Chế tạo mô hình máy uốn ống 3 trục (phần cơ khí)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY UỐN ỐNG TRỤC (PHẦN CƠ KHÍ) S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2020-88 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY UỐN ỐNG TRỤC (PHẦN CƠ KHÍ) SV2020 – 88 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Hồng TP Hồ Chí Minh, 7/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY UỐN ỐNG TRỤC (PHẦN CƠ KHÍ) SV2020 – 88 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ khí Chế tạo máy SV thực hiện: Nguyễn Thanh Hoàng Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa:16143CL4 Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Cơ khí Chế tạo máy Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Trà Kim Quyên TP Hồ Chí Minh, 7/2020 LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học tập rèn luyện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh dạy bảo hướng dẫn thầy cô giáo trường giúp chúng em học hỏi tiếp thu nhiều kiến thức khoa học kỹ thuật, hoạt động xã hội… giúp đỡ bạn bè gia đình thời gian vừa qua Nhờ vào giúp đỡ mà chúng em gần hết đường đại học để làm đồ án tốt nghiệp ngày hôm Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Phạm Huy Tuân Người tận tình giúp đỡ chúng em thực đồ án tốt nghiệp, góp ý vào thiếu sót nhóm Chúng em học hỏi nhiều kinh nghiệm từ thầy, lần chúng em chân thành cảm ơn đến thầy Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tất người giúp đỡ nhóm hồn thành tốt Đồ Án Tốt Nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Thanh Hoàng Đặng Hoàng Đức Lê Sỹ Phú TÓM TẮT ĐỒ ÁN “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình máy uốn kim loại điều khiển số ” Xã hội phát triển đôi với nhu cầu người ngày cao, để đáp ứng cho yêu cầu việc tăng suất làm việc, máy uốn kim loại tự động đời để thay cho sức người trình làm khn bế đồng thời tiết kiệm thời gian kinh phí nhà sản xuất Đề tài tiến hành qua nhiều bước: tìm hiểu nhu cầu thực tế, phát triển ý tưởng, giải pháp, triển khai thiết kế, tính tốn mơ tính bền vững kết cấu, thực gia công chi tiết cần thiết lắp ráp thành máy hoàn chỉnh, kiểm tra chạy thử nhiều chế độ khác Máy uốn thép điều khiển động bước lập trình tự động cho sản phẩm có độ xác cao hình dạng sai số kích thước đáp ứng yêu cầu khách hàng Tuy nhiên, máy hạn chế q trình gia cơng phát tiếng ồn, hạn chế lập trình, khả nắn bẻ phơi cịn yếu, thiếu kinh phí nên động bẻ yếu bẻ phơi có đường kính nhỏ Nhóm hy vọng phát triển máy uốn kim loại nữa, cách khắc phục nhược điểm lập trình bẻ nhiều hình dạng sử dụng động lớn bẻ phôi lớn để đáp ứng nhu cầu khách hàng cách tốt Sinh viên thực : Nguyễn Thanh Hoàng Đặng Hoàng Đức Lê Sỹ Phú ABSTRACT “ A Numerical Control Automatic Wire Bending Machine” Nowadays, the development and technological innovation have led to die cutting invented, which assists the process of garment production However, humans’s demand enhanced in this society due to the automatic steel bar bender as a top-notch facilitiy The project is carried out through a number of steps: research, understanding practical needs, develop ideas, solutions, design, model optimization, calculation, and simulation of system sustainability, machining of the required components and assembly into a complete machine Then, the bender was tested in many modes and calibration parameters to be able to put into production This machine can supersede manual workers, diminish labor force and lower budget on related expenditure for companies, especially the process of production could be faster compared to that in the past This one comes into its own when its finished products are high precision of shape and size error meeting the requirements of customers than ever before Nevertheless, there are variously inevitable limitations in working time such as spontaneous sounds, limited programming, weak engine for bending large chips because of lack of budget Our group hopes to further develop this machine by improving these limitations like enabling to bend more shapes and stronger engine in order to bend larger diameter chips, better fullfilling demands of customers LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN ABSTRACT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10 1.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN 10 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN 11 1.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 11 1.3.1 Phương pháp thu thập kiện - tham khảo tài liệu: 11 1.3.2 Xử lý kiện: 11 1.3.3 Trình bày đồ án: 11 1.4 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 12 1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 12 1.5.1 Kết nghiên cứu: 12 1.5.2 Giới hạn đề tài: 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY UỐN KIM LOẠI 35 2.1.1 Khái niệm: 35 2.1.2 Lịch sử phát triển máy uốn : 35 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 36 2.2.1 Các khái niệm lực: 36 2.2.2 Thuyết bền ứng suất tiếp : 37 2.2.3 Thanh chịu kéo - nén tâm : 37 2.2.4 Thanh chịu uốn ngang phẳng 38 2.2.5 Thanh chịu lực phức tạp 40 2.2.6 Ứng suất miền biến dạng vật thể tiếp xúc 42 2.3 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI 43 2.3.1 Sự trượt đơn tinh thể 44 2.3.2 Sự trượt đa tinh thể 51 2.4 CƠ SỞ TÍNH TỐN CỦA QUÁ TRÌNH UỐN KIM LOẠI 52 2.4.1 Cá thông số ảnh hưởng đến trình uốn 52 2.4.2 Đường trung hòa dịch chuyển đường trung hòa 53 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ 55 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU: 55 1.1 Chọn động cơ: 55 1.2 Các dạng điều khiển động bước: 55 PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN CỦA KHUNG: 70 Nhiệm vụ: Phần mềm Solidwork Simulation 70 CHƯƠNG 3: GIA CÔNG THỬ NGHIỆM 73 CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT 77 Đề xuất phương án khắc phục đề tài 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Chế tạo mơ hình máy uốn ống trục (Phần khí) - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Hoàng - Lớp: 16143CL4 Mã số SV: 16143072 Khoa: CLC Tiếng Việt - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Đặng Hoàng Đức 16143055 16143CL4 CLC Tiếng Việt Lê Sỹ Phú 16143116 16143CL4 CLC Tiếng Việt - Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Trà Kim Qun Mục tiêu đề tài: Hồn thiện mơ hình máy uốn ống 03 trục CNC Tính sáng tạo: Uốn ống phương pháp không tâm Kết nghiên cứu: Mơ hình máy uốn ống, thuyết minh tởng hợp q trình chế tạo Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Làm mơ hình nâng cao khả học tập cho sinh viên, làm áy móc giúp giảm thiểu sức lao động, nâng cao suất giảm giá thành Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài Ngày tháng năm 2020 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài: Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) o Bước 3: Tiện lưng Φ42  Chọn dao tiện mảnh hợp kim cứng  Số vịng quay trục n = 800 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = mm  Lượng chạy dao ngang f = 1,6 mm/vg o Bước 4: Tiện lỗ Φ26 H7  Chọn dao tiện lỗ mảnh hợp kim cứng Tungaloy NS9530 Vc = 500820 sfm  Số vịng quay trục n = 1200 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = 0,5 mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,1 mm/vg o Bước 5: Tiện rãnh cung Φ10.3  Chọn dao tiện bao hình  Số vịng quay trục n = 500 (vg/ph) - Nguyên công 2: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vịng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; định vị kẹp chặt mâm cặp o Bước 1: Vạt mặt kích thước L = 30mm  Chọn dao vặt mặt hợp kim với v = 80-200 m/ph  Số vòng quay trục n = 800 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,1 mm/vg o Bước 2: Tiện lỗ Φ26 H7  Chọn dao tiện lỗ mảnh hợp kim cứng Tungaloy NS9530 Vc = 500820 sfm  Số vòng quay trục n = 1200 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = 0,5 mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,1 mm/vg 4.2 Bạc dẫn phôi: 66 - Nguyên công 1: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vòng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt mâm cặp (định vị bậc tự do) o Bước 1: Tiện vặt mặt  Chọn dao vặt mặt hợp kim với v = 80-200 m/ph  Số vịng quay trục n = 1000 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,2 mm/vg 67 o Bước 2: Tiện lưng Φ28  Chọn dao tiện mảnh hợp kim cứng  Số vịng quay trục n = 800 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,16 mm/vg o Bước 3: Khoan lỗ Φ10  Số vòng quay trục n = 500 (vg/ph) o Bước 4: Lã cạnh  Số vịng quay trục n = 250 (vg/ph) - Nguyên công 2: Sử dụng máy tiện Weiler D8522 Herzogenaurach có số vịng quay n = 71 – 3550 vg/ph; 18 cấp tốc độ; kẹp chặt mâm cặp (định vị bậc tự do) o Bước 1: Tiện vặt mặt kích thước chiều dài L = 43mm o Bước 2: Tiện lưng Φ20  Chọn dao tiện mảnh hợp kim cứng  Số vòng quay trục n = 800 (vg/ph)  Chiều sâu cắt t = 2,5 mm  Lượng chạy dao ngang f = 0,16 mm/vg o Bước 3: Bo cung dao bao hình  Số vịng quay trục n = 400 (vg/ph) o Bước 4: Lã cạnh  Số vòng quay trục n = 250 (vg/ph) - Ngun cơng 3: Khoan lấy dấu bàn chia độ máy phay; định vị bậc tự do, chọn số vòng quay n = 990 vg/ph - Nguyên công 4: Khoan lỗ x Φ5 o Bước 1: Khoan lỗ  Số vịng quay trục n = 800 (vg/ph) o Bước 2: Lã cạnh lỗ  Số vòng quay trục n = 500 (vg/ph) 68 69 PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN CỦA KHUNG: Nhiệm vụ: Phần mềm Solidwork Simulation ● Vật liệu: Nhơm định hình 6061 T6 ● Các thơng số tính vật liệu HÌNH 1.5 Thơng số tính nhơm Lực tác dụng: Trọng lượng đỡ 70 HÌNH 1.6 Lực tác dụng đỡ P = mg = 25.5N  Kết HÌNH 1.7 Kết phân tích độ bền khung  Nhận xét: Ứng suất cho phép tối đa khung 2,75 MPa vị trí có ứng suất tương đương lớn có 0,11 MPa, đảm bảo yêu cầu bền máy hoạt động 71  Yield strength = 2.45e+0 (N/m2) = 2,75 MPa, giới hạn chảy  Maximum stress = 1.628e+05 (N/m2) =0.11 MPa, ứng suất tương đương lớn 72 CHƯƠNG 3: GIA CÔNG THỬ NGHIỆM Để đánh giá ổn định máy ta cần tiến hành gia công uốn phơi nhiều hình dạng khác nhau, từ ta đánh giá cách khách quan khả hoạt động máy  Gia công thử nghiệm phôi nhôm Để kiểm tra độ xác máy ta thực gia cơng phơi inox ∅ 9.6 Từ kiểm tra kích thước cung trịn vừa gia cơng để kiểm tra độ xác máy - Dùng hình điều khiển : HÌNH 1.1 hình điều khiển 73 HÌNH 1.2 máy uốn ống trục HÌNH 1.3 tủ điện điều khiển 74 Các sản phẩm thử nghiệm : 75 Trong trình gia cơng nhóm rút kết luận : + Trong hoạt động gia công máy bị rung phát tiếng ồn + Nếu bẻ nhơm có kích thước lớn ti bẻ bị cong động khơng đủ mạnh + Kích thước đo gia cơng : Góc vng : Lần : 82,3 độ Lần : 80,5 độ Lần : 85,6 độ H  100%  90  82.3  90  80.5  90  85.6 1    3  100%   92.8% 3 Cung tròn : 180 độ Lần : 172 độ Lần : 173 độ Lần : 175 độ H  100%  180  172  180  173  180  175 1    3  100%   93.3% 3  Độ xác máy uốn kim loại : 92% ~ 94% 76 CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT Kết đạt Sản phẩm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo kết đề tài thực theo nội dung đăng ký, gồm:  Một máy uốn kim loại tự động điều khiển phần mềm Mach3 hỗ trợ phần mềm Solidwork (trong việc hỗ trợ xuất hình ảnh tính tốn sức bền cấu ) Máy gia cơng uốn với kích thước tương đối nhỏ với độ thẩm mỹ tương đối cao  Phần điều khiển PLC làm việc tốt khơng có trục trặc cho sản phẩm có độ xác cao (95%)  Máy chạy tương đối ổn định  Kích thước máy nhỏ gọn, dễ dàng di chuyển  Dựa máy thực tế sau gia cơng, điều chỉnh máy hợp lý hồn chỉnh  Một tập vẽ: Bản vẽ lắp toàn máy, vẽ lắp cụm chi tiết, vẽ chi tiết nhỏ Khuyết điểm: - Chưa bẻ phơi có kích thước lớn từ 10 trở lên động hạn chế - Việc lập trình thủ cơng Phơi đưa vào phải phơi nắn thẳng Chưa có hệ thống cắt phơi tự động Đề xuất phương án khắc phục đề tài - Thiết kế thêm phận nắn thẳng trì mức độ ởn định phơi trước đưa vào gia cơng Thay động có công suất lớn để uốn đa dạng phôi Cải tiến thêm nhiều chế độ uốn phần điều khiển 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Văn Hữu Thịnh – TS Nguyễn Minh Kỳ - NXB ĐHQG TPHCM – Thiết kế đồ án chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn văn Lẫm - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Thiết Kế Chi Tiết Máy Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Chi Tiết Máy tập 1, ThS Nguyễn Văn Thành - ThS Nguyễn Trường Giang - Nhà Xuất Bản Lao Động Xã Hội - Giáo Trình Cơng Nghệ Uốn NC Nhà Xuất Bản Xây Dựng - Giáo Trình Kỹ Thuật Cốt Thép Biết Hàn Theo Phương Pháp Mô Đun PGS Hà Văn Vui - TS Nguyễn Chí Sáng - ThS Phan Đăng Phong - Sổ Tay Thiết Kế Cơ Khí Tập 1, Trần Doãn Đinh - Nguyễn Ngọc Lê - Phạm Xuân Mão - Nguyễn Thế Thưởng Đỗ Văn Thi - Hà Văn Vui - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - Truyền Dẫn Thủy Lực Trong Chế Tạo Máy V.L Martrenco, L.I Rudman - biên dịch Võ Trần Khúc Nhã - NXB Hải Phòng năm 2005 - Sổ Tay Thiết Kế Khuôn Dập Tấm Nguyễn Ngọc Phương - Huỳnh Nguyễn Hoàng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Hệ Thống Điều Khiển Bằng Thủy Lực 10 Đinh Bá Trụ - Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Cơ Sở Lý Thuyết Biến Dạng Dẻo Kim Loại 11 Đào Minh Ngừng - Nguyễn Trọng Giáng - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Lý Thuyết Cán 12 Nguyễn Ngọc Đào - Phan Minh Thanh - Cơ Sở Công Nghệ Chế Tạo Máy 13 Đỗ Hữu Nhơn - Đỗ Thành Dũng - Phan Văn Hạ - Nhà Xuất Bản Khoa Học Giáo Dục - Công Nghệ Cán Kim Loại 14 Đỗ Hữu Nhơn - Phan Văn Hạ - Công Nghệ Cán Kim Loại Và Hợp Kim Thông Dụng 15 Trịnh Chất - Lê Văn Uyển - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - Tính Tốn Và Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí Tập 16 Đặng Việt Cương - Lê Quang Minh - Lý Thuyết Dẻo Ứng Dụng 17 Nguyễn Hữu Lộc - Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM - Cơ Sở Thiết Kế Máy 18 Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận - Nguyễn Thạch Tân - Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 1996 - Thủy Lực Và Máy Thủy Lực 19 Ngô Diên Tập - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2002 - Đo Lường Và Điều Khiển Bằng Máy Tính 20 Naijian Ma, “Mathematical Model for Prediction of Depth of cut in the Course of AWJ Machining ”, 1993 78 79 S K L 0 ... phẩm 35 Máy uốn có nhiều loại dùng phổ biến nhiều nước giới có Việt Nam Máy uốn ống có nhiều loại máy uốn ống thủy lực, máy uốn ống điện, máy uốn ống điện thủy lực… Sự phát triển máy uốn ngày... uốn vịng thể hình 3- 36 Ba trục quay định hình sử dụng có kích thước đường kính xấp xỉ xếp theo hình tam giác, xếp vng góc song song với mặt đất (hình 3- 37) Thực uốn máy giống dạng uốn khác cần... ban cơng…), loại ống khí, ống máy điều hịa khơng khí, ống thủy lực… 2.1.2 Lịch sử phát triển máy uốn : Máy uốn sản phẩm ngành khí chế tạo dùng để uốn phôi liệu thành sản phẩm có ích cho đời sống