Thiết kế máy uốn ống

Theo tư liệu của các nhà chế tạo máy 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 4000 chi tiết cầ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG Sinh viên thực hiện: DƯƠNG THANH QUÂN

Đà Nẵng, 2018

Tên đề tài: Thiết kế máy uốn ống

GVHD: TS Tào Quang Bảng

Sinh viên thực hiện: Dương Thanh Quân

Số thẻ SV: 101130049 Lớp: 13C1A

Hiện nay trên thế giới, ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp

và trong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất phong phú

Theo tư liệu của các nhà chế tạo máy 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 4000 chi tiết cần uốn với các bán kính cong và góc uốn khác nhau

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 đang phát triển nhu cầu về xây dựng nhà, xây dựng cầu hay các công trình rất nhiều có tới hơn 100.000 chủng loại khác nhau

từ các loại thép định hình, ống, dẹt, … được uốn theo nhiều kiểu hoa văn đa dạng, phong phú và số lượng ống này thay đổi từng ngày mà ta không thể thống kê hết được

Nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy uốn phù hợp với nhu cầu rất cần thiết

Trong để tài này tối xin đề cập đến các nội dung sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về máy uốn ống phổ biến hiện nay

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy

Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

DUT.LRCC

DUT.LRCC

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Dương Thanh Quân Số thẻ sinh viên: 101130049

Lớp:13C1A Khoa: Cơ Khí Ngành: Chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế máy uốn ống

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Năng suất: 120 ống/h

- Đường kính tối đa: Ø42 mm

- Độ dày tối đa: 3mm

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về máy uốn ống phổ biến hiện nay

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật máy

Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Ứng dụng phần mềm solidworks để mô tả ứng suất A0

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng

DUT.LRCC

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,…

đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động

Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung

và ngành chế tạo máy nói riêng Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu

ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ, Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận thấp vì vậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi

Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coi trọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên lý thiết kế, chính vì vậy mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực hiện đề tài: “Thiết kế máy uốn ống sắt, năng suất 120 ống/h” Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài

Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế, việc tìm tài liệu về máy uốn là rất khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các bạn

DUT.LRCC

để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn

Qua đề tài này em xin chân thành cảm ơn Thầy Tào Quang Bảng, cùng các thầy,

cô, cùng các bạn đã giúp đỡ trong thời gian vừa qua để em hoàn thành tốt đề tài của mình

DUT.LRCC

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2018

Sinh viên thực hiện Dương Thanh Quân

DUT.LRCC

Mục lục

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN iii

Mục lục iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ viii

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY 1

1.1 Tầm quan trọng của sắt, thép 1

1.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam 3

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống ở nước ta 7

Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 10

2.1 Yêu cầu đối với máy cần thiết kế 10

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng 10

2.1.2 Khả năng làm việc 10

2.1.3 Độ tin cậy 10

2.1.4 An toàn trong sử dụng 11

2.1.5 Tính công nghệ và tính kinh tế 11

2.2 Các phương án thiết kế 11

2.2.1 Phương án 1: Cơ cấu truyền lực bằng tay 11

2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ 14

2.2.3 Phương án 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 16

2.2.4 Phương án 4: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén 18

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế 19

2.4 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu: 19

2.4.1 Mạch mở máy và đào chiều động cơ 20

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY 24

3.1 Tính toán các thông số động học 24

DUT.LRCC

3.1.1 Các khái niệm cơ bản 24

3.1.2 Khảo sát chuyển động của điểm trên ống 25

3.1.3 Cách xác định vị trí của lớp trung hòa biến dạng 26

3.1.4 Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn 28

3.1.5 Xác định kính thước của phôi uốn 29

3.1.6 Khắc phục hiện tượng đàn hồi sau khi uốn 33

3.2 Tính toán công suất truyền động 34

3.2.1 Tính toán công suất khi uốn 34

3.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản của một số chi tiết quan trọng 38

3.2.2.2 Thiết kế trục 43

3.3 Thiết kế hộp giảm tốc 53

3.3.1 Lựa chọn hộp giảm tốc 53

3.3.2 Kiểm tra động cơ điện 54

3.3.3 Thiết kế bộ truyền cặp bánh răng kín tiêu chuẩn đặt trong hộp giảm tốc 54 3.3.4 Truyền động cặp bánh răng thứ 2 trong hộp giảm tốc 59

3.3.5 Thiết kế trục 64

3.3.6 Thiết kế gối đỡ trục dùng ổ lăn 81

3.3.7 Thiết kế khớp nối 85

3.3.8 Hướng dẫn vận hành máy 86

3.3.9 Các dạng sai hỏng chính trong công nghệ uốn và biện pháp khắc phục 86 Chương 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 88

4.1 Xác định dạng sản xuất 88

4.2 Phân tích chi tiết gia công 89

4.2.1 Bản vẽ chế tạo 89

4.2.2 Chức năng và điều kiện làm việc 89

4.2.3 Yêu cầu kỹ thuật 90

4.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 90

4.3.1 Chọn phôi 90

4.3.2 Phương pháp chế tạo phôi 90

4.4 Thiết kế các nguyên công công nghệ 92

4.4.1 Bản vẽ đánh số 92

4.2 Lựa chọn phương án thiết kế 93

DUT.LRCC

4.4.3 Thiết kế các nguyên công công nghệ 94

4.5 Xác định lượng dư trung gian, kích thước trung gian và xây dựng bản vẽ phôi 106

4.5.1 Chọn bề mặt phân tích là Ø56H7 (Ø56+0,03) 106

4.5.2 Tính lượng dư bằng phương pháp tra bảng cho Ø297h7 (Ø297-0,052) 111

4.5.3 Tính lượng dư bằng phương pháp tra bảng cho L = 97,5-0,35 112

4.5.3 Tính lượng dư bằng phương pháp tra bảng cho Ø100h9 (Ø100-0,087) 113

4.5.4 Bản vẽ phôi 114

4.6 Xác định chế độ cắt, tính thời gian gia công cơ bản 115

4.6.1 Chọn bề mặt phân tích chế độ cắt là Ø56H7 115

4.6.2 Tra bảng chế độ cắt cho Ø297 120

4.6.3 Tra bảng chế độ cắt cho L = 97,5 121

4.6.4 Tra bảng chế độ cắt cho Ø100 122

4.6.5 Tra bảng chế độ cắt cho nguyên công bào then 123

4.6.6 Tra bảng chế độ cắt cho nguyên công khoan Ø12 123

4.6.7 Tra bảng chế độ cắt cho nguyên công ta rô ren M12 124

4.6.8 Tra bảng chế độ cắt cho nguyên công phay răng 124

4.7 Thiết kế đồ gá công nghệ 126

4.7.1 Những yêu cầu cần thiết đối với cơ cấu kẹp chặt 126

4.7.2 Lực kẹp chặt phôi 126

4.7.3 Xác định sai số chế tạo cho phép của đồ gá 128

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 131

5.1 Kết luận 131

5.2 Đề xuất ý kiến 133

TÀI LIỆU THAM KHẢO 135

DUT.LRCC

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Một số công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn 30

Bảng 3.2: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn 38

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của ổ bi 202 cỡ nhẹ 82

Bảng 3.4: Các thông số kỹ thuật của ổ bi 205 cỡ nhẹ 84

Bảng 3.5: Các thông số kỹ thuật của ổ bi 207 cỡ trung 85

Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật của nối trục đĩa 85

Bảng 4.1 Bảng đặc tính của thép C45 90

Bảng 4.2: Các phương án thiết kế 93

Bảng 4.3: Thông số của dao tiện ngoài thân cong 96

Bảng 4.4: Thông số của dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 900 96

Bảng 4.5: Thông số của dao tiện ngoài thân thẳng 97

Bảng 4.6: Thông số của dao bào rãnh then 99

Bảng 4.7: Thông số của mũi khoan ruột gà 100

Bảng 4.8: Thông số của mũi ta rô 101

Bảng 4.10: Thông số đá mài prôfin thẳng 104

Bảng 4.11: Thông số của đá mài 2П đá phẳng hai mặt vát côn 106

Bảng 4.12: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø56 110

Bảng 4.13: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Φ246 112

Bảng 4.14: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian L= 97,5 113

Bảng 4.15: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø100 114

Bảng 4.16: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø56 117

Bảng 4.17: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø56 118

Bảng 4.19: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô Ø56 119

Bảng 4.20: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh Ø56 119

Bảng 4.21: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø246 120

Bảng 4.22: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø297 120

Bảng 4.23: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø297 121

Bảng 4.24: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô L = 97,5 121

Bảng 4.25: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán L = 90 122

Bảng 4.26: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø100 122

DUT.LRCC

Bảng 4.28: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công bào then 123

Bảng 4.29: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công khoan Ø12 123

Bảng 4.30: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công ta rô ren M12 124

Bảng 4.31: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay thô 124

Bảng 4.32: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay tinh 125

Bảng 4.33: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô 125

Bảng 4.34: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh 126

DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1 1: Thép được sử dụng trong xây dựng 2

Hình 1 2

Hình 1 2: Thép được sử dụng làm cầu đường 3

Hình 1 3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực 4

Hình 2 1: Cơ cấu truyền lực bằng tay 11

Hình 2 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 16

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn 17

Hình 2 4: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén 18

Hình 2 5: Mạch động lực đảo chiều động cơ 20

Hình 2 6: Mạch điều khiển bằng vi điều khiển 20

Hình 3 1: Biểu đồ ζ - ε 24

Hình 3 2: Biểu đồ P - Δl 25

Hình 3 3: Chuyển động tròn của điểm 26

Hình 3 4: Phát thảo sơ bộ kết cấu trục 44

Hình 3 5: Sơ đồ tính toán trục 45

Hình 3 6: Biểu đồ mô men trục IV 47

Hình 3 7: Các kích thước cơ bản của rãnh then 48

Hình 3 8: Sơ đồ chịu lực 52

Hình 3 9: Hộp giảm tốc khai triển hai cấp 53

Hình 3 10: Sơ đồ phát thảo hộp giảm tốc khai triển hai cấp 65

Hình 3 11: Sơ đồ tính toán trục I 65

Hình 3 12: Sơ đồ tính toán trục II 66

DUT.LRCC

Hình 3 13: Sơ đồ tính toán trục III 67

Hình 3 14: Biểu đồ mô men trục I 69

Hình 3 15: Biểu đồ mô men trục II 71

Hình 3 16: Biểu đồ mô men trục III 73

Hình 3 17: Các kích thước cơ bản của rãnh then 74

Hình 3 18: Sơ đồ chịu lực của ổ I 81

Hình 3 19: Cấu tạo chung của ổ lăn 82

Hình 3 20: Sơ đồ chịu lực của ổ II 83

Hình 3 21: Sơ đồ chịu lực của ổ III 84

Hình 4 1: Bản vẽ chế tạo bánh răng 89

Hình 4 2: Bản vẽ đánh số bề mặt chi tiết gia công 92

Hình 4 3: Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 94

Hình 4 4: Mâm cặp 3 chấu tự định tâm 95

Hình 4 5: Dao tiện ngoài thân cong 96

Hình 4 6: Dao tiện ngoài thân cong có góc nghiên 900 96

Hình 4 7: Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 97

Hình 4 8: Dao tiện ngoài thân thẳng 98

Hình 4 9 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 98

Hình 4 10: Dao bào rãnh then thân cong 99

Hình 4 11: Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 100

Hình 4 12: Mũi khoan ruột gà 101

Hình 4 13: Mũi ta rô 101

Hình 4 14: Sơ đồ gá đặt nguyên công 6 102

Hình 4 15: Dao phay đĩa mô đun 103

Hình 4 16: Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 103

Hình 4 17: Đá mài prôfin thẳng 104

Hình 4 18 Sơ đồ gá đặt nguyên công 9 105

Hình 4 20: Đá mài răng 2П 106

Hình 4 21: Bản vẽ phôi 114

Hình 5 1: Phần mềm Bentech EZ3D 131

Hình 5 2: Phần mềm Bentech Pro 132

DUT.LRCC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1.1 Tầm quan trọng của sắt, thép

- Ngày nay sắt, thép là một thiết bị, dụng cụ không thể thiếu đối với con người, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị của ô tô, xe máy, tàu thủy, nhà cửa hay đồ dùng gia đình …Sắt, thép còn đóng góp trong sự tiến hóa của loài người Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớn

- Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường sắt thép Việt Nam hàng chục năm liền mất cân đối giữa phôi và thép thành phẩm, giữa thép xây dựng và thép cao cấp khác như thép tấm lá cán nớng cán nguội nói chung và thép ống nói riêng nên Chính phủ đã chỉ đạo Bộ công nghiệp cùng VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) khẩn trương xây dựng khu liên hiệp thép Hà Tĩnh với nguồn tài nguyên quặng sắt của mỏ Thạch Khê,

Hà Tĩnh với trữ lượng 500 triệu tấn để sản xuất phục vụ cho nhu cầu kinh tế, đồng thời VSC chọn đối tác nước ngoài là Tập đoàn TATA là tập đoàn hàng đầu của Ấn

Độ về sản xuất thép

- Cũng theo Bộ Công Nghiệp, ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấm cán nóng, năm 2005 VSC đã đưa nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ với công suất 205 000 tấn/năm vào sản xuất nhưng mới chỉ đáp ứng được 25% nhu cầu trong nước Đến năm 2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến 7,5 triệu tấn/năm

- Theo Bộ Xây Dựng, trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ những năm 90 trở lại đây việc sử dụng các kết cấu trong trình bằng thép đã có những tiến bộ nhanh chóng vượt bậc Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, nhà thi đấu,

DUT.LRCC

hội trường, các dàn khoan dầu khí,…đã ứng dụng thành công các sản phẩm kết cấu thép Trong thời gian tới việc sử dụng các kết cấu thép vào các công trình rất quan trọng đặc biệt là xây dựng 44 cầu trên tuyến đường sắt Hà Nội – Tp HCM và việc xây dựng tòa nhà 30 tầng tại Tp HCM và một trong những công trình cũng không kém phần quan trọng là cảng biển Nhận thức rõ ý nghĩa và tầm quan trọng của sắt thép trong xây dựng, công nghiệp vì vậy hiện nay Bộ Giao Thông Vận Tải chỉ đạo một mặt nghiên cứu kết cấu thép đồng thời phải thường xuyên học hỏi cập nhật công nghê tiên tiến của các nước phát triển

- Một số sản phẩm thép được dùng trong xây dựng dân dụng, cầu đường:

Hình 1 Hình 1 1: Thép được sử dụng trong xây dựng

DUT.LRCC

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

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới

- Hiện nay trên thế giới, ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp

và trong 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, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy uốn phù hợp với nhu cầu rất cần thiết Trên thế giới hiện nay máy uốn ống đa dạng từ bằng tay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC

có thể uốn ống với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao

- Máy uốn ống bán tự động NC dùng để uốn ống có độ chính xác cao, kích thước ống tương đối lớn máy được sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực uốn tác dụng lên ống đồng đều ít sinh ra khuyết tật trong khi uốn, điều kiển máy tương đối đơn giản sử dụng bằng bàn đạp chân, máy uốn có sử dụng đầu phân độ vì vậy ống được xoay theo các dạng khác nhau để uốn những ống có nhiều đoạn cong

Hình 1 2: Thép được sử dụng làm cầu đường

DUT.LRCC

- Máy uốn ống, ống tuýt tròn bán tự động sử dụng động cơ điện, điều khiển bằng bàn đạp chân hay nút điều khiển cho phép bạn uốn cong đến 1900, máy sử dụng puli và cử chắn dưới giúp cho ống uốn không bị bẹp, đạt độ chính xác cao Máy có thiết kế thêm bộ phận tay dẫn ống phía sau giúp cho phần không uốn cong không bị biến dạng Tay uốn của máy có cữ chắn linh hoạt giúp cho việc điều chỉnh góc uốn dễ dàng, máy làm việc với độ ổn định cao, linh kiện thay thế đơn giản

Hình 1 3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực DUT.LRCC

+ Máy uốn có các chốt thay đổi vì vậy có thể thay đổi khuôn uốn một cách dễ dàng, máy uốn được dùng để uốn ống có kích thước lớn vì chế tạo khuôn uốn tương đối đơn giản hơn các loại khuôn uốn kiểu quay

DUT.LRCC

Hình 1 5: Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M

Hình 1 6: Máy uốn ống tự động CNC32B3

- Máy uốn ống CNC 32B8 đƣợc lập trình trên phần mềm Bendtech EZ3D đây là phần mềm mô phỏng 3D chính xác điểm uốn và góc uốn, thao tác và lập trình thông

DUT.LRCC

qua màn hình cảm ứng Sản phẩm uốn chính xác, bề mặt không có nết nhăn, có thể uốn một ống góc độ uốn không giới hạn tiết kiệm được thời gian tháo lắp ống Máy

có thể nhớ trên 1000 chương trình sản xuất khác nhau và có khả năng phát hiện lỗi khi lập trình khi hoạt động

1.1.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống ở nước ta

- Ở nước ta ống cũng được sử dụng rất nhiều không chỉ riêng trong công nghiệp

mà trong trang trí nội thất, xây dựng cũng được sử dụng 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 hình dạng chỉ có 3 chỗ uốn với 3 bán kính cong khác nhau theo đơn đặt hàng thì phải đến 10.000sp/năm Như vậy từ số liệu trên cho ta thấy ở Việt Nam hiện nay nhu cầu sử dụng ống là rất lớn, nếu lấy trung bình thì cả nước ta cần tối thiểu là 90.000sp/năm, cho 9 công ty lớn lắp ráp và sản xuất ô tô tại Việt Nam như izuzu, ford, misubisi, honda, Nhưng số liệu này cũng cho ta thấy chỉ có một loại ống mà cần tới số lượng ống đáng kể như trên thì trong cả một chiếc ô tô có rất nhiều loại ống hình dạng và kích thước khác nhau, ngoài ra chúng ta chưa kể đến xe gắn máy hay tàu lửa, tàu thủy … thì lượng ống cung cấp cho các công ty này lớn đến mức nào nhưng 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 chế tạo máy 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 4000 chi tiết cần uốn với các bán kính cong và góc uốn khác nhau, nếu đem ra nước ngoài gia công cũng như đầu tư máy uốn hiện đại thì chi phí đầu tư lớn

do đó các nhà thiết kế sử dụng các máy móc sẵn có trên thị trường làm sản phẩm có

độ chính xác rất thấp, chất lượng sản phẩm kém, không có thẩm mỹ vì vậy cho nên hầu hết các dự án có vốn đầu tư nước ngoài có chất lượng tốt 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 đang phát triển nhu cầu về xây dựng nhà, xây dựng cầu hay các công trình rất nhiều có tới hơn 100.000 chủng loại khác nhau

từ các loại thép định hình, ống, dẹt, … được uốn theo nhiều kiểu hoa văn đa dạng, phong phú và số lượng ống này thay đổi từng ngày mà ta không thể thống kê hết được

DUT.LRCC

- Hiện nay nước ta cũng có một số công ty cũng sản xuất máy uốn ống như xưởng cơ khí Lâm Quân – Tp HCM sản xuất máy uốn ống 6 đầu trục, được dùng để uốn ống thép, Inox… dùng trong dân dụng làm lan can, cầu thang, ban công,…và được dùng trong sản xuất công nghiệp Một số đặc điểm kỹ thuật máy:

+ Kích thước máy (cao x rộng x ngang): 700 x 700 x 600, cm

+ Trọng lượng: 80Kg

+ Công suất máy: 1,1Kw

Hình 1 7: Máy uốn ống sáu đầu trục

- Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh Hòa nghiên cứu, chế tạo có thể uốn ống với đường kính uốn 42(mm), góc uốn có thể đạt được 1800 Ưu điểm của loại máy này là: Chế tạo tương đối đơn giản, vốn đầu tư thấp tuy nhiên loại máy này có nhiều nhược điểm như: Độ chính xác thấp, không gia công ống có đường kính lớn, lực tác dụng lên ống không đều nên dễ sinh ra khuyết tật Loại máy thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

DUT.LRCC

Hình 1 8: Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh hòa chế tạo

- Như vậy có thể khẳng định rằng nhu cầu sử dụng ống ở nước ta là rất lớn nhưng qua tìm hiểu thực tế ở Khánh Hòa mà rộng hơn là ở nước ta thì hiện nay chưa

có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hay nghiên cứu về máy uốn ống, do vậy

mà tài liệu cũng như chủng loại về máy uốn còn rất nhiều hạn chế Ở nước ta chỉ có các cơ sở uốn ống nhỏ lẻ, thiết bị lạc hậu, năng suất thấp, chất lượng cũng như thẩm

mỹ kém, không thể uốn ống có đường kính ống lớn chủ yếu là các thiết bị bằng tay hay tự thiết kế, không đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như cạnh tranh với nước ngoài Nhưng hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy nhập từ nước ngoài về có thể uốn nhiều loại ống có đường kính khác nhau với các bán kính uốn, góc uốn khác nhau với nhiều hình dạng từ đơn giản đến phức tạp, các loại máy này đều có năng suất cao và khả năng đạt độ chính xác cao nhưng giá thành khá đắt vì vậy mà nhiều công ty không dám đầu tư

DUT.LRCC

Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu đối với máy cần thiết kế

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng, kích thước máy cố gắng thật nhỏ, gọn, chi phí đầu tư thấp, vận hành tương đối dễ dàng …

- Để làm được điều này người thiết kế cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồng thời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý

2.1.3 Độ tin cậy

- Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện chức năng đã định đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độ chính xác, …) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình thực hiện công việc đã quy định

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

DUT.LRCC

2.1.4 An toàn trong sử dụng

Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong điều kiện sử dụng bình thường

thì kết cấu đó không gây ra tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không

gây hư hại cho 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 để thỏa mãn yêu cầu về

tính công nghệ và tính kinh tế thì máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu, vật liệu

chế tạo phù hợp với điều kiện sản suất cụ thể, đảm bảo khối lượng và kích thước

nhỏ nhất, ít tốn vật liệu nhất, chi phí về chế tạo thấp nhất kết quả cuối cùng là giá

thành thấp

- Máy nên thiết kế với số lượng ít nhất các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

và lắp ráp, chọn cấp chính xác chế tạo cho phù hợp nhưng vẫn đảm bảo được điều

kiện và quy mô sản xuất cụ thể

DUT.LRCC

b) Nguyên lý hoạt động:

Cơ cấu truyền lực bằng tay chỉ áp dụng cho một số 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 khi đó quay tay quay (6) bánh xe di động (4) sẽ lăn trên bánh xe cố định (3), bánh xe cố định (3) 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 ta quay tay quay (6) về vị trí ban đầu và lấy ống ra

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản

+ Rẻ tiền phù hợp cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2 2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ 1: Động cơ 2: Hộp giảm tốc

3: Tay quay 4: Khuôn uốn tĩnh

5: Khuôn uốn động 6: Cơ cấu ly hợp

7: Cặp bánh răng

b) Nguyên lý hoạt động:

Khi nhận đƣợc bản vẽ và các thông số cần chế tạo của sản phẩm uốn ta điều chỉnh góc uốn mà ta cần uốn từ cơ cấu ly hợp cam Máy uốn làm việc đƣợc truyền động từ động cơ điện (1) qua hộp giảm tốc (2) rồi đến cơ cấu truyền lực bằng cơ, trong cơ cấu lựa chọn ta dùng cặp bánh răng (7), cơ cấu bánh răng (7) đƣợc nối với

DUT.LRCC

khuôn uốn động (5) Để hãm ống trong quá trình uốn ta dùng tay quay (3) đưa khuôn uốn tĩnh (4) gần khuôn uốn động để hãm chi tiết Ngoài ra để đảm bảo góc uốn ta có cơ cấu đảo chiều động cơ chạy về vị trí ban đầu khi góc uốn đúng như tính toán

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Kết cấu tương đối đơn giản

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

+ Giá thành hạ

- Nhược điểm:

+ Lực tác dụng lên ống không đồng đều

+ Mức độ chuyên môn hóa chưa cao

DUT.LRCC

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

a) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

DUT.LRCC

1: Nút on/off 2: Tay điều khiển

3: Piston thủy lực 4: Cánh tay quay

5: Bản lề chữ U 6: Bulông ép

7: Chốt di chuyển 8: Chốt xoay

9: Cánh tay chính 10: Bán kính khuôn uốn

11: Khối nén 12: Động cơ thủy lực

b) Nguyên lý hoạt động:

- Máy uốn ống thủy lực hoạt động dựa trên nguyên tắc hoạt động của pittông- xi

lanh thủy lực sau khi cung cấp nguồn cho động cơ thủy lực (12) sau đó nhờ cơ cấu

điều khiển (2) đi qua pittông thủy lực (3) và được truyền đến cánh tay quay (4) làm

uốn chi tiết Trên cánh tay quay (4) có lắp

bản lề chữ U (5) và bulông ép (6) nhằm

giữ ống trong quá trình uốn.Trên cánh tay

quay (4) cũng như trên cánh tay chính (9)

có các lỗ vì vậy có thể dễ dàng thay khuôn

uốn một cách đơn giản

- Nguyên lý khuôn uốn hoạt động như

sau: Sau khi ống được làm sạch và kiểm

tra không bị khuyết tật, ống (13) được đưa

vào khuôn ta đóng bản lề chữ U (5) và xiết

bulông hãm (6) nếu cần Có thể cho dung

dịch trơn nguội vào khuôn trước khi uốn

để giảm ma sát giữa ống và khuôn để ống

không bị nhăn trong qua trình uốn

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực tác dụng lên ống tương đối đồng đều

+ Có độ chính xác cao, năng suất cao

- Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp, thiết kế tương đối khó

+ Khá đắt tiền

+ Bảo dưỡng máy tương đối tốn kém

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn

DUT.LRCC

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

a) Sơ đồ nguyên lý:

1: Động cơ khí nén 2: Hộp điều khiển khí nén

3: Pittông khí nén 4: Đĩa phân độ

5: Khuôn uốn động 6: Khuôn uốn tĩnh

b) 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 phận ống dẫn đến pittông (3), có 2 pittông truyền lực một pittông truyền cho khuôn uốn động (5), một pittông được truyền cho giá quay trên đó có khuôn uốn tĩnh (6) vì vậy tạo ra vật uốn cần thiểt 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 có cơ cấu khí nén rất phức tạp, máy dùng cơ cấu thủy lực hiện nay được sử dụng nhiều nhất

c) Ưu điểm và nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực tác dụng lên ống tương đối đồng đều

Hình 2 4: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén DUT.LRCC

+ Có độ chính xác cao, năng suất cao

- Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp

+Khá đắt tiền

+ Ít được dùng vì van điều chỉnh khí nén khá phức tạp

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

- Như vậy với yêu cầu đối với máy cần chế tạo, qua thực tiễn và nghiên cứu 4 phương án ta thấy phương án 2 chọn cơ cấu truyền lực bằng cơ có kết cấu đơn giản,

có độ chính xác tương đối cao nhưng gía thành thấp phù hợp với điều kiện sản xuất vừa và nhỏ ở nước ta mặt khác nghiên cứu cơ cấu truyền lực bằng cơ đi sát với chương trình học hơn vì vậy em chọn phương án thiết kế dùng cơ cấu truyền lực bằng cơ để thiết kế và có thể đưa vào sản xuất thực tiễn ở nước ta từ đó có thể làm

cơ sở cho việc nghiên cứu máy uốn sử dụng động cơ thủy lực vì động cơ thủy lực ít tạo ra khuyết tật trong khi uốn, việc điều chỉnh máy tương đối dễ dàng sau đó là việc nghiên cứu đến máy bán tự động và tự động trong tương lai

2.4 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu:

Khi nhận được bản vẽ và các thông số cần chế tạo của sản phẩm uốn ta điều chỉnh góc uốn mà ta cần uốn từ cơ cấu ly hợp cam Máy uốn làm việc được truyền động từ động cơ điện qua hộp giảm tốc rồi đến cơ cấu truyền lực bằng cơ, trong cơ cấu lựa chọn ta dùng cặp bánh răng, cơ cấu bánh răng được nối với khuôn uốn động

Để hãm ống trong quá trình uốn ta dùng tay quay đưa khuôn uốn tĩnh gần khuôn uốn động để hãm chi tiết Ngoài ra để đảm bảo góc uốn, ta có cơ cấu đảo chiều động cơ, động cơ sẽ quay đúng về vị trí ban đầu khi góc uốn đúng như tính toán rồi dừng lại

Để quay đúng góc cần uốn ta dùng 2 công tắc tơ để đảo chiều động cơ, công tắc tơ được điều khiển nhờ tín hiệu đầu vào 2 cống tắc hành trình được gắn trên chi tiết nút on-off thông qua PLC hay vi điều kiển Khi trục chính quay đúng bằng góc đã tính toán thì cơ cấu cam phía trên sẽ chạm vào công tắc hành trình 1, lúc đó công tắc tơ thực hiện công việc đảo chiều, động cơ quay ngược lại Khi quay ngược lại đúng bằng góc đã tính toán cơ cầu cam sẽ chạm vào công tắc hành trình 2 và dừng động

cơ, lúc này lô uốn đang ở vị trí ban đầu

DUT.LRCC

2.4.1 Mạch mở máy và đào chiều động cơ

CTHT1

CTHT2

ON

OFFDUT.LRCC

Code:

#include <program>

#include <def_16f877a.h>

// RBO : CONG TAC HANH TRINH 1

// RB1 : CONG TAC HANH TRINH 2

// RB2 : NUT START

// RB3 : NUT STOP

// RC1 : DONG CO QUAY THUAN

// RC2 : DONG CO QUAY NGICH

DUT.LRCC

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY

3.1 Tính toán các thông số động học

3.1.1 Các khái niệm cơ bản

- Uốn ống hay dập tạo hình đều được tạo ra từ biến dạng dẻo của kim loại để tạo

ra hình dạng kích thước mong muốn ban đầu, để tạo nên hình dạng này ta cần có khuôn tạo hình Khuôn tạo hình được tạo thành từ hai thành phần là: cối và chày

- Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy là 3 quá trình nối tiếp nhau xảy

ra trong kim loại và phần lớn hợp kim dưới tác dụng của tải trọng gây ra Dưới tác dụng của tải trọng xảy ra 3 quá trình: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo kèm biến dạng đàn hồi và phá hủy:

+ Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng Δl tăng theo tỉ lệ bậc nhất với nó, gọi là biến dạng đàn hồi lúc này kim loại có thể trở về vị trí ban đầu

+ Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất định độ biến dạng Δl tăng rất nhanh khi thôi tác dụng tải trọng thì kim loại vẫn bị biến dạng nhưng không lớn lắm được gọi

là biến dạng dẻo kèm theo biến dạng đàn hồi

+ Khi tải trọng đạt đến giá trị max thì lúc này xuất hiện các vết nứt tế vi và làm ứng suất tập trung càng cao hơn dẫn đến

các vết nứt càng tăng và to dần, kim loại bị tách

rời và bị phá hủy hiện tượng đó gọi là biến dạng

phá hủy

- Khi uốn ống ta chú ý vào các biểu đồ sau

vì đối với mỗi vật liệu thì chịu tác dụng một lực

phù hợp để không làm phá hủy vật liệu đó:

+ Khi uốn các vật liệu dẻo ta chú ý đến

+ Khi uốn các vật liệu cứng giòn ta chú ý đến biểu đồ P - Δl:

Hình 3 2: Biểu đồ P - Δl

- Từ hai 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, ở vật liệu dẻo thì vật liệu dễ uốn hơn vì miền ζch lớn nhưng đối với vật liệu cứng giòn thì rất khó thực hiện nguyên công uốn

vì miền đàn hồi đến miền bền là rất nhỏ nếu tốc độ uốn cao thì lúc này vật liệu sẽ chuyển từ miền biến dạng đàn hồi sang miền phá hủy vì vậy vật liệu sẽ bị phá hủy nên tùy theo vật liệu uốn mà ta chọn tốc độ uốn phù hợp không làm hư hỏng chi tiết uốn

3.1.2 Khảo sát chuyển động của điểm trên ống

- Để xét chuyển động tròn của ống ta đi xét chuyển động của điểm M trong mặt phẳng oxy, ta lấy điểm O làm cực, vẽ nửa đường thẳng OM Gọi góc giữa trục ox và

or là φ, gọi đoạn OM = r Khi đó vị trí của điểm M trên mặt phẳng oxy được xác định bởi hai tham số r và φ Vậy các phương trình chuyển động có dạng:

Trong đó:   " : Gia tốc góc của vật, rad/s2

- Khi áp dụng trong tọa độ cực ta có:

a t  R";a n  R2

3.1.3 Cách xác định vị trí của lớp trung hòa biến dạng

- Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn đồng thời có những lớp kim loại bị kéo và giãn dài theo hướng dọc vì vậy giữa các lớp đó thể nào cũng tồn tại một lớp có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi, lớp này người ta gọi là lớp trung hòa biến dạng Lớp trung hòa biến dạng là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước phôi uốn và xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

- Khi uốn với bán kính uốn lớn, mức độ biến dạng ít vị trí lớp trung hòa biến dạng nằm ở giữa chiều dày của dải phôi nghĩa là bán kính cong bd của lớp trung hòa biến dạng được xác định theo công thức sau:

2

s r

 (3.3) Trong đó: r : là bán kính uốn, mm

s : chiều dày vật liệu, mm

- Nếu uốn với mức độ biến dạng lớn (góc uốn và bán kính uốn nhỏ), tiết diện ngang của phôi bị thay đổi nhiều, chiều dày vật liệu giảm khi đó lớp trung hòa biến dạng không đi qua tiết diện phôi mà dịch chuyển về phía tâm cong ở đây vị trí lớp trung hòa biến dạng được xác định theo công thức sau:

b

b s s

Hình 3 3: Chuyển động tròn của điểm

DUT.LRCC