Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba trục CNC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba trục CNC" nhằm thay đổi công việc uốn ống từ thủ công sang quy trình tự động, từ đó nâng cao năng suất công việc, giảm giá thành sản phẩm và giảm nhân công.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba 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 CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY UỐN ỐNG BA TRỤC CNC S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: SV2020-82 S KC 0 0 7 3 4 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2020
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 CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY UỐN ỐNG BA TRỤC CNC SV2020 – 82 Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Văn Thiện Lương TP Hồ Chí Minh, 10/2020
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 CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY UỐN ỐNG BA TRỤC CNC SV2020 – 82 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ khí Chế tạo máy SV thực hiện: Hoàng Văn Thiện Lương Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa:16143CL4 Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Cơ khí Chế tạo máy Người hướng dẫn: ThS. Lê Bá Tân TP Hồ Chí Minh, 10/2020
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 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 chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba trục CNC. 2. Mã số đề tài: SV2020 - 82 3. Họ và tên chủ nhiệm: Hoàng Văn Thiện Lương. 4. Họ và tên GVHD: Lê Bá Tân 5. Đơn vị công tác: Đại học SPKT tp.HCM 6. Giải trình chỉnh sửa báo cáo tổng kết đề tài: Nội dung góp ý của Hội TT Kết quả chỉnh sửa, bổ sung Ghi chú đồng (1) (2) (3) (4) Thiết kế chế tạo hệ thống điều 1 Sửa tên đề tài cho phù hợp khiển máy uốn ống ba trục CNC. 2 Chỉnh sửa thuyết minh Chỉnh sửa phần thiết kế HMI 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 Tp. HCM, ngày tháng năm (Ký và họ tên) Chủ nhiệm đề tài (Ký và họ tên)
LỜI CẢM ƠN Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, cho phép chúng em được bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến thầy Lê Bá Tân đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô nên đề tài nghiên cứu của chúng em mới có thể hoàn thiện tốt đẹp. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy– người đã trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn em hoàn thành tốt bài báo cáo này trong thời gian qua. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 9 năm 2020 Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Thiện Lương Nguyễn Thanh Hoàng Nguyễn Bá Phát
TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba trục CNC.” Nền công nghiệp Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển, để đưa đất nước trở thành một quốc gia có nền công nghiệp hiện đại, chúng ta cần vận dụng khối óc, sự sáng tạo khoa học kỹ thuật vào trong nền công nghiệp hiện nay ở nước ta. Song song với quá trình phát triển đó, đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng đầy đủ để đáp ứng cho nhu cầu phát triển công nghiệp. Nhầm để đáp ứng lại nhu cầu tăng trưởng khá nóng của ngành xây dựng công nghiệp và dân dụng, đòi hỏi chúng ta phải có phương thức xây dựng, thi công nhanh gọn, chính xác và hiệu quả làm việc cao. Máy uốn thép, uốn ống là những công cụ cần thiết cho cuộc sống ngày nay, nhằm phục vụ cho các công trình, nhà ở các vật dụng trong gia đình hầu hết đều sử dụng những thiết bị này… Bên cạnh những thiết bị máy móc dồi dào hiện có để phục vụ sản xuất nhưng vẫn chưa đủ để đáp ứng cho những nhu cầu nhỏ lẻ của các công ty, xí nghiệp như hiện nay. Nhóm đã nghiên cứu và chế tạo máy uốn ống nhằm đáp ứng những nhu cầu trên. Hiện nay trên thế giới, thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại thép khác nhau có đường kính cũng rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy duỗi, cắt phù hợp, tăng nâng suất với nhu cầu rất cần thiết. Trên thế giới hiện nay máy duỗi, cắt rất đa dạng nhỏ ngọn từ bằng tay, đến các máy lớn sử dụng động cơ, thủy lực, rồi đến NC hay CNC có thể duỗi, cắt, uốn với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao. Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Thiện Lương Nguyễn Thanh Hoàng Nguyễn Bá Phát
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... 1 TÓM TẮT ĐỒ ÁN ......................................................................................................... viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................................. 1 1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN. ..............................1 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN. ..............................................................................1 1.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ......................................................2 1.3.1 Phương pháp thu thập dữ kiện - tham khảo tài liệu: .................................2 1.3.2 Xử lý dữ kiện: ...........................................................................................2 1.3.3 Trình bày đồ án: ........................................................................................2 1.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. ..................................2 1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. .....................................3 1.5.1 Kết quả nghiên cứu: ..................................................................................3 1.5.2 Giới hạn đề tài: ..........................................................................................3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 4 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................................. 29 VÀ LẬP TRÌNH .............................................................................................................. 29 3.1 TỔNG QUAN CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY: ..................................................29 3.2 CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG. .........................................................31 3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN. .................................................................41 3.4.1 Sơ đồ hệ thống điện:................................................................................41 3.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. .....................................................43 3.4.1 Thuật toán................................................................................................43 3.5 HỆ THỐNG HIỂN THỊ. ................................................................................62 CHƯƠNG 4 : GIA CÔNG THỬ NGHIỆM ................................................................. 69 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT .............................................................................................. 77 5.1 Kết quả:........................................................................................................77 5.1.1 Đạt được: ..................................................................................................77 5.2 Đề xuất phương án khắc phục của đề tài ........................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 78
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ HÌNH 2.1 Đồ thị tổng quan phương pháp uốn............................................................6 HÌNH 2.2 Giá trị nhỏ nhất của cắc thông số uốn ........................................................6 HÌNH 2.3 Uốn dạng xoay kéo.....................................................................................6 HÌNH 2.4 Cơ cấu uốn kéo ...........................................................................................8 HÌNH 2.5 Mẫu thiết kế khối uốn ................................................................................9 HÌNH 2.6 Khối kẹp ...................................................................................................10 HÌNH 2.7 Các công cụ phụ .......................................................................................11 HÌNH 2.8 Trục đỡ .....................................................................................................12 HÌNH 2.9 Thông số chọn trục đỡ ..............................................................................13 HÌNH 2.10 Bộ trợ lực khối đẩy.................................................................................15 HÌNH 2.11 Các dạng lỗi thường gặp khi uốn ống tròn .............................................16 HÌNH 2.12 Phương pháp uốn nén ............................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.13 Phương pháp uốn ống khối uốn xoay .... Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.14 Uốn dùng búa đập .................................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.15 Uốn dập .................................................. Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.16 Búa và khối đỡ ....................................... Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.17 Các mặt đỡ và khoảng cách giữa các đoạn uốn ... Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.18 Phần ngoài của phôi được bao bọc đủ ... Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.19 Phần ngoài của phôi bao bọc không đủ.. Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.20 Các khó khăn khi uốn ống...................... Error! Bookmark not defined. HÌNH 2.21 Uốn ống vòng ......................................... Error! Bookmark not defined. HÌNH 3.1 Mô hình toàn máy ....................................................................................29 HÌNH 3.2 Bộ kéo phôi ..............................................................................................30 HÌNH 3.3 Bộ uốn phôi ..............................................................................................30 HÌNH 3.4 Động cơ step 86BYG250H + driver DMA860H .....................................31 HÌNH 3.5 Động cơ step 57HSZ2N + driver HBS57 ................................................32 HÌNH 3.6 Điều khiển cả bước ..................................................................................33 HÌNH 3.7 Điều khiển nửa bước ................................................................................33 HÌNH 3.8 Điều khiển vi bước ...................................................................................34 HÌNH 3.9 Nguồn 48VDC MW s800-48 ...................................................................34 HÌNH 3.10 Nguồn 24VDC MW s250-24 .................................................................34 HÌNH 3.11 PLC MITSUBISHI FX3U-64MT ES/A ................................................35 HÌNH 3.12 Màn hình cảm ứng Weinview TK6071IP ..............................................36 HÌNH 3.13 Attomat AT06-2/32 ................................................................................37 HÌNH 3.14 Cảm biến quang chữ U EE-SX671 ........................................................37 HÌNH 3.15 Công tắc hành trình V-156-1C25 ...........................................................38 HÌNH 3.16 Relay Omron MY4N-GS .......................................................................39 HÌNH 3.17 Nút nhấn dừng khẩn cấp LA38-11ZS ....................................................39
HÌNH 3.18 Nút nhấn LA38-11BN ............................................................................40 HÌNH 3.19 sơ đồ đấu nối driver, động cơ và màn hình ............................................41 HÌNH 3.20 sơ đồ mạch điều khiển PLC ...................................................................42 HÌNH 3.21 đồ thị tính toán góc uốn và chuyển động rulo ........................................43 HÌNH 3.22 Cửa sổ Program Linkage Order Setting .................................................61 HÌNH 3.23 Màn hình khởi động ...............................................................................62 HÌNH 3.24 Màn hình điều khiển chính.....................................................................63 HÌNH 3.25 Màn hình nhập liệu.................................................................................65 HÌNH 3.26 Màn hình điều khiển thủ công................................................................66 HÌNH 3.27 Hệ thống nút nhấn cơ .............................................................................67 HÌNH 4.1 Kết quả chạy thử nghiệm lần 1 (105; 45; 0) ............................................70 HÌNH 4.2 Kết quả chạy với α=0,75 ..........................................................................70 HÌNH 4.3 Kết quả thử nghiệm lần 2 (105; 180; 0) ...................................................71 HÌNH 4.4 Hiện tượng đùn phôi ................................................................................71 HÌNH 4.5 Thử nghiệm sau khi khắc phục ................................................................72 HÌNH 4.6 Sản phẩm thử nghiệm lần 3 ......................................................................74 HÌNH 4.7 Bản vẽ ghi đông xe máy ...........................................................................75 HÌNH 4.8 Sản phẩm uốn ...........................................................................................76
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển máy uốn ống ba trục CNC. - Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Văn Thiện Lương Mã số SV: 16143101 - Lớp: 16143CL4 Khoa: CLC Tiếng Việt - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Nguyễn Thanh Hoàng 16143072 16143CL4 CLC Tiếng Việt 2 Nguyễn Bá Phát 16143112 16143CL4 CLC Tiếng Việt - Người hướng dẫn: ThS. Lê Bá Tân 2. Mục tiêu đề tài: 'Tính toán lập trình hệ thống điều khiển. Hoàn thiện mạch điều khiển 3. Tính mới và sáng tạo: Uốn ống bằng phương pháp không tâm 4. Kết quả nghiên cứu: Mạch điều khiển máy uốn ống CNC 03 trục. 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 áy 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 1 tháng 9 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 1 tháng 9 năm 2020 Người hướng dẫn (kí, họ và tên)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN. Động cơ thúc đẩy: Nền công nghiệp Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển, để đưa đất nước trở thành một quốc gia có nền công nghiệp hiện đại, chúng ta cần vận dụng khối óc, sự sáng tạo khoa học kỹ thuật vào trong nền công nghiệp hiện nay ở nước ta. Song song với quá trình phát triển đó, đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng đầy đủ để đáp ứng cho nhu cầu phát triển công nghiệp. Nhầm để đáp ứng lại nhu cầu tăng trưởng khá nóng của ngành xây dựng công nghiệp và dân dụng, đòi hỏi chúng ta phải có phương thức xây dựng, thi công nhanh gọn, chính xác và hiệu quả làm việc cao. Máy uốn thép, uốn ống là những công cụ cần thiết cho cuộc sống ngày nay, nhằm phục vụ cho các công trình, nhà ở các vật dụng trong gia đình hầu hết đều sử dụng những thiết bị này… Bên cạnh những thiết bị máy móc dồi dào hiện có để phục vụ sản xuất nhưng vẫn chưa đủ để đáp ứng cho những nhu cầu nhỏ lẻ của các công ty, xí nghiệp như hiện nay. Nhóm đã nghiên cứu và chế tạo máy uốn ống nhằm đáp ứng những nhu cầu trên. Hiện nay trên thế giới, thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại thép khác nhau có đường kính cũng rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy duỗi, cắt phù hợp, tăng nâng suất với nhu cầu rất cần thiết. Trên thế giới hiện nay máy duỗi, cắt rất đa dạng nhỏ ngọn từ bằng tay, đến các máy lớn sử dụng động cơ, thủy lực, rồi đến NC hay CNC có thể duỗi, cắt, uốn với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao. Nguồn gốc đề tài Ngày xưa, người dân chưa có máy móc đã sử dụng sức người để bẻ và uốn là chính và đó được gọi là phương pháp thủ công, khi nhu cầu con người cao hơn thì cần chế tạo ra những máy móc để thay thế con người. Hiện nay trên thế giới đã có rất là nhiều loại máy uốn ống sử dụng cơ cấu bằng tay, máy uốn bằng điện, máy uốn bằng thủy lực, và máy uốn bằng CNC… 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN. Việc nghiên cứu thành công máy uốn ống đã giúp cho con người tiết kiệm được thời gian, tiền bạc và sức người trong việc sản xuất những sản phẩm uốn. 1
Máy uốn ống 3 trục tự động hóa ra đời nhằm thay đổi công việc uốn ống từ thủ công sang quy trình tự động, từ đó nâng cao năng suất công việc, giảm giá thành sản phẩm và giảm nhân công. 1.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. 1.3.1 Phương pháp thu thập dữ kiện - tham khảo tài liệu: Thu thập và nghiên cứu tài liệu là một công việc quan trọng cần thiết cho bất kỳ hoạt động nghiên cứu khoa học nào. Các nhà nghiên cứu khoa học luôn đọc và tra cứu tài liệu có trước để làm nền tảng cho NCKH. Đây là nguồn kiến thức quí giá được tích lũy qua quá trình nghiên cứu mang tính lịch sử lâu dài. Vì vậy, mục đích của việc thu thập và nghiên cứu tài liệu nhằm:  Giúp cho người nghiên cứu nắm được phương pháp của các nghiên cứu đã thực hiện trước đây.  Làm rõ hơn đề tài nghiên cứu của mình.  Giúp người nghiên cứu có phương pháp luận hay luận cứ chặt chẻ hơn.  Có thêm kiến thức rộng, sâu về lĩnh vực đang nghiên cứu.  Tránh trùng lập với các nghiên cứu trước đây, vì vậy đở mất thời gian, công sức và tài chánh.  Giúp người nghiên cứu xây dựng luận cứ (bằng chứng) để chứng minh giả thuyết NCKH. 1.3.2 Xử lý dữ kiện: Sau khi đã tiếp nhận các dữ kiện, ta bắt đầu chọn lọc ra các dữ kiện cần thiết cho yêu cầu, các dữ kiện phải được tổng hợp 1 cách chính xác, trực quan, đồng thời phải nghiên cứu các thông số và điều chỉnh cho thích hợp với thông số máy 1.3.3 Trình bày đồ án: Đồ án tốt nghiệp được trình bày theo yêu cầu của nhà trường, phải khái quát được vấn đề 1 cách toàn diện, đi sâu vào những phần chính, nêu rõ yêu cầu và mục đích của đồ án. Đồng thời, các danh mục phải liên kết với nhau 1 cách chặt chẽ, tránh tình trạng rời rạc thành phần không hoàn chỉnh. 1.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.  Thay thế quy trình uốn ống từ thủ công sang tự động hóa.  Tạo tiền đề cho sự hoàn thiện các phương pháp uốn tự động.  Đặt nền móng cho sự phát triển của hệ thống uốn không tâm. 2
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 máy uốn ống tự động. Mô hình máy uốn ống tự động. 1.5.2 Giới hạn đề tài: Vì đây là mô hình nên chỉ sử dụng được cho các loại ống có kích thước đường kính từ  6 -  10. Do thời gian, điều kiện, khả năng nghiên cứu và mặt kinh phí còn hạn chế nên giới hạn của đề tài chỉ: - Tính toán thông số uốn cho phôi inox có đường kính  10 mm. - Xây dựng cơ cấu và điều khiển tự động quá trình uốn. - Gia công lắp ráp mô hình máy uốn kim loại giới hạn dài 1m 1.6 TÍNH KHẢ THI CỦA PHƯƠNG PHÁP. Máy được xây dựng từ các phương pháp đã được kiểm nghiệm thực tế, được thiết kế và tính toán 1 cách kĩ lưỡng cũng như trải qua nhiều lần thực nghiểm và sửa đổi. Do đó, hoàn toàn có đủ điều kiện và cơ sở tin rằng máy uốn ống 3 trục không tâm sẽ là 1 bước tiến lớn cho nền công nghiệm uốn ống, tạo tiền đề cho sự phát triển các loại hình uốn khác nhau. 3
1. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu tổng quan về phương pháp uốn: Những ống rỗng hay ống đặc có thể uốn được trên một hoặc nhiều mặt phẳng bởi ít nhất một trong những phương pháp uốn cơ bản nếu tiết diện của ống có hình dạng đồng đều tại một đoạn có kích thước đủ dài để kẹp ống với một lực thích hợp. Tất cả những phương pháp uốn kim loại sử dụng để uốn cong những ống thẳng đều có một đặc điểm chung là: sau khi uốn cong, độ dài khúc cong lồi luôn dài hơn độ dài khúc lõm vào của chỗ uốn cong. Sự khác nhau ở độ dài biên dạng có thể được nhận thấy rõ rệt bởi hai kiểu: - Uốn: các thớ ngoài của ống bị dãn dài ra, là nơi có sức căng bề mặt lớn trong khi các thớ trong của ống được ép lại, làm ngắn lại - Định hình bằng kéo dãn: các thớ ngoài được kéo dãn để đạt được góc độ cong tốt hơn so với các thớ trong của ống. Các phương pháp uốn kim loại có thể được chia ra thành như sau: - Uốn dạng xoay-kéo (Rotary-draw bending) - Uốn nén ép (Compression bending) - Uốn vòng (Roll bending) - Định hình bằng kéo dãn Từng kiểu uốn trên có đặc điểm riêng rõ rệt và đều có ưu nhược điểm riêng của nó. Những kiểu uốn trong thực tế giúp đạt được yêu cầu được xác định cũng như góc độ lớn nhất mà từng phương pháp có thể đạt được được thể hiện ở bảng 2.1. 4
Bảng 2.1 Thông số góc uốn của từng phương pháp uốn Việc lựa chọn quy trình uốn cho ống dựa vào: - Số lượng ống phải uốn và chất lượng đặt ra từ trước. - Kích thước đường kính, bề dày thành và bán kính nhỏ nhất khi uốn cần đạt được. Hai đồ thị giúp tổng quan lại giữa các phương pháp uốn phù hợp với khoảng đường kính ống cùng với độ dày ống ở độ thị 2.1. Cũng như quan hệ giữa độ dày của ống với bán kính uốn nhỏ nhất ở độ thị 2.2. 5
HÌNH 1-1 Đồ thị tổng quan phương pháp uốn HÌNH 1-2 Giá trị nhỏ nhất của cắc thông số uốn 1.2 Uốn dạng xoay-kéo (Rotary-draw bending): 1.2.6 Cấu tạo, tổng quan hệ thống uốn dạng xoay-kéo: Uốn kéo ra là phương pháp chính sử dung trên máy uốn dạng xoay, máy uốn này có công suất lớn, đa dạng (thủy lực, khí nén, điện/cơ khí), điều khiển bằng tay hoặc cũng có thể điều khiển số. Những loại máy này đóng góp ở khoảng 95% quá trình uốn ống. Những công cụ cần thiết cho việc uốn kéo bao gồm phần biên dạng uốn có thể xoay (rotating bending form), khối kẹp (clamping die), và khối đẩy (pressure die) được thể hiện ở hình 2.3. HÌNH 1-3 Uốn dạng xoay kéo 6
Tại phương pháp này, phôi ống sẽ đi theo phần biên dạng uốn và đuọc kẹp chắc chắn bởi khối kẹp. Khi khối biên dạng xoay, nó sẽ kéo phôi theo tạo thành một lực lên khối đẩy điều này giúp cho ống sẽ không gãy xuyên suốt trục gá bên trong. Khối đẩy co thể là cố định hoặc di động với phôi để giúp giảm/ loại bỏ ma sát trượt khi tác động. Phương pháp uốn kéo là phương pháp rất linh hoạt, có thể thay đổi sao cho phù hợp. Có thể uốn đến 180 độ với trong một lần uốn cũng như nhiều lần uốn hoặc uốn hỗn hợp bằng cách sử dụng những công cụ đặc biệt (ví dụ như một trục đỡ chỗ uốn). Phương pháp này có thể đảm bảo thớ bên trong kim loại khi uốn ở mức phù hợp với bán kính nhỏ và khi uốn rỗng bề dày nhỏ. Giới hạn của phương pháp này là cần nhiều công cụ phức tạp cho các chỗ uốn phức tạp cũng với việc phải làm cứng lại những điểm tiếp tuyến trong khoảng uốn. Phương pháp uốn này có thể chia thành 5 phương pháp nhỏ A B C D E ứng với độ phức tạp của máy uốn giảm dần giúp phân loại từng dạng uốn, PHƯƠNG PHÁP A Phương pháp A sử dụng đầy đủ các công cụ ở hình 2.4. Khối biên dạng xoay là khối chính giúp định hình đường kính của phôi tại chỗ uốn. Hệ thống bao gồm những phần định hình ống có kích thước đúng với biên dạng ngoài của ống cũng như phần uốn và cũng hỗ trợ xuyên suốt phần bao ngoài cũng như bên trong khi khối biên dạng xoay xoay. Một khối ngay phía phải khối xoay hỗ trợ thêm bên ngoài ngay tại điểm tiếp tuyến uốn. Trục đỡ với những con bi lăn hỗ trợ bên trong ống cũng như phía đầu và phía cuối của chỗ uốn, con lắn sẽ nằm bên trong ống hỗ trợ bên trong giúp khi uốn tránh được việc gãy ống hoặc không đạt yêu cầu. Số bi lắn cần có phụ thuộc vào độ uốn của ống rỗng, bán kính uốn,.. Thêm vào đó còn có khối đẩy giúp giữ ống, cung cấp thêm lực giữ giúp ống không bị trượt. 7
HÌNH 1-4 Cơ cấu uốn kéo PHƯƠNG PHÁP B Phương pháp B không sử dụng nút kép như trên, một kẹp tiêu chuẩn giúp phụ cho phần đỡ (cleat). Do đó, phương pháp này sử dụng với máy uốn có công suất để uốn những ống có thành dày hơn PHƯƠNG PHÁP C Phương pháp C sử dụng khối biên dạng xoay, khối kẹp, khối đẩy, trục đỡ có bi lăn và kẹp tiêu chuẩn giúp uốn được bán kính uốn lớn hơn và tránh nhăn chỗ uốn PHƯƠNG PHÁP D Phương pháp D sử dụng gần như giống với phương pháp C ngoại trừ trục đỡ lúc này không có dùng bi lăn mà là dạng nút hoặc dạng bao phía trong khúc uốn. Phương pháp có thể uốn được ống bề dày mỏng với bán kính lớn (R/D=5). PHƯƠNG PHÁP E Phương pháp E bỏ đi phần trục đỡ phù hợp với những dạng ống có bán kính uốn lớn, đường kính ống lớn, bề dày ống dày khi độ cong hay độ nhăn chỗ uốn là không quan trọng 1.2.7 Công cụ uốn: Khối định hình uốn. Khối định hình uốn hay khối uốn là một bộ phận quan trọng nhất được sử dụng trong phương pháp uốn kéo bởi vì nó định hình nên bán kính uốn củaống. Ngoài ra khối uốn còn hỗ trợ mặt ngoài mặt ngoài phía trong khi khối uốn xoay. Độ dài cong của khối uốn đúng bằng độ dài cong của đoạn uốn trên phôi Độ dài kẹp dựa vào độ dày ống rỗng, đường kính ống, bán kính uốn, độ bền uốn của ống,… Cần đủ độ dài để cho phần bi lăn hay nút kẹp. 8
Vật liệu để uốn thường là thép cacbon thấp hay thép công cụ với sản lượng khoảng vài ngàn lần uốn/ tháng. Khối uốn bằng thép dụng cụ được tôi đến 58-62 HRC dựa vào mục đích sử dụng. Nếu sử dụng thép cacbon cao thì tôi khoảng 50-55 HRC. Bề mặt khi ống tựa vào cũng rất quan trọng, cần phải mài tinh ngoài ra có thể dùng lớp thép không gỉ bên ngoài hoặc là lớp nhôm cho độ bóng cao. Khối uốn có kích thước độ chính xác rất cao về đường kính cũng như độ dài. Hình 2.5 thể hiện lên những mẫu thiết kế khối uốn thường dùng. Được thiết kế tiêu chuẩn cho máy cũng như các tính toán, lắp ghép cùng với các rãnh sao cho linh hoạt nhất. HÌNH 1-5 Mẫu thiết kế khối uốn Khối kẹp Khối kẹp là khối thẳng được cắt một lòng hình trụ lõm tại 1 mặt, hình dáng đúng với đường kính ngoài của phôi. Khối kẹp được lắp có chức năng khi kẹp với khối uốn tạo thành đường kính ngoài phôi và tạo nên lực kẹp giữ trong quá trình uốn. Việc di chuyển của khối khi kẹp và khi không kẹp là một quy trình tự động. Chiều dài khối kẹp là có kích thước được giới hạn bới tính toán. Nó phải đủ độ dài để giữ chắc phôi tránh phôi trượt. Kích thước độ dài bằng 3 lần đường kính ngoài phôi, bề rộng của khối nhỏ hơn 2 lần đường kính ngoài của phôi. Với máy uốn nhiều đoạn có thể ghép các khối kẹp lại với nhau 9