MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thời kỳ hội nhập kinh tế 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 thông tin, cơ khí, may mặc, đã và đang đạt được nhiều kết quả cao cùng với đó là tạo điều kiện cơ hội việc làm cho rất nhiều người. Trên tất cả, ta nhắc đến ngành cơ khí đã có từ rất lâu đời và nói sâu hơn chính là ngành cơ khí chế tạo. Từ giai đoạn đầu thành lập đến nay ngành cơ khí chế tạo đã và đang tạo ra những sản phẩm chất lượng và năng suất cao, được xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới.
Khoa học kỹ thuật đã và đang phát triển không ngừng do đó các công ty, xí nghiệp về cơ khí thì phải cải tiếng không ngứng để đáp ứng được tính chính xác, thẩm mỹ cũng như nhu cầu của khách hang. Để cải tiến thì chi phí đầu tư vào các trang thiết bị và máy móc rất cao vì hầu hết các máy đều được mua về từ nước ngoài. Do đó nhiều công ty, xí nghiệp phải đóng vì chi phí đầu tư không nổi. Đứng trước thực trạng đó, Đảng và Nhà nước ta đã xem việc phát triển ngành cơ khí chế tạo lên hàng đầu cùng với đó là tạo ra nhiều máy móc, trang thiết bị để phục vụ và phát triển đất nước.
Để hiểu thêm về các máy móc, phương pháp gia công cơ khí, đặc biệt là phương pháp gia công uốn trong cơ khí thì nhóm tụi em đã cho ra đời đề tài “Thiết kế và chế tạo máy uốn thép định hình tự động”. Mục đích của việc nghiên cứu đề tài này là để thiết kế được máy chất lượng cao, độ chính xác cao nhưng giá thành thấp để phục vụ trong nước và quốc tế. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài * Ý nghĩa khoa học của đề tài: - Đưa ra phương án tự động hóa quá trình cấp, nắn thẳng, dập uốn và cắt phôi thép dây có kích thước đường kính ∅2mm - ∅4mm. - Xác định được các loại vật liệu sử dụng để chế tạo nên các bộ phận của máy.
- Xác định được lực kéo phôi thép ở bộ phận cấp phôi, lực cắt phôi thép, lực tác dụng lên các trục công tác và trọng lực tác dụng lên chân máy để cung cấp thông số đầu vào cho quá trình thiết kế máy. 1 Chương 1 - Đưa ra được phương án thiết kế và gia công sản xuất được một mẫu máy dập cắt tự động, đáp ứng được năng suất, chất lượng và hiệu quả. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Sản xuất được mẫu máy uốn thép định hình tự động có năng suất, chất lượng và hiệu quả, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ máy và nhu cầu uốn thép theo hình trong nước. - Đáp ứng được nhu cầu giảm chi phí nhập máy móc của các cơ sở sản xuất thép uốn, từ đó đáp ứng nhu cầu giảm chi phí nhập sản phẩm thép uốn của các doanh nghiệp gia công hàng tiêu dùng và nhu cầu giảm chi phí mua bán sản phẩm của người tiêu dùng.
- Đây là cơ sở cho việc nghiên cứu, cải tiến, phát triển phiên bản tối ưu hơn của máy uốn thép định hình tự động hoặc ứng dụng nó vào việc chế tạo máy sản xuất các sản phẩm sử dụng các cơ cấu tương tự. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là hoàn thành tốt những vấn đề như sau: - Đưa ra nguyên lý hoạt động của máy uốn thép định hình tự động. - Tự động hóa quá trình cấp, nắn thẳng, uốn thép thành nhiều hình khác nhau và liên tục. - Đưa ra bản thiết kế máy hoàn chỉnh và chế tạo được một mẫu máy uốn thép định hình tự động ổn định, hiệu quả.
- Đưa ra quy trình bảo trì, bảo dưỡng máy và hướng phát triển máy cũng như sản phẩm đã uốn 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: - Các mẫu máy uốn thép, uốn đồ gia dụng trên Internet. - Quy trình cho ra hình dạng của sản phẩm. - Phôi thép dây carbon thấp có đường kính ∅2mm - ∅4mm.
* Phạm vi nghiên cứu: - Đề tài tập trung phạm vi nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy uốn thép định hình tự động. - Vật liệu đầu vào là cuộn phôi thép dây carbon thấp có đường kính ∅2mm - ∅4mm. 2 Chương 1 - Chế tạo và thử nghiệm máy uốn thép định hình tự động. - Quy mô tiêu thụ: Các cơ sở sản xuất các khung đèn trang trí trong nội thất.
Phương pháp nghiên cứu * Cơ sở phương pháp luận: - Thị trường máy uốn thép định hình tự động trong nước rất tiềm năng và nhu cầu của thị trường về sản phẩm thép uốn lớn. - Các mẫu máy tự chế tạo trong nước chưa có hoặc có rất ít nhưng chưa hoàn thiện về khâu tự động cũng như năng suất, chất lượng sản phẩm. * Phương pháp phi thực nghiệm Quan sát và phân tích lý thuyết: - Quan sát, thu thập dữ liệu từ các nguồn thông tin trên internet và sách kỹ thuật có liên quan đến nội dung nghiên cứu. - Phân tích nguyên lý, ước lượng, tính toán, mô hình hóa, mô phỏng để đưa ra các dữ liệu thiết kế máy.
* Phương pháp thực nghiệm: - Chế tạo thử nghiệm một số bộ phận của máy, chạy thử nghiệm, đánh giá kết quả để hoàn chỉnh thiết kế. - Đánh giá kết quả và kết luận.6 Cấu trúc trình bày đề tài Chương 1: mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương án và lựa chọn phương án thiết kế Chương 5: Thiết kế máy Chương 6: Chế tạo máy Chương 7: Lắp ráp và vận hành Chương 8: Kết luận và hướng phát triển 3 Chương 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tình hình nghiên cứu trong nước Trong đời sống hàng ngày, các sản phẩm được gia công định hình ngày càng phổ biến. Các lĩnh vực như: xây dựng, nội thất và trang trí, công nghiệp, … đã và đang sử dụng rất nhiều các sản phẩm gia công định hình.
Việc sử dụng sắt thép với nhiều hình dạng khác nhau đang trở nên phổ biến, ví dụ như: trong ngành xây dựng (Thép hình, bẻ đai, kiềng, …), trong ngành mỹ nghệ (làm lồng đèn, lồng chim, làm khung, …), và một số lĩnh vực khác. Phương pháp nắn bẻ thép truyền thống 4 Chương 2 Việc uốn thép sử dụng các phương pháp thủ công như bẻ, nắn sẽ mất nhiều thời gian, công sức và tiền bạc cùng với đó là độ chính xác không cao. Từ đó, yêu cầu được đặt ra đối với ngành cơ khí chế tạo và các ngành có liên quan là thiết kế máy để khắc phục những khuyết điểm trên. Vì vậy máy uốn ra đời với các ưu điểm như rẻ tiền, tiết kiệm thời gian, sức lao động, độ chính xác cao sẽ đáp ứng các yêu cầu của xã hội.
Hiện nay nước ta cũng có một số công ty cũng sản xuất máy uốn thép như công ty cổ phần máy xây dựng Phúc Long- TPHCM. Máy uốn thép định hình công ty Phúc Long Máy uốn thép được sản xuất bởi công ty TNHH cơ khí tạo máy Lương Sơn: Là thiết bị cơ khí chính xác dùng để uốn các loại dây kim loại, máy có thể uốn dây thép thành nhiều hình dạng phức tạp khác nhau như: khuôn hình vuông, tròn, tam giác…, các đai chữ U, V, L…hoặc các hình dạng bất định hình khác. Máy uốn dây thép 2D CNC có thể uốn các góc lên tới 360° với độ dài 2 cạnh góc tùy ý, tốc độ uốn cực nhanh chỉ khoảng vài giây cho một hình thù. 5 Chương 2 Hình 2.
Máy uốn 3D của công ty Lương Sơn Thông số kỹ thuật của máy: - Công suất: 9KW - Độ chính xác: ±0.2mm - Góc uốn nhỏ nhất: R5 - Kích thước: 2000x800x1200 Như vậy có thể khẳng định rằng nhu cầu sử dụng sắt uốn ở nước ta là rất lớn nhưng qua tìm hiểu thực tế ở nước ta thì hiện nay chưa có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hay nghiên cứu về máy uốn sắt, 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 sắt nhỏ lẻ, thiết bị lạc hậu, năng suất thấp, chất lượng cũng như thẩm mỹ kém, không thể uốn có đường kính 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.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Hiện nay nước Việt Nam ta và toàn thế giới, thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, xây dựng, trang trí nội thất với rất nhiều mác thép khác nhau có đường kính cũng như vật liệu 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 thép đa dạng từ bằng tay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC có thể uốn sắt với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao. 6 Chương 2 Máy uốn thép CNC 2D BendTech - XD model GT-WB-60-3A là sản phẩm xuất xứ từ Trung Quốc, tích hợp máy, thuỷ lực và điện.
Với thiết kế điều chỉnh không cam, sử dụng động cơ servo Panasonic và bộ giảm tốc Roster làm nâng cao chất lượng ổn định của máy và độ chính xác cao. Tự động làm thẳng dây, tạo hình và ghi lại số lượng đầu ra. Có thể thay đổi và sửa đổi kích thước và thông số trong quá trình sản xuất. Máy uốn thép CNC 2D BendTech-XD model GT-WB-60-3A Máy uốn thép CNC 2D model YJ-2D-410 có xuất xứ từ Trung Quốc.
Đạt được nhiều thông số kỹ thuật khác nhau của gia công máy đúc hình dạng dây, tốc độ và hiệu quả cải thiện hiệu quả sản xuất. Khoảng cách giữa trạm đầu vào và chỗ uốn cong có thể điều chỉnh được, vì vậy nó có thể xử lý quá trình quấn dây quan trọng trong trường hợp đường kính dây nhỏ, và cũng có thể hoàn thành công việc uốn cần không gian lớn. Máy uốn dây 2d có chức năng lưu trữ bộ nhớ, có thể tiến hành bảo quản theo chương trình gia công, khi gia công lại chỉ cần chương trình chuyển trực tiếp là có thể hoàn thành quá trình gia công tạo hình dây. 7 Chương 2 Hình 2.
Máy uốn thép CNC 2D model YJ-2D-410 Ta sẽ so sánh sản phẩm giữa máy của công ty Phúc Long và Máy uốn dây thép 4 chiều BendTech - XD model GT-WB-60-3A Quốc model YJ-2D-410.