Thiết kế máy uốn ống thuỷ lực

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG Từ xa xưa, vật liệu kim loại là nền tảng của nền văn minh nhân loại từ khi conngười biết sử

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY UỐN ỐNG

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

1 Thuyết minh (gồm 6 chương và tổng số trang là 99)

Chương I: Tổng quan về máy uốn ống hiện nay

Chương II: lựa chọn phương án thiết kế

Chương III: Thiết kế hệ thống truyền động cho máy

Chương IV: Thiết kế tính toán động học

Chương V: Thiết kế chi tiết máy

Chương VI: thiết kế hệ thống thuỷ lực

2 Bản vẻ

2.1 Bản vẽ 2D

4 Thời gian thực hiện:

 Ngày giao nhiệm vụ 18/01/2021

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Ngô Tấn Thống

1 Tên đề tài:

- Thiết Kế Máy Uốn Ống Thuỷ Lực

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

‐ Bán kính uốn nhỏ nhất của máy: R = 110 mm

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nội dung chính gồm có 6 chương (99 trang)+ Chương 1: tổng quan về máy uốn ống hiện nay+ Chương 2: lựa chọn phương án thiết kế

+ Chương 3: thiết kế hệ thống truyền động cho máy+ Chương 4: thiết kế tính toán động học

+ Chương 5: thiết kế chi tiết máy+ Chương 6: thiết kế hệ thống thuỷ lực

trình àm đồ án, nhưng em vẫn gặp không ít khó khăn và trở ngại do vốn kiến thức củabản thân vẫn còn hạn chế Dù khó khăn là thế nhưng với sự tận tâm và lòng nhiệthuyết của Thầy đã tiếp thêm năng lượng, tinh thần và một niềm tin mãnh liệt để hômnay em đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp một cách tốt nhất.

Với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thần gửi lời cám ơn đến Ban GiámHiệu, toàn thể các quý Thầy, Cô trong khoa và bộ môn của Trường Đại Học Sư Phạm

Kỹ Thuật Nẵng đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường Đặc biệt

là Thầy Th.S Ngô Tấn Thống – Giảng viên hướng dẫn đồ án tốt nghiệp của em.

Sau cùng em cám ơn gia đình người thân đã luôn bên cạnh và ủng hộ động viên.Cảm ơn tất cả các bạn bè trong lớp và trong trường đã cùng gắn bó học tập và giúp đỡ

em trong suốt thời gian vừa qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệpnày

Em chân thành cám ơn!

Đà nẵng, ngày 15 tháng 08 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Hảo

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp “ Thiết KếMáy Uốn Ống Thuỷ Lực” là trung thực và không có bất kỳ sự sao chép hay sử dụng đểbảo vệ một học vị nào Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lý luận cũngnhư tính toán thiết kế cho đồ án đều được trích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồn góc rõ ràng

và được phép công bố

Đà nẵng, ngày 15 tháng 08 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Hảo

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

LỜI NÓI ĐẦU 6

CAM ĐOAN 7

MỤC LỤC 8

DANH MỤC HÌNH 1

DANH MỤC BẢNG 4

MỞ ĐẦU 5

1 Lí do chọn đề tài 5

2 Mục đích cần đạt được của đề tài 5

3 Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu 5

4 Khả năng ứng dụng của đề tài 6

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY 7

1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG 7

1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 10

1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới 10

1.2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ở nước ta 14

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 16

2.1 CÁC YÊU CẦU VỚI MÁY UỐN ỐNG CẦN THIẾT 16

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả khi sử dụng 16

2.1.2 Khả năng làm việc 17

2.1.3 Độ tin cậy 19

2.1.4 An toàn trong sử dụng 19

2.2.1 Phương án 1: cơ cấu truyền lực bàng tay 20

2.2.2 Phương án 2: cơ cấu truyền lực bằng động cơ (hộp giảm tốc) 20

2.2.3 Phương án 3: cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 21

2.2.4 Phương án 4: cơ cấu truyền lực bằng khí nén 23

2.2.5 Một số phương pháp uốn 24

2.2.6 Chọn phương án truyền động và phương pháp uốn 27

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY 28

3.1 SƠ LƯỢC VỀ CƠ CHẾ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 28

3.2 PHÂN LOẠI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 29

3.2.1 Phân loại theo đặc điểm hình học và chức năng 29

3.2.2 Truyền động bằng bánh răng trụ 32

3.2.3 Truyền động bằng bánh răng thanh răng 36

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 38

4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 38

4.1.1 mô tả quá trình uốn ống 38

4.1.2 một số đặc điểm của quá trình uốn 39

4.1.3 Quá trình biến dạng dẻo của kim loại 41

4.2 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 42

4.2.1 bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn 42

4.2.2 Chiều dài phôi uốn 43

4.2.3 Thiết kế khuôn uốn 45

4.2.4 Phân tích và tính toán lực uốn 50

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 54

5.1 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG -THANH RĂNG 54

5.1.1 Nguyên lí làm việc của bộ truyền 54

5.1.2 Tính toán thiết kế 54

5.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 57

5.3.6 Tính toán thời gian gia công cơ bản 80

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ HỆ TỐNG THỦY LỰC 86

6.1 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 86

6.1.1 Sơ đồ 86

6.1.2 Nguyên lý hoạt động của mạch 86

6.2 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 87

6.2.1 Tính toán thiết kế xylanh thủy lực 3 87

6.2.2 Tính toán thiết kế xylanh 1 và xylanh 2 89

6.3 CHỌN DẦU 91

6.4 CHỌN ỐNG DẪN, ỐNG NỐI 92

6.5 TÍNH TỔN THẤT ÁP SUẤT 93

6.5.1 Các dạng tổn thất 93

6.5.2 Tổn thất theo chiều dài của đường ống 94

6.5.3 Tổn thất áp suất 94

6.5.4 Tính toán 95

6.6 BƠM, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ CÁC CỤM KHÁC 96

6.6.1 Bơm 96

6.6.2 Chọn động cơ 96

6.6.3 Bộ lọc dầu 97

6.6.4 Bể chưa dầu 97

KẾT LUẬN 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Thép ống được dùng trong xây dựng dân dụng 8

Hình 1.2 Thép ống được xây dựng cầu đi bộ 9

Hình 1.3 Thép ống được dùng trong xây dựng cầu đường 9

Hình 1.4 Thép ống sử dụng trong trang trí nội thất 9

Hình 1.5 là máy uốn ống CNC – 130S2 - 6A 11

Hình 1.6 máy uốn ống bán tự động NC 38TSQ 12

Hình 1.7 máy uốn ống bán tự động 12

Hình 1.8 máy uốn ống điện thủy lực RAPID T100M 13

Hình 1.9 cơ cấu uốn ống hoàn toàn bằng tay và các loại ống có thể gia công 13

Hình 1.10 Máy Uốn Sắt Thủy Lực Phi 25 do Việt Nam sản xuất 15

Hình 2.1 Uốn nguội bằng phương pháp thủ công 19

Hình 2.2 cơ cấu truyền lực bằng tay 20

Hình 2.3 sơ đồ cơ cấu truyền lực bàng động cơ 21

Hình 2.4 cơ cấu truyền lực bằng thủy lực 22

Hình 2.5 nguyên lý hoạt động của khuôn uốn 22

Hình 2.6 cơ cấu truyền lực bằng khí nén 23

Hình 2.7 uốn do áp lực đẩy của khuôn (ram bending) 24

Hình 2.8 Uốn ống kiểu chày uốn 25

Hình 2.9 Máy uốn ống kiểu trục lăn 26

Hình 3.1 Cơ chế truyền động bánh răng 28

Hình 3.2 Cơ chế truyền động bánh răng thẳng 29

Hình 3.3 Truyền động giữa các trục song song 29

Hình 3.4 Truyền động giữa các trục cắt nhau 30

Hình 3.5 Truyền động các trục chéo nhau 30

Hình 3.6 Cấu tạo bánh răng hành tinh 31

Hình 3.7 Truyền động bánh răng thẳng 31

Hình 3.8 Truyền động bánh răng nghiêng 32

Hình 4.4 Nếp nhăn được hình thành sau khi uốn 41

Hình 4.5 Giãn đồ ứng suất biến dạng 42

Hình 4.6 Kích thước của ống 44

Hình 4.7 khuôn quay 46

Hình 4.8 khuôn áp lực 47

Hình 4.9 khuôn kẹp 48

Hình 4.10 Đế quay khuôn kẹp 48

Hình 4.11 Kết cấu sống trượt đuôi én 50

Hình 4.12 Sơ đồ phân tích lực uốn 50

Hình 4.13 Sơ đồ lực tương đương 51

Hình 4.14 Sơ đồ tính toán lực kẹp 53

Hình 5.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 57

Hình 5.2 Sơ đồ lực tác dụng lên trục trong mặt phẳng yoz 58

Hình 5.3 Biểu đồ momen uốn Mx 59

Hình 5.4 Sơ đồ lực trong mặt zox 59

Hình 5.5 Biểu đồ momenMy 60

Hình 5.6 Biểu đồ momen xoắn T 60

Hình 5.7 Kích thước sơ bộ của trục 61

Hình 5.8 Bản vẽ chi tiết 66

Hình 5.9 Nguyên công 1 69

Hình 5.10 Nguyên công 2 69

Hình 5.11 Nguyên công 3 70

Hình 5.12 Nguyên công 4 70

Hình 5.13 Nguyên công 5 71

Hình 5.14 Nguyên công 6 71

Hình 6.1 Sơ đồ mạch thủy lực 86 Hình 6.2 Kết cấu xylanh hai đầu 88 Hình 6.3 Kết cấu xylanh 1 đầu tác động kép 90

Bảng 5.2 Đường kính trục tại các tiết diện 61

Bảng 5.3 Trị số mô men cản và ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm 62

Bảng 5.4 Hệ số kích thước ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục 62

Bảng 5.5 Tỉ số Kσσ /εσ ; Kστ /ετ 62

Bảng 5.6 Hệ số tăng dần bề mặt 63

Bảng 5.7 Kết quả kiểm nghiệm theo độ bền tải 63

Bảng 5.8 Trị số ứng suất đối với từng tiết diện 63

Bảng 5.9 Kết quả kiểm nghiệm then 64

Bảng 5.10 Hàm lượng hóa học của thép SKD11 65

Bảng 5.11 Đặc tính vật liệu của thép SKD11 65

Bảng 5.12 Lượng dư bề mặt lỗ 75

Bảng 5.13 Lượng dư của các mặt còn lại 75

Bảng 5.14 Thông số chế độ cắt lỗ bậc 20 78

Bảng 5.15 Thông số chế độ cắt NC1 78

Bảng 5.16 Thông số chế độ cắt NC2 78

Bảng 5.17 Thông số chế độ cắt NC3 79

Bảng 5.18 Thông số chế độ cắt NC4 79

Bảng 5.19 Thông số chế độ cắt NC5 79

Bảng 5.20 Thông số chế độ cắt NC6 80

Bảng 5.21 Thông số chế độ cắt NC7 80

Bảng 5.22 Thông số tính toán thời gian gia công 81

Bảng 6.1 Thông số động lực học của xy lanh 88

Bảng 6.2 Hệ số remold trong đường ống dẫn 94

Bảng 6.3 Kết quả tính tổn thất áp suất trong đường ống 95

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong xu thế Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa hiện nay, Khoa học - Kỹ thuật pháttriển ngày càng nhanh chóng, đang góp phần nâng cao năng suất lao động, thay thếdần sức lao động của con người Sự phát triển này đã dẫn đến rất nhiều chủng loại máymóc ra đời nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người Trong đó, máy uốn đã

và đang được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng.Trong ngành xây dựng trước đây, việc uốn các chi tiết sản phẩm thép chủ yếu làmbằng tay, vừa tốn thời gian, vừa tốn nhiều sức lao động của người công nhân nhưngnăng suất, hiệu quả mang lại là không cao Ngày nay với sự hỗ trợ của máy móc, côngviệc trở nên nhẹ nhàng hơn và năng suất cũng tăng lên gấp bội Do đó giảm được chiphí sản xuất trong ngành xây dựng

Trên thị trường đã có nhiều loại máy uốn khác nhau, từ thủ công, bán tự động chođến tự động Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy uốn khác nhau, nhưng hầuhết là sản phẩm được nhập khẩu từ bên ngoài nên đôi lúc nhu cầu của khách hàng cònnhiều hạn chế và đặc biệt là giá thành còn rất cao Việc chế tạo máy uốn trong nước sẽlàm hạ giá thành sản phẩm rất nhiều, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thịtrường trong nước so với thị trường thế giới trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất máymóc, thiết bị

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn thépphục vụ cho nhu cầu của xã hội là rất cần thiết, đồng thời cùng với sự định hướng và

hướng dẫn của Thầy Th.S Ngô Tấn Thống em đã chọn đề “ Thiết kế máy uốn ống thủy lực” làm đồ án tốt nghiệp của mình.

2 Mục đích cần đạt được của đề tài

- Giải quyết và làm rõ được các kiến thức liên quan đến gia công biến dạng dẻo vàquá trình uốn

- Đề xuất được các phương án khả thi trong quá trình tính toán, thiết kế chi tiết,biện luận để có được phương án tối ưu

- Làm nổi bật được chức năng, công dụng của chi tiết trong quá trình làm việc

- Giải quyết triệt để bài toán tính toán, thiết kế và gia công chi tiết, máy theophương án đã chọn

- Xây dựng được một cơ sở học liệu phục vụ quá trình học tập và nghiên cứu chocác sinh viên trong Nhà trường theo chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy

- Đề xuất được khả năng ứng dụng và phát triển của đề tài trên thực tế

3 Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết

+ Căn cứ trên các tài liệu chuyên ngành liên quan, các giáo trình kỹ thuật hiện có.+ Căn cứ theo các nguồn tài liệu trên Internet, các bài viết được đề cập của cácchuyên gia, tác giả trong và ngoài nước

+ Căn cứ trên các kết quả, nghiên cứu trước đó để giải quyết một cách triệt để hơn

- Phương pháp thực nghiệm

+ Tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất tại xưởng gia công cơ khí để có được

chuyên ngành.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG HIỆN NAY

1.1 ỨNG DỤNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THÉP TRONG ĐỜI SỐNG

Từ xa xưa, vật liệu kim loại là nền tảng của nền văn minh nhân loại từ khi conngười biết sử dụng đồ đồng, đồ ắt thì tổ tiên chúng ta đã có những giai đoạn phát triểnnhanh chóng tạo nền tảng khoa học kĩ thuật phát triển, có những bước đột phá mới.Ngày nay sắt, thép là một dụng cụ không thể thiếu đối với con người, chúng ta có thể

dễ dàng nhìn thấy chúng khắp mọi nơi trên các thiết bị của xe ô tô, tàu thủy, máy bay,nhà cửa hay đồ dùng gia đình, có thể nói tầm quan trọng của sắt thép đối với conngười là rất lớn

Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ những năm 90 trở lại đâyviệc sử dụng các kết cấu trong công trình bằng thép đã có những tiến bộ nhanh chóng

và vượt bậc Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, cầu đường, dàn khoan, đã ứngdụng thành công các sản phẩm kết cấu thép

Nhận thức được tầm quan trọng của sắt, thép trong xây dựng cũng như nền pháttriển công nghiệp hiện nay Bộ Giao Thông Vận Tải chỉ đạo một mặt nghiên cứu kếtcấu thép, đồng thời phải thường xuyên học hỏi và cập nhật công nghệ tiên tiến của cácnước phát triển Để sử dụng cho những mục đích đó, thép hình và đặc biệt là thép ốngđược sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp va trong xây dựng nội thất với rấtniều chủng loại ông khác nhau có đường kính cũng như vật liệu rất đa dạng

ở nước ta thép ống được sử dụng rất nhiều không chỉ trong nền công nghiệp màcòn được sử dụng trong trang trí nội thất, xây dựng rất là rộng rãi Theo thống kê củangành công nghiệp ô tô chỉ riêng hãng Toyota thì một loại ống dẫn nước làm mát chođộng cơ với hình dạng gồm 3 chỗ uốn với 3 bán kính cong khác nhau thì theo đơn đặthàng cũng đã đạt 10.000 sản phẩm/năm Như vậy từ số liệu trên cho ta thấy ở ViệtNam hiện nay nhu cầu sử dụng thép ống là rất lớn Nếu lấy trung bình thì cả nước tacần tối thiểu là 90.000sp/năm, cho 9 công ty lớn lắp ráp và sản xuất ô tô tại Việt Namnhư Ford, Misubishi, Honda, những số liệu này cũng cho ta thấy một loại ống màcần số lượng ống đáng kể như trên thì trong một chiếc ô tô có rất nhiều loại ống vớihình dạng và kích thước khác nhau, chưa kể đến các ngành giao thông khác như tàuthủy, tào hỏa, máy bay thì lượng ống cung cấp cho các công ty này lớn đến mức nàotuy nhiên hiện nay theo thống kê của bộ xây dựng thì các loại ống này chủ yếu là nhậpkhẩu

Theo tư liệu của các nhà máy chế tạo công nghiệp thì trong một dự án chế tạo mộtthiết bị dây chuyền thì cần ít nhất 20 chủng loại ống khác nhau mỗi chủng loại cókhoảng hơn 4000 chi tiết với các đường kính cong và góc uốn khác nhau Nếu mang ranước ngoài gia công cũng như đầu tư máy uốn hiện đại thì chi phí đầu tư lớn, trong khicác nhà thiết kế sử dụng máy móc có sẵn trên thị trường làm sản phẩm có độ chính xácrất thấp, chất lượng sản phẩm kém, không có thẩm mĩ vì vậy hầu hết vốn đầu tư chocác dự án này thuộc về các công ty nước ngoài do sản phẩm họ có chất lượng cao hơn

Hình 1.1 Th ép ống

Hình 1.3 Thép ống được dùng trong xây dựng cầu đường

Hình 1.4 Thép ống sử dụng trong trang trí nội thất

1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY UỐN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới

Hiện nay trên thế giới, thép ống được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngànhcông nghiệp, xây dựng,trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau cóđường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng, vì vậy việc chế tạo máy uốn ốngphù hợp với nhu cầu là rất cần thiết Các chủng loại máy uốn ống rất đa dạng từ bằngtay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC với khả năng có thể uốn ống với nhiều bán kínhkhác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao

 Công nghệ uốn ống tự động CNC (công nghệ uốn ống 3D)

Computer Numerical Controlled (CNC) Benders sản xuất những khúc cua hẹp-bánkính uốn cong lớn, và uốn cong elip - tất cả trên cùng một phần Chúng là những máytinh vi đảm bảo năng suất và khả năng tái sản xuất cao Máy uốn CNC được sử dụng

để tạo các bộ phận hình ống phức tạp và có khả năng uốn 3D vì chúng có thể tự độngđiều chỉnh ống và định vị nó với độ chính xác Chúng bao gồm ba trục và một vậnchuyển động cơ servo, tự động định vị khoảng cách giữa các khúc cua và mặt phẳngcủa nó Máy uốn CNC bao gồm các tính năng thủy lực hoặc khí nén, dẫn đến khả nănglặp lại và vận hành nhỏ hơn Những máy này rất hữu ích trong một số ngành côngnghiệp bao gồm ô tô, HVAC, đóng tàu và đương sắt Sử dụng bộ điều khiển PLC 4trục của BASE, có thể lặp hoặc nạp chương trình bằng màn hình cảm ứng một cách dễdàng, có thể lựa chọn ngôn ngữ giao tiếp trên máy bằng tiếng hoa hay tiếng anh Cóthể nhớ 1000 chương trình với khả năng hoạt động cao, chương trình dễ sử dụng ; lưutệp tin, tạo tệp tin, sao chép, đổi tên, xóa, chương trình có khả năng hoạt động đồng

bộ 3 trục và có chức năng bù trừ góc uốn, có khả năng cài đặt số lần làm việc haychấm dứt Có thể tự xác định những thông số lui nòng, đẩy phụ, bôi trơn nòng, góc độlùi

Sau đây là một trong những loại máy tự động CNC có khả năng uốn ống 3D với độchính xác cao:

Hình 1.5 là máy uốn ống CNC – 130S2 - 6A Hình1.5 là máy uốn ống tự động CNC – 130S2-6A với khả nắng uốn ống 3D Máy

sửu dụng van thủy lực và mạch tích hợp ti điều khiển chuyển dộng riêng lẻ, sẽ kéo dàituổi thọ của các bộ phận thủy lực Máy uốn lớn được trang bị van điều chỉnh lưu lượng

kĩ thuật số điều chỉnh bằng tay kiểm soát tốc độ chuyển động uốn Truyền chuyểnđộng servo cung cấp độ chính xác cao trong định vị uốn, đảm bảo chất lượng uốn cao

Thông số kĩ thuật :

+ Khả năng uốn ống lớn nhất (ống thép thường CLR1.5D) : 127*3.2mm

+ Chênh lệch giữa các tầng bán kính khuôn : 150mm

+ Chiều dài phôi lớn nhất : 4500mm

 Công nghệ uốn ống bán tự động NC (công nghệ uốn 2D)

Hình 1.6 máy uốn ống bán tự động NC 38TSQ Hình 1.6 là máy uốn ống bán tự động NC có độ chính xác cao với đường kính ống

uốn lên đến 203mm và dày 10mm, máy sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực tácdụng lên thành ống đồng đều ít sinh ra khuyết tật phế phẩm khi uốn Máy sử dụng vanđiện từ và mạch tích hợp để điều khiển riêng biệt, có thể kéo dài tuổi thọ của các bộ

phép người vận hành giải quyết vấn đề

 máy uốn ống bán tự động

Hình 1.7 máy uốn ống bán tự động Hình 1.7 là máy uốn ống bán tự động bàn máy nằm ngang sử dụng động cơ điện,

được sản xuất tại nhật bản sử dụng puli và cử chắn dưới giúp uốn được những kích cỡđai thép có đương kính khá lớn lên đến 40mm đạt độ chính xác cao Máy được thiết kếthêm bộ phận tay dẫn ống phía sau giúp chp phần không bị uốn cong không bị biếndạng Tay uốn của máy có cữ chắn linh hoạt giúp cho việc điều chỉnh góc uốn dễ dàng,

thiết Máy uốn có các chốt thay đổi vì vậy có thể thay đổi khuôn uốn một cách dễdàng, máy uốn dùng để uốn các chi tiết lớn vì chế tạo khuôn uốn tương đối đơn giản

so với các máy khác (hình 1.8).

Hình 1.8 máy uốn ống điện thủy lực RAPID T100M

 Cơ cấu uốn ống sơ khai

Hình 1.9 cơ cấu uốn ống hoàn toàn bằng tay và các loại ống có thể gia công Hình 1.9 là một cơ cấu uốn ống bằng tay hoàn toàn, cơ cấu máy nhỏ gọn phù hợp

với các xưởng gia công nhỏ, các cơ sở gia đình, nhưng loại máy này chỉ uốn được

1.2.2 Tình hình sử dụng máy uốn ở nước ta

ở nước ta hiện nay, các công ty hay cơ sở cung cấp máy uốn chủ yếu là nhập từnhật bản, EU hay USA Có một vài cơ sở đã sản xuất được máy uốn ống tự độngnhưng vẫn chưa hoàn thiện đầy đủ tính năng như các hãng ở nước ngoài, chưa có tínhthương mại cao Ví dụ dưới đây là mô hình do Công Ty cổ phần xuất nhập khẩu thiết

bị công nghiệp Hoàng Phúc Việt Nam thiết kế chế tạo đó là máy Uốn Ống Thủy Lực

Máy Uốn Sắt Thủy Lực Việt Nam Phi 25:

+ khả năng uốn tối đa : 25mm

- Đây là sản phẩm uốn được sắt thép từ Ø4 đến Ø25 chạy điện 220V/50Hz rấttiện lợi cho các công trình dân dụng không có nguồn điện 380V/50Hz

- Bộ phận uốn là thuỷ lực, nên máy rất bền và khoẻ Ít phải bảo trì bảo dưỡng, dễ

trình khác Đặc biệt máy được thiết kế có 4 bánh xe dẫn hướng nên trong lúc thao tácmuốn di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác rất nhẹ nhàng

- Máy uốn đai, uốn sắt thuỷ lực rất rất tiện dụng sẽ làm giảm chi phí nhân công,máy uốn được nhiều loại hình khác nhau

- Máy uốn sắt thủy lực Việt Nam là lựa chọn vô cùng thích hợp, đặc biệt phù hợpvới những công trình dân dụng Máy nhỏ gọn, sử dụng điện 220V/50Hz, giá thành rẻhơn rất nhiều so với các dòng máy khác cùng công năng

Hình 1.10 Máy Uốn Sắt Thủy Lực Phi 25 do Việt Nam sản xuất

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1 CÁC YÊU CẦU VỚI MÁY UỐN ỐNG CẦN THIẾT

2.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả khi sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng kích

thước máy cố gắng phải nhỏ gọn, có thể uốn được nhiều kích thước ống khác nhau, chiphí đầu tư thấp, máy được vận hành một cách tương đối đơn giản và dễ thương mạihóa thị trường

- Để làm được điều này người thiết kế cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy

đồng thời chọn các thông số thiết kế và quan hệ về kết cấu hợp lí

- Hiện nay, thực trạng về việc uốn thép bị gãy xảy ra rất nhiều trong lúc thi côngcác công trình xây dựng Điều này không chỉ gây ảnh hưởng đến hiệu quả thi công màcòn gây ra lãng phí vật liệu xây dựng dẫn đến việc gia chủ phàn nàn đến chủ thầu xâydựng về chất lượng thi công Nguyên nhân chính là do việc thiếu các công cụ máy móc

hỗ trợ công nhân trong thao tác uốn các thanh thép hoặc do chưa nắm được cách thức

2.1.2 Khả năng làm việc

- để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hình dạng, kích thước chi tiết máy,

chọn vật liệu thích hợp để gia công chế tạo cũng như sử dụng biện pháp nhiệt luyện, ủ,

… để nâng cao cơ tính vật liệu

- máy có thể thực hiện các chức năng đã định mà vẫn giữ được độ bền, không bị

biến dạng hay thay đổi về kết cấu của máy, máy phải hoạt động ổn định liên tục vàchịu được nhiệt cũng như rung động khi làm việc

- uốn nóng:

+ Phương pháp này được chọn khi cần phải uốn ống có đường kính từ 10mm

trở lên Làm biến dạng ống theo cách nóng, bằng tay hoặc sử dụng các cơ chế Cómột thứ như bán kính uốn tối thiểu

+ Chiều dài của khu vực của ống, phải được làm nóng, được xác định dựa trênđường kính của ống và góc uốn Hơn nữa, làm tròn không thể nhỏ hơn đường kínhcủa ống lần 3

+ Tìm chiều dài của vùng được gia nhiệt theo công thức:

L = α x d / 15Trong đó: L là chiều dài mong muốn tính bằng mm, α là góc uốn tính theo độ, d

là đường kính của ống ngoài tính bằng mm, 15 là hệ số

Giả sử một đường ống có đường kính 200 mm cần được uốn cong ở góc 60°,thì L = 60 x 200/15 = 800 mm, tức là 4 đường kính

+ Để uốn ống, nó phải được làm nóng đến 900 Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốn⁰ Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốncong là 760 và ở cuối - 720 C Khi bị đốt cháy, các đặc tính cường độ của vật liệu⁰ Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốn ⁰ Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốnxấu đi

+ Quá trình uốn nóng bao gồm một số thao tác: làm mẫu, đóng gói cát, đánhdấu cốt truyện, sưởi ấm, uốn cong

+ Để không làm biến dạng phần ống và trên phần bên trong của nó ở nơi uốncong, đồ ngọt không hình thành, không gian bên trong được lấp đầy bằng cát thạchanh

+ Cát được sấy sơ bộ và nung để loại bỏ tạp chất hữu cơ ở nhiệt độ 150 đến

500 , sau đó chúng được đưa qua một cái sàng mịn với kích thước mắt lưới 3,3 x⁰ Nhiệt độ tối ưu để bắt đầu uốn3,3 mm Trước khi bạn bắt đầu nhồi ống, bạn cần cắm một đầu của ống

+ Là phích cắm, phích cắm bằng gỗ hoặc kim loại được sử dụng có lỗ mở đểthoát khí Cát mịn và ướt không thể được sử dụng, như đầu tiên được thiêu kết vàbám chắc vào thành của các đường ống trong quá trình tác động nhiệt.

+ Thứ hai, là kết quả của sự hình thành hơi nước, góp phần vào sự xuất hiệncủa áp suất bên trong cao, có thể làm cho nút chai bay ra.Sự hiện diện của sỏi trongbao bì là không thể chấp nhận được, chúng có thể đẩy qua thành ống

+ Quá trình nhồi ống rất tốn thời gian, vì vậy nó được vận chuyển đến tháp vàđặt nó ở vị trí hơi nghiêng hoặc thẳng đứng Vì chất lượng của uốn cong phụ thuộctrực tiếp vào con dấu đóng gói, đường ống liên tục được khai thác trong suốt quátrình Một âm thanh bị bóp nghẹt cho thấy điền tốt vào phôi

+ Trước khi tiếp tục trực tiếp đến hoạt động chính, các phần của các khúc cuatrong tương lai được vẽ trên một đường ống đầy cát, đính kèm một mẫu Ống nướcnóng trong lò hoặc lò Họ uốn cong cả bằng tay và cơ học

+ Trong trường hợp thứ hai, các tấm đặc biệt được sử dụng, được trang bị cáctrụ đẩy, với sự trợ giúp trong đó phần ống được làm nóng được cố định và với cáckẹp phục vụ để giữ đầu ống trên tấm Một dây cáp được đặt ở đầu đối diện củađường ống, sức căng của nó với sự trợ giúp của tời hoặc chóp làm cho đường ống

bị uốn cong

+ Để ngăn các thành ống không bị biến dạng, các miếng đệm được đặt trongkhông gian ống rack - thẳng hoặc cong Đầu miễn phí có cáp gắn vào được bảo vệbằng chân đế Trong quá trình, kiểm soát hình dạng của đường ống, định kỳ ápdụng một mẫu cho nó

+ Bằng cách uốn cong đường ống ở góc mong muốn, phích cắm được loại bỏkhỏi nó bằng cách đốt cháy hoặc đơn giản là bị loại ra Cát được đổ ra, đường ốngđược làm sạch và rửa sạch Thực hiện kiểm tra uốn cong cuối cùng bằng cách sửdụng một mẫu

- Uốn nguội:

+ Hiện nay phương pháp uốn nguội được dùng phổ biến trong ngành côngnghiệp và hiện nay thì ngoài uốn ống hiện đại ra thì ta vẫn còn áp dụng phươngpháp uốn thủ công bằng tay

+ Uốn ống bằng tay là quá trình gia công sử dụng lực uốn bằng sức người đểuốn cong các chi tiết ống mà không qua sử dụng các biện pháp gia công nhiệt độlàm nóng ống, trong quá trình uốn thì các lớp lim loại phía trong góc uốn bị nén và

co lại ở hướng dọc và bị kéo ở hướng ngang còn các lớp kim loại ở phía ngoài thìngược lại, chịu kéo và dãn dài ở hướng dọc và bị nén ở hướng ngang

Hình 2.1 Uốn nguội bằng phương pháp thủ công

2.1.5 Tính công nghệ và tính kinh tế

- Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy cụ thể như sau :

+ đối với việc chọn vật liệu chế tạo là điều rất quan trọng nhằm mục đích vừađáp ứng được yêu cầu kĩ thuật, cơ tính vật liệu vừa phải phù hợp với giá thành sảnphẩm, vì vậy ta nên suy xét và tính toán một cách hợp lí

+ máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu vật liệu chế tạo phù hợp với điềukiện sản xuất cụ thể, đảm bảo kích thước và khối lượng nhỏ nhất có thể, cùng với

đó là tiết kiệm được các chi tiết, vật liệu không cần thiết nhằm giảm giá thành sảnphẩm dễ thương mại hóa thị trường

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.2.1 Phương án 1: cơ cấu truyền lực bàng tay

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.2 cơ cấu truyền lực bằng tay

1: ống uốn ; 2: vòng hãm ;3: con lăn cố định ; 4: con lăn di động ; 5: thân quay ; 6: tay quay

2.2.1.3 ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Nguyên lí hoạt động tương đối đơn giản.

+ Giá thành thấp phù hợp với sản xuất đơn chiếc hoàng loạt nhỏ.

- Nhược điểm:

+ Phải dùng lực tay nên Độ chính xác cũng như năng suất thấp

+ Không xác định được sai số đàn hồi su khi uốn

+ Dễ xảy ra phế phẩm khi gia công do đó đòi hỏi tay nghề cao ở người gia công

2.2.2 Phương án 2: cơ cấu truyền lực bằng động cơ (hộp giảm tốc)

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.3 sơ đồ cơ cấu truyền lực bàng động cơ

1): Động cơ ; 2): hộp giảm tốc ; 3): tay quay ; 4): khuôn uốn tĩnh ; 5): khuôn uốn động ; 6): cơ cấu li hợp ; 7): cặp bánh răng truyền động

2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Máy uốn làm việc được nhờ động cơ điện (1) qua hộp giảm tốc (2) rồi đến cơ cấutruyền lực bằng cơ, trong cơ cấu truyền lực ta chọn cặp bánh răng (7), cơ cấu bánhrăng (7) được cố định với khuôn uốn động (5) Để hãm ống trong quá trình uốn tadùng tay quay (3) đưa khuôn uốn tĩnh (4) để hãm chi tiết ngoài ra để đảm bảo góc uốn

ta có cơ cấu li hợp (6) ngắt động cơ khi góc uốn đúng như ban đầu tính toán

2.2.2.3 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Kết cấu tương đối đơn giản

+ Độ chính xác, năng suất tương đối cao phù hợp cho sản xuất vừa và nhỏ

+ Giá thành máy tương đối hợp lí

- Nhược điểm:

+ Lực tác dụng lên ống không đồng đều dẫn đến dễ xảy ra phế phẩm vì vậy đòihỏi người vận hành máy có tay nghề cao

+ Mức độ chuyên môn hóa chưa cao

2.2.3 Phương án 3: cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý hoạt động của phương án truyền động bằng thủy lực được diễn tả trong

Hình 2.4 cơ cấu truyền lực bằng thủy lực

1): khuôn uốn ; 2) má kẹp tĩnh ; 3): má kẹp động ; 4) xylanh đẩy má kẹp động ; 5): thùng dầu ; 6): xylanh quay ; 7) mâm cặp 3 chấu ; 8) xylanh đẩy ống

2.2.3.2 Nguyên lý hoạt động

Máy uốn ống thủy lực hoạt động dựa trên nguyên tắc hoạt động của pittong-xylanhthủy lực khi máy hoạt động, ống được kẹp vào mâm cặp (7) sau đó cả mâm cặp vàống sẽ được đẩy bởi xylanh (8) đến vị trí khuôn uốn (1) Một đầu ống được kẹp giữa

má kẹp tĩnh (2) và khuôn uốn (1) Sau đó xy lanh (4) sẽ đẩy má kẹp động vào sát ốngcần uốn để giữ không cho ống bị đẩy ra trong qúa trình uốn và xylanh quay (6) sẽ quaykhuôn uốn (1) mang theo má kẹp tĩnh (2) để uốn ống nguyên lí hoạt động của khuôn

uốn như trong hình 2.3

Có thể cho dung dịch trơn nguội vào khuôn và má kẹp trước khi uốn để giảm masát giữa ống và khuôn để ống không bị nhăn trong quá trình uốn

Hình 2.5 nguyên lý hoạt động của khuôn uốn

2.2.3.3 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm

+ Lực tác dụng lên ống lớn, ổn định, dễ điều chỉnh độ lớn

+ Có độ chính xác và năng suất cao

+ Các van thủy lực có thể diều khiển tự động

- Nhược điểm

+ Kết cấu máy phức tạp

Hình 2.6 cơ cấu truyền lực bằng khí nén

1): động cơ khí nén ; 2): hộp điều chỉnh khí nén ; 3): pittong khí nén ;

4): đĩa phân độ ; 5): khuôn uốn động ; 6) khuôn uốn tĩnh

2.2.4.2 Nguyên lý hoạt động

Máy uốn ống truyền lực bằng khí nén được truyền động từ động cơ khí nén (1) qua

cơ cấu điều khiển khí nén (2), sau đó qua bộ ống dẫn đến pittong (3), có 2 pittongtruyền lực một pittong truyền cho khuôn uốn động (5), một pittong truyền cho giáquay trên đó có khuôn uốn tĩnh (6) vì vậy taoh ra vật uốn cần thiết để đảm bảo gócuốn cần thiết Để đảm bảo góc uốn chính xác ta có đĩa phân độ (4) Hiện nay máy uốnống truyền lực bằng khí nén rất ít được dùng vì cơ cấu khí nén rất phức tạp, Máy dùng

cơ cấu thủy lực là phổ biến nhất hiện nay

2.2.4.3 Ưu và nhược điểm

+ Do là khí nén nên lực tác động không ổn định theo điều kiện môi trường

+ Kết cấu phức tạp, các xi lanh có kích thước lớn hơn nhiều so với cư cấu thủylực

+ Hệ thống rất hay bị rò rỉ khí dẫn đến hoạt động máy bị gián đoạn.

2.2.5 Một số phương pháp uốn

2.2.5.1 Phương pháp 1: uốn ống kiểu đùn ép

- Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất và cũng là phương pháp được áp

dụng nhiều nhất đặc biệt, nó ít tốn kém nên nhiều người thường làm Phôi sẽ được épchặt vào hai điểm cố định, sau đó bộ phận uốn sẽ chuyển động về giữa trục, lúc nàyống đã sẵn sàng được uốn

- Cách uốn này của máy uốn ống sẽ làm biến dạng ở mặt trong lẫn ngoài của ống,còn phôi thì bị biến thành hình ovan Ngoài ra người ta còn có thể tạo thêm lực kéo ởống được uốn như vậy biến dạng trong ống là biến dạng dãn dài Điều này làm giảmbiến dạng đàn hồi thường xảy ra khi uốn tuy nhiên nó không thể triệt tiêu hoàn toàn dobiến dạng của lớp kim loại trong và ngoài là khác nhau do đó ảnh hưởng đến biếndạng đàn hồi Cách uốn này hoàn toàn thích hợp để uốn các ống dùng để lòn dây dẫnđiện hoặc các dây nối

Hình 2.7 uốn do áp lực đẩy của khuôn (ram bending)

o Ưu điểm

+ Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành khá hợp lí

+ Có thể lắp đặt vào dây chuyền hàng loạt với 1 vị trí uốn trên 1 khâu sản xuất

o Nhược điểm

+ Góc uốn và vị trí uốn khó có thể điều chỉnh chính xác

+ Không thể tạo 1 đoạn ống cong theo hình tròn mà đường kính lớn

+ Không thể tự động hóa trong một hệ thống uốn phức tạp nhiều bậc uốn

2.2.5.2 Phương pháp 2: uốn ống kiểu chày uốn

nhất có thể xảy ra Phôi ống của máy uốn ống sẽ được đỡ bên trong bằng chày uốn,chày uốn sẽ chắc chắn cho ống không bị biến dạng hoặc méo mó khi uốn sau đó ốnguốn sẽ được bẻ cong qua puly uốn đã được giữ chặt cứ như vậy quá trình uốn coi như

Hình 2.8 Uốn ống kiểu chày uốn

1) Má kẹp tĩnh ; 2) ống cần uốn ; 3) khuôn uốn (puly) ; 4) con lăn

o Ưu điểm

+ ống sẽ không bị xê dịch trong quá trình uốn

+ ống không bị trầy xước do tác động của cơ cấu kẹp

o nhược điểm

+ vị trí uốn rất khó xác định khi góc uốn thay đổi

+ Bán kính uốn phụ thuộc vào bá kính khuôn uốn, vì vậy cần chế tạo nhiều bộkhuôn uốn

2.2.5.3 Phương pháp 3: uốn ống kiểu trục lăn

đường kính phôi lớn hay dạng tròn Đầu cán sẽ gồm 3 trục cán, còn phôi thì được lồngvào giữa 3 trục lăn Trong đó, 2 trục sẽ lăn 2 bên chuyển động còn trục giữ có nhiệm

vụ nén ống xuống dưới Người làm có thể dùng tay hoặc động cơ điện để thực hiện

Hình 2.9 Máy uốn ống kiểu trục lăn

o Ưu điểm

+ Cấu tạo đơn giản nên dễ chế tạo

+ Có khả năng tạo các bán kính uốn lớn

+ Giá thành khá là hợp lí

o Nhược điểm

+ Chỉ áp dụng được cho gia công các sản phẩm đơn chiếc, tính sản xuất hàng loạt không cao

+ Không áp dụng tự động hóa vào dây chuyền sản xuất

2.2.5.4 Phương pháp 4: uốn ống theo kiểu kéo và quay

- Cách uốn ống này được áp dụng trong trường hợp uốn ống mà không làm thay

đổi đường kính của ống lúc này phôi sẽ được kéo qua 1 má uốn giữ chặt, còn bán kínhthì được xác định từ đầu Cứ thế ta bắt đầu uốn cho đến khi cho ra sản phẩm theo ýmuốn Trong thực thế, máy uốn ống kiểu uốn kéo và quay phù hợp để uốn các tay vịn,các ống thanh đỡ của các bộ phận như khung gầm ô tô, xe lửa và các đồ mỹ nghệ khác

o Ưu điểm

+ Xác định chính xác vị trí, tọa độ cần uốn góc uốn thay đổi nên dễ tự động hóa.+ ống không bị trầy xước do ma sát

Phương án 3 là phương án sử dụng thủy lực mặc dù có một số nhược điểm như đãnêu nhưng về ưu điểm thì vượt trội so với các phương án khác Với yêu cầu hoạt độngyêu cầu lực tác động lớn, ổn định, các cơ cấu phải hạt động chính xác, cộng với khảnăng điều khiển tự động các van thủy lực thì phương án 3 là phương án khả thi nhất.

2.2.6.2 chọn phương pháp uốn

xét 4 phương án uốn ống như đã nêu ở trên thì phương án 4 có khả năng chế tạonhiều loại bán kính uốn đa dạng nhất