Nghiên cứu chế tạo đồ gá hàn tự động nối mặt bích với ống xy lanh thủy lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -* VÕ VĂN TÍN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG NỐI MẶT BÍCH VỚI ỐNG XY LANH THỦY LỰC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 8.52.01.03 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình đƣợc hoàn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Đinh Minh Diệm Phản biện 1: TS Võ Nhƣ Thành Phản biện 2: PGS.TS Thái Thế Hùng Luận văn đƣợc bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí họp Trƣờng Đai học Bách khoa vào ngày …… tháng ……… năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trƣờng Đại học Bách khoa - Thƣ viện Khoa , Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nƣớc ta q trình cơng nghiệp hố - đại hố đất nƣớc, việc sáng kiến cải tiến thực biện pháp nâng cấp cơng nghệ hợp lý hóa sản xuất để nâng cao chất lƣợng, tăng suất lao động, việc cần thiết Hiện công việc chế tạo Xylanh thủy lực mang tính thủ cơng, chiếm tỷ trọng nhân cơng lớn, khơng an tồn trình thực ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng, thẩm mỹ sản phẩm.Để giải yêu cầu nêu trên, việc chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế đồ gá hàn tự nối động mặt bích với ống xy lanh thủy lực” cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu Tính tốn thiết kế, cải tiến Trang bị Cơng nghệ q trình hàn mặt bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực, hàn kín ống xy lanh thủy lực vào mặt bích xy lanh xe Cơng ty Cổ phần Ơ tơ Trƣờng Hải Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Các loại xy lanh thủy lực xe tải C.ty Cổ phần Ơ tơ Trƣờng Hải - Công nghệ Hàn bán tự động, tự động; - Quy trình hàn xy lanh thủy lực xe tải; - Đồ gá kẹp quay tròn ống xy lanh thủy lực để hàn tự động thép mặt bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực xe tải Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu thiết bị công nghệ hàn xy lanh thủy lực xe tải - Nghiên cứu kết cấu hệ thống Cơ khí, gồm: Hệ thống cấu đồ gá quay tròn ống xy lanh thủy lực xe tải; Hệ thống hàn tự động thép mặt bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực xe tải - Nghiên cứu điều khiển hệ thống khí nén cho hệ thống hàn tự động thép; Nghiên cứu chọn, thiết kế trang bị công nghệ bƣớc phù hợp quy trình hàn xylanh thủy lực xe tải Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu tự động hóa q trình sản xuất; Nghiên cứu thiết bị công nghệ hàn + Đề tài nghiên cứu đƣợc thực theo phƣơng pháp kết hợp lý thuyết thực nghiệm Nghiên cứu thực tế: + Nghiên cứu thực tế Xƣởng hàn - Cơng ty Cơ khí – Thép, Thaco Chu Lai – Trƣờng Hải + Nghiên cứu Nhà máy thuộc Thaco Chu Lai – Trƣờng Hải liên quan tới đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa Khoa học: - Xây dựng Quy trình cơng nghệ hàn hợp lý sở thiết kế cải tiến trang bị cơng nghệ phù hợp với dây chuyền hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực xe tải Ý nghĩa thực tiễn: - Ứng dụng Quy trình cơng nghệ vào thực tế hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực xe tải công ty Thaco đảm bảo an toàn, chất lƣợng, thẩm mỹ, nâng cao suất sản xuất - Có thể ứng dụng cho dây chuyền sản xuất tƣơng tự - Phục vụ công tác đào tạo nhân lực chuyên ngành hàn Cấu trúc luận văn Chƣơng - Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chƣơng - Cơ sở lý thuyết Chƣơng - Chọn phƣơng án, tính tốn, thiết kế trang bị cơng nghệ cho q trình hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực Kết luận Danh mục tài liệu tham khảo CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế đồ gá hàn tự động mặt bích với ống xy lanh thủy lực” , cần tập trung nghiên cứu vấn đề nhƣ sau: 1.1 GIỚI THIỆU CÁC DÕNG XE Ô TÔ TẢI BEN THACO 1.2 CẤU TẠO XY LANH XE TẢI 1.2.1 Bản vẽ tổng thể xy lanh 1.2.2 Các phận xy lanh Hình 1-1: Hình ảnh chi tiết xylanh thủy lực a)Cụm thân xylanh, b) Cụm cần ty, c) Tổng thể xylanh 1.2.3 Các chi tiết xy lanh 1.2.4 Định mức vật tƣ xy lanh thủy lực 1.3 CÁC LOẠI XY LANH ĐƢỢC CHẾ TẠO HIỆN NAY - Xy lanh 190 x 970; Xy lanh 160 x 620; Xy lanh 140 x 570; Xy lanh 120 x 470; Xy lanh 63 x 470 Thông số xylanh 63 x 470 Hình 1- 2: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 63 x 470 Bảng 1-1: Bảng xylanh thủy lực 630 x 470 THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐƠN VỊ - Đƣờng kính 63 Mm - Đƣờng kính ngồi 76 Mm - Khoảng cách tâm xoay 668 Mm - Hành trình làm việc 470 Mm - Chiều dài tổng thể 718 Mm 1.4 QUY TRÌNH THỰC HIỆN CHẾ TẠO XY LANH THỦY LỰC 1.4.1 Hàn ống dầu hồi Bảng 1-2: Bảng nêu trình tự cơng việc hàn ống dầu hồi STT Trình tự cơng việc Hàn đính bích ống dầu hồi vào ống dầu hồi Hàn quanh đƣờng kính vị trí liên kết cụm ống dầu hồi Mài bavia, xỉ hàn vị trí hàn Chuyển đến trạm Hình 1-3: Hình ảnh chi tiết cụm ống dầu hồi Bảng 1-3: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc hàn ống dầu hồi ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG Kiểm tra chất lƣợng mối hàn liên kết Vị trí tƣơng quan chi tiết CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Nứt gãy, rò rỉ dầu q trình làm việc Không thể ráp vào cụm ty ben hoàn thiện 1.4.2 Hàn cụm thân Xylanh thủy lực Bảng 1-4: Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực STT Trình tự cơng việc Hàn gá mặt bích thân xy lanh vào thân xy lanh đƣợc cụm thân (hình 3) Hàn quay vị trí liên kết bích thân xy lanh Chuyển cụm đến trạm doa để doa đƣờng kính ty ben Chuyển đến trạm Hình 1-4: Hình ảnh chi tiết cụm thân Xylanh thủy lực Bảng 1-5: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc hàn cụm thân Xylanh thủy lực ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG Kiểm tra vị trí tƣơng quan chi tiết lắp ghép Kiểm tra chất lƣợng mối hàn Kiểm tra đƣờng kính sau doa CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Không thể lắp ráp với cụm khác Nứt gãy, rò rỉ dầu trình làm việc Khơng đảm bảo kích thƣớc lắp ghép 1.4.3 Hàn cụm thân dƣới Xylanh thủy lực Bảng 1-6: Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực STT Trình tự cơng việc Hàn co dầu vào vào bịt thân xy lanh đƣợc cụm Hàn đế xy lanh vào cụm đƣợc cụm đế dƣới Mài bavia mối hàn Chuyển đến trạm Hình 1-5: Hình ảnh chi tiết cụm thân xylanh thủy lực Bảng 1-7: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc hàn cụm thân xylanh thủy lực ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG Kiểm tra vị trí tƣơng quan chi tiết lắp ghép Kiểm tra chất lƣợng mối hàn CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Không thể lắp ráp ty ben với hệ thống nâng Nứt gãy, rò rỉ dầu trình làm việc 1.4.4 Hàn cụm thân Xylanh thủy lực Bảng 1-8: Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực STT Trình tự cơng việc Hàn gá cụm thân dƣới cụm thân Hàn quay cụm thân dƣới cụm thân Mài bavia mối hàn Chuyển đến trạm Hình 1-6: Hình ảnh chi tiết cụm thân xylanh thủy lực Bảng 1-9: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc hàn cụm thân xylanh thủy lực ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Kiểm tra vị trí tƣơng quan Không thể lắp ráp với cụm khác chi tiết lắp ghép Nứt gãy, rò rỉ dầu trình Kiểm tra chất lƣợng mối hàn làm việc 1.4.5 Lắp ghép cụm piston Xylanh thủy lực Trình tự cơng việc STT Lắp phớt dẩn hƣớng (2), chắn dầu (3), đệm phớt chắn dầu (4) vào piston đƣợc cụm nhƣ hình Lắp van chiều (5), lò xo van chiều (6) vào cụm piston Lắp vòng đệm van chiều (7) siết Ecu (8) vào van chiều đƣợc cụm Piston Chuyển đến trạm Bảng 1- 10: Bảng trình tự lắp ghép cụm piston xylanh thủy lực Hình 1-7: Hình ảnh chi tiết cụm piston lực xylanh thủy lực Bảng 1-11: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc lăp ghép cụm piston xylanh thủy lực KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Kiểm tra, vệ sinh chi tiết trƣớc lắp Lắp ráp chiều chi tiết Siết đai ốc van chiều Gây trầy xƣớt cần lòng xy lanh làm việc Rò rỉ dầu Tụt van chiều khỏi Piston, ty ben không hoạt động 1.4.6 Lắp ghép cụm nắp ty ben Xylanh thủy lực STT Trình tự cơng việc Lắp roan làm kín vào van xả khí (hình 3) Lắp ráp van xả khí vào nắp xy lanh Lắp phớt dẩn hƣớng (3), phớt chắn dầu (4), phớt chắn bụi (5) vào nắp xy lanh Chuyển cụm nắp đến trạm Bảng 1-12: Bảng trình tự lắp ghép cụm nắp ty ben xylanh thủy lực Hình 1-8: Hình ảnh chi tiết cụm nắp ty ben xylanh thủy lực Bảng 1-13: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi công việc lăp ghép cụm nắp ty ben xylanh thủy lực ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Kiểm tra, vệ sinh chi tiết trƣớc lắp Lắp ráp chiều chi tiết Gây trầy xƣớt cần lòng xy lanh làm việc Rò rỉ dầu 1.4.7 Lắp ghép cụm cần ty Xylanh thủy lực Bảng 1-14: Bảng trình tự lắp ghép cụm cần ty xylanh thủy lực Trình tự cơng việc STT Vệ sinh chi tiết trƣớc lắp ráp Lắp cụm nắp xy lanh (hình 2) vào cụm cần ty (hình 1) để đƣợc cụm nhƣ (hình 3) Lắp Roan P35 vào cụm cần - nắp xy lanh (hình 4) Lắp cụm Piston, siết đai ốc piston chốt chống xoay vít chìm Hình 1-9: Hình ảnh chi tiết cụm cần ty xylanh thủy lực Bảng 1-15: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Kiểm tra, vệ sinh chi tiết Gây trầy xƣớt cần lòng xy trƣớc lắp lanh làm việc Lắp ráp chiều cụm chi tiết, Xy lanh không hoạt động vị trí tƣơng quan cụm với 1.4.8 Lắp ghép hoàn thiện Xylanh thủy lực Bảng 1-16: Bảng trình tự lắp ghép hồn thiện xylanh thủy lực STT Trình tự cơng việc Vệ sinh chi tiết trƣớc lắp ráp Lắp cụm cần xy lanh vào cụm thân, siết bulong liên kết nắp với thân xy lanh Lắp cụm ống dầu hồi vào cụm Lắp lắc rive rút Chuyển đến trạm Hình 1-10: Hình ảnh cụm chi tiết xylanh thủy lực Bảng 1-17: Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi cơng việc lăp ghép hồn thiện xylanh thủy lực ĐIỂM KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG CẢNH BÁO NHỮNG SAI LỖI Kiểm tra, vệ sinh chi tiết trƣớc lắp Lắp ráp chiều cụm chi tiết, vị trí tƣơng quan cụm với Lắp roan làm kín bề mặt tiếp xúc Gây trầy xƣớt cần lòng xy lanh làm việc Khơng thể lắp cụm Rò rỉ dầu làm việc 10 - Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh Hàn cụm thân xylanh thủy lực: - Trang bị cấu kẹp ống xylanh - Thiết kế cấu quay ống xylanh đƣợc kẹp cứng vững - Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÀN HỒ QUANG BÁN TỰ ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG 2.1.1 Hàn bán tự động hàn tự động a Khái niệm - Hàn bán tự động trình hàn mà dây hàn đƣợc cấp tự động vào vùng hàn việc di chuyển mỏ hàn đƣợc thực tay ngƣời điều khiển - Hàn tự động trình hàn mà việc cấp dây hàn di chuyển mỏ hàn theo mối hàn đƣợc thực hoàn toàn máy b Phân loại - Hàn bán tự động mơi trƣờng khí bảo vệ (khí trơ, khí hoạt tính, hỗn hợp loại khí) - Hàn bán tự động dƣới lớp thuốc bảo vệ - Hàn tự động mơi trƣờng khí bảo vệ (khí trơ, khí hoạt tính, hỗn hợp loại khí) - Hàn tự động:+ Dƣới lớp thuốc bảo vệ; + Theo lớp thuốc bảo vệ 2.1.3 Hàn hồ quang tự động bán tự động mơi trƣờng khí bảo vệ a Giới thiệu b Sơ đồ ngun lý hàn mơi trường khí bảo vệ Hình 2-1: Mơ tả ngun lý hoạt động phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ c Phân loại phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ Hình 2-3: Phân loại phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ 11 d Đặc điểm hàn tự động mơi trường khí bảo vệ - Khí hoạt tính: CO2, N2, H2 - Khí trơ: Ar, He - Khi hàn ngƣời ta sử dụng loại khí trơ, khí hoạt riêng biệt hợp chất chúng nhƣ loại khí trơ với khí trơ, khí hoạt tính với khí hoạt tính khác hay khí trơ với khí hoạt tính - Hàn mơi trƣờng khí hoạt tính dùng cho thép cacbon, thép hợp kim thấp Hàn mơi trƣờng khí trơ dùng cho loại thép hợp kim, kim loại màu nhƣ nhôm, Ti,… 2.1.3 Hàn hồ quang điện cực lõi thuốc - FCAW tự động bán tự động a Giới thiệu Hàn hồ quang điện cực lõi thuốc - FCAW (Flux Cored Arc Welding) phƣơng pháp hàn tự động bán tự động, mà điện cực nóng chảy ống kim loại, bên có thuốc hàn với tính nhƣ vỏ bọc que hàn 2.1.4 Robot hàn 2.1.4.1 Mục tiêu Mục tiêu ứng dụng Robot nhằm góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lƣợng khả cạnh tranh sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động Điều xuất phát từ ƣu điểm Robot, đúc kết lại qua năm đƣợc ứng dụng nhiều nƣớc Những ƣu điểm là:\ 2.1.4.2 Cấu tạo chung Robot 2.1.4.3.Ứng dụng Robot hàn 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN 2.2.1 Hệ thống trang bị khí nén - Bình lọc khí để khử tạp chất trộn dầu để bôi trơn - Van giảm áp dùng để giảm áp lực khí nén từ nguồn vào đến áp suất làm việc yêu cầu để kẹp chặt chi tiết - Van chiều có tác dụng bảo vệ an tồn, đề phòng việc cung cấp khí nén bị gián đoạn áp lực khí nén đột ngột bị giảm làm tháo lỏng cấu kẹp - Xi lanh dƣới tác dụng khí nén làm piston di chuyển, đẩy cấu kẹp để thực việc kẹp chặt chi tiết gia cơng 12 Hình 2-5: Hệ thống truyền động khí nén: 1- Bình lọc khí, 2- Van giảm áp, 3- Van chiều, 4-Van phân phối, 5-Van tiết lưu, 6- Áp kế, 7- Xilanh * Cơ cấu sinh lực khí nén phân loại nhƣ sau: - Theo dạng xi lanh dẫn lực: Loại piston, xilanh màng - Theo sơ đồ tác dụng: Loại xi lanh chiều loại xi lanh hai chiều - Theo dạng gá đặt: Loại cố định loại quay * Xi lanh hai chiều, piston: - Khí nén vào bên trái bên phải xi lanh, loại hành trình piston dài, chuyển động đƣợc hai phía Hình 2-6: Truyền động piston – xilanh 2.2.2 Tính tốn truyền động hệ thống khí nén a Khái niệm Hệ thống truyền động khí nén hoạt động tốt sở đảm bảo việc phân bố, tính tốn lựa chọn phần tử thích hợp Do việc thiết kế hệ thống truyền động việc tính tốn, lựa chọn bố trí thích hợp cấu b Tổn thất hệ thông điều khiển khí nén 2.2.3 Các phần tử điện khí nén Điều khiển điện khí nén kết hợp khí nén điện Trong thực tế, truyền động máy công cụ hệ thống tự động đƣợc điều khiển điện – khí nén 2.2.4 Sơ đồ mạch điện khí nén: 2.2.4.1 Sơ đồ mạch điện Trong sơ đồ mạch điện điều khiển rơ le , việc truyền tín hiệu với rơ - le bảo vệ, ngƣời ta truyền tín hiệu mạch từ đoạn mạch sang đoạn mạch khác mà không cần nối điện chúng 2.3 Cơ sở lý thuyết điều khiển PLC 13 2.3.1 Khái quát PLC PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic lập trình đƣợc) Khác với điều khiển thông thƣờng có thuật tốn điều khiển định, PLC có khả thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến ngƣời sử dụng viết thông qua ngôn ngữ lập trình Do vậy, cho phép thực linh hoạt tất toán điều khiển 2.3.2 Cấu trúc bên PLC Tất PLC gồm có thành phần nhƣ sau: - Bộ nhớ chƣơng trình RAM, ROM - Một vi xử lý trung tâm CPU, có vai trò xử lý thuật tốn - Các modul vào /ra tín hiệu 2.3.3 Nguyên lý hoạt động PLC Đầu tiên tín hiệu từ thiết bị ngoại vi (nhƣ sensor, contact, …) đƣợc đƣa vào CPU thông qua module đầu vào Sau nhận đƣợc tín hiệu đầu vào CPU xử lý đƣa tín hiệu điều khiển qua module đầu xuất thiết bị đƣợc điều khiển bên ngồi theo chƣơng trình đƣợc lập trình sẵn 2.4 Kết luận chƣơng - Nghiên cứu phƣơng pháp hàn hồ quang bán tự động tự động dƣới lớp thuốc bảo vệ - Nghiên cứu phƣơng pháp hàn hồ quang bán tự động tự động mơi trƣờng khí bảo vệ - Nghiên cứu hệ thống điều khiển khí nén - Nghiên cứu, tìm hiểu Robot hàn CHƢƠNG CHỌN PHƢƠNG ÁN, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CƠNG NGHỆ CHO Q TRÌNH HÀN MẶT BÍCH VỚI ỐNG XY LANH XE TẢI BEN Để chọn phƣơng án thiết kế Trang bị Công nghệ hợp lý công việc dây chuyền hàn mặt bích với ống xy lanh xe tải ben, cần phân tích nội dung dƣới đây: 3.1 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CÔNG NGHỆ - Nâng cao suất dây chuyền hàn - Chất lƣợng mối hàn đảm bảo, đƣờng hàn đều, đẹp có độ thẩm 14 mỹ cao, mối hàn kín, chịu đƣợc trọng tải 8000KG - Giảm đƣợc ảnh hƣởng khói hàn đến sức khỏe, giảm sức lao động công nhân - Đảm bảo an tồn q trình thao tác - Dây chuyền hàn có tính Cơng nghệ cao 3.2 CHỌN PHƢƠNG ÁN TRANG BỊ CÔNG NGHỆ Theo nhận xét ƣu, nhƣợc điểm dây chuyền có phân tích nội dung cơng việc qui trình chế tạo xylanh thủy lực chƣơng Theo mục tiêu đề đề tài: Đẩy mạnh công tác nâng cấp Công nghệ, hợp lý hóa dây chuyền sản xuất, đảm bảo an tồn, chất lƣợng, thẩm mỹ sản phẩm Vì vậy, ta chọn phƣơng án Trang bị Công nghệ nhƣ sau: Bảng 3-1: Bảng kê chọn phương án trang bị công nghệ cho công việc Stt Bƣớc Phƣơng án trang bị công nghệ Nội dung công việc Hàn cụm thân vào ống xylanh: - Trang bị cấu kẹp ống xylanh - Thiết kế cấu quay ống xylanh đƣợc kẹp cứng vững - Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh Hàn cụm thân xylanh thủy lực: - Trang bị cấu kẹp ống xylanh - Thiết kế cấu quay ống xylanh đƣợc kẹp cứng vững - Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh Thủ cơng Bán tự động Bán tự động Thủ công Bán tự động Bán tự động 3.3 CHỌN, TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRANG BỊ CƠNG NGHỆ Từ sở phân tích chƣơng mục 3.1, 3.2 chƣơng ta chọn trrang bị công nghệ vị trí cơng việc nhƣ sơ đồ dƣới đây: Bảng 3-2: Bảng kê chọn phương án thiết kế, trang bị công nghệ cho công việc Bƣớc thực Nội dung Bƣớc Hàn ống dầu hồi Bƣớc Hàn cụm thân vào ống xylanh Hàn cụm thân dƣới xylanh thủy Bƣớc lực Bƣớc Hàn cụm thân xylanh thủy lực Lắp ghép cụm piston Xylanh thủy Bƣớc lực Bƣớc Lắp ghép cụm nắp ty ben Xylanh Thiết bị, dụng cụ Thiết kế, trang bị công nghệ Thủ công Bán tự động - Máy hàn điệnMáy hàn FCAW Thủ công Cầu trục - Tay - Gối kê Bán tự động - Khí nén - Khóa mở - Cầu trục, Gối 15 thủy lực Lắp ghép cụm cần ty Xylanh thủy lực Tháo ống xylanh đƣợc hàn vào cụm thân (thân dƣới, cụm thân trên) khỏi đồ gá hàn Bƣớc Bƣớc Bƣớc Lắp hoàn thiện Xylanh thủy lực Bƣớc 10 Tiến hành sơn, bảo quản kê Khí nén Khóa mở Cầu trục Máy ép Máy siết bulong - Máy mài - Súng phun sơn - Sơ đồ chọn trang bị cơng nghệ vị trí cơng việc cụ công việc nhƣ sau: Bảng 3-3: Bảng kê chọn phương án trang bị công nghệ cho công việc Bƣớc Nội dung công việc Hàn cụm thân vào ống xylanh: Hàn cụm thân xylanh thủy lực: TT Trang bị công nghệ - Trang bị cấu kẹp ống xylanh - Thiết kế cấu quay ống xylanh đƣợc kẹp cứng vững - Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh - Trang bị cấu kẹp ống xylanh - Thiết kế cấu quay ống xylanh đƣợc kẹp cứng vững - Theo yêu cầu công việc, ta tính tốn, thiết kế trang bị cơng nghệ cho máy hàn nối gồm phận, cụm cấu: + Cơ cấu kẹp ống xylanh + Cơ cấu truyền chuyển động xoay tròn ống xylanh + Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh - Máy hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực có cấu tạo nhƣ sau: Hình 3-1: Hình ảnh 3D máy hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực 16 a) b) Hình 3-2: Hình a-b cấu điều chỉnh mỏ hàn máy hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực Hình 3-3: Các phận máy hàn bán tự động hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực Trong đó: Khung đế.2 Cụm dẫn động Cơ cấu điều chỉnh súng hàn.4 Giá chống tâm, đỡ, định vị đầu ống xylanh Cụm cấu vít me nâng gối đỡ Nắp máy 3.3.1 Trang bị cấu kẹp ống xylanh a u cầu tính tốn, chọn cấu - Cơ cấu kẹp xylanh, cấu quay đảm bảo bền chịu trọng tải mặt bích ống xylanh: 300 (N) -700(N) - Cơ cấu quay tròn đƣợc, đƣợc dùng để xoay tròn ống xylanh có góc quay 3600 so với vị trí ban đầu trƣớc làm việc - Cơ cấu phải đảm bảo an toàn, độ tin cây, độ ổn định cao làm việc b Cơ cấu kẹp mặt bích xylanh - Cơ cấu kẹp điều khiển tay đƣợc bố trí khung máy để kẹp chặt ống xylanh q trình xoay Tra bảng thơng số kỹ thuật mâm cặp theo bảng: Hình 3-6: Mâm cặp kẹp chặt ống xylanh điều khiển tay 17 Hình 3-7: Sơ đồ truyền động cho mâm cặp - Để tăng cƣờng độ cứng vững nâng cao độ đồng tâm chi tiết ống xy lanh thủy lực gia công ta trang bị thêm cấu chống tâm ống giá đỡ bố trí đoạn thân chi tiết ống xy lanh thủy lực: Hình 3-8: Hình ảnh 3D Cụm cấu chống tâm ống xylanh Hình 3-9: Kích thước cụm cấu chống tâm ống xylanh Hình 3-10: Các chi tiết cụm cấu chống tâm ống xylanh + Gối đỡ đoạn thân ống xy lanh thủy lực - Hình 3-11: Hình ảnh 3D Kết cấu gối đỡ 18 Hình 3-12: Các chi tiết cụm gối đỡ 3.32 Cơ cấu quay ống xylanh Cơ cấu quay ống xylanh đƣợc bố trí khung máy để quay đều, ổn định ống xylanh trình xoay - Đối với trục động phải điều chỉnh đƣợc tốc độ quay vô cấp, thông qua truyền động bánh động truyền chuyển động quay đến trục truyền động cho mâm cặp, lúc mâm cặp quay tròn thay đổi tốc độ với ống xylanh, để điều chỉnh tốc độ quay ống xylanh ta điều chỉnh tốc độ quay trục động thông quay điều chỉnh tốc độ : Hình 3-13: Cụm cấu xoay ống xylanh Hình 3-14: Hình a, hình b chi tiết cụm cấu xoay ống xylanh 19 * Yêu cầu: Cơ cấu đƣợc dùng quay ống xylanh gồm có động đƣợc gá đặt khung máy Ngoại lực trọng lực ống xylanh thủy lực đƣợc gá đặt lực qn tính tác dụng lên quay * Tính tốn cấu quay: - Chọn động điện: Chọn động cho cấu quay phải tính đến momen cản giai đoạn chuyển động khơng ổn định, momen cản lớn momen cản tĩnh Thơng thƣờng phải chọn động có cơng suất danh nghĩa gấp 23 lần cơng suất tĩnh Nt tiến hành kiểm tra mô men mở máy Momen mở máy động phải gần mô men mở máy, xác định thời gian mở mày tm xuất phát từ góc quay khởi động φ hớn cho phép cần trục, theo công thức sau: tm = 60. (s)  n q (1.1) nq: Vận tốc quay ổn định trục (v/ph) Φ: Góc quay khởi động nên dùng; chế độ nhẹ: φ=  12 Công suất tĩnh quay vật tải trọng đƣợc xác định theo công thức: N Q0 (kW) 60.1000. (1.2) Q: Trọng lƣợng toàn vật, N: Q = 7436 (N) vn: Vận tốc quay ống xylanh 2.5 (vòng/ph) m/s Vận tốc quay động Vn= 0.031 η0 = 0,8, hiệu suất truyền có kể khớp nối η = η0=0,8 Q0 Vn 20000.0,94 vậy: = 0,3 (kW) Nt   60.1000. 60.1000.0,87 Vậy chọn động có cơng suất cao 2-3 lần cơng suất tính tốn: Cần chọn động điện có cơng suất lớn Nct Trong tiêu chuẩn động điện có nhiều loại thỏa mãn điều kiện Công suất danh nghĩa: Nđc = 0,75 (kW) Số vòng quay danh nghĩa: nđc = 1500 (v/ph) Hệ số tải: M max  2,2 M đm Cosφ = 0,80 (hiệu suất 80%) khối lƣợng động cơ, Động có đế bích đặt nằm: mđc = 23 (kg) - Phân tích chọn phƣơng án thiết kế truyền Chọn phƣơng án điều chỉnh vô cấp tốc độ động a) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp 20 b) Điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh điện trở rôto c) Điều chỉnh tốc độ cách nối cấp trả lƣợng nguồn d) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số: - Biến tần thiết bị tự động hóa, - Điểm đặc biệt hệ truyền động biến tần động bạn điều chỉnh vô cấp tốc độ động Tức thông qua việc điều chỉnh tần số điều chỉnh tốc độ động thay đổi theo ý muốn dải rộng * Các phận khác cấu quay ống xylanh thủy lực: - Khớp nối trục đàn hồi: Sử dụng loại khớp vòng đàn hồi, loại khớp nối di động lắp làm việc trục khơng đồng trục tuyệt đối; ngồi loại khớp giảm đƣợc chấn động va đập mở máy phanh đột ngột - Khớp nối trục động với bánh giảm tốc: Khớp nối trục dùng để nối cố định trục động trục dẫn động vào hộp giảm tốc 3.3.3 Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực - Hàn thực tay suất thấp yêu cầu chất lƣợng bề mặt mối hàn liên quan đến thao tác đầu mỏ hàn với mơi trƣờng khắc nghiệt khói nhiệt độ phát trình hàn - Nhƣng hệ thống hàn đƣờng ống thực tế phụ thuộc vào ngƣời việc kẹp chặt xác chi tiết đƣợc hàn sau Robot dịch chuyển dọc theo quỹ đạo đƣờng tròn đƣợc lập trình trƣớc Ƣu điểm so với hàn tay, hàn ống chất lƣợng mối hàn ổn định, suất cao Nếu khơng trang bị hệ thống đồ gá, xoay ngƣời thợ hàn tay phải xử lý khó khăn nhiều loại mối nối hàn đƣợc hàn vị trí hàn khác (hàn bằng, hàn leo, hàn trần) - Thông thƣờng để đào tạo thợ hàn bậc cao phải nhiều thời gian, nhƣng việc đƣa Robot vào nhà máy tạo khả thu nhận cơng nhân trẻ lẫn lớn tuổi, có kinh nghiệm nghề nghiệp khác Tính tốn, thiết kế hệ thống hàn bán tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực a u cầu tính tốn, thiết kế - Chất lƣợng mối hàn đảm bảo, đƣờng hàn đều, đẹp có độ thẩm mỹ cao, mối hàn chịu đƣợc trọng tải 8000KG - Giảm đƣợc ảnh hƣởng khói hàn đến sức khỏe ngƣời Cơng nhân - Tính cho xylanh loại xe FORLAND BEN: FLD800-4WD b Chọn phương pháp hàn Trên sở u cầu tính tốn, thiết kế sở lý thuyết hàn bán tự động tự động trình bày chƣơng 2, ta chọn phƣơng pháp hàn: 21 Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng khí bảo vệ CO2, phƣơng pháp có số ƣu điểm nhƣ sau: - CO2 loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất giá thành thấp - Năng suất hàn CO2 cao, gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay - Tính Cơng nghệ hàn CO2 cao so với hàn hồ quang dƣới thuốc tiến hành vị trí khơng gian khác - Điều kiện lao động tốt so với hàn hồ quang tay - Kết chế tạo hệ thống hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực xẽ thiết kế nhƣ sau: Hình 3-17: Kích thước chi tiết cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Hình 3-18: Hình ảnh tổng thể hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Motor quay điều khiển mỏ hàn lên xuống Ngƣời vận hành máy quan sát khoảng cách từ mỏ hàn đến sàn mà sử dụng nút điều khiển bảng điều khiển để điều chỉnh khoảng cách từ mỏ hàn đến sàn hợp lý - Trƣớc tiến hành hàn ngƣời vận hành máy điều chỉnh khoảng cách a loại ống xylanh khác tay quay vít me (chỉ điều chỉnh ống xylanh ch loại) Có thể sử dụng motor điện để thay tay quay điều khiển xylanh khí nén, xylanh thủy lực - Khi máy hàn hết hành trình dừng lại, ta tiếp tục lắp ống xy lanh thủy lực gắn mặt bích tiếp tục hàn - Các kết nghiên cứu đƣợc ứng dụng Cơng ty Cổ phần Ơ tơ Chu Lai Trƣờng Hải: 22 Hình 3-19: Hệ thống gá hàn ống xylanh thủy lực a) b) Hình 3-20: Đồ gá hàn ống xylanh thủy lực Hình a: cấu kẹp đỡ phơi, Hình b: cụm máy hàn Hình 3-21: Ống xylanh hàn gá mặt bích lắp định vị vào cụm kẹp xoay ống xylanh, cụm thiết bị hàn hàn nối ống xylanh vào mặt bích KẾT LUẬN KẾT QUẢ - Đã nghiên cứu dây chuyền hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải có trƣớc (các cơng việc dây chuyền đƣợc thực thủ cơng) tìm hạn chế dây chuyền hàn nhƣ: Gá lắp mặt bích vào ống xy lanh để hàn, q trình hàn phải có thêm ngƣời thợ phụ xoay tròn ống xy lanh, … 23 - Nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tiến Qui trình cơng nghệ hàn mặt bích vào ống xylanh + Đã chọn ứng dụng Robot hàn máy hàn MAG bƣớc qui trình hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải bƣớc – (XEM BẢNG 3-1) + Đã tính tốn, thiết kế cải tiến hệ thống hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải từ hàn tay sang hàn tự động bán tự động bƣớc 24 (XEM BẢNG 3-1) + Đã tính tốn, thiết kế hệ thống cấu quay ống xylanh bƣớc từ thủ cơng sang bán tự động; hàn hồn thiện bích vào ống xylanh thủy lực bƣớc 2-4 (XEM BẢNG 3-1) XEM CÁC HÌNH TRÊN (3-17-3-21) ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC SAU KHI CẢI TIẾN SO VỚI DÂY CHUYỀN HÀN ĐÃ CÓ TRƢỚC ĐÓ Nhƣợc điểm trƣớc cải tiến Hiệu mang lại sau cải tiến - Thực hàn tự động, bán tự động - Thao tác thủ công  Năng suất  Năng suất cao thấp - Chất lƣợng mối hàn đảm bảo, - Chất lƣợng thẩm mỹ mối đƣờng hàn đều, đẹp có độ thẩm hàn phụ thuộc vào kinh nghiệm, tay mỹ cao nghề công nhân - Giảm đƣợc ảnh hƣởng khói hàn - Ảnh hƣởng đến sức khỏe công đến sức khỏe, giảm sức lao động nhân cơng nhân - Khơng an tồn q trình thao - Đảm bảo an tồn q trình tác thao tác - Chƣa có tính Cơng nghệ dây - Dây chuyền hàn có tính Cơng nghệ chuyền cao HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu tự động hoàn toàn hệ thống gá lắp định vị ống xylanh mặt bích - Nghiên cứu tự động hoàn toàn hệ thống cấp ống xylanh mặt bích - Nghiên cứu tự động hóa hệ thống xoay ống xylanh - Nghiên cứu tự động hóa cơng việc hàn mặt bích vào ống xylanh - Nghiên cứu hệ thống tự động hóa cơng việc tháo gỡ xylanh sau hàn hoàn thiện 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Chí Đức (2000), Kỹ thuật điều khiển Simatic S7-200, Nxb Khoa học & Kỹ thuật [2] Nguyễn Nhƣ Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng (2007), Điều khiển Logic PLC, Nxb KHTN & CN Hà Nội [3] Lê Văn Hiền, Tơ Thanh Tuần (2012), Giáo trình hàn, Nxb Xây dựng [4] Nguyễn Ngọc Phƣơng (2007), Điều khiển hệ thống khí nén, NXB Giáo Dục [5] Nguyễn Ngọc Phƣơng (2007), Điều khiển hệ thống thủy lực, NXB Giáo Dục [6] Nguyễn Phƣơng, Nguyễn Thị Phƣơng Giang (2005), Cơ sở tự động hóa ngành Cơ khí, Nxb Khoa học & Kỹ thuật [7] Nguyễn Đức Thắng (2009), Đảm bảo chất lượng hàn, Nhà xuất Khoa học & kỹ thuật [8] Dƣơng Văn Tiễn (2006), Giáo trình Phương pháp luận NCKH, Nxb Xây dựng [9] NGUYỄN HỮU CẨN, PHAN ĐÌNH KIÊN (1996) Thiết kế tính tốn ơtơ máy kéo NXB Giáo dục, Hà Nội - 1996 [10] ĐINH MINH DIỆM (2001), Giáo trình hàn cắt kim loại, NXB ĐH Đà Nẳng, Đà Nẳng - 2001 ... nghệ Hàn bán tự động, tự động; - Quy trình hàn xy lanh thủy lực xe tải; - Đồ gá kẹp quay tròn ống xy lanh thủy lực để hàn tự động thép mặt bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực xe tải Phạm vi nghiên. .. - Nghiên cứu tự động hoàn toàn hệ thống gá lắp định vị ống xylanh mặt bích - Nghiên cứu tự động hồn tồn hệ thống cấp ống xylanh mặt bích - Nghiên cứu tự động hóa hệ thống xoay ống xylanh - Nghiên. .. thống gá hàn ống xylanh thủy lực a) b) Hình 3-20: Đồ gá hàn ống xylanh thủy lực Hình a: cấu kẹp đỡ phơi, Hình b: cụm máy hàn Hình 3-21: Ống xylanh hàn gá mặt bích lắp định vị vào cụm kẹp xoay ống