Báo cáo Thiết kế, mô phỏng máy bẻ góc chính xác (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Thiết kế, mô phỏng máy bẻ góc chính xác (Phần 1)

1. 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 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: T2011 - 75 S K C 0 0 3 6 3 3 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2011
2. 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 : Th.S NGUYỄN VĂN ĐỒN ĐƠN VỊ : KHOA XD VÀ CHƯD TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 02 NĂM 2012
3. Mục lục. Trang Chương 1. Dẫn nhập 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu của đề tài. 1 1.3.Tầm quan trọng của đề tài 2 1.4. Điểm mới của đề tài 2 1.5.Giới hạn đề tài 2 1.6. Tiến trình nghiên cứu 3 Chương 2. Cơ sở lý luận 4 2.1. Sản phẩm của quá trình uốn bẻ 4 2.2.Nguyên lý quá trình uốn bẻ 5 2.3. Một số máy gia cơng thép vỏ khác 12 2.4. Đặc điểm của quá trình uốn bẻ và đặc tính của vật liệu uốn 13 2.5. Cảm biến đo gĩc 13 2.6. Xilanh sử dụng kẹp và uốn 18 2.7. Bộ điều khiển 20 2.8. Bộ hiển thị 23 2.9. Bàn phím 24 Chương 3. Thiết kế máy bẻ gĩc chính 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 bộ phận kẹp 27 3.5. Thiết kế bộ phận bẻ gĩc 28 3.6. Vị trí LCD và bàn phím 29 3.7.Cảm biến đo gĩc 29 3.8. Ráp tổng thể 30 3.9. Mạch điện điều khiển 31 3.10. Nguyên lý hoạt động 33 Chương 4: Mơ phỏng quá trình bẻ thép tấm 34 Chương 5. 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
4. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1. Đặt Vấn đề Hiện nay các loại sản phẩm về thép tấm rất đa dạng và phong phú, tuy vậy các loại máy mĩc thiết bị dùng để gia cơng thép tấm cụ thể là tạo ra các gĩc cần thiết là cịn hạn chế hoạc chi phí rất cao, chính vì vậy việc tạo ra một thiết bị dùng để bẻ gĩc thép tấm với giá rẻ là rất quan trọng và cần thiết cho sự phát triển của ngành cơng nghiệp việt nam. Máy bẻ gĩc là một cơng cụ hữu ích để gia cơng các vỏ máy đơn giản cũng như phức tạp, tuy nhiên hiện nay tại thị trường Việt Nam loại máy này tồn tại chủ yếu dưới hình thức thủ cơng, các loại máy tự động bẻ gĩc số lượng rất ít cũng như giá thành rất cao khơng thích hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ, trên cơ sở nghiên cứu một số các sản phẩm được tạo ra từ máy bẻ gĩc cũng như các loại máy chấn tạo hình người nghiên cứu thấy rằng việc cải tiến và chế tạo một loại máy bẻ gĩc chính xác với chi phí thấp và tương đối dễ sử dụng sẽ mang lại hiệu quả rất lớn cho những doanh nghiệp vừa và nhỏ và chính vì vậy người nghiên cứu cũng đã quyết định chọn đề tài “ Thiết kế, mơ phỏng máy bẻ gĩc chính xác làm đề tài nghiên cứu”. 2. Mục tiêu của đề tài. - Nghiên cứu quá trình gia công uốn tấm và vỏ mỏng. - Nghiên cứu các loại máy dập, máy chấn góc và các loại máy gia công tấm mỏng trên thế giới cũng như ở trong nước. - Tham khảo các thiết bị gia công chính xác, các thiết bị đo chính xác đang sử dụng. - Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho quá trình uốn góc của tấm vỏ. - Ưùng dụng các chi tiết tiêu chuẩn trong công nghiệp để xây dựng kết cấu cơ khí của máy nhằm tăng tốc độ đưa sản phẩm ra thị trường đồng thời giảm chi phí chế tạo. - Xây dựng mô hình máy bẻ góc bán tự động trên máy tính để thuận lợi cho việc mô phỏng quá trình làm việc. - Xây dựng giải thuật điều khiển tồn bộ máy. GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 1
5. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 3. Tầm quan trọng của đề tài. - Tấm và vỏ mỏng tồn tại ở hầu hết các loại máy công nghiệp cũng như nông nghiệp, hiện nay phương pháp tạo hình của các loại vỏ này chủ yếu thực hiện bằng phương pháp chấn góc,với những góc độ không đặc biệt, việc dùng máy chấn tạo hình là một phương pháp tốn rất nhiều thời gian và phải sử dụng rất nhiều loại khuôn khác nhau, hơn nữa giá thành của một loại máy chấn trung bình là rất cao, không phù hợp cho sản xuất nhỏ và vừa, với nguyên lý bẻ góc đơn giản và việc tạo ra một loại máy bẻ được chế tạo trong nước sẽ rút ngắn sự cách biệt công nghệ giảm giá thành đầu tư cũng như sản xuất sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho việc phát triển nền kinh tế trong nước. 4. Điểm mới của đề tài. - Với phương pháp bẻ bằng tay hoạc được thực hiện trên máy bẻ bằng tay sẽ không mang lại góc độ chính xác của sản phẩm, hơn nữa quá trình thực hiện bẻ góc cũng sẽ rất chậm, sản phẩm bẻ hàng loạt cũng sẽ khác nhau dẫn đến phế phẩm sẽ rất nhiều. - Với máy bẻ góc được thực hiện trong đề tài, sẽ có kết cấu khá đơn giản có bộ điều khiển góc bẻ có tính đến sự đàn hồi của vật liệu đem uốn sẽ làm tăng năng suất của quá trình bẻ cũng như độ chính xác của sản phẩm, giảm độ phế phẩm quả trình thực hiện đơn giản, không phụ thuộc vào trình độ tay nghề của công nhân. 5. Giới hạn đề tài. - Để thiết kế một máy bẻ tương đối hoàn thiện, đòi hỏi phải tính đến tất cả các yếu tố tác động đến sự hình thành sản phẩm và độ ổn định của máy, trong đề tài này tác giả chủ yếu đề cập đến phương pháp thiết kế và chế tạo máy bẻ đơn giản với giá thành thấp và nguyên lý tạo ra bộ điều khiển để điều khiển toàn bộ quá trình bẻ có tính đến sự đàn hồi của vât liệu uốn nhằm làm tăng độ chính xác của góc uốn cũng như giảm phế phẩm sau quá trình uốn. GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 2
6. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 6. Tiến trình nghiên cứu - Nghiên cứu quá trình uốn,bẻ thép vỏ mỏng. - Nghiên cứu các loại máy bẻ bằng tay hoạc bán tự động đang có sẵn trên thị trường. - Nghiên cứu bộ đo góc đơn giản và tương đối chính xác. - Phác thảo sơ bộ kết cấu máy, và nguyên lý hoạt động. - Thiết kế tồn bộ kết cấu máy trên máy tính dựa trên phần mềm Inventor 9 - Mơ phỏng quá trình bẻ góc. - Viết báo cáo khoa học. - Hồn thiện thuyết minh GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 3
7. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Sản phẩm của quá trình uốn bẻ. GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 4
8. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 2.2. Nguyên lý của quá trình uốn bẻ. 2.2.1 Khái niệm Uốn là phương pháp gia cơng kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phơi hoặc một phần của phơi cĩ dạng cong hay gấp khúc, phơi cĩ thể là tấm, dải, thanh định hình và được uốn ở trạng thái nguội hoặc nĩng. Trong quá trình uốn phơi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết. Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng dẻo đàn hồi xảy ra khác nhau ở 2 mặt của phơi uốn. 2.2.2 Quá trình uốn Uốn là một trong những nguyên cơng thường gặp nhất trong dập nguội. Quá trình uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại, làm cong phơi và thu nhỏ dần kích thước. Trong quá trình uốn, kim loại phía trong gĩc uốn bị nén và co ngắn ở hướng dọc, bị kéo ở hướng ngang. Giữa các lớp co ngắn và dãn dài là lớp trung hịa. GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 5
9. Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ gĩc chính xác , T2011 - 75 Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giảm chiều dày, chỗ uốn sai lệch hình dạng tiết diện ngang, lớp trung hịa bị lệch về phía bán kính nhỏ. Khi uốn tấm dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến mỏng vật liệu nhưng khơng cĩ sai lệch tiết diện ngang. Vì trở kháng của vật liệu cĩ chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng theo hướng ngang. Khi uốn phơi với bán kính gĩc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngược lại. Trước khi uốn Lớp trung hịa R Biến dạng của phơi thép khi uốn Xác định chiều dài phơi uốn: + Xác định vị trí lớp trung hịa, chiều dài lớp trung hịa vùng biến dạng. + Chia kết cấu của chi tiết, sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn cong đơn giản. Cộng chiều dài các đoạn lại: Chiều dài cả đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết cịn phần cong được tính theo chiều dài lớp trung hịa. Chiều dài phơi được tính theo cơng thức: 0 L = L r x.s   1800 Trong đĩ: 0 = 1800 - .  L : tổng chiều dài của cả đoạn thẳng. 0 r x.s : chiều dài các lớp trung hịa.  1800 r : bán kính uốn cong phía trong x : hệ số phụ huộc vào tỷ số r/s s : chiều dày vật uốn GVTH: Nguyễn Văn Đoàn Trang 6