TÓM TẮT ĐỒ ÁN“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP T숃ĀM”Để có thể vận dụng được tất cả các kiến thức mà chúng em đã được tiếp thu và rút kinh nghiệm trong quá trình học và thực tập, đồng thờ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA ĐÀO TẠO CH숃ĀT LƯNG CAO
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA ĐÀO TẠO CH숃ĀT LƯNG CAO
Trang 3CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
Thiết kế và chế tạo máy uốn thép tấm 2 Các số liê _u, t9i liê _u ban đầu:
Kích thước những mẫu sản phẩm thực tế
Hình ảnh và kích thước sơ bộ của máy uốn thép tương tự
Tài liệu liên quan ngành kỹ thuật nói chung và ngành uốn thép nói riêng Phần mềm thiết kế Solidworks/ Inventor/ AutoCAD
Giáo trình – Công nghệ cán và thiết kế lỗ hình trục cán (Lưu Đức Hoa) Thiết kế chế tạo máy cán thép và các thiết bị trong nhà máy cán thép (Đỗ Hữu Nhơn)
3 Nội dung thực hiện đề t9i:
Tìm hiểu vật liệu và miền biến dạng
Thiết kế và mô phỏng máy trên phần mềm hỗ trợ
Trang 4Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh máy Chạy thử nghiệm và hoàn chỉnh đồ án 4 Sản phẩm:
Máy uốn thép được chế tạo thành công
Thép tấm được cuốn với các kích thước khác nhau.
TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 5KHOA ĐÀO TẠO CH숃ĀT LƯ NG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên 1: Đặng Văn Phi Hổ MSSV: 16143075
Sinh viên 2: Bùi Công Bá Tín MSSV: 16143150
Sinh viên 3: Nguyễn Thành Duy MSSV: 17144063
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy uốn thép tấm
Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Chí Thiên
Trang 62 Nội dung nghiên cứu 80
Kh năng ng d甃⌀ng kiến th c to愃Ān học, khoa học v kỹ thuật, khoa học x4 hôi,… để gi i quyết vấn đề
10 Kh năng phân tích/tổng hợp 5
Kh năng thực hiện thiết kế v chế tạo hệ thống, m愃Āy móc, hoặc thiết bị,…(đối v i đề t i theo hư ng công nghệ)
Kh năng thực hiện nghiên c u, đề xuất phương ph愃Āp hoặc quy tr nh,… có tính m i v s愃Āng tạo, đ愃Āp ng yêu c u đưa ra v i những r ng buộc thực tế (đối v i đề t i theo hư ng nghiên c u)
Kh năng c i tiến v ph愃Āt triển đề t i 10 Kh năng sử d甃⌀ng công c甃⌀ kỹ thuật, ph n mềm
C愃Āc ĐATN có một trong c愃Āc tiêu chí sau sẽ được công thêm 10 điểm:
- Thuyết minh ĐATN viết bằng tiếng Anh - ĐATN b愃Āo c愃Āo bằng tiếng Anh
- Kết qu ĐATN viết được 1 b i b愃Āo khoa học (Hội nghị, tạp chí chuyên ng nh…)
- ĐATN được chuyển giao cho công ty (có giấy x愃Āc nhận c a công ty)
Tổng điểm
(*) Nếu > 100 sẽ qui đổi th nh 100 điểm 100 Tổng điểm quy đổi (hệ 10)
(*) Nếu > 10 sẽ qui đổi th nh 10 điểm 10
Trang 75 Đề nghị cho bảo vệ hay không?
Tp Hồ Chí Minh, ng y th愃Āng năm 20….
Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 9KHOA ĐÀO TẠO CH숃ĀT LƯ NG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên 1: Đặng Văn Phi Hổ MSSV: 16143075
Sinh viên 2: Bùi Công Bá Tín MSSV: 16143150
Sinh viên 3: Nguyễn Thành Duy MSSV: 17144063
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy uốn thép tấm Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Chí Thiên
Trang 102 Nội dung nghiên cứu 80
Kh năng ng d甃⌀ng kiến th c to愃Ān học, khoa học v kỹ thuật, khoa học x4 hôi,… để gi i quyết vấn đề
10 Kh năng phân tích/tổng hợp 5
Kh năng thực hiện thiết kế v chế tạo hệ thống, m愃Āy móc, hoặc thiết bị,…(đối v i đề t i theo hư ng công nghệ)
Kh năng thực hiện nghiên c u, đề xuất phương ph愃Āp hoặc quy tr nh,… có tính m i v s愃Āng tạo, đ愃Āp ng yêu c u đưa ra v i những r ng buộc thực tế (đối v i đề t i theo hư ng nghiên c u)
Kh năng c i tiến v ph愃Āt triển đề t i 10 Kh năng sử d甃⌀ng công c甃⌀ kỹ thuật, ph n mềm
C愃Āc ĐATN có một trong c愃Āc tiêu chí sau sẽ được công thêm 10 điểm:
- Thuyết minh ĐATN viết bằng tiếng Anh - ĐATN b愃Āo c愃Āo bằng tiếng Anh
- Kết qu ĐATN viết được 1 b i b愃Āo khoa học (Hội nghị, tạp chí chuyên ng nh…)
- ĐATN được chuyển giao cho công ty (có giấy x愃Āc nhận c a công ty)
Tổng điểm
(*) Nếu > 100 sẽ qui đổi th nh 100 điểm 100 Tổng điểm quy đổi (hệ 10)
(*) Nếu > 10 sẽ qui đổi th nh 10 điểm 10
Trang 112.Câu hỏi phản biện (nếu có):
Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 12LỜI CẢM ƠN
Năm cuối là thời điểm quan trọng đối với mỗi sinh viên, là thời gian để củng cố, vận dụng kiến thức đã học vào sản xuất thực tiễn Khoa cơ khí đã tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận với các công việc liên quan đến ngành nghề đang học và thích nghi với điều kiện làm việc sau khi tốt nghiệp; bố trí thời gian để chúng em tham gia thực hiện đồ án tốt nghiệp với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng các thầy cô trong khoa Cơ khí chế tạo máy Nhờ đó chúng em đã vận dụng và đối chiếu lại các kiến thức có được trong quá trình học tập và trong quá trình thực hiện đồ án Chúng em đã nhận ra những lỗ hổng kiến thức cơ bản và học được nhiều điều mà trong quá trình học chúng em chưa được tiếp xúc
Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến với thầy ThS Trần Chí Thiên, người đã hướng dẫn tụi em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Chúng em xin cảm ơn những kinh nghiệm quý báu và những hướng dẫn thực tế của thầy, đó là một phần kiến thức hỗ trợ quan trọng để cho đồ án tốt nghiệp của chúng em hoàn thành vào ngày hôm nay.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đối với quý thầy cô trong suốt 4 năm đại học của tụi em, những người đã trang bị cho chúng em những hành trang kiến thức bổ ích, kinh nghiệm thực tế quý báu để ngày qua ngày chúng em được trau dồi và hoàn thiện hơn, đúng với yêu cầu của một người kỹ sư.
Một lần nữa, nhóm chúng em chân thành cảm ơn.
Trang 13LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy uốn thép tấm” Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Chí Thiên Họ và tên sinh viên:
1 Đặng Văn Phi Hổ MSSV: 16143075 2 Bùi Công Bá Tín MSSV: 16143150 3 Nguyễn Thành Duy MSSV: 17144063
Địa chỉ sinh viên: 175 Cây Da, Phường Tân Bình, Dĩ An, Bình Dương Số điện thoại liên lạc: 0983402504
Email: 1714 4 063@student.hcmute.edu.vn Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):
Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện”.
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Đại diện ký tên
Nguyễn Thành Duy
Trang 14TÓM TẮT ĐỒ ÁN
“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP T숃ĀM”
Để có thể vận dụng được tất cả các kiến thức mà chúng em đã được tiếp thu và rút kinh nghiệm trong quá trình học và thực tập, đồng thời thử thách năng lực của nhóm cũng như của mỗi cá nhân với yêu cầu của doanh nghiệp, nhóm em quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP TẤM” làm đồ án tốt nghiệp được hướng dẫn bởi thầy Trần Chí Thiên.
Các nội dung chính trong đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu vật liệu và miền biến dạng
Thiết kế và mô phỏng máy trên phần mềm hỗ trợ Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh máy
Chạy thử nghiệm và hoàn chỉnh đồ án
Thiết kế máy uốn 3 trục dựa trên nghiên cứu lý thuyết và thực tế sản xuất Máy được ứng dụng trong các cơ sở sản xuất nhỏ Thông số kích thước của máy được tính toán căn cứ vào việc sử dụng vật liệu và chi tiết máy sẽ ứng dụng Máy lốc có thể chế tạo các chi tiết máy có đường kính và chiều cao khác nhau bằng việc sử dụng các loại vật liệu với nhau với chiều dày từ 2-5mm, chiều dài (tạo đường kính chi tiết) 400-2000mm, chiều rộng (tạo chiều cao chi tiết) 50-600mm Trên cơ sở bản vẽ đã thiết kế, tiến hành tạo máy lốc 3 trục và ứng dụng máy vào việc chế tạo chi tiết
Trang 151.4 Phương pháp nghiên cứu 2
1.5 Nghiên cứu thị trường và sử dụng máy uốn thép tại Việt Nam 4
1.6 Các loại máy uốn thép trên thị trường Việt Nam ………6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10
2.1 Tổng quan về phương pháp gia công áp lực 10
2.2 Biến dạng dẻo của kim loại 15
2.3 Kỹ thuật uốn thép tấm 17
2.3.1 Khái niệm uốn 17
2.3.2 Quá trình uốn 18
2.4 Những đặc điểm cơ bản máy uốn thép 18
2.5 Cấu tạo máy uốn thép 19
2.6 Đặc điểm của máy uốn thép 3 trục và 4 trục 19
2.7 Nguyên lí hoạt động máy uốn thép 3 trục và 4 trục 21
2.8 Ứng dụng máy uốn thép trong sản xuất 22
2.9 Quy trình sản xuất thép tấm, phân loại và ứng dụng 26
2.9.1 Quy trình sản xuất 26
2.9.2 Phân loại và ứng dụng thép tấm 31
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY UỐN THÉP 35
3.1 Cơ sở tính toán thiết kế máy 35
3.1.1 Cơ sở tính toán đảm bảo tốt quá trình tạo hình kim loại tấm bằng máy uốn 35
Trang 163.1.2 Cơ sở lựa chọn chiều dài các trục, điều chỉnh khoảng cách giữa trục ép
và trục chủ động 38
3.1.3 Lựa chọn phương án bố trí các trục máy uốn 39
3.2 Tính toán thiết kế các chi tiết máy uốn 3 trục 41
3.2.1 Trục ép của máy uốn 41
3.2.2 Trục chủ động của máy uốn 43
3.2.3 Gối đỡ vòng bi 43
3.2.4 Xác định hành trình trục ép 45
3.2.5 Tính toán lựa chọn động cơ điều chỉnh tốc độ quay trục 46
3.2.6 Mô hình kết cấu máy uốn 3 trục 48
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, KIỂM NGHIÊ–M VÀ PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP 50
4.1 Kích thước tổng quan của máy 50
4.2 Bản vẽ thiết kế các chi tiết máy 50
4.3 Nguyên công trục ép 56
4.4 Nguyên công trục 1 chủ động 64
4.5 Gia công trục chủ động 2 70
4.6 Phân tích sự biến dạng 1 số chi tiết điển hình 77
CHƯƠNG 5: L—P RÁP HOÀN THIÊ–N VÀ B™O TRš B™O DƯ›NG 86
5.1 Quy trình lắp ráp hoàn thiê –n máy uốn thép tấm 86
5.2 Bảo trì bảo dưỡng các linh kiê –n trên máy 88
5.2.1 Bảo trì tổng quan máy cuốn thép 88
5.2.2 Bảo trì bộ truyền xích 88
5.3 Thiết kế hê – thống điê –n, đấu nối tủ điê –n cho máy cuốn thép tấm 89
CHƯƠNG 6: KẾT LU–N VÀ KIẾN NGHI 93
6.1 Kết luâ –n 93
6.2 Kiến nghị và đề xuất để máy hoàn thiê –n tốt hơn 94
TÀI LIỆU THAM KH™O 95
Trang 18DANH MỤC HqNH ẢNH
Hình 1.1 Biến dạng của phôi thép trước và sau khi uốn 4
Hình 1.2 Máy uốn thép hiện có trên thị trường Việt Nam 5
Hình 1.3 Máy uốn thép dùng tay quay ………6
Hình 1.4 Máy uốn thép dùng thủy lực……….7
Hình 1.5 Máy uốn thép 2 trục……… 8
Hình 2.1 Kỹ thuâ –t gia công chấn kim loại 10
Hình 2.2 Kỹ thuâ –t gia công rŸn kim loại 11
Hình 2.3 Uốn thép vuông 14
Hình 2.4 Uốn thép tròn 10
Hình 2.5 Chấn và định hình kim loại 15
Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn ứng suất 16
Hình 2.7 Phôi biến dạng sau khi gia công uốn 17
Hình 2.8 Máy uốn thép hiê –n có trên thị trường 19
Hình 2.9 Máy uốn thép 3 trục 20
Hình 2.10 Máy uốn thép 4 trục 21
Hình 2.11 Nguyên lí hoạt đô –ng của máy uốn thép 3 trục 21
Hình 2.12 Nguyên lí hoạt đô –ng máy uốn thép 4 trục 22
Hình 2.13 Máy uốn thép dùng tay quay bằng tay trên thị trường 22
Hình 2.14 Máy uốn thép thủy lực 23
Hình 2.15 Máy uốn thép 2 trục 23
Hình 2.16 Bồn áp lực 24
Hình 2.17 Nồi phở điê –n 24
Hình 2.18 Uốn cong tấm Alu bằng máy uốn thép 25
Hình 2.19 Ống inox gia công bằng máy uốn thép 25
Hình 2.20 Đường ống thủy điê –n 26
Hình 2.21 Gia công đóng tàu thuyền 27
Trang 19Hình 3.1 Sơ đồ xác định momen uốn 37
Hình 3.2 Các chi tiết chế tạo từ máy uốn 39
Hình 3.3 Trục thép được bố trí phía trên và phía dưới của 2 trục chủ đô –ng 39
Hình 3.4 Trục thép đă –t phía sau hai trục chủ đô –ng 39
Hình 3.5 Sơ đồ thể hiê –n quá trình uốn trên máy uốn 3 trục 40
Hình 3.6 Trục ép của máy uốn 3 trục 42
Hình 3.7 Trục 1 chủ đô –ng máy cuốn 3 trục 43
Hình 3.8 Trục 2 chủ đô –ng máy uốn 3 trục 43
Hình 3.9 Gối đỡ vòng bi UCP 206 44
Hình 3.10 Gối đỡ vòng bi UCT 206 44
Hình 3.11 Sơ đồ tính toán hành trình trục ép 45
Hình 3.12 Mô hình kết cấu máy uốn 3 trục 49
Hình 3.13 Mô hình máy uốn 3 trục thực tế 49
Hình 4.1 Kích thước tổng quan máy uốn thép 50
Hình 4.2 Trục ép 50
Hình 4.3 Trục 1 chủ đô –ng 51
Hình 4.4 Trục chủ đô –ng 2 của máy uốn 51
Trang 20Hình 4.12 Gá đă –t nguyên công 1 56
Hình 4.13 Gá đă –t nguyên công 2 57
Hình 4.14 Gá đă –t nguyên công 3 57
Hình 4.15 Gá đă –t nguyên công 4 57
Hình 4.16 Kích thước phôi cổ trục 1 58
Hình 4.17 Kích thước cổ trục sau khi gia công 58
Hình 4.18 Hình thực tế của trục 1 58
Hình 4.19 Gá đă –t nguyên công 1 59
Hình 4.20 Gá đă –t nguyên công 2 59
Hình 4.21 Gá đă –t nguyên công 4 59
Hình 4.22 Bản vẽ kích thước phôi cổ trục 2 60
Hình 4.23 Phôi cổ trục 2 60
Hình 4.24 Kích thước tấm nối trục sau khi gia công 61
Hình 4.25 Gá đă –t nguyên công 1 61
Hình 4.26 Gá đă –t nguyên công 2 62
Hình 4.27 Gá đă –t nguyên công 3 62
Trang 21Hình 4.32 Hình 3D trục chủ đô –ng 1 64
Hình 4.33 Gá đă –t nguyên công 1 64
Hình 4.34 Gá đă –t nguyên công 2 65
Hình 4.35 Gá đạt nguyên công 3 65
Hình 4.36 Bản vẽ phôi cổ trục 1 65
Hình 4.37 Bản vẽ kích thước cổ trục 1 66
Hình 4.38 Phôi cổ trục 1 66
Hình 4.39 Gá đă –t nguyên công 1 66
Hình 4.40 Gá đă –t nguyên công 2 67
Hình 4.41 Gá đă –t nguyên công 3 67
Hình 4.51 Gá đă –t nguyên công 1 71
Hình 4.52 Gá đă –t nguyên công 2 71
Hình 4.53 Gá đă –t nguyên công 3 71
Hình 4.54 Bản vẽ cổ trục 1 71
Hình 4.55 Hình cổ trục 1 72
Hình 4.56 Bản vẽ kích thước cổ trục 1 72
Hình 4.57 Gá đă –t nguyên công 1 72
Hình 4.58 Gá đă –t nguyên công 2 73
Trang 22Hình 4.59 Gá đă –t nguyên công 3 73 Hình 4.60 Bản vẽ phôi cổ trục 2 73 Hình 4.61 Bản vẽ kích thước trục 2 74 Hình 4.62 Kích thước tấm sau gia công 74 Hình 4.63 Gá đă –t nguyên công 1 75 Hình 4.64 Gá đă –t nguyên công 2 75 Hình 4.65 Gá đă –t nguyên công 3 75 Hình 4.66 Bản vẽ phôi trục cán 76 Hình 4.67 Bản vẽ kích thước trục cán sau gia công 76 Hình 4.68 Kích thước trục chủ đô –ng 2 su gia công 76 Hình 4.69 Sử dụng phần mềm phân tích sự biến dạng 77 Hình 4.70 Phân tích chịu lực trục chủ đô –ng 1 78 Hình 4.71 Phân tích sự chịu lực chủ đô –ng trục 2 78 Hình 4.72 Phân tích sự chịu lực tấm đỡ rulo 79 Hình 4.73 Phân tích chịu lực tấm đỡ 1 79 Hình 4.74 Phân tích sự chịu lực tấm đỡ 2 80 Hình 4.75 Phân tích sự chịu lực đế gá motor 80 Hình 5.1 Cắt, mài thân sắt chuẩn bị hàn 86 Hình 5.2 Hàn hoàn thiê –n khung máy 86 Hình 5.3 Lắp ghép, căng chỉnh trục rulo trên máy 87 Hình 5.4 Sơn hoàn thiê –n máy cuốn thép tấm 87 Hình 5.5 Mạch điê –n đảo chiều đô –ng cơ 90 Hình 5.6 Tủ điê –n của máy 91 Hình 6.1 Mô hình máy uốn thép hoàn thiê –n 93
Trang 23DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số máy uốn thép dùng tay quay ………6 Bảng 1.2 Thông số máy uốn thép thủy lực ……….7 Bảng 1.3 Thông số máy uốn thép 2 trục ……….8 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của gối đỡ vòng bi, kiểu UCT 206 (Asahi Seiko LTD)
Trang 24CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề t9i
Hiện nay có nhiều chi tiết ở trong các loại thiết bị máy móc được chế tạo từ các loại thép tấm với kích thước khác nhau Đây là những chi tiết phải sử dụng các thiết bị máy móc chuyên dụng để chế tạo, có như vậy mới đáp ứng được về chất lượng sản phẩm Trong quá trình chế tạo, dùng áp lực nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận được các chi tiết có hình dáng và kích thước mong muốn (Nguyễn Mậu Đằng, 2006).
Trong nhiều cơ sở sản xuất hiện nay đã có những máy móc thiết bị chuyên dụng để chế tạo các chi tiết hình trụ rỗng Các cơ sở thường sử dụng máy móc đơn giản nên năng suất và chất lượng không cao trong quá trình sử dụng, còn ở các cơ sở lớn chủ yếu sử dụng máy công suất lớn nhập từ nước ngoài, rất tốn kém và nhiều trường hợp không phù hợp với quy mô vừa và nhỏ.
Nhiều nước trên thế giới rất coi trọng lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến công nghệ gia công áp lực, đã thiết kế và chế tạo nhiều thiết bị máy móc, một trong số đó là máy tạo hình của vật liệu dạng tấm được gọi là máy uốn
Máy uốn là một trong những loại máy có khả năng chế tạo ra các chi tiết như các ống thép, thùng, xiclo, nồi hơi, bồn bình trụ mỏng, với nhiều loại đường kính khác nhau được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống, trong công nghiệp (Đỗ Thành Dũng và cs., 2017) và được chế tạo trên cơ sở phương pháp uốn hàn (từ các tấm kim loại ban đầu được uốn lại thành các dạng trụ tròn bằng máy lóc, sau đó được hàn lại với nhau để tạo ra các chi tiết máy) Máy uốn làm việc theo sơ đồ nguyên lý đã được thiết kế và lựa chọn phương án phù hợp trên cơ sở điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị với khoảng cách giữa các trục ép và trục chủ động có thể điều chỉnh được Tốc độ quay của trục ép và truc chủ động được điều chỉnh bằng động cơ giảm tốc.
Thực tế ở một số cơ sở sản xuất đã tự chế tạo máy uốn vì yêu cầu của công việc, tuy nhiên phần nhiều là những sản phẩm đơn chiếc, chưa đáp ứng được yêu cầu của công việc Các máy uốn có thể chia ra rất nhiều loại nhưng chủ yếu là máy uốn kiểu trục lăn hoặc con lăn với số trục và con lăn thay đổi, trong đó máy uốn 3 trục hoặc 4 trục có thể uốn các tấm có chiều dày, chiều dài và chiều rộng khác nhau (Đỗ Thành Dũng và cs., 2017).
Các loại máy uốn đã ra đời từ rất lâu, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện cơ sở lý luận khoa học trong chế tạo và thúc đẩy chế tạo máy uốn độc lập thích ứng
1
Trang 25với điều kiện của cơ sở sản xuất Đề tài tập trung nghiên cứu chế tạo máy uốn 3 trục có sử dụng động cơ giảm tốc trong quá trình điều chỉnh cơ cấu nhằm phát huy tối đa hiệu suất của thiết bị.
Máy uốn thép là giòng sản phẩm chuyên nghiệp trong ngành máy móc mà cụ thể hơn là máy tạo hình kim loại tấm Trong một số lĩnh vực sản xuất cụ thể, máy uốn thép đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất Chức năng chính của máy uốn thép là uốn tấm kim loại thành hình trụ hoặc hình cung hoặc hình nón Sau khi uốn tròn, bước tiếp theo là hàn hai mép giao nhau để tạo thành ống tròn và côn hoàn chỉnh Máy uốn thép có cấu tạo đơn giản, với trục quay và cơ cấu điện tạo ra chuyển động quay cho trục uốn Giao diện điều khiển của máy uốn tương đối đơn giản và dễ sử dụng.
1.2 Ý nghĩa khoa học v9 thực tiễn máy uốn thép
Tạo điều kiện và tiền đề người nghiên cứu vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã học vào thực tiễn đời sống.
Nâng cao năng suất lao động, tiết kiệm thời gian và năng lượng trong sản xuất đường ống hoặc các bộ phận hình trụ
Máy uốn thép có thể cuộn các loại thép khác nhau theo yêu kích thước yêu cầu người sử dụng…
1.3 Mục tiêu đề t9i
Hiểu được chức năng, nguyên lý, cơ chế điều khiển và mô hình của máy uốn thép Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy được thiết kế theo các dây chuyền sản xuất hiện có trên thị trường, phù hợp hơn với thực tế và ứng dụng sản xuất.
Mô hình hóa thiết kế 3D bằng phần mềm Autodesk Inventor và sử dụng phần mềm để mô phỏng chuyển động, tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho máy uốn thép.
Gia công, lắp ráp và chạy thử các hệ thống của máy và hoàn chỉnh máy, đưa vào chạy thực nghiệm.
Đối tượng nghiên cứu: máy uốn thép quy mô phân xưởng.
Nguyên lý là dùng phương pháp cán để gây ra áp lực xuống bề mặt thép thông qua 2 rulo đưa tấm thép cuốn qua và rulo còn lại ép để tạo hình chi tiết.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
2
Trang 26Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, cơ cấu cuốn, từ đó có sự bao quát đúng đắn trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo máy uốn thép cho các sản phẩm.
Để thực hiện đề tài này, nhóm sinh viên sử dụng một số phương pháp sau: a Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Tham khảo các loại máy hiện có mặt trên thị trường, lên ý tưởng và thiết kế ra hình dáng máy phù hợp với nhu cầu uốn thép.
Tham khảo các nguồn tài liệu như sách, giáo trình học, tài liệu tham khảo, các bài báo khoa học, công trình nghiên cứu, các trang web độc quyền của những nhà phân phối máy uốn thép, nhằm xác định được các cơ cấu hoạt động, các phương án truyền động, xử lí tối ưu cho máy.
Tiến hành nghiên cứu trên máy uốn thép với các tốc độ khác nhau, để làm tiền đề, cơ sở chính xác cho việc tính toán tốc độ quay rulo, thiết kế và chế tạo các chi tiết của máy, và tính toán bộ truyền động xích cho phù hợp đáp ứng yêu cầu đặt ra của máy.
Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đầu tiên và những hình dung ban đầu Phác thảo mô hình và phương pháp truyền động của máy trên phần mềm, phân tích các yếu tố cần thiết tác động vào để đạt được yêu cầu sơ bộ ban đầu đặt ra.
Xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Inventor Professional.
Gia công, chế tạo ra sản phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng kiến thức có được trong quá trình học và đi thực tập; là thách thức với những kiến thức mới mà thực tiễn đòi hỏi đặt ra.
Nghiên cứu lý thuyết quá trình uốn: làm cơ sở cho quá trình tính toán, lựa chọn kết cấu và đảm bảo khả năng làm việc của máy sau khi chế tạo xong Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dạng dẻo Uốn làm thay đổi hướng thế kim loại, làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước Trong quá trình uốn, kim loại phía trong phía góc uốn bị nén lại và co ngắn ở hướng dọc, đồng thời bị kéo ở hướng ngang Còn phần kim loại phía ngoài góc uốn bị giãn ra bởi lực kéo Giữa các lớp co ngắn và giãn dài là lớp kim loại không bị ảnh hưởng bởi lực kéo và nén khi uốn, tại đây vẫn giữ được trạng thái ban đầu của kim loại và đây gọi là lớp trung hòa.
3
Trang 27H nh 1.1 Bi Ān d愃⌀ng c a phôi th攃Āp trư c v sau khi u Ān b Nghiên cứu thực nghiệm
Sử dụng phần mềm vẽ kỹ thuật để thiết kế chi tiết máy và máy uốn 3 trục chế tạo mô hình máy uốn trên cơ sở trang thiết bị hiện có và ứng dụng mô hình máy vào việc chế tạo các sản phẩm để đánh giá khả năng làm việc
1.5 Nghiên cứu thị trường v9 sử dụng máy uốn thép tại Việt Nam
Thị trường máy uốn đã tồn tại từ những năm sau chiến tranh dành độc lập dân tộc và thống nhất đất nước, nhu cầu xây dựng và kiến thiết các nhà máy, xí nghiệp ở mọi nơi trên mọi miền tổ quốc Ngày nay, cùng với quá trình đô thị hóa và thực hiện Nghị quyết của Bộ chính trị là đến năm 2020 Việt Nam cơ bản trở thành nước công nghiệp Các ngành công nghiệp khai thác, công nghiệp dầu khí, công nghiệp năng lượng, nhiệt điện, thủy điện, xi măng, hóa chất, còn rất nhiều việc phải làm Việc nâng cao khả năng và phát huy nội lực nghiên cứu phát triển đồng thời thúc đẩy cơ khí trong nước phát triển là việc làm rất quan trọng Các lượng ống chịu áp lực, lò nung Clinker (thường phải nhập ngoại), bao hơi (100% phải nhập) … khối lượng rất lớn Việc nghiên cứu thành công một mặt góp phần nâng cao cơ sở lý luận khoa học
H nh 1.2 Máy u Ān th攃Āp hiện có trên thị trường Việt Nam
Trang 28trong việc chế tạo các sản phẩm từ máy uốn, mặt khác thúc đẩy việc tự chế tạo máy uốn trong nước, ổn định sản xuất và tiết kiệm ngoại tệ là điều cần làm cho Việt
Nam trong hoàn cảnh hiện nay.
1.6 Các loại máy uốn thép cở thị trường Việt Nam hiện nay Máy uốn thép bằng tay
Đây là loại máy chạy dựa vào sức lực của con người thông qua tay quay làm quay các trục quay Máy uốn thép bằng tay có thể có 2, 3 hoặc 4 con lăn tùy mỗi loại.
Máy uốn thép bằng tay sử dụng chủ yếu cho những tấm kim loại có độ dày nhỏ do sự hạn chế về lực Hạn chế của máy là người sử dụng tốn công sức, mà nếu quay không đều sẽ tạo ra những sai số không như ý.
Dòng máy này có giá thành có giá thành khá là dễ chịu thích hợp cho các khách hàng có nhu cầu uốn uốn đơn giản và không thường xuyên sử dụng.
5
Trang 29H nh 1.3 Máy u Ān th攃Āp dùng tay quay Chiều dày thép Dưới 3mm
Kích thước phôi 500x500x3 Công suất 1.1Kw
Bảng 1.1 Thông s Ā máy u Ān th攃Āp dùng tay quay Máy uốn thép thủy lực
Là loại máy uốn thép có kết hợp với bộ nguồn thủy lực như bơm điện thủy lực Máy uốn thép thủy lực có thể được thiết kế 2, 3 hoặc 4 con lăn tùy vào từng model Giòng máy này có nhiều ưu điểm rõ rệt nên được rất nhiều khách hàng ưa chuộng.
Nhờ có hệ thống máy điện mà máy uốn thép thủy lực hoạt động rất nhanh chóng và mạnh mẽ cho độ chính xác cao Người sử dụng không cần mất quá nhiều sức Hệ thống thủy lực mạnh mẽ nên có thể uốn được những tấm kim loại dày
Giá thành cao hơn so với loại sử dụng bằng tay nhưng so về chất lượng vẫn là quá hợp lý về giá thành.
6
Trang 30Hình 1.4 Máy uốn thép dùng thủy lực Chiều dày thép Trên 15mm Kích thước phôi 4500x5000x15
Bảng 1.2 Thông số máy uốn thép thủy lực Máy uốn thép 2 trục
Thích hợp để uốn các tấm kim loại có độ dày nhỏ Phù hợp với quy mô hộ gia đình hoặc các xưởng cơ khí nhỏ lẻ không thường xuyên uốn Các tấm thép thường được uốn có chiều dài không quá 2m và độ dày không quá 2mm.
Thiết bị gồm có 2 trục quay: trục quay phía trên được làm bằng thép cứng, trục quay dưới được bọc lớp đàn hồi đặc biệt Khi tấm thép được đưa vào tạo ra áp suất nén giúp tấm thép dính chặt vào các con lăn và tạo ra sự biến dạng của tấm thép.
7
Trang 31Là loại máy uốn thép có 3 trục quay có thể được chạy bằng tay hoặc thủy lực Đây là loại được sử dụng khá rộng rãi và được khách hàng ưa chuộng vì có giá thành hợp lý, độ uốn chính xác cao.
Ưu điểm:
Kết cấu máy đơn giản, làm việc có năng suất cao Dụng cụ chi tiết dễ chế tạo, dễ mua.
Đảm bảo tính kinh tế cao, dễ sửa chữa Nhược điểm:
Không thể uốn cong đoạn đầu của phoi Máy uốn thép 4 trục quay
Là loại máy uốn thép gồm 4 trục quay, có thể được vận hành bằng tay hoặc thủy lực Loại máy uốn thép này cho tốc độ uốn thép nhanh hơn 60 đến 80% so với loại máy uốn thép 3 trục quay và cũng cho độ chính xác cao hơn.
8
Trang 32Loại máy uốn thép 4 trục này có thể uốn những tấm thép dày 6mm đối với giòng bằng tay và lên tới 200mm đối với động thủy lực.
Hệ thống điều khiển phức tạp, cơ cấu không gọn do vừa điều khiển bằng cơ khí vừa điều khiển bằng thủy lực
Giá thành chế tạo cao.
Chiếm nhiều không gian trong nhà xưởng.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về phương pháp gia công áp lực
Khái niệm:
9
Trang 33Gia công áp lực là phương pháp được sử dụng rộng rãi ngày nay Gia công áp lực chính là việc sử dụng ngoại lực để tác động đến phôi kim loại, làm biến dạng dẻo theo những hình dáng như mong muốn Những kỹ thuật gia công áp lực kim loại cơ bản bao gồm: cán, kéo, ép, rŸn (tự do, khuôn), chấn gấp và đột dập Mỗi loại phương pháp có các những đặc điểm khác nhau và được sử dụng để gia công các loại vật liệu, kiểu dáng khác nhau.
Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp gia công không phôi, ít hao tốn kim loại, có năng suất cao Sau khi gia công áp lực, chất lượng kim loại được cải thiện nên những chi tiết kim loại thường được chế tạo từ những kim loại đã qua gia công áp lực.
Cuốn thép và cán thép theo hình dạng là một trong những phương pháp gia công áp lực.
Tính chất và đặc điểm gia công áp lực:
Về bản chất, gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp gia công không phôi Gia công áp lực kim loại có thể tác động lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội khiến kim loại biến đổi theo hình dạng như mong muốn nhưng không phá hủy độ bền và tính liên tục của chúng Kim loại sau khi gia công không bị phá hủy về cấu
Trang 34Gia công kim loại bằng áp lực là là phương pháp chế tạo phôi hoặc chi tiết bằng cách sử dụng ngoại lực tác dụng làm cho kim loại biến dạng dẻo để nhận được hình dạng và kích thước mong muốn
Đặc điểm thứ 2 cũng chính là ưu điểm của gia công áp lực đó chính là độ chính xác cao, mặt chi tiết tốt, năng suất cao và ít tiêu hao vật liệu.
Các định luật cơ bản dùng trong gia công áp lực:
Trong chế tạo phôi bằng phương pháp gia công áp lực, mọi công nghệ, cách làm áp dụng trong đó đều dựa trên những kiến thức chuyên môn của vật lý là chính Một số định luật cơ bản dùng trong gia công áp lực như sau:
Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại song song với biến dạng dẻo: Theo định luật này, khi tiến hành gia công áp lực lên tấm kim loại xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo thì chắc chắn sẽ có tồn tại song song thêm biến dạng đàn hồi trong đó Mức độ của biến dạng đàn hồi phụ thuộc nhiều vào vật liệu và độ dày của tấm kim loại Với gia công nguội, kim loại sẽ chịu ảnh hưởng lớn từ biến dạng đàn hồi Còn với gia công nóng thì gần như kim loại không bị ảnh hưởng nhiều Khi thiết kế và chế tạo khuôn, thông thường đều căn cứ thêm vào biến dạng dư do biến dạng đàn hồi gây ra.
11 H nh 2.2 Kỹ thuật gia công rèn kim lo愃⌀i
Trang 35Định luật ứng suất dư: Ứng suất dư chính là đại lượng thể hiện cho nội lực, ứng suất dư hình thành trong tấm kim loại khi gia công áp lực như nung, làm nguội không đều, lực ma sát và biến dạng phân bố không đều Khi đó nếu không cân bằng ứng suất dư sẽ có thể gây hiện tượng tích hoặc thoát ứng suất dư ra ngoài làm cho tấm kim loại biến dạng không theo như ý muốn.
Định luật thể tích không đổi: Theo định luật này, khi gia công áp lực, thể tích vật thể trước biến dạng luôn bằng thể tích vật thể sau biến dạng Do đó, khi làm khuôn gia công hoặc thành phẩm kim loại sau biến dạng như mong muốn, kỹ sư cần phải tính toán kích thước và khối lượng phôi trước khi gia công.
Định luật trở lực bé nhất: Khi biến dạng kim loại, một chất điểm bất kì trên vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hướng có trở lực bé nhất hay di chuyển đến đường viền có chu vi bé nhất Định luật này áp dụng để thiết kế hình dáng của phôi trước khi gia công áp lực.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng kim loại
™nh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại: các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể, lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau, chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc 1 pha dẻo hơn hợp kim có cấu trúc nhiều pha
™nh hưởng của nhiệt độ: tính dẻo kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ, tính dẻo tăng Khi tăng nhiệt độ dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán các nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kém dẻo Khi nung thép từ 20100 thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100400 độ dẻo giảm nhanh, độ giòn tăng, quá nhiệt độ này độ dẻo tăng nhanh
™nh hưởng của suất dư: khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng tăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25-0,3(nhiệt độ nóng chảy), ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4 trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức kim loại sau khi kết tinh lại đồng đều và hạt lớn hơn, mạng tinh thể hoàn thiện nên độ dẻo tăng
™nh hưởng của trạng thái ứng suất chính: trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại, qua thực nghiệm cho thấy rằng kim loại chịu ứng suất
12
Trang 36nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo
™nh hưởng của tốc độ biến dạng: Sau khi rŸn dập, các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phía nên chai cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ.
Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị giòn và có thể nứt.
Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rŸn trên máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn nhưng độ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn (giáo trình: Các phương pháp gia công biến dạng- ĐHBK)
Ứng dụng của gia công áp lực trong đời sống
Gia công kim loại với nhiều những ưu điểm nên được ứng dụng rộng rãi trong đời sống nói chung cũng như trong cơ khí chế tạo nói riêng Một số ứng dụng của gia công áp lực kim loại có thể kể tới như:
Ứng dụng trong việc che lấp các khuyết tật đúc của kim loại như rỗ, ổ khí, giúp kim loại có độ mịn chặt, nâng cao cơ tính của sản phẩm.
Gia công kim loại bằng áp lực có khả năng thay đổi tổ chức hạt thành tổ chức thớ, giúp tăng cơ tính của mặt hàng.
Tăng chất lượng cơ lý bên ngoài: gia công áp lực kim loại giúp cho bề mặt kim loại bền đẹp, có độ bóng cao và các chi tiết có độ chính xác hơn rất nhiều so với phương pháp đúc.
Bên cạnh những ứng dụng trên thì phương pháp gia công kim loại vẫn có những điểm hạn chế trong ứng dụng như sau:
Không thể gia công được các chi tiết khó, phức tạp Không thế áp dụng cho những kim loại có tính giòn cao Những chi tiết quan trọng cần qua rŸn.
Sản phẩm được tạo ra từ gia công áp lực :
13
Trang 37H nh 2.3 U Ān th攃Āp vuông
H nh 2.4 U Ān th攃Āp tròn
14
Trang 38H nh 2.5 Chấn v định h nh kim lo愃⌀i 2.2 Biến dạng dẻo của kim loại
Trong vật lý và khoa học vật liệu, biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng không thể đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài [1] Ví dụ một tấm kim loại hay chất dẻo bị uốn cong hay đập thành một hình dạng mới thể hiện sự thay đổi vĩnh viễn bên trong chính vật liệu Trong kỹ thuật, sự thay đổi từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái chảy dẻo được gọi là sự chảy dẻo (yield).
Biến dạng dẻo được nhận thấy ở hầu hết các vật liệu như kim loại, đất, đá, thép, vật liệu bọt (foam), xương và da Tuy nhiên cơ chế vật lý gây ra biến dạng dẻo có thể khác nhau Ở cấp độ tinh thể, biến dạng dẻo trong kim loại thường là do các sai lệch mạng gây ra Trong hầu hết các vật liệu tinh thể các khuyết tật như vậy thường
15
Trang 39khá hiếm Tuy nhiên cũng có những vật liệu trong đó các khuyết tật tồn tại phổ biến và là một phần của cấu trúc tinh thể, những trường hợp như thế có thể tạo thành kết tinh dẻo (plastic crystallinity) Trong những vật liệu giòn như đá, bê thép và xương, biến dạng dẻo được gây ra phần lớn do sự trượt tại các vết nứt.
Với nhiều kim loại dẻo, tải trọng kéo tác dụng lên mẫu sẽ khiến chúng đáp ứng một cách đàn hồi Ứng với mỗi sự gia tăng tải là một sự gia tăng độ giãn tương ứng, và khi tải được bỏ ra, mẫu trở về chính xác kích cỡ ban đầu Tuy nhiên một khi tải trọng vượt quá một ngưỡng nào đó (độ bền dẻo), sự giãn dài tăng nhanh hơn so với vùng đàn hồi, và khi tải được tháo ra, một phần của độ giãn dài vẫn được lưu giữ lại.
Cần lưu ý biến dạng đàn hồi là xấp xỉ và chất lượng của nó tùy thuộc vào thời gian xem xét và tốc độ đặt tải Nếu biến dạng bao gồm biến dạng đàn hồi thì thường được gọi là biến dạng đàn hồi–dẻo (elastic-plastic).
Biến dạng dẻo hoàn toàn là một tính chất của vật liệu chịu biến dạng không thể đảo ngược mà không có sự gia tăng tải trọng hay ứng suất nào Nhìn chung biến dạng dẻo cũng phụ thuộc vào tốc độ biến dạng, tức là để gia tăng tốc độ biến dạng thì cần phải đặt vào một ứng suất lớn hơn, và những vật liệu như vậy được gọi là biến dạng nhớt dẻo (viscoplasticity).
H nh 2.6 Đồ thị biểu diễn ứng suất
16
Trang 402.3 Kỹ thuật uốn thép tấm 2.3.1 Khái niệm uốn
Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi hoặc một phần của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và được uốn ở trạng thái nguội hoặc nóng Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo từng phần để tạo thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng đàn hồi xảy ra khác nhau ở hai mặt của phôi uốn.
H nh 2.7 Phôi bi Ān d愃⌀ng sau khi gia công u Ān
Đường cong ứng suất biến dạng cho thấy cơ chế chảy dẻo thông thường của các hợp kim không chứa sắt Ứng suất được biểu diễn như hàm của