Đề tài thiết kế chế tạo máy uốn thép tự động

Trang 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động. Một trong nhữ ng ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ, . Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải ti ến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm. Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận th ấp vì vậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi. Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coi trọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho s ự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa. Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên lý thiết kế, chính vì vậy mà đề tài “ Máy uốn thép tự động” đã ra đời. Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài. Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chấ t lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài. Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế, việc tìm tài liệu về máy uốn là rất khó khăn nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các đồng nghiệp để đề tài được hoàn thi ện hơn. Qua đề tài này chúng tôi xin chân thành cảm ơn Thầy/Cô Khoa Cơ Điện đã giúp đỡ trong thời gian vừa qua để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài của mình. Trang 2 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng 2 Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường 2 Hình 1.3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực . 3 Hình 1.4: Máy uốn ống bán tự động . 4 Hình 1.5: Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M . 5 Hình 1.6: Máy uốn ống tự động CNC32B3 . 5 Hình 1.7: Máy uốn ống sáu đầu trục . 7 Hình 1.8: Máy uốn ống do công ty Khataco chế tạo . 7 Hình 2.1: Cơ cấu truyền lực bằng tay 10 Hình 2.2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ .11 Hình 2.3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực . 12 Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn 13 Hình 2.5: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén 14 Hình 3.1: Biểu đồ σ – ε 16 Hình 3.2: Biểu đồ P – Δl . 17 Hình 3.3: Chuyển động tròn của điểm . 17 Hình 3.4: Phát thảo sơ bộ kết cấu trục . 35 Hình 3.5: Sơ đồ tính toán trục . 35 Hình 3.6: Biểu đồ mômen trục IV . 37 Hình 3.7: Các kích thướ c cơ bản của rãnh then . 38 Hình 3.8: Sơ đồ chịu lực của tấm 42 Hình 3.9: Hộp giảm tốc khai triển hai cấp . 43 Hình 3.10: Sơ đồ phát thảo hộp giảm tốc khai triển hai cấp 55 Hình 3.11: Sơ đồ tính toán trục I . 56 Hình 3.12: Sơ đồ tính toán trục II 56 Hình 3.13: Sơ đồ tính toán trục III 56 Hình 3.14: Biểu đồ mômen trục I . 58 Hình 3.15: Biểu đồ mômen trục II 60 Hình 3.16: Biểu đồ mômen trục III 62 Hình 3.17: Sơ đồ chịu lực của ổ I 70 Trang Trang 3 Hình 3.18: Cấu tạo chung của ổ lăn 71 Hình 3.19: Sơ đồ chịu lực của ổ II 71 Hình 3.20: Sơ đồ chịu lực của ổ III . 72 Hình 4.1: Bản vẽ chế tạo bánh răng 77 Hình 4.2: Bản vẽ đánh số bề mặt chi tiết gia công 80 Hình 4.3: Mâm cặp 3 chấu tự định tâm . 83 Hình 4.4: Dao tiện ngoài thân cong . 83 Hình 4.5: Dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 90 0 . 84 Hình 4.6: Dao tiện ngoài thân thẳng . 85 Hình 4.7: Dao bào rãnh then thân cong 86 Hình 4.8: Mũi khoan ruột gà . 88 Hình 4.9: Mũi ta rô 89 Hình 4.10: Dao phay đĩa mô đun . 90 Hình 4.11: Đá mài prôfin thẳng . 91 Hình 4.12: Đá mài răng 2П .92 Hình 4.13: Bản vẽ phôi 101 Hình 5.1: Phần mềm Bentech EZ3D . 113 Hình 5.2: Phần mềm Bentech Pro . 114 Trang 4 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Một số công thức xác định chiều dài khai triển phôi uốn 21 Bảng 3.2: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn 29 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của ổ bi 202 cỡ nhẹ 70 Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của ổ bi 204 cỡ nhẹ 72 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của ổ bi 207 cỡ trung . 73 Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật c ủa nối trục đĩa . 73 Bảng 4.1: Bảng đặc tính của thép C45 78 Bảng 4.2: Các phương án thiết kế .79 Bảng 4.3: Thông số của dao tiện ngoài thân cong . 82 Bảng 4.4: Thông số của dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng 90 0 . 82 Bảng 4.5: Thông số của dao tiện ngoài thân thẳng . 83 Bảng 4.6: Thông số của dao bào rãnh then . 85 Bảng 4.7: Thông số của mũi khoan ruột gà . 86 Bảng 4.8: Thông số của mũi ta rô 86 Bảng 4.9: Thông số cơ bản của dao phay đĩa mô đun . 88 Bảng 4.10: Thông số của đá mài profin thẳng 89 Bảng 4.11: Các thông số của đá mài 2П đá phẳng hai mặt vát côn 90 Bảng 4.12: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø56 95 Bảng 4.13: Bảng tính lượ ng dư trung gian và kích thước trung gian Ø246 96 Bảng 4.14: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian L = 90 97 Bảng 4.15: Bảng tính lượng dư trung gian và kích thước trung gian Ø100 98 Bảng 4.16: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø56 100 Bảng 4.17: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø56 101 Bảng 4.18: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø56 . 102 Bảng 4.19: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô Ø56 103 Bảng 4.20: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh Ø56 . 103 B ảng 4.21: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø246 104 Bảng 4.22: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh Ø246 104 Bảng 4.23: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø246 . 105 Bảng 4.24: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô L = 90 . 105 Trang Trang 5 Bảng 4.25: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện bán tinh L = 90 . 105 Bảng 4.26: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện thô Ø100 106 Bảng 4.27: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công tiện tinh Ø100 . 106 Bảng 4.28: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công bào rãnh then . 107 Bảng 4.29: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công khoan Ø12 . 107 Bảng 4.30: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công ta rô ren M12 . 108 Bảng 4.31: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay thô 108 Bả ng 4.32: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công phay tinh . 109 Bảng 4.33: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài thô răng 109 Bảng 4.34: Bảng chế độ cắt cho bước nguyên công mài tinh răng . 109 Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép Trang 6 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN PHỔ BIẾN HIỆN NAY 1.1. Tầm quan trọng của sắt, thép - Ngày nay sắt, thép là một thiết bị, dụng cụ không thể thiếu đối với con người, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị của ô tô, xe máy, tàu thủy, nhà cửa hay đồ dùng gia đình …Sắt, thép còn đóng góp trong sự tiến hóa của loài người. Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớn.  ‐  Hiệp hội Thép Thế giới (WSA) dự kiến nhu cầu sử dụng thép trên toàn cầu sẽ tăng 5,9% lên 1.359 triệu tấn trong năm nay và lập kỷ lục mới 1.441 triệu tấn vào năm 2012 (tăng 6%). Theo WSA, nhu cầu thép của Trung Quốc, quốc gia tiêu thụ thép lớn nhất thế giới, sẽ tăng 5% lên 605 triệu tấn trong năm nay và sẽ tiếp tục tăng 5% lên 635 triệu tấn vào năm tới. - Tuy nhiên, một số nhà phân tích nhậ n định những nỗ lực của Bắc Kinh nhằm làm nguội nền kinh tế, vốn đang tăng trưởng quá nóng, đặc biệt là lĩnh vực bất động sản, có thể tác động xấu đến nhu cầu thép của nền kinh tế lớn thứ hai thế giới này.Daniel Novegil, Chủ tịch Ủy ban Kinh tế của WSA, cho biết 2010 là năm nhu cầu thép phục hồi mạnh mẽ, nhờ các gói kích thích kinh tế trên toàn cầu, t ốc độ tăng trưởng nhanh chóng của các nền kinh tế mới nổi và đà phục hồi của thị trường. Năm 2010, nhu cầu thép của thế giới đã tăng 13,2%. WSA, một trong những hiệp hội thép lớn nhất thế giới, đại diện cho khoảng 170 viện nghiên cứu về thép, các hiệp hội thép quốc gia, khu vực và nhiều nhà sản xuất thép. Hiện các thành viên của WSA sản xuất khoảng 85% lượ ng thép của thế giới. - Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường sắt thép Việt Nam hàng chục năm liền mất cân đối giữa phôi và thép thành phẩm, giữa thép xây dựng và thép cao cấp khác như thép tấm lá cán nớng cán nguội nói chung và thép ống nói riêng nên Chính phủ đã chỉ đạo Bộ công nghiệp cùng VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) khẩn trương xây dựng khu liên hiệp thép Hà Tĩnh với nguồn tài nguyên quặng sắt của mỏ Thạch Khê, Hà Tĩnh với trữ lượ ng 500 triệu tấn để sản xuất phục vụ cho nhu cầu kinh tế, đồng thời VSC chọn đối tác nước ngoài là Tập đoàn TATA là tập đoàn hàng đầu của Ấn Độ về sản xuất thép. - Cũng theo Bộ Công Nghiệp, ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấm cán nóng, năm 2005 VSC đã đưa nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ với công suất 205 000 tấn/năm vào sản xuất nhưng mớ i chỉ đáp ứng được 25% nhu cầu trong nước. Đến năm 2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến 7,5 triệu tấn/năm. Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép Trang 7 - Mặc dù thị trường thép ở nước ta là rất lớn nhưng do chưa đáp ứng đủ vì vậy có hơn 93% thép nhập từ các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc. Theo số liệu của Hiệp hội thép Việt Nam, năm 2006 Việt Nam nhập 2586 triệu tấn thép trị giá 1264 tỉ USD, riêng quý I/2007 nhập 1124 triệu tấn trị giá 572 triệu USD. Nhận thấy được sự cấp thiết này vì vậy Nhà Nước đã có nh ững chủ trương phù hợp nhằm cân đối thị trường thép thành phẩm và hạn chế đến mức thấp nhất sự lãng phí nguồn ngoại tệ. - Theo Bộ Xây Dựng, trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ những năm 90 trở lại đây việc sử dụng các kết cấu trong trình bằng thép đã có những tiến bộ nhanh chóng vượt bậc. Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, nhà thi đấu, hộ i trường, các dàn khoan dầu khí,…đã ứng dụng thành công các sản phẩm kết cấu thép. Trong thời gian tới việc sử dụng các kết cấu thép vào các công trình rất quan trọng đặc biệt là xây dựng 44 cầu trên tuyến đường sắt Hà Nội – Tp HCM và việc xây dựng tòa nhà 30 tầng tại Tp HCM và một trong những công trình cũng không kém phần quan trọng là cảng biển. Nhận thức rõ ý nghĩa và tầm quan trọng của sắt thép trong xây dựng, công nghiệp vì vậy hi ện nay Bộ Giao Thông Vận Tải chỉ đạo một mặt nghiên cứu kết cấu thép đồng thời phải thường xuyên học hỏi cập nhật công nghê tiên tiến của các nước phát triển. - Một số sản phẩm thép được dùng trong xây dựng dân dụng, cầu đường: Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép Trang 8 Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép Trang 9 1.2. Tình hình sử dụng máy uốn trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình sử dụng máy uốn trên thế giới - Hiện nay trên thế giới, ống được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy uốn phù hợp với nhu cầu rấ t cần thiết. Trên thế giới hiện nay máy uốn đa dạng từ bằng tay, đến động cơ rồi đến NC hay CNC có thể uốn với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao. - Máy uốn tự động thủy lực điều khiển bằng động cơ servo dùng để uốn ống có độ chính xác cao, kích thước ống tương đối lớn máy được sử dụng động c ơ thủy lực vì vậy tạo ra lực uốn tác dụng lên ống đồng đều ít sinh ra khuyết tật trong khi uốn, điều kiển máy tương đối đơn giản sử dụng bằng bàn đạp chân, máy uốn có sử dụng đầu phân độ vì vậy ống được xoay theo các dạng khác nhau để uốn những ống có nhiều đoạn cong. Những máy uốn này hoàn toàn tự động người công nhân chỉ việc cấp phôi và điều khiển từ máy tính thì đai thép sẽ cho ra được sản phẩm. Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép Trang 10 Hình 1.3: Máy uốn ống sử dụng động cơ thủy lực