Nghiên cứu chế tạo đồ gá cho module hàn ống tự động

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 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐỒ GÁ CHO MODULE HÀN ỐNG TỰ ĐỘNG MÃ SỐ: SV2022-192 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN THANH CƯỜNG SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2022 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 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐỒ GÁ CHO MODULE HÀN ỐNG TỰ ĐỘNG SV2022-192 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Nguyễn Thanh Cường Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 18143CL3A, Khoa Đào tạo Chất lượng cao Năm thứ: 4/Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ Chế tạo máy Người hướng dẫn: ThS Huỳnh Đỗ Song Tồn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG .8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .8 MỞ ĐẦU .11 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 1.1 Công nghệ hàn: 13 1.1.1 Đặc điểm 13 1.1.2 Phân loại phương pháp hàn 13 1.1.3 Sự tạo thành mối hàn tổ chức kim loại 14 1.1.4 Vật liệu hàn 15 1.1.5 Chiều dài hồ quang 18 1.1.6 Tốc độ hàn 19 1.1.7 Dòng điện hàn 19 1.1.8 Điện cực hàn 20 1.2 Các hệ thống hàn tự động .21 1.2.1 Hàn Tig 22 1.2.2 Hàn Mig .23 1.2.3 Hàn Plasma 24 1.3 Động bộ truyền bánh .27 1.3.1 Động bước .27 1.3.2 Bộ truyền bánh .28 1.4 Khuyết tật hàn 31 1.4.1 Nguyên nhân 31 1.4.2 Các loại khuyết tật hàn 31 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MODULE HÀN ỐNG CÓ DAO ĐỘNG NGANG 33 2.1 Đặt vấn đề 33 2.2 Phương án thiết kế đầu hàn .33 2.2.1 Yêu cầu 33 2.2.2 Ý tưởng thiết kế 33 2.2.3 Thiết kế từng phận 34 2.3 Phương án thiết kế bộ truyền động ngang 37 2.3.1 Ý tưởng thiết kế 37 2.3.2 Phương án thiết kế .37 2.3.3 Thiết kế từng phận .38 2.3.4 Hoàn thành thiết kế 39 2.4 Thiết kế bộ gá kẹp ống 40 2.5 Thiết kế bợ truyền đợng 41 2.5.1 Chọn bánh 41 2.5.2 Chọn động .41 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN .44 3.1 Thiết kế chương trình điểu khiển 44 3.1.1 Sơ đồ đấu nối .44 3.1.2 Lưu đồ nguyên lí hoạt động hướng dẫn điều khiển hình 47 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ AN TOÀN KHI HÀN 51 4.1 Kết quả chế tạo 51 4.1.1 Kết quả chế tạo từng phận .51 4.2 Mơ hình 55 4.2.1 Mơ hình thiết kế hồn thiện 55 4.2.2 Mô hình thực tế 55 4.2.3 Kết quả vận hành 56 4.3 An toàn hàn 59 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .61 5.1 Kết luận 61 5.1.1 Yêu cầu đạt 61 5.1.2 Yêu cầu chưa đạt 61 5.2 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Phân loại phương pháp hàn theo trạng thái 14 Hình Dây hàn Lincoln 15 Hình Điện cực hàn Tungsten Electrodes 16 Hình Màu của bình chứa khí 18 Hình Khoảng cách chiều dài hồ quang 19 Hình Chế độ hàn thép hợp kim thấp (Inox) 20 Hình 1.7 Chế độ hàn Thép 20 Hình Sơ đồ nguyên lý hàn TIG 22 Hình Sơ đồ nguyên lý hàn MIG 23 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý hàn PLASMA 24 Hình 11 Robot hàn ABB 1520ID 25 Hình 12 Rùa hàn tự động 26 Hình 13 Bàn máy hàn CNC 27 Hình 14 Một số động bước 28 Hình 15 Các thông số bản của bánh 29 Hình 16 Bánh trụ thẳng 30 Hình 17 Bánh côn thẳng .30 Hình 18 Các khuyết tật hàn 31 Hình 19 Một số khuyết tật hàn 32 Hình Tiêu chuẩn ống thép từ DN100 đến DN600 .33 Hình 2 Vật liệu nhựa Phíp .34 Hình Thiết kế cụm đầu hàn 35 Hình Thiết kế điều chỉnh mỏ hàn 35 Hình Bi nhựa 36 Hình Kẹp giữ bi 36 Hình Lị xo đầu hàn 37 Hình Thiết kế truyền 39 Hình Thiết kế bệ trục trượt 39 Hình 10 Đầu hàn ở vị trí 40 Hình 11 Bộ kẹp ống .40 Hình 12 Thông số động 42 Hình 13 Catalog động 43 Hình Tủ điện điều khiển .44 Hình Sơ đồ nguồn của hệ thống 46 Hình 3 Sơ đồ Input/Output của PLC .46 Hình Sơ đồ step driver hình HMI 47 Hình Lưu đồ nguyên lí hoạt động 48 Hình Màn hình ở giao diện Home 49 Hình Màn hình ở giao diện Setting 50 Hình Lắp ráp phần đầu hàn 51 Hình Part đỡ 52 Hình Part đỡ Error! Bookmark not defined Hình Thân đế cách điện 52 Hình 4 Bệ đỡ trục trượt 53 Hình Lắp ráp thân đế 53 Hình Lắp ráp thân đế Error! Bookmark not defined Hình Lắp bệ đỡ trục .53 Hình Lắp phần đầu hàn 54 Hình Các chi tiết lắp ráp 54 Hình Các chi tiết lắp ráp Error! Bookmark not defined Hình Mơ hình thiết kế 55 Hình 10 Mơ hình thực tế 55 Hình 11 Hàn bị lỗi khơng đạt u cầu 57 Hình 12 Mối hàn gần đạt yêu cầu 57 Hình 13 Mối hàn đạt yêu cầu 58 Hình 14 Mối hàn đạt yêu cầu 59 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh đặc điểm của khí argon heli 16 Bảng Mã màu điện cực .21 Bảng So sánh ý tưởng 38 Bảng Input/Output Mitsubishi FX3G .44 Bảng Bảng thực nghiệm hàn ống Ø273 56 Bảng Bảng đặc tính kỹ thuật của máy thể bảng sau .61 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - TIG (Tungsten Inert Gas): hàn hồ quan điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ - GTAW (Gas Tungsten Arc Welding): hàn hồ quang bàng điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ - WIG (Wonfram Inert Gas): tên gọi khác của hàn TIG - AC (Alternating Current): dòng điện xoay chiều - DC (Direct Current): dòng điện chiều - PLC (Programmable Logic Controller) 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: Nghiên cứu chế tạo đồ gá cho module hàn ống tự động - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thanh Cường Mã số SV: 18143070 - Lớp: 18143CL3A Khoa: Đào tạo Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Nguyễn Anh Dũng 17143187 17143CL3 CLC Hồ Quốc Tường 17143273 17143CL3 CLC - Người hướng dẫn: ThS Huỳnh Đỗ Song Toàn Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu yêu cầu của hệ thống hàn tự động - Thiết kế chế tạo đồ gá cho module hàn ống tự động - Lắp ráp thực nghiệm - Tổng hợp kết quả thu báo cáo Tính sáng tạo: - Đồ gá dụng cho nhiều đường kính ống khác nhau, dễ dàng điều chỉnh thay đổi kích thước ống - Đồ gá đảm bảo khoảng cách của đầu hàn với mặt hàn không thay đổi suốt trình hàn ống hàn có sai lệch hình dạng (ống hàn oval, bề mặt ống gập ghềnh,…) - Đồ gá đảm bảo quỹ đạo chuyển động của module hàn, dễ lắp đặt, sử dụng thuận tiện cho người sử dụng Kết quả nghiên cứu: - Nghiến cứu chế tạo thành công mô hình đồ gá kẹp, module hàn ống tự động - Lắp đặt chạy thử , khẳng định tính khả thi của đề tài nghiên cứu - Thu thập liệu phục vụ cải tiến, tối ứu phát triển sau Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Thu thập thông tin bổ ích, sáng kiến hay,…có thể đem vào giáo dục đào tạo, góp phần thực tế hóa kiến thức học giảng đường đại học kiến thức đến từ trải nghiệm doanh nghiệp - Đóng góp phần nhỏ q trình chuyển đởi tự động hóa công nghiệp Công bố khoa học SV từ kết quả nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) hoặc nhận xét, đánh giá của sở áp dụng kết quả nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần này người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên) 10 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ AN TOÀN KHI HÀN 4.1 Kết quả chế tạo 4.1.1 Kết chế tạo từng phận Chế tạo phần đầu hàn: Hình Lắp ráp phần đầu hàn 51 Chế tạo phần đế chân: Hình Part đỡ Hình Thân đế cách điện 52 Hình 4 Bệ đỡ trục trượt Hình Lắp ráp thân đế Hình Lắp bệ đỡ trục 53 Hình Lắp phần đầu hàn Hình Các chi tiết lắp ráp 54 4.2 Mơ hình 4.2.1 Mơ hình thiết kế hoàn thiện Hình Mơ hình thiết kế 4.2.2 Mơ hình thực tế Hình 10 Mơ hình thực tế 55 4.2.3 Kết vận hành Bảng Bảng thực nghiệm hàn ống Ø273 Tốc độ hàn 100 Tốc độ động nhỏ (v/ph) 30 100 36 420 24 140 100 50 450 26 150 110 30 450 20 120 110 36 600 27 145 120 40 600 20 120 150 36 450 27 145 180 500 27 145 220 500 27 145 10 250 500 27 145 STT Tốc độ cấp dây (ipm) Điện áp hàn (V) Cường độ dòng điện (A) 390 20 120 Khí Kết bảo quả vệ (Mpa) Không đạt Không đạt Không đạt Gần đạt Đạt Gần đạt Không đạt Không đạt Đạt Gần đạt 56 Hình 11 Hàn bị lỡi khơng đạt u cầu Hình 12 Mới hàn gần đạt u cầu 57 Hình 13 Mới hàn đạt u cầu 58 Hình 14 Mới hàn đạt yêu cầu 4.3 An toàn hàn Khi hàn phải đảm bảo yêu cầu an toàn lao động Không tiến hành hàn vị trí hàn không đảm bảo ánh sáng, có độ cao mà khơng có vật che chắn Khơng thực hàn ở nơi nguy hiểm đặc biệt thời tiết xấu Khu vực làm việc phải khơ khơng có nhiều dầu mở, vật dụng dễ cháy Trước bắt đầu công việc thì người thợ hàn phải kiểm tra: Cách điện của dây hàn Thay kim hàn hoặc dây hàn Chỉ mồi hồ quang ở vị trí cho phép Khi thay điện cực hàn phải có gang tay bảo vệ Chú ý ngắt điện máy hàn trước thay dây phận cấp dây Cắt dây hàn phải dùng kìm có bộc cách điện 59 Hình 5.15 Đảm bảo an toàn hàn Ngồi cịn cần phải kiểm tra kỹ lưỡng lại độ kín của thiết bị hàn bình khí, điện áp của máy hàn không 42V, hệ thống nối mát Chú ý kiểm tra vật liệu hàn, vật liệu hàn bình chứa chất nguy hiểm thùng hóa chất thì cần phải làm cặn hoặc chất dư bên 60 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Bảng Bảng đặc tính kỹ thuật máy thể bảng sau ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Loại ống hàn Kích thước ống hàn Hiệu suất hàn Kích thước máy (dài x rộng x cao) Nguồn điện Khối lượng máy Áp lực khí PLC HMI STT 10 11 THÔNG SỐ Thép Ø219-Ø273 8h/ngày 225 x 339 x 190 mm 220V 12 kg 4-5 Mpa Mitsubishi Mitsubishi 5.1.1 Yêu cầu đạt - Thiết kế hoàn thiện module hàn ống có dao động ngang Chế tạo thực nghiệm thành công Máy chạy ổn đạt hiệu quả Tập bản vẽ: bản vẽ phân rã, bản vẽ chi tiết 5.1.2 Yêu cầu chưa đạt - Thiết kế chưa tối ưu hóa vì biên độ dao động ngang chưa đảm bảo Bộ kẹp cần nghiên cứu thêm để đảm bảo độ đồng tâm chính xác 5.2 Kiến nghị Kết quả nghiên cứu cho thấy đồ gá cho module hàn ống tự động khẳng định tính khả thi , đem lại phương án giải cho vấn đề tính ổn định của đường hàn cho module hàn ống tự động Tôi hi vọng kết quả nghiên cứu của sẽ kế thừa phát triển tối ưu để đưa sử dụng để hỗ trợ công nhân cơng việc, góp phần chuyển đởi từ lao động tay chân sang quy trình tự động hóa công nghiệp nước nhà 61 s TÀI LIỆU THAM KHẢO  Nguyễn Hữu Lộc, “Cơ sở thiết kế máy”, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2004  PGS.TS Ninh Đức Tốn, GVC Nguyễn Thị Xuân Bảy (2006), “Giáo trình dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường”, Nhà Xuất Bản Giáo Dục  Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2010), “Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí – Tập 1”, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam  Trần Hữu Quế-Nguyễn Văn Tuấn, “Vẽ Kỹ Thuật Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế”, NXB Bách Khoa Hà Nội  PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, “Sổ tay thiết kế khí_ tập 1,2,3”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006  TS Nguyễn Thúc Hà, TS Bùi Văn Hạnh, TH.S Võ Văn Phong, “Giáo trình cơng nghệ hàn”, NXB Giáo dục  Congnghehan.vn, “Giáo trình kỹ thuật hàn TIG bản”  http://amazon-machine.com/72-cac-nganh-cong-nghiep-ung-dung-may-hantu-dong-orbital.html 62 PHỤ LỤC : Một số bản vẽ chi tiết đồ gá 63 64 ... chính xác Hôm xin đưaq đề tài đồ gá cho module hàn tự động Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu yêu cầu của hệ thống hàn tự động - Thiết kế chế tạo đồ gá cho module hàn ống tự động - Lắp ráp thực nghiệm... tài: - Nghiên cứu yêu cầu của hệ thống hàn tự động - Thiết kế chế tạo đồ gá cho module hàn ống tự động - Lắp ráp thực nghiệm - Tổng hợp kết quả thu báo cáo Tính sáng tạo: - Đồ gá dụng cho. .. thiết bị hàn tự động Một số thiết bị hàn tự động (robot hàn, xe hàn tự động, bàn máy hàn CNC) Robot hàn tự động: Robot hàn tự động tạo để đáp ứng nhu cầu hàn nhiều loại chi tiết cách hàng loạt