CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Tầm quan trọng và tính thực tiễn của đề tài nghiên cứu 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 đã 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 rõ rệt 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. Ngành cơ khí hay chế tạo máy là những ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất thiết bị, máy móc hay các công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế thị trường.
Ống uốn là một trong những sản phẩm của ngành gia công uốn ống hay máy uốn ống được sử dụng phổi biến trong các ngành hay lĩnh vực khác như: hệ thống điệnnước; 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. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nước, công ty đi đầu trong việc chế tạo các máy móc uốn ống,với các loại máy khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến các loại tự động NC và CNC rất hiện đại phù hợp với các kích thước ống, kiểu sản xuất mang đến sự chính xác và năng suất cao. Việt Nam cũng có nhiều loại máy uốn khác nhau, nhưng chủ yếu là những sản phẩm được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành còn rất cao. Còn 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 thiết yếu đối với sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam, ngoài ra còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trường trong nước 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 MODULE ĐẨY ỐNG CHO MÁY UỐN ỐNG”. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu những kiến thức công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại từ các nước phát triển mạnh ngành uốn, từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã học để hoàn thành đề tài. - Thiết kế, chế tạo module đẩy ống cho máy uốn ống - Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt sự can thiệp của con người trong quá trình sản xuất.
Luan van 1 - Sản phẩm uốn không xảy ra hiện tượng gãy phôi hay lệch khỏi vùng tạo hình. Nhiệm vụ đề tài - Thiết kế, chế tạo bộ đẩy ống. - Bộ đẩy ống có thể 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.
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. 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 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. Các phương pháp uốn phổ biến Phần lớn các máy uốn ống sử dụng phương pháp uốn quay là phương pháp gia công chính, cái mà được cấp năng lượng bằng thủy lực, khí nén, điện/cơ khí, điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng chương trình số để gia công uốn ống Nguyên lý uốn quay, phôi được gắn chặt với khối tạo hình uốn bằng hai khuôn kẹp ( kẹp cố định và kẹp di động) và đĩa quay.
Khi đĩa quay quay một góc độ, kéo theo khuôn kẹp di động đồng thời tạo hình cho phôi với bán kính bằng bán kính đĩa quay cộng với một nửa đường kính ngoài của ông ống.1: Nguyên lý uốn quay Uốn cuộn là phương pháp uốn ống đơn giản để uốn một hình tròn đều. Nguyên lý của ống uốn cuộn là sử dụng ba con lăn tạo hình có cùng đường kính. Chúng được sắp xếp theo hình chóp, hai con lăn cố định và một con lăn di động Các máy uốn cuộn đều sử dụng cùng một nguyên lý cơ bản giống nhau là áp dụng lực giữa ba con quay. Để đạt được bán kính khác nhau bằng cách thay đổi vị trí của con lăn di động ra xa hoặc gần với trung điểm từ tâm của hai con lăn còn lại.
Phôi đi vào con quay và áp lực quay làm cho nó sinh ra biến dạng mặt dưới của con lăn di động.2: Uốn cuộn Luan van 4 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. Khuôn ram di chuyển tịnh tiến hướng xuống dưới tác dụng lên khuôn wing dies. Khi khuôn ram tạo áp lực xuống dưới, wing dies 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.3: Máy uốn ép dọc 2.2 Các dạng module đẩy ống cho máy uốn ống 2.2 Các dạng truyền động 2.1 Module sử dụng truyền động bánh răng - thanh răng Bộ truyền bánh răng – thanh răng thực hiện truyền chuyển động giữa hai trục với tỷ số truyền xác định nhờ sự ăn khớp của các răng trên 2 bánh răng - thanh răng.
Nguyên lý truyền động: Khi bánh răng quay tạo ra chuyển động quay, sự ăn khớp răng giữa bánh răng và thanh răng tạo biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Nếu bánh răng cố định thì thanh răng tịnh tiến hoặc ngược lại. Phương chiều tịnh tiến dọc với chiều dài của thanh răng và phụ thuộc vào chiều quay của bánh răng. Chiều quay của bánh răng phụ thuộc vào phương, chiều tịnh tiến của thanh răng.
Có thể truyền chuyển động giữa các trục song song, cắt nhau, chéo nhau hay biến đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngược lại. Hành trình tịnh tiến bằng với chiều dài L thanh răng. Trên máy uốn sử dụng truyền động bánh răng – thanh răng để phục vụ việc đẩy ống phôi vào vùng tạo hình sử dụng phổ biến là phương pháp thanh răng cố định, bánh răng quay và tính tiến. Luan van 5 Hình 2.4 Thông số kích thước thanh răng Hinh2.5 Truyền động bánh răng – thanh răng Ưu điểm: - Hành trình di chuyển lớn, tùy chỉnh chiều dài hành trình dễ dàng - Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn.
- Tỉ số truyền ổn định, không có hiện tượng trượt trơn. - Hiệu suất của truyền động tầm 0. - Làm việc với vận tốc lớn, công suất cao. - Sử dụng lâu bền, dễ bào trì, bảo dưỡng.
Nhược điểm: - Chế tạo phức tạp. - Đòi hỏi độ chính xác cao. - Ồn khi hoạt động vận tốc lớn do sự ăn khớp. Luan van 6 Máy uốn sử dụng cơ cấu truyền động bánh răng – thanh răng Hinh2.2 Module sử dụng truyền động xích Truyền động xích là phương thức truyền công suất cơ học trục này đến trục khác hay từ vị trí này tới vị trí khắc.
Truyền động bằng xích được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện gia thông như xe đạp, xe máy, ô tô hay các loại máy móc hiện đại. Bộ truyền xích truyền công xuất nhờ sự ăn khớp giữa xích và đĩa nhông, do đó góc ôm không có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai nên có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn. Hệ thống xích gồm nhiều cơ cấu liên kết với nhau tạo thành một cơ cấu truyền động gọi là : dây xích và nhông xích. Hệ thống xích thường truyền chuyển động từ các động cơ mô tơ, băng truyền, băng tải, hộp giảm tốc.
Cấu tạo của dây xích và nhông xích có cấu tạo đơn giản, dây xích bao gồm : má xích, con lăn và chốt xích. Các chi tiết được lắp rắp thành một cơ cấu có hai điểm mắt xích, các điểm mắt xích này kết nối nối tiếp với nhau theo một vòng kép kín. Còn nhông xích có cấu tạo giống như các bánh răng, điểm khác biệt duy nhất giữa chúng là số lượng răng trên một đường kính bánh. Luan van 7 Hinh2.6 Cấu tạo đơn giản của truyền động xích Đặc điểm của bộ truyền xích - Căn chỉnh các trục chỉnh xác.