Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo module xoay trong tạo hình ống 3 trục CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE XOAY TRONG TẠO HÌNH ỐNG 3 TRỤC

MÃ SỐ: SV2020-74

S K C 0 0 7 3 4 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE XOAY TRONG

TẠO HÌNH ỐNG 3 TRỤC

SV2020 – 74

Chủ nhiệm đề tài: Đặng Hoàng Đức –MSSV:16143055

TP Hồ Chí Minh, 7/2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MODULE XOAY TRONG

TẠO HÌNH ỐNG 3 TRỤC

SV2020 – 74

Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ khí Chế tạo máy

SV thực hiện: Đặng Hoàng Đức Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Kinh

Lớp, khoa:16143CL4A, Khoa CLC Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4

Ngành học: Công nghệ chế tạo máy

Người hướng dẫn: ThS. Hồ Ngọc Bốn

TP Hồ Chí Minh, 7/2020

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

1. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo module xoay trong tạo hình ống 3 trục CNC.

2. Mã số đề tài: SV2020 - 74

3. Họ và tên chủ nhiệm: Đặng Hoàng Đức.

4. Họ và tên GVHD: Hồ Ngọc Bốn.

5. Đơn vị công tác: Đại học SPKT tp.HCM

6. Giải trình chỉnh sửa báo cáo tổng kết đề tài:

Kết quả chỉnh sửa, bổ sung Ghi chú TT Nội dung góp ý của Hội đồng

(2) (3) (4) (1)

1 Sửa nội dung thuyết minh

Thêm danh mục bảng biểu, tài liệu tham khảo, thêm phần kết quả.

Ghi chú:

(2): Liệt kê tóm tắt các ý kiến đóng góp của Hội đồng.

(3): Ghi rõ các nội dung chỉnh sửa và ghi rõ trang đã được chỉnh sửa.

(4): Giải trình các nội dung không chỉnh sửa và các ý kiến khác với ý kiến của Hội đồng (nếu có).

Giảng viên hướng dẫn (Ký và họ tên)

Tp. HCM, ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài (Ký và họ tên)

MỤC LỤC 1. LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 1

2. TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ....................................................................................... 2

3. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 3

1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN: ........................................................... 3

1.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: .......................................................... 4

1.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: ....................................... 4

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: .......................................... 5

1.5 TÍNH KHẢ THI CỦA PHƯƠNG PHÁP: ............................................................. 5

4. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................... 6

2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY UỐN KIM LOẠI: ........................................................... 6

2.2 CHỌN SƠ BỘ VỀ DẠNG ỐNG: ........................................................................... 6

2.3 PHƯƠNG PHÁP UỐN NÉN: ................................................................................. 9

5. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ............................................................ 22

3.1 LỰA CHỌN HỆ THỐNG CƠ KHÍ: .................................................................. 22

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ: .............................................................................. 23

3.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU: ......................................................... 24

3.4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO: ......................................................................................... 29

6. CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT ...................................................................................... 32

7. TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 33

MỤC LỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ

HÌNH 2.1 Phương pháp uốn nén .............................................................................. 10 HÌNH 2.2 Phương pháp uốn ống khối uốn xoay ...................................................... 11 HÌNH 2.3 Uốn bằng búa đập .................................................................................... 12 HÌNH 2.4 Uốn dập .................................................................................................... 13 HÌNH 2.5 Búa và khối đỡ ......................................................................................... 15 HÌNH 2.6 Các mặt đỡ và khoảng cách giữa các đoạn uốn ....................................... 16 HÌNH 2.7 Phần ngoài của phôi được bao bọc đủ ..................................................... 17 HÌNH 2.8 Phần ngoài của phôi bao bọc không đủ ................................................... 18 HÌNH 2.9 Các khó khăn khi uốn ống ....................................................................... 19 HÌNH 2.10 Uốn ống vòng ........................................................................................ 20 HÌNH 3.3.1 Một loại máy uốn trên thị trường ......... Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.3.2 Máy uốn đa dụng có nhiều cánh tay robotError! Bookmark not defined. HÌNH 3.3.3 Một số loại máy trên thị trường Việt NamError! Bookmark not defined. HÌNH 3.4 Máy uốn ống 3 trục .................................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.5 Nguyên lý hoạt động phương án 1 .......... Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.6 Nguyên lý hoạt động phương án 2 .......................................................... 22 HÌNH 3.3.7 Mô hình toàn máy ................................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.3.8 Bộ kéo phôi ........................................... Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.9 Bộ uốn phôi ............................................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.10 Động cơ bước ........................................................................................ 24 HÌNH 3.11 Điều khiển cả bước ................................................................................ 24 HÌNH 3.12 Điều khiển nửa bước ............................................................................. 25 HÌNH 3.13 Điều khiển vi bước ................................................................................ 25 HÌNH 3.14 Kích thước thiết kế chế tạo rulo ............ Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.15 Kích thước chế tạo bạc dẫn hướng ........ Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.16 Kích thước thiết kế chế tạo bạc đỡ ........ Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.17 Kích thước thiết kế chế tạo chi tiết đỡ ... Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.18 Kích thước thiết kế chế tạo chi tiết phụ ................................................. 29 HÌNH 3.19 Thông số cơ tính của inox ..................... Error! Bookmark not defined.

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo module xoay trong tạo hình ống 3 trục.

- Chủ nhiệm đề tài: Đặng Hoàng Đức Mã số SV: 16143055

- Lớp: 16143CL4 Khoa: CLC Tiếng Việt

- Thành viên đề tài:

Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa

1 Hoàng Văn Thiện Lương 16143101 16143CL4

CLC Tiếng Việt

2 Nguyễn Bá Phát 16143112 16143CL4

CLC Tiếng Việt

- Người hướng dẫn: ThS. Hồ Ngọc Bốn

2. Mục tiêu đề tài:

Tính toán, thiết kế phương án xoay phôi trong việc tạo hình 3D. 3. Tính mới và sáng tạo: Nâng cấp hệ thống uốn thuần túy bằng việc thay đổi góc nghiêng của mặt phẳng chứa phôi. 4. Kết quả nghiên cứu: Chế tạo thành công module xoay. Báo cáo tổng kết. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Làm mô hình nâng cao khả năng học tập cho sinh viên, làm máy móc giúp giảm thiểu sức lao động, nâng cao năng suất và giảm giá thành 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài Ngày 8 tháng 7 năm 2020

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài: Ngày tháng năm

Người hướng dẫn (kí, họ và tên)

1. LỜI CẢM ƠN

Trong suốt bốn năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành

Phố Hồ Chí Minh được sự dạy bảo và hướng dẫn của thầy cô giáo trong trường đã giúp

chúng em học hỏi và tiếp thu được nhiều kiến thức về khoa học kỹ thuật, hoạt động xã

hội… cũng như sự giúp đỡ của bạn bè và gia đình trong thời gian vừa qua. Nhờ vào sự

giúp đỡ này mà chúng em đi gần hết con đường đại học để rồi được làm nghiên cứu khoa

học như ngày hôm nay.

Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Hồ Ngọc Bốn. Người đã tận tình

giúp đỡ chúng em thực hiện nghiên cứu khoa học, góp ý vào những thiếu sót của nhóm.

Chúng em đã học hỏi được rất nhiều kinh nghiệm từ thầy, một lần nữa chúng em chân

thành cảm ơn đến thầy.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả mọi người đã giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt

nghiên cứu khoa học này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 năm 2020

Sinh viên thực hiện

Đặng Hoàng Đức

Hoàng Văn Thiện Lương

Nguyễn Bá Phát

1

2. TÓM TẮT NGHIÊN CỨU

“ Thiết kế, chế tạo module xoay trong tạo hình ống 3 trục ”

Xã hội phát triển đi đôi với nhu cầu của con người ngày một cao, để đáp ứng cho những

yêu cầu trong việc tăng năng suất làm việc, máy uốn kim loại tự động ra đời và để thay thế

cho sức người trong quá trình làm khuôn bế đồng thời tiết kiệm thời gian cũng như kinh

phí của nhà sản xuất.

Đề tài được tiến hành qua nhiều bước: tìm hiểu nhu cầu thực tế, phát triển ý tưởng,

giải pháp, triển khai thiết kế, tính toán và mô phỏng tính bền vững của kết cấu, thực hiện

gia công các chi tiết cần thiết và lắp ráp thành một máy hoàn chỉnh, kiểm tra và chạy thử ở

nhiều chế độ khác nhau.

Máy uốn thép được điều khiển bằng động cơ bước và được lập trình tự động có thể

cho ra sản phẩm có độ chính xác cao về hình dạng và sai số kích thước đáp ứng yêu cầu

khách hàng .

Tuy nhiên, máy vẫn còn hạn chế như quá trình gia công phát ra tiếng ồn, hạn chế trong

lập trình, khả năng nắn bẻ phôi còn yếu, do thiếu kinh phí nên động cơ bẻ yếu chỉ bẻ được

phôi có đường kính nhỏ. Nhóm hy vọng có thể phát triển máy uốn kim loại hơn nữa, bằng

cách khắc phục các nhược điểm trên và có thể lập trình bẻ được nhiều hình dạng hơn cũng

như sử dụng động cơ lớn có thể bẻ được phôi lớn để đáp ứng được nhu cầu của khách hàng

một cách tốt nhất .

Sinh viên thực hiện :

Đặng Hoàng Đức

Hoàng Văn Thiện Lương

Nguyễn Bá Phát

2

3. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN: Trong xu thế công nghiệp hóa - hiện đại hóa của thế giới nói chung và của Việt Nam

nói riêng Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ. Nước Việt Nam ta là nước

đang phát triển nên những nghành đi đầu như công nghiệp cần vận dụng những sáng tạo

khoa học kỹ thuật và cơ sở hạ tầng để góp phần nâng cao năng suất lao động, thay thế dần

sức lao động của con người. Sự phát triển này đã dẫn đến nhiều chủng loại máy ra đời

nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người.

Hiện nay trên thế giới, máy uốn ống được sử dụng được sử dụng rộng rãi trong các

ngành công nghiệp và trong xây đựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác

nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng. Việc chế tạo máy uốn phù hợp

với nhu cầu rất cần thiết. Trên thế giới đã có nhiều loại máy uốn khác nhau, từ thủ công,

bán tự động cho đến tự động NC và CNC với các bán kính khác nhau rất đa dạng

Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm

được nhập khẩu từ nước ngoài nên giá thành còn rất cao. Nhu cầu của khách hàng còn lại

đa dạng nên việc chế tạo được máy uốn ống ở trong nước sẽ giúp cho sử dụng sản phẩm

được tăng mạnh không chỉ trong nước mà cả nước ngoài, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh

tranh của thị trường trong nước ngoài trong lĩnh vực công nghiệp.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn ống

nhằm phục vụ cho nhu cầu xã hội là rất cần thiết, đồng thời cùng với sự định hướng và

hướng dẫn của thầy ThS. Hồ Ngọc Bốn, nhóm sinh viên chúng em đã chọn đế tài: “Thiết

kế, chế tạo module xoay trong tạo hình ống 3 trục”.

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

-Giúp chúng em biết tới và tìm hiểu những công nghệ hiện đại của nước ngoài. Vận dụng

những kiến thức đã học để nghiên cứu.

-Đưa tự động hóa vào quá trình sản xuất của các ngành công nghiệp thay thế cho thủ công

để tăng năng suất, giảm thời gian sản xuất

-Tạo tiền đề cho các công cụ sản xuất khác được đưa vào hoạt động.

3

1.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: 1.3.1 Phương pháp thu thập dữ kiện - tham khảo tài liệu:

 Phương pháp thu thập và tổng hợp tai liệu:

Thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu liên quan tới kỹ thuật uốn ống . Đảm bảo tính

chọn lọc và tận dụng được kết quả của các nghiên cứu trước, phù hợp với nội dung nghiên

cứu của đề tài để tiết kiệm thời gian.

 Phương pháp phân tích thực nghiệm:

Dựa vào các kết quả và những lần thất bại trong thí nghiệm, thực nghiệm. Lựa chọn

được kiểu dáng phù hợp, tối ưu hóa sau khi các kết quả đã thu thập được trong quá trình

thí nghiệm.

Áp dụng quy trình thí nghiệm trên các thiết kế khác nhau của máy uốn ống 3 trục(thiết kế

2D, 3D và Ansys).

 Phương pháp phân tích so sánh:

Dựa vào kết quả của quá trình mô phỏng và thực nghiệm so sánh giữa thiết kế của máy

uốn ống 3 trục về các yếu tố: năng suất của máy trên một đơn vị thời gian; độ sai số cho

phép của sản phẩm.

1.3.2 Xử lý dữ kiện:

Các dữ kiện sau khi thu thập phải được chọn lọc, sắp xếp và phân tích kỹ lưỡng. Tài

liệu sử dụng là tài liệu có chất lượng cao, chủ yếu là tài liệu gốc. Tổng hợp các dữ kiện

theo cách tương quan với phần điện

1.3.3 Trình bày:

Trình bày theo cấu trúc để phù hợp với nội dung , thời gian và mục tiêu yêu cầu của

chương trình đào tạo của trường. Trình bày khái quát và các danh mục phải liên kết với

nhau 1 cách chặt chẽ giữa các phần cơ khí và điện.

1.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: -Thay thế được quy trình công nghệ uốn ống thủ công sang tự động.

4

-Làm tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu về máy uốn ống tự động với các hình dạng

bất kỳ phù hợp với điều kiện, nhu cầu thực tế.

-Tạo nền móng cho sự phát triển của hệ thống uốn ống tâm biến thiên

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: 1.5.1 Kết quả nghiên cứu:

-Tập tài liệu thiết kế, bản vẽ module xoay.

-Mô hình.

1.5.2 Giới hạn đề tài:

Vì trong thực tế các ống được sử dụng trong cơ khí và xây dựng thường có đường

kính từ 6 - 10. Mặt khác do thời gian, điều kiện, phương tiện nghiên cứu và đặc biệt là về

mặt kinh phí còn hạn chế. Do vậy, giới hạn của đề tài chỉ dừng lại ở mức độ :

-Tính toán lực uốn của máy uốn kim loại tự động cho phôi inox có đường kính từ 10 mm.

-Cải tiến cơ cấu và điều khiển tự động quá trình uốn ống.

-Gia công lắp ráp mô hình máy uốn kim loại với vật liệu mềm và có kích thước nhỏ hơn

thực tế như: inox, đồng, ...

1.5 TÍNH KHẢ THI CỦA PHƯƠNG PHÁP:

Với sự lập ra đầy đủ các bước tiến hành như chuẩn bị về thiết bị máy móc, phương

pháp nghiên cứu, thời gian cũng như trình tự thực hiện việc nghiên cứu và thi công đề tài

một cách khoa học thì khi đó sẽ có cơ sở để thành công uốn ống 3 trục với tâm biến thiên,

cải tiến được nhược điểm của các phương pháp, thiết bị thủ công hay bán tự động và đồng

thời đáp ứng được nhu cầu thực tế.

5

4. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY UỐN KIM LOẠI: 2.1.1 Khái niệm:

Máy uốn ống là loại máy gia công kim loại bằng áp lực dể uốn ra những sản phẩm có hình

dáng, có kích thước nhất định. Máy gồm các bộ phận: nguồn động lực, bộ truyền động và

cơ cấu uốn.

Sản phẩm uốn rất đa dạng và phong phú, có thể là kim loại như thép, inox, đồng,

inox…được dùng rộng rãi trong thực tế trong đó, máy uốn đã và đang được ứng dụng nhiều

trong công nghiệp, như trong sản xuất ô tô, xe máy (khung xe, pô xe…), các sản phẩm

trang trí nội thất (bàn, ghế, cầu thang, ban công…), các loại ống khí, ống của máy điều hòa

không khí, ống thủy lực…

2.1.2 Lịch sử phát triển của máy 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 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.

2.2 CHỌN SƠ BỘ VỀ DẠNG ỐNG: 2.2.1 Chọn bán kính hợp lý:

Thông thường bán kính hợp lý có nghĩa là bán kính đường tâm uốn cong là bội số chẵn của

đường kính ngoài của ống. Bán kính sẽ được chọn là 3 × D, 2 × D hoặc 1 × D, trong đó D

là đường kính ngoài của ống.

6

Hình 2-1. Bán kính uốn cong lớn hơn sử dụng ít vật liệu hơn.

Chọn bán kính là bội số chẵn của đường kính ống giảm số tiền đầu tư vào công cụ

bằng cách tránh khả năng có một số bộ phận cho cùng một ống mỗi đường kính được tạo

ra để tạo ra một bán kính ngẫu nhiên. Ngoài ra, có ít có khả năng xảy ra sai sót trong quá

trình sản xuất dụng cụ. Duy trì thiết kế nhất quán sẽ giảm thời gian đầu cần thiết để thực

hiện hoặc mua dụng cụ thích hợp.

2.2.2 Bán kính đường tâm tối thiểu của uốn cong:

Bán kính tối thiểu mà ống có thể uốn cong được là một hàm độ giãn dài của vật liệu.

Nếu bên ngoài của khúc uốn mà kéo dài quá độ giãn dài cho phép, nó bị gấp khúc hoặc

gãy. Công thức sau đây nêu ra được sử dụng để uốn cong tối thiểu bán kính có thể. Công

0.50𝐷

thức này không tính đến ma sát giữa ống và bộ uốn.

𝐸

Phương trình xác định bán kính nhỏ nhất của khúc cua là: 𝑅 =

Trong khi:

R : bán kính đường tâm tối thiểu của khúc cua, (mm)

D : đường kính ngoài của ống, (mm)

E : độ giãn dài

2.2.3 Sự giảm độ dày của ống sau khi uốn(làm mỏng độ dày):

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

7

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.

Sự cán phẳng cũng được sinh ra nhưng ở một mức độ nhỏ trong tất cả uốn cong, và sự

hiện diện của nó có xu hướng bù đắp yếu tố ma sát. Làm phẳng phụ thuộc vào loại vật liệu,

độ dày của ống, góc và bán kính uốn cong. Do đó, nó không thể được tính bằng công thức

toán học trước được.

Phương trình để sử dụng để tính toán hướng tới giảm thành dày ống:

𝑹 𝑿 = × 𝑾 𝑹 + 𝑫 𝟐

X: giảm thành dày, (%)

R : bán kính đến đường tâm của khúc uốn, tính bằng (mm)

D : đường kính ngoài của ống trước khi uốn, (mm)

W : độ dày thành ống trước khi uốn, (mm)

2.2.4 Xác định độ dài của máy sau khi uốn ống:

Trong tất cả các kiểu uốn, trục trung hòa (trong đó phần không kéo dài cũng không bị

nén) di chuyển từ đường tâm của chi tiết về phía bên trong của khúc uốn. Lý tưởng nhất là

chiều dài phát triển của một bộ phận nên được tính toán bằng cách sử dụng trục trung hòa.

Vì nó không thể xác định chính xác trục trung hòa nếu không có thử nghiệm, chiều dài phát

triển được tính dọc theo đường tâm của mảnh.

Một phương pháp tính toán vật liệu được sử dụng để uốn cong là tính toán suy ra độ

dài của cung được mô tả bởi đường tâm. Phương trình độ dài của cung này là:

LA = 0,0175 RA

Trong đó:

LA: chiều dài cung, tính bằng (mm)

R: bán kính đường tâm của khúc cua, tính bằng (mm)

A: góc uốn cong

8

Tổng độ dài cung và độ dài thẳng để xác định chiều dài của phần dọc theo đường tâm

của nó. Sẽ luôn luôn dài hơn một chút so với chiều dài thực tế. Sau khi uốn cong một vài

chỗ, chiều dài thực tế có thể dễ dàng xác định và đủ vật liệu có thể được cắt theo chiều dài

này để hoàn thành lô sản xuất

2.3 PHƯƠNG PHÁP UỐN NÉN: Phương pháp uốn nén sử dụng một nhóm những công cụ có hình dạng giống với

phương pháp uốn kéo ,ngoài trừ khối định hình (stationary form)là cố định và khối di

chuyển hình dáng giống với khối kẹp (gọi là khối uốn – wiping shoe) ở phương pháp trước.

Ở phương pháp này, phôi ống sẽ được kẹp vào giữa khối định hình với một chi tiết kẹp

(clamp) và khối uốn sẽ xoay quanh khối định hình kéo theo phần chiều dài phôi uốn theo

biên dạng khối định hình. Tuy nhiên, khi phôi ống cần uốn nhiều vị trí thì phải cần đến trục

đỡ (mandrel) mà phương pháp uốn nén hầu như không dùng đến trục đỡ

Ngoài ra, phương pháp uốn nén làm cho các thớ kim loại dãn hay nén lại không đều

so với việc uốn kéo. Về vận hành có thể dùng thêm động cơ hoặc điều khiển bằng tay.

9

HÌNH 4.1 Phương pháp uốn nén

2.3.1 Điều khiển bằng tay:

Quy trình này dùng sức người phù hợp với những đoạn cong đơn giản, chu kì làm việc

ngắn, những đoạn ống chỉ cần một chỗ uốn giúp giảm chi phí máy móc và chi phí công

nghệ.

Nhược điểm của việc điều khiển này là nếu quy trình sản xuất có các nguyên công đặc

biệt ví dụ như uốn ống rỗng có bề dày mỏng với yêu cầu đẩy phôi ra nhanh. Với những ưu

nhược điểm trên, việc điều khiển bằng tay là sự lựa chọn tốt nhất khi các bước uốn có thời

gian thực hiện thấp và với đa dạng các kiểu như ống rỗng cũng như ống đặc, uốn các thanh

phẳng…

Quá trình uốn dùng sức đẩy từ con người và định hình chỗ uốn bằng những công cụ

uốn bao gồm:

 Khối đình hình có phần lõm vào có biên dạng giống với biên dạng mong muốn

 Khối kẹp hay khối giữ giữ chắc chắn phôi trong quá trình uốn

 Khối di chuyển đẩy phôi theo khối định hình

Khối định hình, khối kẹp phải chắc chắn phần lõm với kích thước thật chính xác với

đường tâm của vật liệu làm cho chỗ uốn đạt yêu cầu đề ra.

10

Với những lần uốn thực tế, yêu cầu bán kính tối thiểu của uốn bằng tay bằng 1,5 lần

đường kính ngoài của ống. Nếu có sử dụng trục đỡ, bán kính của đường tâm cong theo

phần uốn phải ít nhất là 2,5 lần đường kính ngoài của ống. Và nếu không dùng trục đỡ, bề

dày ống rỗng tối thiểu phải từ 0,25-0,35 đường kính ống.

Khi uốn những phần uốn gần với đoạn cuối đường ống cần để lại một đoạn thẳng dài

ít nhất bằng đường kính ống. nếu đoạn uốn cần ngay tại đoạn cuối thì cũng để lại như trên

sau đó cắt đi.

Về độ đàn hồi của vật liệu, khi uốn ống sẽ làm biến dạng ống gây nên một lực đàn hồi

khiến cho sai lệch về kích thước bán kính, chiều dài khúc uốn. Chính vì thế, khối định

hình phải thiết kế với bán kính nhỏ hơn so với bán kính yêu cầu. Lượng đàn hồi luôn liên

hệ với cơ tính vật liệu, kích thước, độ cứng, cũng như là bán kính uốn. Thông thường luôn

phải thực nghiệm để có được tính toán chính xác kích thước cho khối định hình.

2.3.2 Phương pháp uốn ống khối uốn xoay:

Phương pháp trên được khuyến khích cho đoạn uốn lớn với bán kính đường tâm ít nhất

bằng 4 lần đường kính bên ngoài của ống. Ngoài ra phương pháp còn thực hiện tốt với

trường hợp uốn ống nhựa hoặc ống rỗng bề dày lớn với góc uốn nhỏ, đây là phương pháp

hiệu quả nhất dùng để uốn góc uốn nhỏ cho hầu hết các dạng ống.Khối định hình và khối

uốn được trình bày ở hình 2.13 với kích thước ở phần lõm chính xác vừa với ống. Ống phôi

không được phép trượt trong quá trình uốn bởi vì chỉ cần một khoảng trượt nhẹ sẽ gây nên

méo ống sai yêu cầu chế tạo.

HÌNH 4.2 Phương pháp uốn ống khối uốn xoay

11

Trường hợp uốn hơn 180 độ thường là có thể đạt được nhưng phôi sẽ bật mạnh ra do

sự cơ tính vật liệu. Vì thế, nên chia ra làm 2 bước uốn và tấm định hình nên đặt ngang với

mặt đất.

2.3.3 Uốn dùng búa đập:

Uốn dùng búa dập là một trong những phương pháp cũ nhất, đơn giản nhất để uốn ống.

Nó dùng một chi tiết xem như là một cái dầm để uốn ống. Có thêm hai khối đỡ giữ ống và

lực có vai trò chính dịch chuyển dầm uốn là dùng xi lanh thủy lực đẩy thẳng vào trục tâm

của phôi uốn. Quy trình này uốn được ống với góc độ và bán kính ống theo mong muốn

Dầm uốn là một khối với chức năng định hình có thể di chuyển và gắn vào một ống xi

lanh thủy lực của máy tại hình 2.14. Mặt tác động vào phôi của dầm được gia công với

biên dạng và bán kính cong theo mong muốn uốn.

Hai khối đỡ cũng có biên dạng giống với biên dạng ống.

HÌNH 4.3 Uốn bằng búa đập

Cả hai đều được gắn vào trục có khả năng xoay vì thế chúng luôn đỡ và duy trì lực đỡ

xuyên suốt quá trình uốn. Ngoài ra, phương pháp này không cần lực kẹp duy trì trong quá

trình uốn.

12

Khối định hình tạo nên bán kính uốn khi đi hết hành trình xi lanh. Tuy nhiên, phôi ống

có thể uốn với bán kính lớn bằng cách cho dầm uốn tiến thêm và làm nhỏ lại đoạn cong

của dầm. Góc uốn của phương pháp này có thể đạt trên 120 độ

Uốn dùng búa dập phù hợp với ống đặc và ống rỗng bề dày lớn, kết cấu máy đơn giản

không cần đến trục đỡ, các mặt phẳng. Ngoài ra còn có thể dùng để sửa các ống bị hư. Tuy

nhiên không nên dùng dầm này để uốn thép không gỉ mà không thêm các mặt đỡ khi bán

kính uốn nhỏ hơn 6 lần đường kính ngoài của ống

2.3.4 Uốn dập:

Uốn dập sử dụng thủy lực lấy nguyên lí từ phương pháp uốn dùng búa dập với các

thành phần giống với uốn dùng búa dập nhưng lại cho tốc độ làm việc nhanh hơn và linh

hoạt hơn. Phôi ống được đặt lên trên 2 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.

Xi lanh phía dưới luôn duy trì được một moment uốn không đổi cho khối đỡ, có thể

điều khiển chính xác dòng chảy của thớ kim loại trong phôi. Lực đẩy duy trì của xi lanh

chính là yếu tố làm giảm nếp nhăn khi uốn và gia công đoạn uốn và độ méo thấp nhất.

Ngoài ra, thiết kế búa dập có kích thước nhỏ lại sẽ giảm được nếp nhăn khi uốn ở đoạn

uốn bị nén lại.

HÌNH 4.4 Uốn dập

13

Búa dập di chuyển tịnh tiến hướng xuống với 2 khối đỡ. Trong quá trình uốn, hai khối

đỡ sẽ xoay theo biên dạng của búa, tạo ra áp lực ngược lại truyền xuống cho xi lanh phía

dưới. Để tạo góc uốn mong muốn phải điều chỉnh quãng đường của xi lanh dưới chính xác.

Các bộ phận của phương pháp có thể thay đổi linh hoạt cho phù hợp với nhiều hình

dáng sản phẩm. Phương pháp này mang lại năng suất lớn trong việc uốn với nhiều dạng

trục khác nhau. Chất lượng đoạn uốn sẽ không bằng so với uốn nén, uốn kéo, uốn định

hình.

-Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là năng suất cao với năng suất hệ thống có thể

cao hơn 4 lần so với những phương pháp khác; sử dụng các bộ phận cấu tạo đơn giản,

nhanh chóng, dễ vận hành và thiết lập vị trí; dễ dàng cho việc uốn kép, uốn nhiều đoạn trên

cùng một máy.

Tuy nhiên vẫn có những hạn chế như là góc uốn không được quá 165 độ; ống dạng trụ

thì rất dễ uốn nhưng qua các khối tròn xoay hay bề dày mỏng thì thường dùng phương pháp

uốn xoay để uốn.

-Các phương pháp xử lí khác

Với phương pháp này có thể uốn trên đoạn ống với một đoạn uốn. Tuy nhiên có thể

uốn nhiều đoạn trên cùng lúc trên một bàn máy. Với viêc điều khiển xi lanh đoạn đẩy vào

có thể tính toán theo bán kính uốn mong muốn nếu những đoạn uốn có bán kính uốn khác

nhau

Ngoài ra còn có dạng nhiều đoạn uốn bằng cách ghép các máy lại. Tất cả các chỗ uốn

đều được uốn cùng lúc do ghép nhiều xi lanh với vị trí và lực xác định. Phôi uốn sẽ thành

phẩm chi qua đúng một lần uốn mang lại năng suất cao nhưng độ linh hoạt thấp do phải

thiết lập máy móc.

-Yêu cầu kĩ thuật của các bộ phận

Bộ phận cơ bản của phương pháp này gồm khối định hình và hai khối đỡ đều có phần

lõm vào ôm sát ống. Lỗi thường gặp ở phương pháp này là móp ống tại khúc cong bị nén.

Để cải thiện lỗi này bằng cách thêm vào một khối có thể trượt. Khối này được gia công

14

chính xác bán kính uốn, cộng với tính toán đàn hồi của góc uốn. Nhược điểm lớn nhất là

có góc uốn cố định và chất lượng bề mặt chỗ uốn giảm.

Vật liệu chế tạo các bộ phận làm từ thép dụng cụ được tôi mặt ngoài. Khi chế tạo các

bộ phận mới hay thay thế, nên gia công rãnh nhỏ hơn đường kính ống. Lượng nhỏ hơn dao

động trong khoảng 0.15-0.25mm ; với ống nhỏ thì lượng này từ 0.76-1.27mm. Độ sâu của

rãnh thường bằng ½ đường kính ống hoặc ít nhất là tránh các khối đỡ tiếp xúc với các cạnh,

mặt khối định hình.

Các kích thước, dạng của bộ phận được thể hiện tại hình 2.16.

HÌNH 4.5 Búa và khối đỡ

15

Các mặt đỡ và khoảng cách giữa các đoạn uốn.

Đoạn ống thông thường được uốn tại nhiều điểm và còn tạo ra nhiều mặt phẳng chỗ

uốn. Các bề đỡ rất cần thiết để đỡ và định vị mặt phẳng uốn và khoảng cách giữa các đoạn

uốn. Một thiết kế điển hình cho các mặt đỡ như hình 2.17.

HÌNH 4.6 Các mặt đỡ và khoảng cách giữa các đoạn uốn

Các điểm dừng có thể tùy chỉnh được đặt trên một thanh ngang, khoảng cách các điểm

dừng chính bằng khoảng cách các đoạn uốn. Bộ phận định vị nên có vị trí cho phép máy

vận hành giữ vị trí đúng để uốn. Khi uốn xong một ống là khi ống chạm vào hết các điểm

dừng có thể có cơ cấu cắt ống và tiếp túc quá trình lặp lại.

2.3.5 Uốn vòng:

Ba trục quay định hình được sử dụng có kích thước đường kính xấp xỉ là như nhau và

được sắp xếp theo hình tam giác, có thể xếp vuông góc hoặc song song với mặt đất

Thực hiện uốn trên máy cũng giống như trên các dạng uốn khác cần có một người vận

hành có tay nghề để đứng máy. Mức độ lành nghề cần có dựa trên độ phức tạp của chi tiết

cùng với những vấn đề sảy ra trong quá trình phải khắc phục triệt để. Những người chưa

có kinh nghiệm vẫn có thể vận hành uốn các chi tiết đơn giản với bán kính lớn với vật liệu

16

chịu uốn tốt. Nhưng khi chi tiết trở nên phức tạp, vẫn cần có thợ lảnh nghề vận hành có thể

xử lí tốt các vấn đề có thể sảy ra trong quá trình uốn.

Phần lớn khi uốn dạng vòng thì phôi ống sẽ là dạng dễ uốn với đường kính nào cũng

có thể đạt được. Nếu sử dụng đúng các bộ phận thì quy trình rất dễ dàng. Tuy nhiên khi

ống uốn là ống vuông rỗng với bề dày mỏng hoặc ống chữ L sẽ khó khăn hơn.

Với người thợ lành nghề đã có kinh nghiệm sẽ biết cần đặt lực tại điểm nào và giá trị

tại điểm đó là bao nhiêu. Tuy nhiên không có cách nào nhanh hay dễ dàng cũng như sổ tay

hướng dẫn để hướng dẫn những người non kinh nghiệm. Mấu chốt ở đây là việc hiểu được

việc đặt cái gì vào hay điểm đặt phôi để uốn. Đều phải dùng việc mô phỏng trong suy nghĩ

của người vận hành mới có thể giải quyết vấn đề.

Tất cả ba khối uốn trên các máy uốn này đều có cách tính toán lực như nhau. Chỉ cần

thay đổi vị trí trên mặt phẳng uốn của một hay hai khối uốn có thể thay đổi được bán kính

uốn. Phôi được dẫn hướng và đưa vào khối uốn, tạo lực uốn và tạo được một vòng uốn.

Phần bề ngoài của phôi trở nên quan trọng khi phôi biến dạng. Phần ngoài của phôi nếu

không đuọc bao bọc đủ sẽ làm phôi đi ra theo một hướng khác so với tính toán (hình 3-38,

3-39)

HÌNH 4.7 Phần ngoài của phôi được bao bọc đủ

Phương pháp uốn vòng sẽ trở nên phức tạp hơn với trường hợp sản phẩm có nhiều

đoạn uốn đường kính khác nhau, nhiều mặt phẳng uốn hơn và hình dáng phức tạp. Trong

thực tế, nhôm đã định hình được sử dụng rộng rãi làm khung cửa sổ và ở lĩnh vực chế tạo

nội thất.

17

2.3.6 Uốn ống biên dạng hình vuông và hình chữ nhật:

Với ống vuông và ống chữ nhật có thêm vài vấn đề gây khó khăn trong khi uốn:

HÌNH 4.8 Phần ngoài của phôi bao bọc không đủ

 Bề mặt bên trong ống biến dạng thành bề mặt song do bị nén cũng như do lực tác động

ở một đoạn ngắn

 Các bộ phận tác động đẩy các góc phình ra nhưng không cho phần phình ra đàn hồi về

ban đầu

 Rãnh phải chế tạo 2 góc của ống thêm hai rãnh với trường hợp góc uốn nhỏ và lực kẹp

chặt

 Với ống chữ L hay U phải có rãnh để giảm đi các vết nhăn khi uốn

 Trong trường hợp uốn với bán kính nhỏ, cần có một khoảng hở ở rãnh.

18

HÌNH 4.9 Các khó khăn khi uốn ống

19

2.3.7 Uốn ống với nhiều bán kính uốn:

Uốn ống với nhiều bán kính uốn cùng trên một mặt phẳng thông thường dùng điều

khiển số có thể uốn các biên dạng hình oval, xoắn ốc, cung elíp,.. liên tục và liên tiếp thông

qua máy điều khiển số. Một vài máy gia công CNC trên thị trường điều khiển máy uốn

giúp uốn được nhiều hình dáng, bán kính phức tạp một cách dễ dàng nhưng vẫn phải vận

hành bới những người giàu kinh nghiệm về cả thao tác trên máy gia công lẫn máy lập trình.

Người vận hành có thể ngồi trên máy vi tính lập trình, nhấn nút và máy gia công bắt

đầu làm việc không cần họ xuống đứng trực tiếp tại máy.

Công cụ uốn ống vòng

Bộ phận chính là ba khối uốn dạng xoay được sắp xếp theo 2 kiểu

HÌNH 4.10 Uốn ống vòng

 Angle rolls:

Góc dẫn vào rất quan trọng, nếu ống không có góc vào phù hợp sẽ gây nên kẹt ông và

dẫn đến gãy, gập ống và móp ống. Các rãnh trên góc được chỉnh cho tạo nên đủ ma sát

giữa rãnh và ống cũng như việc di chuyển dưới áp lực giữa mặt ngoài ống và các rãnh.

Độ cứng của khối uốn ở 58HRC với độ bóng cao tránh gây xước hay dấu vết lên ống

phôi. Với trường hợp uốn bán kính nhỏ phải nâng độ cứng lên khoảng 62HRC

 Flat-on-edge rolls:

Khối uốn trên cùng được quay không, hai khối dưới khoét rãnh tạo ma sát cần thiết.

Khôi ở trên được chạy không giúp tránh được trượt khi tải nặng. Những mặt tiếp xúc với

20

phôi phải qua nhiệt luyện đạt độ cứng khoảng 58 HRC. Hai khối dưới có kích thước lớn

hơn một chút.

 Uốn ống:

Ba khối được làm từ thép hợp kím với độ cứng 48HRC. Rãnh ống phải có kích thước

như kích thước ngoài của ống với dung sai 0.79mm với ống nhỏ và 1.59mm trở lên. Với

ống rỗng bề dày mỏng khối này có thể chế tạo từ nhựa nylon, Teflon hoặc urethane giúp

giảm lực ép cũng như không tạo thêm vết sau khi uốn.

21

5. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ

3.1 LỰA CHỌN HỆ THỐNG CƠ KHÍ:

HÌNH 5.1 Nguyên lý hoạt động.

Phương án này là phương án cải tiến nguyên lí hoạt động từ phương án trên. Với bộ

đẩy phôi được giữ nguyên đẩy phôi theo phương Oz; Bộ uốn phôi được thay đổi chỉ chuyển

động tịnh tiến theo phương Oy; thêm vào đó là bộ phận xoay phôi theo phương Oz. Cả 3

chuyển động trên có sự tương đối với nhau về vận tốc di chuyển.

Máy vẫn giữ nguyên các ưu điểm của phương pháp trên như khả năng uốn ống đa dạng

về bán kính uốn, góc uốn, đường kính phôi.. Ngoài ra máy vẫn giữ được khả năng là có thể

uốn ống 3 trục.

22

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ: Module xoay phôi:

23

3.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU: 3.3.1 Chọn động cơ:

Để đảm bảo tính chính xác từng góc uốn nên ta sử dụng động cơ bước:

HÌNH 5.2 Động cơ bước

3.3.2 Các dạng điều khiển động cơ bước:

 Điều khiển cơ bước:

Là phương pháp điều khiển mà mỗi lần cấp xung, động cơ quay được một góc nhỏ

nhất đúng bằng bước góc ghi trên nhãn động cơ. Điều khiển cả bước có hai dạng sơ đồ cấp

xung như dưới đây. Dạng cấp xung lần lượt cho từng cuộn pha, tại mỗi thời điểm chỉ có

một cuộn dây dẫn điện, kết quả moment xoắn thu được nhỏ hơn so với thông số kỹ thuật.

Dạng cấp xung thứ hai là tại mỗi thời điểm luôn có hai cuộn dây có dòng điện chạy qua,

loại này tạo ra moment xoắn lớn, tận dụng tối đa moment xoắn của động cơ.

HÌNH 5.3 Điều khiển cả bước

24

 Điều khiển nửa bước:

Là kiểu điều khiển kết hợp hai dạng cấp xung của điều khiển đủ bước, cấp điện lần

lượt cho một cuộn dây và hai cuộn dây xen kẽ nhau hình 3.1c. Kết quả là bước góc bằng

một nửa so với điều khiển cả bước, đồng thời moment xoắn cũng giảm đi khi chỉ có một

cuộn dây được cấp điện. Tuy nhiên có thể tăng cường độ dòng điện đi qua cuộn dây để bù

lại sự giảm moment.

HÌNH 5.4 Điều khiển nửa bước

 Điều khiển vi bước:

Cho phép các bước quay của động cơ nhỏ hơn bằng việc dùng các dòng khác nhau qua

hai đầu dây động cơ tại mỗi thời điểm.

HÌNH 5.5 Điều khiển vi bước

 Ưu điểm: Giá thành rẻ, có thể điều khiển mạch hở, duy trì moment rất tốt,

chi phí bảo dưỡng thấp, không phải điều chỉnh các thông số điều khiển.

 Nhược điểm: Phạm vi ứng dụng là ở lĩnh vực công suất nhỏ và trung bình,

kích cỡ hạn chế, làm việc ồn, moment giảm theo tốc độ, hiệu suất thấp hơn các loại động

cơ khác.

25

* Tính toán moment uốn:

Chọn phôi inox có đường kính là d = 10mm.

Cơ tính của inox:

Độ bền kéo đứt Giới hạn chảy Độ dãn dài tương đối Mác inox N/mm2 N/mm2 (%)

3 1150 80 25

Bảng 3.1 Bảng cơ tính của inox

Moment uốn được xác định theo công thức: (711- sổ tay dập nguội-Nguyễn Giảng)

Mu = 1,5. W.σch.n

Trong đó:

Mu: momen uốn tính toán cụm chi tiết dẫn động tịnh tiến đẩy phôi

W: momen chống uốn

Đối với tiết diện hình tròn: W = 0,1d3 .

Σch: giới hạn chảy của vật liệu. σb = 48 N/m

n: hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến cứng (chọn n = 1,7)

Vậy: Mu = 1,5. 0,1. 53.48.1,7 = 1530 N.mm

Để đảm bảo ta nhân thêm hệ số an toàn n = 1,5

Mu = 1,5. 70544,84 = 11295 N.mm. Lấy Mu = 12N.m

Từ đây ta chọn động cơ bước có momen xoắn lớn hơn 11N.m.

Sử dụng động cơ s86 có momen xoắn 12N.m

Tính toán thiết kế bộ truyền động bánh răng:

a) Xác định modun:

Công thức 4.28 trang 69 [15]:

Chọn m = 3 theo bảng 4.27 trang 68 [15]

b) Xác định các thông số truyền:

Số răng z1 của bánh nhỏ (bảng 4.29 trang 70 [9]) nhằm đảm bảo tuổi thọ: z1 = 12

Số răng bánh lớn

Khoảng cách trục a chọn theo điều kiện:

26

=> Chọn sơ bộ a = 100 mm

Số răng đai

Từ số răng đai và modun m xác định chiều dài răng lđ = 471 mm theo bảng 4.30 [15]

Chọn lại khoảng cách trục theo công thức 4.6 trang 56 [15]:

Với:

Chọn a = 117 mm

Đường kính vòng chia các bánh răng

mm

mm

Đường kính ngoài các bánh răng:

mm

mm

Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ:

5,54

Trong đó:

c) Xác định lực ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Vận tốc quay: m/s

Lực vòng (N)

27

Công thức 4.35: (N)

Công thức 4.36: (N)

Thông số Kí hiệu Bánh nhỏ Bánh lớn

Modun ăn khớp m 3

Số răng z 12 42

Đường kính đỉnh răng (mm) da 34.8 124,8

Đường kính đáy răng (mm) df 29,4 119,4

Chiều cao răng (mm) h 2,7

Đường kính vòng chia (mm) 36 126 d

Chiều dài răng B 19

modun Kích thước của profin rãnh Kí hiệu 3

Chiều rộng nhỏ nhất của rãnh (mm) s 3,2

Chiều sâu rãnh (mm) h 3

Góc profin rãnh 40

R1 0,7 Bán kính góc lượn (mm) R2 1

d) Chọn bộ ổ lăn:

Ta có nên chọn cặp ổ đũa côn để chịu lực dọc trục lớn

Ổ lăn lắp ghép theo dung sai lắp ghép H7/k6

Ta chọn ổ đũa côn 7202 cỡ nhẹ.

Thông số:

d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) C (kN) Co (kN)

15 35 11 1.0 8,78 6,14

28

3.4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO: Trục quay:

HÌNH 5.6 Kích thước thiết kế chế tạo chi tiết phụ

a) Nguyên công 1: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vòng quay

n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt bằng mâm cặp (định vị 4 bậc tự do)

Bước 1: Vạt mặt.

Số vòng quay trục chính n = 800 vg/ph

Lượng chạy dao ngang b = 0,2 mm/vg

Bước 2: Khoan tâm

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

Bước 3: Tiện trụ bậc để định vị

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

Lượng chạy dao dọc a = 0,1 mm/vg

Chiều sâu cắt t = 1 mm

b) Nguyên công 2: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vòng quay

n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt bằng mâm cặp (định vị 4 bậc tự do)

29

Bước 1: Vạt mặt đúng kích thước chiều dài L = 96 mm

Số vòng quay trục chính n = 800 vg/ph

Lượng chạy dao ngang b = 0,2 mm/vg

Bước 2: Khoan tâm

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

c) Nguyên công 3: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vòng quay

n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; định vị (4 bậc tự do), kẹp chặt bằng chống tâm

2 đầu.

Bước 1: Tiện trụ Φ15

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

Lượng chạy dao dọc a = 0,14 mm/vg

Chiều sâu cắt t = 1,5 mm

Bước 2: Tiện trụ Φ8

Số vòng quay trục chính n = 1000 vg/ph

Lượng chạy dao dọc a = 0,12 mm/vg

Chiều sâu cắt t = 1 mm

30

d) Nguyên công 4: Tiện trụ Φ25. Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có

số vòng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; định vị (4 bậc tự do), kẹp chặt

bằng chống tâm 2 đầu.

Số vòng quay trục chính n = 800 vg/ph

Lượng chạy dao dọc a = 0,12 mm/vg

Chiều sâu cắt t = 1 mm

e) Nguyên công 5: Khoan lỗ Φ10.02. Sử dụng máy tiện Weiler D8522

Herzogenaurach có số vòng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt bằng

mâm cặp (định vị 4 bậc tự do)

Số vòng quay trục chính n = 500 vg/ph

31

6. CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT

5.1 Kết quả đạt được

Sản phẩm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và các kết quả của đề tài đã được thực hiện theo

nội dung đã đăng ký, gồm:

 Một máy uốn kim loại 3 trục bán tự động uốn ống 3D nhờ việc thay đổi góc nghiêng

của mặt phẳng chứa phôi uốn so với mặt phẳng ban đầu . Module có thể gia công uốn

với góc nghiêng đối nhỏ với độ thẩm mỹ tương đối cao.

 Máy chạy tương đối ổn định.

 Kích thước module nhỏ gọn, dễ dàng bảo trì, sữa chữa.

 Dựa trên máy thực tế sau gia công, điều chỉnh máy hợp lý và hoàn chỉnh hơn.

5.2 Kết quả chưa đạt được

- Chưa bẻ được phôi có kích thước lớn từ trở lên do thiết kế còn hạn chế.

- Việc lập trình thủ công

- Phôi đưa vào phải là phôi đã được nắn thẳng.

- Chưa có hệ thống cắt phôi tự động.

5.3 Đề xuất phương án khắc phục của đề tài

- Thiết kế thêm bộ phận nắn thẳng và duy trì mức độ ổn định phôi trước khi đưa vào

gia công.

- Có thể thiết kế thêm bộ dẫn phôi tự động, bán tự động giúp tăng năng suất.

- Cải tiến thêm nhiều chế độ uốn ở phần điều khiển.

32

7. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

1. TS. Văn Hữu Thịnh – TS Nguyễn Minh Kỳ - NXB ĐHQG TPHCM – Thiết kế đồ

án chi tiết máy.

2. Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn văn Lẫm - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Thiết Kế Chi

Tiết Máy.

3. Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Chi Tiết Máy tập 1, 2.

4. ThS Nguyễn Văn Thành - ThS Nguyễn Trường Giang - Nhà Xuất Bản Lao Động

Xã Hội - Giáo Trình Công Nghệ Uốn NC

5. Nhà Xuất Bản Xây Dựng - Giáo Trình Kỹ Thuật Cốt Thép Biết Hàn Theo

Phương Pháp Mô Đun

6. PGS Hà Văn Vui - TS Nguyễn Chí Sáng - ThS Phan Đăng Phong - Sổ Tay Thiết

Kế Cơ Khí Tập 1, 3

7. Trần Doãn Đinh - Nguyễn Ngọc Lê - Phạm Xuân Mão - Nguyễn Thế Thưởng - Đỗ

Văn Thi - Hà Văn Vui - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - Truyền Dẫn Thủy

Lực Trong Chế Tạo Máy

8. V.L. Martrenco, L.I Rudman - biên dịch Võ Trần Khúc Nhã - NXB Hải Phòng năm

2005 - Sổ Tay Thiết Kế Khuôn Dập Tấm

9. Nguyễn Ngọc Phương - Huỳnh Nguyễn Hoàng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Hệ

Thống Điều Khiển Bằng Thủy Lực

10. Đinh Bá Trụ - Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Cơ Sở Lý Thuyết Biến Dạng Dẻo

Kim Loại

11. Đào Minh Ngừng - Nguyễn Trọng Giáng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Lý Thuyết

Cán

12. Nguyễn Ngọc Đào - Phan Minh Thanh - Cơ Sở Công Nghệ Chế Tạo Máy

13. Đỗ Hữu Nhơn - Đỗ Thành Dũng - Phan Văn Hạ - Nhà Xuất Bản Khoa Học và Giáo

Dục - Công Nghệ Cán Kim Loại

33

14. Đỗ Hữu Nhơn - Phan Văn Hạ - Công Nghệ Cán Kim Loại Và Hợp Kim Thông

Dụng

15. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Tính Toán Và Thiết Kế Hệ

Thống Dẫn Động Cơ Khí Tập 2

16. Đặng Việt Cương - Lê Quang Minh - Lý Thuyết Dẻo Ứng Dụng

17. Nguyễn Hữu Lộc - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM - Cơ Sở Thiết Kế

Máy

18. Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận - Nguyễn Thạch Tân - Nhà Xuất Bản

Giáo Dục, 1996 - Thủy Lực Và Máy Thủy Lực

19. Ngô Diên Tập - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2002 - Đo Lường Và

Điều Khiển Bằng Máy Tính

Tiếng Anh:

1. Greg G.Miller, “Tube Forming Processes: A Comprehensive Guide”, 2003

34

35

36

37

38