thiết kế, mô phỏng máy bẻ góc chính xác

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG MÁY BẺ GĨC CHÍNH XÁC S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011 - 75 S KC 0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT _ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG MÁY BẺ GĨC CHÍNH XÁC MÃ SỐ: T2011_75 THUỘC NHĨM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ ĐƠN VỊ : Th.S NGUYỄN VĂN ĐỒN : KHOA XD VÀ CHƯD TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 02 NĂM 2012 Mục lục Trang Chương Dẫn nhập 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3.Tầm quan trọng đề tài 1.4 Điểm đề tài .2 1.5.Giới hạn đề tài 1.6 Tiến trình nghiên cứu Chương Cơ sở lý luận 2.1 Sản phẩm q trình uốn bẻ 2.2.Ngun lý q trình uốn bẻ 2.3 Một số máy gia cơng thép vỏ khác 12 2.4 Đặc điểm q trình uốn bẻ đặc tính vật liệu uốn 13 2.5 Cảm biến đo góc 13 2.6 Xilanh sử dụng kẹp uốn 18 2.7 Bộ điều khiển .20 2.8 Bộ hiển thị 23 2.9 Bàn phím 24 Chương Thiết kế máy bẻ góc xác 25 3.1 Nguyên lý bẻ 25 3.2 Ý tưởng thiết kế 25 3.3 Thiết kế đế cố định đỡ sản phẩm 26 3.4 Thiết kế phận kẹp 27 3.5 Thiết kế phận bẻ góc 28 3.6 Vị trí LCD bàn phím 29 3.7.Cảm biến đo góc 29 3.8 Ráp tổng thể 30 3.9 Mạch điện điều khiển 31 3.10 Ngun lý hoạt động 33 Chương 4: Mơ q trình bẻ thép .34 Chương Kết luận _ hướng phát triển 35 5.1 Kết luận 35 5.2 Hướng phát triển 35 Tài liệu tham khảo 36 Phu lục 37 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP Đặt Vấn đề Hiện loại sản phẩm thép đa dạng phong phú, loại máy móc thiết bị dùng để gia cơng thép cụ thể tạo góc cần thiết hạn chế hoạc chi phí cao, việc tạo thiết bị dùng để bẻ góc thép với giá rẻ quan trọng cần thiết cho phát triển ngành cơng nghiệp việt nam Máy bẻ góc cơng cụ hữu ích để gia cơng vỏ máy đơn giản phức tạp, nhiên thị trường Việt Nam loại máy tồn chủ yếu hình thức thủ cơng, loại máy tự động bẻ góc số lượng giá thành cao khơng thích hợp cho doanh nghiệp vừa nhỏ, sở nghiên cứu số sản phẩm tạo từ máy bẻ góc loại máy chấn tạo hình người nghiên cứu thấy việc cải tiến chế tạo loại máy bẻ góc xác với chi phí thấp tương đối dễ sử dụng mang lại hiệu lớn cho doanh nghiệp vừa nhỏ người nghiên cứu định chọn đề tài “ Thiết kế, mơ máy bẻ góc xác làm đề tài nghiên cứu” Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu trình gia công uốn vỏ mỏng - Nghiên cứu loại máy dập, máy chấn góc loại máy gia công mỏng giới nước - Tham khảo thiết bò gia công xác, thiết bò đo xác sử dụng - Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho trình uốn góc vỏ - ng dụng chi tiết tiêu chuẩn công nghiệp để xây dựng kết cấu khí máy nhằm tăng tốc độ đưa sản phẩm thò trường đồng thời giảm chi phí chế tạo - Xây dựng mô hình máy bẻ góc bán tự động máy tính để thuận lợi cho việc mô trình làm việc - Xây dựng giải thuật điều khiển tồn máy -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Tầm quan trọng đề tài - Tấm vỏ mỏng tồn hầu hết loại máy công nghiệp nông nghiệp, phương pháp tạo hình loại vỏ chủ yếu thực phương pháp chấn góc,với góc độ không đặc biệt, việc dùng máy chấn tạo hình phương pháp tốn nhiều thời gian phải sử dụng nhiều loại khuôn khác nhau, giá thành loại máy chấn trung bình cao, không phù hợp cho sản xuất nhỏ vừa, với nguyên lý bẻ góc đơn giản việc tạo loại máy bẻ chế tạo nước rút ngắn cách biệt công nghệ giảm giá thành đầu tư sản xuất mang lại nhiều lợi ích cho việc phát triển kinh tế nước Điểm đề tài - Với phương pháp bẻ tay hoạc thực máy bẻ tay không mang lại góc độ xác sản phẩm, trình thực bẻ góc chậm, sản phẩm bẻ hàng loạt khác dẫn đến phế phẩm nhiều - Với máy bẻ góc thực đề tài, có kết cấu đơn giản có điều khiển góc bẻ có tính đến đàn hồi vật liệu đem uốn làm tăng suất trình bẻ độ xác sản phẩm, giảm độ phế phẩm trình thực đơn giản, không phụ thuộc vào trình độ tay nghề công nhân Giới hạn đề tài - Để thiết kế máy bẻ tương đối hoàn thiện, đòi hỏi phải tính đến tất yếu tố tác động đến hình thành sản phẩm độ ổn đònh máy, đề tài tác giả chủ yếu đề cập đến phương pháp thiết kế chế tạo máy bẻ đơn giản với giá thành thấp nguyên lý tạo điều khiển để điều khiển toàn trình bẻ có tính đến đàn hồi vât liệu uốn nhằm làm tăng độ xác góc uốn giảm phế phẩm sau trình uốn -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Tiến trình nghiên cứu - Nghiên cứu trình uốn,bẻ thép vỏ mỏng - Nghiên cứu loại máy bẻ tay hoạc bán tự động có sẵn thò trường - Nghiên cứu đo góc đơn giản tương đối xác - Phác thảo sơ kết cấu máy, ngun lý hoạt động - Thiết kế tồn kết cấu máy máy tính dựa phần mềm Inventor - Mơ q trình bẻ góc - Viết báo cáo khoa học - Hồn thiện thuyết minh -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Sản phẩm q trình uốn bẻ -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 2.2 Ngun lý q trình uốn bẻ 2.2.1 Khái niệm Uốn phương pháp gia cơng kim loại áp lực nhằm tạo cho phơi phần phơi có dạng cong hay gấp khúc, phơi tấm, dải, định hình uốn trạng thái nguội nóng Trong q trình uốn phơi bị biến dạng dẻo vùng để tạo thành hình dáng cần thiết Uốn kim loại thực biến dạng dẻo đàn hồi xảy khác mặt phơi uốn 2.2.2 Q trình uốn Uốn ngun cơng thường gặp dập nguội Q trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phơi thu nhỏ dần kích thước Trong q trình uốn, kim loại phía góc uốn bị nén co ngắn hướng dọc, bị kéo hướng ngang Giữa lớp co ngắn dãn dài lớp trung hòa -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Khi uốn dải hẹp xảy tượng giảm chiều dày, chỗ uốn sai lệch hình dạng tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch phía bán kính nhỏ Khi uốn dải rộng xảy tượng biến mỏng vật liệu khơng có sai lệch tiết diện ngang Vì trở kháng vật liệu có chiều rộng lớn chống lại biến dạng theo hướng ngang Khi uốn phơi với bán kính góc lượn nhỏ mức độ biến dạng dẻo lớn ngược lại Trước uốn Lớp trung hòa R Biến dạng phơi thép uốn Xác định chiều dài phơi uốn: + Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa vùng biến dạng + Chia kết cấu chi tiết, sản phẩm thành đoạn thẳng đoạn cong đơn giản Cộng chiều dài đoạn lại: Chiều dài đoạn thẳng theo vẽ chi tiết phần cong tính theo chiều dài lớp trung hòa Chiều dài phơi tính theo cơng thức:   L =  L   180 r  x.s  Trong đó: 0 = 1800 -   L : tổng chiều dài đoạn thẳng    180 r  x.s  : chiều dài lớp trung hòa r : bán kính uốn cong phía x : hệ số phụ huộc vào tỷ số r/s s : chiều dày vật uốn -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Khi uốn góc  = 900 L =  L   900 0,5s Bán kính uốn nhỏ lớn nhất: + rtrong q nhỏ làm đứt vật liệu tiết diện uốn Nếu q lớn vật uốn khơng có khả giữ hình dáng sau đưa khỏi khn (rtrong = rmin) Bán kính uốn lớn nhất:  s rmax = ; 2 rngồi = rtrong - s Trong đó: E = 2,15 105 N/mm2: mơ đun đàn hồi vật liệu S: chiều dày vật uốn : giới hạn chảy vật liệu Bán kính uốn nhỏ nhất: s 1  1  2 rmin =  : độ giản dài tương đối vật liệu (%) Theo thực nghiệm có rmin = k.s k: hệ số phụ thuộc vào góc nhấn   Cơng thức tính lực uốn: Lực uốn bao gồm lực uốn tự lực uốn phẳng vật liệu Trị số lực ́ n lực phẳng thường lớn nhiều so với lực ́ n tự - Lực uốn tự xác định theo cơng thức: P= Kl = B.S  b k = B S.b.kl.(theo tài liê ̣u Cơng nghê ̣ ́ n NC) L S.n : hệ số uốn tự tích theo cơng thức L chọn theo bảng phụ thuộc vào tỷ số L/S B : Chiều rộng dải S : chiều dày vật uốn k: hệ số đặc trưng ảnh hưởng biến cứng b : giới hạn bền vật liệu L : khoảng cách điểm tựa - Lực uốn góc tinh chỉnh tính theo cơng thức: P = q.F Với + q : áp lực tinh ( phẳng ) chọn theo bảng + F : diện tích phơi tinh -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Chương Mơ q trình bẻ thép -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 34 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Chương Kết luận _Hướng phát triển 5.1 Kết luận Qua trình thực đề tài, người nghiên cứu tìm hiểu nghiên cứu, thiết kế thu thành sau - Nghiên cứu phương pháp tạo góc cho thép - Nghiên cứu ngun lý q trình uốn chất vật liệu uốn - Nghiên cứu tìm hiểu số mơ đun thường dùng cơng nghiệp nhằm tăng tốc độ thiết kế gia cơng sản phẩm sau thiết kế - Đưa ý tưởng cho q trình uốn - Thiết kế cụm chi tiết lắp ráp - Thiết kế tồn kết cấu máy bẻ góc thép - Mơ q trình làm việc máy 5.2 Hướng phát triển - Q trình bẻ góc cho thép q trình đơn giản để tạo góc tương đối xác đòi hỏi nhiều kỹ thuật tiên tiến cần ứng dụng vào - Tuy với đề tài tác giả cố gắng thiết kế máy bẻ góc bán tự động đơn giản dựa ngun lý tạo góc thủ cơng có đạt số kết cải tiến rõ rệt song số điểm cần phải cải tiến thêm cần thiết kế thêm phận kiểm tra sau q trình uốn hồn thành kết hợp với phương pháp cộng thêm lượng đàn hồi vật liệu để trở thành hệ thống kiểm tra hồn tồn khép kín, lượng phế phẩm giảm nhiều - Để uốn thép có chiều dày lớn cần phải thay hệ thống khí nén hệ thống thủy lực thiết kế kết cấu cho thay đổi qua lại hai phương pháp cách dễ dàng -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 35 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Tài liệu tham khảo PGS.TS Bùi Xn Liêm, Ngun Lý Máy, ĐH SPKT TP.HCM GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc _ Robot công nghiệp _ Nhà xuất khoa học kỹ thuật _2002 Nguyễn Ngọc Cẩn, Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động ,2 , Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM P.GS Trần Hữu Quế, Vẽ Kỹ Thuật khí tập 1_2, Nhà xuất giáo dục 2006 Phần Mềm Thiết Kế Autodesk Inventor Thiết kế truyền tiêu chuẩn -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 36 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 Phụ lục: Các vẽ máy -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 37 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 38 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 39 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 40 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 41 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 42 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 43 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 44 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 45 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 46 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 47 [...]... _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 3.3 Thiết kế Đế cố đònh đỡ sản phấm 3.4 Thiết kế bộ phận kẹp -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 26 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 27 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác. .. Đoàn Trang 30 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 3.9 Mạch Điện điều khiển -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 31 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 32 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 3.10... chính xác , T2011 - 75 3.5 Thiết kế bộ phận bẻ góc -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 28 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 3.6 Vị trí LCD và bàn phím 3.7 Cảm biến đo góc -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 29 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 3.8 Ráp... Nguyễn Văn Đoàn Trang 18 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 19 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 2.7 Bộ điều khiển Nếu sử dụng một máy tính cá nhân và gắn vào máy bẻ góc thì tính kinh tế và tính kỹ thuật sẽ khơng phù hợp, chính vì vậy việc sử dụng một bộ điều khiển... số góc hồi phục: α = (180 - )( - 1) Tốn đồ để xác định góc hồi phục -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 11 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 2.3 Một số máy gia cơng thép vỏ khác 2.3.1 Máy chấn thép 2.3.2 Máy ép -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 12 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy. .. xử lý tín hiệu Khi một phím được nhấn, vi điều khiển sẽ xác định phím được nhấn để thực thi u cầu điều khiển của hệ thống -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 24 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY BẺ GĨC CHÍNH XÁC 3.1.Nguyên lý bẻ 1 2 3 4 1 Sản phẩm bẻ 2 Bàn kẹp 3 Bàn uốn 4 Đế cố đònh Nguyên lý: đưa sản... bản kẹp 2 để kẹp chặt chi tiết, quay bản uốn 3 đến góc danh đònh nhả bàn uốn nhả bàn kẹp và tháo chi tiết uốn 3.2 Ý tưởng thiết kế - Dựa vào ngun lý uốn, trên cơ sở khử góc phục hồi và sử dụng 1 thiết bị đo góc chính xác ta có sơ đồ của máy bẻ góc như sau: LCD 16 x 2 Bộ điều khiển Bàn phím Xi lanh kẹp Xi lanh uốn, bẻ Encoder Tuyệt Đối đo góc Bàn bẻ góc Nối trục trực tiếp ... chỉnh máy ép và vị trí điểm chết dưới Do đó trong trường hợp này việc xác định góc hồi phục bằng thực nghiệm là phương pháp đơn giản nhất Dưới đây là biểu đồ để xác định góc hồi phục bằng thực nghiệm các chi tiết bẳng thép CT2, CT3 và góc uốn nhận được bằng thực nghiệm -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 9 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác. .. điều khiển 2.8 Bộ hiển thị Để hiện thị góc bẻ của sản phẩm ở đây tác giả sử dụng 1 LCD 16x2 kết cấu kết nối của LCD này được thể hiện như sau: -GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 23 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 2.9 Bàn phím Để nhập góc bất kỳ cũng như điều khiển tồn bộ hoạt động của máy, ở đây tác giả sử dụng 1 bàn phím... Nguyễn Văn Đoàn Trang 17 Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75 cấu tạo của encoder tuyệt đối hình dáng và cấu tạo của encoder tuyệt đối - Ưu điểm của loại encoder này là nó cho kết quả chính xác hơn, đặc biệt thơng qua mạch driver của encoder ta có thể nhận biết được vị trí hiện tại của trục quay encoder - Với ứng dụng để xác định vị trí và góc, ở đây chúng ta nên sử dụng loại