(TIỂU LUẬN) đồ án tốt NGHIỆP THIẾT kế – CHẾ tạo MODULE tạo HÌNH ỐNG CHO máy uốn ỐNG CNC

Nước ta đang trên đà phát triển ngành công nghiệp nặng lượng ống sử dụng cho các ngành công nghiệp là tương đối lớn tuy nhiên lượng ống sản suất trong nước phần lớn từ các loại máy uốn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

  

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ – CHẾ TẠO MODULE TẠO HÌNH ỐNG

CHO MÁY UỐN ỐNG CNC

SVTH : PHẠM MINH ĐỨC 17144075

NGUYỄN ĐỨC THIÊN 17144154 Khóa : 2017 – 2021

Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí

GVHD : ThS NGUYỄN TRỌNG HIẾU

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

  

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ – CHẾ TẠO MODULE TẠO HÌNH ỐNG

CHO MÁY UỐN ỐNG CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN TRỌNG HIẾU

Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Đức MSSV: 17144075 ĐThoại: 0358047658

Nguyễn Đức Thiên MSSV: 17144154 ĐThoại: 0367896524

1 Tên đề tài:

Thiết kế chế tạo module tạo hình ống cho máy uốn ống CNC

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tài liệu về uốn ống

- Tài liệu về thiết kế chế tạo máy

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ tạo hình ống

- Thiết kế module tạo hình ống

- Lập quy trình công nghệ gia công các chi tiết phi tiêu chuẩn

- Chế tạo các chi tiết phi tiêu chuẩn

- Lắp ráp và thử nghiệm module

4 Sản phẩm:

- Module tạo hình ống cho máy uốn ống CNC

- Kết quả thử nghiệm (video clip)

- Báo cáo đồ án tốt nghiệp

5 Ngày giao đồ án: 8 – 3 – 2021

6 Ngày nộp đồ án: 8 – 6 – 2021

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

NGUYỄN TRỌNG HIẾU

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỒI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NGÀNH: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

***

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Sinh viên 1: Phạm Minh Đức MSSV: 17144075 Sinh viên 2: Nguyễn Đức Thiên MSSV: 17144154 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo module tạo hình ống cho máy uốn ống CNC Họ và tên giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Trọng Hiếu Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN: 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3 Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

4 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(ký, ghi rõ họ tên)

1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

4 Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỒI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NGÀNH: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*** PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Sinh viên 1: Phạm Minh Đức MSSV: 17144075 Sinh viên 2: Nguyễn Đức Thiên MSSV: 17144154 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo module tạo hình ống cho máy uốn ống CNC Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá:

7 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(ký, ghi rõ họ tên)

1 Hình thức và kết cấu ĐATN 30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

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

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

4 Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10

có được những kinh nghiệm quý báu để có thể giúp ích cho bản thân sau này và chúng

em cũng xin được gửi lời cám ơn của mình đến với tất cả thầy, cô đã giúp đỡ chúng

em trong suốt bốn năm học tại trường vì đã giúp cho chúng em có được nhiều kiến thức cơ sở, tạo nền tảng vững mạnh để có khả năng thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Cuối cùng, em xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Trọng Hiếu đã trực tiếp hướng dẫn, giúp chúng em vượt qua những khó khăn trong khoảng thời gian thực hiện độ án tốt nghiệp của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Sinh viên thực hiện Phạm Minh Đức Nguyễn Đức Thiên

đó tạo nên bán kính uốn cho ống

Phương án thiết kế gồm 3 cụm chính ứng với chuyển động theo hệ tọa độ Descartes 3 trục X, Y và Z của bạc di động với hành trình chuyển động trục X và Y

là 50mm và trục Z là 10mm tính từ tâm của 2 chi tiết bạc

Giới hạn đề tài là uốn được ống inox 304 với bán kính ống ∅19 với độ dày thành ống là 0.8mm với yêu cầu ban đầu khoảng cách lệch tâm của 2 bạc phải nhỏ hơn bán kính ống

Kết quả đạt được sau 3 tháng thực hiện đề tài, chúng em đã hoàn thiện được các công việc sau

- Hoàn thiện được mô hình thiết kế 3D cho module tạo hình ống trên phần mềm Autodesk Inventor

- Xuất bản vẽ và chế tạo các chi tiết phi tiêu chuẩn cho module tạo hình

- Lắp ráp hoàn thiện module và chạy thử theo hành trình đề ra ban đầu

Sinh viên thực hiện

Phạm Minh Đức Nguyễn Đức Thiên

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC HÌNH VẼ vi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài: 1

1.2 Lý do chọn đề tài: 1

1.3 Mục đích của đồ án: 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

2.1 Cơ sở lý thuyết về máy uốn kim loại: 2

2.1.1 Khái niệm về uốn: 2

2.1.2 Lịch sử phát triển của máy uốn ống: 2

2.1.3 Vật liệu làm phôi uốn: 2

2.1.4 Các phương pháp uốn phổ biến: 3

2.1.5 Những dữ kiện cần lưu ý khi thiết lập phép uốn: 6

2.2 Tổng quan về các thiết bị uốn trên thị trường: 8

2.2.1 Thiết bị uốn bằng tay: 8

2.2.2 Máy uốn bán tự động: 9

2.2.3 Máy uốn ống CNC: 10

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MODULE TẠO HÌNH ỐNG 12

3.1 Yêu cầu đặt ra đối với module tạo hình ống: 12

3.2 Ý tưởng thiết kế ban đầu: 12

3.2.1 Tham thảo cơ cấu dẫn động được sử dụng phổ biến hiện nay: 12

3.2.2 Tham khảo nguyên lý uốn: 14

3.2.3 Kết luận, lên phương án thiết kế cho module tạo hình ống: 15

3.3 Thiết kế, chọn phương án thiết cho trục Z1: 15

3.4 Thiết kế, chọn phương án thiết kế cho trục X và trục Y: 17

3.5 Thiết kế, chọn phương án thiết kế đối với bộ phận cố định ống: 22

3.6 Thiết kế khung máy cho module tạo hình ống: 24

3.7 Tính toán hệ thống truyền động cho module tạo hình ống: 25

3.8 Tính toán, chọn động cơ: 39

3.9 Tính toán, chọn ray trượt: 43

3.10 Chọn các chi tiết tiêu chuẩn khác: 49

3.11 Hoàn thiện thiết kế module tạo hình ống: 52

3.12 Phân tích độ bền cho module tạo hình ống: 54

CHƯƠNG 4: CHỌN VẬT LIỆU VÀ LÊN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 63

4.1 Chọn vật liệu cho phôi: 63

4.2 Quy trình công nghệ gia công chi tiết: 64

4.2.1 Quy trình gia công tấm tạo hình: 66

4.2.2 Quy trình gia công bàn trượt Z1: 70

4.2.3 Quy trình gia công khung đỡ trục XY: 75

4.2.4 Quy trình gia công bạc tạo hình: 90

4.2.5 Quy trình gia công bạc cố định: 94

CHƯƠNG 5: LẮP RÁP, CHẠY THỬ VÀ KIỂM NGHIỆM HÀNH TRÌNH 98

5.1 Lắp ráp module tạo hình: 98

5.2 Thử nghiệm chạy module, kiểm nghiệm cảm biến và hành trình đi được của module theo yêu cầu ban đầu: 106

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 110

6.1 Kết quả đạt được: 110

6.2 Kết quả chưa đạt được: 110

6.3 Đề xuất hướng phát triển của đề tài: 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3 1: So sánh ưu nhược điểm của hai hệ thống truyền động 26

Bảng 3 2: Lực dọc trục và thời gian hoạt động 29

Bảng 3 3: Thông số kĩ thuật vít me – đai ốc bi của trục X 31

Bảng 3 4: Lực dọc trục và thời gian hoạt động 33

Bảng 3 5: Thông số kỹ thuật vít me – đai ốc bi của trục Y 34

Bảng 3 6: Lực dọc trục và thời gian hoạt động 36

Bảng 3 7: Thông số kỹ thuật vít me – đai ốc bi của trục Z1 38

Bảng 3 8: So sánh ưu nhược điểm của hai loại động cơ 39

Bảng 3 9: Thông số cơ bản của động cơ 42

Bảng 3 10: So sánh hai loại thanh trượt sử dụng phổ biến hiện nay 43

Bảng 3 11: Bảng tra kích thước ray trượt vuông và con trượt có tai 48

Bảng 3 12: Bảng tra tải trọng moment tĩnh cho phép tác dụng lên ray trượt 48

Bảng 3 13: Thông số hộp giảm tốc bánh răng hành tinh dạng vuông góc 50

Bảng 3 14: Thông số kích thước của áo vít me bi 51

Bảng 3 15: Thông số kích thước gối đỡ 51

Bảng 3 16: Thông số kích thước khớp nối mềm của trục Z1 và trục X 52

Bảng 3 17: Thông số kích thước khớp nối ống thổi của trục Y 52

Bảng 3 18: Thông số của thép kết cấu được lấy trong phần mềm ansys 55

Bảng 3 19: Bảng số liệu để thiết lập điều kiện làm việc của mô hình 61

Bảng 3 20: Kết quả ứng suất tương đương lớn nhất của hai trường hợp 62

Bảng 4 1: Bảng cơ tính thép tấm S45C 63

Bảng 4 2: Bảng tóm tắt chế độ cắt tấm tạo hình 68

Bảng 4 3: Một số hình ảnh trong quá trình gia công tấm tạo hình 68

Bảng 4 4: Bảng tóm tắt chế độ cắt bàn trượt Z1 72

Bảng 4 5: Một số hình ảnh trong quá trình gia công bàn trượt Z1 72

Bảng 4 6: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công khung đỡ 79

Bảng 4 7: Một số hình ảnh trong quá trình gia công khung đỡ 79

Bảng 4 8: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công thanh ray dài 84

Bảng 4 9: Một số hình ảnh trong quá trình gia công thanh ray dài 84

Bảng 4 10: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công thanh ray ngắn 87

Bảng 4 11: Một số hình ảnh trong quá trình gia công thanh ray ngắn 87

Bảng 4 12: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công chi tiết đế đỡ 90

Bảng 4 13: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công chi tiết bạc tạo hình 93

Bảng 4 14: Một số hình ảnh trong quá trình gia công bạc tạo hình 93

Bảng 4 15: Bảng tóm tắt chế độ cắt gia công chi tiết bạc cố định 97

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2 1: Nguyên lý uốn hình – quay 3

Hình 2 2: Uốn ram 4

Hình 2 3: Nguyên lý cơ bản của uốn ép dọc 5

Hình 2 4: Nguyên lý uốn cuộn 6

Hình 2 5: Nguyên lý uốn vuốt 6

Hình 2 6: Bán kính đường tâm 7

Hình 2 7: Thiết bị uốn bằng tay 8

Hình 2 8: Máy uốn ống bằng thủy lực 9

Hình 2 9: Máy uốn ống bán tự động sử dụng 3 con lăn 10

Hình 2 10: Máy uốn ống CNC 11

Hình 2 11: Máy uốn ống 3D CNC của hãng Nissin 11

Hình 3 1: Máy CNC mini 12

Hình 3 2: Bàn trượt vít me – ray trượt dẫn hướng TLM150-S 14

Hình 3 3: Nguyên lý hoạt động của đầu uốn 14

Hình 3 4: Sơ bộ hành trình di chuyển Z1 15

Hình 3 5: Phương án thiết kế 1 của trục Z1 16

Hình 3 6: Phương án thiết kế 2 của trục Z1 17

Hình 3 7: Sơ bộ hành trình di chuyển của trục X và trục Y 18

Hình 3 8: Phương án thiết kế 1 của trục X 18

Hình 3 9: Phương án thiết kế 2 của trục X 19

Hình 3 10: Phương án thiết 1 của trục Y 20

Hình 3 11: Phương án thiết kế 2 của trục Y 21

Hình 3 12: Phương án thiết kế 1 của bộ phận cố định ống 22

Hình 3 13: Phương án thiết kế 2 của bộ phận cố định ống 23

Hình 3 14: Khung máy module tạo hình ống 24

Hình 3 15: Một số bộ truyền phổ biến 26

Hình 3 16: Trục vít me – đai ốc bi 28

Hình 3 17: Kích thước vít me – đai ốc bi của trục X 30

Hình 3 18: Kích thước vít me – đai ốc bi trục Y 34

Hình 3 19: Kích thước vít me – đai ốc bi của trục Z1 38

Hình 3 20: Động cơ servo AC 43

Hình 3 21: Sơ đồ lực tác động lực trục Z1 44

Hình 3 22: Sơ đồ lực tác động lực trục X 45

Hình 3 23: Sơ đồ lực tác động lực trục Y 47

Hình 3 24: Kích thước ray trượt vuông và con trượt có tai 48

Hình 3 25: Moment tĩnh cho phép tác dụng lên ray trượt theo các hướng 48

Hình 3 26: Hộp giảm tốc VRSF sử dụng cho trục Z1 và trục X 49

Hình 3 27: Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh dạng vuông góc cho trục Y 49

Hình 3 28: Kích thước hộp giảm tốc bánh răng hành tinh dạng vuông góc PGRH42 50

Hình 3 29: Kích thước áo của đai ốc vít me bi 50

Hình 3 30: Kích thước gối đỡ UCP 204 51

Hình 3 31: Kích thước khớp nối mềm của trục Z1 và trục X 52

Hình 3 32: Kích thước khớp nối ống thổi của trục Y 52

Hình 3 33: Module tạo hình ống sau khi hoàn thiện thiết kế 53

Hình 3 34: Nguyên lý uốn của module tạo hình ống 54

Hình 3 35: Mô hình khung máy được đưa vào phần mềm ansys 55

Hình 3 36: Những vùng được chia lưới với Element Size 15 mm 56

Hình 3 37: Những vùng được chia lưới với Element Size 20 mm 56

Hình 3 38: Kết quả chia lưới của khung máy 57

Hình 3 39: Cố định cho khung máy 58

Hình 3 40: Đặt lực cho khung máy 58

Hình 3 41: Biến dạng toàn phần của khung máy 59

Hình 3 42: Ứng suất tương đương của khung máy 59

Hình 3 43: Mô hình bài toán khi đưa vào phần mềm ansys 60

Hình 3 44: Kết quả chia lưới của mô hình bài toán 61

Hình 3 45: Ứng suất tương đương của hai trường hợp 62

Hình 4 1: Phôi sau khi được cắt và cung cấp từ bên ngoài 64

Hình 4 2: Phôi được phân loại theo bản vẽ 64

Hình 4 3: Máy phay đứng manford 4ks 65

Hình 4 4: Máy tiện ren vạn năng mascut ma1840 66

Hình 4 5: Bản vẽ chi tiết của tấm tạo hình 66

Hình 4 6: Bản vẽ đánh số 67

Hình 4 7: Chi tiết tấm đỡ tạo hình sau khi hoàn thiện 70

Hình 4 8: Bản vẽ chi tiết bàn trượt Z1 70

Hình 4 9: Bản vẽ đánh số 71

Hình 4 10: Chi tiết bàn trượt trục Z1 sau khi hoàn thiện 75

Hình 4 11: Khung đỡ trục XY 76

Hình 4 12: Bản vẽ chi tiết khung đỡ 77

Hình 4 13: Bản vẽ đánh số 78

Hình 4 14: Chi tiết khung đỡ sau khi hoàn thiện gia công 81

Hình 4 15: Bản vẽ kích thước gia công 81

Hình 4 16: Ảnh thực hiện cắt gió đã chi tiết 82

Hình 4 17: Bản vẽ chi tiết thanh ray dài 83

Hình 4 18: Bản vẽ đánh số 83

Hình 4 19: Chi tiết thanh ray dài sau khi hoàn thiện gia công 85

Hình 4 20: Bản vẽ chi tiết thanh ray ngắn 86

Hình 4 21: Bản vẽ đánh số 86

Hình 4 22: Bản vẽ chi tiết đế đỡ 88

Hình 4 23: Bản vẽ đánh số 89

Hình 4 24: Bản vẽ chi tiết bạc tạo hình 91

Hình 4 25: Bản vẽ đánh số 92

Hình 4 26: Bản vẽ chi tiết bạc cố định 95

Hình 4 27: Bản vẽ đánh số 96

Hình 5 1: Lắp tấm đỡ cụm tạo hình 98

Hình 5 2: Lắp hai thanh ray trượt 99

Hình 5 3: Lắp ráp chi tiết còn lại của trục Z1 99

Hình 5 4: Lắp ráp khung đỡ trục XY và bàn trượt X 100

Hình 5 5: Hoàn thiện lắp những chi tiết chính của cụm tạo hình 101

Hình 5 6: Tiện vít me 102

Hình 5 7: Lắp đặt vít me và đai ốc 103

Hình 5 8: Cơ cấu dẫn động của cụm tạo hình sau khi hoàn thiện việc lắp đặt 104 Hình 5 9: Lắp tấm đỡ tạo hình và các chi tiết gia cố khác 105

Hình 5 10: Cụm tạo hình sau khi hoàn thiện 105

Hình 5 11: Thử nghiệm hoạt động của trục X 106

Hình 5 12: Thử nghiệm hoạt động của trục Y 107

Hình 5 13: Thử nghiệm hoạt động của trục Z1 108

Hình 5 14: Kiểm tra cảm biến trục X 108

Hình 5 15: Kiểm tra cảm biến trục Y 108

Hình 5 16: Kiểm tra cảm biến trục Z1 109

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài:

Hiện nay ống là một sản phẩm không thể thiếu trong đời sống của con người Từ những sản phẩm ống có hình dạng đơn giản sử dụng trong gia đình như bàn, ghế, cổng, cửa sổ … Hay các sản phẩm được có hình dạng phức tạp

sử dụng trong các lĩnh vực như ống làm ống xả xe cho ô tô, ống nước của động

cơ xe, sắt uốn làm cầu, ống được sử dụng làm đường ống dẫn hóa chất trong công nghiệp…

Ở nước ta việc sử dụng ống ngày càng phổ biến do tính linh hoạt về hình dạng và cơ tính mà nó mang lại Mặc dù nhu cầu sử dụng ống ở thị trường nước ta hiện nay tương đối lớn song phần lớn các sản phẩm làm từ ống có nguồn gốc xuất sứ nước ngoài với giá thành tương đối cao

Nước ta đang trên đà phát triển ngành công nghiệp nặng lượng ống sử dụng cho các ngành công nghiệp là tương đối lớn tuy nhiên lượng ống sản suất trong nước phần lớn từ các loại máy uốn thủ công, bán tự động với khả năng tạo hình chưa linh hoạt và năng suất thấp không đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong nước Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo máy uốn ống với khả năng linh động trong khả năng tạo hình linh hoạt và cho ra năng suất cao đáp ứng được nhu cầu sử dụng ống trong nước góp phần đẩy mạnh sự phát triển ngành công nghiệp nước ta

Nắm bắt được tính cấp thiết, tầm quan trọng cũng như nhu cầu của thị trường trong nước việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn ống với khả năng linh hoạt trong việc tạo hình cho ống và cho ra năng suất cao là rất cần thiết Vì những lí do trên cùng với sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Trọng Hiếu

nên nhóm chúng em đã chọn đề tài: “THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MODULE TẠO

HÌNH ỐNG CHO MÁY UỐN ỐNG CNC” làm đồ án tốt nghiệp của mình

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ tạo hình ống và tìm hiểu về những hệ thống truyền động khác nhau, từ đó đưa ra những phương án thiết kế cho module tạo hình đạt được những yêu cầu về mặt kỹ thuật, có tính công nghệ

và tính kinh tế cao

Sử dụng công nghệ máy tính hiện đại liên kết với động cơ servo để điều khiển uốn theo ba trục tăng độ chính xác và khả năng uốn những chi tiết có hình dạng phức tạp

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.1 Khái niệm về uốn:

Uốn là quá trình gia công kim loại bằng áp lực làm cho phôi hay một phần của phôi có dạng phẳng, dạng dây, thanh định hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hoặc gấp khúc

Phôi được uốn thường ở trạng thái nguội, đặc điểm của quá trình uốn là dưới sự tác dụng của các chi tiết uốn phôi sẽ được biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết

2.1.2 Lịch sử phát triển của máy uốn ống:

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

2.1.3 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 và tất nhiên là 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

Còn tại Việt Nam chủ yếu trong nước 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 tương đối rẻ được bán phổ biến trên thị trường Việt Nam

2.1.4 Các phương pháp uốn phổ biến:

Hình 2 1: Nguyên lý uốn hình – quay

Trong phương pháp uốn hình – quay, phôi được gắn chặt khối tạo hình uốn bằng khuôn kẹp Khi khối tạo hình 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

• Uốn ram:

Quá trình uốn ram sử dụng một khuôn được gắn trên thanh piston thủy lực của máy thủy lực của máy, như trong Hình 1.2 Rãnh trong khuôn được gia công theo đường viền mong muốn của ống và bán kính uốn của phần uốn Các khuôn hỗ trợ cũng được tạo đường viền để phù hợp với bề mặt bên ngoài của ống Những khuôn này xoay hoặc xoay trên các chân lắp để chúng đi theo ống

và duy trì sự hỗ trợ bên ngoài trong suốt quá trình hoạt động Phương pháp này không yêu cầu kẹp trong quá trình uốn

Hai khuôn dạng cánh luôn được duy trì một mô men uốn không đổi, lực đẩy duy trì của xi lanh là yếu tố làm giảm nếp nhăn khi uốn

Ngoài ra, còn có thể thiết kế khuốn được gắn trên piston nhỏ lại sẽ làm giảm được nếp nhăn khi uốn ở đoạn uốn bị nén lại

Thực hiện uốn cong trên máy uốn cuộn, giống như trường hợp của hầu hết các máy uốn khác, đòi hỏi người vận hành có kỹ năng Phải có kĩ năng hiểu biết về các bộ phận và giải quyết chúng để tạo ra sản phẩm như mong đợi Người mới có thể sử dụng máy đơn giản với bán kính lớn từ vật liệu đồng nhất Nhưng khi khó khăn thì cần phải có một nhà điều hành biết cách xử lý các vấn đề có thể phát sinh

Tất cả các uốn cuộn sử dụng cùng một nguyên tắc cơ bản giống nhau áp dụng lực giữa ba con quay

Con lăn tạo hình

Hình 2 4: Nguyên lý uốn cuộn

• Uốn vuốt:

Uốn vuốt trục đơn được sử dụng để đáp ứng như cầu tạo hình cho các kim loại như hợp kim niken và coban nhiệt độ cao, và các hợp kim mới hơn của molypden, tantalum, columbium, vonfram và beryllium, không dễ hình thành bằng phương pháp thông thường Ngoài ra, uốn vuốt được sử dụng để tạo thành các vật liệu có độ mỏng rất cao, bao gồm cả titan và René 41, rất khó hình thành bởi bất kỳ quy trình nào khác

Hình 2 5: Nguyên lý uốn vuốt

2.1.5 Những dữ kiện cần lưu ý khi thiết lập phép uốn:

• Bán kính đường tâm ống sau 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 t 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

• Sự mỏng độ dày 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 đều có mục đích là làm tăng hệ số ma sát giữa ống và khuôn kẹp

2.2.1 Thiết bị uốn bằng tay:

Hình 2 7: Thiết bị uốn bằng tay

Đây là phương pháp uốn được sử dụng phổ biến hiện nay, sử dụng phương pháp uốn hình – quay, phương pháp uốn thủ công này chủ yếu dựa vào sức của con người, chuyên dùng để uốn cong các ống bằng kim loại có kích thước không quá lớn và không cần đòi hỏi nhiều lực ép Mặc dù uốn ống bằng tay rất tiết kiệm vì giá thành phù hợp nhưng tốc độ sản xuất, chất lượng, số lượng

và tính tự động không cao

Ưu điểm:

- Đây là phương pháp uốn linh hoạt và dễ uốn nhất

- Dễ vận hành, có thể cầm tay

- Có thể tạo các uốn cong lên đến 180°

- Kiểm soát chặt chẽ việc định hình vật liệu vì hình dạng uốn của nó uốn bám sát khối tạo hình uốn

- Có thể uốn được những bán kính nhỏ

Nhược điểm:

- Đối với phương pháp uốn hình – quay bằng con lăn thì không thể uốn được ống với những bán kính nhỏ

- Không uốn được những hình dạng phức tạp

- Năng suất không cao

- Không thể tự động hóa

2.2.2 Máy uốn bán tự động:

Các lỗ để điều chỉnh bán kính uốn

Pít tông thủy lực

Ống

Hình 2 8: Máy uốn ống bằng thủy lực

Máy uốn ống bằng thủy lực là loại máy uốn bán tự động, là một trong những phương pháp lâu đời nhất và đơn giản nhất của uốn ống Sử dụng nguyên lý nén uốn ống, được chạy bằng động cơ điện hoặc thủy lực Loại máy này chỉ uốn được ống có bề dày ống lớn, không uốn được ống có dung sai nhỏ

và không nên uốn ống có ống làm bằng vật liệu thép không gỉ

Hai con lăn giữ ống và lực vừa đủ được tác dụng bằng pít tông thủy lực vào tâm phôi để tạo ống thành một đường cong Ta điều chỉnh các con lăn tại các lỗ có sẵn để tạo được bán kính uốn như mong muốn

Hình 2 9: Máy uốn ống bán tự động sử dụng 3 con lăn

Máy uốn cuộn 3 trục được sử dụng rất nhiều trong ngành cơ khí, công nghiệp xây dựng Được dùng để uốn các loại sắt, thép, đồng, nhôm, inox và các khuôn ống có kích thước khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu Thường được

sử dụng để uốn các loại ống có kích thước lớn

Uốn cuộn sử dụng 3 con quay tạo hình có cùng đường kính, chúng được sắp xếp theo hình chóp trong các mặt phẳng thẳng đứng hoặc nằm ngang Nguyên lý làm việc là ống được giữ giữa hai con lăn, hai con con lăn ở dưới cùng và một ở trên Con lăn trên được điều chỉnh theo vị trí thẳng đứng, từ đó

ta sẽ có được ống cong với bán kính mà ta mong muốn

Ưu điểm:

- Tăng công suất

- Phù hợp để uốn các loại ống có kích thước lớn

- Không phụ thuộc hết vào con người như phương pháp uốn thủ công

Nhược điểm:

- Yêu cầu người sử dụng phải có chuyên môn

- Hình dạng của sản phẩm sau khi uốn còn hạn chế

- Chưa tự động hóa toàn toàn trong quá trình uốn

2.2.3 Máy uốn ống CNC:

Hình 2 10: Máy uốn ống CNC

Hình 2 11: Máy uốn ống 3D CNC của hãng Nissin

Máy uốn ống được điều khiển bằng máy tính (CNC) được phát triển để giải quyết vấn đề liên quan đến các biên dạng phức tạp Sản xuất được các ống có

độ chính xác cao, khả năng tự động hóa cao trong quá trình uốn nhờ vào các công nghệ máy tính hiện đại liên kết với hệ thống cơ khí

Ưu điểm của máy uốn CNC là có thể kiếm soát quá trình uốn của ống, độ chính xác cao, có khả năng uốn được ống có những hình dạng phức tạp và không cần sự can thiệp của con người trong quá trình uốn

Nhược điểm là chi phí sản xuất cao, yêu cầu người vận hành phải có chuyên môn

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MODULE TẠO

HÌNH ỐNG

• Lực đẩy lớn nhất của ba trục module tạo hình là 500kg

• Kích thước phôi Ø19 với các bề dày 0.8 mm

• Hành trình của trục X, Y = 50 mm và hành trình trục Z1 = 10 mm

• Vận tốc tối đa của các trục cụm tạo hình 600 mm/ph

• Chiều cao từ lỗ tạo hình cách mặt đất lớn hơn 1500 mm

Từ yêu cầu đặt ra của đề bài về việc thiết kế module tạo hình cho ống gồm trục theo hệ tọa độ Descartes, nhóm tiến hành nghiên cứu và tham khảo một

số cơ cấu dẫn động được sử dụng phổ biến để áp dụng vào module tạo hình của mình và đồng thời tham khảo nguyên lý uốn của các loại máy uốn khác nhau trên thị trường, từ đó đưa ra phương án thiết kế và tính toán cho mô hình bài toán

3.2.1 Tham thảo cơ cấu dẫn động được sử dụng phổ biến hiện nay:

Cụm dẫn động trục Z

Cụm dẫn động trục Y

Cụm dẫn động trục X

Hình 3 1: Máy CNC mini

• Tham khảo hệ thống dẫn động của máy CNC:

Công nghệ CNC được ứng dụng rộng rãi với đa dạng về mẫu mã và loại máy chính vì vậy mà mỗi loại máy sẽ có một cấu tạo khác nhau Nhưng nhìn chung tất cả các loại máy CNC đều có cấu tạo chung như sau:

- Vít me – đai ốc bi:

Trục vít me – đai ốc bi là một thiết bị truyền động cơ học tuyến tính, biến đổi chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến với độ chính xác cao, lực

ma sát rất ít Cơ cấu vít me – đai ốc bi được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành

công nghiệp và thường được sử dụng nhiều trên các loại máy CNC

- Động cơ:

Động cơ là một linh kiện không thể thiếu đối với máy CNC, nó truyền động giúp máy thực hiện được các hoạt động như chuyển động lên xuống, chuyển động tịnh tiến

Đối với máy CNC, thông thường người ta thường sử dụng hai loại động cơ chính là động cơ servo và động cơ bước

- Ray trượt dẫn hướng:

Ray trượt là linh kiện dùng để dẫn hướng, dựa trên nguyên lý chuyển động tịnh tiến giữa con trượt và ray trượt Nó hoạt động gần như chính xác và có khả năng chịu tải cực tốt, chính vì vậy mà máy có khả năng di chuyển theo hướng một cách chính xác

Hình 3 2: Bàn trượt vít me – ray trượt dẫn hướng TLM150-S

Đây là bàn trượt vít me có thể chịu tải lớn, chính xác, hoạt động được với tốc độ cao, khả năng ứng dụng và tùy biến cao Cả hệ thống bao gồm các linh kiện cơ khí như được trình bày ở hình trên

Cụm dẫn động này được dùng rất nhiều trong các cơ cấu chấp hành máy móc hoặc hệ thống tự động hóa, việc sử dụng động cơ điện và bộ truyền vít

me bi giúp phù hợp cho các nhu cầu chuyển động tịnh tiến một cách chính xác

3.2.2 Tham khảo nguyên lý uốn:

Hình 3 3: Nguyên lý hoạt động của đầu uốn

Đầu tạo hình ở trên của máy uốn dựa trên nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của phương pháp uốn linh hoạt (Freeform bending process) và được áp dụng

cho máy uốn 3D CNC của hãng Nissin đã được nhắc đến ở phần cơ sở lý thuyết

Nguyên lý uốn của loại máy này được trình bày ở Hình 2.3, ống được đẩy với một vận tốc qua các cơ cấu giữ ống của máy, trong lúc đó gối đỡ trong đầu tạo hình có thể di chuyển tịnh tiến theo trục Oxy kéo theo đầu uốn quay tự lựa trong đầu tạo hình Đầu tạo hình sẽ được giữ cố định trong suốt quá trình uốn

và nó được thiết kế để điều chỉnh góc uốn

Độ lệch tâm U được tạo ra bởi tâm của đầu uốn và bạc dẫn hướng Độ lớn của U quyết định bán kính uốn của ống, với độ lệch tâm U nhỏ thì bán kính uốn của ống lớn và độ lệch tâm U lớn thì bán kính uốn của ống nhỏ

3.2.3 Kết luận, lên phương án thiết kế cho module tạo hình ống:

Từ việc tham khảo cơ cấu dẫn động gồm ba trục theo hệ tọa độ Descartes, tham khảo hệ thống dẫn động bàn trượt vít me – ray trượt dẫn hướng đồng thời kết hợp với phương pháp uốn linh loạt được trình bày ở trên

 Nên nhóm đã đưa ra ý tưởng thiết kế module tạo hình ống gồm ba trục tọa

độ X, Y và Z1 được điều khiển độc lập với nhau để tạo hình cho ống dựa theo phương pháp uốn linh hoạt

`

Hành trình

≤ 10mm

Hình 3 4: Sơ bộ hành trình di chuyển Z1

Trục Z1 có nhiệm vụ đỡ các cơ cấu liên kết với bạc tạo hình theo phương

X và Y (như hình vẽ), đồng thời có vai trò tăng khoảng cách giữa 2 bạc cố định và bạc di động với hành trình ≤ 10mm

Do nguyên lí uốn theo nguyên lí 2 bạc lệch tâm để tạo ra bán kính uốn cho ống nên việc tăng khoảng cách giữa 2 bạc tạo hình cùng với độ lệch tâm của

2 bạc giúp đạt được bán kính uốn lớn hơn

Thiết kế cơ cấu dẫn động ép ống chuyển động dọc tâm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra độ cứng vững bởi bàn trượt Z1 đóng vai trò như tấm

đế, mặt bích để liên kết các chi tiết của 2 trục dẫn động còn lại là trục X và Y Ngoài ra, khi lắp đặt cần đảm bảo được độ phẳng của bề mặt trục Z1 bởi

bề mặt của cơ cấu này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo độ phẳng cũng như độ vuông góc cho cơ cấu 2 trục X và Y giúp máy hoạt động chính xác hơn tránh được nhiều sai số không mong muốn

• Phương án 1:

Tấm cố định

Gối đỡ Bàn trượt Z1

Vít me θ25 Con trượt

Hộp giảm tốc

Khung cố định hộp giảm tốc Động cơ servo

Vít me θ25 Con trượt vuông

- Độ chính xác, tỷ số truyền, độ cứng vững hướng trục cao khi sử dụng cơ cấu truyền động bằng vít me và đai ốc bi

- Trọng tác dụng lên bàn trượt Z1 được phân tán đều hơn khi được cố định trên mặt phẳng, tăng tuổi thọ cho các chi tiết tiêu chuẩn

Nhược điểm:

- Bề rộng tấm đỡ tương đối lớn chiếm nhiều diện tích tăng chi phí cho việc chế tạo khung máy

• So sánh, chọn phương án thiết kế chính cho trục Z1:

Ở cả hai phương án đều giúp cố định được ray trượt, vít me đai ốc, đều truyền chuyển động được chuyển động quay của trục vít me thành chuyển động tịnh tiến cho trục Z1, tuy nhiên ở phương án 2 giúp cho hệ thống liên kết với các chi tiết tiêu chuẩn cứng vững hơn so với phương án 1

Ở phương án 2 quá trình lắp đặt và tinh chỉnh khi lắp các chi tiết tiêu chuẩn như gối đỡ, ray trượt, con trượt,… dễ dàng hơn so với phương án 1 do các chi tiết lắp trên mặt phẳng sẽ dễ dàng căn chỉnh độ song song giữa ray trượt và vít

me hơn so với phương án 1

 Dựa theo những phân tích được trình bày ở trên nên nhóm em quyết định chọn phương án 2 làm phương án chế tạo và lắp ráp chính

Hành trình ≤ 50mm

Hình 3 7: Sơ bộ hành trình di chuyển của trục X và trục Y

Trục X, Y có nhiệm vụ quan trọng tạo chuyển động tịnh tiến theo phương

X và Y cho cơ cấu đồng thời liên kết với bạc tạo hình cùng với bạc cố định theo nguyên lý uốn ống lệch tâm để tạo nên bán kính uốn cho ống với hành trình ≤ 50mm ở cả 2 trục X và Y

Việc kết hợp 2 trục X và Y giúp dễ dàng tạo nhiều bán kính uốn với hình thù từ đơn giản đến phức tạp Cơ cấu tạo chuyển động theo phương X và Y có vai trò quan trọng trong việc tạo nên bán kính uốn cho ống vì vậy cần đảm bảo

độ cứng vứng cho cơ cấu bởi ngoài trọng lực tác dụng lên cơ cấu còn có các phản lực do ống tạo nên trong quá trình uốn

❖ Thiết kế, chọn phương án thiết kế đối với trục X:

• Phương án 1:

Tấm cố định Đai ốc Bàn trượt X

Con trượt Trục vít me Khung đỡ trục

- Dễ chế tạo do phần lớn chi tiết dạng tấm

Nhược điểm:

- Khó chỉnh khi xảy ra sai lệch cho các ray trượt và vít me song song khi lắp đặt để đảm bảo độ phẳng cho bàn trượt cũng như độ vuông góc so với mặt bàn trượt Z1

- Do ray trượt cố định thông qua 2 tấm cố định làm cho cơ cấu không chắc chắn dễ bị cong vênh do trọng lực của cụm Y cũng như phản lực khi uốn ống

• Phương án 2:

Tấm gia cố Ray trượt

Bàn trượt X

Con trượt Trục vít me

Khung đỡ trục XY Vít me bi và

- Tốn nhiều chi phi do nhiều chi tiết phụ trợ

- Cần độ chính xác cao trong quá trình lắp đặt các chi tiết tiêu chuẩn như ray trượt, gối đỡ,…

• So sánh, chọn phương án thiết kế chính cho trục X:

Ở cả hai phương án đều giúp cố định được ray trượt, vít me đai ốc, đều truyền chuyển động được chuyển động quay của trục vít me thành chuyển

động tịnh tiến, tuy nhiên ở phương án 2 giúp cho hệ thống liên kết với các chi tiết tiêu chuẩn cứng vững hơn so với phương án 1

Ở phương án 2 quá trình lắp đặt và tinh chỉnh khi lắp các chi tiết tiêu chuẩn như gối đỡ, ray trượt, con trượt,… có phần dễ dàng hơn so với phương án 1 tuy nhiên cũng cần độ chính xác cao khi lắp các chi tiết tiêu chuẩn, và các chi tiết lắp trên mặt phẳng sẽ dễ dàng căn chỉnh độ song song giữa ray trượt và vít

me hơn so với phương án 1

Tuy nhiên ở phương án 2 cần phải đảm bảo độ song song khá nghiêm ngặt với các chi tiết tiêu chuẩn như vít me, ray trượt để đảm bảo sự dẫn hướng ổn định cũng như tăng tuổi thọ các chi tiết tiêu chuẩn

 Dựa theo những phân tích được trình bày ở trên nên nhóm em quyết định chọn phương án 2 làm phương án chế tạo và lắp ráp chính

❖ Thiết kế, chọn phương án thiết kế đối với trục Y:

• Phương án 1:

Con trượt Ray trượt

Gối đỡ Trục vít me

Tấm cố định Tấm tạo hình

- Tấm tạo hình tương đối dài làm giảm độ cứng vững của kết cấu

• Phương án 2:

Con trượt

Ray trượt Gối đỡ

Bạc tạo hình Tấm cố định

Tấm tạo hình

Đai ốc và áo đai ốc

Hình 3 11: Phương án thiết kế 2 của trục Y

- Tốn nhiều chi phi do nhiều chi tiết phụ trợ

- Cần độ chính xác cao trong quá trình lắp đặt các chi tiết tiêu chuẩn như ray trượt, gối đỡ,…

- Cần độ đồng tâm của bạc tạo hình với bạc cố định để đạt được độ chính xác cao khi uốn

• So sánh, chọn phương án thiết kế chính cho trục Y:

Ở cả hai phương án đều giúp cố định được ray trượt, vít me đai ốc, đều truyền chuyển động được chuyển động với hiệu suất cao nhưng ở phương án

2 quá trình lắp đặt và tinh chỉnh khi lắp các chi tiết tiêu chuẩn như gối đỡ, ray trượt, con trượt,… có phần dễ dàng hơn so với phương án 1

Tuy nhiên ở phương án 2 cần phải đảm bảo độ song song khá nghiêm ngặt với các chi tiết tiêu chuẩn như vít me, ray trượt để đảm bảo sự dẫn hướng ổn định cũng như tăng tuổi thọ các chi tiết tiêu chuẩn

 Dựa theo những phân tích được trình bày ở trên nên nhóm em quyết định chọn phương án 2 làm phương án chế tạo và lắp ráp chính

Phần cố định ống là bộ phận quan trọng trong module tạo hình ống, là bộ phận luôn cố định trong module, có nhiệm vụ liên kết với bạc tạo hình để tạo hình cho ống theo nguyên lý uốn ống lệch tâm Với yêu cầu đề bài đặt ra là khoảng cách từ tâm ống so với mặt đất phải lớn hớn 1500 mm

Vì là bộ phận quan trọng trong module tạo hình ống nên thiết kế của bộ phận này phải đảm bảo độ cứng vững tuyệt đối, không bị rung lắc, di chuyển trong quá trình tạo hình ống

• Phương án 1:

Chi tiết cố định ống

Hình 3 12: Phương án thiết kế 1 của bộ phận cố định ống

Ưu điểm:

- Thiết kế đơn giản, dễ dàng chế tạo

- Dễ dàng lắp đặt, bố trí cho chi tiết

Nhược điểm:

- Chi tiết quá dài, dẫn đến kết cấu yếu

- Khó thay thế khi bị hư hỏng

• Phương án 2:

- Cần độ chính xác cao trong quá trình lắp đặt

- Cần độ đồng tâm của bạc tạo hình với bạc cố định để đạt được độ chính xác cao khi uốn

• So sánh, chọn phương án thiết kế chính cho bộ phận cố định ống:

Nhìn chung thì cả hai phương án đều đạt được yêu cầu đặt ra ở ban đầu là khoảng cách từ tâm ống so với mặt đất lớn hơn 1500 mm Nhưng ở phương

án đầu tiên, ta thấy chi tiết cố định ống đơn giản hơn nhiều so với bộ phận cố định ống phương án thứ 2 và cũng dễ dàng chế tạo, lắp ráp hơn so với phương

án 1 Tuy nhiên, vì thiết kế đơn giản của nó nên khi hoạt động lâu dài và chi tiết bị hỏng thì rất bất tiện trong việc căn chỉnh độ đồng tâm của bạc tạo hình

và chi tiết cố định ống mới và đồng thời thiết kế của chi tiết cũng không đạt được độ cứng vững cao như phương án 2

 Dựa theo những phân tích được trình bày ở trên nên nhóm em quyết định chọn phương án 2 làm phương án chế tạo và lắp ráp chính

Hình 3 14: Khung máy module tạo hình ống

Khung máy module tạo hình ống có nhiệm vụ đỡ các trục dẫn động X, Y

và Z1 được thiết kế và hoàn thiện để đạt được yêu cầu ban đầu đặt ra của máy

là khoảng cách từ tâm ống so với mặt đặt lớn hớn 1500 mm Sử dụng thép hộp đen 80x80x50 được hàn lại với nhau

Tính toán chiều dài thép hộp của module tạo hình ống:

Dựa trên nguyên lý làm việc, hệ thống truyền động cơ khí được chia làm hai nhóm chính là:

- Truyền động bằng ma sát: truyền động đai, truyền động bánh ma sát, truyền động xích,…

- Truyền động ăn khớp: truyền động bánh răng thẳng, nghiêng, truyền động trục vít – bánh vít, truyền động vít me – đai ốc,…