CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 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.
Lý do chọn đề tài 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 Huỳnh Đỗ Song Toàn nên nhóm chúng em đã chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CHO KHUÔN TẠO HÌNH SẢN PHẨM DẠNG ỐNG TRÒN” làm đề tài NCKH của mình. Mục tiêu của nghiên cứu 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 đo lường hiện đại với thước quang để xác định vị trí và góc uốn của khuôn uốn theo ba trục nhằm tăng độ chính xác và khả năng uốn những chi tiết có hình dạng phức tạp. Mục tiêu đề tài Nghiên cứu các yêu cầu về điều khiển vị trí của khuôn tạo hình sản phẩm dạng ống.
Thiết kết và chế tạo cơ cấu điều khiển vị trí. Thực nghiệm và tổng hợp các kết quả. 7 Luan van CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Cơ sở lý thuyết về máy uốn kim loại: 2.
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. 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 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 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. 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. Các phương pháp uốn phổ biến: Uốn hình – quay: Phương pháp này có ba chi tiết quan trọng chính cần phải có để uốn là khối tạo hình uốn, khuôn kẹp và khuôn ép.
8 Luan van Khối tạo hình uốn ống Khuôn kẹp Khuôn ép Hình 1. 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. 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. 9 Luan van Hình 1. 2: Uốn ram Uốn ép: Máy uốn ép lực dọc là một sửa đổi của máy uốn kiểu ram đơn giản. Nó hoạt động theo cách tương tự như máy uốn ram nhưng nhanh hơn và linh hoạt hơn đáng kể.
Phôi ống được đặt lên trên hai khối đỡ dạng cánh đặt với độ cao như nhau. Hai khối được thiết kế tách rời có thể quay cùng với ống. Khi làm việc hai khối lệch nhau ra cùng với áp lực đẩy từ dưới ống sẽ tiếp xúc với búa dập phía trên và uốn tạo ra đoạn 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. 10 Luan van Khuôn gắn piston Khuôn dạng cánh Hình 1. 3: Nguyên lý cơ bản của uốn ép dọc Uốn cuộn: Uốn cuộn là một phương pháp uốn đơn giản có thể uốn nhiều bán kính uốn cùng trên mặt phẳng thông thường. Nguyên lý của ống uốn cuộn được thể hiện trong (Hình 1.
Ba con quay 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. 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. 11 Luan van ống Con lăn tạo hình Hình 1.
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. 5: Nguyên lý uốn vuốt 2. Những dữ kiện cần lưu ý khi thiết lập phép uốn: Sự mỏng độ dày sau khi uốn: 12 Luan van 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.