Bct
VMVDCCN
Bộ công thơng
Viện máy và dụng cụ công nghiệp
46 Láng hạ đống đa hà nội Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cnc sản xuất
cốt thép của ống bê tông kích thớc lớn

M số: kc 05.03/06-10 TS. Hoàng việt hồng
7506
08/9/2009 Hà Nội, 07- 2009
3
PhÇn ®Çu b¸o c¸o


Ks cơ khí III,V,VIII
Ks. Nguyễn Thợng Chính
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks cơ khí III, II, V, VI
Ks. Đặng Văn Tuấn

Công ty PTM
Ks cơ khí V, VI
Ks. Nguyễn Hữu Tú
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks cơ khí II, V, VI
Ks. Nguyễn Tiến Hùng
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks điện III, VII
Ks. Lê Điệp Anh
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks điện II, VII 5

dựng lực lợng cán bộ kỹ thuật trình độ cao và là tiền đề để tạo ra một loạt các sản phẩm mới
phục vụ ngành xây dựng.
Báo cáo tổng kết đợc chia thành các phần:
Phần 1. Lời mở đầu
Phần 2. Nội dung chính:
- Chơng 1: Nghiên cứu tổng quan và khả năng công nghệ chế tạo máy CNC sản xuất
cốt thép ống bê tông tại Việt nam.
- Chơng 2: Nghiên cứu lựa chọn cấu hình máy CNC sản xuất cốt thép bê tông kích
thớc lớn
6
- Chơng 3: Nghiên cứu thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông kích thớc
lớn
- Chơng 4: Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp máy và kiểm tra
- Chơng 5: Đánh giá kết quả, xây dựng định hớng phát triển thị trờng.
Phần 3: Kết luận và kiến nghị
- Phần phụ lục: Trình bày tất cả các văn bản liên quan, các biên bản kiểm tra, các bản
vẽ thiết kế cơ khí, điện, các chuyên đề, các bài báo.
Báo cáo tổng kết đợc trình bày luôn bám sát với thực tế trong quá trình thực hiện
công việc thiết kế và chế tạo máy. Khi thiết kế các cụm chi tiết có phân tích, cất nhắc kỹ
lỡng, hội tụ đủ tính kinh tế kỹ thuật và khả năng công nghệ. Trong từng phần của báo
cáo đều có bản vẽ, các hình ảnh thực tế minh họa đợc trình bày bổ sung trong phần phụ
lục

sản xuất cốt thép ống bê tông tại việt
nam
16
1.1. Tình hình máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trên thế giới
16
1.2. Tình hình máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trong nớc. 18
Chơng 2. Nghiên cứu lựa chọn cấu hình máy CNC sản xuất cốt thép ống
bê tông kích thớc Lớn
20
2.1. Phân tích lựa chọn cấu hình máy20
2.1.1 Thiết bị của hãng ZUBLIN - MAB 20
2.1.2 Thiết bị của hãng MBK -MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức): 21
2.1.2 Thiết bị của hãng KYUNGNAM MACHINE của Hàn Quốc 21
2.2 Lựa chọn máy mẫu 22
2.3 Các thông số lựa chọn cho máy thiết kế24
Chơng 3. Nghiên cứu thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông
kích thớc
lớn. .
25
3.1 Các cơ sở cho tính toán thiết kế máy CNC25
3.1.1. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 25
3.1.2. Công nghệ hàn tiếp xúc 26
3.1.2.1. Tổng quan về hàn tiếp xúc 26
3.1.2.2. Một số lu ý khi ứng dụng công nghệ hàn tiếp xúc trong máy CNC sản xuất
cốt thép
27
3.2 Tính toán thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép.28
3.2.1 Tính toán thiết kế phần cơ khí 29
8

9
4.1.2.3 Chuẩn định vị phay mặt chuẩn. 71
4.1.3. Qui trình công nghệ gia công hộp trợt. 73
4.1.3.1 Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 73
4.1.3.2 Qui trình chế tạo 73
4.1.4 Qui trình công nghệ gia công cơ cấu kẹp nan dọc 74
4.1.4.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 74
4.1.4.2 Qui trình công nghệ chế tạo 75
4.1.5. Qui trình công nghệ gia công cam tiếp điện 76
4.1.5.1 Vị trí làm vịêc và yêu cầu kỹ thuật. 76
4.1.5.2 Tạo phôi 77
4.2 Quy trình lắp ráp 81
4.2.1 Yêu cầu quy trình lắp ráp 81
4.2.2 Lắp ráp băng máy, khung cổng trào. 81
4.2.2.1 Chuẩn bị nền móng 81
4.2.2.2 Lắp ráp bệ máy 81
4.2.2.3 Lắp ráp băng máy 81
4.2.2.4 Lắp ráp xe trục Z 82
4.2.2.5 Gối, vành động. 83
4.2.2.6 Khung máy 83
4.2.2.7 Lắp ráp cụm trục X. 85
4.2.2.8 Lắp cụm chia xích 87
4.2.2.9 Cụm xe hàn. 88
4.2.2.10 Lắp giá đỡ điện cực 90
4.2.2.11 Lắp kẹp nan dọc. 91
4.2.2.12 Bộ trục vuông 91
4.2.2.13 Lắp ráp các phần khác 92
4.3 Quy trình kiểm tra 94
4.3.1 Kiểm tra thông số hoạt động của máy 94
4. 3.2 Kiểm tra độ chính xác của máy 94

Phụ lục 110

11 Bảng ký hiệu

b Bề rộng vành mm
D
c
- Đờng kính chia mm
D
l
- Đờng kính lăn mm
D
r
- Đờng kính rãnh mm
D
t
- Đờng kính trong mm
d - Đờng kính dây thép mm
d
2
- Đờng kính trục vít me mm
e Hệ số ma sát lăn
G Trọng lợng xe N
g Gia tốc rơi tự do m/s

3
Mômen quán tính kg.m
2

M
G
Mômen quán tính Nm
M
P
Mômen tải trọng Nm
M
F
Mômen động cơ, trục truyền Nm
m Khối lợng xe hàn kg
n Số vòng quay của vành v/ph
N
1
Công suất quay vành W
N
đc
Công suất động cơ W
N Công suất cần loe nan W
Q Lợng nhiệt sinh ra J
12
Q Tải trọng xe N
I Cờng độ dòng điện A
R Là điện trở của điểm làm việc
r Bán kính uốn
t Thời gian dòng điện chạy qua s
t

13

PhÇn chÝnh b¸o c¸o
14
Lời mở đầu

Đề tài KC 05.03/06-10 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của ống
bê tông kích thớc lớn có mục tiêu là : Chế tạo 01 máy CNC sản xuất cốt thép bê tông kích
thớc lớn phục vụ cho sản xuất cấu kiện bê tông chất lợng cao.
Thông qua việc thực hiện đề tài, Viện IMI có khả năng làm chủ về kỹ thuật và công nghệ chế
tạo máy CNC, góp phần xây dựng lực lợng cán bộ kỹ thuật trình độ cao và là tiền đề để tạo ra
một loạt các sản phẩm mới phục vụ ngành xây dựng.

Đề tài thuộc chơng trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nớc KC05, kinh phí
sử dụng nguồn vốn ngân sách Nhà nớc và nguồn vốn đối ứng từ đơn vị thực hiện đề tài là
Viện IMI.
Các thông tin chính liên quan đến đề tài nh sau:
1. Tên đề tài.
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy cnc sản xuất cốt thép của ống bê tông kích thớc
lớn.
2. Mã số: KC 05.03/06 10

Địa chỉ : 46 Láng Hạ - Đống Đa -Hà Nội

Căn cứ theo hợp đồng số 03/2006/HĐ - ĐTCT - KC.05/06 -10 giữa bên A là Văn phòng các
chơng trình, Ban chủ nhiệm Chơng trình KC.05/06 - 10 và bên B là Viện Máy và Dụng cụ
Công nghiệp, các sản phẩm khoa học công nghệ đợc hoàn thành bao gồm:

15

1. Thiết bị máy móc: Hoàn thành thiết kế và chế tạo 01 máy CNC hàn cốt thép của ống bê
tông kích thớc lớn có các thông số kỹ thuật sau:
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 5-25
Đờng kính cốt thép lớn nhất có thể gia công
đợc
mm 2700

Chiều dài cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 4500
Công suất động cơ trục chính kW 11
Bớc xoắn của nan vòng mm tùy chọn
Số nan dọc nan 12 24
Đờng kính thép nan dọc (có loe) mm
5 ữ 8

Đờng kính thép nan dọc (không loe) mm
5 ữ 10

Đờng kính thép nan vòng mm
5 ữ 10

Cốt thép ống bê tông đờng kính 2700

bê tông: ống bê tông, tấm bê tông đúc sẵn, đạt năng suất cao, chất lợng tốt, đợc ứng dụng
rộng rãi: Hình 1:
Chuyển cốt thép tới dây chuyền đúc cống Hình 2: Kiểm tra sản phẩm xuất xởng tự động Hình 3: Gia công mặt đầu, vát mép cống Hình 4: Trung tâm gia công CNC
Một số hãng nổi tiếng trên thế giới đã sản xuất các máy CNC sản xuất ống bê tông kích thớc
lớn nh: MBK MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức), KYUNGNAM MACHINE (Hàn
Quốc), ZUBLIN-MAB(CHLB Đức). 17 Hình 5: Thiết bị hàn lới thép dạng ống tròn.
Hình 6: Thiết bị hàn lới thép dạng ống hộp vuông.

Dù khác nhau về các cơ cấu cơ khí song các thiết bị nói trên đều có chung một nguyên
tắc: nan dọc đợc sắp xếp theo hình dạng lới thép (dạng ống hộp, tròn hay elíp) và đợc dịch
chuyển dọc để tạo nên bớc xoắn, nan vòng quấn quanh các nan dọc; tại các điểm giao nhau
giữa nan dọc và nan vòng (các nút) đợc hàn bằng phơng pháp hàn điện trở tiếp xúc.
Các thiết bị trên cho các u điểm rất lớn:
+ Năng suất tăng nhiều lần so với hàn thủ công(3-7phút/sản phẩm), tốn ít nhân công
(chỉ cần 1,2 công nhân vận hành thiết bị).

suất cũng nh chất lợng. 19

Hình7: Gia công cốt thép bằng phơng pháp thủ công.
Thị trờng cấu kiện bê tông chất lợng cao trong xây dựng ngày càng đòi hỏi về năng
suất và chất lợng nên nhu cầu cần hiện đại hóa dây chuyền gia công cốt thép, nâng cao
năng suất, chất lợng sản phẩm của dây chuyền càng trở nên cấp bách.
1.3. Khả năng chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của ống bê tông ở
Việt nam
Xuất phát từ nhu cầu thị trờng, Viện IMI với kinh nghiệm nhiều năm trong việc sản
xuất máy công cụ CNC đã bắt tay vào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cung cấp cho các nhà
máy sản xuất cầu kiện bê tông các máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông kích thớc
đờng kính đến 1500mm. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất ban đầu Viện IMI còn phải
tiếp tục giải quyết một số tồn tại về kỹ thuật nh: truyền động đồng tốc giữa hai vành
lăn, năng suất gia công, vấn đề điều chỉnh dòng điện hàn, các cơ cấu tiếp điện và làm mát
cho các điện cực quay.
Việc chủ động sản xuất thiết bị trong nớc thay cho hàng nhập ngoại đã góp phần giảm
chi phí đầu t, nâng cao hiệu quả của sản xuất. Thiết bị do Viện IMI sản xuất có chất lợng
tơng đơng với các sản phẩm cùng loại của châu Âu nhứng giá thành chỉ bằng 40-60%.
Các bớc đi của Viện IMI:
- Tiếp cận các cơ sở sản xuất ống cống bê tông, tìm hiểu công nghệ sản xuất ống cống bê
tông hiện tại trong nớc, tìm hiểu nhu cầu, mong muốn của các cơ sở sản xuất trong nớc
- Nghiên cứu tìm hiểu các kết cấu, nguyên lý hoạt động của các thiết bị, so sánh áp dụng và
chọn ra một kết cấu thích hợp nhất với điều kiện sản xuất trong nớc.
- Hợp tác quốc tế, học tập, tiếp nhận chuyển giao công nghệ từ các nớc có trình độ kỹ thuật
cao trong việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy hàn cốt thép trên thế giới nh MBK
MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức).
20

+ Cho phép gia công các cốt thép có bớc nan vòng lớn.
+ Dễ điều khiển. Hình 9: Máy hàn lới thép dạng ống kiểu gián đoạn.
- Nhợc điểm :
+ Phải có thêm nguyên công nắn thép làm nan dọc.
+ Chiều dài cốt thép bị hạn chế.
Các nhợc điểm này dễ dàng khắc phục đợc do hiện nay các máy nắn thép có sẵn
trên thị trờng và các ống cống thờng đợc thiết kế có chiều dài không lớn hơn 4000mm
để thuận tiện thi công và lắp đặt. Giải pháp của MBK là phù hợp với điều kiện sản xuất của
Việt Nam.
2.1.3 Thiết bị của hãng KYUNGNAM MACHINE của Hàn Quốc
- Nguyên lý hoạt động: nan dọc thực hiện đồng thời chuyển động dọc và chuyển động quay
quấn nan vòng xung quanh tuy nhiên các thiết bị còn ở mức thô sơ, đơn giản, dịch chuyển
của các trục hoàn toàn thông qua các chiết áp điều chỉnh tốc độ động cơ nên không chính
xác, việc thay đổi đờng kính cốt thép là nhờ các cam cơ khí nên rất khó khăn khi thay đổi
chủng loại sản phẩm (phải chế tạo các cam cơ khí phù hợp); các điện cực hàn có kết cấu tĩnh
nên mòn rất nhanh.
22

Hình 10: Điện cực hàn có kết cấu xoay. Hình 11: Điện cực hàn tĩnh.
2.2 Lựa chọn máy mẫu.
Sau khi nghiên cứu, phân tích các máy mẫu, khả năng công nghệ chế tạo và công nghệ
sản xuất ống bê tông hiện có tại Việt nam, nhóm thực hiện đề tài chọn máy MBK type 450
do Đức chế tạo làm máy mẫu.
Bảng1. Thông số kỹ thuật máy MBK type 450
Nội dung Đơn vị
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 2 - 25

Việc chọn các thông số cho máy thiết kế trên cơ sở yêu cầu của sản phẩm và máy mẫu.
Bảng 2. Thông số kỹ thuật máy thiết kế
Nội dung Đơn vị
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 5 - 25
Đờng kính cốt thép lớn nhất có thể gia công
đợc
mm
2700
Chiều dài cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 4500
Công suất động cơ trục chính kW 11
Bớc xoắn của nan vòng mm Tùy chọn
Số nan dọc nan 12 - 24
Đờng kính thép nan dọc (có loe) mm
5 ữ 8
Đờng kính thép nan dọc (không loe) mm
5 ữ 10
Đờng kính thép nan vòng mm
5 ữ 10
Bộ điều khiển Siemens 802 C


(mm)
Chiều
dài ống
(mm)
300 365 485 65 2500
400 465 585 65 2500
500 575 715 75 2500
600 680 830 80 2500
800 900 1080 100 2500
1
lớp
1000 1120 1340 120 2500
1200 1420 1680 1260 140 2500
1500 1720 1840 1560 140 2500
1800 2080 2200 1860 170 2500
2000 2290 2420 2060 170 2500
2
lớp
2500 2554 2866 180 2500

Các thông số kỹ thuật:
- Bê tông có cờng độ nén f
c
= 25 (MPa) (mác 300 theo TCVN 6025 1995).
- Cốt thép: Lới thép cácbon thấp kéo nguội có giới hạn chảy f
chảy
= 500 (MPa)
- Đờng kính cốt thép kéo nguội: D: 4 ữ 12mm
- Giới hạn chảy cực tiểu R
min p0,2