Thiết kế chế tạo khuôn ống cục bộ

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 KHUÔN ỐNG CỤC BỘ MÃ SỐ: SV2022 - 188 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PHAN ANH ĐỨC SKC007691 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 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 KHN ỐNG CỤC BỘ SV-188 Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ chế tạo máy SV thực hiện: Nam, Nữ: Nam Phan Anh Đức Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 19143CLA1 Năm thứ: /Số năm đào tạo:4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: TS.Trần Minh Thế Uyên MOI MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tầm quan trọng tính thực tiễn đề tài 1.2 Mục tiêu đồ án 1.3 Nhiệm vụ đề án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Tổng quan máy uốn ống 2.1.2 Những vấn đề liên quan đến uốn 2.1.3 Các dạng máy uốn ống ưu nhược điểm chúng 2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ống giới Việt Nam 12 2.2.1 Máy uốn ống giới 12 2.2.2 Máy uốn ống nước 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHUÔN ỐNG CỤC BỘ 16 3.2 Các phương án thiết kế 17 3.2.1 Phương án 1: Uốn phương pháp đẩy ống từ lên kẹp ống kẹp tự động 17 3.2.2 Phương án 2: Thay đổi cấu kẹp ống đẩy ống 18 3.2.3 Phương án 3: Thay đổi cấu kẹp ống 19 3.3 Lựa chọn phương án 19 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 22 4.1 Q trình gia cơng, chế tạo 22 4.1.1 Quá trình chế tạo khung máy 22 4.1.2 Quá trình gia cơng chi tiết 24 4.2 Qui trình lắp ráp 38 4.3 Thử nghiệm đánh giá sản phẩm 44 4.3.1 Kiểm nghiệm hoạt động máy 44 4.3.2 Đánh giá kết đạt sau thử nghiệm 47 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 48 5.1 Kết đạt 48 5.2 Kết chưa đạt 48 5.3 Đề xuất phương án giải 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thép cacbon thép hợp kim chuẩn AISI (Viện thép Hoa Kỳ) Bảng 2.2: Chiều dài kẹp chặt tham khảo Bảng 3.1: So sánh ưu nhược điểm phương án Bảng 4.1: Lực dọc trục phần trăm tương ứng Bảng 4.2: Thơng số kỹ thuật vít me – đai ốc bi Bảng 4.3: Thông số động AC Servo Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc Bảng 4.5: Bảng tra kích thước gối Bảng 4.6: Bảng số thông số kỹ thuật gối Bảng 4.7: Bảng tra thơng số kỹ thuật khớp nối hồnh đơn WQ-C68L54 Bảng 4.8: Thành phần kim loại Bảng 4.9: Cơ tính thép hộp đen theo tiêu chuẩn ASTM Bảng 4.10: Các thông số kỹ thuật thép Bảng 4.11: Thông số quan trọng mô cụm đẩy ống Bảng 4.12: Các thông số thép hộp Bảng 4.13: Kết sau phân tích khung Bảng 5.1: Thành phần kim loại thép S45C Bảng 5.2: Tóm tắt ngun cơng chi tiết Bảng 5.3: Trình tự gia cơng Bảng 6.1: Q trình gia cơng bàn Bảng 6.2: Q trình gia cơng chi tiết đẩy Bảng 6.3: Q trình gia cơng chi tiết cố định giảm giảm tốc Bảng 6.4: Các bước gia công luynet Bảng 6.5: Các bước gia cơng vít me Bảng 6.6: Bảng thơng số kiểm tra Bảng 6.7: Nội dung thí nghiệm đẩy ống module đẩy THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo khuôn ống cục - Chủ nhiệm đề tài: Phan Anh Đức - Lớp: 19143CLA1 Mã số SV:19143024 Khoa: Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Lê Minh Trí Phạm Thiên Quang Lê Hồng Khang - Người hướng dẫn: TS Trần Minh Thế Uyên Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ chế tạo máy uốn ống đại nước ngồi, từ tham khảo, vận dụng kiến thức biết để hoàn thành - Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục - Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt can thiệp người - Ống sau uốn đảm bảo chất lượng bề mặt tính thẩm mỹ cao Tính sáng tạo: - Khn ống thay đổi linh hoạt với đường kính ống khác đẩy hết ống tới cuối hành trình Kết nghiên cứu: - Chi tiết đẩy đẩy hết ống; - Máy hoạt động ổn định thao tác vận hành đơn giản - Sản phẩm uốn có chất lượng bề mặt tốt, bị móp, khơng bị trầy Ngày tháng năm 2022 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 2022 Người hướng dẫn (kí, họ tên) CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tầm quan trọng tính thực tiễn đề tài Trong thời kì hội nhập kinh tế tồn cầu, với cơng đổi đất nước, công nghiệp ngành kinh tế quan trọng, năm gần có đóng góp lớn cho ngân sách nhà nước, trở thành ngành xuất chủ đạo với tốc độ tăng trưởng mức cao Cơ cấu ngành cơng nghiệp có chuyển biến tích cực, số ngành cơng nghiệp như: cơng nghiệp lượng, hóa chất, vật liệu xây dựng, khí điện tử, khí đốt,… có bước phát triển mạnh mẽ, góp phần tích cực giải việc làm, chuyển dịch cấu lao động, tăng suất, tạo hội việc làm cho hàng triệu người lao động nâng cao đời sống người dân Một phát triển mạnh mẽ ngành khí nói chung chế tạo máy nói riêng có vai trị quan trọng việc sản xuất thiết bị, chế tạo máy công cụ cho ngành kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để ngành phát triển tốt Máy uốn ống sản phẩm ngành chế tạo máy sử dụng rộng rãi lĩnh vực như: hệ thống điện, nước; sản xuất ô tô, xe máy; xây dựng; dầu khí, hóa chất hay trang trí nội thất với nhiều chủng loại ống khác có đường kính vật liệu làm ống đa dạng Trên giới có nhiều nước đầu việc chế tạo máy uốn ống như: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, với loại máy khác nhau, từ thủ công, bán tự động loại tự động NC CNC đại với kích thước ống bán kính uốn đa dạng mang đến độ xác suất cao Ở Việt Nam có nhiều loại máy uốn khác nhau, hầu hết sản phẩm nhập từ nước ngồi nên giá thành cịn cao Những sản phẩm nước tự chế tạo chủ yếu loại máy thủ công bán tự động, suất thấp chưa đáp ứng đủ nhu cầu nước Vì việc nghiên cứu, chế tạo máy uốn ống tự động nhu cầu cần thiết thị trường nước, bên cạnh cịn tăng vị cạnh tranh thị trường nước lĩnh vực cơng nghiệp góp phần thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khác, Xuất phát từ nhu cầu thực tế với định hướng hướng dẫn thầy Phạm Sơn Minh, nhóm sinh viên chúng em chọn đề tài nghiên cứu khoa học: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ỐNG CỤC BỘ” 1.2 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ chế tạo máy uốn ống đại nước ngồi, từ tham khảo, vận dụng kiến thức biết để hoàn thành đồ án - Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục cho máy uốn ống CNC - Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt can thiệp người - Bộ kẹp ống (dạng luynet) thay đổi linh hoạt kích thước chiều dài ống uốn làm cho sản phẩm trở nên đa dạng - Ống sau uốn đảm bảo chất lượng bề mặt tính thẩm mỹ cao 1.3 Nhiệm vụ đề án - Thiết kế, chế tạo đẩy ống với lực đẩy lớn 1500kg - Bộ đẩy ống thay đổi linh hoạt với đường kính ống khác đẩy hết ống tới cuối hành trình - Thiết kế, chế tạo cấu giữ cho ống không bị gãy, trầy xước, biến dạng trình tạo hình - Thiết kế cấu giữ ống gia cơng dễ dàng tùy chỉnh với đường kính ống khác + Khoan lỗ ∅14 để lắp chốt ổ lăn + Gia công phần thân luynet + Đế luynet sau phay biên dạng khoan lỗ 36 + Hàn chi tiết gia công theo vẽ thiết kế 37 Bảng 4.5: Các bước gia cơng vít me + Vì vít me có kích thước q lớn so với kích thước máy tiện ∅50 dài 4100mm nên cần sử dụng palang ổ lăn để định đầu, kẹp chặt mâm cặp chấu tự định tâm + Vì vít me cứng nên phải dùng dao tiện gắn mảnh hợp kim để gia cơng + Tiện đầu vít me xuống kích thước ∅40 để lắp với gối đầu hạ bậc ∅35 để lắp với nối trục + Đây bước quan trọng tiện phải đảm bảo dung sai hợp lí để lắp với khớp nối gối 4.2 Qui trình lắp ráp Do bước quan trọng nên ta cần đảm bảo chuẩn xác lắp ráp máy, đặc biệt chi tiết tiêu chuẩn yêu cầu động song song cao ray trượt vít me Độ đồng tâm hộp giảm tốc vít me Quan trọng trình lắp máy độ cứng vững máy Yêu cầu có kinh nghiệm kiến thức lắp ghép máy Quy trình thiết kế chia làm bước chính: + Bước 1: Lắp ghép ray trượt vít me 38 + Bước 2: Lắp ráp bàn chi tiết đẩy + Bước 3: Lắp ráp chi tiết hộp giảm tốc, hộp giảm tốc động + Bước 4: Lắp đặt tinh chỉnh luynet + Bước 5: Lắp đặt thiết bị điện tử • Bước 1: Lắp ghép ray trượt vít me cụm đẩy Lắp ráp ray trượt: + Đo khoảng cách vẽ lắp sau đo khoảng cách khung máy đặt ray trượt lên kẹp chặt đánh dấu để khoan lỗ chuẩn bị taro để lắp ray Sử dụng máy khoan từ để khoan lỗ khung máy + Sau taro lỗ ren M8 lắp ghép bulong Chuẩn bị thép phẳng lót ray trượt khung để tạo độ đồng phảng mặt ray Cuối vặn chặt bulong Hình 4.8: Taro lắp ray trượt + Đảm bảo khoảng cách cách ray trượt với kích thước vẽ Có thể sử dụng để định vị cặp trượt, cách khoan lên ngang lỗ có vị trí vẽ thiết kế bàn đẩy, sau lắp với trượt lắp với ray trượt 39 Thanh định vị khoảng cách ray trượt Hình 4.9: Thanh định vị vị trí ray trượt Lắp ráp vít me đai ốc bi: + Vít me phải nằm ray trượt song song với Nếu lắp khơng chuẩn dẫn đến vít me di chuyển bị méo dễ gây hỏng hệ thống dẫn hướng Hình 4.10: Lắp ráp vít me đai ốc + Khi lắp lắp đai ốc bị cần cần ý để bi không bị rớt 40 + Tiếp theo lắp áo đai ốc với đai ốc Hình 4.11: Lắp gối đỡ vít me + Cuối lắp ráp gối cho vít me, dùng máy khoan từ để khoan lỗ vị trí lắp gối Sau dùng thước đo khoảng cách đầu vít me tới ray trượt cho siết chặt ốc gối • Bước 2: Lắp ráp bàn đỡ chi tiết đẩy + Dùng palang để di chuyển bàn đẩy đặt lên trượt Sau chỉnh cho lỗ bàn trùng với bàn áo đai ốc, vặn chặt ốc Hình 4.12: Lắp ráp bàn đỡ + Tiếp đến lắp chi tiết đẩy, cần đặt lên bàn đẩy siết chặt ốc 41 Hình 4.13: Lắp ráp chi tiết đẩy ống • Bước 3: Lắp ráp chi tiết đỡ hộp giảm tốc, hộp giảm tốc động + Lắp cấu hộp giảm tốc dùng khớp kiểm tra đồng tâm vít me trục đầu hộp giảm tốc Nếu chưa đồng tâm ta thêm vào miếng chêm phía gối tạo rãnh cấu hgt để tinh chỉnh Bước khơng phần quan trọng định độ êm hiệu suất truyền động • Bước 4: Lắp đặt tinh chỉnh luynet + Sau hàn luy nét thành chi tiết hoàn chỉnh tiếp tục đo khoảng cách từ đầu trục đẩy tới cố định đo khoảng cách luynet vẽ Tiến hành khoan taro lắp luynet với khung máy 42 Hình 4.14: Luynet sau lắp cứng vào khung • Bước 5: Lắp đặt chi tiết điện tử Một số chi tiết điện 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 - 4mm cảm biến nhận tín hiệu + Tủ điện nơi để lắp bảng điều khiển động servo, cầu dao CPU,… Tủ điện đặt cách mặt đất 80mm để tránh trùng nước thấm vào + Nẹp điển dùng để giữ 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 thêm chi tiết làm nơi để hình Chi tiết giống với hình điều khiển máy CNC có khớp khâu bắt bulong với khung máy 43 + Sau lắp đặt thiết bị điện ta tiến hành thiết lập nối dây động cơ, dây cảm biến tủ điện đấu dây điều khiển, cuối chạy thử Hình 4.15: Máy uốn CNC sau hoàn thiện 4.3 Thử nghiệm đánh giá sản phẩm 4.3.1 Kiểm nghiệm hoạt động máy • Kiểm nghiệm hoạt động trục đẩy Z2 chạy không tải:  + Sử dụng phần mềm Mach3 chuyển qua tab MDI để chạy dòng lệnh đơn giản kiểm tra độ xác vị trí trục Z2 (trong Mach3 A) cách cho trục Z2 lên đoạn nhỏ lùi về, sau tiếp tọa độ Bảng 4.6: Bảng thông số kiểm tra 44  để Chọn MDI để chạy dòng lệnh đơn giản Nhập dịng lệnh Hình 5.15: Kiểm tra hoạt động trục Z2 + Kiểm tra hoạt động cảm biến: Bấm nút TAB để điều chỉnh phần mềm MACH3  thủ công điều khiển trục Z2 chạy cảm biến sáng trục Z2 dừng quay  dùng kim loại đặt cách cảm biến 3mm, Hình 5.16: Kiểm tra hoạt động cảm biến + Kiểm tra hoạt động đèn báo hiệu, máy hoạt động đèn báo màu xanh, dừng khẩn cấp cảm biến có tín hiệu đèn chuyển sang đèn báo màu đỏ • Thử nghiệm với ống inox 304 ∅19 dày 0,8mm Bảng 4.7: Nội dung thí nghiệm đẩy ống module đẩy Bước Nội dung thực 45 Chạy tọa độ Z2 = 2900mm (hoàn thành đẩy hết ống ∅19 dài 3000mm) Gá ống lên máy điểu chỉnh chấu lu ống Chạy tọa độ X = -3mm Z2 Chạy tọa độ X = -3mm Z2 Chạy tọa độ X = 0mm Z2 = 1100mm Chạy tọa độ Y = 3mm Z2 Chạy tọa độ Y = 3mm Z2 Chạy tọa độ Y = 0mm Z2 Khi bắt đầu uốn nên chạy tọa độ tạo hình (X, Z Y, Z2) lúc khoảng ngắn (khoảng 100mm), sau tọa độ tạo hình (X Y) dừng Z tiếp tục chạy, bắt đầu uốn Module đẩy Module tạo hình ống chạy khơng lúc ống dễ bị móp ống mỏng lực tạo hình tác dụng vào ống lớn Hình 5.17: Quá trình thử nghiệm uốn thử ống ∅19 Hình 5.18: Sản phẩm sau lần uốn 46 4.3.2 Đánh giá kết đạt sau thử nghiệm • Về module đẩy: + Máy uốn uốn ống ∅19 dày 0,8mm; + Luynet hoạt động tốt, giữ cho ống thằng khơng bị cong vênh, biến dạng q trình đẩy ống lên; + Trục đẩy Z2 chạy liệu input phần mềm Mach3; + Trục đẩy Z2 cịn rung đơng phát tiếng ồn khớp nối chạy tốc độ > 1500rpm; + Về tổng thể máy hoạt động không ồn lúc vận hành; + Động cơ, 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 luynet tiếp xúc với ống ma sát lăn; + Có thể uốn chi tiết ống dài 3000mm; Đáp ứng yêu cầu đề ban đầu 47 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 5.1 Kết đạt Sau thời gian dài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo KHN ỐNG CỤC BỘ nhóm đạt số kết sau: Hiểu biết lượng kiến thức lớn ngành uốn, số loại máy uốn ống, phương pháp uốn phổ biến Hồn chỉnh thiết kế 3D phần khn ống vào vùng tạo hình máy uốn ống CNC phần mềm Autocad Inventor Chế tạo thành công khuôn ống cục cho máy uốn với số mục tiêu ban đầu đề là: + Máy uốn ống với chiều dài 3000mm; + Khung máy cụm đẩy ống đạt độ cứng vững cao; + Mục tiêu thử nghiệm ban đầu thành công với ống ∅19 dày 0,8mm; + Luynet giữ ống tránh bị cong vênh, biến dạng q trình tạo hình điều chỉnh cho ống có đường kính khác - + Luynet hoạt động vai trò giữ cho ống thẳng tránh công vênh + Sản phẩm uốn có bề mặt chất lượng khơng trầy xước Hệ thống điều khiển dễ dàng thao tác 5.2 Kết chưa đạt Luynet giữ ống vài trục trặc hoạt động như: chưa tự động khâu thay ống, không mở luynet lúc để thay ống gây tốn thời gian thay ống - Hệ thống truyền động hoạt động chưa êm vít me dài 4064mm - Tính thẩm mỹ máy thấp 5.3 Đề xuất phương án giải - Tinh chỉnh lại luynet để hoạt động cách xác - Thiết kế cấu mở, đóng luynet lúc để rút ngắn thời gian thay ống Thiết kế chắn bao bên sơn lên máy để tăng tính thâm mỹ bảo đảm chi tiết không bị gỉ sét hoạt động lâu dài 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất Lê Văn Uyển Tính tốn Thiết kế Hệ dẫn động khí tập 1, tái lần thứ NXB Giáo dục Trần Thiên Phúc (2011) Thiết kế Chi tiết máy công dụng chung tập NXB Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh Hồ Viết Bình – Phan Minh Thanh Hướng dẫn thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy, Trường ĐH SPKT Tp HCM NXB Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh Trần Văn Địch (2007) Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo máy NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2007) Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2006) Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2006) Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Ánh Tác, hiệu đính: Hồng Trọng Bá (2006) Giáo trình Cơng nghệ kim loại NXB Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Tp Hồ Chí Minh Trần Quốc Hùng Giáo trình Dung sai – Kỹ thuật đo NXB Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh 10 Greg G.Miller (2003).“Tube Forming Processes: A Comprehensive Guide” Society of Manufacturing Engineers 11 PMI ballscrews catalog, Precision motion industries, INC 12 TBI ballscrews catalog, TBIMOTION_BallScrew_21, TBI 13 Ballscrews technical information, Hiwin motion control and system technology 14 https://www.nissin-precision.com/en/products/tubebender/ 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHUÔN ỐNG CỤC BỘ 3.1 Tham khảo từ thực nghiệm đưa yêu cầu thiết kế khn ống cục Để đưa u cầu thiết kế cho khn ống nhóm tiến hành thực nghiệm thực tế với máy uốn ống cnc trục kết hợp... “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ỐNG CỤC BỘ” 1.2 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ chế tạo máy uốn ống đại nước ngồi, từ tham khảo, vận dụng kiến thức biết để hoàn thành đồ án - Thiết kế, ... công nghệ chế tạo máy uốn ống đại nước ngồi, từ tham khảo, vận dụng kiến thức biết để hoàn thành - Thiết kế, chế tạo khuôn ống cục - Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt can thiệp người - Ống sau