CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tầm quan trọng và tính thực tiễn của đề tài Trong thời kì hội nhập kinh tế toàn cầu, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp là ngành kinh tế quan trọng, những năm gần đây có đóng góp lớn nhất cho ngân sách nhà nước, trở thành ngành xuất khẩu chủ đạo với tốc độ tăng trưởng ở mức cao. Cơ cấu các ngành công nghiệp có sự chuyển biến tích cực, một số ngành công nghiệp như: công nghiệp năng lượng, hóa chất, vật liệu xây dựng, cơ khí điện tử, khí đốt,… đã và đang có những bước phát triển mạnh mẽ, góp phần tích cực trong giải quyết việc làm, chuyển dịch cơ cấu lao động, tăng năng suất, tạo ra cơ hội việc làm cho hàng triệu người lao động và nâng cao đời sống của người dân. Một trong những sự phát triển mạnh mẽ đó chính là ngành cơ khí nói chung và chế tạo máy nói riêng có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, chế tạo máy và công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành này phát triển tốt hơn.
Máy uốn ống là một trong những sản phẩm của ngành chế tạo máy được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: hệ thống điện, nước; sản xuất ô tô, xe máy; xây dựng; dầu khí, hóa chất hay trong trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng. Trên thế giới hiện đã có nhiều nước đi đầu trong việc chế tạo máy uốn ống như: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan,. với loại máy khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến các loại tự động NC và CNC rất hiện đại với các kích thước ống và bán kính uốn rất đa dạng mang đến độ chính xác và năng suất rất cao. Ở Việt Nam cũng đã có nhiều loại máy uốn khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm được nhập khẩu từ nước ngoài nên giá thành còn rất cao.
Những sản phẩm trong nước tự chế tạo chủ yếu là những loại máy thủ công và bán tự động, năng suất còn thấp chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước. Vì vậy việc nghiên cứu, chế tạo máy uốn ống tự động là nhu cầu cần thiết đối với thị trường trong nước, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trường trong nước trong các lĩnh vực công nghiệp góp phần thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó cùng với sự định hướng và hướng dẫn của thầy Phạm Sơn Minh, nhóm sinh viên chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu khoa học: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ỐNG CỤC BỘ”. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu tìm hiểu những công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại của nước ngoài, từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã biết để hoàn thành đồ án. - Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục bộ cho máy uốn ống CNC - Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt sự can thiệp của con người.
Luan van 1 - Bộ kẹp ống (dạng luynet) có thể thay đổi linh hoạt kích thước và chiều dài ống uốn làm cho các sản phẩm trở nên đa dạng hơn. - Ống sau khi uốn ra đảm bảo được chất lượng bề mặt cũng như tính thẩm mỹ cao. Nhiệm vụ đề án - Thiết kế, chế tạo bộ đẩy ống với lực đẩy lớn nhất là 1500kg. - Bộ đẩy ống có thể thay đổi linh hoạt với từng đường kính ống khác nhau và đẩy hết được ống khi tới cuối hành trình.
- Thiết kế, chế tạo cơ cấu giữ cho ống không bị gãy, trầy xước, biến dạng trong quá trình tạo hình. - Thiết kế cơ cấu giữ ống có thể gia công dễ dàng và có thể tùy chỉnh được với các đường kính ống khác nhau. Luan van 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về máy uốn ống 2.
Khái niệm về uốn ống Uốn ống là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực được sử dụng để tạo thành những biên dạng hay những đường cong với bán kính bất kì cho ống. Máy uốn ống là loại máy sử dụng nhiều công nghệ từ đơn giản tới phực tạp, tích hợp nhiều tính năng như nắn, bẻ, uốn để biến những phôi kim loại thành những sản phẩm có kích thước và hình dáng đáp ứng nhu cầu sử dụng. Hiện nay có rất nhiều sản phẩm uốn làm từ những vật liệu khác nhau chứ không đặc thù là ống bằng sắt thép hay inox. Ví dụ uốn những ống dẫn dầu bằng thép hợp kim niken hoặc trong những ngành công nghiệp hàng không vũ trụ người ta dùng hợp kim Titan để làm phôi uốn.
Phôi uốn sắt thép inox được sử dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô, vận tải hoặc trong xây dựng. Lịch sử về ngành uốn Máy uốn là một sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo dùng để uốn những phôi liệu thành những sản phẩm có ích cho đời sống của con người. Nó góp phần đáng kể vào việc giảm sức lao động của con người trong quá trình làm ra sản phẩm. Máy uốn có rất nhiều loại và được dùng phổ biến ở rất nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam chúng ta.
Máy uốn ống có nhiều loại như máy uốn ống bằng tay, máy uốn ống bằng thủy lực, máy uốn ống bằng điện, máy uốn ống bằng điện thủy lực,… Sự phát triển của máy uốn ngày càng mạnh, trước đây mấy chục năm những sản phẩm uốn chỉ tạo nên bằng tay rồi sau đó phát triển dần lên uốn bằng máy để giảm sức người và uốn bán tự động rồi đến tự động cho tới tận khâu cấp phôi. Những vấn đề liên quan đến uốn 2. Vật liệu làm phôi uốn Máy uốn ngày nay được chế tạo đa dạng phù hợp cho nhiều loại phôi uốn như thanh rỗng, thanh đặc, thép hộp, thép cán, ống đặc và ống cán. Nói chung, hầu hết các kim loại phổ biến đều có thể uốn nguội miễn là chúng có độ giãn đủ để đạt được góc và bán kính mong muốn trước khi đạt ngưỡng chịu đựng.
Vật liệu thường được tạo hình dễ dàng bao gồm thép cacbon thấp và thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng. Các thao tác tạo hình đơn giản có thể được dùng đối với Magie, Titan, hợp kim đồng và niken. Các dụng cụ và kỹ thuật uốn đặc biệt cho phép uốn một số kim loại được gọi là exotic và vật liệu chịu lửa. Luan van 3 Bảng 2.1: Thép cacbon và thép hợp kim chuẩn AISI (Viện thép Hoa Kỳ) Các loại và thành phần hóa học Basic and acid open-hearth and acid-Bessemer carbon-steel 10xx grades, nonsulphurized and nonphosphorized Basic open-hearth and acid-Bessemer carbon-steel grades, 11xx resulphurized and rephosphorized Basic, open-hearth carbon-steel grades, rephosphorized and 12xx resulphurized 13xx Manganese 1.50% 40xx Molybdenum 41xx Chromium-molybdenum 43xx Nickel-chromium-molybdenum 46xx Nickel 1.25% 51xx Medium chromium 52xx Chromium, high-carbon 61xx Chromium-vanadium 86xx Nickel 0.25% Luan van 4 Mác thép trên bảng trên được dùng nhiều ở thị trường Châu Mỹ về chất lượng thì không cần bàn cãi, còn chủ yếu ở thị trường Việt Nam sử dụng mác kim loại theo tiêu chuẩn ISO.
Và ống inox mác 3xx. Ví dụ ống inox 304 là loại ống inox tầm trung giá thành rẻ được bán phổ biến trên thị trường Việt Nam. Các phương pháp uốn phổ biến Uốn quay là phương pháp phổ biến nhất sử dụng trên máy uốn quay, cái mà có thể được cấp bằng năng lượng (thủy lực, khí nén, điện/cơ khí), điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng chương trình số. Máy đó giải quyết khoảng 95% về sự hoạt động của máy uốn ống.
Các dụng cụ cần thiết cho uốn cong bao gồm khối tạo hình uốn, khuôn kẹp. Trong uốn quay, phôi được gắn chặt khối tạo hình uốn bằng khuôn kẹp. Khi khuôn uốn cong quay, nó tạo hình ngược lại cho phôi bằng khuôn ép, nếu cần thiết ngăn chặn gãy phôi sẽ có trục gá bên trong. Khuôn ép có thể cố định hoặc di chuyển với phôi để loại bỏ ma sát trượt.1: Nguyên lý uốn quay Uốn cuộn phương pháp uốn đơn giản để uốn một hình tròn đều.
Nguyên lý của ống uốn cuộn là ba con lăn tạo hình có cùng đường kính được sử dụng. Chúng được sắp xếp theo hình chóp trong các mặt phẳng thẳng đứng hoặc nằm ngang. Tất cả các máy uốn cuộn sử dụng cùng một nguyên tắc cơ bản giống nhau áp dụng lực giữa ba con quay. Để đạt được bán kính khác nhau bằng cách thay đổi vị trí của một hoặc hai trong số các con quay này.
Phôi đi vào con quay và áp lực quay làm cho nó sinh ra biến dạng mặt dưới của con quay trung tâm. Luan van 5 Hình 2.2: Uốn cuộn Hình 2.3: Máy uốn cuộn dọc và ngang Uốn ép hay uốn nén là một phương pháp uốn lâu đời nhất sử dụng một khuôn ép và tiến hành ép ống sát vào khuôn đẻ ra được hình dạng theo như khuôn ép. Ống được đặt trên cụm wing type die. Các khuôn đồng thời tách ra và xoay với ống khi nó bị tác dụng lực và uốn cong với áp suất được áp dụng bởi khuôn ram giảm dần.
Xi lanh đệm duy trì mô-men xoắn không đổi trên wing die. Lực đệm này giữ phôi trong khuôn dưới áp suất phù hợp, kiểm soát ống chính xác. Khuôn ram di chuyển thẳng xuống dưới tác dụng lên wining die. Khi ram tạo áp lực xuống dưới, wining die quay trên trục quay, tạo áp lực hướng lên so với xi lanh đệm được gắn ở mỗi bên của máy ép.
Máy có một điểm dừng sâu cung cấp một số vị trí để thay đổi hành trình của ram và góc uốn. Luan van 6 Hình 2.4: Máy uốn ép dọc Ưu điểm chính của uốn ép là khả năng sản xuất cao. Uốn thường có thể được thực hiện nhanh hơn ba đến bốn lần so với thiết bị thông thường. Máy uốn ép sử dụng công cụ đơn giản và nhanh chóng và dễ dàng thiết lập.5: Biên dạng dễ gặp trong uốn ép 2.
Những lưu ý cần thiết khi lập phép uốn • Bán kính đường tâm sau khi uốn Bán kính đường tâm là bán kính của đường tròn tâm đi qua góc uốn và là bội số của đường kính ngoài của ống. Bán kính này được chọn là 3D, 2D, hoặc D trong đó D là đường kính ngoài của ống. Ví dụ ống có đường kính 2 in (50.8 mm) bán kính đường tâm 2D sẽ là 4 in (101. 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.