Thiết kế chế tạo khuôn ống cục bộ

Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu tìm hiểu những công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại của nước ngoài, từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã biết để hoàn thành - Thiết kế, chế tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

S KC 0 0 7 6 9 1

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ỐNG CỤC BỘ

SV-188

Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ chế tạo máy

Dân tộc: Kinh

Ngành học: Công nghệ chế tạo máy

Người hướng dẫn: TS.Trần Minh Thế Uyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tầm quan trọng và tính thực tiễn của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đồ án 1

1.3 Nhiệm vụ đề án 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Cơ sở lý thuyết 3

2.1.1 Tổng quan về máy uốn ống 3

2.1.2 Những vấn đề liên quan đến uốn 3

2.1.3 Các dạng máy uốn ống và ưu nhược điểm của chúng 9

2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam 12

2.2.1 Máy uốn ống trên thế giới 12

2.2.2 Máy uốn ống trong nước 14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHUÔN ỐNG CỤC BỘ 16

3.2 Các phương án thiết kế 17

3.2.1 Phương án 1: Uốn bằng phương pháp đẩy ống từ dưới lên và kẹp ống bằng bộ kẹp tự động 17

3.2.2 Phương án 2: Thay đổi cơ cấu kẹp ống và đẩy ống 18

3.2.3 Phương án 3: Thay đổi cơ cấu kẹp ống 19

3.3 Lựa chọn phương án 19

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 22

4.1 Quá trình gia công, chế tạo 22

4.1.1 Quá trình chế tạo khung máy 22

4.1.2 Quá trình gia công các chi tiết 24

4.2 Qui trình lắp ráp 38

4.3 Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm 44

4.3.1 Kiểm nghiệm hoạt động của máy 44

4.3.2 Đánh giá kết quả đạt được sau khi thử nghiệm 47

CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 48

5.1 Kết quả đạt được 48

5.2 Kết quả chưa đạt được 48

5.3 Đề xuất phương án giải quyết 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật của vít me – đai ốc bi

Bảng 4.3: Thông số động cơ AC Servo

Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật của hộp giảm tốc

Bảng 4.5: Bảng tra kích thước gối đỡ

Bảng 4.6: Bảng số thông số kỹ thuật của gối đỡ

Bảng 4.7: Bảng tra thông số kỹ thuật của khớp nối hoành đơn WQ-C68L54Bảng 4.8: Thành phần kim loại

Bảng 4.9: Cơ tính của thép hộp đen theo tiêu chuẩn ASTM

Bảng 4.10: Các thông số kỹ thuật của thép

Bảng 4.11: Thông số quan trọng mô phỏng cụm đẩy ống

Bảng 4.12: Các thông số của thép hộp

Bảng 4.13: Kết quả sau khi phân tích khung

Bảng 5.1: Thành phần kim loại của thép S45C

Bảng 5.2: Tóm tắt nguyên công chi tiết tấm trên

Bảng 5.3: Trình tự gia công

Bảng 6.1: Quá trình gia công bàn đỡ

Bảng 6.2: Quá trình gia công chi tiết đẩy

Bảng 6.3: Quá trình gia công các chi tiết cố định giảm giảm tốc

Bảng 6.4: Các bước gia công luynet

Bảng 6.5: Các bước gia công vít me

Bảng 6.6: Bảng thông số kiểm tra

Bảng 6.7: Nội dung thí nghiệm đẩy ống trên module đẩy

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Thiết kế chế tạo khuôn ống cục bộ

- Thành viên đề tài:

- Người hướng dẫn: TS Trần Minh Thế Uyên

2 Mục tiêu đề tài:

- Nghiên cứu tìm hiểu những công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại của nước ngoài,

từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã biết để hoàn thành

- Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục bộ

- Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt sự can thiệp của con người

- Ống sau khi uốn ra đảm bảo được chất lượng bề mặt cũng như tính thẩm mỹ cao

3 Tính mới và sáng tạo:

- Khuôn ống có thể thay đổi linh hoạt với từng đường kính ống khác nhau và đẩy hết được ống khi tới cuối hành trình

4 Kết quả nghiên cứu:

- Chi tiết đẩy có thể đẩy được hết ống;

- Máy hoạt động ổn định và thao tác vận hành đơn giản

- Sản phẩm uốn có chất lượng bề mặt tốt, ít bị móp, không bị trầy

Ngày 9 tháng 6 năm 2022

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề

tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Ngày 9 tháng 6 năm 2022

Người hướng dẫn

(kí, họ và tên)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Tầm quan trọng và tính thực tiễn của đề tài

Trong thời kì hội nhập kinh tế toàn cầu, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp là ngành kinh tế quan trọng, những năm gần đây có đóng góp lớn nhất cho ngân sách nhà nước, trở thành ngành xuất khẩu chủ đạo với tốc độ tăng trưởng ở mức cao

Cơ cấu các ngành công nghiệp có sự chuyển biến tích cực, một số ngành công nghiệp như: công nghiệp năng lượng, hóa chất, vật liệu xây dựng, cơ khí điện tử, khí đốt,… đã

và đang có những bước phát triển mạnh mẽ, góp phần tích cực trong giải quyết việc làm, chuyển dịch cơ cấu lao động, tăng năng suất, tạo ra cơ hội việc làm cho hàng triệu người lao động và nâng cao đời sống của người dân

Một trong những sự phát triển mạnh mẽ đó chính là ngành cơ khí nói chung và chế tạo máy nói riêngcó vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, chế tạo máy và công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành này phát

sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: hệ thống điện, nước; sản xuất ô tô, xe máy; xây dựng; dầu khí, hóa chất hay trong trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng

Trên thế giới hiện đã có nhiều nước đi đầu trong việc chế tạo máy uốn ống như: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, với loại máy khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến các loại tự động NC và CNC rất hiện đại với các kích thước ống và bán kính uốn rất đa dạng mang đến độ chính xác và năng suất rất cao

Ở Việt Nam cũng đã có nhiều loại máy uốn khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm được nhập khẩu từ nước ngoài nên giá thành còn rất cao Những sản phẩm trong nước

tự chế tạo chủ yếu là những loại máy thủ công và bán tự động, năng suất còn thấp chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước Vì vậy việc nghiên cứu, chế tạo máy uốn ống tự động

là nhu cầu cần thiết đối với thị trường trong nước, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trường trong nước trong các lĩnh vực công nghiệp góp phần thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác,

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó cùng với sự định hướng và hướng dẫn của thầy Phạm Sơn Minh, nhóm sinh viên chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu khoa học:

“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ỐNG CỤC BỘ”

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu tìm hiểu những công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại của nước ngoài,

từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã biết để hoàn thành đồ án

- Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục bộ cho máy uốn ống CNC

- Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt sự can thiệp của con người

- Bộ kẹp ống (dạng luynet) có thể thay đổi linh hoạt kích thước và chiều dài ống uốn làm cho các sản phẩm trở nên đa dạng hơn

- Ống sau khi uốn ra đảm bảo được chất lượng bề mặt cũng như tính thẩm mỹ cao

1.3 Nhiệm vụ đề án

- Thiết kế, chế tạo bộ đẩy ống với lực đẩy lớn nhất là 1500kg

- Bộ đẩy ống có thể thay đổi linh hoạt với từng đường kính ống khác nhau và đẩy hết được ống khi tới cuối hành trình

- Thiết kế, chế tạo cơ cấu giữ cho ống không bị gãy, trầy xước, biến dạng trong quá trình tạo hình

- Thiết kế cơ cấu giữ ống có thể gia công dễ dàng và có thể tùy chỉnh được với các đường kính ống khác nhau

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Tổng quan về máy uốn ống

2.1.1.1 Khái niệm về uốn ống

Uốn ống là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực được sử dụng để tạo thành những biên dạng hay những đường cong với bán kính bất kì cho ống

Máy uốn ống là loại máy sử dụng nhiều công nghệ từ đơn giản tới phực tạp, tích hợp nhiều tính năng như nắn, bẻ, uốn để biến những phôi kim loại thành những sản phẩm có kích thước và hình dáng đáp ứng nhu cầu sử dụng

Hiện nay có rất nhiều sản phẩm uốn làm từ những vật liệu khác nhau chứ không đặc thù là ống bằng sắt thép hay inox Ví dụ uốn những ống dẫn dầu bằng thép hợp kim niken hoặc trong những ngành công nghiệp hàng không vũ trụ người ta dùng hợp kim Titan để làm phôi uốn Phôi uốn sắt thép inox được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

ô tô, vận tải hoặc trong xây dựng

2.1.1.2 Lịch sử về ngành uốn

Máy uốn là một sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo dùng để uốn những phôi liệu thành những sản phẩm có ích cho đời sống của con người Nó góp phần đáng kể vào việc giảm sức lao động của con người trong quá trình làm ra sản phẩm

Máy uốn có rất nhiều loại và được dùng phổ biến ở rất nhiều nước trên thế giới trong

đó có cả Việt Nam chúng ta

Máy uốn ống có nhiều loại như máy uốn ống bằng tay, máy uốn ống bằng thủy lực, máy uốn ống bằng điện, máy uốn ống bằng điện thủy lực,…

Sự phát triển của máy uốn ngày càng mạnh, trước đây mấy chục năm những sản phẩm uốn chỉ tạo nên bằng tay rồi sau đó phát triển dần lên uốn bằng máy để giảm sức người và uốn bán tự động rồi đến tự động cho tới tận khâu cấp phôi

2.1.2 Những vấn đề liên quan đến uốn

2.1.2.1 Vật liệu làm phôi uốn

Máy uốn ngày nay được chế tạo đa dạng phù hợp cho nhiều loại phôi uốn như thanh rỗng, thanh đặc, thép hộp, thép cán, ống đặc và ống cán

Nói chung, hầu hết các kim loại phổ biến đều có thể uốn nguội miễn là chúng có độ giãn đủ để đạt được góc và bán kính mong muốn trước khi đạt ngưỡng chịu đựng Vật liệu thường được tạo hình dễ dàng bao gồm thép cacbon thấp và thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng Các thao tác tạo hình đơn giản có thể được dùng đối với Magie, Titan, hợp kim đồng và niken Các dụng cụ và kỹ thuật uốn đặc biệt cho phép uốn một

số kim loại được gọi là exotic và vật liệu chịu lửa

Bảng 2.1: Thép cacbon và thép hợp kim chuẩn AISI (Viện thép Hoa Kỳ)

Các loại và thành phần hóa học

grades, nonsulphurized and nonphosphorized

resulphurized and rephosphorized

Mác thép trên bảng trên được dùng nhiều ở thị trường Châu Mỹ về chất lượng thì không cần bàn cãi, còn chủ yếu ở thị trường Việt Nam sử dụng mác kim loại theo tiêu chuẩn ISO Và ống inox mác 3xx Ví dụ ống inox 304 là loại ống inox tầm trung giá thành rẻ được bán phổ biến trên thị trường Việt Nam

2.1.2.2 Các phương pháp uốn phổ biến

Uốn quay là phương pháp phổ biến nhất sử dụng trên máy uốn quay, cái mà có thể được cấp bằng năng lượng (thủy lực, khí nén, điện/cơ khí), điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng chương trình số Máy đó giải quyết khoảng 95% về sự hoạt động của máy uốn ống Các dụng cụ cần thiết cho uốn cong bao gồm khối tạo hình uốn, khuôn kẹp

Trong uốn quay, phôi được gắn chặt khối tạo hình uốn bằng khuôn kẹp Khi khuôn uốn cong quay, nó tạo hình ngược lại cho phôi bằng khuôn ép, nếu cần thiết ngăn chặn gãy phôi sẽ có trục gá bên trong Khuôn ép có thể cố định hoặc di chuyển với phôi để loại bỏ ma sát trượt

Hình 2.1: Nguyên lý uốn quay

Uốn cuộn phương pháp uốn đơn giản để uốn một hình tròn đều Nguyên lý của ống uốn cuộn là ba con lăn tạo hình có cùng đường kính được sử dụng Chúng được sắp xếp theo hình chóp trong các mặt phẳng thẳng đứng hoặc nằm ngang

Tất cả các máy uốn cuộn sử dụng cùng một nguyên tắc cơ bản giống nhau áp dụng lực giữa ba con quay Để đạt được bán kính khác nhau bằng cách thay đổi vị trí của một hoặc hai trong số các con quay này Phôi đi vào con quay và áp lực quay làm cho nó sinh ra biến dạng mặt dưới của con quay trung tâm

Hình 2.2: Uốn cuộn

Hình 2.3: Máy uốn cuộn dọc và ngang

Uốn ép hay uốn nén là một phương pháp uốn lâu đời nhất sử dụng một khuôn ép và tiến hành ép ống sát vào khuôn đẻ ra được hình dạng theo như khuôn ép

Ống được đặt trên cụm wing type die Các khuôn đồng thời tách ra và xoay với ống

khi nó bị tác dụng lực và uốn cong với áp suất được áp dụng bởi khuôn ram giảm dần

Xi lanh đệm duy trì mô-men xoắn không đổi trên wing die Lực đệm này giữ phôi trong

khuôn dưới áp suất phù hợp, kiểm soát ống chính xác

Khuôn ram di chuyển thẳng xuống dưới tác dụng lên wining die Khi ram tạo áp lực xuống dưới, wining die quay trên trục quay, tạo áp lực hướng lên so với xi lanh đệm

được gắn ở mỗi bên của máy ép Máy có một điểm dừng sâu cung cấp một số vị trí để thay đổi hành trình của ram và góc uốn

Hình 2.4: Máy uốn ép dọc

Ưu điểm chính của uốn ép là khả năng sản xuất cao Uốn thường có thể được thực hiện nhanh hơn ba đến bốn lần so với thiết bị thông thường Máy uốn ép sử dụng công

cụ đơn giản và nhanh chóng và dễ dàng thiết lập

Hình 2.5: Biên dạng dễ gặp trong uốn ép

2.1.2.3 Những lưu ý cần thiết khi lập phép uốn

• Bán kính đường tâm sau khi uốn

Bán kính đường tâm là bán kính của đường tròn tâm đi qua góc uốn và là bội số của đường kính ngoài của ống Bán kính này được chọn là 3D, 2D, hoặc D trong đó D là đường kính ngoài của ống Ví dụ ống có đường kính 2 in (50.8 mm) bán kính đường tâm 2D sẽ là 4 in (101.6 mm) Đôi khi chỉ cần một thay đổi nhỏ có thể khiến việc uốn trở nên đơn giản hơn rất nhiều Ví dụ ống có đường kính 5/16 in (7.9 mm) uốn 3D bán kính uốn sẽ là 15/16 in (23.8 mm) nhưng ta nên chọn bán kính đường tâm 1in vì công

cụ uốn và hoạt động sản xuất sẽ đơn giản hơn rất nhiều

Đối với các bán kính lớn chẳng hạn như 3D, 4D, 5D hoặc lớn hơn nữa có thể tùy thuộc vào ý định của người thiết kế Bán kính lớn hơn yêu cầu độ dãn dài ít hơn và mất

ít vật liệu hơn Ví dụ trong hình 1-3 bán kính đường tâm 4D đối với ống 2 in (50.8 mm) yêu cầu vật liệu ít hơn 1.71 in (43.4 mm) so với uốn 2D Bán kính uốn 4D sẽ chiếm

nhiều không gian như trong hình 1-3 Khi chọn bán kính cung bằng bội số nên chọn theo tiêu chuẩn để dễ mua công cụ hơn tiết kiệm chi phí chế tạo

Hình 2.6: Bán kính đường tâm

• Độ dày bị mỏng đi sau khi uốn

Lượng thành ngoài của ống sẽ bị giảm hoặc mỏng đi trong khu vực uốn cong phụ thuộc vào tỷ lệ giữa đường tâm bán kính của chỗ uốn cong và đường kính ống Tỷ lệ này do bị chịu ảnh hưởng trực tiếp của ma sát và lượng làm phẳng cho phép ở khúc uốn cong Ma sát được đưa vào khi ống được kéo qua trục tâm Việc xuất hiện ma sát là do lực tác dụng bởi áp suất bộ uốn và việc sử dụng chất bôi trơn trên các dụng cụ hoặc ống cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lượng ma sát Ma sát luôn xuất hiện với nhiều lượng khác nhau trong bất kỳ sự uốn cong nào

• Chiều dài kẹp chặt

Độ dài kẹp chặt giữa các lần uốn Hạn chế những phép uốn kết hợp vì uốn kết hợp được thiết kế sát nhau do đó không đủ vật liệu để kẹp chặt giữa các lần uốn Do đó vật liệu sẽ trượt trong lần uốn thứ hai Hầu hết cách uốn như thế sẽ dẫn đến nếp nhăn Lượng chiều dài kẹp chặt cần thiết để phân phối áp lực đủ tránh biến dạng ống, điều này phụ thuộc vào loại vật liệu, đường kính, bề dày, chất lượng bề mặt và bán kính đường tâm cần thiết

Trong một số trường hợp nhất định, có một số phương pháp giúp ống không bị trượt trơn như sử dụng khuôn kẹp có răng cưa, hoặc sử dụng bu lông vặn chặt (knurled clamp die) tăng lực kẹp cho khuôn kẹp Ngoài ra còn có những cách khác như chèn nhựa, bụi mài mòn hoặc vải vào chỗ kẹp Những cách trên dều có mục đích là làm tăng hệ số ma sát giữa ống và khuôn kẹp

Bảng 2.2: Chiều dài kẹp chặt tham khảo

Bán kính cung uốn Bề dày ống, in (mm) Chiều dài kẹp chặt

đã được chế tạo với đòn bẩy để xử lý ống 2 in (50.8 mm), uốn thủ công thường phù hợp cho ống 1 in (25.4 mm) hoặc ống nhỏ hơn

Vận hành máy uốn cầm tay yêu cầu người vận hành đặt ống trong khu vực dụng cụ ngay tại vị trí cần uốn, chỉnh dụng cụ vào vị trí, và kéo bằng sức, cơ cấu máy sẽ tạo ra một uốn cong Các máy đơn giản có một mặt số, thước đo hoặc cử dừng có thể điều chỉnh để tạo ra một phép uốn mong muốn Khi có nhiều hơn một phép uốn cho mỗi sản phẩm, người vận hành phải lập thông tin cho điểm uốn tiếp theo và lặp lại quá trình điều chỉnh góc uốn thứ hai như mong muốn Uốn thủ công sử dụng tốt nhất đối với:

Hình 2.7: Thiết bị uốn cuộn thủ công

2.1.3.2 Uốn bán tự động

Máy uốn ống bán tự động về cơ bản là kết hợp động cơ thủy lực hoặc động cơ điện

và máy uốn Các linh kiện có sẵn trong nhiều kích cỡ và hình dạng, và với nhiều đặc trưng

Máy uốn bán tự động cơ bản nhất dừng uốn bằng cách kết nối với bảng điều khiển Dừng một cách chủ động bằng cách thiết lập các công tắc hành trình hoặc bằng hệ thống role điện từ Những máy này yêu cầu định vị thủ công dụng cụ hoặc cung cấp năng lượng cho hệ thống định vị thông qua bảng điều khiển Máy được vận hành thông qua một nút ấn và máy uốn theo giá trị góc đã thiết lập trước Sau khi uốn xong, người vận hành lập lập thông số đến vị trí uốn tiếp theo, thực hiện lại chuỗi lúc nãy và quá trình uốn được lặp lại

Máy uốn bán tự động tiên tiến hơn gần giống như điều kiển máy CNC Các nhà sản xuất máy uốn hiện đang cải tiến để giảm bớt những nhược điểm cơ bản của máy

- Ưu điểm đáng kể của thiết bị uốn bán tự động này so với máy thủ công là:

• Tăng khả năng làm việc

• Ít thao tác thủ công hơn

• Nhiều sự lựa chọn hơn

• Phù hợp với ống to hơn

• Máy tiêu chuẩn chính xác hơn

• Có khả năng ứng dụng rộng hơn

- Nhược điểm là:

• Yêu cầu người vận hành phải làm quen với máy tính có kinh nghiệm

Máy uốn CNC được định nghĩa là máy uốn ống tự động Người vận hành đưa cho máy một chi tiết, kích hoạt nút khởi động và máy uốn cong chi tiết đó Sau đó người vận hành tháo chi tiết đó ra và thực hiện lắp chi tiết khác lên, lặp lại thao tác

Hình 2.9: Máy uốn CNC 3D

- Ưu điểm của máy uốn CNC là:

• Độ chính xác và độ lặp tối đa;

• Đầu vào lao động thấp cho chuỗi sản xuất;

• Nhanh chóng thay đổi sản phẩm;

• Tính linh hoạt;

• Khả năng uốn chi tiết phức tạp

- Nhược điểm là:

• Giá máy cao;

• Yêu cầu người vận hành có trình độ;

• Bộ phận bảo trì bị chuyên môn cao;

• Phí vận chuyển cao

2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam

2.2.1 Máy uốn ống trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới thiết bị uốn ống kim loại rất đa dạng từ thủ công đến máy sử dụng hệ thống điều khiển bán tự động hay máy uốn CNC có thể uốn với nhiều bán kính cong, hình dạng, đường kính và chiều dài ống khác nhau với chất lượng, độ chính xác

và năng suất rất cao

Hình 2.10: Máy uốn ống dùng pin, loại cầm tay

Loại máy uốn ống cầm tay dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ hoặc dùng trong gia đình để uốn những ống có đường kính đơn giản, năng suất thấp

Hình 2.11: Máy uốn ống một đầu bán tự động NC

Máy uốn bán có một số thao tác người dùng vẫn phải sử dụng phương pháp thủ công, ví dụ như đổi hướng ống uốn Máy sử dụng hệ thống thủy lực để vận hành nên người dùng không cần phải thao tác quá nhiều, hoàn toàn có thể tiết kiệm được nhiều thời gian và sức lực

Máy được điều khiển bởi máy vi tính và được điều khiển bằng thủy lực hoặc động

cơ điện và nó có thể uốn các loại máy uốn ống khác nhau với góc uốn khác nhau Một số máy uốn tự động CNC do các công ty của Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan sản xuất rất hiện đại, tự động hoàn toàn trong quá trình tạo hình và uốn được những hình dáng rất phực tạp

Hình 2.12: Máy uốn ống điện thủy lực CNC

Hình 2.13: Máy uốn ống CNC dạng tự do

2.2.2 Máy uốn ống trong nước

Hiện nay, trong nước cũng có một số công ty sản xuất máy uốn ống kim loại nhưng vẫn chưa có công ty nghiên cứu và chuyên sản xuất về máy uốn CNC do vậy tài liệu cũng như chủng loại còn hạn chế Ở nước ta chỉ có các cơ sở nhỏ lẻ, thiết bị không hiện đại, năng suất thấp, chất lượng, thẫm mỹ không cao nên không đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như cạnh tranh với nước ngoài

Hình 2.14: Máy uốn ống thủy lực 3 trục

Hình 2.15: Máy uốn ống 1 trục

Ưu điểm của các loại máy này là chế tạo đơn giản, vốn đầu tư thấp Tuy nhiên, các loại máy này có nhiều nhược điểm đó là: Độ chính xác thấp, không thể gia công ống có đường kính lớn, hình dạng hạn chế Loại máy này chỉ phù hợp trong sản xuất nhỏ lẻ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHUÔN ỐNG CỤC BỘ

3.1 Tham khảo từ thực nghiệm và đưa ra yêu cầu đối với thiết kế khuôn ống cục

bộ

Để có thể đưa ra được yêu cầu thiết kế cho khuôn ống nhóm đã tiến hành đi thực nghiệm ngoài thực tế với máy uốn ống cnc 3 trục và kết hợp nghiên cứu tài liệu về máy uốn ống, từ đó đưa ra những những yêu cầu cho thiết kế:

(1) Thiết kế bộ kẹp giữ ống để ống không bị gãy:

Khi cụm đẩy đẩy đẩy ống vào khu vực tạo hình, do hành hành trình đẩy quá dài và ống không được cố định chắc chắn nên xảy ra hiện tượng gãy ống Nên yêu cầu thứ nhất của Module đẩy cố định chắc chắn để ống không bị gãy và trầy trước trong quá trình tạo hình

Hiện tượng gãy ống

Khu vực tạo hình

Cụm đẩy ống

Hình 3.1: Hiện tượng gãy ống khi tạo hình

(2) Cụm đẩy ống có thể đẩy hết ống khi đã tới cuối hành trình:

Yêu cầu thứ 2 là Module đẩy có thể thực hiện đẩy hết ống ra khi đi tới cuối hành trình

do cụm đẩy chạm bộ kẹp ống không thể đẩy ống ra hết, gây ra thừa ống và lãng phí

Khu vực tạo hình

Bộ kẹp ống Ống còn dư

Hình 3.2: Ống không được đẩy ra hết khi uốn

(3) Bộ kẹp ống có thể điều chỉnh phù với nhiều đường kính ống khác nhau (4) Thiết kế ưu tiên tính đơn giản và dễ gia công

3.2 Các phương án thiết kế

3.2.1 Phương án 1: Uốn bằng phương pháp đẩy ống từ dưới lên và kẹp ống bằng

bộ kẹp tự động

Bộ kẹp ống tự động

Hình 3.3: Máy uốn ống 3 trục CNC

Cụm đẩy ống của phương án này được tham khảo dựa trên máy uốn ống CNC 3D của hãng NISSIN sử dụng nguyên lý đẩy phôi ống từ sau đến cụm tạo hình Máy sử dụng động cơ điện để quay vít me đai ốc đẩy ống từ đầu tới cuối hành trình Dọc theo chiều dài ống là cơ cấu kẹp chặt tự động để tránh biến dạng và cong vênh trong quá trình uốn Việc phân tích, xây dựng các chuyển động cần thiết biểu hiện tại hình dưới

Hình 3.4: Nguyên lý hoạt động của phương án 1

Bộ đẩy ống được đặt ở cuối ống và được lắp ráp với bộ truyền vít me - đai ốc, động

cơ quay làm cho bộ đẩy ống đi tới Trong quá trình đẩy ống, sử dụng cơ cấu kẹp chặt ống để giữ không cho ống bị biến dạng, cong vênh

Phân tích về cơ cấu kẹp này, bộ kẹp được chia thành những đoạn nhỏ tiếp xúc với ống để giảm ma sát Vật liệu để chế tạo bộ kẹp có khả năng tự bôi trơn khi tiếp xúc với ống tránh gây ra mat sát, trầy xước ống Cơ cấu kẹp tự động rất tiện lời trong việc thay ống và cấp phôi Nhưng có một số nhược điểm:

• Cơ cấu kẹp tự động làm tăng chi phí chế tạo máy

• Vật liệu chế tạo đòi hỏi khả năng tự bôi trơn để giảm thiểu ma sát

3.2.2 Phương án 2: Thay đổi cơ cấu kẹp ống và đẩy ống

Hướng đẩy ống

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động của phương án 2

Đây là phương án thay đổi cơ cấu kẹp ống từ phương án 1 Với việc thay đổi cơ cấu kẹp ống bằng các luynet được chế tạo riêng lẻ thay vì sử dụng cơ cấu kẹp tự động Luynet được đặt dọc theo chiều dài ống, ở đầu mỗi chấu của luynet là một ổ lăn giúp biến ma sát trượt thành ma sát lăn, các chấu có thể tùy chỉnh lên xuống để thay đổi đường kính ống uốn lớn nhỏ khác nhau

Cụm đẩy ống được chế tạo dài hơn để có thể đẩy được hết ống khi đai ốc đã đi đến cuối hành trình

3.2.3 Phương án 3: Thay đổi cơ cấu kẹp ống

Hình 3.6: Phương án 3

Phương án này sử dụng cụm đẩy ống như phương án 1, chỉ khác ở phần kẹp ống Thiết kế luynet bằng 2 nửa mặt cong kẹp vào ống ở vị trí hai bên gọi là ốp ống Nhiều thanh giữ được hàn liên tiếp với ốp ống khiến luynet trở thành một chi tiết lớn không tách rời điều chỉnh được Trạng thái tiếp xúc trong phương pháp này tiếp xúc mặt gây ra ma sát lớn trong quá trình tạo hình

Khó khăn lớn nhất của phương án này là yêu cầu độ chính xác cao khi hàn nhiều luynet lại Nếu không căng chỉnh tốt có thể làm cong vênh luynet và ống được đẩy không thẳng Trong quá trình hàn có thể làm vênh miếng ốp

3.3 Lựa chọn phương án

Bảng 3.1: So sánh ưu nhược điểm của các phương án

• Được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp

tự động rất tiện lợi trong việc thay ống

• Bộ kẹp chia thành nhiều đoạn nhỏ giúp giảm ma sát và được làm bằng vật liệu tự bôi trơn

• Tính thẩm mỹ cao

+ Luynet:

• Yêu cầu cơ cấu kẹp chặt được điều khiển tự động đòi hỏi kinh nghiệm chế tạo cao

• Chi phí chế tạo lớn

• Vật liệu tự bôi trơn đắ.t đỏ

Phương án 2

+ Cụm đẩy ống dài có thể đẩy ống

đi xa khi đai ốc đã đi hết hành trình

+ Luynet:

• Chi phí rẻ

• Vật liệu có sẵn trên thị trường

• Phương pháp gia công đơn giản

• Cân nặng nhẹ

• Lực ma sát sinh ra thấp do sử dụng các con lăn

• Thiết kế đơn giản

• Sử dụng những phương pháp hàn không yêu cầu tay nghề cao

• Có thể điều chỉnh cho ống có đường kính lớn nhỏ khác nhau

+ Cụm đẩy yêu cầu gá đặt trước khi hàn phức tạp

+ Luynet:

• Yêu cầu khối lượng gia công cắt gọt lớn

• Nhiều chi tiết trong luynet

• 3 chấu của luynet khó gá đặt góc 120o khi hàn

Phương án 3

+ Cụm đẩy ống dài có thể đẩy ống

đi xa khi đai ốc đã đi hết hành trình

• Thiết kế thụ động không linh hoạt cho tinh chỉnh

• Dễ sai lệch trong quá trình hàn

• Hàn là phương pháp chủ yếu được sử dụng

• Không thể thay đổi đường kính ống

• Đánh giá và lựa chọn nguyên lý:

Ở phương án 2, việc thiết kế về mặt tổng thể và gia công chế tạo dễ dàng hơn với điều kiện hiện có và những kiến thức nhóm chúng em được học ở trường

» Chính vì thế, nhóm em chọn phương án 2 là phương án để thiết kế, chế tạo