Đồ án tốt nghiệp: Hoàn thiện máy uốn ống CNC của SV ĐH SPKT TPHCM

Tài liệu chi tiết về quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC. Nội dung gồm thiết kế, cải tiến cụm đầu uốn để máy vận hành chính xác theo bản vẽ.

• Tác giả: Trần Anh Thoại
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Linh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo Máy
• Đề tài: Hoàn Thiện Máy Uốn Ống CNC
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC

Máy uốn ống CNC là thiết bị công nghệ cao được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy hiện đại. Quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC đòi hỏi sự kết hợp giữa thiết kế chính xác, chế tạo kỹ lưỡng và kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt. Mục tiêu chính của quá trình này là cải tiến thiết kế cụm đầu uốn để vận hành chính xác theo bản vẽ của sản phẩm cần uốn. Việc hoàn thiện máy uốn ống CNC không chỉ giúp tăng độ chính xác trong quá trình uốn mà còn nâng cao hiệu suất sản xuất và giảm chi phí vận hành. Theo các tiêu chuẩn quốc tế, quy trình hoàn thiện phải đảm bảo độ tin cậy cao và khả năng thích ứng với nhiều loại sản phẩm khác nhau.

1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của máy uốn ống CNC

Máy uốn ống CNC (Computer Numerical Control Tube Bending Machine) là thiết bị tự động hóa sử dụng hệ thống điều khiển số để uốn các đường ống theo các biên dạng phức tạp. Tầm quan trọng của máy này nằm ở khả năng uốn chính xác các biên dạng phức tạp với độ lặp lại cao, đáp ứng yêu cầu của các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không, và cơ khí chế tạo. Máy uốn ống CNC giúp giảm thất thoát vật liệu, tăng năng suất lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.2. Mục tiêu cải tiến và hoàn thiện máy uốn ống

Mục tiêu chính của đồ án hoàn thiện máy uốn ống CNC là cải tiến thiết kế cụm đầu uốn để đạt được độ chính xác cao hơn. Cần tìm hiểu các máy uốn ống trong và ngoài nước để học hỏi những tiến bộ công nghệ mới. Việc hoàn thiện quy trình bao gồm phân tích, tổng hợp, đánh giá và thiết kế các cải tiến cần thiết, đảm bảo máy có thể uốn được các biên dạng theo bản vẽ chính xác.

II. Các giai đoạn chính trong quy trình hoàn thiện

Quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC được chia thành nhiều giai đoạn quan trọng, mỗi giai đoạn có mục tiêu và yêu cầu riêng biệt. Giai đoạn đầu tiên là tìm hiểu và phân tích các máy uốn ống hiện có trên thị trường để xác định những điểm mạnh và hạn chế. Tiếp theo là giai đoạn thiết kế và cải tiến cụm đầu uốn, trong đó cần áp dụng các kiến thức về toán học, khoa học kỹ thuật để tối ưu hóa cấu trúc máy. Giai đoạn chế tạo và lắp ráp đòi hỏi công nghệ chế tạo chính xác, sử dụng các công cụ và máy móc hiện đại. Cuối cùng là giai đoạn kiểm tra, chạy thử và điều chỉnh để đảm bảo máy hoạt động ổn định và chính xác.

2.1. Giai đoạn phân tích và khảo sát máy hiện có

Bước đầu tiên trong quy trình hoàn thiện là khảo sát và phân tích các máy uốn ống đang sử dụng và các mẫu máy tiên tiến trên thế giới. Cần tập trung vào việc nghiên cứu thiết kế cụm đầu uốn, hệ thống truyền động, hệ thống điều khiển CNC và các cơ chế định vị. Phân tích kỹ các điểm yếu hiện tại của máy như độ chính xác không cao, tốc độ vận hành chậm, hoặc khó uốn các biên dạng phức tạp là bước quan trọng để xác định hướng cải tiến.

2.2. Giai đoạn thiết kế cải tiến cụm đầu uốn

Sau khi xác định những điểm cần cải tiến, tiến hành thiết kế lại cụm đầu uốn để tăng độ chính xác và linh hoạt. Trong giai đoạn này, cần ứng dụng kiến thức toán học và kỹ thuật để tính toán các thông số kỹ thuật như bán kính uốn, góc uốn, và lực uốn cần thiết. Sử dụng các phần mềm CAD chuyên ngành để vẽ bản vẽ thiết kế chi tiết, đảm bảo tất cả các kích thước và công sai đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cao.

III. Công nghệ và công cụ sử dụng trong hoàn thiện máy

Để hoàn thiện máy uốn ống CNC một cách hiệu quả, cần sử dụng các công nghệ hiện đại và công cụ chuyên ngành thích hợp. Các phần mềm CAD/CAM như Solidworks, AutoCAD được sử dụng để thiết kế chi tiết và mô phỏng lại quá trình uốn trước khi chế tạo. Hệ thống CNC với các trục điều khiển chính xác giúp vận hành máy theo chương trình được lập trình sẵn. Các công cụ đo lường chính xác như thước kẹp điện tử, máy đo tọa độ được sử dụng để kiểm tra chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, cần sử dụng các máy chế tạo hiện đại như máy phay CNC, máy tiện CNC để chế tạo các chi tiết với độ chính xác cao. Việc sử dụng công cụ kỹ thuật chuyên ngành là điều bắt buộc để đảm bảo chất lượng của máy uốn ống CNC.

3.1. Phần mềm thiết kế và mô phỏng

Phần mềm CAD chuyên ngành như Solidworks, Autodesk Inventor cho phép thiết kế chi tiết 3D của toàn bộ máy uốn ống CNC. Các phần mềm mô phỏng giúp dự báo hành vi của máy trước khi chế tạo, từ đó phát hiện và khắc phục các lỗi thiết kế sớm. Phần mềm lập trình CNC như Mastercam được sử dụng để tạo chương trình điều khiển máy, đảm bảo quá trình uốn chính xác theo bản vẽ yêu cầu.

3.2. Thiết bị chế tạo và kiểm tra chất lượng

Các máy chế tạo hiện đại như máy phay CNC, máy tiện CNC được sử dụng để gia công các chi tiết của máy uốn ống với độ chính xác cao. Công cụ đo lường chính xác như máy đo tọa độ ba chiều, thước kẹp điện tử, đồng hồ so điện tử giúp kiểm tra kích thước và độ chính xác các chi tiết chế tạo. Việc kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt tại mỗi bước sản xuất đảm bảo máy uốn ống hoàn thiện đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhất.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn của máy uốn ống CNC hoàn thiện

Kết quả của quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC là một thiết bị có khả năng uốn chính xác các biên dạng phức tạp theo đúng bản vẽ sản phẩm. Máy hoàn thiện có thể uốn được nhiều loại đường ống với các vật liệu khác nhau như thép, nhôm, và các hợp kim khác. Độ chính xác cao của máy giúp giảm thất thoát vật liệu, tăng năng suất lao động lên gấp 2-3 lần so với máy truyền thống. Ứng dụng thực tiễn của máy uốn ống CNC hoàn thiện rất rộng trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không, cơ khí chế tạo, và các ngành sản xuất có yêu cầu cao về chất lượng. Máy có khả năng thích ứng nhanh với các thiết kế sản phẩm mới, giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

4.1. Những cải tiến chính đạt được

Những cải tiến chính trong quy trình hoàn thiện máy uốn ống CNC bao gồm: tăng độ chính xác uốn lên ±0.5mm, cải tiến thiết kế cụm đầu uốn cho phép uốn các biên dạng phức tạp hơn, tăng tốc độ vận hành của máy, và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển CNC. Nhờ những cải tiến này, máy có thể vận hành ổn định và sản xuất các sản phẩm chất lượng cao với số lượng lớn.

4.2. Ứng dụng và giá trị kinh tế

Máy uốn ống CNC hoàn thiện được ứng dụng rộng rãi trong các công ty sản xuất linh kiện ô tô, hệ thống ống dẫn hàng không, và các sản phẩm cơ khí phức tạp. Giá trị kinh tế của máy thể hiện qua việc giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm, và rút ngắn thời gian giao hàng. Máy hoàn thiện giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng cạnh tranh và mở rộng thị trường khách hàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài.1 Tính cấp thiết Trong thời kỳ công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, công nghiệp là một ngành đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của đất nước. Trong số đó phải kể đến ngành cơ khí, cơ khí là ngành sử dụng các nguyên lý, định luật, kỹ thuật để thiết kế, chế tạo các loại máy móc trong ngành công nghiệp sản xuất. Ngành Kỹ thuật Cơ khí nói chung và chế tạo máy nói riêng được xem là ngành công nghiệp xương sống của nền sản xuất.

Việc thiết kế chế tạo máy uốn ống CNC là sản phẩm tiêu biểu của ngành cơ khí, sản phẩm máy uốn ống được sử dụng rộng rãi trong trang trí nội thất, làm hàng rào, ghế, chân đèn, …. và được sử dụng trong công nghiệp.2 Lý do chọn đề tài. Các nước dẫn đầu trong thị trường ngành uốn đã thiết kế, chế tạo ra được máy uốn: Nhật Bản, Đài Loan, Hàn Quốc … với nhiều loại máy đa dạng từ bán tự động đến tự động và có thể uốn được nhiều loại ống có đường kính cũng như vật liệu khác nhau. Hiện nay, các loại máy uốn ống CNC ở nước ta đa phần là nhập khẩu từ nước ngoài về với giá cả rất đắt nên giá cả của sản phẩm đưa ra thị trường cũng chưa thực sự là phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng.

Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy uốn ống CNC là điều vô cùng cần thiết, giúp hạ giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, tăng tính cạnh tranh trên thị trường trong và ngoài nước. Xuất phát từ thực tiễn, nhu cầu cấp thiết từ thị trường, thay vì nghiên cứu thiết kế chế tạo một máy uốn mới thì nhóm chúng em quyết định cải tiến lại máy uốn hiện có để tiết kiệm chi phí cũng như thời gian để có thể tung ra những sản phẩm đáp ứng cho đời sống và đó là những lí do mà nhóm chúng em đã chọn đề tài “Hoàn thiện máy uốn ống” làm đề tài tốt nghiệp. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài Tạo điều kiện, tiền đề áp dụng các kiến thức đã học vào việc vận hành máy chế tạo các đầu uốn chuyên dùng cho từng loại ống khác nhau trong thực tế. Đề xuất phương án cải tiến máy với năng xuất, chất lượng và hiệu quả cao.

Nghiên cứu, thực nghiệm và đánh giá được biên dạng khi uốn.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Máy uốn ống ra đời nhằm uốn được phôi với nhiều biên dạng, vật liệu và kích thước khác nhau mà các phương pháp uốn khác khó đạt được. 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Đáp ứng được nhu cầu sử dụng sản phẩm từ máy uốn ống. Có thể sản xuất hàng loạt phục vụ cho sản xuất công nghiệp. Mục tiêu nghiên cứu.

Mục tiêu hàng đầu của đồ án là chế tạo ra được cụm đầu uốn và cải thiện tối đa năng suất và hiệu quả của máy. Cải tiến máy làm sao phải tiết kiệm chi phí ở mức thấp nhất có thể. Sản phẩm ống sau khi uốn đạt chất lượng, thẩm mỹ và độ chính xác cao. Hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu suất làm việc của máy, thao tác vận hành máy đơn giản, dễ hiểu, giảm sức lao động cho con người.

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động máy, sơ đồ kết nối của cụm đầu uốn thế nào là phù hợp. Từ đó, ta thực nghiệm bằng cách cho máy uốn thử các cung tròn với giá trị đã tính toán trên cơ sở lý thuyết, kiểm tra những sản phẩm đã uốn, đo các kích thước sau khi uốn sai lệch bao nhiêu so với tính toán ban đầu, từ đó ta tìm ra quy luật chung để uốn ống chính xác. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Máy uốn ống CNC công nghiệp. Đường kính phôi uốn ∅19 (𝑚𝑚) dày 0,8 (mm).

Nguyên lý hoạt động máy uốn. Quy luật tính toán và chương trình toạ độ điểm trên hệ trục toạ độ trục x, y, z.2 Phạm vi nghiên cứu Những loại máy uốn ống trong và ngoài nước hiện nay. Đọc các bài báo, tạp chí khoa học về máy uốn ống CNC trong và ngoài nước. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, mô hình thực tế máy uốn ống CNC.

Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở phương pháp luận Các phương pháp uốn trước chỉ uốn được những biên dạng đơn giản, tính chính xác không cao. Các loại máy uốn CNC trên thị trường đa phần nhập từ nước ngoài với chi phí cao, chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng máy uốn trong nước.2 Phương pháp phân tích lý thuyết. Từ việc nghiên cứu các bài báo, tạp chí khoa học có liên quan đến máy, phân tích ưu nhược điểm của máy đang được sử dụng ở trong và ngoài nước. Từ đó đề xuất phương án thiết kế.

Sử dụng các thông số đã tính toán và mô phỏng trên phần mềm để thiết kế các bộ phận trên máy đùn ống. 2 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.3 Phương pháp thực nghiệm Đo đường kính ống và bề dày thực tế của ống trên thị trường, xác định kích thước uốn cần thiết. Chạy thử nghiệm để lấy thông số chạy thực tế để chỉnh sửa, hoàn thiện máy và hoàn thiện quy luật tính toán. Tung ra kết quả bằng những sản phẩm hoàn chỉnh được tạo ra từ máy uốn Đánh giá kết quả và đưa ra kết luận.

Cấu trúc đề tài Chương 1: Giới thiệu. Chương 2: Tổng quan. Chương 3: Cơ sở lý thuyết. Chương 4: Phương án cải tiến.

Chương 5: Thiết kế cụm đầu uốn. Chương 6: Chế tạo, kiểm nghiệm và kết quả. Chương 7: Vận hành máy uốn ống CNC. Chương 8: Kết luận và hướng phát triển.

3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan chung về ngành uốn 2.1 Khái niệm uốn Uốn ống là quá trình làm ống thẳng bị uốn cong với biên dạng cong tạo thành các bán kính uốn mong muốn. Có nhiều dụng cụ và máy móc thích hợp cho nhiều cách uốn khác nhau. Công nghệ uốn ống được ứng dụng trong việc chế tạo các thành phần và sản phẩm dạng ống và còn có nhiều ứng dụng khác nhau. Trong thời gian qua, ngành uốn đã đạt được nhiều thành tựu to lớn nhờ vào sự phát triển của động cơ bảo dưỡng, các bộ điều khiển, cân chính xác và bộ nguồn để tạo ra những khúc uốn có chất lượng hoàn hảo.

Trong ngành kỹ thuật cơ khí, quá trình uốn ống được xem là công nghệ kỹ thuật thứ cấp, không quan trọng bằng công nghệ tiện, phay và khác biệt với ngành công nghệ biến dạng. Uốn ống không chỉ được sử dụng cho ống tròn mà còn cho ống hình chữ nhật, hình vuông và hình bầu dục. Uốn lạnh là không có quá trình gia nhiệt cả trước và trong khi uốn ống nhưng vẫn làm thay đổi biên dạng thẳng của ống thành cong, tạo biên dạng mong muốn. Nói chung, công nghệ uốn ống yêu cầu bộ dụng cụ uốn ống riêng biệt hoặc cho từng bán kính ống.2 Lịch sử phát triển của máy uốn ống - Thời đại đồ đồng: Kỹ thuật uốn ống từ thời kỳ đồ đồng bắt đầu được biết đến, rồi từ từ cải tiến và phát triển.

Từ thời nhà Thương đến thời nhà Xuân Thu, nền công nghiệp luyện đồng khá phát triển và nghề đúc đồng đã tạo ra nhiều loại công cụ bằng đồng. Tuy nhiên, do những hạn chế về mặt kỹ thuật, thời đó mỗi lần uốn ống phải tốn rất nhiều tiền, thời gian và công sức. - Những năm 1990: Trong những năm 1990 do sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế công nghiệp nên nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng, trang thiết bị, phương tiện vận tải tăng mạnh, đồng thời nhu cầu về nhiều loại ống kim loại cũng tăng theo nhưng vẫn chưa được đáp ứng. Nhận thấy tiềm năng nên máy uốn ống chính xác của Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt, nhưng do năng suất của Trung Quốc còn lạc hậu vào thời điểm đó nên Trung Quốc bắt đầu hợp tác với các nước phương Tây.

Nhờ sự hợp tác với các nước phương Tây, công nghệ máy uốn ống của Trung Quốc cũng dần cải tiến. Ngày nay, ngành sản xuất máy uốn ống của Trung Quốc cũng đã phát triển mạnh. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Do máy uốn hai chiều truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu về các biên dạng phức tạp dành cho công nghiệp, nên đã xuất hiện nhiều loại máy uốn khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Máy uốn ống ở nước ta ngày càng sử được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trang trí nội thất. Hiện nay nhu cầu sử dụng máy uốn ống là rất lớn, nhưng đa phần các máy uốn ống được nhập từ nước ngoài với chi phí cao, chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng máy uốn ống trong nước.

Theo tư liệu các nhà chế tạo máy công nghiệp, để thực hiện một dự án chế tạo một thiết bị dây chuyền thì cần ít nhất hai mươi loại ống khác nhau, có khoảng hai ngàn năm trăm chi tiết cần uốn với bán kính và góc uốn khác nhau. Nếu thiết kế và chế tạo ống bằng máy uốn hiện có trên thị trường trong nước thì sản phẩm không có đạt độ chính cao, tính thẩm mỹ kém, như vậy các dự án này thường có vốn đầu tư từ nước ngoài. Theo thống kê ngành xây dựng và trang trí nội thất, để xây dựng cầu hay làm công trình lớn nhỏ có thể gắn nhiều loại ống khác nhau, có thể sử dụng mười lăm ngàn ống đối với những công trình lớn. Được uốn với nhiều biên dạng khác nhau.

Máy uốn ống một trục có khả năng uốn được góc độ lớn là 180°. Máy được sử dụng trong các công trình xây dựng, uốn được những biên dạng khác nhau giúp giảm sức lao động cho công nhân.1: Máy uốn ống một trục của công ty Phúc Thắng [5] Máy uốn ống CN 2 đầu thực hiện việc uốn lần lược nhiều góc. Công tắc chân di động đảm nhận hai nhiệm vụ khởi động và dừng, thích hợp để uốn cong tạo biên dạng góc đối xứng 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Đặt tính nổi bật: - Có khả năng uốn biên dạng cong từ 0 đến 180 độ. - Trục quay được điều khiển bằng áp suất thủy lực.

- Khuôn uốn và khối kẹp ống đều được điều khiển bằng thủy lực. - Mỗi bên có thể uốn được các biên dạng cong khác nhau. - Mỗi bên có tốc độ uốn riêng. - Tùy chỉnh thời gian linh hoạt giữa mỗi chuyển động.