- Tác giả ĐẶNG VĂN PHƯƠNG HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐẶNG VĂN PHƯƠNG CHUYÊN NGÀNH CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ MÁY UỐN LỐC CNC 4 TRỤC ĐỂ CHẾ TẠO ỐNG THÉP HÀN Research on technology and design of 4 – rolls bending manufacturing welded steel pipe. - Tác giả ĐẶNG VĂN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ MÁY UỐN LỐC CNC 4 TRỤC ĐỂ CHẾ TẠO ỐNG THÉP HÀN CHUYÊN NGÀNH : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. - Với danh dự của bản thân, tôi cam đoan luận văn: “Nghiên cứu thiết kế công nghệ và máy uốn lôc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn” do tôi viết ra, sản phẩm thiết kế do tôi thực hiện, chưa có ai thực hiện đề tài này. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 1 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN NỘI DUNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN 4 TRỤC ĐIỀU KHIỂN SỐ . - Tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn thiết bị trong kết cấu máy lốc 4 trục Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 2 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG III. - Tác dụng của bơm P Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 3 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 4.4. - Kiến nghị đề xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 4 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN LỜI MỞ ĐẦU Ngành cơ khí trong nước thời gian qua đã có những bước phát triển đáng quan tâm trong nhiều lĩnh vực chế tạo thiết bị cơ khí ngành sản xuất vật liệu xây dựng, năng lượng, hóa chất, cơ khí khai thác mỏ … là do có sự đầu tư đúng hướng và sự quan tâm hơn của nhà nước đối với lĩnh vực phát triển ngành cơ khí. - nếu chưa phát triển những sản phẩm trên, sẽ làm chậm tiến trình nội Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 5 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN địa hóa theo lộ trình đã định. - trong công nghệ chế tạo bồn bề thì việc sử dụng máy lốc là không thể thiếu để lốc các biên dạng hình elip, hình tròn. - Nhận thấy được thị trường tiềm năng của loại máy lốc này trong thực tế, đồng thời mong muốn có đội ngũ khoa học thực sự chuyên sâu đối với loại máy lốc 4 trục là cần thiết trong giai đoạn hiện nay để thực Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 6 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN hiện việc nghiên cứu, chế tạo máy lốc 4 trục có điều khiển bằng chương trình (CNC) mang thương hiệu Việt Nam. - Chính vì lý do đó bộ môn Máy và Gia công áp lực đã đưa Máy lốc tôn 4 trục thủy lực, điều khiển CNC là một trong những đối tượng nghiên cứu và phát triển cho học viên cao học Chế tạo máy khóa 2009: Tên đề tài tiếng Việt: Nghiên cứu thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn (Kích thước tiêu chuẩn dày 86mm, rộng 3000mm, đường kính lốc 3500mm) Tên đề tài tiếng Anh: Research on technology and design of 4 – rolls bending manufacturing welded steel pipe. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 7 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG I. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 8 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 1.1.3. - Người ta cũng sử dụng rộng rãi các máy kiểu quay trong chế tạo máy khi sản xuất các vật liệu định hình. - Máy nắn và máy uốn: Máy nắn uốn được dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy và gia công kim loại. - Máy uốn 3 hoặc Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 9 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 4 trục có thể uốn các tấm (dày từ 1,6 ÷ 130 mm , rộng mm). - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 10 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Hình 1.1: Biên dạng một số sản phẩm của máy lốc tôn 4 trục 1.2. - Lốc tròn Biên dạng tự do Lốc đơn giản Lốc xoáy ốc Lốc elip Lốc trái xoan Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 11 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG II. - Hình 2.1 Biểu đồ thế năng giữa các nguyên tử Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 12 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Nhờ biến dạng dẻo ta có thể thay đổi hình dạng, kích thước kim loại tạo lên nhiều chủng loại phong phú đáp ứng tốt yêu cầu sư dụng. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 13 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 2.2. - Trượt phải khắc phục lực tác dụng tương hỗ giữa các Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 14 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN mặt tinh thể (giữa các nguyên tử trên hai mặt nguyên tử) phương trượt là phương có khoảng cách giữa các nguyên tử là nhỏ nhất. - Hình 2.3 Mặt trượt và phương trượt, biểu đồ Schimid Mạng Mặt trượt Phương trượt Véc tơ BERGET Số hệ trượt LP tâm mặt 111 110 a/2 4x3 = 12 LP tâm khối a/2 6x2 = 12 12x1 = 12 24x1 = 24 Sáu phương xếp chặt a 1x3 = 3 6x1=6 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 15 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Trượt là sự chuyển dời tương đối giữa các phần của tinh thể theo những mặt và phương nhất định gọi là mặt và phương trượt (như Hình 1.4 biểu diễn ở dưới). - Hình dạng đơn tinh thể và mạng khi trượt Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 16 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN + Trượt chỉ xảy ra dưới tác dụng của ứng suất tiếp. - Cấu trúc mạng Mặt tinh thể Phương song tinh Tỷ suất song tinh LP tâm mặt LP tâm khối Sáu phương xếp chặt {102} b) Fe - Ni ,textua {100}Phương kéo Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 19 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Textua tạo nên trong trường hợp này được gọi là textua biến dạng. - Hiệu quả mạnh nhất của hoá bền Độ dẫn điệnĐộ biến dạngTính chấtHình 2.7 Hình ảnh độ biến dạng đến cơ tính kim loại Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 20 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN biến dạng là ở giai đoạn đầu, càng về sau hiệu quả này giảm dần. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 21 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Sản phẩm thông thường là uốn nguội, nhưng trong một số trường hợp ta có thể uốn nóng để giảm lực uốn, tăng khả năng uốn cho vật liệu. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 22 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN + Trong quá trình uốn đặc biệt là đối với tấm vật liệu hới dày chiều rộng mép ngoài sẽ giảm đi, còn mép trong chiều rộng sẽ tăng lên. - ξ = tt1 hệ số giảm mỏng khi uốn 900 ( thép 10 – 20 ) Hình 2.9 Mô tả ví dụ về độ giảm mỏng đối với vật liệu chịu uốn t1 : là chiều dày nguyên vật liệu sau khi uốn t : là chiều dày nguyên vật liệu trước khi uốn Ví dụ về độ giảm mỏng có thể xem bảng sau: Bảng 2.1 Độ giảm mỏng một số vật liệu theo bán kính cong (tra sổ tay) Chiều dày vật liệu (mm) bán kính uốn cong r (mm) Chiều dầy vật liệu sau khi uốn cong mm % giảm mỏng mm ChiÒu dÇy nguyªn vËt liÖ Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 23 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN + Sau khi uốn cong cơ lý tính của bộ phận uốn cong thay đổi, độ cứng tăng lên, ứng suất tăng lên, ngoài ra bộ phận uốn cong của sản phẩm nguội, tăng nhiệt độ sẽ làm cho các tinh thể kết tinh thô to, cho nên không thể lấy bộ phận uốn cong để làm tiếp được. - lol2l k Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 24 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 2.3.2. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 25 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Ta tính với trường hợp α ≠ 0, tức là trục bên đã nâng lên hợp với phương ngang một góc, điểm tiếp xúc giữa phôi đến điểm kẹp tạo ra một vùng biến dạng. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 26 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN rρbdt Hình 2.11 Bán kính cong của lớp trung hòa biến dạng Khi uốn với bán kính uốn lớn, vị trí lớp trung hòa biến dạng nằm ở giữa chiều dày của dải phôi. - ).ξ.t Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 27 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Trong thực tế sản xuất, để đơn giản cho quá trình tính toán, bán kính cong của lớp trung hòa được xác định ρbd = r + X0.t Trong đó X0.t = Hệ số X0 được đo bằng thực nghiệm và cho sẵn trong sổ tay. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 31 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN r*0 :là hệ số biến dạng ngang của mẫu được cắt ra từ tấm dọc theo hướng cán П* :là hệ số độ cứng được tính theo công thức sau: 2.3.5. - hệ số uốn σs: Giới hạn chảy của vật liệu E: Mô đun đàn hồi của vật liệu Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 32 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN T: Chiều dày vật liệu - Góc đàn hồi β được xác định theo công thức Β = (1800 – α0. - Đường uốna>30 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 33 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Hiện tượng đàn hồi sau khi uốn: αrαrolα Hình 2.12 Sơ đồ biểu diễn sự đàn hồi sau khi uốn Trong quá trình uốn cong một phần kim loại chỉ bị biến dạng đàn hồi do đó sau khi nhấc chày khỏi cối thì vật uốn sẽ có hình dáng không hoàn toàn giống hình dạng của cối nữa. - Rồi từ đó sử Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 34 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN dụng thiết bị đo hoặc dưỡng đo để đảm bảo có được kích thước uốn như mong muốn. - α = góc uốn bất kỳ) βα là góc đàn hồi trở lại tương ứng với góc uốn α β90 là góc đàn hồi trở lại ứng với góc uốn 900 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 35 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Bảng 2.6 Góc đàn hồi trung bình của các nguyên vật liệu khi uốn tự do với góc uốn 900, một góc uốn. - Mặt khác ta có thể dùng số liệu kinh nghiệm để tính góc đàn hồi β khi uốn một góc (chữ V) theo công thức ở bảng sau: Bảng 2.8 Bảng tính góc đàn hồi β Góc uốn (tính theo độ) Nguyên vật liệu CT4, 25 và 30 1,59 r/t r/t r/t r/t – 1,36 CT4, 08 0,75r/t r/t r/t r/t và CT3 0,69r/t r/t r/t r/t – 0,58 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 36 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Khi uốn hình chữ U, ta muốn xác định góc đàn hồi β thì ta vẫn dùng số liệu của hai bảng trên song phải dùng hệ số từ 0,6 ÷ 0,7. - Cơ sở xác định kích thước của phôi uốn Việc xác định dựa vào đặc tính của lớp trung hòa biến dạng (có đội dài bằng độ dài của phôi ban đầu) Khi uốn với bán kính cong xác định lớp trung hòa biến dạng nằm cách mặt trong của phôi một khoảng X0t, do đó độ dài của phôi bằng tổng các độ dài các đoạn thẳng và đoạn cong Hình Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 38 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN αro Hình 2.13 Cách xác định độ dài phôi uốn. - Lượt cán cuối cùng phải được thực hiện tại giá trị N từ 5m đến10 mm nhỏ hơn con số đã Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 44 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN tính trong khi hoàn thiện, giá trị thực tế của bán kính dư phải được tính đến-mà đã được xác định bằng tấm dưỡng đo độ. - Hình 2.15 Profile trụ E-líp Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 45 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 2.5. - Ưu điểm của nó là thuận tiện trong quá trình gia công, thời gian gia công Hình 2.15 Profile hình lăng trụ Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 46 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN nhanh (tức là những bước công nghệ nếu có thay đổi thì nó đã có sẵn những mô-đun tổng bộ nhớ của máy tính điện tử và chỉ việc thay đổi câu lệnh trong mô-đun đó). - Trục lô cuốn cấp bởi LUCCHINI, FMA, NUOVA OFAR, VIENNA (Italy) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 47 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG III. - ivivn1n2ssssssss Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 48 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Mô tả: Động cơ chính nhận nguồn điện và thực hiện việc bơm dầu, dầu được dẫn bằng hệ thống dẫn qua các van phân phối để thực hiện các điều khiển chức năng của thiết bị. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 49 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 165342789 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thân máy - Khung máy: Được làm bằng kết cấu thép và được tổ hợp, đủ cứng vững để đảm an toàn trong quá trình vận hành. - Xác định năng lực máy ở một số điểm cơ bản phải thỏa mãn các trường hợp tải trọng sau: Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 51 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN tmax = 86(mm) smax = 3000(mm) бch= 260(N/mm) D=3500(mm) t = 75 (mm). - Mô hình bài toán ban đầu Giả sử ta sử dụng cả hai trục bên uốn đồng thời 2 bên như hình dưới đây: b Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 52 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN ll/2FPF Hình 3.6 Sơ đồ đặt lực trên trục Để đưa bài toán về mô hình uống tự do với 3 điểm, ta giả sử hai trục bên có vai trò như hai gối đỡ đã được tính toán ở khoảng cách 15 ÷ 20 lần chiều dày của thép cơ bản. - Lúc này giả sử l nằm trong khoảng Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 53 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Mặt khác ta xác định được bài toán cơ bản theo điều kiện đầu bài cho là tôn tấm có kích thước cơ bản 86x3000 và đường kính lốc là r mm. - Tính khoảng cách “b” theo kích thước cơ trên máy đã chọn - Trạng thái phẳng khi bắt đầu uốn Hình 3.7 Dựng hình trong việc bố trí các tọa độ lốc O3 O2 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 54 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN HO1O3 = 620+t Tọa độ tâm trục bên O Phương trình đường tròn chứa tâm O . - l Trạng thái cong khi đạt đến bán kính yêu cầu Hình 3.8 Sơ đồ tọa độ hóa uốn tôn Theo hình vẽ sơ đồ tọa độ hóa khi uốn ta có: Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 55 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN R = Rx + 270 + T . - Đặt ARARARRAxxx Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 56 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN . - +QyMx+ABFPNBHình 3.9 Mô hình cánh tay đòn trong uốn lốc Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 57 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 3.2.4. - Tính lực cần để uốn tôn ở trạng thái cong: Hình 3.10 Sơ đồ đặt lực αFcFFnOhα Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 58 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Theo hình vẽ ta có các thành phần ứng suất tại A: Lực cắt: tsFstFSQbJSQFFcycxcxycc.cos.23.23.23..cos.ατα. - Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất pháp Ứng suất pháp lớn nhất tại hai điểm biên nznzσσσσσσ−=+=2max1max Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất max)2(max22221max)1(max cnztdcnztdtdτσστσστσστσστσσ ()22222.2cos.3.3.sin..sin tsFtsFtsDFcnztđααατσσσ 222cos33sinsin αααtDtsF σn σz Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 59 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 222cos33sinsin ααασtDtsFtđ Với sin1cos270sin2DRTRXRXxxααα Lưu ý: Tôn bị uốn khi ứng suất bên trong lớn hơn ứng suất chảy của vật liệu nhưng phải nhỏ hơn ứng suất bền để tôn không bị phá hủy: ⎪⎩⎪⎨⎧chbchtdbchchtdchtdbnnnnnσσσσσσσσσσσ1..1. - Nhận thấy các mác thép này đều có tỉ lệ 3,1>chbσσ nên ta chọn hệ số n=1,15 * Công thức tính lực uốn - Trạng thái phẳng tbtsnFchσ Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 60 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Trạng thái cong: 222cos33sinsin ααασtDtsnFch với n=1,15 3.2.6. - Tính toán các thông số ứng suất biến dạng * Công thức tính ứng suất - Trạng thái phẳng tbtsFtdσ - Trạng thái cong: 222cos33sinsin ααασtDtsFtd * Công thức tính S theo các thành phần còn lại - Trạng thái phẳng: Từ công thức tính ứng suất tbtFnstbtsFntdtdσσ - Trạng thái cong: 22222cos33sinsin..3..2cos33sinsin ααασααασtDtnFstDtsnFchch * Công thức tính t theo các thành phần còn lại - Trạng thái phẳng: Từ công thức tính ứng suất bttFsnttbsnFtbtsnFchchchσσσ Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 61 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Giải phương trình Fbsnchσ FbsnsnFtFsnFbsntchchchchσσσσ - Trạng thái cong: ()()()()αααασααασααασααασααασ sin4cos27sin...24sin..6..2cos.27sin.sin.3..24cos93sin.sin..31....2cos.3.3..sin...sin...32cos33sinsin tDtDtFsnttDtFsnttDtFsntsnFtsnFtsnDFtDtsnFchchchchch ()()0sin.6sin...244cos ααασDDtttFsnch 3.3. - t = 86 (mm) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 62 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN F (N. - б-1/s N/mm2) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 63 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: [][]373≈=στ (N/mm2) 3.3. - a+l] l=3000 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 64 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN ).(2.).(2. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 70 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN. - Nmm) Mz = Mms = mms.l = P.k.d/2 = 2.F.k.d Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 72 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN NANBABMz-+Cq= PlMdcm ms = q.k.D2QyMx Hình 3.19 Biểu đồ lực cắt, mô men trên trục đỉnh * Tính đường kính trục tại các vị trí nguy hiểm. - Tính trục theo ứng suất tiếp τ πτπANd (mm) chọn d = 320 kiểm tra ππτdNAyz (N/mm2) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 73 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN ππσdMxz(N/mm yzztdτσσ Xét . - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 74 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN + tại ví trí z cách C môt khoảng 80mm dNSQByyzπτ== 3..32dMWxMxxzπσ. - chọn d = 440 kiểm tra ππτdNAyz (N/mm ππσdMxz(N/mm yzztdτσσ Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 75 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Xét . - Tính Công suất cần cấp cho xylanh: Chọn vận tốc làm việc của xylanh v = 0,075 m/s Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 77 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN η1000.vPPxl=(KW) Với qmax=134 bar =>η=0,9. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 78 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN D – đường kính trục D = 640 (mm. - Chọn vật liệu chế tạo. - xlP (KW) -Tính ren lắp piston Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 79 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Ren M380x4. - max)≈=tF N Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 80 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN max)1====KDFfDFMntz N.m - Công suất maxmax===nMNz KW 3.5.2. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 81 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Công suất hai động cơ trục lốc dcddctdcPPP (KW. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 82 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Đặt: 02cos33sinsin . - Nếu không thỏa mãn phải tính lại F2 sao cho FFsldFtruczπσ - Sau khi chọn được F2 tính Usch2 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 83 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN cos33sinsin.3..2cos33sinsin ααασααασtDtsnFtDtnFschch * TH3 : có t3 . - Uscho=240 Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 84 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN * Khổ gốc: Thông số khổ tôn gốc: to = 75. - Usch4=333 Sử dụng cách tính như đã thiết lập ở trên ta được Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 85 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN. - Usch =323 (N/mm2): D=2350 (mm) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 86 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG IV. - Thuyết minh hoạt động thủy lực của máy lốc 4 trục theo thiết kế, dừng ở mức độ thiết kế nguyên lý cơ chế hoạt động: Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực máy uốn lốc 4 trục FRONTREROLIa IaWsbWsaYsbYsaXsbXsaWmbWmaObOaYmbYmaXmbXma44556152P1P2BAABPPTSaSbM140SP2SP1PRESS250E.I.E.I.250FAST REAR REARFRONTREARFRONTSWXSYWYOWIE Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 87 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Từ thiết kế hệ thống này, kết hợp với hệ thống điện động lực, điều khiển và kết cấu cơ khí chấp hành hoạt động của máy được mô tả thông qua các thiết bị thủy lực và các chỉ số Khi động cơ M hoạt động, hai bơm P1 và P2 sẽ cung cấp lưu lượng, áp lực dầu cho hệ thống. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 89 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 4.4.4. - Dầu thuỷ lực trong khoang áp lực đẩy của xi lanh bị ép xả qua van điều chỉnh lưu lượng, Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 90 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN qua van một chiều tác động lẫn nhau, qua van phân phối I, qua làm mát, lọc, về thùng dầu. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 91 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN R R320450R270790Trôc lèc ®ØnhTrôc lèc bªn ph¶iTrôc lèc ®¸yQuü ®¹ o chuyÓn ®éngtrôc lèc bªn tr¸ i khi lèc trßn.Trôc lèc bªn tr¸iQuü ®¹ o chuyÓn ®éngtrôc lèc bªn khi lèc trßn. - Hình 4.2 Sơ đồ bố trí vị trí của bốn (4) trục lốc Hình 4.3 Mô tả sản phẩm sau khi lốc Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 92 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Từ việc bố trí các trục lốc như trên, ta tính toán được các kích thước và quỹ đạo chuyển động cho lốc sản phẩm thép tấp hình trụ, biên dạng tròn. - ∆α = α0 - α Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 93 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN αrαrolα Hình 4.5 Tính toán góc đàn hồi Góc đàn hồi được xác định theo công thức sau: tg ∆α = 0,375 ()Estxlσ.10− với r/t > 4 ta có: x0= 0,5 t là chiều dày nguyên vật liệu : là và 86mm σs – giới hạn đàn hồi = 420N/mm2 ( tính đến thép S235J, SS400) E - là mô đun đàn hồi =2,1.105 N/mm2 l là khoảng cách giữa hai điểm tựa = 1404mm * Ví dụ tính góc đàn hồi cho loại tôn 86mm t =86mm ta có tg∆α . - Ví dụ tính góc đàn hồi cho loại tôn 50mm Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 94 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - t=50mm ta có tg∆α . - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 95 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG V. - Trục lốc giữa P - Truyền động bằng thủy lực theo phương đứng Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 96 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Khi nâng lên, nó kẹp vào tấm tôn với trục trên cho phép dễ dàng điều khiển đường kính lốc. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 97 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Hình 5.2 Chuyển động ăn phôi ban đầu của các trục lốc Hình 5.3 Chỉ số áp lực (mô phỏng) hiển thị trên máy để tính áp lực kẹp phôi. - (Theo chiều kim đồng hồ thì áp suất tăng và ngược lại) *Chú ý: Điều chỉnh là quá trình Hình 5.4 Chuyển động trục lốc và phôi Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 98 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN quan trọng ảnh hưởng tới kết quả lốc. - Bước 5: Thay đổi trục bên và lốc (6.1.1.6) Hình 5.5 Các chuyển động tạo hình (Quá trình uốn) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 100 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Hình 5.6 Chuyển vị các trụ lốc bên Hoàn toàn hạ thấp trục Y cho đến khi về tới vị trí 0 (Nếu có bàn cấp liệu, dừng vị trí thấp ) Tôn lúc này bị nghiêng sẽ hạ xuống dưới trục ngang. - Để đặt vị trí trục X đúng, điều khiển trục trên quay để cấp tôn và đạt được đường kính mong muốn (6.1.1.7) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 101 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Hình 5.7 Uốn lốc kết hợp với dưỡng căn chỉnh đường kính phù hợp Bước 6: Khép kín đường ống Chú ý: Trong trường hợp ống được khép, một điều không mong muốn khác có thể xảy ra là mép tấm chồng lên nhau (6.1.1.9) Hình 5.8 Khép kín đường ống Bước 7: Hàn đường ống Chỉ thực hiện bước này khi đưa sản phẩm xuống đất và tắt máy Không nối trực tiếp máy hàn với máy để tránh hư hỏng khi chập điện. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 102 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Hình 5.9 Hàn đường ống khi khép kín sau khi uốn lốc Bước 8: Mở máy, hạ vật gia công Sau khi lốc thành hình trụ, cần phải tháo mở máy ra để lấy sản phẩm. - Hình 5.10 :Phương án đưa vôi ra khỏi máy sau khi khép hình Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 103 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Để đạt được điều này tấm lốc phải được đặt ở vị trí trên 2 trục lốc bên và trục lốc dưới ép với áp suất max30/40bar (6.1-A.1) Phần mép vẫn còn thẳng. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 104 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN Trong thực tế, người ta tính toán vật liệu và đường kính nhỏ nhất để đối chiếu với bảng khả năng lốc của máy, chiều dài lốc côn không vượt quá 50% chiều dài trục lốc. - Bước 4: Chuẩn bị một số mẫu trên cơ sở đường kính yêu cầu (6.3.1.3) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 105 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 5.3.2 Qui trình lốc côn: Quy trình đơn giản nhất như sau. - (6.3.4.1) Hình 6.13 Hình khai triển vật liệu tấm để lốc côn Hình 6.14 Chuẩn bị dưỡng đo trong, đo ngoài theo tỷ lệ độ cong 1:1 Hình 6.15 Điều chỉnh độ nghiêng trục phù hợp khi uốn lốc Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 106 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Tấm tôn phải được đặt đường kính bé phía trước gần chốt (6.3.4.2. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 107 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Khi trục lốc trước đạt được vị trí mong muốn để đạt được đờng kính yêu cầu, điều khiển các trục lốc quay để kéo tôn về phía trước.(6.3.4.4. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 108 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN CHƯƠNG VI. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 109 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN - Lập trình phần mềm mô phỏng động lực học máy lốc 4 trục điều khiển CNC. - Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 110 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. - Đỗ Hưu Nhơn (2006), Tính toán thiết kế chế tạo máy cán thép & các thiết bị trong máy cán thép . - Trần Văn Địch (2000), Sổ tay công nghệ chế tạo máy, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. - Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn về điện động lực, điện điều khiển, thiết kế mạch Lô gic, Tài liệu kỹ thuật máy uốn lốc Nghiên cứu, thiết kế công nghệ và máy uốn lốc CNC 4 trục để chế tạo ống thép hàn- Chuyên ngành Chế tạo máy 111 HV Đặng Văn Phương CH2009- ĐHBK HN 18
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt