(Đồ án hcmute) thiết kế và chế tạo máy hàn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HÀN TỰ ÐỘNG GVHD: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: PHẠM VĂN THIỆN MSSV: 12146182 TRẦN XUÂN NHIÊN MSSV: 12146130 S KL 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HÀN TỰ ĐỘNG Giảng viên hƣớng dẫn: ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN THIỆN MSSV: 12146182 Sinh viên thực hiện: TRẦN XUÂN NHIÊN MSSV: 12146130 Lớp: 121462C Khoá: 2012 - 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HÀN TỰ ĐỘNG Giảng viên hƣớng dẫn: ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN THIỆN MSSV: 12146182 Sinh viên thực hiện: TRẦN XUÂN NHIÊN MSSV: 12146130 Lớp: 121462C Khoá: 2012 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS.Tƣởng Phƣớc Thọ Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Thiện Trần Xuân Nhiên MSSV: 12146182 MSSV: 12146130 Tên đề tài: “Thiết kế chế tạo máy hàn tự động” Các số liệu, tài liệu ban đầu: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Nội dung đồ án: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Các sản phẩm dự kiến …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy hàn tự động - GVHD: ThS Tƣởng Phƣớc Thọ - Họ tên sinh viên: Phạm Văn Thiện MSSV: 12146182 Lớp: 121462C Địa chỉ: P020, Block 123, c/cƣ Mỹ Phƣớc, P.2, Q Bình Thạnh,TP.HCM Số điện thoại : 0963223531 Email: phamthien.hanam@gmail.com - Họ tên sinh viên : Trần Xuân Nhiên MSSV: 12146130 Lớp: 121462C Địa : 57/24/3, đƣờng Tân Lập 1, P Hiệp Phú, Q.9, TP.HCM Số điện thoại : 01699672224 Email : 12146130@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “ Chúng xin cam đoan Đồ Án Tốt Nghiệp cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Không chép từ viết công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 07 năm 2016 Người cam kết ii an LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, quý Thầy Cô trƣờng đặc biệt quý thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, tận tình dẫn, truyền đạt kiến thức nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời thực đề tài suốt trình học tập vừa qua! Thầy ThS Tƣởng Phƣớc Thọ giảng viên hƣớng dẫn, tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ nhƣ tạo điều kiện thuận lợi để nhóm hồn thành đề tài! Các bạn sinh viên tập thể lớp Cơ Điện Tử 121462, phịng thí nghiệm mở “OPEN LAB” có giúp đỡ thiết thực, cung cấp tài liệu liên quan, thiết bị máy móc hỗ trợ gia cơng nhƣ động viên trình thực đề tài! Và xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình ngƣời thân hỗ trợ tất điều kiện để đề tài đƣợc hoàn thành! TP.HCM, ngày 19 tháng 07 năm 2016 Nhóm thực Phạm Văn Thiện Trần Xuân Nhiên iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY HÀN TỰ ĐỘNG Đề tài tập trung khảo sát nhu cầu thị trƣờng, sau vào thiết kế chế tạo mơ hình thực đƣợc quỹ đạo ghi-đơng xe đạp Khơng thực quỹ đạo quỹ đạo khác đƣợc chạy với tốc độ phù hợp với thực tế để có đạt đƣợc yêu cầu Mơ hình sử dụng mạch vi điều khiển driver có tính phổ biến cao để điều khiển động DC có encorder hồi tiếp, việc thực quỹ đạo chƣa lƣu đƣợc giá trị quỹ đạo tắt nguồn hệ thống nhƣng thành công chạy đƣợc đa điểm Tuy nhiên, quỹ đạo đạt đƣợc chƣa đƣợc thật xác, để đạt đƣợc độ xác cần có xác khí điều khiển thơng minh giải thuật iv an ABSTRACT  Implementing survey the demand of market then compare the advantages of creating a machine to help people at work Study and research welding technology in order to apply to practical machine This model requires the accuracy of mechanism and algorithm control to get the precise orbit Identify the ways to control trajectory, since build a standard formula for any orbit you want Design and construction of model  Mechanical parts  Power electronics  Control software. v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii ABSTRACT v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Đặc điểm đối tƣợng thực đồ án 2.2 Khái niệm hàn phƣơng pháp hàn 2.3 Lựa chọn phƣơng pháp hàn MIG 2.4 Các dạng chuyển động mỏ hàn CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 3.1 Phần khí 12 3.2 Phần điều khiển 12 3.2.1 Lý thuyết điều khiển động DC servo 12 3.2.2 Giới thiệu động DC Servo 15 3.2.3 Vi điều khiển ứng dụng hệ thống 18 3.2.4 Mạch driver MSD 22 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG PHẦN CƠ KHÍ 27 4.1 Ý tƣởng thiết kế 27 vi an 4.2 Yêu cầu thiết kế 28 4.3 Cơ khí 28 4.3.1 Khung máy 29 4.3.2 Đế gá 30 4.2.3 Hai vit-me đai ốc bi 31 4.2.4 Bộ vit-me đứng (loại SKR33 THK) 34 4.2.5 Đồ gá chi tiết 34 4.2.6 Tay nâng 39 4.2.7 Nối trục 40 4.2.8 Gá động trục z 42 4.2.9 Động trục z 42 4.2.10 Động trục ngang 43 4.2.11 Động xoay chi tiết 44 4.3 Kết đạt đƣợc sau hoàn thiện phần khí 45 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN ĐIỀU KHIỂN 48 5.1 Mạch nguồn cho hệ thống 48 5.2 Mạch driver MSD – Thông số động 50 5.3 Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển 53 5.4 Sơ đồ vận hành mơ hình 56 5.4.1 Điều khiển vị trí vận tốc động 57 5.4.2 Điều khiển vận tốc động 61 5.5 Bài toán quỹ đạo 61 5.5.1 Quỹ đạo chuyển động 61 5.5.2 Quỹ đạo hàn tay lái xe đạp – chế độ chạy AUTORUN 63 5.5.3 Quỹ đạo hàn – chế độ chạy MANUAL 67 5.6 Giao diện điều khiển 69 CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM 71 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 77 7.1 Kết đạt đƣợc 77 7.2 Hạn chế đề tài 77 7.3 Hƣớng phát triển 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 vii an PHỤ LỤC A Hƣớng dẫn sử dụng Giao diện control panel máy Control Panel có chứa nút nhấn dùng để khởi động máy, chọn chế độ điều khiển, điều khiển vị trí lƣu vi trí AUTORUN: Nút nhấn dùng máy chạy quỹ đạo ghi-đông xe đạp, chế độ bán tự động việc cấp phôi ngƣời đảm nhiệm MANUAL: Nút nhấn dùng để chọn chế độ tự chọn, với chức này, máy chạy với nhiều quỹ đạo khác SET: Nút nhấn dùng để bắt đầy set tọa độ Sau nút nhấn đƣợc nhấn, vị trí vị trí gốc tọa độ MODIFY: Nút nhấn dùng đê lƣu vị trí sau trục đƣợc điều khiển tới vị trí cần đạt tới RUN: sau modify hết điểm cần chạy, đƣa máy vị trí ban đầu bấm RUN, máy chạy quỹ đạo cần đạt RESET: dùng để đƣa động vị trí ban đầu 1,2: nút nhấn điều khiển vị trí động tịnh tiến lên xuống 79 an 3,4: nút nhấn điều khiển vị trí động tịnh tiến vào 5,6: nút nhấn điều khiển vị trí động xoay quanh trục ngƣợc chiều kim đồng hồ 7,8: nút nhấn điều khiển số góc để xác định vịng góc động khơng chuyển động Chế độ chạy bán tự động Sau gá ghi-đơng xe đạp lên máy chọn nút AUTORUN Sau thực xong sản phẩm, tiến hành gá ghi-đơng khác Sau hồn thành sản phẩm, mũi hàn lùi 8cm Số sản phẩm lên LCD Chế độ chạy tùy chọn Gồm bƣớc sau: Gá chi tiết cần hàn lên máy Chọn nút MANUAL Sau mũi hàn đạt tới điểm gần chi tiết hàn, tiến hành điều chỉnh mũi hàn tới điểm Bấm Modify lần Sử dụng nút nhấn 1,2;3,4;5,6 để điều khiển động tới điểm thứ + Nút 1,2 điều khiển động tịnh tiến ngang + Nút 3,4 điều khiển động tịnh tiến dọc + Nút 5,6 điều khiển động xoay theo chiều thuận, ngƣợc chiều kim đồng hồ Bấm Modify lần Sau tiếp tục điều khiển mũi hàn tới điểm thứ 3, tiến hành modify Sau thực điểm quỹ đạo bấm Run Sau sản phẩm, bấm giữ nút số để đƣa mũi hàn xa chi tiết 10 Sau gá chi tiết thứ 2, bấm nút số để đƣa mũi hàn lại điểm 11 Bấm Run để chạy 80 an B Code điều khiển Phần Auto AUTORUN if(aucount==4100 && docreadsig == HIGH) { if(auflag1==false) { { xung(); } } } if(aucount1==1) //xuong diem 1, dc di xuong { digitalWrite(sig, HIGH); } if(aucount1==58) //len diem 2, dc di len { delay(1800); digitalWrite(dir1,HIGH); //auflag1 = false; } if(aucount1==150) //dc di len tiep { auflag1 = true; delay(1000); auflag1 = false; digitalWrite(dir1,LOW); } if(aucount1==220) //dc di len tiep { { digitalWrite(dir1,HIGH); } if(aucount1==245) //dc di len tiep { auflag1 = true; aucount1=0; digitalWrite(dir1,LOW); demautorun=1; demsp++; delay(4000); digitalWrite(sig,LOW); } // -if(demdung>0)//NẾU NHẤN STOP SAU KHI CHẠY N LẦN { if(auflag3==false) { xung3(); } demmodify=21; digitalWrite(dir1,HIGH); if(demlcd2==0) { lcd.clear(); lcd.setCursor(6, 1); lcd.print("RESET "); demlcd2=1; } } //Chay lan n # if(demautorun >1 )//nhấn lần auflag1=false; lcd.setCursor(4, 2); lcd.print(demsp); lcd.setCursor(6, 2); lcd.print("san pham"); } // RESET HẾT BIẾN if(demctht1 ==2) { auflag3=true; auflag4=true; digitalWrite(dir1,LOW); //RESET bien digitalWrite(dc1,LOW); delay(1000); auflag=false; auflag1=false; auflag2=false; demautorun=0; auflag3=false; auflag4=false; demctht1=1; aucount1=0; aucount=0; aucount2=0; demdung = 0; aucount3=0; } Phần Manual ////================== ===================== ===================== ======= // MANUAL 85 an //******************* ********************* ********************* ****8 //BẤM TĂNG GIẢM KHÔNG ĐẾM, ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ if(demmanual==1) { if(demlcd==0) { lcd.clear(); //Xuat lcd khong bi nhieu lcd.setCursor(4, 0); lcd.print("CHAY MANUAL "); demlcd=1; } if(doctang==HIGH) { xung1(); digitalWrite(dir1,LOW); } if(docgiam==HIGH) { xung1(); digitalWrite(dir1,HIGH); } //=================== ===================== ======BẮT ĐẦU BẤM SET if(demset==1) { //=================== = DIEM SỐ LẦN MODIFY NHỎ HƠN MANCOUNT if(demmodify==0) //Nhan modify lan { if(doctang==HIGH) { xung1(); mancount1++; digitalWrite(dir1,LOW); } if(docgiam==HIGH) { xung1(); mancount1 ; digitalWrite(dir1,HIGH); } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P1:"); lcd.setCursor(4, 1); double a=((2*(double)mancount 1)/192); lcd.print(a); lcd.setCursor(10, 1); lcd.print("cm"); lcd.setCursor(11, 3); lcd.print("Diem 1"); } //=================== ============= DIEM if(demmodify==1) //Nhan modify lan { if(doctang==HIGH) { xung1(); mancount2++; digitalWrite(dir1,LOW); an } if(docgiam==HIGH) { xung1(); mancount2 ; digitalWrite(dir1,HIGH); } if(docgoc==HIGH) { y1++ ; delay(200); } if(doclcd==HIGH) { v1++ ; delay(200); } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P2:"); lcd.setCursor(4, 1); double a1=((2*(double)mancoun t2)/192); lcd.print(a1); lcd.setCursor(10, 1); lcd.print("cm"); lcd.setCursor(0, 2); int x1 = (1000*y1)/40; lcd.print(y1); lcd.setCursor(5, 2); lcd.print("do"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(v1); lcd.setCursor(5, 3); lcd.print("do"); lcd.setCursor(11, 3); lcd.print("Diem 2"); } //=================== ================ DIEM if(demmodify==2) //Nhan modify lan { if(doctang==HIGH) { xung1(); mancount3++; digitalWrite(dir1,LOW); } if(docgiam==HIGH) { xung1(); mancount3 ; digitalWrite(dir1,HIGH); } if(docgoc==HIGH) { y2++ ; delay(200); } if(doclcd==HIGH) { v2++ ; delay(200); } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P3:"); lcd.setCursor(4, 1); double a2=((2*(double)mancoun t3)/192); lcd.print(a2); lcd.setCursor(10, 1); lcd.print("cm"); lcd.setCursor(0, 2); int x2 = (1000*y2)/40; lcd.print(y2); lcd.setCursor(5, 2); lcd.print("do"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(v2); lcd.setCursor(5, 3); lcd.print("do"); lcd.setCursor(11, 3); lcd.print("Diem 3"); } //=================== ================= DIEM if(demmodify==3) //Nhan modify lan { if(doctang==HIGH) { xung1(); mancount4++; digitalWrite(dir1,LOW); } if(docgiam==HIGH) { xung1(); mancount4 ; digitalWrite(dir1,HIGH); } if(docgoc==HIGH) { y3++ ; delay(200); } if(doclcd==HIGH) { v3++ ; delay(200); an } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P4:"); lcd.setCursor(4, 1); double a3=((2*(double)mancoun t4)/192); lcd.print(a3); lcd.setCursor(10, 1); lcd.print("cm"); lcd.setCursor(0, 2); int x3 = (1000*y3)/40; lcd.print(y3); lcd.setCursor(5, 2); lcd.print("do"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(v3); lcd.setCursor(5, 3); lcd.print("do"); lcd.setCursor(11, 3); lcd.print("Diem 4"); } //=================== ================= DIEM if(demmodify==4) //Nhan modify lan { if(doctang==HIGH) { xung1(); mancount5++; digitalWrite(dir1,LOW); } if(docgiam==HIGH) { xung1(); mancount5 ; digitalWrite(dir1,HIGH); } if(docgoc==HIGH) { y4++ ; //Yn n= so diem -1 , vi du diem thi y4 delay(200); } if(doclcd==HIGH) { v4++ ; delay(200); } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P5:"); lcd.setCursor(4, 1); double a4=((2*(double)mancoun t5)/192); lcd.print(a4); lcd.setCursor(10, 1); lcd.print("cm"); lcd.setCursor(0, 2); int x4 = (1000*y4)/40; lcd.print(y4); lcd.setCursor(5, 2); lcd.print("do"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(v4); lcd.setCursor(5, 3); lcd.print("do"); lcd.setCursor(11, 3); lcd.print("Diem 5"); } Cho tới điểm 20 //******************* ********************* ********************* ********** //=================== ========== RUNNING //******************* ********************* ********************* ********** if(docchay == HIGH) { delay(1000); lcd.clear(); lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("DANG CHAY"); //=================== =chay diem if(mancount1>0) { digitalWrite(dir1,LOW); for (int a=1; a