Thiết kế tay máy hàn ma sát khuấy

Thiết kế tay máy hàn ma sát khuấy

i I HC QUC GIA THÀNH PH H CHÍ MINH TRNG I HC BÁCH KHOA KHOA C KHÍ B MÔN THIT K MÁY o0o BK TP.HCM LUN ÁN TT NGHIP THIT K TAY MÁY HÀN MA SÁT KHUY GVHD: TS. Trn Thiên Phúc SVTH: Lê Thành Vnh Thuyên MSSV: 20502844 Tp HCM, tháng 1/2010 ii LI CM N Sau gn nm nm ngi trên gh ging đng đi hc, đ có ngày nhn đc quyt đnh làm lun án tt nghip và hoàn thành lun án này, đó không ch là s c gng ca riêng bn thân em mà bên cnh đó còn có rt nhiu s ng h, dy bo và giúp đ ca gia đình, thy cô và bn bè, đây tht s là mt chn đng dài chan cha bao ni vui bun nhng cùng vô cùng ý ngha.Thông qua lun án tt nghip, em xin có li cm n đn tt c nhng ngi đã quan tâm giúp đ em trong nhng tháng ngày hc đi hc: u tiên, em xin chân thành cm n tt c thy cô ca trng i hc Bách Khoa thành ph H Chí Minh nói chung và các thy cô trong khoa C khí nói riêng đã dy d và dìu dt em t nhng ngày đu bc vào ging đng đi hc. c bit, em xin gi li cm n sâu sc nht đn thy hng dân TS. Trn Thiên Phúc đã tn tình giúp đ và ch bo em trong quá trình thc hin đ tài này. Qua đây, em cng mun nói li cm n đn gia đình, đc bit là ba m và ngi thân đã to điu kin tt đ em có th hoàn thành khoá hc. Cui cùng, xin gi li cm n tt c bn bè đã giúp đ, đng viên trong nhng nm tháng cùng nhau hc tp ti trng. iii TÓM TT LUN ÁN Hàn ma sát khuy là bc tin quan trng nht v lnh vc hàn trong thp niên qua. ây là mt công ngh có hiu qu v nng lng và thân thin vi môi trng (khi không tiêu th khí hàn, to bc x…). Vic các u đim trên công ngh hàn đang đt ra nhu cu cp thit v các trang thit b máy móc có kh nng đa công ngh ng dng mt cách ph bin. Do đó nghiên cu thit k tay máy cho hàn ma sát khuy là yêu cu chính ca lun án. Ni dung lun án gm có nm chng: Chng 1: Trình bày tng quan v hàn ma sát khuy, các loi thit b hàn ma sát khuy hin đang có trên th trng và nguyên lý hàn theo đng ca tay máy hàn ma sát khuy. Chng 2: Xác đnh yêu cu k thut, chn phng án và s đ đng cho tay máy. Chng 3: Thit k phn c khí cho tay máy. Chng 4: Kim tra và bo trì cho tay máy Chng 5: Kt lun và đ xut hng nghiên cu m rng đ tài. iv MC LC  mc Trang bìa i Nhim v lun án Li cm n ii Tóm tt Lun án iii Mc lc iv Danh sách hình v vi Danh sách bng biu viii CHNG 1. TNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CU THIT B HÀN MA SÁT KHUY 1 1.1 Tng quan tình hình nghiên cu và ý ngha ca đ tài 1 1.2 Tng quan v hàn ma sát khuy 1 1.3 Máy móc, thit b hàn ma sát khuy 6 1.4 Mc tiêu ca đ tài 15 1.5 Kt lun 15 CHNG 2. LA CHN NGUYÊN LÝ VÀ S  NG 17 2.1 Các yêu cu k thut ca đu hàn ma sát khuy 17 2.2 La chn nguyên lý hot đng ca tay máy 20 2.3 La chn s đ đng ca tay máy 26 2.4 Kt lun 27 CHNG 3. THIT K C KHÍ CA TAY MÁY HÀN MA SÁT KHUY 28 3.1 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 3 29 3.1.1 B phn gá dng c hàn ma sát khuy 29 3.1.2 Chn đng c 29 3.1.3 Thit k b truyn vit me – đai c bi 31 v 3.1.4 Tính toán chn  ln 37 3.1.5 Tính toán chn ni trc 40 3.1.6 Tính toán sng trt 42 3.2 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 2 45 3.2.1 Chn đng c 45 3.2.2 Thit k b truyn vit me – đai c bi 47 3.2.3 Tính toán chn  ln 50 3.2.4 Tính toán chn ni trc 55 3.3 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 1 56 3.3.1 Các thông s đu vào 56 3.3.2 Chn đng c 57 3.3.3 Tính toán la chn b truyn bánh rng sóng 59 3.3.4 Tính toán chn ni trc 62 3.4 Các chi tit ph 63 3.5 Dung sai lp ghép 63 CHNG 4. BO TRÌ TAY MÁY 66 4.1 Bo trì và kim tra 69 4.2 Kt Lun CHNG 5. KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN CA  TÀI 70 5.1 Kt lun 70 5.2 Hng phát trin ca đ tài 70 TÀI LIU THAM KHO 72 PH LC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH V Chng 1. Hình 1.1. Nguyên lý hàn ma sát khuy Hình 1.2. S đ phân tích lc khi hàn Hình 1.3. Cu to dng c hàn ma sát khuy Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.5. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng đng Hình 1.6. Máy hàn ma sát khuy nm trc dng đng Hình 1.7. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hình 1.8. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hinh 1.9. Tay máy robot hàn ma sát khuy Hình 1.10. Các b phn cu thành tay máy Chng 2. Hình 2.1 Kích thc ca dng c hàn ma sát khuy (h inch) Hình 2.2 Mi quan h gia lc dc trc F z và vn tc quay khi tc đ di chuyn là 27ipm Hình 2.3. Mi quan h gia Moment M z và tc đ di chuyn khi vn tc quay là 27ipm. Hình 2.4. Mi quan h gia F x và đng kính đu khuy Hình 2.5. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ tr Hình 2.6. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ vuông góc Hình 2.7. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ cu Hình 2.8. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ phng sinh. Hình 2.9. Vùng làm vic ca tay máy Hình 2.10. S đ truyn đng ca tay máy Chng 3. Hình 3.1. S đ đng ca tay máy Hình 3.2. S đ đng ca khâu 3 Hình 3.3. Lc phân b trên trc vit me khi cha hàn Hình 3.4. Lc phân b trên trc vit me khi đu hàn di chuyn dc trc vít thuc khâu 3 vii Hình 3.5. Lc phân b trên trc vit me khi đu hàn di chuyn theo cung tròn Hình 3.6. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 3 Hình 3.7. S đ lc phân b trên trc 3 Hình 3.8. Kích thc sng trt Hình 3.9. S đ lc tác dng lên sng trt Hình 3.10. S đ đng ca khâu 2 Hình 3.11. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3  v trí cao nht Hình 3.12. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3  gia Hình 3.13. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3  v trí thp nht Hình 3.14. S đ lc phân b trên trc 2 Hình 3.15. S đ đng ca khâu 1 Chng 4. Hình 4.1. t máy trc tip xung nn phân xng viii DANH SÁCH CÁC BNG BIU Bng 3.1. Thông s k thut ca đng c MSMD042P41N Bng 3.2. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.3. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.4. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.5. Thông s k thut ca đng c MSMD042P41N Bng 3.6. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.7. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.8. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.9. Thông s k thut ca đng c MSMD082P34N Bng 3.10. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.11. Thông s đu vào ca b truyn bánh rng sóng Bng 3.12. Thông s ca b truyn bánh rng sóng Bng 3.13. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.14. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.15. Dung sai lp ghép  ln Bng 3.16. Sai lch gii hn ca chiu rng và chiu sâu rãnh then Bng 3.17. Dung sai lp ghép các chi tit khác Bang 4.1. Công tác kim tra các chi tit ca tay máy Lê Thành Vnh Thuyên GVHD: TS. Trn Thiên Phúc 1 CHNG 1. TNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CU THIT B HÀN MA SÁT KHUY 1.1 Tng quan tình hình nghiên cu và ý ngha ca đ tài Ngày nay vn đ nng lng, môi trng, vt liu ch to đang đc th gii quan tâm. Do đó các ngành công nghip cng cn phi nghiên cu, đi mi công ngh sao cho hn ch ti đa nng lng tiêu th và cht thi trong sn xut. Các công ngh này va phi có kh nng tng nng sut, có nhiu u đim k thut hn các công ngh c nhng cng phi tit kim nng lng và bo v môi trng. Trong lnh vc hàn, các phng pháp hàn hin đi nh hàn h quang, hàn khí, … phn nào cha đáp ng các yêu cu trên. Vì vy, vi phng pháp hàn ma sát khuy ra đi trong thi gian gn đc cho là có nhiu u đim vt tri so vi các phng pháp hàn truyn thng đang đc nghiên cu, quan tâm nht hin nay. Vì là phng pháp hàn còn khá mi m nên các trang thit b v hàn ma sát khuy vn cha ph bin. Trên th gii, hin ch có hn 200 doanh nghip thit k, ch to cng nh ng dng công ngh hàn ma sát khuy. Còn ti Vit Nam thì cha có doanh nghip nào đi sâu vào lnh vc này. Vi tình hình trên, đ tài “Nghiên cu và thit k tay máy hàn ma sát khuy” là rt cn thit trong xu th hi nhp ca Vit Nam hin nay. 1.2 Tng quan v hàn ma sát khuy 1.2.1 Nguyên lý hot đng Hàn ma sát khuy (FSW) là phng pháp ni cng trong đó mi hàn  trng thái rn (kim loi không b nóng chy trong sut quá trình hàn mà ch  trng thái do). Hàn ma sát khuy đc nghiên cu và thc nghim bi John Wayne và các đng s ti Vin hàn ca Vng quc Anh (The Welding Institude - TWI) vào tháng 12/1991. Lê Thành Vnh Thuyên GVHD: TS. Trn Thiên Phúc 2 Trong hàn ma sát khuy, mt dng c khuy hình tr có vai vi đu khuy có biên dng đc trng va xoay va tnh tin xung tip xúc vi b mt vt hàn nhm to ngun nhit cn thit ban đu. Sau đó, dng c tip tc đi xung vào bên trong vt hàn ti ch mi hàn đn khi vai dng c tip xúc vi b mt vt hàn. Dng c s dng di chuyn ti đây trong mt khong thi gian cn thit và vic dng c hàn quay s h tr s khuy ca kim loi vùng xung quanh đu hàn, to nhng thay đi v t chc vt liu và thúc đy quá trình bin dng do mãnh lit trong vùng khuy, sau đó dng c di chuyn dc đng hàn theo hng hàn đ to thành mi hàn. Các vt hàn đc kp cht trên các thanh ta nhm ngn cn vùng tip giáp b đy tách ri khi đu dng c quay. Chiu dài ca đu khuy ngn hn mt chút so vi chiu sâu hàn yêu cu và vai dng c cn phi tip xúc cht vi b mt vt hàn. Hình 1.1. Nguyên lý hàn ma sát khuy Các công ngh đc ng dng t hàn ma sát khuy:  Hàn đim ma sát khuy (Friction Stir Spot Welding).  Quá trình ma sát khuy x lý vt liu (Friction Stir Process). [...]... móc thi M àn ma sát khu àn ma sát khu ên th 1.3.2.1 Máy hàn ma sát khu Hình 1.4 Máy hàn ma sát khu Máy hàn ma sát khu hàn tròn các s àn các s ình tr ào tr ào v d ên máy phay, ho àn g ùy ch chuy v àn có d ên ngoài ví àn các s ình tr ành trình di ình h ùi có th 7 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 1.3.2.2 Máy hàn ma sát khu Hình 1.5 Máy hàn ma sát khu à bàn máy có m ành trình hàn chu dài kho àn có th 30... th 8 êng th Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 1.3.2.3 Máy hàn ma sát khu Hình 1.6 Máy hàn ma sát khu Máy có kh àn các biên d à hai tr (Z), tr àg l àn máy hàn cho phép chuy ùi có th 9 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr 1.3.2.4 Máy hàn ma sát khu àn v àn d Hình 1.7 Máy hàn ma sát khu Lo ành cho các s à máy hàn m Nó có m áy c êu chu 200mm và m àn v àn d àn d êu c àn di chuy ình tùy ch ành trình hàn theo ph ình... theo ph 10 ên Phúc àn Lê Thành V ên GVHD: TS Tr 1.3.2.5 Máy hàn ma sát khu àn ày Hình 1.8 Máy hàn ma sát khu Máy có kh ên Phúc àn v àn d àn ò àn (X), tr có kh à tr à moment xo có th y òn -off ho ùi cho phép hàn toàn b quanh 1.3.2.6 H Trong m àn ma sát khu ph êu c àn ma sát khu thi ã có kh àn v h 11 ày t àc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr m ên Phúc àn ma sát khu ình ma sát khu Nh sát khu à các thông s th àn,... 1.9 Tay máy robot hàn ma sát khu M ã thi à phát tri àn thành công nh : Friction Stir Link, Inc; … 1.3.3 Các b ành tay máy Tay máy g à bàn k Bên trong cánh tay máy còn các b H à th s H nh ình làm vi 12 àb ên Lê Thành V ên GVHD: TS Tr H à bi ên Phúc in v c (c máy tính, r ào h y Hình 1.10 Các b àn c ành tay máy àn ma sát khu cao do tính àm vi ào thay th chuy thi àn l ình tr ình trên g àn theo m ìm hi tay. .. Ngoài v hàn ma sát khu ã hàn thành công nh li 1.2.5.2 Trong n àn ma sát khu h àm òn khá m à các trung tâm nghiên c d Theo kh Các công ty có th ày m các nhà máy àu…),… ì ch 1.3 Máy móc, thi àn ma sát khu 1.3.1 Tình hình Theo kh - Thi 6 õv àn Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc à hi ên màn - Thi tính v hình máy tính Các công ty s àn ma sát khu -Tech Engineering (M 1.3.2 Các d ng máy móc thi M àn ma sát khu... Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc àn ma sát khu thái d pháp hàn truy Ch àn Bi àn dài Không h àn, không r Co ngót th Có th àn nhôm ho C ày l àn do không có s m àn D àng t à kh Tuy nhiên hàn ma sát khu Yêu c u l àn v Ít linh ho ày àn không th Không th àn mà yêu c T 1.2.5 àn góc) àn ch àn ch àn ma sát khu 1.2.5.1 Th Hi trong lãnh v ãc à thi àn ma sát khu 5 àn cao, nên hàn ma Lê Thành V ên GVHD: TS Tr sát. ..Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc Quá trình t Hàn ma sát khu 1.2.2 Các l ên d àn ma sát khu Hình 1.2 S khi hàn a FX: L tr h b FY: L theo l kính và làm võng tr c qua l ày có xu h òn g àl òng t ành moment xo ùng moment và công su ình xác òng trung bình Fy làm xo c FZ: L à cong tr àm xê d à có xu h d 3 àm d Lê Thành V ên 1.2.3 D GVHD: TS Tr ên Phúc àn ma sát khu D àn c Hình 1.3 C Chuôi: Ph àn ma sát khu... trên ày s 14 à Lê Thành V ên GVHD: TS Tr c ên Phúc ình Qu cung tròn Robot lo àt êmkhông b d ên t àh êm kh ình Ph ìn ình ùng teach-pendant ghi nh ên cho t th hi ùng không gian ho òn òn, m ph ày hi òn àh 1.4 M êu c Nghiên c ài à thi àn ma sát khu trong m Tính toán b Mô ph c àn trên m 1.5 K Các s quan tr àn b à lãnh v 15 ò ên c àn Lê Thành V ma sát khu ên GVHD: TS Tr ó tay máy robot hàn ma sát khu nay Nó... 11,43mm/s (27ipm) 19 ên Phúc à 27ipm Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 2.1.2 L Các l ành ph ên àn ma sát khu Fz = 7200N Fx = 3402N Mz = 50000N.mm 2.2 L ên lý ho 2.2.1 B S hay s às * Xá àn ma sát khu Toàn b ày s ên m àn theo yêu c àb àn ma sát khu , c t àn còn ph các t c ên xu ình gá àn, khi d àn êm m àn có ba b ba b 2.2.2 H Các chuy a H 20 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Tay máy ho àm quay Hình 2.5 L Có chuy c... và phía bên ph theo chi 21 ên Phúc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc b H Tay máy ho Hình 2.6 L c Không gian làm vi i các lo ài t ên tr àn l H Vi Vi êm các lo ì các c ùh à các thi c H Tay máy ho àm 22 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Hình 2.7 L c Có kh kh Không gian làm vi Kh L khí ph d H ng sinh: Tay máy ho 3, và 2); góc l àn tay ( 1), hai góc qua c 23 1 2) ên Phúc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Hình 2.8 L c ên . 1.6. Máy hàn ma sát khuy nm trc dng đng Hình 1.7. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hình 1.8. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hinh 1.9. Tay máy. Nguyên lý hàn ma sát khuy Hình 1.2. S đ phân tích lc khi hàn Hình 1.3. Cu to dng c hàn ma sát khuy Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.5. Máy hàn ma sát khuy. móc thit b hàn ma sát khuy Mt s dng máy hàn ma sát khuy hin đang có trên th trng: 1.3.2.1 Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc