CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN. Trong xu thế công nghiệp hóa - hiện đại hóa của thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng là động lực thúc đẩy sự phát triển của khoa học - công nghệ. Khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng nhanh chóng, với tốc độ như vũ bão, đang góp phần nâng cao năng suất lao động, thay thế dần sức lao động của con người. Sự phát triển này đã dẫn đến nhiều chủng loại máy ra đời nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người.
Trong đó, máy uốn đã và đang được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực may mặc. Trong ngành may thì người ta dùng máy uốn dao bế , trong quá trình làm khuôn bế cắt dập chủ yếu làm bằng tay, vừa tốn nhiều công sức lao động của người công nhân nhưng năng suất, hiệu quả mang lại không cao. Ngày nay với sự hỗ trợ của máy móc, công việc này trở nên nhẹ nhàng hơn và năng suất cũng tăng lên gấp bội. Do đó giảm được chi phí sản xuất trong ngành may mặc.
Trên thế giới đã có nhiều loại máy uốn thép khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến tự động. Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm được nhập khẩu từ nước ngoài nên đôi lúc nhu cầu của khách hàng còn nhiều hạn chế và đặc biệt là giá thành còn rất cao. Việc chế tạo được máy uốn ở trong nước sẽ làm hạ được giá thành sản phẩm, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trường trong nước so với thị trường thế giới trong lĩnh vực công nghiệp. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn đai thép nhằm phục vụ cho nhu cầu xã hội là rất cần thiết, đồng thời cùng với sự định hướng và hướng dẫn của thầy PGS.
Phạm Huy Tuân, nhóm sinh viên chúng em đã chọn đế tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình máy uốn kim loại điều khiển số” làm đồ án tốt nghiệp của mình.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN. - Vận dụng kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề trong quá trình thiết kế và chế tạo. - Đưa tự động hóa vào quá trình sản xuất của các ngành công nghiệp phụ trợ. - Tạo tiền đề cho các công cụ sản xuất khác được đưa vào hoạt động .3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.1 Phương pháp thu thập dữ kiện - tham khảo tài liệu: Các công trình nghiên cứu khoa học ngày nay đều có tính kế thừa của các công trình nghiên cứu khoa học trước.
Nó sử dụng các kiến thức của các môn khoa học khác nhau. Trong đề tài này, người nghiên cứu đã tìm hiểu các nguồn tài liệu khác nhau nói về máy uốn thép, các công thức có liên quan. Việc tham khảo tài liệu giúp người nghiên cứu có cái nhìn tổng quan hơn về đề tài của mình thực hiện, bổ sung thêm kiến thức, lý luận, cũng như các phương pháp để giải quyết đề tài. Tuy nhiên việc nghiên cứu tài liệu của người nghiên cứu luôn theo quy tắc đảm bảo tính kế thừa, chọn lọc và phát triển.
Trên cơ sở những tài liệu có được, người nghiên cứu đã chọn lọc và phát triển những kiến thức đó theo hướng phù hợp với đề tài mà mình thực hiện. Trong quá trình thực hiện đề tài này, dữ liệu được thu thập chủ yếu từ thư viện của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Đại học Bách Khoa, thư viện Khoa Học Tổng Hợp, các nhà sách, các tiệm sách báo cũ. Tuy nhiên cũng có nhiều vấn đề mà các sách không đề cập, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, các thầy cô khác, cùng các bạn sinh viên mà người nghiên cứu có thêm những kiến thức cần thiết để thực hiện đề tài này.2 Xử lý dữ kiện: Các dữ kiện sau khi thu thập được chọn lọc, sắp xếp và phân tích kỹ lưỡng đã được khái quát thành lý luận. Tài liệu sử dụng là tài liệu có chất lượng cao, chủ yếu là tài liệu gốc nên bảo đảm chính xác về nội dung truy cập.3 Trình bày đồ án: 11 Luan van Đồ án tốt nghiệp được trình bày theo cấu trúc để phù hợp với nội dung và thời gian nghiên cứu đồng thời đáp ứng được yêu cầu về chương trình đào tạo của trường.
Trình bày thành văn công trình nghiên cứu khoa học là giai đoạn hoàn thành nghiên cứu, do đó không được xem nó là quá trình kỹ thuật mà là sự sáng tạo sâu sắc. Chính việc nắm vững bút pháp trong nghiên cứu khoa học giúp người nghiên cứu làm sáng tỏ thêm những kết quả đạt được, phát triển chúng và có thêm những kiến thức mới.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. Làm chủ được quy trình công nghệ uốn đai thép tự động. Làm tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu về máy uốn đai thép tự động với các hình dạng bất kỳ phù hợp với điều kiện, nhu cầu thực tế.
Tạo được nguồn tài liệu tham khảo cho lĩnh vực khoa học công nghệ cũng như trong cuộc sống.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.1 Kết quả nghiên cứu: Tập tài liệu thiết kế, bản vẽ máy uốn đai thép tự động. Mô hình máy uốn đai thép tự động liên tục.2 Giới hạn đề tài: Vì trong thực tế các đai thép được sử dụng trong cơ khí và xây dựng thường có đường kính từ 6 - 10. Mặt khác do thời gian, điều kiện, phương tiện nghiên cứu và đặc biệt là về mặt kinh phí còn hạn chế. Do vậy, giới hạn của đề tài chỉ dừng lại ở mức độ : - Tính toán lực uốn của máy uốn kim loại tự động cho phôi nhôm có đường kính từ 3 - 5 mm.
- Cải tiến cơ cấu và điều khiển tự động quá trình uốn đai thép. - Gia công lắp ráp mô hình máy uốn kim loại với vật liệu mềm và có kích thước nhỏ hơn thực tế như: nhôm, đồng, .6 TÍNH KHẢ THI CỦA PHƯƠNG PHÁP. 12 Luan van Với sự chuẩn bị đầy đủ về phương tiện, phương pháp nghiên cứu, thời gian cũng như trình tự thực hiện việc nghiên cứu và thi công đề tài một cách khoa học thì nhất định đề tài sẽ hoàn thành với hiệu quả rất cao, cải tiến được những nhược điểm của các phương pháp, thiết bị trước đó, đồng thời đáp ứng được nhu cầu thực tế trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP UỐN: Những ống rỗng hay ống đặc có thể uốn được trên một hoặc nhiều mặt phẳng bởi ít nhất một trong những phương pháp uốn cơ bản nếu tiết diện của ống có hình dạng đồng đều tại một đoạn có kích thước đủ dài để kẹp ống với một lực thích hợp.
Tất cả những phương pháp uốn kim loại sử dụng để uốn cong những ống thẳng đều có một đặc điểm chung là: sau khi uốn cong, độ dài khúc cong lồi luôn dài hơn độ dài khúc lõm vào của chỗ uốn cong. Sự khác nhau ở độ dài biên dạng có thể được nhận thấy rõ rệt bởi hai kiểu: - Uốn: các thớ ngoài của ống bị dãn dài ra, là nơi có sức căng bề mặt lớn trong khi các thớ trong của ống được ép lại, làm ngắn lại - Định hình bằng kéo dãn: các thớ ngoài được kéo dãn để đạt được góc độ cong tốt hơn so với các thớ trong của ống. Các phương pháp uốn kim loại có thể được chia ra thành như sau: - Uốn dạng xoay-kéo (Rotary-draw bending) - Uốn nén ép (Compression bending) - Uốn vòng (Roll bending) - Định hình bằng kéo dãn Từng kiểu uốn trên có đặc điểm riêng rõ rệt và đều có ưu nhược điểm riêng của nó. Những kiểu uốn trong thực tế giúp đạt được yêu cầu được xác định cũng như góc độ lớn nhất mà từng phương pháp có thể đạt được được thể hiện ở bảng 3-1.
14 Luan van Việc lựa chọn quy trình uốn cho ống dựa vào: - Số lượng ống phải uốn và chất lượng đặt ra từ trước. - Kích thước đường kính, bề dày thành và bán kính nhỏ nhất khi uốn cần đạt được. Hai đồ thị giúp tổng quan lại giữa các phương pháp uốn phù hợp với khoảng đường kính ống cùng với độ dày ống ở độ thị 3-1. Cũng như quan hệ giữa độ dày của ống với bán kính uốn nhỏ nhất ở độ thị 3-2.1 Uốn dạng xoay-kéo (Rotary-draw bending): a.
Cấu tạo, tổng quan hệ thống uốn dạng xoay-kéo: Uốn kéo ra là phương pháp chính sử dung trên máy uốn dạng xoay, máy uốn này có công suất lớn, đa dạng (thủy lực, khí nén, điện/cơ khí), điều khiển bằng tay hoặc cũng có thể điều khiển số. Những loại máy này đóng góp ở khoảng 95% quá trình uốn ống. Những công cụ cần thiết cho việc uốn kéo bao gồm phần biên dạng uốn có thể xoay (rotating bending form), khối kẹp (clamping die), và khối đẩy (pressure die) được thể hiện ở hình 3-3. Tại phương pháp này, phôi ống sẽ đi theo phần biên dạng uốn và đuọc kẹp chắc chắn bởi khối kẹp.
Khi khối biên dạng xoay, nó sẽ kéo phôi theo tạo thành một lực lên khối đẩy điều này giúp cho ống sẽ không gãy xuyên suốt trục gá bên trong. Khối đẩy co thể là cố định hoặc di động với phôi để giúp giảm/ loại bỏ ma sát trượt khi tác động. Phương pháp uốn kéo là phương pháp rất linh hoạt, có thể thay đổi sao cho phù hợp. Có thể uốn đến 180 độ với trong một lần uốn cũng như nhiều lần uốn hoặc uốn hỗn hợp bằng cách sử dụng những công cụ đặc biệt (ví dụ như một trục đỡ chỗ uốn).
Phương pháp này có thể đảm bảo thớ bên trong kim loại khi uốn ở mức phù hợp với bán kính nhỏ và khi uốn rỗng bề dày nhỏ. Giới hạn của phương pháp này là cần nhiều công cụ phức tạp cho các chỗ uốn phức tạp cũng với việc phải làm cứng lại những điểm tiếp tuyến trong khoảng uốn. Phương pháp uốn này có thể chia thành 5 phương pháp nhỏ A B C D E ứng với độ phức tạp của máy uốn giảm dần giúp phân loại từng dạng uốn, PHƯƠNG PHÁP A Phương pháp A sử dụng đầy đủ các công cụ ở hình 3-4. Khối biên dạng xoay là khối chính giúp định hình đường kính của phôi tại chỗ uốn.
Hệ thống bao gồm những phần định hình ống có kích thước đúng với biên dạng ngoài của ống cũng như phần uốn và cũng hỗ trợ xuyên suốt phần bao ngoài cũng như bên trong khi khối biên dạng xoay xoay.