Nghiên cứu cơ tính và thông số hình học của vòm tôn phục vụ quá trình chấn vòm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ………………………… ĐỖ CHÍ BÌNH NGHIÊN CỨU CƠ TÍNH VÀ THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA VỊM TƠN PHỤC VỤ Q TRÌNH CHẤN VỊM Chun nghành: Cơng Nghệ Chế Tạo Máy LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS PHAN CHÍ CHÍNH ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: TS LƯU PHƯƠNG MINH ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS PHAN ĐÌNH HUẤN …………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM Ngày 08 tháng 01 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ TS PHAN CHÍ CHÍNH TS LƯU PHƯƠNG MINH PGS.TS PHAN ĐÌNH HUẤN TS NGUYỄN VĂN GIÁP Chủ tịch đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ————————— —————————— Tp.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đỗ Chí Bình Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20 – 02 – 1985 Nơi sinh: Gia lai Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy MSHV: 09040360 I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ TÍNH VÀ THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA VỊM TƠN PHỤC VỤ Q TRÌNH CHẤN VỊM II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo nghiệm quan hệ biến dạng, ứng suất thông số hình học q trình chấn tơn vịm - Tiến hành thực nghiệm, xử lý số liệu thực nghiệm để tạo sở liệu cần thiết điển hình số vật liệu tơn thơng dụng phục vụ q trình chấn vịm - Thiết lập chương trình điều khiển tự động đạt kích thước sản phẩm vịm III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05 – - 2010 IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05 – 12 - 2010 V - CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : T.S PHAN CHÍ CHÍNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy, giảng viên Khoa Cơ khí trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM, người tận tình dạy bảo truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập trường, thời gian em nghiên cứu thực luận văn Tiếp đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn - Thầy TS Phan Chí Chính trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Đồng thời, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy, Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp HCM tận tình giúp đỡ em thời gian thực luận văn trường Vì thời gian thực đề tài không nhiều, kiến thức thân hạn chế, thời gian thực luận văn có nhiều khó khăn nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy, đóng góp ý kiến để em nhận thức thiếu sót, cố gắng sửa chữa hoàn thiện Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô dành thời gian quý báu để nhận xét bổ sung thêm kiến thức tốt cho luận văn Học viên Đỗ Chí Bình Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 iii TĨM TẮT Trong sống cơng nghiệp nay, sản phẩm sản xuất từ thép cuộn ngày đóng vai trị quan trọng Các sản phẩm như: thép hình, thép ống, xà gồ, tôn lợp… sản phẩm sử dụng nhiều dân dụng công nghiệp Cùng với phát triển đất nước sản phẩm lợp ngày đa dạng, trước lợp chủ yếu tơn sóng trịn, tơn phờ rơ ximang dần thay sản phẩm tôn cao cấp tơn sóng vng, tơn giả ngói, tơn sóng vòm Để đáp ứng nhu cầu thực tế mỹ thuật, thiết kế kỹ thuật sản phẩm tơn sóng vịm ngày xuất nhiều thực tế cơng trình dân dụng, cơng cơng, nhà xưởng cơng nghiệp… Các máy móc dây chuyền cơng nghệ chế tạo sản phẩm từ thép cuộn máy cán xà gồ thép, dây truyền cán ống định hình, dây truyền cán tơn lợp nghiên cứu chế tạo thành công triển khai cho sở công nghiệp khu vực Tp.HCM Các loại máy chấn tơn vịm có u cầu cao độ xác biến dạng đối tượng nghiên cứu đề tài Vì vậy, tác giả xin chọn đề tài “Nghiên cứu tính thơng số hình học vịm tơn phục vụ q trình chấn vịm” để nghiên cứu Sau thời gian nghiên cứu, luận văn đạt nội dung sau: Mô tả hình học thơng số chấn vịm lưu đồ hoạt động máy Biểu đồ mối quan hệ lực kéo độ giãn dài số loại tôn Xác định mối liên hệ thông số đầu vào (áp lực chiều dày tơn) góc tạo hình Chương trình điều khiển PLC tự động đạt bán kính chấn vịm Luận văn Thạc sĩ Cơng nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH .x CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 1.4.1 Nghiên cứu lý thuyết .3 1.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm .4 1.5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH KIM LOẠI TẤM 2.1 GIỚI THIỆU VỀ TƠN SĨNG VÀ TƠN SĨNG VỊM .6 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại .7 2.1.3 Vật liệu chế tạo 2.1.4 Các biên dạng tôn thường gặp .8 2.1.4.1 Loại sóng thẳng 2.1.4.2 Tơn sóng vịm 10 2.2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 13 2.2.1 Nghiên cứu nước 13 2.2.2 Nghiên cứu nước 15 2.3 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH TƠN SĨNG VỊM 17 2.3.1 Qui trình cơng nghệ sản xuất tơn sóng vịm 17 2.3.1.1 Mơ tả hình học q trình chấn vịm tơn sóng 19 2.3.1.2 Mơ tả lý thuyết q trình tạo hình 20 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 v 2.3.1.3 Hiện tượng đàn hồi trình tạo hình 22 2.3.2 Những kiến thức sở biến dạng dẻo kim loại 24 2.3.2.1 Biến dạng kéo nén kim loại 24 2.3.2.2 Trạng thái ứng suất loại ứng suất trình tạo hình 26 2.3.3 Phương thức biến dạng nhỏ 29 2.3.4 Các loại biến dạng 30 2.3.5 Mối quan hệ ứng suất biến dạng trình tạo hình kim loại 30 2.4 CÁC YẾU TỐ CƠ HỌC ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH 2.4.1 Ảnh hưởng hình dạng đường cong Ứng suất thực - Biến dạng thực 31 2.4.2 Ảnh hưởng tính đồng vật liệu 32 2.4.3 Ảnh hưởng khuyết tật, vết nứt 33 2.4.4 Ảnh hưởng tính bất đẳng hướng 33 2.4.5 Ảnh hưởng nhiệt độ trình biến dạng 33 2.4.6 Ảnh hưởng thành phần hóa học vật liệu 34 2.4.7 Ảnh hưởng tốc độ trình biến dạng 35 2.4.8 Ảnh hưởng chiều dày đến ứng suất giới hạn kim loại 36 2.5 CÁC SAI LỆCH CHỦ YẾU TRONG Q TRÌNH TẠO HÌNH TƠN SĨNG VỊM TRONG THỰC TẾ………………………………………… ……………….36 2.5.1 Sai lệch thành bên 36 2.5.2 Thay đổi góc 37 2.5.3 Hiện tượng cong vênh chi tiết 38 2.5.4 Sự xáo trộn bề mặt chi tiết 39 2.5.5 Sự thay đổi hình dáng tổng thể 39 2.6 MỘT SỐ LOẠI MÁY CHẤN VỊM THƠNG THƯỜNG 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY CHẤN VÒM MINI…… 43 3.1 ĐẬT VẤN ĐỀ 43 3.2 MỤC ĐÍCH………….………………………………………………………………… 43 3.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 43 3.3.1 Đặc tính tơn đầu vào……………………………………………………………… 43 3.3.2 Phương án nghiên cứu chế tạo…………………………………………………… 44 3.3.3 Các chế độ vận hành lưu đồ hoạt động máy 44 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 vi 3.3.4 Tính tốn thiết kế sộ phận quan trọng mơ hình máy chấn vòm 48 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 53 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 53 4.2 NGUYÊN LIỆU THỰC NGHIỆM 53 4.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 54 4.3.1 Máy kéo nén Trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM…………………… … 54 4.3.2 Mơ hình máy chấn tơn mini Trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM 55 4.3.3 Thiết bị dụng cụ đo 56 4.3.4 Chuẩn bị đầy đủ loại thước đo, thiết bị cắt tôn 56 4.4 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM………… ……………………………… 56 4.4.1 Phương án nghiên cứu………………………………………………… …56 4.4.2 Phương án thí nghiệm 57 4.5 PHẦN THÍ NGHIỆM KÉO TÔN 57 4.6 PHẦN THÍ NGHIỆM CHẤN TƠN 62 4.6.1 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 62 4.6.1.1 Trình tự bước thực 62 4.6.1.2 Các phương pháp tính tốn cho phương án cấu trúc tâm bậc hai 63 4.6.2 Phấn thực nghiệm cho loạt tôn cứng 64 4.6.3 Phần thực nghiệm cho loạt tôn mềm 69 4.7 VÍ DỤ KHI TIẾN HÀNH CHẤN VỚI CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 72 4.8 KẾT LUẬN 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………….……… …………….……76 5.1 KẾT LUẬN 76 5.2 KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THÉP LÁ CUỘN 80 PHỤ LỤC GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH CỦA CÁC LOẠT CHẤN 81 PHỤ LỤC BỘ CHÀY VÀ CỐI CHẤN TÔN SÓNG TRONG THỰC TẾ 83 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC 87 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 88 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CB - Cảm biến ĐH - Đại Học NCKH - Nghiên Cứu Khoa Học NXB - Nhà Xuất Bản PLC - Programmable Logic Controller SPIF - Single Point Incremental Forming STT - Số thứ tự Sole - Cuộn dây van thủy lực Ts - Tiến sĩ Tp HCM - Thành phố Hồ Chí Minh Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Mã hóa yếu tố thực nghiệm 65 Bảng 4.2 Ma trận trực giao bậc hai 65 Bảng 4.3 Giá trị theo yếu tố tự nhiên 66 Bảng 4.4 Các hệ số phương trình hồi qui 68 Bảng 4.5 Mã hóa yếu tố thực nghiệm 70 Bảng 4.6 Ma trận trực giao bậc hai 70 Bảng 4.7 Giá trị theo yếu tố tự nhiên 70 Bảng 4.8 Các hệ số phương trình hồi qui 71 Bảng PL2.1 Giá trị trung bình loạt chấn tôn cứng 81 Bảng PL2.2 Giá trị trung bình loạt chấn tôn mềm 82 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 ix Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 85 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 86 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC [3] N 220V 24V 24V L Encoder X0 Y0 CB1 X1 Y1 CB2 X2 Y2 PLC CB3 X3 CB4 X4 Y4 X5 Y5 XUỐNG X6 Y6 LÊN X7 Y7 LÙI X10 Y10 TỚI X11 Y11 MANUAL X12 AUTO X13 STOP X14 START X15 Y3 Sole Sole Sole Sole Sole Sole Sole 52 0V Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 87 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC [3] Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 88 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 89 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 90 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 91 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 92 Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 93 Trong đó: Y0, Y1, Y2 Y3, Y4, Y5, Y6 Y7 ngõ kết nối với cuộn dây Sole 1, Sole 2, Sole3, Sole4, Sole5, Sole6, Sole52 Phụ Lục Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 94 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH Hình PL6.1 Chuẩn bị kéo tơn Hình PL6.2 Tôn sau kéo đứt Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 95 Hình PL6.3 Chuẩn bị phơi chấn Hình PL6.4 Mơ hình máy chấn vịm Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 96 Hình PL6.5 Hình Chày cối khn Hình PL6.6 Hệ thống xi lanh thủy lực Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 97 Hình PL6.7 Sản phẩm sau chấn Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 98 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: ĐỖ CHÍ BÌNH Ngày, tháng, năm sinh: 20/02/1985 Nơi sinh: GIA LAI Địa liên lạc: Thơn 4, Thị Trấn Phú Hịa, Chư Păh, Gia Lai Điện thoại: 01685 680 506 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2004 - 2009: Sinh viên đại học chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 2009 – nay: Học viên cao học chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy, trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC 2009 – nay: Nhân Viên Kỹ Thuật Công ty TNHH Trường Sa Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Chế Tạo Máy – ĐH Bách Khoa Tp.HCM năm 2010 99 ... TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ TÍNH VÀ THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA VỊM TƠN PHỤC VỤ Q TRÌNH CHẤN VỊM II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo nghiệm quan hệ biến dạng, ứng suất thơng số hình học q trình chấn tơn vịm... chọn đề tài ? ?Nghiên cứu tính thơng số hình học vịm tơn phục vụ q trình chấn vịm” để nghiên cứu Sau thời gian nghiên cứu, luận văn đạt nội dung sau: Mơ tả hình học thơng số chấn vòm lưu đồ hoạt động... hành nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu tính thơng số hình học vịm tơn phục vụ q trình chấn vịm” Mục tiêu đề tài tìm mối quan hệ thơng số đầu vào (áp lực chiều dày tôn) đầu (góc tạo hình) q trình chấn