1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Đồ án chế tạo mô hình máy uốn ống sử dụng con lăn để giảm ma sát

136 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Chế Tạo Mô Hình Máy Uốn Ống Sử Dụng Con Lăn Để Giảm Ma Sát
Tác giả Trần Nguyễn An Thuyên, Trần Huy Phi Hậu, Lương Lý Hải
Người hướng dẫn TS. Trần Minh Thế Uyên
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2023
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 136
Dung lượng 9,79 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU (18)
    • 1.1 Tính cấp thiết của đề tài (18)
    • 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn (18)
    • 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài (18)
    • 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu (19)
    • 1.5 Phương pháp nghiên cứu (19)
  • CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI (20)
    • 2.1 Giới thiệu (20)
    • 2.2 Tình hình nghiên cứu đề tài (20)
      • 2.2.1 Tình hình ngoài nước (20)
      • 2.2.2 Tình hình trong nước (21)
  • CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT (22)
    • 3.1 Lịch sử phát triển máy uốn ống (22)
    • 3.2 Vật liệu phôi uốn (22)
    • 3.3 Các phương pháp tạo hình ống (23)
      • 3.3.1 Trên các đồ gá (23)
      • 3.3.2 Uốn trên khuôn dập (24)
      • 3.3.3 Uốn ống sử dụng trục và con lăn (25)
    • 3.4 Các biến dạng khi uốn ống (26)
      • 3.4.1 Khái niệm về biến dạng uốn (26)
      • 3.4.2 Sai lệch về hình dạng và kích thước khi uốn (26)
    • 3.5 Các dạng máy uốn ống (28)
      • 3.5.1 Thiết bị uốn ống bằng tay (28)
      • 3.5.2 Máy uốn ống bán tự động (30)
      • 3.5.3 Máy uốn ống CNC (31)
  • CHƯƠNG 4. PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP (32)
    • 4.1 Yêu cầu của đề tài (32)
      • 4.1.1 Kết cấu máy ban đầu (32)
      • 4.1.2 Yêu cầu thiết kế (38)
    • 4.2 Phương án thực hiện (38)
      • 4.2.1 Sử dụng cơ cấu cầu (38)
      • 4.2.2 Sử dụng bạc uốn (39)
      • 4.2.3 Sử dụng module uốn dạng ổ bi (41)
      • 4.2.4 Sử dụng module uốn dạng con lăn (42)
    • 4.3 Lựa chọn phương án thiết kế (43)
  • CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN, TIẾT KẾ (47)
    • 5.1 Yêu cầu kỹ thuật cho thiết kế (47)
    • 5.2 Tính toán, chọn các chi tiết 2 con lăn (47)
      • 5.2.1 Tính toán, chọn ổ lăn (47)
      • 5.2.2 Chọn lắp ghép ổ lăn (50)
      • 5.2.3 Thiết kế Tấm giữ vuông (51)
      • 5.2.4 Thiết kế trục (52)
      • 5.2.5 Thiết kế con lăn (53)
    • 5.3 Tính toán, chọn các chi tiết 4 con lăn (54)
      • 5.3.1 Tính toán, chọn ổ lăn (54)
      • 5.3.2 Chọn lắp ghép ổ lăn (56)
      • 5.3.3 Tấm trên, tấm dưới (58)
      • 5.3.4 Trục (59)
      • 5.3.5 Thiết kế con lăn (59)
      • 5.3.6 Thiết kế tấm di đông lắp cụm con lăn (61)
    • 5.4 Tính toán lực uốn (61)
    • 5.5 Tính toán lực ma sát (64)
    • 5.6 Mô phỏng kết cấu trục (65)
      • 5.6.1 Mô phỏng trục của kết cấu 4 con lăn (65)
      • 5.6.2 Mô phỏng trục của kết cấu 2 con lăn (68)
  • CHƯƠNG 6. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT (71)
    • 6.1 Chi tiết tấm trên (cụm 4 con lăn) (71)
      • 6.1.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết (71)
      • 6.1.2 Thiết kế trình tự gia công (75)
    • 6.2 Chi tiết trục (cụm 4 con lăn) (82)
      • 6.2.1 Nghiên cứu, phân tích chi tiết (82)
      • 6.2.2 Thiết kế trình tự gia công (84)
    • 6.3 Chi tiết con lăn (cụm 4 con lăn) (86)
      • 6.3.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết (86)
      • 6.3.2 Thiết kế trình tự gia công (88)
    • 6.4 Chi tiết tấm cố định hai con lăn (90)
      • 6.4.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết (90)
      • 6.4.2 Thiết kế trình tự gia công (91)
    • 6.5 Chi tiết ống định hướng (95)
    • 6.6 Tấm đẩy ống (96)
  • CHƯƠNG 7. LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM (98)
    • 7.1 Lắp ráp đầu uốn (98)
      • 7.1.1 Lắp cụm 4 con lăn (98)
      • 7.1.2 Lắp cụm 2 con lăn (104)
      • 7.1.3 Lắp ráp cụm con lăn vào phần đầu máy (109)
    • 7.2 Thử nghiệm và đánh giá (114)
      • 7.2.1 Nguyên lý uốn (114)
      • 7.2.2 Kết quả uốn (116)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (118)
  • PHỤ LỤC (119)

Nội dung

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay ống là một sản phẩm được sử dụng rất phổ biến trong cuộc sống quanh ta

Ngành công nghiệp ống tại Việt Nam đang trên đà phát triển, với nhiều ứng dụng từ cửa, ống nước đến các sản phẩm phức tạp như ống thủy điện và đường ống nhà máy Tuy nhiên, phần lớn ống sản xuất trong nước hiện nay vẫn phụ thuộc vào máy uốn thủ công và bán tự động, dẫn đến năng suất thấp và không đáp ứng đủ nhu cầu Để phát triển bền vững trong tương lai, việc hợp tác chuyển giao công nghệ và cải tiến thiết bị là rất quan trọng, đòi hỏi sự nắm bắt công nghệ và thời gian nghiên cứu kỹ lưỡng.

Nghiên cứu và chế tạo máy uốn ống bằng công nghệ hiện đại không chỉ tiết kiệm thời gian và sức lao động, mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng an toàn cho sản phẩm ống uốn.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài khoa học này nhằm đa dạng hóa công nghệ uốn ống trong ngành công nghiệp, góp phần phát triển nhiều phương pháp uốn mới và đặc biệt Sản phẩm của đồ án không chỉ giúp giảm thiểu chi phí và vật liệu mà còn đảm bảo an toàn sức khỏe cho người lao động.

Đề tài này rất phù hợp với sinh viên, giúp họ tích lũy kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực chế tạo máy, thiết kế động cơ, xuất bản bản vẽ, gia công và lắp ráp Việc nghiên cứu thực tiễn sẽ tạo điều kiện cho sinh viên phát triển kỹ năng cần thiết trong ngành công nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu công nghệ uốn ống hiện đại đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng kỹ thuật Việc áp dụng cơ cấu uốn ống với hệ thống 6 chân hexapod giúp tối ưu hóa quá trình chế tạo module đầu uốn, mang lại hiệu quả và độ chính xác cao trong sản xuất.

Chế tạo module uốn ống với con lăn giúp giảm ma sát, hạn chế hư hỏng và nâng cao thẩm mỹ cho ống Module này được thiết kế để kết hợp hiệu quả với máy uốn, tối ưu hóa quá trình uốn ống.

Cụm chi tiết sau khi được chế tạo ra đảm bảo độ bền, dễ lắp ráp và sửa chữa, chi phí đầu tư vừa phải

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tương nghiên cứu: máy uốn ống, công nghệ uốn ống, vật liệu phôi uốn, phương pháp tạo hình ống, cơ cấu hexapod

Mô hình máy nghiên cứu chỉ hoạt động trong phạm vi đồ án sinh viên và chưa đủ điều kiện tham gia vào sản xuất thực tế Tất cả cơ sở và thiết bị phục vụ cho nghiên cứu đều được trường cung cấp cho nhóm sinh viên thực hiện đề tài này.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu liên quan đến kỹ thuật uốn ống bằng con lăn bao gồm việc thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu Điều này đảm bảo tính đa dạng và đa chiều, đồng thời tận dụng các kết quả từ những nghiên cứu mới nhất, phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài.

Phương pháp phân tích thực nghiệm cho phép rút ra kinh nghiệm từ các kết quả thí nghiệm, đặc biệt là từ những thất bại Qua đó, người nghiên cứu có thể lựa chọn thiết kế kết cấu phù hợp và tối ưu hóa quy trình thu thập kết quả thí nghiệm.

Sử dụng phương pháp định lượng trong quá trình tính toán, phân tích kết hợp với thực nghiệm nhằm hoàn thiện mô hình nghiên cứu

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Giới thiệu

Uốn là quá trình tạo hình kim loại thông qua áp lực, nhằm tạo ra các biên đường cong hoặc gấp khúc cho phôi, có thể thực hiện tại các vị trí cụ thể hoặc bất kỳ phần nào của ống bán kín theo yêu cầu.

Máy uốn ống là thiết bị được thiết kế để uốn cong ống tại các vị trí hoặc bán kính mong muốn Có nhiều loại máy uốn ống, từ đơn giản đến phức tạp, phù hợp với nhu cầu sử dụng khác nhau Việc biên dạng ống giúp đáp ứng các mục đích sử dụng cụ thể.

Trong bối cảnh hiện nay, có nhiều loại sản phẩm uốn được chế tạo từ các vật liệu khác nhau, nổi bật là sắt và inox Một ví dụ điển hình là máy uốn ống điện, thường được sử dụng để sản xuất tay vịn công nghiệp và lồng cuộn ô tô Ngoài ra, máy uốn còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô.

Tình hình nghiên cứu đề tài

2.2.1 Tình hình ngoài nước Ở nền công nghiệp phát triển ngày nay sử dụng rất nhiều loại máy uốn ống khác nhau, từ uốn ống bằng tay, uốn ống bán tự động và uốn ống tự động hoàn toàn (uốn ống CNC) Trong đó máy uốn ống CNC là máy uốn sử dụng công nghệ cao, đem lại hiệu quả rất tốt trong sản xuất Hai loại máy uốn ống phổ biến là bằng thủy lực và bằng điện Từ các loại máy uốn CNC có giá rất cao, khoảng trên dưới 1 tỷ đồng đến các loại máy cơ cũng có giá vài trăm triệu đồng cho thấy sự đa dạng của máy uốn

Máy uốn tự động CNC từ Nhật Bản, Trung Quốc và Đài Loan hiện đại, hoàn toàn tự động trong quá trình tạo hình, có khả năng uốn các hình dạng phức tạp Chúng được điều khiển qua màn hình và hoạt động bằng thủy lực hoặc động cơ điện, cho phép uốn ống với nhiều góc khác nhau Một ví dụ nổi bật là công ty Prada Nargesa, thành lập năm 1970 tại Tây Ban Nha, với hơn 40 năm kinh nghiệm trong sản xuất máy móc công nghiệp Nargesa cung cấp các loại máy uốn phần, máy uốn ống không trục gá và máy uốn xoắn cuộn, sử dụng hệ thống thủy lực hoặc cơ khí, lý tưởng cho việc tạo ra các đường cong và biên dạng khác nhau từ nhiều loại vật liệu như nhôm và thép không gỉ, bao gồm thanh phẳng, uốn góc và ống xoắn ốc.

Tại Việt Nam, hiện có một số công ty sản xuất máy uốn ống kim loại, nhưng chưa có đơn vị nào chuyên nghiên cứu và sản xuất máy uốn CNC Thiết bị hiện tại còn hạn chế, không hiện đại, dẫn đến năng suất thấp và chất lượng thẩm mỹ không cao, do đó không đáp ứng được nhu cầu trong nước và khó cạnh tranh với các sản phẩm nước ngoài Tuy nhiên, vẫn có một số sản phẩm máy uốn trong nước đạt chất lượng tốt, phần nào đáp ứng nhu cầu sử dụng của thị trường.

Máy uốn thủy lực NC do anh Nguyễn Mạnh Lâm, Công ty TNHH SSA CropCare, sáng chế đã đạt năng suất cao và được ưa chuộng trên thị trường Sáng chế này đã giành giải cao tại Hội thi sáng tạo kỹ thuật Đồng Nai 2021 Máy được thiết kế theo hướng tự động hóa, tích hợp vào dây chuyền sản xuất tự động hoàn toàn Màn hình cảm ứng sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt, giúp người lao động phổ thông dễ dàng sử dụng Hệ thống đếm sản phẩm hỗ trợ quản lý sản xuất hiệu quả Máy uốn thủy lực 1 trục NC của anh Lâm có khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trong ngành.

Máy uốn ống NC có giá thành thấp hơn 5 lần so với máy uốn cơ và 3 lần so với máy uốn CNC, đồng thời mang lại năng suất cao trong sản xuất.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Lịch sử phát triển máy uốn ống

Máy uốn ống là thiết bị quan trọng trong ngành cơ khí, chuyên dùng để tạo hình sản phẩm phục vụ nhiều mục đích khác nhau Sản phẩm này giúp giảm thiểu sức lao động của con người, đồng thời nâng cao năng suất làm việc trong quá trình sản xuất.

Máy uốn có nhiều loại và được dùng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới trong đó có cả Việt Nam chúng ta

Máy uốn ống hiện có nhiều loại phổ biến, bao gồm máy uốn ống thủy lực, máy uốn ống điện và máy uốn ống điện thủy lực.

Trong thời buổi hiện nay, máy uốn ống là thiết bị xuất hiện phổ biến trong các công ty, nhà máy, xưởng,… Nguyên nhân là do:

Các loại ống cần uốn thường được làm từ kim loại có kích thước lớn và độ cứng cao, khiến cho việc tạo ra chúng trở nên khó khăn Việc sử dụng sức lao động con người không chỉ kém an toàn mà còn tốn nhiều thời gian, đồng thời sản phẩm thu được thường có nhiều phế phẩm, làm tăng chi phí sản xuất Hơn nữa, chất lượng thành phẩm cũng không đảm bảo, có thể bị hư hại hoặc móp méo.

Khi sử dụng máy uốn ống, có nhiều loại khuôn uốn khác nhau, mỗi loại mang lại sản phẩm với hình dạng và đường cong uốn đa dạng Sự đa dạng này giúp tạo ra các thành phẩm đạt yêu cầu, với tính mềm mại và uốn lượn đẹp mắt.

Vật liệu phôi uốn

Trên thị trường ngày nay có nhiều loại phôi uốn như: thanh rỗng, thanh đặc, thép hộp, ống đặc ống cán

Phần lớn các kim loại phổ biến như thép cacbon thấp, thép không gỉ, nhôm, đồng và đồng thau đều có thể uốn nếu đạt độ bền cần thiết để tạo ra góc và bán kính mong muốn Một số phương pháp tạo hình đơn giản có thể áp dụng cho Titan và hợp kim đồng-niken Các dụng cụ và kỹ thuật uốn đặc biệt cho phép uốn các kim loại exotic và vật liệu chịu lửa Khi chọn vật liệu để uốn, cần lưu ý đến tính cơ học phù hợp, cũng như yếu tố kinh tế, độ phổ biến và khả năng hoạt động của máy.

Các vật liệu uốn phổ biến trong đời sống bao gồm thép cán nóng, thép tấm chế tạo cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ, thép ống đúc tiêu chuẩn, thép hình, nhôm tấm, sắt, đồng hợp kim và Inox Những vật liệu này rất dễ tìm hiểu và phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau trên thị trường.

Các phương pháp tạo hình ống

Phương pháp này áp dụng các chi tiết của đồ gá và con lăn uốn hoặc puly để hỗ trợ bề mặt theo đường kính ngoài của ống Điều này giúp ống được đỡ vững chắc, ngăn ngừa biến dạng và nếp gấp trong quá trình uốn Đường kính trong của con lăn đỡ phải phù hợp với đường kính uốn yêu cầu.

Hình 3.1 Uốn ống sử dụng đồ gá

Uốn trên đồ gá kiểu ép đùn là phương pháp đơn giản và phổ biến nhất trong ngành công nghiệp ống Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp, do đó được nhiều người lựa chọn Ống được cố định tại hai điểm để bộ phận uốn có thể di chuyển vào giữa trục và thực hiện uốn Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là gây ra biến dạng ở cả mặt trong và ngoài của ống Phương pháp này rất phù hợp cho việc uốn các ống dùng để lòn dây dẫn điện hoặc ống vỏ.

Uốn kiểu chày uốn là phương pháp tối ưu giúp giảm thiểu hư hỏng và biến dạng cho sản phẩm Trong quá trình uốn, ống sẽ được hỗ trợ bởi chày uốn để hạn chế biến dạng Sau đó, ống sẽ được định hình và cố định qua puly Phương pháp này rất phù hợp cho việc uốn các sản phẩm như ống nước, ống tuabin, và ống dẫn trong ngành thủy lực, đặc biệt là những loại ống yêu cầu hạn chế biến dạng tối đa.

Hình 3.2 Uốn kiểu chày uốn

Một phần ống được giữ chặt giữa bệ trên và bệ dưới của khuôn dập Bệ dập thực hiện việc uốn tấm còn lại dọc theo thanh uốn gấp Cần thay thế công cụ cắt khi thay đổi bán kính uốn hoặc góc uốn.

Hình 3.3 Uốn trên khuôn dập

Hình 3.4 Các biên dạng dập

3.3.3 Uốn ống sử dụng trục và con lăn

Phương pháp uốn này sử dụng hệ thống ba trục lăn, trong đó ống uốn được đặt giữa hai trục lăn bên ngoài và một trục giữ nén ống ở giữa Khi hai trục bên chuyển động, chúng tạo ra lực uốn cho ống, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình uốn.

Các biến dạng khi uốn ống

3.4.1 Khái niệm về biến dạng uốn Độ bền uốn của vật liệu là điểm cong vênh chỉ trang thái giới hạn bị cong vênh khi vật liệu đó chịu ứng suất uốn Vật liệu sẽ bị biến dạng đàn hồi khi đến giới hạn uốn, vật liệu liệu sẽ trở lại trạng thái cũ khi hết chịu tải trọng Lúc vượt ngưỡng điểm cong vênh sẽ xuất hiện biến dạng vĩnh viễn, không thể phục hồi trạng thái ban đầu khi tải trọng mất đi

Biến dạng uốn (buckling) xảy ra khi vật liệu thay đổi hình dạng dưới tác động của tải trọng Trong quá trình mô phỏng cấu trúc, các biến dạng lắp ráp thường không tương thích với sự gia tăng tải Đặc biệt, đối với các cấu trúc mỏng, tải trọng có thể ở mức vừa phải nhưng vẫn gây ra biến dạng lớn.

Biến dạng uốn gây ra sai lệch hình dạng ống uốn khi cấu trúc mất khả năng chịu tải dưới tải trọng nén Tải trọng khi uốn có thể thấp hơn nhiều so với ứng suất cuối cùng của vật liệu, vì vậy việc phân tích sự vênh trong các cấu trúc là rất cần thiết Khi hiện tượng vênh xảy ra, đường cân bằng chính sẽ bị chia đôi, và tại điểm phân nhánh sẽ xuất hiện đường cân bằng thứ cấp, nơi mà phản ứng của cấu trúc có thể trở nên phi tuyến Đây chính là chế độ postbuckling.

3.4.2 Sai lệch về hình dạng và kích thước khi uốn

Là sai lệch mà hình dạng và kích thước theo chuẩn đặt ra không đạt yêu cầu

Nguyên nhân chính khiến kim loại không đạt kích thước mong muốn là do sự biến dạng đàn hồi Trong trường hợp này, bạn cần tính toán lại chỉ số gúc đàn hồi và điều chỉnh gúc uốn của chày và cối Ngoài ra, cần cố định phôi để tránh dịch chuyển trong quá trình làm việc.

Có vết lõm hay khuyết tật trên bề mặt của chi tiết uốn

Lỗi này thường xảy ra do bán kính lượn của cối quá nhỏ Để khắc phục và giảm thiểu tình trạng này, cần điều chỉnh tăng bán kính của góc lượn theo đúng yêu cầu kỹ thuật.

Vành uốn của chi tiết bị gợn sóng

Sự cố chủ yếu xảy ra do độ hở giữa các chi tiết gá ống quá lớn Để khắc phục tình trạng này, cần nhanh chóng điều chỉnh các chi tiết máy theo yêu cầu cụ thể của từng loại máy.

Hình 3.6 Lỗi gợn sóng ống uốn

Chi tiết bị rạn nứt ở vùng uốn

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ống uốn bị phẳng có thể do bán kính uốn của chi tiết quá nhỏ hoặc do đường uốn dọc của ống theo hướng thớ căng.

Là hiện tượng sau khi uốn ống thì bán kính bên ngoài ống bị phẳng đi so với các vị trí khác

Nguyên nhân có thể xuất phát từ việc ứng suất tại điểm trên bán kính bên ngoài vượt quá khả năng hỗ trợ của chi tiết gá như chày hoặc puly trong quá trình uốn.

Có thể khắc phục bằng cách sử dụng bán kính đường tâm uốn cong lớn hơn

Hình 3.7 Ống uốn bị phẳng

Các dạng máy uốn ống

3.5.1 Thiết bị uốn ống bằng tay

Hình 3.8 Uốn ống bằng tay a Khái niệm:

Phương pháp uốn thủ công hiện nay là phương pháp phổ biến nhất, sử dụng thiết bị uốn tay để tạo hình các chi tiết kim loại có dạng trụ với kích thước không quá lớn.

Các thiết bị uốn ống bằng tay thường sử dụng nguyên lý đòn bẩy, bao gồm hai thành phần chính: ngàm kẹp vòng hình chữ U và cần uốn ống Phương pháp này chủ yếu dựa vào sức người để thực hiện quá trình uốn ống.

- Chọn ngàm kẹp có kích thước phù hợp với ống cần uốn

- Cố định ngàm kẹp, đặt ống vào và cố định 1 đầu ống bị uốn

- Dùng cần uốn ép thân ống vòng theo ngàm kẹp cho đến khi đạt được độ cong mong muốn c Ưu điểm:

- Thiết bị gọn nhẹ, có thể cầm tay

- Chi phí máy móc, thiết bị thấp

- Có thể uốn được những góc có bán kính nhỏ

- Nhân công không cần trình độ cao d Nhược điểm:

- Khó uốn được các hình hình dạng phức tạp

- Chất lượng sản phẩm không đồng đều

- Không thể tự động hóa

3.5.2 Máy uốn ống bán tự động

Hình 3.9 Máy uốn ống bán tự động a Khái niệm:

Máy uốn ống bán tự động hoạt động dựa vào động cơ điện và được điều khiển qua bảng điều khiển hoặc xy lanh thủy lực Nguyên lý hoạt động của máy là nén ống, và mặc dù các máy có thể khác nhau về chi tiết, các bộ phận chính gồm con lăn, xy lanh thủy lực và động cơ điện.

Cố định hai con lăn với khoảng cách có thể điều chỉnh để đạt bán kính uốn mong muốn Phần đầu pít tông của xy lanh thủy lực được gắn ngàm kẹp chữ U có kích thước và bán kính phù hợp với ống cần uốn Điều khiển động cơ hoặc xy lanh ép vào thân ống cho đến khi đạt độ cong yêu cầu Ưu điểm của phương pháp này là tính chính xác và khả năng điều chỉnh linh hoạt.

- Năng suất cao hơn so với uốn ống thủ công

- Uốn được các ống có kích thước vừa, độ dày không quá dày

- Không phải sử dụng nhiều sức lực

- Độ chính xác và độ đồng nhất cao hơn so với uốn ống thủ công d Nhược điểm:

- Chưa tự động hóa được hoàn toàn

- Người vận hành phải có chuyên môn

- Phải bảo trì, bảo dưỡng định kỳ

Hình 3.10 Máy uốn ống CNC a Khái niệm:

Máy uốn ống CNC là thiết bị uốn ống được điều khiển và lập trình qua phần mềm máy tính, cho phép thực hiện các biên dạng ống phức tạp với độ chính xác cao.

Máy uốn ống CNC hoạt động bằng cách sử dụng phần mềm máy tính, cho phép người vận hành chỉ cần đưa ống vào máy và nhấn nút khởi động để máy tự động thực hiện quy trình uốn theo chương trình đã được lập trình sẵn Ưu điểm của máy này là tiết kiệm thời gian và công sức, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình uốn ống.

- Độ đồng nhất giữa các sản phẩm cao

- Uốn được các biên dạng phức tạp d Nhược điểm:

- Chi phí máy móc cao

- Yêu cầu người vận hành và bộ phận bảo trì phải có chuyên môn

- Chi phí bảo trì bảo dưỡng cao

PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP

Yêu cầu của đề tài

4.1.1 Kết cấu máy ban đầu

Gồm 4 bộ phận chính là khung máy, bộ đẩy, tủ điện điều khiển, đầu uốn

Có kích thước bao là dài 2,7m; rộng 1,3m; cao 1,4m Được lắp từ các chi tiết như khối nhôm định hình 80x80 mm, ke góc vuông nhôm, con mã,

Bu lông lục giác chìm M8

Bộ đẩy cần có một số chỉnh sửa để phù hợp với việc đẩy ống phi 10 so với máy cũ là ống phi 19

Ống định hướng có thiết kế cũ với kích thước ống đặc ∅15, được lắp cố định qua lỗ của tấm đẩy Trong khi đó, ống uốn là ống rỗng ∅19, dày 0.8mm, được khoan lỗ bắt bulong để giữ cố định với tấm đẩy.

Tấm đẩy sẽ có lỗ bậc để đẩy ống uốn

- Ống định hướng là ống rỗng ∅22 dày 1mm, gia công rãnh dọc theo chiều dài ống và rộng 8mm cho con đẩy đi qua

- Ống uốn là ống rỗng ∅10 dày 0.5, được đẩy bởi mũi đẩy ∅8 của con đẩy

- Gia công chỉnh sửa lại tấm đẩy với lỗ giữa là ∅24 để có thể di chuyển dễ dàng qua ống định hướng

Các bộ phận khác vẫn giữ nguyên: Động cơ đẩy ống 2kW servo MODEL: ECMA-C11020CS

Hộp giảm tốc cốt âm NMRV 075

Hình 4.8 Tấm đẩy và ống định hướng

C) Tủ điện điều khiển Điều khiển 6 động cơ cho sáu chân chuyển động ở phần đầu ống Điều khiển 1 động cơ ở phần đẩy ống

Hình 4.9 Bộ điều khiển bên ngoài

Hình 4.10 Cơ cấu bên trong tủ

Các chi tiết làm việc chính gồm:

- Cụm con lăn (chi tiết 1): lắp trên tấm di động, chuyển động xoay của con lăn giúp giảm ma sát trong quá trình uốn

- Ống comsole (chi tiết 2): là chi tiết cố định giúp định hướng ống uốn vào vùng tạo hình ống của cụm con lăn

Chân khớp cầu 6 chân có khả năng chuyển động tịnh tiến theo phương ngang, kết hợp với khớp cầu để điều chỉnh vị trí của tấm di động, từ đó tạo ra hướng uốn ống hiệu quả.

- Thước quang (chi tiết 4): kết hợp với đầu đọc để đưa ra tọa độ tịnh tiến trục Thước quang có độ chính xác 0.001

- 6 trục vít me (chi tiết 5): lắp bánh răng biến đổi chuyển động xoay thành tịnh tiến cho 6 chân khớp cầu

12 trục dẫn là các chi tiết cố định, có chức năng dẫn hướng cho các thanh trượt vuông Để đảm bảo an toàn cho cơ cấu, các thanh trượt vuông được lắp đặt các công tắc hành trình nhằm ngắt động cơ khi cần thiết.

- Bánh răng (chi tiết 7): mỗi cặp gồm một bánh răng lớn và bánh răng nhỏ truyền động từ động cơ tới trục

- Động cơ (chi tiết 8): động cơ truyền động chính gồm 6 bộ

- Thiết kế chế tạo cụm uốn ống ở phần đầu máy

- Kết hợp vận hành với phần khung và bộ đẩy đã có

- Đây là phần đầu ra nơi ống uốn ma sát

- Là nơi chịu lực uống với ống được uốn

Phương án thực hiện

4.2.1 Sử dụng cơ cấu cầu

Cơ cấu cầu gồm các bộ phận:

- Bạc dẫn hướng (guider): dẫn hướng trục vào vùng định hình ống

- Vòng ngoài (bearing): cố định khối cầu xoay

- Cầu uốn (bending die): xoay quanh vòng cố định để tạo hướng uốn, có lỗ ô van để ma sát uốn ống đi qua

Các kích thước tính toán liên quan:

U: Là khoảng cách xét theo trục Y của hai đường tâm bạc dẫn hướng và cơ cấu cầu Kích thước của Y luôn thay đổi trong quá trình uốn ống

A: Khoảng cách giữa tâm cơ cấu cầu và mặt ngoài bạc dẫn hướng Độ lớn của A là hằng số và được đặt khi bắt đầu uốn ống

V: là vận tốc đẩy ống của máy

Pu: Lực tác dụng lên cơ cấu cầu theo hướng vuông góc với trục ống

Khi máy hoạt động, động cơ phần đầu uốn kết hợp với cơ cấu cầu chuyển hướng tạo ra lực đẩy ống dọc trục PL theo hướng trục Z, dẫn đến việc ống bị đẩy ra với độ cong biến dạng.

Độ lớn của lực Pu phụ thuộc vào độ biến dạng U Khi tiến hành uốn ống, lực PL và Pu sẽ tạo ra moment uốn, được tính theo công thức cụ thể.

Hình 4.13 Ảnh thực tế cơ cấu cầu Ưu điểm:

- Cơ cấu đảm bảo độ cứng vững trong quá trình vận hành

- Hạn chế được giới hạn vít me của bộ máy

- Cải thiện được tình trạng phế phẩm xuất hiện khi chuẩn bị thành phẩm

- Giá trị cong của ống uốn đạt được chưa tối ưu còn hạn chế

- Bề mặt ống vẫn xuất hiện vết móp

- Yêu cầu gia công phức tạp, cần độ chính xác cao

Ban đầu, bạc cố định được đặt đồng tâm với bạc tạo hình Để tạo ra chuyển động uốn, ta điều khiển động cơ của trục X và trục Y nhằm thay đổi vị trí của bạc tạo hình, khiến nó lệch tâm so với bạc cố định Sự kết hợp với cụm đẩy ống sẽ giúp ống được uốn theo các hình dạng yêu cầu Để điều chỉnh bán kính uốn của ống, ta thay đổi hành trình di chuyển của Z1: di chuyển bạc tạo hình ra xa bạc cố định để tạo bán kính lớn, và di chuyển gần lại để tạo bán kính nhỏ hơn.

Ta có thể uốn ống theo cà ba trục X, Y và Z1 cùng một lúc hoặc có thể uốn ống theo những trục riêng biệt

Hành trình di chuyển của trục Z1

Hình 4.14 Nguyên lí bạc uốn

Hình 4.15 Bạc uốn thực tế

- Cơ cấu đơn giản, dễ lắp đặt và tháo gỡ

- Yêu cầu gia công không quá phức tạp, hạn chế tốn kém

- Đảm bảo về độ cứng vững

- Tạo được giá trị cong của ống uốn lớn

- Bề mặt ống vẫn xuất hiện vết móp

- Dễ gây ra phế phẩm

4.2.3 Sử dụng module uốn dạng ổ bi

Thiết kế ổ bi có cấu trúc tương tự như cơ cấu cầu, nhưng ống sẽ ma sát và uốn qua các viên bi Kết cấu này bao gồm một module uốn, ống lót bi bên trong, ống lót bi bên ngoài và nhiều viên bi Ống lót bên trong và bên ngoài giữ các viên bi tiếp xúc với ống, tạo nên sự ổn định và hiệu quả trong quá trình uốn.

Khoảng cách từ tâm của tất cả các viên bi đến tâm của ống là

Rball center=Rtube wall+Dball/2+Δc

Trong đó: Rball center (tâm bóng là tâm hình học của các quả bóng) là khoảng cách từ trục của ống đến quả bóng tâm,

Thành ngoài Rtube (thành ngoài ống là thành ngoài của ống) là bán kính của thành ngoài ống

Dball là đường kính bi Δc là giá trị khe hở giữa ống và bi

Hình 4.16 Thiết kế dạng ổ bi

- Đảm bảo về độ cứng vững

- Tạo được giá trị cong của ống uốn lớn

- Hạn chế được hư hỏng cho sản phẩm uốn

- Gia công, lắp ráp phức tạp

4.2.4 Sử dụng module uốn dạng con lăn

Mô hình con lăn bao gồm khuôn uốn cố định các con lăn, có thể lắp trực tiếp lên trục hoặc qua ổ lăn tùy theo thiết kế Bề mặt hai bên con lăn được ngăn cách với tấm cố định bằng lông đền chắn Trục được vát đầu và sử dụng bulong chìm để ngăn chặn chuyển động quay Các con lăn được thiết kế thành hai cặp vuông góc, với hai cặp con lăn thẳng đứng tiếp xúc trực tiếp với ống và có đường bao tiết diện hình tròn với góc lên tới 360 độ.

Cấu trúc con lăn uốn cho phép đa dạng hóa thiết kế bề mặt với nhiều hình dạng khác nhau, sử dụng các ống khác nhau để tối ưu hóa hiệu suất.

Có thể thiết kế số lượng con lăn với 2 hoặc 4 con

Hình 4.18 Các biên dạng con lăn uốn

Lựa chọn phương án thiết kế

Sử dụng cụm chi tiết có con lăn ở đầu uốn giúp giảm ma sát cho ống uốn hiệu quả Ống được đặt giữa hai con lăn và giữ cố định trên mặt di động, giúp bề mặt ống tiếp xúc với các con lăn khi được đẩy ra Quá trình này giảm thiểu biến dạng bề mặt ống nhờ vào rãnh con lăn Cụm con lăn được lắp trên mặt di động có hai thiết kế: cụm hai con lăn và cụm bốn con lăn.

Mặt di động được kết nối với mặt cố định thông qua các chân chuyển động, cho phép tịnh tiến và thay đổi tọa độ nhờ vào khớp cầu Cụm con lăn được bố trí trên mặt di động, hỗ trợ cho quá trình chuyển động.

Hình 4.19 Kết cấu uốn con lăn

Hình 4.20 Kết cấu bộ uốn

Tấm di động (1): là tấm chuyển động nhờ liên kết với 6 chân khớp cầu, có lỗ bắt bulong với tấm cố định vuông

Tấm vuông (2): lắp với tấm di động qua bulong và để cố định trục con lăn

Con lăn (3): có rãnh ma sát với ống uốn, mỗi con lăn sẽ có 2 ổ lăn Ổ lăn (4): Vòng ngoài lắp với con lăn, vòng trong ổ lắp với trục

Trục (5): trục lắp sẽ có bulong chống xoay

Lông đền (6): ngăn chặn tiếp xúc của vòng ngoài con lăn với tấm vuông

Bulong chìm (7): chống xoay trục

Bulong (8): lắp tấm di động và tấm vuông

Hình 4.21 Cấu đầu uốn 2 con lăn

Hình 4.22 Đầu uốn 2 con lăn thực tế

Hình 4.23 Cấu tạo đầu uốn 4 con lăn

Hình 4.24 Đầu uốn 4 con lăn thực tế

TÍNH TOÁN, TIẾT KẾ

Yêu cầu kỹ thuật cho thiết kế

• Lực đẩy lớn nhất của đẩy bằng xích là 2000kg

• Kớch thước phụi ỉ10 với cỏc bề dày 0.8 mm

• Diện tích tiếp xúc của ống với con lăn là 80%

• Chiều cao từ cụm con lăn tạo hình cách mặt đất lớn hơn 1500 mm

Nội dung phần tính toán, thiết kế được phân thành 4 bước:

(1) Phân tích, lựa chọn các chi tiết tiêu chuẩn

(2) Thiết kế chi tiết phi tiêu chuẩn

(4) Lắp ráp và kiễm nghiệm

Tính toán, chọn các chi tiết 2 con lăn

Lực đẩy ống ban đầu 2000kg

Cụm có 2 con lăn nên sẽ sử dụng 2 trục

Khi ống uốn theo thiết kế hai con lăn như hình 5.1, lực tác dụng sẽ tập trung vào cụm con lăn phía trên Lực tác dụng lên trục được tính là F1 = F2 = 618.0,5 = 309 N.

Thời gian hoạt động: Lt = 19000 h

Lực hướng tâm tại vị trí 1 và 2

• Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên con lăn):

F at min (F r1 , F r2 )= 0 < 0,3 => chọn ổ bi đỡ

Bảng 5.1 số liệu chọn sơ bộ ổ bi 1

Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

• m – bậc của đường cong mỏi: m = 3

• Q – tải trọng động quy ước (KN):

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1 k t − Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ k t = 1 k d – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng,ta chọn k d = 1

X hệ số tải trọng hướng tâm, đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hương tâm X=1

Y hệ số tải trọng dọc trục

• Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Fr lớn hơn

• Khả năng tải động của ổ lăn

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

• Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ 1 dãy ta được:

• Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

• Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

Sản phẩm: ổ lăn đỡ chặn 6302-2RS (nhãn hiệu F&D)

5.2.2 Chọn lắp ghép ổ lăn Đối với sản phẩm ổ lăn đã chọn, đường kính ngoài và đường kính trong được thiết kế với sai lệch theo tiêu chuẩn đã định sẵn Để đạt được đặc tính lắp ghép theo yêu cầu thì phải thay đổi miền dung sai của các chi tiết phi tiêu chuẩn được lắp gép với ổ lăn Đường kính trong và ngoài ổ lăn được xem như một lỗ và trục cơ bản Lắp ghép của vòng ngoài ổ với lỗ con lăn theo hệ thống trục, lắp ghép vòng trong với trục theo hệ thống lỗ

+ Kiểu, kích thước, cấp chính xác ổ (6302-2RS)

Tải trọng không đổi theo hướng khi ống uốn tiếp xúc với con lăn, làm cho con lăn quay và dẫn đến vòng ngoài của ổ lăn quay Vòng ngoài này chịu tải trọng của lực hướng tâm trên toàn bộ đường lăn ổ, tạo thành vòng chịu tải chu kỳ Trong khi đó, vòng trong đứng yên và chịu lực hướng tâm cố định về phương và trị số, tạo ra tải cục bộ.

Khi chọn mối ghép cho vòng ngoài ổ chịu tải chu kỳ, cần chọn mối ghép có độ dôi nhằm hạn chế khả năng trượt giữa vòng lăn và lắp ghép Theo bảng 15, phụ lục 3, lắp ghép M7 được khuyến nghị cho vòng ngoài ổ và lỗ của con lăn Đối với vòng trong ổ, do chịu tải cục bộ và mòn không đều, nên lựa chọn lắp ghép có độ hở để vòng lăn có thể di chuyển theo bề mặt lắp ghép dưới tác động va chạm.

34 đập làm cho đường lăn ăn mòn đều Tra bảng 14 phụ lục 3 [4] chọn lắp ghép h6 cho vòng trong ổ và trục

+ Kiểm tra độ hở hướng tâm trong ổ lăn

Tra bảng 16, phụ lục 3 có

2 = 15 μm Kiểm tra bất đẳng thức, vòng ngoài có độ dôi

𝑫 = 𝟏𝟒 𝟕 Với 𝐍 𝐦𝐚𝐱 = 𝒆𝒔 − 𝑬𝑰 = 𝟎 − (−𝟐𝟓) = 𝟐𝟓𝛍𝐦 Độ dôi lớn nhất của kiểu lắp

𝟒 = 𝟑𝟓 𝟐𝟓 (đường kính trong biểu kiến của vòng ngoài)

5.2.3 Thiết kế Tấm giữ vuông

• Ưu điểm: o Dễ gia công, độ bóng thấp o Có độ cứng vũng cao

• Nhược điểm: o Lực uốn chỉ được phân tán ở 2 bên ống bị uốn o Khó lắp ráp hay bảo trì o Yêu cầu có độ chính xác cao

Trục được lắp ghép sao cho chỉ tiếp xúc với vòng trong của ổ lăn, không tiếp xúc với con lăn Giữa mặt đầu trục và mặt lỗ tấm vuông có một khoảng cách là 3 mm.

• Ưu điểm: o Dễ gá đặt và gia công o Dễ dàng lắp ráp o Vật liệu gia công dễ mua (thép C45)

• Nhược điểm: o Lực uốn chỉ được phân tán ở 2 bên ống bị uốn o Yêu cầu độ đồng tâm hay độ, độ trụ o Yêu cầu có độ chính xác cao

Con lăn chỉ tiếp xúc với vòng ngoài của ổ lăn mà không liên quan đến các chi tiết khác Hai con lăn kết hợp tạo thành một biên dạng tròn bao phủ 80% đường kính bề mặt ống Khoảng cách tối thiểu giữa hai con lăn là 2 mm.

Hình 5.9 Thiết kế 3d con lăn

Hình 5.10 Lắp ghép con lăn

Tính toán, chọn các chi tiết 4 con lăn

Lực tác dụng lên trục ô lăn: F1=F2= 309 N

Thời gian hoạt động: Lt = 19000 h

Lực hướng tâm tại vị trí 1 và 2

Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên con lăn):

F at min (F r1 , F r2 )= 0 < 0,3 => chọn ổ bi đỡ

Bảng 5.2 số liệu chọn sơ bộ ổ bi 2

Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

C d = Q √L m Trong đó: m – bậc của đường cong mỏi: m = 3

Q – tải trọng động quy ước (KN):

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1 k t − Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ k t = 1 k d – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng,ta chọn k d = 1

X hệ số tải trọng hướng tâm, đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hương tâm X=1

Y hệ số tải trọng dọc trục

• Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Fr lớn hơn

• Khả năng tải động của ổ lăn

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

• Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ 1 dãy:

• Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

• Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

Sản phẩm: ổ lăn đỡ chặn 6200-2RS (nhãn hiệu F&D)

5.3.2 Chọn lắp ghép ổ lăn Đối với sản phẩm ổ lăn đã chọn, đường kính ngoài và đường kính trong được thiết kế với sai lệch theo tiêu chuẩn đã định sẵn Để đạt được đặc tính lắp ghép theo yêu cầu thì phải thay đổi miền dung sai của các chi tiết phi tiêu chuẩn được lắp gép với ổ lăn Đường kính trong và ngoài ổ lăn được xem như một lỗ và trục cơ bản Lắp ghép của vòng ngoài ổ với lỗ con lăn theo hệ thống trục, lắp ghép vòng trong với trục theo hệ thống lỗ

+ Kiểu, kích thước, cấp chính xác ổ (6200-2RS)

Tải trọng không đổi theo hướng tác động lên ống uốn khi tiếp xúc với con lăn, khiến con lăn quay và dẫn đến vòng ngoài của ổ lăn cũng quay Vòng ngoài này chịu tải trọng của lực hướng tâm đều trên toàn bộ đường lăn, tạo thành vòng chịu tải chu kỳ Trong khi đó, vòng trong đứng yên và chịu lực hướng tâm cố định, tạo ra tải cục bộ tại một điểm nhất định.

Khi chọn mối ghép cho vòng ngoài ổ chịu tải chu kỳ, cần đảm bảo độ dôi để hạn chế khả năng trượt của vòng lăn với lắp ghép Theo bảng 15, phụ lục 3 [4], lắp ghép M7 được khuyến nghị cho vòng ngoài ổ và lỗ của con lăn Đối với vòng trong, do chịu tải cục bộ và mòn không đều, nên chọn lắp ghép có độ hở, giúp vòng lăn có thể xê dịch theo bề mặt lắp ghép dưới tác động va đập, từ đó làm cho đường lăn mòn đều Theo bảng 14, phụ lục 3 [4], lắp ghép h6 là lựa chọn phù hợp cho vòng trong ổ và trục.

+ Kiểm tra độ hở hướng tâm trong ổ lăn

Tra bảng 16, phụ lục 3 có

2 = 15 μm Kiểm tra bất đẳng thức, vòng ngoài có độ dôi

𝑫 = 𝟏𝟑 𝟏 Với 𝐍 𝐦𝐚𝐱 = 𝒆𝒔 − 𝑬𝑰 = 𝟎 − (−𝟐𝟏) = 𝟐𝟏𝛍𝐦 Độ dôi lớn nhất của kiểu lắp

𝟒 = 𝟐𝟓 (đường kính trong biểu kiến của vòng ngoài)

• Ưu điểm: o Dễ gá đặt và gia công o Dễ dàng lắp ráp o Vật liệu gia công dễ mua (thép C45)

• Nhược điểm: o Lực uốn chỉ được phân tán ở 2 bên ống bị uốn o Yêu cầu có độ chính xác cao

Theo lắp ghép trục chỉ tiếp xúc với vòng trong của ổ lăn và không tiếp xúc với con lăn

• Ưu điểm: o Dễ gá đặt và gia công o Dễ dàng lắp ráp o Vật liệu gia công dễ mua (thép C45)

• Nhược điểm: o Lực uốn chỉ được phân tán ở 2 bên ống bị uốn o Yêu cầu độ đồng tâm hay độ, độ trụ o Yêu cầu có độ chính xác cao

Con lăn chỉ tiếp xúc với vòng ngoài ổ lăn, không tiếp xúc với các chi tiết khác

Bốn con lăn ghép lại thành một biên dạng tròn bao 80% đường kính bề mặt ống Giữa hai con lăn cách nhau một khoảng nhỏ nhất là 1.4 mm

Khi uốn thì với mọi phương thì ống luôn đảm bảo điều kiện tiếp xúc với ít nhất 2 con lăn

Hình 5.17 Thiết kế 3d con lăn

Hình 5.18 Lắp ghép con lăn

5.3.6 Thiết kế tấm di đông lắp cụm con lăn

Tấm di đông có độ dày 20mm, thiết kế với rãnh chữ thập theo hình dạng cụm con lăn và bao gồm 16 lỗ bắt bulong để cố định cụm con lăn một cách chắc chắn.

Thiết kế 1 tấm có thể cả cụm 2 con và cụm 4 con lăn

Thiết kế lắp với 6 chân khớp cầu qua 6 lỗ ren M16X1.5 với độ nghiêng lỗ là 22 độ

Tính toán lực uốn

Lực uốn trong khuôn dập được chia thành lực uốn tự do và lực uốn (phẳng vật liệu) Khi thực hiện uốn ống qua các puly mà không sử dụng cối uốn, lực uốn (phẳng vật liệu) sẽ không được tính đến Do đó, trong trường hợp này, lực uốn ống (phẳng vật liệu) sẽ tương đương với lực uốn tự do.

Mômen chống uốn là đại lượng thể hiện khả năng chống uốn của vật liệu dưới tác động của lực Các phôi uốn có hình dạng mặt cắt ngang khác nhau sẽ có mômen quán tính khác nhau Để thực hiện quá trình uốn phôi, mômen uốn cần phải vượt quá mômen chống uốn của vật liệu Mômen chống uốn của tiết diện và vành khăn tương đương với mômen chống uốn của hình: Wx = Wu.

Công thức tính lực uốn tự do như sau:

𝑙 𝜎 𝑏 Trong đó: l: Khoảng cách giữa 2 điểm tựa, mm

td : Kích thước quy đổi về tiết diện thỏi vuông,mm

b : Giới hạn bền kéo của vật liệu (Mpa) Thép CT38 có σb = 380 (Mpa)

B: Chiều rộng phôi uốn tại điểm uốn, mm

S: Chiều dày phôi tại điểm uốn, mm

Trong khi kiễm nghiệm ta chọn ống thép CT38 có σb = 380 (Mpa) với đường kính Dmm bề dày của ống S=0.8 mm

Hình 5.20 Mặt cắt ngang ống

Trong khi tiến hành làm thí nghiệm ta chọn phôi uốn có S=0.8mm lực uốn ống:

Tính lực tác dụng lên hai con lăn uốn

Ta có: Phương trình cân bằng lực như sau:

G-Trọng lượng của phôi thép G=0 (coi trọng lượng phôi không đáng kể)

Q-Lực uốn tác dụng lên 2 con lăn uốn 2 bên (N)

Vậy lực tác dụng lên 2 con lăn uốn 2 bên Q = 618 (N)

Dựa vào kết quả, chúng ta cần chọn động cơ sao cho mômen uốn lớn hơn mômen chống uốn của vật liệu Điều này đảm bảo rằng động cơ hoạt động hiệu quả và khớp nối diễn ra một cách trơn tru.

Chọn hộp giảm tốc: LRF90-L2-20-S2-P2: Mặt bích 90mm,giảm tốc tỷ số truyền 1:20 Động cơ :ECMA-C20807-RS

Dòng: ASDA-B2 Điện áp 220VAC

Tốc độ định mức: 3000rpm

Tốc độ tối đa 17-bit

Bộ mã hoá quang học: >100MΩ, 500V

Phanh điện từ và con dấu dầu:80mm

Vật liệu chống điện:Keyway (có lỗ vít), không phanh, có dấu dầu

Lớp cách nhiệt: Class A (UL), Class B (CE)

Cấp độ bảo vệ:IP65

Nhiệt độ hoạt động: 0-40 °C Độ ẩm hoạt động: 20-90% RH

Tính toán lực ma sát

Lực ma sát lăn là lực cản trở sự lăn của các vật hình tròn, làm giảm chuyển động lăn Độ lớn của lực ma sát lăn thường nhỏ hơn so với các loại lực ma sát động khác.

=> Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác

Khi một vật lăn trên một vật khác, xuất hiện nơi tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn

Bảng 5.3 Hệ số ma sát trượt của vật liệu thông dụng

Mặt tiếp xúc μ Mặt tiếp xúc μ

Thép – săt ổ trượt có bôi trơn

Gỗ- gỗ Cao su - đât cứng Cao su – gang Nước đá – nước đá

Ta thấy bề mặt tiếp xúc của ống với con lăn là thép - thép nên ta chọn hệ số ma sát 0,18 Với lực đẩy 20 kN

N: áp lực μt: hệ số ma sát trượt

Lực ma sát đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, nhưng cũng gây ra một số tác hại như làm mòn bề mặt và cản trở chuyển động Do đó, việc giảm lực ma sát là cần thiết để hạn chế những ảnh hưởng tiêu cực này.

• Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn: Ví dụ như từ mặt uốn không có con lăn thành có con lăn

• Làm giảm ma sát tĩnh

• Thay đổi chất liệu: thay đổi tính chất của bề mặt sẽ giúp giảm ma sát

Để giảm tải trọng, cần hiểu rằng lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến tác động lên vật, điều này có nghĩa là nó cũng tỷ lệ thuận với trọng lượng của các vật.

Mô phỏng kết cấu trục

5.6.1 Mô phỏng trục của kết cấu 4 con lăn

Nhóm thực hiện mô phỏng bằng solidwords 2021

Hình 5.23 Cụm 4 con lăn Để mô phỏng trục ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Ta phân các mặt trên trục thành nhiều phần để thuận tiện cho việc chọn lực: bằng cách sử dung lệnh split

Bước 2 Chọn vật liệu và phân tích lực

Ta Fix 2 đầu vì khi làm việc tại 2 vị trí này cố định bằng cách bắt bulong chìm

49 Đặt lực tại vị trí có 2 ổ lăn với lực uốn ống: 𝑃 𝑢 = 618 N => lực tại vị trí mỗi ổ lăn là 309N

Hình 5.24 Phân tích lực chi tiết trục 10

Bước 3: Tiến hành chia lưới

Hình 5.25 Chia lưới chi tiết trục 10

Bước 4: Phân tích lực và kết quả

Hình 5.26 Mô phỏng ưng suất uốn của chi tiết trục 10

Hình 5.27 Mô phỏng ứng suất cắt của chi tiết trục 10

Từ 2 hình trên ta có thể thấy được với trục 10 thì chi tiết có thể chịu được lực uốn là 618N

Khi lực được đặt tại vị trí ổ lăn, tấm kẹp trên và tấm kẹp dưới tiếp xúc với lông đền sẽ chịu ứng suất uốn và ứng suất cắt lớn nhất Tại vị trí này, ứng suất uốn đạt 2,63 x 10^7 N/mm², trong khi ứng suất cắt là 1,04 x 10^-4 Pa.

Tại vị trí có ứng suất nhỏ nhất, nằm ở đầu của hai trục, ứng suất uốn đạt 5,09 x 10^3 N/mm², trong khi ứng suất cắt là 9,36 x 10^-8 Pa.

Trong trường hợp trục chịu lực quá giới hạn bền của trục thì trục 10 có biến dạng cong xuống

5.6.2 Mô phỏng trục của kết cấu 2 con lăn:

Nhóm thực hiện mô phỏng bằng solidwords 2021:

Hình 5.28 Cụm 2 con lăn Để mô phỏng trục ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Ta phân các mặt trên trục thành nhiều phần để thuận tiện cho việc chọn lực: bằng cách sử dung lệnh Split

Bước 2 Chọn vật liệu và phân tích lực

Ta Fix 2 đầu bằng cách sử dụng bulong chìm để cố định tại hai vị trí Lực tác động tại vị trí có hai ổ lăn trong quá trình uốn ống là 𝑃 𝑢 = 618 N, do đó lực tại mỗi ổ lăn sẽ được tính toán dựa trên giá trị này.

Hình 5.29 Phân tích lực chi tiết trục

Bước 3: Tiến hành chia lưới

Hình 5.30 Chia lưới chi tiết trục

Bước 4: Phân tích lực và kết quả

Hình 5.31 Mô phỏng ưng suất uốn của chi tiết

Hình 5.32 Mô phỏng ứng suất cắt của chi tiết

Từ 2 hình trên ta có thể thấy được với trục thì chi tiết có thể chịu được lực uốn là 618N

Khi lực được đặt tại vị trí ổ lăn, tấm kẹp trên và tấm kẹp dưới ở hai bên sẽ chịu ứng suất uốn và ứng suất cắt lớn nhất Ở vị trí này, ứng suất uốn đạt giá trị 1,23 x 10^7 N/mm², trong khi ứng suất cắt là 3,14 x 10^-5 Pa.

Tại vị trí có ứng suất nhỏ nhất, nằm ở đầu của 2 trục, ứng suất uốn đạt 1,25 x 10^3 N/mm², trong khi ứng suất cắt chỉ là 6,74 x 10^-9 Pa.

Trong trường hợp trục chịu lực quá giới hạn bền của trục thì trục có biến dạng cong xuống

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT

Chi tiết tấm trên (cụm 4 con lăn)

6.1.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết

Chức năng của chi tiết

Chi tiết này liên kết hai đầu trục của bộ con lăn và cố định bộ con lăn vào tấm tròn đầu uốn Lắp gắp bao gồm hai tấm trên và dưới để giữ chặt trục, với bốn cặp giữ hai tục.

Thiết kế chi tiết dễ dàng lắp ghép và tháo rời giữa tấm trên và tấm dưới là yếu tố quan trọng trong module con lăn Cụm chi tiết này giúp đảm bảo trục của con lăn hoạt động ổn định khi module con lăn hoạt động.

Trong cụm con lăn, tấm trên và tấm dưới có nhiều mặt cần gia công với độ chính xác khác nhau, bên cạnh đó cũng có nhiều bề mặt không cần gia công Tuy nhiên, trong chi tiết này, việc lắp ráp hai cụm con lăn lại với nhau và rãnh chứa con lăn là bề mặt làm việc chính.

Hình 6.2 Ảnh sau gia công

Tính công nghệ của chi tiết:

Từ bản vẽ chi tiết ta có thể thấy được:

Chi tiết đối xứng giúp dễ dàng trong quá trình lắp ráp Hầu hết các mặt phẳng của chi tiết được gia công bằng phương pháp phay Các lỗ bậc để bắt bulông có cấu trúc đơn giản, không yêu cầu rãnh hoặc hình dạng phức tạp Bề mặt lỗ liền mạch và các lỗ trên chi tiết có cấu trúc thông suốt với chiều dài ngắn.

Để tránh hiện tượng dao khoan, khoét, doa bị ăn dao lệch hướng, các lỗ cần được tạo ra không nghiêng so với mặt phẳng của vách Bề mặt lắp ghép hai cụm con lăn yêu cầu phải đảm bảo độ song song cho rãnh chứa con lăn.

Các lỗ ren và lỗ bậc đơn giản không đòi hỏi độ chính xác cao, vì vậy không cần sử dụng các phương pháp gia công phức tạp như doa hay mài Trong điều kiện làm việc, tải trọng tương đối nhẹ và không có va đập, do đó không cần vật liệu có độ bền cao Thép tấm S45C là loại vật liệu phù hợp và dễ dàng tìm kiếm để sử dụng trong trường hợp này.

Chọn độ cứng vật liệu là 160HB 𝜎 𝑏= 650𝑀𝑃𝑎 (570 − 690𝑀𝑃𝑎)

Tính khối lượng chi tiết:

Q: khối lượng chi tiết (kg)

V = 0,04 (𝑑𝑚 3 ): thể tích của chi tiết (tính qua phần mềm inventor)

𝛾: khối lượng riêng của vật liệu (𝛾 𝑡ℎé𝑝 = 7,85 𝑘𝑔/𝑑𝑚 3 )

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Có nhiều phương pháp tạo phôi khác nhau, vì vậy việc phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp là cần thiết để xác định phương pháp tạo phôi phù hợp nhất.

Dựa vào hình dạng phôi thì ta có thể thấy được chi tiết là dạng sản xuất đơn chiếc nên ta nên lựa chọn lại phôi cán

Gia công bề mặt 1 với độ bóng cao là cần thiết để chuẩn bị cho nguyên công sau, yêu cầu mặt phẳng đạt độ nhẵn bóng Rz = 6,3 và độ chính xác cấp 7 Mặt này được sử dụng để lắp ghép trục, do đó cần có độ chính xác cao để đảm bảo các chi tiết lắp ghép với nhau một cách chính xác Mặc dù độ bóng bề mặt và độ chính xác kích thước không cao, nhưng do kết cấu chi tiết, cần gia công rãnh song song với mặt 1 Các lỗ bậc để xỏ bulong được thiết kế lớn hơn bulông 0.5mm Vì không yêu cầu độ nhám cao, chỉ cần thực hiện nguyên công khoan mà không cần doa để tiết kiệm chi phí gia công.

Khi gia công các mặt 2 và 3, nên lựa chọn chỉ số Rz vì các bề mặt này sẽ tiếp xúc ma sát với con đội trong quá trình lắp ghép và cũng để làm chuẩn tinh phụ Đối với các bề mặt không yêu cầu lắp ghép, việc chọn chỉ số RzP sẽ giúp giảm chi phí gia công và dễ dàng hơn trong quá trình thực hiện.

Hình 6.3 Ảnh đánh số bề mặt gia công Bảng 6.1 thông số gia công tấm trên

Bước công nghệ cuối cùng

58mm 9 25 5 Phay Phay bán tinh

55mm 9 25 5 Phay Phay bán tinh

6.1.2 Thiết kế trình tự gia công

Chọn bề mặt 1, 2, 3 làm chuẩn tinh thống nhất là rất quan trọng trong quá trình lắp ghép bề mặt máy Việc này đảm bảo sự chính xác và giúp các chi tiết lắp ghép lại với nhau, từ đó giúp mô-đun con lăn hoạt động ổn định hơn.

Dễ gá đặt thuận tiện cho việc gia công các mặt còn lại Độ cứng vững cao

- Định vị: Chi tiết được định vị 5 bậc tự do, mặt đáy 3 bậc bằng mặt phẳng, 1 mặt bên được định vị 2 bậc bằng mặt phẳng

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên vừa định 2 bậc

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn máy: (tra bảng 9-38 sổ tay CNCTM, tập 3) chọn máy phay đứng 6H12 có công suất 7KW, n = 30 – 1500, 18 cấp

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu gắn 5 mảnh hợp kim cứng, vật liệu T15K6

- Đường kính dao D = 80mm, Số răng 5, tuổi bền dao T= 80 phút (5-126 STCNCTM tập 2)

- Chia bước: Nguyên công phay này được chia 3 bước Phay thô Z = 1,5mm, phay bán tinh Z = 0,5mm và phay tinh Z=0,2mm Chế độ cắt bước 1:

Định vị chi tiết được thực hiện với 6 bậc tự do, trong đó mặt đáy được định vị 2 bậc nhờ 2 phiến tỳ Mặt bên được định vị 3 bậc thông qua mặt phẳng, và một mặt bên khác được định vị 1 bậc bằng chốt tì.

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên định vị 3 bậc

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn máy: (tra bảng 9-38 sổ tay CNCTM, tập 3) chọn máy phay đứng 6H12 có công suất 7KW, n = 30 – 1500, 18 cấp

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu gắn 5 mảnh hợp kim cứng, vật liệu T15K6

- Đường kính dao D = 80mm, Số răng 5, tuổi bền dao T= 80phút (5-126 STCNCTM tập 2)

- Chia bước: Nguyên công phay này được chia 3 bước Phay thô Z = 1,5 mm, phay bán tinh Z = 0,5mm Chế độ cắt bước 1:

Định vị chi tiết bao gồm 6 bậc tự do, trong đó mặt đáy được định vị 2 bậc nhờ 2 phiến tỳ Mặt bên được định vị 3 bậc thông qua mặt phẳng, và 1 mặt bên còn lại được định vị bằng 1 chốt tì.

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên định vị 3 bậc

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn máy: (tra bảng 9-38 sổ tay CNCTM, tập 3) chọn máy phay đứng 6H12 có công suất 7KW, n = 30 – 1500, 18 cấp

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu gắn 5 mảnh hợp kim cứng, vật liệu T15K6

- Đường kính dao D = 80mm, Số răng 5, tuổi bền dao T= 80phút (5-126 STCNCTM tập 2)

- Chia bước: Nguyên công phay này được chia 3 bước Phay thô Z = 1,5 mm, phay bán tinh Z = 0,5 mm Chế độ cắt bước 1:

Định vị chi tiết được thực hiện với 6 bậc tự do, trong đó mặt đáy được cố định bằng 2 phiến tỳ, mặt bên được định vị với 3 bậc thông qua mặt phẳng, và thêm 1 chốt tì để đảm bảo sự ổn định cho mặt bên.

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên 3 định vị

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn dao: mũi khoan thép gió

- Đường kính mũi khoan D = 10,5mm, D = 6,5mm

- Chia bước: Nguyên công này được chia 3 bước Khoan mồi, Khoan lỗ D 10,5mm, Khoan lỗ D = 6,5mm Chế độ cắt bước 1:

E) Nguyên công 5: Phay biên dạng rãnh

Định vị chi tiết được thực hiện với 6 bậc tự do, trong đó mặt đáy được hỗ trợ 2 bậc nhờ 2 phiến tỳ Mặt bên được định vị 3 bậc thông qua mặt phẳng, trong khi mặt đối diện được cố định bằng 1 chốt tì.

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn dao: dao phay cầu

F) Nguyên công 6: Khoan lỗ, ta rô ren M3

Chi tiết được định vị với 6 bậc tự do, trong đó mặt đáy được định vị 3 bậc bằng mặt phẳng, mặt bên được định vị 2 bậc bằng 2 phiến tỳ, và mặt đối diện được định vị bằng 1 chốt tì.

• Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên

• Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

• Chọn dao: mũi khoan thép gió

• Đường kính mũi khoan D = 3,2mm, mũi taro M3

• Chia bước: Nguyên công này được chia 3 bước Khoan mồi, Khoan lỗ D = 3,2mm, taro ren M4

Chi tiết trục (cụm 4 con lăn)

6.2.1 Nghiên cứu, phân tích chi tiết

Chức năng của chi tiết

Chi tiết có vai trò cố định ổ bi và kết nối với các tấm cố định Trục được lắp chặt với ổ bi, vì vậy trong quá trình hoạt động sẽ hạn chế sự quay, trong khi chuyển động quay chủ yếu phát sinh từ vòng ngoài của ổ bi.

Hình 6.11 Trục sau gia công

Tính công nghệ của chi tiết:

Từ bản vẽ chi tiết, ta nhận thấy trục gia công có cấu trúc đơn giản với hai kích thước chính: đường kính và chiều dài Yêu cầu gia công độ nhám cần thiết để phù hợp với ổ bi và các khối vuông, đồng thời hai đầu trục cần được vát để lắp bulong chìm cố định Trong điều kiện làm việc, trục sẽ phải chịu tải trọng và ứng suất cắt ngang khi uốn ống.

Loại vật liệu phù hợp và dễ tìm kiếm thu mua là thép tấm S45C

Chọn độ cứng vật liệu là 160HB 𝜎 𝑏= 650𝑀𝑃𝑎 (570 − 690𝑀𝑃𝑎)

Tính khối lượng chi tiết:

Q: khối lượng chi tiết (kg)

V = 0,005 (𝑑𝑚 3 ): thể tích của chi tiết (tính qua phần mềm inventor)

𝛾: khối lượng riêng của vật liệu (𝛾 𝑡ℎé𝑝 = 7,85 𝑘𝑔/𝑑𝑚 3 )

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Có nhiều phương pháp tạo phôi khác nhau, vì vậy cần phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp để xác định phương pháp tạo phôi phù hợp nhất.

Để chế tạo chi tiết đơn chiếc, việc lựa chọn phôi cán là phù hợp do hình dạng chi tiết đơn giản và quy trình gia công chỉ diễn ra một lần.

Gia công bề mặt trục đạt độ nhám 1,6 nhằm lắp đặt vào các khối vuông cố định và ổ bi Cần vát mỏng hai đầu trục để thuận tiện cho việc bắt bulông, giúp hạn chế xoay.

6.2.2 Thiết kế trình tự gia công

Nguyên công 1: vát mặt, tiện, bo đầu

Nguyên công 2: đảo đầu tiếp tục vát mặt, tiện, bo đầu

Nguyên công 4: đảo đầu vát

Hình 6.12 Sơ đồ gá đặt NC 1,2

Hình 6.13 Sơ đồ gá đặt NC 3,4

• Định vị: Chi tiết được định vị 4 bậc tự do bằng mâm cắp 3 chấu

• Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 mâm cặp

• Chọn máy: Máy tiện MASCUT MA2560

+ Cấp tốc độ trục chính: 18

+ Phạm vi tốc độ trục chính n = 39 - 2800 vòng/phút

• Chọn dao: dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng T14K8 có 4 cạnh, góc nghiên chính

45 0 , (bảng 4 - 23, sổ tay CNCTM, tập 1)

• Chia bước: Nguyên công này được chia 4 bước: vạt mặt đầu, tiện thô trục, tiện tinh trục

Chi tiết con lăn (cụm 4 con lăn)

6.3.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết

Chức năng của chi tiết

Mỗi con lăn được kết nối với hai ổ bi qua vòng ngoài, giúp vòng ngoài ổ bi quay trong quá trình hoạt động Bề mặt tiếp xúc của mỗi con lăn với ống uốn được gọi là rãnh uốn, chịu trách nhiệm cho ma sát trong quá trình làm việc Khi kết hợp bốn con lăn, chúng tạo ra biên dạng tròn cho ống uốn đi qua.

Hình 6.14 Thiết kế con lăn

Hình 6.15 Con lăn sau gia công

Tính công nghệ của chi tiết:

Bản vẽ chi tiết yêu cầu gia công bề mặt rãnh uốn với độ nhám và độ bóng cao, nhằm tăng ma sát khi uốn ống và đảm bảo độ bền vững cho chi tiết Hai lỗ lắp ổ bi được thiết kế theo tiêu chuẩn với kích thước đường kính và chiều sâu phù hợp, đồng thời có vát cạnh xung quanh lỗ Điều kiện làm việc của trục bao gồm việc chịu tải trọng và ứng suất cắt ngang trong quá trình uốn ống.

Loại vật liệu phù hợp và dễ tìm kiếm thu mua là thép tấm S45C

Chọn độ cứng vật liệu là 160HB 𝜎 𝑏= 650𝑀𝑃𝑎 (570 − 690𝑀𝑃𝑎)

Tính khối lượng chi tiết:

Q: khối lượng chi tiết (kg)

V = 0,08 (𝑑𝑚 3 ): thể tích của chi tiết (tính qua phần mềm inventor)

𝛾: khối lượng riêng của vật liệu (𝛾 𝑡ℎé𝑝 = 7,85 𝑘𝑔/𝑑𝑚 3 )

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Có nhiều phương pháp để tạo phôi, vì vậy việc phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp là cần thiết để xác định phương pháp tạo phôi phù hợp nhất.

Để chế tạo chi tiết đơn chiếc, việc lựa chọn phôi cán là hợp lý do hình dạng của chi tiết đơn giản và chỉ cần gia công một lần.

Gia công bề mặt trục với độ nhám 1,6 để lắp vào các khối vuông cố định và ổ bi

Bảng 6.2 thông số gia công con lăn

Bước công nghệ cuối cùng

4,5mm 9 25 5 Tiện Tiện bán tinh

6.3.2 Thiết kế trình tự gia công

A) Nguyên công 1,2: tiện biên dạng con lăn

• Định vị: Chi tiết được định vị mặt đáy bằng 4 bậc tự do bằng mâm cặp 3 chấu

• Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng lực kẹp của mâm cặp

• Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

• Chọn dao: dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng T14K8 có 4 cạnh, góc nghiên chính

45 0 , (bảng 4 - 23, sổ tay CNCTM, tập 1)

• Chia bước: Nguyên công này gồm tiện mặt và tiện móc rãnh con lăn

• Đổi đầu và tiếp tục nguyên công 2

B) Nguyên công 1,2: khoan lỗ D30 và D22

• Định vị: Chi tiết được định vị mặt đáy bằng 3 bậc tự do bằng mặt phẳng

• Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 2 đòn kẹp từ trên xuống

• Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

• Chọn dao: mũi khoan thép gió

• Đường kính mũi khoan D = 22mm, D = 30mm

• Chia bước: Nguyên công này được chia 2 bước Khoan lỗ D = 22mm, Khoan lỗ D 30mm, Doa lỗ

Chi tiết tấm cố định hai con lăn

6.4.1 Nghiên cứu phân tích chi tiết

Chức năng của chi tiết

Chi tiết đóng vai trò kết nối hai đầu trục của bộ con lăn và cố định bộ con lăn vào tấm tròn đầu uốn Lắp ráp bao gồm hai tấm giữ cho hai trục, mỗi tấm có 8 lỗ bulong để cố định với tấm con lăn.

Điều kiện làm việc cho thấy tải trọng tương đối nhẹ và không có va đập, do đó không cần vật liệu có tính bền cao Thép tấm S45C là loại vật liệu phù hợp và dễ dàng tìm kiếm để sử dụng trong trường hợp này.

Chọn độ cứng vật liệu là 160HB 𝜎 𝑏= 650𝑀𝑃𝑎 (570 − 690𝑀𝑃𝑎)

Tính khối lượng chi tiết:

Q: khối lượng chi tiết (kg)

V = 0,2 (𝑑𝑚 3 ): thể tích của chi tiết (tính qua phần mềm inventor)

𝛾: khối lượng riêng của vật liệu (𝛾 𝑡ℎé𝑝 = 7,85 𝑘𝑔/𝑑𝑚 3 )

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Có nhiều phương pháp để tạo phôi, vì vậy cần phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp để xác định phương pháp tạo phôi phù hợp nhất.

Dựa vào hình dạng phôi thì ta có thể thấy được chi tiết là dạng sản xuất đơn chiếc nên ta nên lựa chọn lại phôi cán

Gia công bề mặt đáy là bước quan trọng để tạo chuẩn tinh cho nguyên công tiếp theo, yêu cầu đạt độ nhẵn bóng Rz = 25 và độ chính xác cấp 9 Phương pháp gia công chủ yếu bao gồm phay mặt và khoan lỗ, trong đó lỗ được thiết kế để lắp ghép với trục có yêu cầu độ nhám 6,3.

Chọn bề mặt bao xung quanh làm chuẩn tinh thống nhất là rất quan trọng trong quá trình lắp ghép máy Điều này đảm bảo các chi tiết được lắp ghép chính xác, giúp mô-đun con lăn hoạt động ổn định hơn.

Dễ gá đặt thuận tiện cho việc gia công các mặt còn lại Độ cứng vững cao

6.4.2 Thiết kế trình tự gia công

Hình 6.20 Phay hai mặt đáy

- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do, mặt đáy 3 bậc bằng mặt phẳng, mặt bên được định vị 2 bậc bằng 2 phiến tỳ

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu gắn 5 mảnh hợp kim cứng, vật liệu T15K6

- Đường kính dao D = 80mm, Số răng 5, tuổi bền dao T= 80phút (5-126 STCNCTM tập 2)

- Chia bước: Mỗi nguyên công phay này được chia 2 bước Phay thô Z = 1,5-2 mm, phay bán tinh Z = 0,5mm Chế độ cắt bước 1:

B) Nguyên công 3,4,5,6: Phay bốn bề mặt xung quanh

Các bề mặt này có bước gá đặt tương tự nhau và có hai bước gia công là phay thô và phay bán tinh

- Định vị: Chi tiết được định vị 6 bậc tự do, mặt đáy định vị bằng 2 phiến tỳ, mặt bên được định vị 3 bậc bằng mặt phẳng

- Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ngược hướng với mặt bên

- Trong đó n là chiều của dao còn s là chiều tịnh tiến của dao

- Chọn dao: chọn dao phay mặt đầu gắn 5 mảnh hợp kim cứng, vật liệu T15K6

- Đường kính dao D = 80mm, Số răng 5, tuổi bền dao T= 80phút (5-126 STCNCTM tập 2)

- Chia bước: Nguyên công phay này được chia 3 bước Phay thô Z = 1,5-2 mm, phay bán tinh Z = 0,5mm Chế độ cắt bước 1:

- Định vị: Chi tiết được định vị bằng mặt phẳng ở dưới

- Kẹp chặt:Kẹp chặt bằng 1 đòn kẹp ở NC 7 và 2 đòn kẹp từ trên xuống ở NC 8

- Chọn dao: mũi khoan thép gió

Chia bước: Mỗi Nguyên công này được chia 2 bước Khoan mồi, Khoan lỗ

Chi tiết ống định hướng

• Phôi ống rỗng phi 22, dày 1mm và dài 2m

• Định vị: Chi tiết được định vị bằng rãnh trên đồ gá

• Kẹp chặt: Kẹp chặt bằng 4 đòn kẹp từ trên xuống

• Chọn máy: chọn máy phay đứng Manford 4KS có công suất động cơ 3kW, Chọn hiệu suất 0,8 suy ra công suất máy là 3.0,8 = 2,4 kW; n = 31,5 - 1800(vg/ph)

• Chọn dao: Dao phay ngón thép gió đuôi trụ (bảng 4-65 STCNCTM tập 1)

• Đường kính mũi dao D = 8mm

Chế độ cắt: tmm, S0mm/p, nG5v/p, N=0.8kW

Tấm đẩy ống

Phôi: sử dụng tấm đẩy đã có sẵn

Máy: Sử dụng máy phay đứng Manford 4KS ở xưởng thực hành nghề

- Phay rãnh với dao phay ngón M3

- Khoan và taro lỗ ren M4

- Khoan mở rộng lỗ giữa của tấm đẩy với phi 24

Hình 6.25 Bản vẽ tấm đẩy

LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM

Lắp ráp đầu uốn

Lắp ráp là giai đoạn cuối cùng trong quy trình công nghệ, đòi hỏi độ chính xác cao vì ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng ống uốn Sau khi gia công các chi tiết phi tiêu chuẩn, cần tiến hành đo kiểm kích thước và lắp thử theo cụm để kiểm tra sai lệch Nếu phát hiện chi tiết sai kích thước, cần liên hệ ngay với bên gia công để chỉnh sửa Khi kích thước đã đảm bảo, tiến hành lắp ráp trên máy bằng cách ghép các chi tiết tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn thành cụm, sau đó lắp các cụm này lại để hoàn thiện máy uốn ống.

Bảng 7.1 Bảng kê chi tiết cụm 4 con lăn

Con Lăn 4 Thép Trong đó sẽ chia làm 2 cặp con lăn có kích thước khác khác nhau về bề rộng

Cần bảo quản bề mặt uốn của con lăn không bị gỉ sét

Trục 4 Thép Trục vát bắt bu lông để hạn chế xoay

Gối đỡ 8 Thép Gối đỡ trên có bắt lỗ bulông chìm

Mỗi loại trên và dưới sẽ có 2 cặp kích thước khác nhau Ổ bi 8 Gcr15 Mã 62002RS

Bu lông lục giác chìm

Quy trình lắp ráp module 4 con lăn:

Bước 1: lắp ổ lăn, con lăn

- Bôi dầu vào lỗ ổ lăn và vệ sinh sạch ba via trong lỗ con lăn

- Lắp ổ lăn vào con lăn

- Mỗi con lăn sẽ gồm hai ổ lăn

Bước 2: lắp trục ổ lăn và con đội

- Bôi dầu cho trục con lăn

Lắp trục con lăn vào vị trí, sau đó sử dụng 2 vòng đệm có kích thước vòng ngoài nhỏ hơn kích thước vòng ngoài của ổ lăn để lắp đặt hai bên con lăn Điều này giúp giảm ma sát giữa con lăn và bề mặt tấm cố định vuông.

Hình 7.2 Lắp trục và con đội

Bước 3: đặt các gối đỡ dưới vào mặt di động

- Vệ sinh bề mặt tấm di động để đặt gối đỡ

- Đặt các gối đỡ dưới sao cho các lỗ bắt bu lông đồng tâm với các lỗ trên mặt di động

- Kiểm tra vị trí các gối đỡ, chỉnh cho các gối đỡ ngay ngắn, không lệch

Hình 7.3 Lắp gối đỡ dưới

Bước 4: đặt cụm chi tiết con lăn, ổ lăn, trục vào các rãnh giữa các gối đỡ

Đặt các con lăn đã lắp ổ lăn và trục vào gối đỡ, đảm bảo rằng các trục không chạm vào nhau và các cạnh của ổ lăn cũng không tiếp xúc.

- Biên dạng được hình thành giữa 4 rãnh của ổ lăn là hình tròn có kích thước bằng với đường kính ngoài của ống bị uốn

Hình 7.4 Đặt con lăn vào gối đỡ

- Chỉnh hướng mặt vát trục để có thể lắp bu lông chìm

Hình 7.5 Sau khi đặt con lăn vào gối đỡ

Bước 5: lắp các gối đỡ bên trên vào cụm chi tiết

Lắp gối đỡ bên trên vào cụm chi tiết đã lắp ráp, đảm bảo các lỗ trên gối đỡ bên trên đồng tâm với các lỗ của gối đỡ bên dưới.

- Lắp các gối đỡ bên trên đối xứng nhau, các trục nằm trong rãnh của gối đỡ

- Kiểm tra độ hở giữa gối đỡ trên và dưới

Hình 7.6 Lắp gối đỡ trên

Bước 6: Lắp bu lông vào cụm

- Lắp bulong ở trên, kiểm tra độ khít giữa các bulong và gối đỡ

- Lật mặt và siết đai ốc ở dưới

Hình 7.8 Sau khi lắp bulong

Bước 7: Lắp chân khớp cầu

Mỗi chân khớp cầu bao gồm một thanh ren và một khớp cầu Khi lắp đặt chân khớp cầu, cần lật ngược mặt con lăn xuống để các lỗ nghiêng hướng ra ngoài.

- Cần siết bulông đều ở tất cả các chân để đảm bảo lắp ráp được chính xác như đã thiết kế

Hình 7.11 Lắp chân khớp cầu

Hình 7.12 Sáu chân sau khi lắp

Cụm 2 con lăn sẽ sử dụng chung bộ bulong đai ốc với cụm 4 con lăn

Bảng 7.2 Bảng kê chi tiết cụm 2 con lăn

Con Lăn 2 Thép Cần bảo quản bề mặt rãnh uốn của con lăn tránh bị va đập và không bị gỉ sét

Trục 2 Thép Trục vát bắt bu lông để hạn chế xoay

Gối đỡ 2 Thép Vệ sinh lỗ bulong và lỗ bắt trục trước khi lắp Ổ bi 8 Gcr15 Mã 63022RS

Quy trình lắp ráp module 4 con lăn:

Bước 1: lắp 1 ổ bi vào con lăn

Hình 7.13 Lắp ổ bi và con lăn

Bước 2: lắp trục và con lăn vào gối đỡ 1

- Lắp trục vào 1 gối đỡ và chêm lông đền sau đó đặt cụm con lăn vào trục gối đỡ thứ 1

Hình 7.14 Đặt cụm con lăn vào gối đỡ

Bước 3: Lắp gối đỡ thứ 2

- Lắp gối đỡ 2 vào cụm, dùng búa mềm gõ để lắp ghép khít với nhau

Bước 3: Lắp vào tấm di động và bắt bu lông

- Lắp cụm con lăn vào tấm di động và điều chỉnh sao cho các lỗ bulong trên gối đỡ khớp với lỗ ở tấm di động

- Sau khi lỗ đã khớp thì tiến hành lắp bulong

Hình 7.16 Đặt gối đỡ vào tấm di động

Bước 4: lắp chân khớp cầu

Mỗi chân khớp cầu bao gồm một thanh ren và một khớp cầu Khi lắp đặt chân khớp cầu, cần lật ngược mặt con lăn xuống để các lỗ nghiêng hướng ra ngoài.

- Cần siết bulông đều ở tất cả các chân để đảm bảo lắp ráp được chính xác như đã thiết kế

Hình 7.18 Lắp chân khớp cầu

Hình 7.19 Sau khi lắp xong

7.1.3 Lắp ráp cụm con lăn vào phần đầu máy

- Đưa tấm con lăn lên vị trí phần đầu máy, lúc này các chân khớp cầu trên máy phảy điều chỉnh theo chiều dài như nhau

- Nâng lên cao sao cho bề mặt tấm con lăn và bề mặt máy song song, lỗ con lăn thẳng với ống công xôn

- Điều chỉnh 6 chân khớp cầu ở vị trí bằng nhau và vặn ren từ từ cho mỗi chân vô đều

- Vặn chặt để điều chỉnh sáu chân đều nhau theo thiết kế

Hình 7.20 Siết bulong khớp cầu

Hình 7.21 Cụm 2 con lăn sau khi lắp

Hình 7.22 Cụm 4 con lăn sau khi lắp

Bước 5: Lắp công tắc hành trình và dụng cụ đo

Lắp đặt công tắc hành trình trên tấm trượt với mỗi tấm bao gồm hai công tắc hành trình cho cả hai chiều đi và về Công tắc hành trình này đảm bảo trục vít me tự động dừng lại khi đến cuối hành trình, giúp bảo vệ cơ cấu máy khỏi hư hại.

- Lắp thân thước quang trên khung máy song song với phương của các trục chuyển động

- Lắp đầu đọc di chuyển của thước quang với trục bằng một bulong và hai khối kẹp

- Sử dụng bộ thước quang và đầu đọc để xác định hành trình di chuyển của trục động cơ

- Khoảng di chuyển cho phép theo hành trình đo trên bộ đọc của sáu trục chuyển động là 50

- Thước quang SINO KA300-70 với hành trình đo là 70mm

Hình 7.25 Bộ đọc thước quang

Hình 7.26 Lắp công tắc hành trình

Hình 7.27 Công tắc hành trình

Thử nghiệm và đánh giá

Nguyên lí chuyển động để lập trình tiến hành thực nghiệm:

Chân chuyển động được di chuyển theo cặp khi ta muốn mặt uốn di chuyển lên xuống qua lại

Cặp 3 gồm chân 5 và chân 6, có nhiệm vụ điều chỉnh mặt di chuyển lên xuống Cụ thể, khi chân 1, 2, 3, 4 di chuyển theo phương Z vào hoặc ra, thì chân 5 và 6 sẽ di chuyển theo phương Z theo hướng ngược lại.

Để tạo ra mặt uốn xoay, cần giữ cố định hai chân đối xứng Chẳng hạn, khi chân 3 và 6 được giữ cố định, trong khi chân 1 và 2 di chuyển theo phương Z ra ngoài, thì chân 4 và 5 di chuyển theo phương Z vào trong Kết quả là mặt uốn sẽ xoay quanh đoạn thẳng nối giữa chân 3 và 6.

Giới hạn chuyển động của máy khi 2 cặp chân chuyển động lệnh nhau là 5,5mm

Hình 7.28 Phân tích chuyển động

Hình 7.29 Thông số điều khiển

Tốc độ đẩy ống uốn theo trục Z là 1000mm/p

Tốc độ 6 chân khớp cầu tịnh tiến là 10mm/p

Kích thước tối đa của ống uốn là 2,5m

Khoảng cách giữa trục công xôn và bề mặt uốn ban ở vị trí ban đầu là 20mm

Bảng 7.3 Kết quả uốn hai con lăn

- Ống uốn qua con lăn ma sát tương đối ổn định Ống đi ra liên tục và không bị ngắt quãng

Tấm con lăn được thiết kế sao cho không lệch quá nhiều với tâm ống công xôn, đảm bảo rằng cả hai con lăn đều có sự ma sát đồng đều mà không bị lệch về một bên.

- Cụm hai con sẽ bị hạn chế về phương uốn của ống nếu uốn về vị trí giữa hai con lăn

Bảng 7.4 Kết quả uốn bốn con lăn

- Ống uốn di chuyển ma sát qua 4 con lăn ít trơn tru hơn 2 con lăn

- Vì khi ống hướng xuống hoặc lên về một hướng thì số lượng con lăn quay không đảm bảo đủ 4 con

- Do kết cấu 4 con lăn có độ hở lớn hơn hai con

- Tuy nhiên cụm 4 con lăn sẽ hổ trợ uốn được nhiều phương hơn cụm hai con lăn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sau khi hoàn thành ĐATN, nhóm đã đạt được các mục tiêu đề ra, bao gồm việc ứng dụng kiến thức từ các môn học vào quá trình thực hiện đồ án, như chế tạo và thiết kế máy cùng với dung sai kỹ thuật đo Ngoài ra, nhóm cũng áp dụng phương pháp nghiên cứu phân tích và tổng hợp về các loại máy uốn cũng như các phương pháp tạo hình đầu máy uốn.

Sản phẩm được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế trong các đồ án của sinh viên, với sự hỗ trợ thiết bị từ nhà trường.

Sản phẩm được phát triển từ máy cũ và có tiềm năng cải tiến trong tương lai Trong quá trình thực hiện, chúng tôi đã sử dụng các công cụ kỹ thuật như dụng cụ đo, máy khoan và máy mài, cùng với phần mềm thiết kế Inventor và xuất bản bản vẽ qua AutoCAD.

Kết quả của sản phẩm có thể ứng dụng để các nhóm thực hiện đồ án sau tiếp tục nghiên cứu phát triển

Kết quả nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đã đạt dược sản phẩm cụ thể sau:

- Phần đầu máy uốn ống sử dụng con lăn giảm ma sát

- Hai thiết kế cụm hai con lăn và bốn con lăn

- Máy hoạt động được, nhưng chỉ ở giai đoạn thử nghiệm

- Cụm con lăn ma sát hạn chế được những sai lệch về hình dạng ống uốn

- Bộ đẩy ống được chỉnh sửa để phù hợp với việc đẩy ống phi 10

Ngày đăng: 14/11/2023, 16:04

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN