện : Phan Thế Thành – Huỳnh Thanh Hòa

Máy uốn ống thủy lực trong công nghiệp đã được sử dụng trong các công trình xây dựng vừa và nhỏ, trong các cơ sở có nhu cầu chủ yếu về thép ống

Trong những năm gần đây các máy uốn ống thủy lực đã được nhập từ Trung Quốc

và Mỹ ,hiện nay đang hoạt động trong các nhà máy, công trình xây dựng, cơ sở sản xuất nhỏ và vừa Cũng chính vì thế nên việc nghiên cứu, chế tạo máy uốn ống thủy lực đã được nhiều nhà kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam theo đuổi

Để tổng kết lại những kiến thức đã học cũng như để làm quen với công việc thiết kế của người cán bộ kỹ thuật trong ngành cơ khí sau này Em đã đăng kí đề tài “Tính toán, thiết kế máy uốn ống thủy lực” Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng thể, mặc dù được sự hướng dẫn của Giảng viên hướng dẫn Th.S Đào Thanh Hùng nhưng cũng không tránh khỏi những bở ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho công việc thiết kế còn khá ít, thời gian thực hiện đề tài không nhiều, khả năng còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

Em kính mong quý Thầy Cô thông cảm, và giúp đỡ để chúng em rút kinh nghiệm và thiết kế các sản phẩm cơ khí sau này được tốt hơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸTHUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện : Phan Thế Thành Mã sinh viên: 1811504110241

Huỳnh Thanh Hòa Mã sinh viên: 1811504110215

1 Tên đề tài:

- Tính toán, thiết kế máy uốn ống thủy lực

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

‐ Đường kính ống uốn lớn nhất: D = 34mm

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nội dung chính gồm có 6 chương (93 trang)

+ Chương 1: Tổng quan về máy uốn ống hiện nay + Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

+ Chương 3: Thiết kế tính toán động học + Chương 4: Thiết kế hệ thống truyền động cho máy + Chương 5: Thiết kế chi tiết máy

+ Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển

4 Các sản phẩm dự kiến

- Gồm có các bản vẽ 2D: Bản vẽ lắp, bản vẽ động học, bản vẽ hệ thống thủy lực,

bản vẽ chi tiết gia công, bản vẽ sơ đồ nguyên công

- Mô phỏng Máy Uốn Ống Thuỷ Lực trên phần mềm Solidworks

LỜI NÓI ĐẦU

Sau 4 năm học tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đại Học Đà Nẵng, Đồ án tốt nghiệp là kết quả cuối cùng kết thúc quá trình học tập rèn luyện những kiến thức cơ bản làm tiền đề cho sự sáng tạo và phát triển trong tương lai Quá trình làm đồ án tốt nghiệp

đã giúp em tổng hợp, cũng cố kiến thức đã học để làm tiền đề cho sự sáng tạo và phát triển trong tương lai

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Đào Thanh Hùng trong suốt quá

trình làm đồ án, nhưng em vẫn gặp không ít khó khăn và trở ngại do vốn kiến thức của bản thân vẫn còn hạn chế Dù khó khăn là thế nhưng với sự tận tâm và lòng nhiệt huyết của Thầy đã tiếp thêm năng lượng, tinh thần để hôm nay em đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp một cách tốt nhất

Với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, toàn thể các quý Thầy, Cô trong khoa và bộ môn của Trường Đại Học Sư Phạm

Kỹ Thuật Đà Nẵng đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường Đặc

biệt là Thầy Th.S Đào Thanh Hùng – Giảng viên hướng dẫn đồ án tốt nghiệp của em

Sau cùng em cảm ơn gia đình người thân đã luôn bên cạnh và ủng hộ động viên Cảm ơn tất cả các bạn bè trong lớp và trong trường đã cùng gắn bó học tập và giúp đỡ

em trong suốt thời gian vừa qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Em chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Phan Thế Thành Huỳnh Thanh Hòa

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp “ Tính Toán Thiết Kế Máy Uốn Ống Thuỷ Lực” là trung thực và không có bất kỳ sự sao chép hay sử dụng để bảo vệ một học vị nào Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lý luận cũng như tính toán thiết kế cho đồ án đều được trích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Đà nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Phan Thế Thành Huỳnh Thanh Hòa

MỤC LỤC

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY 3

1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG 3

1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 5

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới 5

1.2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ở nước ta 7

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 8

2.1 CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT VỚI MÁY UỐN ỐNG 8

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả khi sử dụng 8

2.1.2 Khả năng làm việc 9

2.1.3 Độ tin cậy 9

2.1.4 An toàn trong sử dụng 10

2.1.5 Tính công nghệ và tính kinh tế 10

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 10

2.2.1 Phương án 1: Cơ cấu truyền lực bàng tay 10

2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực bằng động cơ (hộp giảm tốc) 11

2.2.3 Phương án 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 12

2.2.4 Phương án 4: cơ cấu truyền lực bằng khí nén 13

2.2.5 Một số phương pháp uốn 14

2.2.6 Chọn phương án truyền động và phương pháp uốn 17

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 18

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18

3.1.1 Thông số theo yêu cầu và Mô tả quá trình uốn ống 18

3.1.2 Các đặc điểm nổi bật của quá trình uốn 19

3.1.3 Biến dạng dẻo của kim loại khi uốn 21

3.2 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 22

3.2.1 Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn 22

3.2.2 Xác định chiều dài phôi uốn 22

3.2.3 Thiết kế khuôn uốn 24

3.2.4 Tính toán lực uốn cần thiết 28

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY 32

4.1 SƠ LƯỢC VỀ CƠ CHẾ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 32

4.2 PHÂN LOẠI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 32

4.2.1 Truyền động bằng trục vít bánh vít 32

4.2.2 Truyền động bằng bánh răng côn 33

4.2.3 Truyền động bằng bánh răng trụ 35

4.2.4 Truyền động bằng bánh răng thanh răng 37

4.3 BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG THANH RĂNG CỦA MÁY 38

4.3.1 Nguyên lí làm việc của bộ truyền trên máy 38

4.3.2 Tính toán thiết kế 39

THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 42

5.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 42

5.1.1 Thiết kế tính toán 42

5.1.2 Kiểm nghiệm trục 46

5.2 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 49

5.2.1 Phân tích chi tiết cần gia công 49

5.2.2 Lập phiếu tiến trình công nghệ 51

5.2.3 Thiết kế nguyên công 52

5.2.4 Tính toán chế độ cắt, chọn máy và chọn dao cho mỗi nguyên công 56

5.2.5 Tính toán lượng dư cho bề mặt lỗ bán nguyệt ∅34±0.05 65

5.2.6 Tính toán thời gian gia công cơ bản 68

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 73

6.1 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC 73

6.1.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực 73

6.1.2 Nguyên lý hoạt động của mạch 73

6.2 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 74

6.2.1 Tính toán thiết kế xylanh 1, xylanh 2 và xylanh 3 74

6.2.2 Tính toán thiết kế xylanh thủy lực 4 76

6.3 CHỌN DẦU 79

6.4 CHỌN ỐNG DẪN, ỐNG NỐI 79

6.5 TỔN THẤT ÁP SUẤT 80

6.5.1 Tổn thất theo chiều dài của đường ống 80

6.5.2 Tổn thất áp suất 81

6.6 BƠM, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ CÁC CỤM KHÁC 82

6.6.1 Bơm 82

6.6.2 Chọn động cơ 83

6.6.3 Bể chưa dầu 83

6.7 ĐỘNG CƠ SERVO AC 83

6.7.1 Cấu tạo của động cơ Servo AC 84

6.7.2 Nguyên lý hoạt động AC Servo Motor 84

6.7.3 Ứng dụng của động cơ Servo 85

6.7.4 Cách chọn công suất động cơ servo và loại driver servo 85

6.8 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CNC 86

KẾT LUẬN 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Thép ống được dùng trong xây dựng dân dụng 4

Hình 1.2 Thép ống được dùng xây dựng Cầu Vàng 4

Hình 1.3 Thép ống được dùng trong xây dựng cầu đường 4

Hình 1.4 Thép ống sử dụng trong thiết kế, trang trí không gian sống 5

Hình 1.5 Máy uốn ống CNC - 130S2 – 0 - 6A 6

Hình 1.6 Máy uốn ống bán tự động DW114NC 6

Hình 1.7 Cơ cấu uốn ống bằng tay 7

Hình 1.8 Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh Hòa chế tạo 7

Hình 2.1 Tiêu chuẩn đường kính uốn theo mác thép 8

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng tay 10

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng động cơ 11

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng thủy lực 12

Hình 2.5 Nguyên lí hoạt động của khuôn uốn 13

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng khí nén 13

Hình 2.7 Uốn ống dựa vào áp lực đẩy của khuôn 14

Hình 2.8 Uốn ống theo kiểu chày uốn 15

Hình 2.9 Uốn ống theo kiểu trục lăn ( 3 trục ) 16

Hình 3.1 Mô tả quá trình uốn ống 18

Hình 3.2 Ống đã được uốn cong 18

Hình 3.3 Sự thay đổi chiều dày thành ống sau khi uốn 19

Hình 3.4 Nếp nhăn hình thành sau khi uốn 20

Hình 3.5 Biểu đồ kéo vật liệu 21

Hình 3.6 Thông số của ống 23

Hình 3.7 Khuôn quay 24

Hình 3.8 Khuôn uốn ( khuôn kẹp tĩnh) 25

Hình 3.9 Khuôn áp lực 26

Hình 3.10 Khuôn kẹp 26

Hình 3.11 Đế quay khuôn kẹp 27

Hình 3.12 Cấu tạo sống trượt đuôi én 28

Hình 3.13 Sơ đồ phần tích lực uốn của khuôn áp lực 28

Hình 3.14 Sơ đồ lực tương đương 30

Hình 3.15 Sơ đồ phân tích lực của khuôn kẹp 30

Hình 4.1 Bộ truyền bánh răng 32

Hình 4.2 Trục vít - Bánh vít 32

Hình 4.3 Trục vít Acsimet 33

Hình 4.4 Truyền động bánh răng côn răng thẳng 34

Hình 4.5 Truyền động bánh răng côn răng nghiêng 34

Hình 4.6 Truyền động bánh răng bằng bánh răng trụ 35

Hình 4.7 Bánh răng trụ răng thẳng 36

Hình 4.8 Bánh răng trụ răng nghiêng 36

Hình 4.9 Bộ truyền bánh răng thanh răng 37

Hình 4.10 Thanh răng 38

Hình 5.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 42

Hình 5.2 Sơ đồ lực tác dụng lên trụng trong mặt phẳng yOz 43

Hình 5.3 Biểu đồ momen Mx 43

Hình 5.4 Sơ đồ lực trong mặt phẳng zOx 44

Hình 5.5 Biểu đồ momen My 44

Hình 5.6 Biểu đồ momen xoắn T 44

Hình 5.7 Kích thước sơ bộ của trục 45

Hình 5.8 Bản vẽ chi tiết khuôn uốn ( khuôn kẹp tĩnh) 50

Hình 5.9 Nguyên công 1 52

Hình 5.10 Nguyên công 2 53

Hình 5.11 Nguyên công 3 53

Hình 5.12 Nguyên công 4 53

Hình 5.13 Nguyên công 5 54

Hình 5.14 Nguyên công 6 54

Hình 5.15 Nguyên công 7 55

Hình 5.16 Nguyên công 8 55

Hình 5.17 Nguyên công 9 56

Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực 73

Hình 6.2 Xylanh tác động kép 75

Hình 6.3 Động cơ Servo AC 83

Hình 6.4 Cấu tạo động cơ Servo AC 84

Hình 6.5 Phần mềm Bentech Pro 87

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn uốn ống 8

Bảng 3.1 Thông số của thép theo TCVN 6285-1997 22

Bảng 3.2 Hệ số bán kính uốn 23

Bảng 5.1 Momen tại tiết diện nguy hiểm 45

Bảng 5.2 Đường kính trục tại các tiết diện 45

Bảng 5.3 Trị số momen cản và ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm 46

Bảng 5.4 Hệ số kích thước ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục 47

Bảng 5.5 Tỉ số Kσ/εσ; Kτ/ετ 47

Bảng 5.6 Hệ số tăng dần bề mặt 47

Bảng 5.7 Kết quả kiểm nghiệm theo độ bền tải 47

Bảng 5.8 Trị số ứng suất đối với từng tiết diện 48

Bảng 5.9 Kết quả kiểm nghiệm then 49

Bảng 5.10 Hàm lượng hóa học của thép SKD11 49

Bảng 5.11 Đặc tính vật liệu của thép SKD11 50

Bảng 5.12 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ phay thô nguyên công 1 56

Bảng 5.13 Thông số 𝐶𝑝và hệ số mũ phay thô nguyên công 1 57

Bảng 5.14 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ phay bán tinh nguyên công 1 57

Bảng 5.15 Thông số 𝐶𝑝và hệ số mũ phay bán tinh nguyên công 1 58

Bảng 5.16 Thông số chế độ cắt nguyên công 1 58

Bảng 5.17 Thông số chế độ cắt nguyên công 2 58

Bảng 5.18 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ khoan nguyên công 1 59

Bảng 5.19 Thông số 𝐶𝑀và hệ số mũ khoan nguyên công 1 59

Bảng 5.20 Thông số chế độ cắt nguyên công 3 60

Bảng 5.21 Thông số chế độ cắt nguyên công 4 60

Bảng 5.22 Thông số chế độ cắt nguyên công 5 60

Bảng 5.23 Thông số chế độ cắt nguyên công 6 60

Bảng 5.24 Thông số chế độ cắt nguyên công 7 61

Bảng 5.25 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ khoét thô nguyên công 8 61

Bảng 5.26 Thông số 𝐶𝑀và hệ số mũ khoét thô nguyên công 8 62

Bảng 5.27 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ khoét tinh nguyên công 8 62

Bảng 5.28 Thông số 𝐶𝑀và hệ số mũ khoét tinh nguyên công 8 63

Bảng 5.29 Thông số 𝐶𝑣và hệ số mũ doa tinh nguyên công 8 63

Bảng 5.30 Thông số 𝐶𝑝và hệ số mũ doa tinh nguyên công 8 64

Bảng 5.31 Thông số chế độ cắt nguyên công 8 64

Bảng 5.32 Thông số chế độ cắt nguyên công 9 65

Bảng 5.33 Lượng dư gia công 67

Bảng 5.34 Thông số tính toán thời gian gia công 68

Bảng 6.1 Thông số động lực học của xylanh 77

Bảng 6.2 Hệ số remold trong đường ống dẫn 81

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong ngành xây dựng trước đây, việc uốn các chi tiết sản phẩm thép chủ yếu làm bằng tay, vừa tốn thời gian, vừa tốn nhiều sức lao động của người công nhân nhưng năng suất, hiệu quả mang lại là không cao Ngày nay với sự hỗ trợ của máy móc, công việc trở nên nhẹ nhàng hơn và năng suất cũng tăng lên gấp bội Do đó giảm được chi phí sản xuất trong ngành xây dựng

Trên thị trường đã có nhiều loại máy uốn khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến tự động Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy uốn khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm được nhập khẩu từ bên ngoài nên đôi lúc nhu cầu của khách hàng còn nhiều hạn chế và đặc biệt là giá thành còn rất cao Việc chế tạo máy uốn trong nước sẽ làm hạ giá thành sản phẩm rất nhiều, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trường trong nước so với thị trường thế giới trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất máy móc, thiết bị

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn thép phục vụ cho nhu cầu của xã hội là rất cần thiết, đồng thời cùng với sự định hướng và

hướng dẫn của Thầy Th.S Đào Thanh Hùng em đã chọn đề “ Tính toán, thiết kế máy

uốn ống thủy lực” làm đồ án tốt nghiệp của mình

2 Mục đích cần đạt được của đề tài

- Giải quyết và làm rõ được các kiến thức liên quan đến gia công biến dạng dẻo và quá trình uốn

- Đề xuất được các phương án khả thi trong quá trình tính toán, thiết kế chi tiết, biện luận để có được phương án tối ưu

- Làm nổi bật được chức năng, công dụng của chi tiết trong quá trình làm việc

- Giải quyết triệt để bài toán tính toán, thiết kế và gia công chi tiết, máy theo phương

án đã chọn

- Xây dựng được một cơ sở học liệu phục vụ quá trình học tập và nghiên cứu cho các sinh viên trong Nhà trường theo chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy

- Đề xuất được khả năng ứng dụng và phát triển của đề tài trên thực tế

3 Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Dựa vào các tài liệu để làm rõ nhu cầu nghiên cứu, lý thuyết cho từng căng cứ khoa học như: sách, báo, tạp chí, internet để hiểu vào ứng dụng được lý thuyết vào nghiên cứu

- Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia

Trực tiếp trao đổi, tham khảo ý kiến của Quý Thầy Cô giáo trong và ngoài trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng nhằm có được những ý kiến góp ý quý giá cho ý tưởng, cơ sở lý thuyết, mô phỏng để đưa đến sản phẩm dựa trên cơ sở lý thuyết được dựng sẵn, được ứng dụng vận hành trong thực tiễn

4 Khả năng ứng dụng của đề tài

- Có khả năng ứng dụng thực tế khi sản xuất hàng loạt máy với năng suất, chất lượng cao và giá thành phù hợp nhất

TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY

1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG

Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ những năm 90 trở lại đây việc

sử dụng các kết cấu trong công trình bằng thép đã có những tiến bộ nhanh chóng và vượt bậc Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, cầu đường, dàn khoan, đã ứng dụng thành công các sản phẩm kết cấu thép

Ở nước ta thép ống được sử dụng rất nhiều không chỉ trong nền công nghiệp mà còn được sử dụng trong trang trí nội thất, xây dựng rất là rộng rãi Theo thống kê của ngành công nghiệp ô tô chỉ riêng hãng Toyota thì một loại ống dẫn nước làm mát cho động cơ với hình dạng gồm 3 chỗ uốn với 3 bán kính cong khác nhau thì theo đơn đặt hàng cũng

đã đạt 10.000 sản phẩm/năm Như vậy từ số liệu trên cho ta thấy ở Việt Nam hiện nay nhu cầu sử dụng thép ống là rất lớn Nếu lấy trung bình thì cả nước ta cần tối thiểu là 90.000 sản phẩm/năm, cho 9 công ty lớn lắp ráp và sản xuất ô tô tại Việt Nam như Ford, Misubishi, Honda, những số liệu này cũng cho ta thấy một loại ống mà cần số lượng ống đáng kể như trên thì trong một chiếc ô tô có rất nhiều loại ống với hình dạng và kích thước khác nhau, chưa kể đến các ngành giao thông khác như tàu thủy, tàu hỏa, máy bay thì lượng ống cung cấp cho các công ty này lớn đến mức nào, tuy nhiên hiện nay theo thống kê của bộ xây dựng thì các loại ống này chủ yếu là nhập khẩu

Theo tư liệu của các nhà máy chế tạo công nghiệp thì trong một dự án chế tạo một thiết bị dây chuyền thì cần ít nhất 20 chủng loại ống khác nhau mỗi chủng loại có khoảng hơn 4000 chi tiết với các đường kính cong và góc uốn khác nhau Nếu mang ra nước ngoài gia công cũng như đầu tư máy uốn hiện đại thì chi phí đầu tư lớn, trong khi các nhà thiết kế sử dụng máy móc có sẵn trên thị trường làm sản phẩm có độ chính xác rất thấp, chất lượng sản phẩm kém, không có thẩm mĩ vì vậy hầu hết vốn đầu tư cho các dự

án này thuộc về các công ty nước ngoài do sản phẩm họ có chất lượng cao hơn trong nước

Theo thống kê của ngành xây dựng trang trí nội thất, thiết bị phục vụ xây dựng thì nhu cầu uốn ống là rất lớn Hiện nay với nhu cầu đang phát triển về xây dựng nhà hay cầu, đường hay các công trình khác nhau có tới hơn 10.000 chủng loại thép định hình, ống, dẹt được uốn theo nhiều kiểu hoa văn đa dạng phong phú và số lượng ống này thay đổi theo từng ngày mà ta không thể thống kê hết được

Sau đây là một số hình minh họa về việc sử dụng ống trong xây dựng dân dụng, cầu đường, nội thất

Hình 1.1 Thép ống được dùng trong xây dựng dân dụng

Hình 1.2 Thép ống được dùng xây dựng Cầu Vàng

Hình 1.3 Thép ống được dùng trong xây dựng cầu đường

Hình 1.4 Thép ống sử dụng trong thiết kế, trang trí không gian sống

1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới

Hiện nay trên thế giới, thép ống được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, xây dựng,trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng, vì vậy việc chế tạo máy uốn ống phù hợp với nhu cầu là rất cần thiết Các chủng loại máy uốn ống rất đa dạng từ bằng tay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC với khả năng có thể uốn ống với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao

 Công nghệ uốn ống tự động CNC (công nghệ uốn ống 3D)

Computer Numerical Controlled (CNC) Benders sản xuất những khúc cua hẹp-bán kính uốn cong lớn, và uốn cong elip - tất cả trên cùng một phần Chúng là những máy tinh vi đảm bảo năng suất và khả năng tái sản xuất cao Máy uốn CNC được sử dụng để tạo các bộ phận hình ống phức tạp và có khả năng uốn 3D vì chúng có thể tự động điều chỉnh ống và định vị nó với độ chính xác Máy uốn CNC bao gồm các tính năng thủy lực hoặc khí nén, dẫn đến khả năng lặp lại và vận hành nhỏ hơn Những máy này rất hữu ích trong một số ngành công nghiệp bao gồm ô tô, đóng tàu và đường sắt Sau đây là một trong những loại máy tự động CNC có khả năng uốn ống 3D với độ chính xác cao:

Hình 1.5 Máy uốn ống CNC - 130S2 – 0 - 6A

Hình 1.5 là máy uốn ống tự động CNC – 130S2-6A với khả nắng uốn ống 3D Máy

sửu dụng van thủy lực và mạch tích hợp điều khiển chuyển dộng riêng lẻ Máy uốn lớn được trang bị van điều chỉnh lưu lượng kĩ thuật số điều chỉnh bằng tay kiểm soát tốc độ chuyển động uốn Truyền chuyển động servo cung cấp độ chính xác cao trong định vị uốn, đảm bảo chất lượng uốn cao

 Công nghệ uốn ống bán tự động NC (công nghệ uốn 2D)

Hình 1.6 Máy uốn ống bán tự động DW114NC

Hình 1.6 là máy uốn ống bán tự động NC có độ chính xác cao với đường kính ống uốn lên đến 200mm và dày 10mm, máy sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực tác dụng lên thành ống đồng đều ít sinh ra khuyết tật phế phẩm khi uốn

Máy sử dụng van điện từ và mạch tích hợp để điều khiển riêng biệt, có thể kéo dài tuổi thọ của các bộ phận thủy lực Hệ thống máy tính có thể tự động phát hiện ngay điểm trục trặc để cho phép người vận hành giải quyết vấn đề

 Cơ cấu uốn bằng tay

Hình 1.7 Cơ cấu uốn ống bằng tay Hình 1.7 là một cơ cấu uốn ống bằng tay hoàn toàn, cơ cấu máy nhỏ gọn phù hợp

với các xưởng gia công nhỏ, các cơ sở gia đình, nhưng loại máy này chỉ uốn được các

loại ống nhỏ, chi phí sản xuất ống cao đòi hỏi thợ làm việc phải có tay nghề cao

1.2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ở nước ta

Ở nước ta hiện nay, các công ty hay cơ sở cung cấp máy uốn chủ yếu là nhập từ Nhật

Bản,Trung Quốc, Châu Âu hay Mỹ Có một vài cơ sở đã sản xuất được máy uốn ống tự

động nhưng vẫn chưa hoàn thiện đầy đủ tính năng, chưa có tính thương mại cao

Hiện nay, nước ta cũng có một số công ty sản xuất máy uốn ống như xưởng Cơ khí

Lâm Quân – Thành phố Hồ Chí Minh sản xuất máy uốn ống 6 đầu trục, được dùng để

uốn ống théo, inox, Hay máy uốn ống do công ty Khataco Khánh Hòa nghiên cứu, chế

tạo có thể uốn ống với đường kính ống uốn là 42mm, góc uốn tối đa 180°

Hình 1.8 Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh Hòa chế tạo

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1 CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT VỚI MÁY UỐN ỐNG

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả khi sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng kích thước máy cố gắng phải nhỏ gọn, có thể uốn được nhiều kích thước ống khác nhau, chi phí đầu tư thấp, máy được vận hành một cách tương đối đơn giản và dễ thương mại hóa

thị trường

- Hiện nay, thực trạng về việc uốn thép bị gãy xảy ra rất nhiều trong lúc thi công các

công trình xây dựng Sau đây là cách thức uốn thép theo tiêu chuẩn để tăng năng suất

2.1.2 Khả năng làm việc

- Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hình dạng, kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp để gia công chế tạo cũng như sử dụng biện pháp nhiệt luyện,

ủ,… để nâng cao cơ tính vật liệu

- Máy có thể thực hiện các chức năng đã định mà vẫn giữ được độ bền, không bị biến dạng hay thay đổi về kết cấu của máy, máy phải hoạt động ổn định liên tục và chịu

được nhiệt cũng như rung động khi làm việc

- Uốn nóng:

+ Phương pháp này được chọn khi cần phải uốn ống có đường kính từ 10mm trở lên Làm biến dạng ống theo cách nóng, bằng tay hoặc sử dụng các cơ chế Có một

thứ như bán kính uốn tối thiểu

Tìm chiều dài của vùng được gia nhiệt theo công thức 3.2[1]:

Trong đó: L là chiều dài mong muốn tính bằng mm, α là góc uốn tính theo độ,

d là đường kính của ống ngoài tính bằng mm, 15 là hệ số

Ví dụ: ống có đường kính 200 mm cần được uốn cong ở góc 60°, thì L = 60

x 200/15 = 800 mm, tức là 4 đường kính

+ Để uốn ống, nó phải được làm nóng đến 900⁰ Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốn cong là 760⁰ và ở cuối - 720⁰C Khi bị đốt cháy, các đặc tính cường độ của vật liệu xấu đi

+ Cát được sấy sơ bộ và nung để loại bỏ tạp chất hữu cơ ở nhiệt độ 150 đến 500⁰, sau đó chúng được đưa qua một cái sàng mịn với kích thước mắt lưới 3,3 x 3,3 mm Trước khi bạn bắt đầu nhồi ống, bạn cần cắm một đầu của ống

- Uốn nguội:

+ Hiện nay phương pháp uốn nguội được dùng phổ biến trong ngành công nghiệp

và hiện nay thì ngoài uốn ống hiện đại ra thì ta vẫn còn áp dụng phương pháp uốn thủ công bằng tay

+ Uốn ống bằng tay là quá trình gia công sử dụng lực uốn bằng sức người để uốn cong các chi tiết ống mà không qua sử dụng các biện pháp gia công nhiệt độ làm nóng ống, trong quá trình uốn thì các lớp lim loại phía trong góc uốn bị nén và co lại

ở hướng dọc và bị kéo ở hướng ngang còn các lớp kim loại ở phía ngoài thì ngược lại, chịu kéo và dãn dài ở hướng dọc và bị nén ở hướng ngang

2.1.3 Độ tin cậy

- Độ tin cậy là tính chất của máy vừa đảm bảo công năng thiết kế đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu khi sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng,

độ chính xác, thời gian bảo trì và bảo dưỡng…) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong suốt quá trình thực hiện công việc đã quy định

- Độ tin cậy được đặc trưng bởi xác xuất làm việc không hỏng hóc trong một thời gian quy định hoặc quá trình thực hiện công việc

2.1.4 An toàn trong sử dụng

- Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong suốt quá trình sử dụng vận hành thì kết cấu đó không gây ra tai nạn, hay các vấn đề nguy hiểm cho người vận hành, sử dụng cũng như không gây hư hỏng đến các máy móc thiết bị, nhà cửa và các đối tượng xung quanh

2.1.5 Tính công nghệ và tính kinh tế

- Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy cụ thể như sau :

+ Đối với việc chọn vật liệu chế tạo là điều rất quan trọng nhằm mục đích vừa đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật, cơ tính vật liệu vừa phải phù hợp với giá thành sản phẩm, vì vậy ta nên suy xét và tính toán một cách hợp lí

+ Máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu vật liệu chế tạo phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể, đảm bảo kích thước và khối lượng nhỏ nhất có thể, cùng với đó là tiết kiệm được các chi tiết, vật liệu không cần thiết nhằm giảm giá thành sản phẩm

dễ thương mại hóa thị trường

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.2.1 Phương án 1: Cơ cấu truyền lực bàng tay

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng tay

1: ống uốn ; 2: vòng hãm ;3: con lăn cố định ; 4: con lăn di động ; 5: thân quay ; 6: tay quay

2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Cơ cấu truyền lực bằng tay chỉ áp dụng cho một số máy uốn ống với ống có đường kính nhỏ, yêu cầu độ chính xác của góc uốn thấp

Cơ cấu truyền lực bằng tay được hoạt động như sau: sau khi kiểm tra ống ta đưa ống vào ta quay tay quay (6) bánh xe di động (4) sẽ lăn trên bánh xe cố định (3), bánh xe cố định được gá trên thân máy sẽ làm cong ống tạo thành góc uốn cần thiết, để giữ ống ta dùng vòng hãm (2), Để lấy ống ra thì ta quay tay quay (6) về vị trí ban đầu và lấy ống

2.2.1.3 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Nguyên lí hoạt động tương đối đơn giản

+ Giá thành thấp phù hợp với sản xuất đơn chiếc hàng loạt nhỏ

- Nhược điểm:

+ Phải dùng lực tay nên độ chính xác cũng như năng suất thấp

+ Không xác định được sai số đàn hồi su khi uốn

+ Dễ xảy ra phế phẩm khi gia công do đó đòi hỏi tay nghề cao ở người gia công

2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực bằng động cơ (hộp giảm tốc)

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng động cơ

1): Động cơ ; 2): hộp giảm tốc ; 3): tay quay ; 4): khuôn uốn tĩnh ; 5): khuôn uốn động ; 6): cơ cấu li hợp ; 7): cặp bánh răng truyền động

2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Máy uốn làm việc được nhờ động cơ điện (1) qua hộp giảm tốc (2) rồi đến cơ cấu truyền lực bằng cơ, trong cơ cấu truyền lực ta chọn cặp bánh răng (7), cơ cấu bánh răng (7) được cố định với khuôn uốn động (5) Để hãm ống trong quá trình uốn ta dùng tay quay (3) đưa khuôn uốn tĩnh (4) để hãm chi tiết ngoài ra để đảm bảo góc uốn ta có cơ cấu li hợp (6) ngắt động cơ khi góc uốn đúng như ban đầu tính toán

2.2.2.3 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Kết cấu tương đối đơn giản

+ Độ chính xác, năng suất tương đối cao phù hợp cho sản xuất vừa và nhỏ

+ Giá thành máy tương đối hợp lí

- Nhược điểm:

+ Lực tác dụng lên ống không đồng đều dẫn đến dễ xảy ra phế phẩm vì vậy đòi hỏi người vận hành máy có tay nghề cao

+ Mức độ chuyên môn hóa chưa cao

2.2.3 Phương án 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý hoạt động của phương án truyền động bằng thủy lực được diễn tả trong

hình 2.4

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí truyền lực bằng thủy lực

1): khuôn uốn ; 2) má kẹp tĩnh ; 3): má kẹp động ; 4) xylanh đẩy má kẹp động ; 5): thùng dầu ; 6): xylanh quay ; 7) mâm cặp 3 chấu ; 8) xylanh đẩy ống

Có thể cho dung dịch trơn nguội vào khuôn và má kẹp trước khi uốn để giảm ma sát giữa ống và khuôn để ống không bị nhăn trong quá trình uốn

Hình 2.5 Nguyên lí hoạt động của khuôn uốn

2.2.3.3 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm

+ Lực tác dụng lên ống lớn, ổn định, dễ điều chỉnh độ lớn

+ Có độ chính xác và năng suất cao

+ Các van thủy lực có thể diều khiển tự động

- Nhược điểm

+ Kết cấu máy phức tạp

+ Giá thành máy cao

+ Bảo trì và bảo dưỡng máy tướng đối tốn kém và phức tạp

2.2.4 Phương án 4: cơ cấu truyền lực bằng khí nén

2.2.4.2 Nguyên lý hoạt động

Máy uốn ống truyền lực bằng khí nén được truyền động từ động cơ khí nén (1) qua

cơ cấu điều khiển khí nén (2), sau đó qua bộ ống dẫn đến pittong (3), có 2 pittong truyền lực một pittong truyền cho khuôn uốn động (5), một pittong truyền cho giá quay trên đó

có khuôn uốn tĩnh (6) vì vậy taoh ra vật uốn cần thiết để đảm bảo góc uốn cần thiết Để đảm bảo góc uốn chính xác ta có đĩa phân độ (4) Hiện nay máy uốn ống truyền lực bằng khí nén rất ít được dùng vì cơ cấu khí nén rất phức tạp, Máy dùng cơ cấu thủy lực là phổ biến nhất hiện nay

2.2.4.3 Ưu và nhược điểm

2.2.5.1 Phương pháp 1: Uốn ống kiểu đùn ép

- Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất và cũng là phương pháp được áp dụng nhiều nhất đặc biệt, nó ít tốn kém nên nhiều người thường làm Phôi sẽ được ép chặt vào hai điểm cố định, sau đó bộ phận uốn sẽ chuyển động về giữa trục, lúc này ống

đã sẵn sàng được uốn

Hình 2.7 Uốn ống dựa vào áp lực đẩy của khuôn

- Ưu điểm

+ Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành khá hợp lí

+ Có thể lắp đặt vào dây chuyền hàng loạt với 1 vị trí uốn trên 1 khâu sản xuất

- Nhược điểm

+ Góc uốn và vị trí uốn khó có thể điều chỉnh chính xác

+ Không thể tạo 1 đoạn ống cong theo hình tròn mà đường kính lớn

+ Không thể tự động hóa trong một hệ thống uốn phức tạp nhiều bậc uốn

2.2.5.2 Phương pháp 2: Uốn ống kiểu chày uốn

- Đây là kiểu uốn để chắc chắn mức độ hư hỏng và biến dạng của sản phẩm nhỏ nhất có thể xảy ra Phôi ống của máy uốn ống sẽ được đỡ bên trong bằng chày uốn, chày uốn sẽ chắc chắn cho ống không bị biến dạng hoặc méo mó khi uốn sau đó ống uốn sẽ được bẻ cong qua khuôn uốn đã được giữ chặt Cứ như vậy quá trình uốn coi như diễn

ra ổn thỏa Cách uốn này phù hợp cho các dạng ống không được phép biến dạng lớn

Hình 2.8 Uốn ống theo kiểu chày uốn 1) Má kẹp tĩnh ; 2) ống cần uốn ; 3) khuôn uốn; 4) con lăn

- Ưu điểm

+ Ống sẽ không bị xê dịch trong quá trình uốn

+ Ống không bị trầy xước do tác động của cơ cấu kẹp

- Nhược điểm

+ Vị trí uốn rất khó xác định khi góc uốn thay đổi

+ Bán kính uốn phụ thuộc vào bá kính khuôn uốn, vì vậy cần chế tạo nhiều bộ khuôn uốn

2.2.5.3 Phương pháp 3: Uốn ống kiểu trục lăn

- Với cách uốn này, cần sự trợ giúp từ các trục lăn Nó dùng cho các sản phẩm đường kính phôi lớn hay dạng tròn Đầu cán sẽ gồm 3 trục cán, còn phôi thì được lồng vào giữa

3 trục lăn Trong đó, 2 trục sẽ lăn 2 bên chuyển động còn trục giữ có nhiệm vụ nén ống

xuống dưới Người làm có thể dùng tay hoặc động cơ điện để thực hiện

Hình 2.9 Uốn ống theo kiểu trục lăn ( 3 trục )

- Ưu điểm

+ Cấu tạo đơn giản nên dễ chế tạo

+ Có khả năng tạo các bán kính uốn lớn

- Nhược điểm

+ Chỉ áp dụng được cho gia công các sản phẩm đơn chiếc, tính sản xuất hàng loạt không cao

+ Không áp dụng tự động hóa vào dây chuyền sản xuất

2.2.5.4 Phương pháp 4: Uốn ống theo kiểu kéo và quay

- Cách uốn ống này được áp dụng trong trường hợp uốn ống mà không làm thay đổi đường kính của ống lúc này phôi sẽ được kéo qua 1 má uốn giữ chặt, còn bán kính thì

được xác định từ đầu Cứ thế ta bắt đầu uốn cho đến khi cho ra sản phẩm theo ý muốn

2.2.6 Chọn phương án truyền động và phương pháp uốn

2.2.6.1 Chọn phương án truyền động

Sau khi xem xét các phương án truyền động ở trên:

Phương án 3 là phương án sử dụng thủy lực mặc dù có một số nhược điểm như đã nêu nhưng về ưu điểm thì vượt trội so với các phương án khác Với yêu cầu hoạt động yêu cầu lực tác động lớn, ổn định, các cơ cấu phải hạt động chính xác, cộng với khả năng điều khiển tự động các van thủy lực thì phương án 3 là phương án khả thi nhất

2.2.6.2 Chọn phương pháp uốn

Xét 4 phương án uốn ống như đã nêu ở trên thì phương án 4 uốn theo kiểu kéo và quay có khả năng chế tạo nhiều loại bán kính uốn đa dạng nhất

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1.1 Thông số theo yêu cầu và Mô tả quá trình uốn ống

Sau khi lựa chọn được phương án thiết kế ở chương 2 thì mọi việc tính toán về cơ

sở lí thuyết đều thực hiện theo phương án trên được thể hiện qua sơ đồ hình 3.1

Hình 3.1 Mô tả quá trình uốn ống Uốn ống là quá trình biến dạng của ống kim loại quanh một trục thẳng đứng theo một bán kính R và góc a, trong quá trình này phần kim loại ở phía trong của đường trung hòa ứng suất sẽ bị nén còn phần ống ở ngoài đường trung hòa là đường có ứng suất bằng không và không bị biến dạng trong quá trình uốn

Khi ống bị uốn cong (hình 3.2) thì đường trung hòa bị lệch đi

Hình 3.2 Ống đã được uốn cong

 Trong đó:

+ D đường kính ngoài của ống được uốn

+ R bán kính uốn, được tính từ tâm uốn đến tâm ban đầu của ống

+ 𝛼 góc uốn, là góc giữa đường tâm ban đầu của ống với đường tâm ống khi

3.1.2 Các đặc điểm nổi bật của quá trình uốn

3.1.2.1 Thay đổi chiều dày thành ống tại vùng uốn

Sau khi uốn hình dạng và kích thước tiết diện ngang của phôi tại vùng uốn bị thay đổi, sự thay đổi của tiết diện ngang càng lớn thì bán kính uốn càng nhỏ Sự thay đổi tiết diện ngang tại vùng uốn là do biến dạng dẻo theo bán kính của khuôn uốn với định luật thể tích không đổi kéo theo biến dạng dẻo ngược dấu theo một hoặc hai hướng tương ứng vuông góc: hướng kính và hướng trục

Hình 3.3 Sự thay đổi chiều dày thành ống sau khi uốn

3.1.2.2 Đàn hồi sau khi uốn

Sau khi hoàn thành quá trình uốn thì ống được lấy ra khỏi khuôn uốn, lúc này xuất hiện hiện tượng đàn hồi do cơ tính của mỗi vật liệu khác nhau Điều này được gọi là phục hồi đàn hồi của ống sau khi uốn Thực tế để giảm ảnh hưởng của hiện tượng đàn hồi sau khi uốn người ta điều chỉnh góc uốn và bán kính uốn của khuôn phải thay đổi một lượng bằng giá đàn hồi đó

Dựa thực nghiệm người ta xác định được rằng trị số đàn hồi phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu và chiều dày vật liệu, hình dáng chi tiết uốn, bán kính uốn tương đối r/s, lực uốn và phương pháp uốn

+ Khi uốn với tỉ số 𝑟

𝑠<10 thì sau khi uốn và bán kính uốn thay đổi không đáng kể trị số đàn hồi cho sẵn trong sổ tay dập nguội

+ Khi uốn với tỉ số uốn 𝑟

𝑠>10 thì sau khi uốn cả góc và bán kính uốn đều thay đổi khi đó bán kính cong của chày có thể xác định bằng công thức 3.10[1]:

+ 𝑟𝑐ℎả𝑦= 𝑟′

Trong đó: r’: bán kính của sản phẩm sau khi đàn hồi (mm)

𝜎𝑠: giới hạn chảy vật liệu (N/mm) E: modul đàn hồi của vật liệu (N/mm) S: chiều dày của vật liệu (N/mm) Góc đàn hồi 𝛽 được xác định theo công thức

𝛽=(180° - 𝛼0)(𝑟′

𝑟-1) Trong đó 𝛼0: góc của chi tiết đàn hồi + Thường không thể uốn những chi tiết có đương kính nhỏ và dài với bán kính uốn lớn r > 15mm bằng phương pháp thông thường do sự đàn hồi lớn

3.1.2.3 Nếp nhăn ở thớ kim loại phía trong sau khi uốn

Khi ống được uốn cong phần phía trong chịu ứng suất nén, đối với những ống có bán kính nhỏ thì hay xảy ra hiện tượng mất ổn định của phôi uốn tại vùng nén làm xuất hiện những nếp nhăn (hình 3.4) và các nếp nhăn này có hình lượn sóng

Hình 3.4 Nếp nhăn hình thành sau khi uốn

3.1.3 Biến dạng dẻo của kim loại khi uốn

Trong tất cả các phương pháp gia công phổ biến hiện nay thì kim loại đều bị biến dạng dẻo để nhận được hình dạng cần thiết, và trong trường hợp uốn ống này cũng vậy muốn tạo được hình dạng cần thiết thì ta cần phải có khuôn tạo hình

Biến dạng đàn hồi là biến dạng bị mất đi ngay sau khi khử tải trọng (đoạn OA) Biến dạng đán hồi tuân thủ theo định luật HOOKE tức là ứng suất σ tác dụng lên kim loại gây

ra độ biến dạng ε tỉ lệ thuận với ứng suất đó:

E: gọi là modun đàn hồi pháp tuyến của vật liệu (MN/𝑚𝑚2; Mpa)

Với trạng thái ứng suất tiếp τ=G.γ

γ: góc lệch tinh thể khi chịu ứng suất

G: modun trượt của vật liệu (MN/𝑚𝑚2; Mpa)

+ Các yếu tố này ảnh hưởng đến modun đàn hồi, nhiệt độ, nguyên tố hợp kim và

tổ chức của vật liệu

- Đặc trưng của biến dạng dẻo là biến dạng khi bỏ tải trọng mà vẫn tồn tại một lượng

biến dạng dư làm mẫu bị thay đổi về hình dạng và kích thước (đường cong AC)

+ Ý nghĩa: làm thay đổi hình dạng kích thước mà kim loại không bị phá hủy cho phép gia công các sản phẩm có hình dạng xác định, làm cơ sở lý thuyết gia công kim

loại bằng áp lực

Hình 3.5 Biểu đồ kéo vật liệu

- Từ biểu đồ trên ta thấy trong quá trình uốn ống dưới tác dụng của lực uốn làm cho vật liệu ở trạng thái biến dạng dẻo để tạo ra biến dạng dẻo cho ống thì cần tạo ra ứng suất trong ống lớn hơn so với ứng suất chảy của vật liệu kim loại đồng thời phải đảm bảo ứng suất tạo ra nhỏ hơn ứng suất giới hạn bền của vật liệu để vật liệu không bị phá

hủy Từ biểu đồ trên cũng cho thấy tính dẻo của vật liệu làm ống càng cao thì càng dễ uốn do miền biến dạng dẻo lớn

3.2 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

3.2.1 Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn

Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn là giá trị bán kính uốn giơi hạn có thể uốn được đối với mỗi loại vật liệu nhất định

Cần phải xác định bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn để tránh hiện tượng nứt gãy các thớ kim loại ngoài cùng hoặc nếp nhăn ở các thớ kim loại bên trong, giá trị bán kính này tùy thuộc vào tính dẻo của từng loại vật liệu Nó được xác định tùy thuộc vào mức

độ biến dạng giới hạn của lớp kim loại ngoài cùng

+ Khi mức độ biến dạng ít Công thức :

𝑟𝑚𝑖𝑛 = D.9,25.√0,2 − 𝑆

+ Trong đó:

S: chiều dày phôi uốn

D : đường kính ngoài của ống Theo thông số bán đầu của đề tài ta có D = 34 mm, S = 3 (2-4mm) vậy

ta có bán kính là:

𝑟𝑚𝑖𝑛 = 34.9,25.√0,2 − 3

34 =105 mm + Ta chọn bán kính uốn tính toán R = 110 mm khả năng uốn lớn nhất của máy hoặc có thể tra bảng theo Mác thép

Bảng 3.1 Thông số của thép theo TCVN 6285-1997 Mác thép

Giới hạn chảy (N/mm2)

Giới hạn bền (N/mm2)

Độ giãn dài tương đối (%)

Góc uốn (độ)

Đường kính gối uốn (mm)

3.2.2 Xác định chiều dài phôi uốn

Để xác định chiều dài phôi nhằm đảm bảo kích thước chi tiết sau khi uốn cần tiến hành các bước sau:

+ Chia kết cấu ống thành những đoạn cong và đoạn thẳng đơn giản

+ Xác định vị trí và chiều dài lớp trung hòa biến dạng

+ Xác định chiều dài ống

𝐿1 = 𝐿 + 𝜌 𝛼 (3.4) Trong đó: L - tổng chiều dài của những đoạn ống thẳng

𝜌0- bán kính lớp trung hòa

𝛼 - góc uốn

Hình 3.6 Thông số của ống Xác định bán kính lớp trung hòa: trong quá trình uốn lớp kim loại ở trong bị nén, lớp kim loại bên ngoài bị kéo tồn tại lớp trung hòa, chiều dài của lớp trung hòa không thay đổi trường hợp tổng quát của uốn ống, ta có công thức xác định bán kính lớp trung hòa:

Theo bảng hệ số ta xác định được X=0,5

Ta giảm bán kính khuôn xuống 5% để khắc phục tình trạng biến dạng đàn hồi tồn tại trong biến dạng dẻo

R= 110 - 110.5% = 104,5 mm

r = 104,5 - 34

2 = 87,5 mm Vậy lớp trung hòa sẽ đi qua tâm của tiết diện

Thay vào công thức (3.6) ta được bán kính lớp trung hòa của ống uốn:

𝜌 = r + X.D = 87,5 + 0,5.34 = 104,5 mm Chiều dài cung uốn với góc uốn lớn nhất :

Lcu = 𝜌 𝛼 = 104,5.π ≈328 mm

3.2.3 Thiết kế khuôn uốn

Cơ tính của khuôn bao gồm độ bền mỏi, độ cứng, khả năng chóng mài mòn cao Thép làm khuôn dập nguội thường sử dụng hiện nay là SKD11

Cơ tính của SKD11 theo tiêu chuẩn JIS (nhật bản)

+ Kí hiệu: SKD11 + Khối lượng: 7,85.103 (Kg/𝑚3) + Môđun đàn hồi: 210(Gpa)

3.2.3.1 Khuôn quay

Dựa vào yêu cầu của đề tài ta thiết kế khuôn quay Khuôn quay là bộ phận chính trong máy uốn ống được lắp vào phần trục chính của máy, được thiết kế có thể gắn với khuôn uốn Có hình dạng rãnh bán nguyệt có thể ôm lấy ống uốn dễ dàng, kẹp và kéo ống quanh khuôn tạo ra sản phẩm

Hình 3.7 Khuôn quay