máy tán đinh tán theo phương pháp orbital

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Phan Đình Huấn người trực tiếp hướng dẫn Luận văn tốt nghiệp cho em suốt thời gian qua Thầy tận tâm bảo, hướng dẫn em giải từ vấn đề đơn giản đến phức tạp, giúp em hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Xin chúc thầy sức khỏe dồi dào, tinh thần hăng hái để tiếp tục làm tốt công việc giảng dạy nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP.HCM nói chung, thầy mơn Thiết kế máy nói riêng truyền dạy cho em nhiều kiến thức bổ ích suốt thời gian em học tập trường Những kiến thức chắn theo em đến tận đời, làm hành trang cho em xây dựng tương lai Xin chúc sức khỏe tồn thể q thầy Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè em, người bên cạnh, quan tâm em quãng thời gian này, hỗ trợ, nguồn động lực to lớn cho em, để em hồn thành Luận văn cách tốt Xin chúc người ln đạt thành tựu tốt đường nghiệp người Tuy hoàn thành Luận văn tốt nghiệp hạn chế mặt kiến thức, kinh nghiệm thời gian nên số khuyết điểm việc trình bày, tính tốn hay lập trình nội dung chưa hồn thiện, em mong nhận nhận xét, góp ý q thầy để giúp em tiếp tục hồn thiện kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2019 Sinh viên thực Lê Văn Lộc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại 4.0, việc nâng cao chất lượng sản xuất, giảm giá thành tăng sản lượng điều mà doanh nghiệp cần quan tâm đến để cạnh tranh với doanh nghiệp khác Khơng sản phẩm cạnh tranh giá thành sản phẩm cao sản phẩm loại, có tính tương đương với hãng khác Trong bối cảnh kinh tế gặp phải vấn đề chi phí lao động, chi phí vật tư,… ngày tăng buộc doanh nghiệp phải tìm kiếm phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Để làm điều cần phải tìm giải pháp cơng nghệ có tính tối ưu Nhận thức tầm quan trọng đó, doanh nghiệp Việt Nam khơng ngừng cải tiến máy móc, trang thiết bị đại, tự động bán tự động hóa sản xuất Ở hầu hết doanh nghiệp sản xuất kiềm cắt móng tay Việt Nam, cơng đoạn gần làm thủ cơng Trong có khâu quan trọng khâu tán rivet Để tạo sản phẩm hàng loạt chất lượng đảm bảo ta cần phải người thợ lành nghề có kinh nghiệm để vận hành máy tán Tuy nhiên tỉ lệ phế phẩm cao Để giải vấn đề này, cần phải có máy tán điều khiển hành trình tán lực tán để sản phẩm đạt độ đồng Xuất phát từ điều trên, kết hợp với thầy hướng dẫn luận văn PGS TS Phan Đình Huấn với cơng ty Cơng Nghệ Sài Gòn, em thực hiền đề tài “Thiết kế chế tạo máy tán đinh tán theo phương pháp orbital” Với năm gần đây, máy tán rivet nhập Việt Nam phát triển nhiều nhu cầu lớn Với nhiệm vụ trên, em đưa quy trình gồm tập thuyết minh giới thiệu tính tốn, vẽ ngun lý, vẽ lắp, vẽ gia công Tuy nhiên thiếu sót khó tránh khỏi kiến thức hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều thời gian thực lực văn hạn hẹp Do đó, em mong nhận đóng góp q thầy/cơ để đề tài hồn thiện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL DANH MỤC HÌNH ẢNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL DANH MỤC BẢNG BIỂU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT F (N) Lực tán T (Nmm) Mô men xoắn yêu cầu Fa (kN) Lực dọc trục Fr (kN) Lực hướng tâm Qm (chi tiết/phút) Năng suất phễu rung Qyc (chi tiết/phút) Năng suất công nghệ phễu rung Vc (m/s) Vận tốc chi tiết máng phễu rung f (Hz) Tần số nam châm điện Ps (N) Lực kích rung nam châm điện Fbt (N) Lực kéo băng tải Pbt (kW) Công suất động băng tải [DDial] (mm) Đường kính bàn xoay [MDial] (kg) Khối lượng bàn xoay [Id] (kgm2) Mô men khối lượng quán tính bàn xoay [] (kg) Tổng khối lượng trạm [Ist] (kgm2) Mơ men khối lượng qn tính trạm [] (kg) Tổng khối lượng chi tiết [Iaddpart] (kgm2) Mơ men khối lượng qn tính chi tiết [ITotal] (kgm2) Tổng mô men khối lượng quán tính hệ bàn xoay (N) Lực đẩy cần thiết xylanh (mm) Đường kính trục (N) Lực tới hạn tác dụng lên trục LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ MỐI GHÉP ĐINH TÁN 1.1.1 Tổng quan mối ghép đinh tán Mối ghép đinh tán loại mối ghép tháo được, sử dụng để ghép kim loại đinh tán (rivet) Đinh tán hình trụ tròn có mũ hai đầu, đầu chế tạo lúc với đinh tán gọi mũ sẵn, đầu lại tạo q trình tán đinh vào mối ghép gọi mũ tán Mối ghép đinh tán biểu diễn hình 1.1 Các ghép liên kết trực tiếp với đinh tán số 3, liên kết thông qua đệm số đinh tán số Hình 1.1: Kết cấu mối ghép đinh tán Nguyên tắc liên kết mối ghép đinh tán: - Thân đinh tán tiếp xúc với lỗ ghép, lỗ đệm, đinh tán có tác dụng chốt cản trở trượt tương đối ghép với nhau, giữ ghép với tâm đệm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL - Để tạo mối ghép đinh tán, người ta gia công lỗ ghép gia cơng khoan hay đột, dập Lỗ ghép có đường kính lớn đường kính thân đinh tán Khi tán đường kính thân chèn tra khít - vào đường kính lỗ Tấm ghép khơng dày 25 mm Mối ghép đinh tán sử dụng mối ghép quan trọng, chịu tải trọng va đập lặp lại tải trọng dao động với cường độ lớn: kết cấu máy bay, kết cấu cầu, cần trục,… mối ghép đốt nóng bị vênh giảm chất lượng, mối ghép làm vật liệu chưa hàn ngành chế tạo ô tô cho khung ô tô tải 1.1.2 Các loại đinh tán vật liệu làm đinh tán a) Các loại đinh tán mối ghép Theo hình dạng đầu đinh tán Hình dạng đinh tán chủ yếu tiêu chuẩn Tùy theo hình dạng mũ đinh ta chia loại: đinh mũ chỏm cầu, mũ cơn, mũ chìm, mũ nửa chìm,… Đinh tán mũ chỏm cầu sử dụng phổ biến Ngoài loại đinh tán kể kết cấu máy bay, cấu xác,… người ta sử dụng đinh tán rỗng Ngồi ra, người ta sử dụng đinh tán mũ nổ Đinh tán rỗng sử dụng để tán vào kim loại, vào gỗ, vào da, vải,… Hình 1.2: Hình dáng mũ đinh tán Theo phương pháp tán: - Tán nguội, q trình tán đinh tiến hành nhiệt độ môi trường Tán nguội dễ dàng thực hiện, giá rẻ; cần lực lớn, dễ làm nứt đầu đinh Tán nguội dùng với đinh tán kim loại màu đinh tán thép có đường kính d nhỏ 10 mm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL - Tán nóng, đốt nóng đầu đinh lên nhiệt độ khoảng (1000÷1100) tiến hành tán Tán nóng khơng làm nứt đầu đinh; cần thiết bị đốt nóng, ghép biến dạng nhiệt, dễ bị cong vênh Theo kết cấu người ta phân biệt: Tùy theo công dụng kết cấu mối ghép, mối ghép đinh tán chia ra: + Mối ghép chắc: mối ghép dùng để chịu lực khơng cần đảm bảo kín khít (sử dụng kết cấu kim loại máy công trình xây dựng) + Mối ghép kín: vừa dùng để chịu lực vừa đảm bảo kín khít (nồi hơi, bình áp suất, đường ống ga,…) + Mối ghép chồng: hai ghép có phần chồng lên + Mối ghép giáp mối: hai ghép đối đầu, đầu ghép giáp + Mối ghép hàng đinh: ghép có hàng đinh + Mối ghép nhiều hàng đinh: theo dãy dạng bàn cờ b) Vật liệu làm đinh tán Đinh tán thường làm kim loại dễ biến dạng, thép cacbon CT34, CT38, C10, C15 trường hợp đặc biệt sử dụng thép hợp kim Thân đinh tán thường hình trụ tròn có đường kính d, giá trị d nên lấy theo dãy số tiêu chuẩn Các kích thước khác đinh tán lấy theo d, xuất phát từ điều kiện sức bền - h = (0,6 ÷ 0,65).d - R = (0,8 ÷ 1).d - l = (S1 + S2) + (1,5 ÷ 1,7).d 1.1.3 Kích thước chủ yếu mối ghép đinh tán: Xuất phát từ yêu cầu độ bền dạng hỏng (khả chịu tải dạng hỏng nhau, xác suất xuất dạng hỏng nhau), kích thước mối ghép đinh tán ghép xác định sau: + Đối với mối ghép chồng hàng đinh: d = 2.Smin; pđ = 3.d; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng n hàng đinh: d = 2.Smin; pđ = (1,6.n +1).d; e = 1,5.d + Đối với mối ghép giáp mối hai đệm hàng đinh: d = 1,5.S; pđ = 3,5.d; e = 2.d + Đối với mối ghép giáp mối hai đệm n hàng đinh: d = 1,5.S; pđ = (2,4.n + 1).d; e = 2.d LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Kích thước mối ghép đinh tán ghép kín xác định sau: + Đối với mối ghép chồng hàng đinh: d = Smin+ mm; pđ = 2.d + mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng hàng đinh: d = Smin+ mm; pđ = 2,6.d + 15 mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép chồng hàng đinh: d = Smin+ mm; pđ = 3.d + 22 mm; e = 1,5.d + Đối với mối ghép giáp mối hai đệm hàng đinh: d = S + mm; p đ = 3,5.d + 15 mm; e=2.d + Đối với tám ghép giáp mối hai đệm hàng đinh: d = S + mm; pđ = 6d + 20 mm; e = 2.d Các kích thước pđ, pđ1, e, e1 biểu thị hình 5-4, kích thước p t1 e1 lấy theo bước đinh pt: pt1 = (0,8÷1).pđ; e1 = 0,5.pt Hình 1.3: Thơng số mối ghép đinh tánHình 1.1.4 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng a) Ưu điểm: So với mối ghép hàn, mối ghép đinh tán có ưu điểm: + Ổn định, chắn, chịu tải trọng rung động, dễ kiểm tra 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dễ dàng mà không cần can thiệp vật lý so với sử dụng nối dây hay Relay 5.2.2 Ứng dụng PLC vào máy tán đinh tán theo phương pháp orbital Yêu cầu điều khiển: - Điều khiển thiết bị sơ đồ khí nén bảng thiết bị Máy nén khí hoạt động liên tục (khơng điều khiển) Điều khiển chế độ tán bán tự động thiết lập nút điều khiển xylanh tay Các q trình tiến lùi xylanh phải có đèn báo Trường hợp xảy cố dừng hoạt động máy báo hiệu đèn báo Bảng 5.2: Các thiết bị ngõ vào PLC 19 Địa PLC Tên thiết bị X000 Nút Start X001 Nút Stop X002 Nút Run X003 Nút E X004 Cảm biến hành trình vị trí home X005 Cảm biến hành trình vị trí chuẩn bị 95 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL X006 Cảm biến hành trình vị trí kết thúc X007 Nút tiến Xylanh (thủ công) X010 Nút lùi Xylanh (thủ công) Bảng 5.3: Các thiết bị ngõ PLC 20 Địa PLC Tên thiết bị Y00 Động Y01 Cuộn dây valve 5/3 (xylanh tiến) Y02 Cuộn dây valve 5/3 (xylanh lùi) Y03 Cuộn dây valve 2/2 (xylanh tiến) Y04 Cuộn dây valve 2/2 (xylanh lùi) Y05 Máy nén khí Y06 Đèn báo q trình tán Y07 Đèn báo trường hợp khẩn cấp 96 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Y10 Đèn báo tiến Xylanh Y11 Đèn báo lùi Xylanh 97 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Sơ đồ giải thuật PLC 98 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Hình 5.6: Sơ đồ giải thuật PLC 95 Sơ đồ đấu dây PLC 99 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Hình 5.7: PLC MITSUBISHI FX3G-24MR/ES-A 96 FX3G-24MT/ES-A thuộc dòng PLC FX3G, dòng PLC cải tiến từ dòng FX1N, kế thừa tất tính dòng PLC FX kết hợp với tiến vượt bậc dòng PLC hệ FX3 nhắm đến đổi công nghệ mang đến cho người dùng ổn định tính linh hoạt cao FX3G-24MT/ES-A tích hợp nhớ lên đến 32Kb bước lệnh cho dòng tiêu chuẩn, tốc độ xử lý lệnh đơn logic thời gian 0.21µs Thêm vào đó, cho phép xử lý số thực ngắt Việc lập trình FX3G dễ hết nhờ vào thực thi thông qua đồng thời cổng truyền thơng tốc độ cao RS422 & USB Còn với dòng FX3G ngõ kiểu transistor cho phép phát xung độc lập ngõ lên đến 100 kHz, nhà sản xuất tích hợp cải tiến nhiều tập lệnh điều khiển vị trí.Chức cho phép cài đặt mật truy cập phân quyền theo người sử dụng Đặc tính kĩ thuật FX3G-24MT/ES-A: – Số ngõ vào: 14 – Số ngõ ra: 10, kiểu Transistor (Sink) – Nguồn cung cấp: 100–240 V AC ( 10 % / -15 %), 50/60 Hz – Công suất tiêu thụ: 32 W – Truyền thông: USB, RS232C, RS485 – Bộ đếm tốc độ cao: 60Hz x4 kênh 10Hz x2 kênh – Bộ nhớ trong: 32 Kb – Có thể mở rộng 16 – 128 ngõ ra/vào – Tích hợp đồng hồ thời gian thực – Xuất xứ: Mitsubishi – Nhật Bản 100 Hình 5.8: Sơ đồ đấu dây PLC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Chương trình điều khiển 101 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL Hình 5.9: Chương trình điều khiển PLC 5.3 VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY 5.3.1 Vận hành máy • Các bước chuẩn bị: - Kiểm tra hệ thống điện cấp cho hệ thống - Kiểm tra hệ thống khí nén: đường ống, áp suất khí nén, - Kiểm tra vị trí khn tán 102 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL - Chuẩn bị phôi kềm - Đặt phôi vào khuôn tán - Kiểm tra vị trí cảm biến • Các bước vận hành: B1: Khởi động nguồn điện cho máy B2: Nhấn nút START, động hoạt động B3: Nhấn nút RUN, bàn nâng lên vị trí chuẩn bị B4: Khi vị trí chuẩn bị, nhấn nút RUN, bắt đầu tán B5: Kết thúc trình tán, bàn bị trí chuẩn bị, ta lấy sản phẩm đặt phơi vào Sau nhấn nút RUN để tán tiếp B7: Tắt máy, nhấn nút STOP, xylanh tự lùi đến vị trí home, động dừng hoạt động Lưu ý: - Trường hợp khẩn cấp, nhấn nút EMEGENCY, toàn máy dừng hoạt động nguồn cấp khí nén hoạt động bình thường Sử dụng nút lên xuống xylanh thủ công để xử lí Sau đưa xylanh vị trí HOME nhấn nút START để bắt đầu lại 103 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL 5.3.2 Bảo trì máy Để đảm bảo máy ln hoạt động bình thường ổn định, xác phát xử lý kịp thời ta phải bảo trì máy định kỳ Bảng 5.4: Kế hoạch bảo trì máy 21 Bộ phận cần kiểm tra Yêu cầu kiểm tra Vị trí tương đối Kiểm tra vị trí tương đối phận quan trọng: khoảng dịch Khn tán, cảm biến, đầu chuyển có yêu cầu tán,… không Các bu lông, đai ốc, vít Hệ thống khí nén Hệ thống dẫn hướng Kiểm tra xem có bị hỏng hay tháo lỏng khơng Kiểm tra rò rỉ, áp suất khí nén Kiểm tra bơi trơn Thời gian Hàng ngày Hàng tuần Hàng tuần Hàng tháng 5.4 KẾT LUẬN Qua chương 5, nhóm thực hiện: - Thiết kế mạch khí nén Thiết kế sơ đồ đấu dây, chương trình điều khiển PLC Hướng dẫn vận hành bảo trì hệ thống 104 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 KẾT LUẬN Mục đích việc thiết kế Máy tán rivet orbital áp dụng kiến thức học vào để nâng cao chất lượng mối ghép đinh tán giảm sức lao động chân tay cho người cơng nhân Từ nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tối đa số lượng phế phẩm giảm giá thành xuống mức thấp Tuy nhiên thiếu kinh nghiệm trình thiết kế chưa có nhiều điều kiện để gia cơng thực tế nhiều nên trình thiết kế nên em thiết kế theo quan điểm cá nhân tham khảo số tài liệu số người trước, có nhiều sai sót như: kết cấu rườm rà, lựa chọn vật liệu chưa tối ưu, chưa tính toán kiểm bền đầy đủ chi tiết máy Qua luận văn, em làm được: - Giới thiệu tổng quan mối ghép đinh tán, phương pháp máy tán rivet - Thiết kế đầu tán theo nguyên lý Orbital nhằm giảm lực dọc trục gây biến dạng dẻo lên mối ghép đinh tán - Thiết kế máy tán rivet điều chỉnh lực tán, khoảng cách tán,… - Lập quy trình cơng nghệ để chế tạo trục dẫn ổ đỡ đầu tán rivet 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỂ TÀI Thông qua tự nhận xét làm chưa làm được, em nhận hướng phát triển sau: - Kiểm tra bền chi tiết, cải thiện độ cứng vững máy Cải tiến hệ thống thống để đạt suất cao xác Thiết kế đầu tán khác để thay thể vào cụm đầu tán để tạo đa - dạng hình dạng đầu tán mà ta mong muốn Cải tiến, cung cấp thêm hệ thống cấp phôi tự động, tán tự động lấy phôi tự động Tự động hóa hồn tồn quy trình sản xuất 105 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP – MÁY TÁN ĐINH TÁN THEO PHƯƠNG PHÁP ORBITAL PHỤ LỤC 1: THÔNG SỐ VẬT LIỆU THÉP CT3 (Tra http://www.splav-kharkov.com) Mechanical composition in % for grade st3sp C Si Mn Ni S P Cr N Cu As 0,140,22 0,050,15 0,40,65