Thiết kế chế tạo máy uốn ống CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY UỐN ỐNG CNC S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2021 - 163 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN LÂM SƠN S KC 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊNG CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Tên đề tài : Thiết kế chế tạo máy uốn ống CNC Mã số đề tài : SV2021-163 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học kỹ thuật SV thực đề tài : NGUYỄN LÂM SƠN Dân tộc : Kinh Lớp : 17144CL2B Khoa : Đào Tạo Chất Lượng Cao Năm thứ :4 Ngành học : CNKT CƠ KHÍ Người hướng dẫn : Tiến Sĩ LÊ MINH TÀI Nam Số năm đào tạo: TP Hồ Chí Minh, Tháng Năm 2021 MỤC LỤC TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH UỐN 1.1.1 Khái niệm uốn ống: 1.1.2 Lịch sử máy uốn: 1.1.3 Đặc điểm máy uốn ống CNC 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN UỐN 1.2.1 Vật liệu làm phôi uốn 1.2.2 Các phương pháp uốn phổ biến: 1.2.3 Các dạng máy uốn ống ưu nhược điểm chúng: 1.2.4 Những kiện cần lưu ý thiết lập phép uốn: CHƯƠNG 2: LÊN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 11 2.1: CHUẨN BỊ NHỮNG CHI TIẾT TIÊU CHUẨN 12 2.1.1 Động hộp số 12 2.1.2 Vít me ray trượt: 13 2.1.3 Gối đỡ vít me 15 2.1.4 Các chi tiết phụ trợ: 16 2.2: LÊN PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ 19 2.2.1 Cụm tạo hình: 19 2.2.2 Luynet 20 2.2.3 Chi tiết đẩy ống: 25 2.2.4 Cơ cấu dẫn động cụm tạo hình: 26 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CHẾ TẠO MÁY UỐN 29 3.1: LÊN THIẾT KẾ 3D CHO MÁY 29 3.2: CHỌN VẬT LIỆU CHO PHÔI 31 3.3: CHỌN VẬT LIỆU VÀ CHẾ TẠO KHUNG 33 3.3.1 Chọn vật liệu làm khung máy 33 3.3.2 Tính tổng lượng thép hộp cần sử dụng 35 3.3.3 Chế tạo khung máy 36 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT 40 4.1: QUY TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT TẤM TRÊN 41 4.1.1 Xác định dạng sản xuất: 42 4.1.2 Thiết kế trình tự gia công 44 4.1.3 Thiết kế nguyên công 49 4.2: QUY TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT GỐI CHÊM 66 4.2.1 Thiết kế quy trình gia cơng 68 4.2.2 Thiết kế nguyên công 72 CHƯƠNG LẮP GHÉP MÁY 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 99 PHỤ LỤC 100 Danh mục bảng biểu: Bảng 1.1: Thép cacbon thép hợp kim chuẩn AISI (Viện thép Hoa Kỳ) Bảng 1.2: Chiều dài kẹp chặt tham khảo Bảng 2.1: Thống kê số lượng chi tiết dẫn động cần thiết Bảng 2.2: Ưu nhược điểm phương án chế tạo luynet Bảng 3.1: Thành phần kim loại théo S45C Bảng 4.1: Tóm tắt ngun cơng chi tiết BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUA NGHIÊNG CỨU ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy uốn ống CNC - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Lâm Sơn Mã số SV: 17144138 - Lớp: 17144CL2B Khoa: Đào Tạo Chất Lượng Cao - Thành viên đề tài: STT Họ tên Mã số SV Lớp Khoa Nguyễn Lâm Sơn 17144138 17144CL2B CLC Nguyễn Gia Bảo 17144051 17144CL2B CLC Nguyễn Đức Thiên 17144154 17144CL2B CLC Phạm Minh Đức 17144075 17144CL2B CLC Lâm Nhật Huy 17144085 17144CL2B CLC -Người hướng dẫn: Tiến Sĩ Lê Minh Tài Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu tài liệu nước - Thiết kế vẽ chế tạo máy uốn - Thử nghiệm đưa thơng số bán kính uốn phù hợp với dạng ống khác Tính mới sáng tạo: - Ứng dụng ứng dụng CNC để uốn ống - Có thể uốn chi tiết 3m - Uốn biên dạng khó Kết nghiên cứu: - Chế tạo thành công máy uốn - Uốn thử chi tiết Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, q́c phịng khả áp dụng đề tài: Hồn thành áp dụng để chế tạo linh kiện thay cho mãy thiết bị cấu tay nắm yêu cầu bán kính cong phức tạp Đánh giá ngun lí uốn từ cải tiến máy để ổn định Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 11 tháng 06 năm 2021 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) TỔNG QUAN Tình hình cách mạng cơng nghiệp 4.0 phát triển mạnh mẽ Việt Nam cần nắm bắt áp dụng cơng nghệ tự động hóa tiên tiến giới Mặc dù nước cơng nghiệp hóa nhiên cịn nhiều nhà máy xí nghiệp Việt Nam phụ thuộc lớn vào lao động phổ thơng Vì dạo thời gian gần nhiều loại máy móc bán tự động tự động nhiều lĩnh vực công nghiệp du nhập sử dụng Việt Nam tất nhiên bao gồm máy uốn ống CNC Uốn ống quá cũ nên công nghiệp Việt Nam Hiện doanh nghiệp có hệ thống ống luân chuyển hóa chất chuyển hướng sang sử dụng ống liền khối thay cho ống hàn thủ cơng ưu điểm to lớn mà mang lại Thậm chí dễ dàng bắt gặp sản phẩm uốn vật dụng nhà phương tiện xe lưu thông Ngành gia cơng nguội nói riêng ngành uốn ống nói chung có tiềm lớn để phát triển trở thành ngành công nghiệp quan trọng Việt Nam Vì nhóm định chọn nghiêng cứu đề tài Như biết hầu hết máy uốn CNC thay bán tự động thị trường hang nhập từ quốc gia mạnh lĩnh vực Nhật Bản, Đức, Đài Loan, Trung Quốc,… Chưa thực có máy uốn CNC sản xuất kỹ sư Việt Nam mà đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khả tạo hình theo mong muốn Điều phần làm giảm ưu cạnh tranh ngành uốn Việt nNam thị trường quốc tế Mục tiêu đề tài nghiêng cứu chế tạo máy uốn tự động (CNC) để nhằm mục đích tạo biên dạng khó phức tạp mà loại máy uốn thủ công bán tự động chưa làm Từ có kết luận khả tạo hình cứng vững máy để đưa khắc phục cần thiết Vì quy mơ, khả gia cơng kinh phí cịn hàn hẹp nên nhóm định sử dụng loại ống ø19mm để nghiêng cứu phát triển hoàn thiện máy uốn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH UỐN 1.1.1 Khái niệm uốn ống: Uốn phương pháp gia công áp lực kim loại biến dạng dẻo để tạo thành góc chữ U góc cong theo mong muốn Ví dụ q trình uốn ống bề mặt lồi ống dài bề mặt lõm Để làm cách bề mặt dài bề mặt có hai cách: • Uốn cho thớ bên kéo dài đặt sức kéo thớ bên nén rút ngắn lại • Vuốt – thớ bên ngồi kéo dài đến mức dài thớ bên Hiện có nhiều sản phẩm uốn làm từ vật liệu khác không đặc thù ống sát thép hay inox Ví dụ uốn ống dẫn dầu thép hợp kim niken ngành công nghiệp hang không vũ trụ người ta dùng hợp kim Titan để làm phôi uốn Phôi uốn sắt thép inox sử dụng phổ biến công nghiệp ô tô, vân tải xây dựng 1.1.2 Lịch sử máy uốn: Máy uốn sản phẩm ngành khí chế tạo dùng để uốn phơi liệu thành sản phẩm có ích cho đời sống người Nó góp phần đáng kể vào việc giảm sức lao động người q trình làm sản phẩm Máy uốn có nhiều loại dùng phổ biến nhiều nước giới có Việt Nam Máy uốn ống có nhiều loại máy uốn ống thủy lực, máy uốn ống điện, máy uốn ống điện thủy lực… Sự phát triển máy uốn ngày mạnh, trước chục năm sản phẩm uốn tạo nên tay sau phát triển dần lên uốn máy để giảm sức người uốn bán tự động đến tự động tận khâu cấp phôi 1.1.3 Đặc điểm máy uốn ống CNC Máy uốn ống điều khiển số (CNC) phát triển để khắc phục vấn đề liên quan đến phương pháp uốn khác Cơng nghệ máy tính đại liên kết với điều khiển động servo cho phép điều khiển ba trục uốn Giống máy gia cơng CNC tồn thiết lập thông số thực máy tính thơng qua phần mềm khiển 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN UỐN 1.2.1 Vật liệu làm phôi uốn Máy uốn ngày chế tạo đa dạng phù hợp cho nhiều loại phôi uốn rỗng, đặc, thép hộp, thép cán tất nhiên ống đặc ống cán Nói chung, hầu hết kim loại phổ biến uốn nguội miễn chúng có độ giãn đủ để đạt góc bán kính mong muốn trước đạt ngưỡng chịu đựng Vật liệu thường tạo hình dễ dàng bao gồm thép cacbon thấp thép không gỉ, nhôm, Lắp cổng (cố định) để làm điểm tựa uốn chi tiết Yêu cầu kỹ thuật quan trọng vừa điểm tựa để ống vừa phải đảm bảo độ cứng vững trình vận hành máy Cũng chi tiết hàn khác hàn đính tinh chỉnh sau tới hàn kéo sole Trong tinh chỉnh xong ta tiến hành lắp chi tiết phụ trợ làm tang cứng vững cố định khơng thể thiếu Hình 5.8: Hàn cố định Sau lắp cong cụm tạo hình ta tiến hành gá đặt tiện vit me 50mm dài 4000m Yêu cầu dao cụ chế độ cắt bước quan trọng vít me cứng gá đặt khó khăn Trong q trình gá đặt lên máy tiện đảm bảo bít me khơng rung lắc khơng di chuyển lúc gia cơng Tiện đầu vít me lơn dùng giấy nhám để làm bóng nguyên cơng cuối Sau gia cơng vít me xong lắp vào gối đỡ lắp lên máy canh đo tinh chỉnh giống trục cụm tạo hình Lưu ý vít me lớn phải nằm ray hành trình dài lên đên >3m nên tránh khỏi bị võng run chuyển động Sau lắt vitme xong ta tiếp tục lắp đai ốc vít me vào lắp áo đai ốc bắt bulong liên kế với bàn đẩy ống hình bên Lắp đủ buloong để đảm bảo độ cứng vững động êm di bàn đẩy ống di chuyển dọc trục mang theo ống Cùng lúc lắp đặt động hộp giảm tốc cụm đẩy 92 Hình 5.9: Gá đặt tiện vít me 50mm Hình 5.10: Bàn đẩy sau liên kết với áo đai ốc Bước 4: Tiện bạc tạo hình bạc cố định Bạc tạo hình bạc cố định gia công theo vẽ lưu ý dung sai bạc phải xác cần them nguyên công nhiệt luyện sau gia công dể tang cứng bề mặt cho bạc Dùng bàn chải sắt chà lại sau nhiệt luyện Nếu khơng nhiệt luyện với đặc tính thép cán S45C bạc dễ biến dạng móp méo q trình hoặt động máy Những vịng cung đầu bạc yêu cầu dao đặc biệt gia cơng CNC 93 Hình 5.11: Bạc cố định sau nhiệt luyện Bước 5: Lắp đặt tinh chỉnh luynet Vì luy nét có nhiều chi tiết ghé lại đặc biệt trục gá phải canh chỉnh 120 dộ bên so với ống Sau tinh chỉnh hồn tất tiến hang hàn đính hàn kéo chỗ cần thiết Sau hàn luy nét thành chi tiết hoàn chỉnh tiếp tục đo khoảng cách từ đầu trục đẩy tới cố dịnh chia khoảng cách luynet Tiến hành hoan taro lắp luynet chặt vào khung máy 94 Hình 5.12: Luynet sau lắp cứng vào khung Bước 6: Lắp đặt chi tiết điện tử Một số chi tiết diện thiếu cần lắp máy như: • Cảm biến từ dùng để khống chế khoảng di chuyển đảm bảo an toàn cho hệ thống Loại cảm biến dùng cảm biến tiệm cận, lí chọn loại chi tiết thép phẳng nên cần thép di chuyển cách cảm biến 2-4mm cảm biến nhận tín hiệu • Tủ điện nơi để lắp bo mạch thiết bị diều khiển động servo, cầu dao CPU ,… Tủ điện ta đặt cách mặt đất 80mm để tránh trùng nước thấm mà rủ tủ điện nguy hiểm • Nẹp điển dùng để đựng dây điện cách gọn gàn thẩm mĩ Nẹp điện chạy dọc theo khung máy bắt vít với khung máy • Đèn tín hiệu để cảnh bảo người xung quanh máy hoạt động hay dừng Nằm bên hông máy cao lên để người nhìn thấy • Màn hình bàn phím chuột để điều khiển phần mềm uốn ống • Và chế tạo them chi tiết làm nơi để hình Chi tiết giống với hình điều khiển máy CNC có khớp khâu bắt bulong với khung máy Sau lắp đặt thiết bị điện ta tiến hành thiết lập nối dây động dây cảm biến tủ điện đấu dây điều khiển, cuối set phần mềm lên máy tính chạy thử 95 Hình 5.13: Máy uốn CNC sau hồn thiện Hình 5.14: Sản phẩm sau lần uốn 96 • • • • • • • • • Đánh giá kết đạt được: Về máy Máy uốn uốn ống ø19 dày 0.8 Luynet hoạt động tốt trục chạy liệu input Chưa uốn nhiều chi tiết nên chưa đưa đnahs giá độ ổn định máy Trục đẩy 50mm run chạy tốc độ >1500rpm Thiết kế giống vẽ Có tinh chỉnh vài chỗ đảm bảo nguyên lí độ cứng vững chi tiết Không ồn lúc vận hành Động vít me hộp giảm tốc hoạt động tốt Về sản phẩm uốn • Sản phẩm uốn khơng bị móp méo nhiều • Ít trầy xước bề mặt • Có thể uốn chi tiết ống dài 3500mm 97 KẾT LUẬN Nhóm hồn thiện đa số nội dung đề để chế tạo kiểm nghiệm máy uốn Kết nhận tương đối ổn khơng tránh khỏi thiếu sót nhược điểm trình chế tạo máy Vấn đè quan trọng uốn ống phải phận ngun lí uốn Ngun lí uốn nhóm đề ổn chưa chuẩn công nghiệp 100% giới hạn khả gia cơng trình độ lắp ghép kinh nghiệm thiết kế Sản phẩm sau uốn đucợ áp dụng lĩnh vực làm đồ trang trí ống inox làm ghế cao Ngoài máy hoàn toàn uốn hình trịn để phục vụ cho số mục đích định Muốn phổ biến rỗng rãi cần thử nghiệm với ống phi lớn dễ tiếp cận với nhà sản xuất thực tế thị trường yêu cầu uốn ống với phi ta đa số lớn 400mm 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO: • Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, tác giả GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt NXB Khoan học Kỹ Thuật • Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy tập 2, tác giả GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt NXB Khoan học Kỹ Thuật • Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy tập 3, tác giả GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lê Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt NXB Khoan học Kỹ Thuật • Giáo Trình hướng dẫn thiết kế đồ án cơng nghệ chế tạo máy, tác giả Hồ Viết Bình, Phan Vũ Thanh NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM • Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, tác giả Trần Văn Dịch NXB Khoa học Kỹ Thuật • Tube Forming Processes a Comprehensive Guide, tác giả Greg G Miller NXB SME (Society of Manufacturng Engineers) 99 PHỤ LỤC Dưới số vẽ chi tiết quan trọng: Bản vẽ bàn đỡ cụm đẩy Bản vẽ cụm đẩy ống 100 Bản vẽ đỡ HGT Z2 Bản vẽ cụm đỡ HGT Z2 101 Bản vẽ cố định Bản vẽ đỡ cụm tạo hình 102 Bản vẽ khung đỡ bàn trượt Bản vẽ bàn trượt Z1 103 Bản vẽ bàn trượt X Bản vẽ chi tiết gia cố khung đỡ trục XY 104 Bản vẽ tạo hinh HẾT 105 S K L 0 ... Nam Máy uốn ống có nhiều loại máy uốn ống thủy lực, máy uốn ống điện, máy uốn ống điện thủy lực… Sự phát triển máy uốn ngày mạnh, trước chục năm sản phẩm uốn tạo nên tay sau phát triển dần lên uốn. .. liệu nước - Thiết kế vẽ chế tạo máy uốn - Thử nghiệm đưa thơng số bán kính uốn phù hợp với dạng ống khác Tính mới sáng tạo: - Ứng dụng ứng dụng CNC để uốn ống - Có thể uốn chi tiết 3m - Uốn biên... CHƯƠNG 2: LÊN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ Vì tên đề tài thiết kế chế tạo máy uốn ống CNC nên nhóm định nghiêng cứu phát triển máy uốn CNC trục bao gồm trục đẩy trục tạo hình theo tọa độ Decart