bai-giang-tu-dong-hoa-qua-trinh-cong nghe

BÀI GIẢNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT Q TRÌNH CƠNG NGHỆ GVC TS Hồng Minh Trí Trang CHƢƠNG I HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG SẢN XUẤT CỨNG Trong chƣơng xem xét thiết bị tự động đƣợc dùng để gia công chi tiết rời rạc với sản lƣợng lớn Thiết bị dây chuyền sản xuất khí thƣờng bao gồm số máy để thực việc gia công dây chuyền Các dây chuyền đƣợc gọi máy vận chuyển hay băng chuyền 1.1 CÁC DÂY CHUYỀN GIA CÔNG TỰ ĐỘNG Dây chuyền tự động bao gồm số máy đƣợc nối với thiết bị vận chuyển phôi nguyên công Việc vận chuyển phôi đƣợc thực tự động máy gia công thực chức chuyên môn chúng cách tự động Đƣờng dây tự động thƣờng có ý nghĩa thích đáng trƣờng hợp đời sống sản phẩm tƣơng đối ổn định ,nhu cầu sản phẩm cao địi hỏi tốc độ sản xuất cao phƣơng pháp sản xuất khác chi phí nhn cơng lớn Mục đích việc sử dụng đƣờng dây tự động là: - Giảm chi phí nhân cơng - Tăng tốc độ sản xuất - Giảm phơi q trình - Giảm khoảng cách di chuyển ngun cơng - Tích hợp ngun công Sản phẩm Phôi vào Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Proc Aut Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Cấu hình dây chuyền tự động Các kí hiệu thường dùng: Trạm gia cơng: XXXX: PROC=Vị trí gia cơng ASBY=Vị trí lắp ráp INSP=Vị trí kiểm tra SORT=Vị trí phân loại Đầu máy XXXX YYY Máy công cụ Phôi : YYY: AUT = Automated MAN= Manual Phôi thô Bán thành phẩm Thành phẩm GVC TS Hồng Minh Trí Trang Ổ phơi trung gian Dây chuyền tự động bố trí theo đƣờng thẳng Trong cấu hình bố trí theo đƣờng thẳng máy đƣợc bố trí nhiều theo đƣờng thẳng Dịng phơi quay 90o, để định hƣớng lại phôi, không gian hẹp nguyên nhân khác, nhƣng đặc tính cấu trúc kiểu đƣờng thẳng giữ ngun Dây chuyền tự động bố trí theo đƣờng trịn Trong cấu trúc xoay tròn, chi tiết đƣợc xoay quanh bàn trịn Các vị trí gia cơng cố định thƣờng bố trí xung quanh bàn trịn Chi tiết di chuyển bàn quay đƣợc định vị vị trí để gia cơng lắp ráp Kiểu thiết bị thƣờng gọi máy nhiều vị trí theo đƣờng trịn CẤu hình máy đƣợc vẽ hình 4.3 Phơi Chi tiết Hệ thống máy bố trí theo đường trịn Cách chọn kiểu bố trí dây chuyền Việc chọn lựa hai kiểu máy phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng Kiểu máy xoay trịn thƣờng bị hạn chế kích thƣớc phơi nhỏ số vị trí Việc thiết kế cấu trúc xoay vịng thƣờng khơng đƣợc linh hoạt GVC TS Hồng Minh Trí Trang 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP VẬN CHUYỂN PHÔI Cơ cấu vận chuyển đường dây tự động không vận chuyển bán thành phẩm đơn vị lắp ráp vị trí kề cận nhau, mà định hướng đặt chi tiết vào vị trí xác để gia cơng máy Các phương pháp vận chuyển phơi chia thành loại: Vận chuyển liên tục Vận chuyển đồng gián đoạn Vận chuyển theo kiểu đẩy tự Ba loại phân biệt kiểu chuyển động Cơ cấu vận chuyển ứng dụng cho trước phụ thuộc vào yếu tố sau: - Kiểu nguyên công cần phải thực hiện, - Số lương vị trí dây chuyền, - Trọng lượng kích thuớc phơi, - Có bố trí vị trí tay đường dây hay khơng , - Tốc độ sản xuất yêu cầu, - Cân đối thời gian gia công khác dây chuyền Trước bàn loại hệ thống vận chuyển phôi, phải giải thích rõ nhầm lẫn Các hệ thống vận chuyển dùng cho gia công lắp ráp Trong trường hợp máy lắp ráp tự động, nói tới cấu vận chuyển bán thành phẩm vị trí ,chứ cấu nạp phôi dùng để nạp chi tiết lắp ráp vị trí cụ thể Các thiết bị nạp định hướng thành phần thường phần tích hợp máy gia công Vận chuyển liên tục Với phương pháp vận chuyển liên tục, phôi di chuyển liên tục với vận tốc khơng đổi Việc địi hỏi đầu cơng tác phải chuyển động q trình gia cơng để theo chi tiết gia cơng Thí dụ : Khó dùng hệ thống vận chuyển dây chuyền gia cơng vấn đề qn tính trọng lượng kích thước đầu cơng tác Trong trường hợp khác , việc vận chuyển liên tục thường ưa dùng Hệ thống vận chuyển liên tục tương đối dễ thiết kế chế tạo đạt tốc độ sản xuất cao Vận chuyển gián đoạn Như tên gọi, phương pháp chi tiết vận chuyển cách gián đoạn không liên tục Các trạm gia công cố định vị trí ,cịn chi tiết vận chuyển trạm sau gá đặt vị trí cần thiết để gia công Tất chi tiết vận chuyển đồng thời thuật ngữ hệ thống vận chuyển đồng dùng để mô tả phương pháp vận chuyển phôi Vận chuyển phôi không đồng Hệ thống vận chuyển gọi hệ thống đẩy - tự do, cho phép phôi di chuyển tới trạm sau gia công vị trí Mỗi chi tiết chuyển động độc lập chi tiết khác Vì số chi tiết gia cơng dây chuyền chi tiết khác lại vận chuyển trạm Hệ thống vận chuyển không đồng mềm dẻo so với hai hệ thống tính mềm dẻo ưu điểm lớn số trường hợp Trong hệ thống GVC TS Hồng Minh Trí Trang khơng đồng tương đối dễ bố trí cấu trữ phơi q trình Hệ thống đẩy tự bù trừ vấn đề cân đối dây chuyền mà thời gian gia công trạm tương đối khác Các trạm song song số trạm nối tiếp dùng cho ngun cơng dài trạm đơn lẻ dùng cho ngun cơng ngắn Nhờ , tốc độ sản xuất trung bình sấp xỉ Dây chuyền không đồng thường sử dụng nơi có nhiều trạm vận hành tay mà dao động thời gian chu kỳ thường vấn đề hệ thống không đồng Nhược điểm hệ thống đẩy tự suất chu kỳ thường thấp so với dạng khác Đồ gá vệ tinh Đồ gá vệ tinh thiết kế cho di chuyển định vị, kẹp chặt vị trí trạm Nhờ chi tiết định vị, kẹp chặt xác nên có vị trí cho ngun cơng Ưu điểm dùng cho nhiều chi tiết tương tự Phương pháp khác không cần dùng đến đồ gá vệ tinh mà thân chi tiết dịch chuyển từ trạm đến trạm Khi tới vị trí, chi tiết kẹp chặt tự động để gia công 1.3 CÁC CƠ CẤU VẬN CHUYỂN Chia làm nhóm: dịch chuyển thẳng xoay tròn Cơ cấu dịch chuyển thẳng: gồm loại : - Hệ thống dịch chuyển kiểu gạt: chi tíêt gia cơng nâng lên khỏi vị trí gia cơng nâng dịch chuyển đến vị trí tiếp theo, hạ chi tiết xuống định vị cách xác để gia cơng - Hệ thống băng tải có chốt đẩy: dùng vận chuyển phơi Các lăn truyền động cấu Thứ cấu dẫn động dây đai dây đai dẹt nằm lăn chuyển động làm cho lăn quay nhờ ma sát Cơ cấu xích cấu thơng dụng thứ hai dùng để quay lăn - Hệ thống xích tải : dùng vận chuyển cấu mang phơi Băng xích dẫn động puli nằm ngang đứng GVC TS Hồng Minh Trí Trang Cơ cấu vận chuyển kiểu xoay tròn: - Phương pháp dùng kiểu bánh : piston dùng để đẩy làm cho bánh quay bàn máy quay - Cơ cấu xoay bàn kiểu bánh cóc : đơn giản hoạt động khơng tin cậy chóng mịn liên kết nhiều thành phần - Cơ cấu Geneva: dùng chuyển động xoay tròn liên tục để định vị bàn máy Nếu bàn máy có rảnh cho vị trí định vị cấu định vị xoay vòng, bàn máy quay 1/6 vòng Cam dẫn động làm cho bàn quay góc Đối với cấu bị dẫn có rảnh để xoay bàn góc 600 cam dẫn động xoay 1200, 2400 lại chạy khơng Lúc bàn máy đứng n Đối với đĩa bị dẫn có rảnh góc xoay 900 để định vị 2700 lại chạy khơng Thơng thường số vị trí xoay bàn 4,5,6 - Cơ cấu cam: có nhiều dạng cấu cam xoay bàn máy đảm bảo độ xác độ tin cậy cao, dùng rộng rải công nghiệp dù giá thành tương đối cao GVC TS Hồng Minh Trí Trang 1.4 CƠ CẤU TRỮ PHÔI TRUNG GIAN Đường dây tự động thường trang bị thêm cấu khác, thí dụ cấu trữ phôi trung gian mà giới thiệu mục 4.1 Đối với dây chuyền tự động , việc bố trí ổ trữ phơi đường dây chuyện thường ví dụ việc sử dụng ổ trữ phôi hệ thống vận chuyển gián đoán nối với vùng tích trữ chi tiết gia cơng Có thể nối 3,4 chí nhiều đường dây theo kiểu Một ví dụ khác ổ trữ phơi dây chuyền khơng đồng Với hệ thống bố trí ổ trữ phơi vị trí gia cơng Có lí để sử dụng ổ chứa phơi: - Lí thứ nhất: Giảm ảnh hưởng việc dừng nhà máy Hệ thống vận chuyển liên tục gián đoạn hoạt động máy tích hợp vị trí bị hỏng tiến hành bảo trì dự phịng phải ngừng sản xuất + Dụng cụ bị hỏng điều chỉnh dụng cụ vị trí gia cơng riêng biệt + Đổi dụng cụ định kì + Phơi thành phần khơng đạt chất lượng Yêu cầu phải làm lại cấu nạp phôi + Nạp phôi thêm vào cấu cấp phơi vị trí lắp ráp + Cơng tắc điện bị hỏng + Cơ cấu vận chuyển trạm gia công bị hỏng Mỗi bị hỏng dây chuyền tự động ,cơ cấu trữ phôi trung gian cho phép phần đường dây tiếp tục hoạt động phần cịn lại dừng sửa chữa Ví dụ: Cho đường dây có 20 vị trí chia phần nối với ổ chứa phôi trung gian Ổ tự động nhận chi tiết từ phần thứ nạp cho phần thứ hai Nếu có vị trí bị tắc, làm cho nửa bị dừng nửa thứ hai tiếp tục hết phôi Tương tự, phần thứ bị dừng phần thứ tiếp tục làm việc ổ chứa phôi bị đầy Ổ phôi trung gian PROC Aut PROC Aut Dây chuyền PROC Aut PROC Aut Dây chuyền Ổ phôi trung gian nằm giai đoạn GVC TS Hồng Minh Trí Trang - Lí thứ hai việc dùng cấu trữ phôi trung gian giảm ảnh hưởng dao dộng chu kì gia cơng Những dao động xảy trạm gia công, trường hợp đường dây có vài ngun cơng gia cơng tay Thí dụ : Cho thu thông tin nguyên công xác định phân tán thời gian nguyên công tất 100 chu kì sau: Thời gian s Khoảng phân tán 10 18 10 38 11 20 12 12 Vậy thời gian trung bình nguyên công 10s Nguyên công tay dùng dây chuyền đồng dây chuyền phải thiết lập thời gian chu kì 12s để người vận hành có thời gian hồn thành tồn công việc lắp ráp Việc cho công suất 300ch/h từ dây chuyền Nếu thời gian điều chỉnh xuống 11s suất tăng lên 327ch/h người thợ lại khơng có khả hồn thành 12% sản phẩm lắp ráp Vì suất thực tế 288ch/h Nếu thời gian chu kỳ giảm xuống 10s suất 360ch/h Năng suất thực tế giảm xuống 245ch/h Với hệ thống vận chuyển khơng đồng ,dây chuyền xếp để nhận hàng loạt chi tiết trước sau nguyên công tay Như người thợ xếp thời gian để thực việc tuỳ theo trình Vì thời gian trung bình người thợ tương ứng với thời gian chu kỳ làm việc dây chuyền dây chuyền hoạt động cách đặn Thời gian chu kỳ thiết lập 10s suất dây chuyền đạt 360ch/h Nhược điểm vùng đệm trữ phôi tốn không gian xưởng, tốn nhiều phôi hơn, nhiều thiết bị vận chuyển phôi ,làm cho hệ thống dây chuyền phức tạp Nhưng ưu điểm thường đủ lớn để bù trừ nhược điểm mà có 1.5 CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN Việc điều khiển dây chuyền vấn đề phức tạp, có hàng loạt bước cần phải thực Có chức dùng để điều khiển hoạt động dây chuyền tự động Thứ đảm bảo hoạt động, thứ hai yêu cầu an toàn, thứ ba yêu cầu chất lượng Điều khiển trình tự Mục đích chức phối hợp hoạt động băng tải trạm gia công Các hoạt động khác dây chuyền tự động phải thực cách xác trơi chảy Đảm bảo an toàn Chức đảm bảo dây chuyền vận chuyển không hoạt động trường hợp không an toàn điều kiện nguy hiểmCác cảm biến phải gắn thêm vào hệ thống để dụng cụ tiến tục gia công dây chuyền Trong chức điều khiển bao gồm việc kiểm tra bước tới hạn để đảm bảo bước thực theo thứ tự cần thiết Đảm bảo chất lượng Chức thứ ba giám sát chất lượng chi tiết gia công Chức kiểm tra để loại chi tiết phận lắp ráp khơng đạt chất lượng GVC TS Hồng Minh Trí Trang Vị trí kiểm tra PROC Aut PROC Aut PROC Aut INSP Aut Trạm kiểm tra có liên hệ ngược với trạm phía trước Phƣơng tiện truyền thống để điều khiển trình tự hoạt động đường dây tự động rơle điện từ Các rơle đựoc dùng để điều khiển hoạt động đầu công tác, băng tải thiết bị ngoại vi khác dây chuyền Nhưng kích thước lớn hoạt động không tin cậy rơle dần bị thay phận điều khiển lập trình đươc5 máy tính Suy nghĩ truyền thống việc điều khiển đường dây tự động phải dừng hệ thống có cố Việc định dừng máy hay khơng phải dựa sở kinh tế độ tin cậy Về điểm có hai chiến lược điều khiển chọn: điều khiển tức điều khiển ghi nhớ Điều khiển tức Kiểu điều khiển dừng tức dây chuyền có cố Việc tương đối đơn giản ,rẻ tiền khơng lo lắng Một số đặc tính dự báo thêm vào hệ thống để xác định vị trí nguyên nhân để báo cho thợ sửa chữa nhanh chóng Điều khiển theo kiểu ghi nhớ Ngược lại với phương pháp điều khiển tức thì, hệ thống điều khiển ghi nhớ thiết kế máy tiếp tục hoạt động Nó kiểm tra chất lượng bảo vệ máy cách ngăn ngừa trạm gia công khỏi phải gia công chi tiết không đạt chất lượng 1.6 TỰ ĐỘNG HỐ CÁC NGUN GIA CƠNG Các ngun cơng điển hình phay, khoan, khoét, doa làm ren Cũng có thêm ngun cơng tiện, mài dây chuyền loại Máy vị trí Máy thực nguyên công khác chi tiết gá đặt vị trí suốt chu kỳ Các nguyên công thực bề mặt khác đầu dao bố trí quanh chi tiết gia cơng Nhược điểm: khơng gian hạn chế khơng thể bố trí nhiều dao; suất gia cơng từ thấp đến trung bình Máy nhiều vị trí xoay vịng Máy thực việc gia cơng nhiều chi tiết đồng thời, chi tiết gá bàn tròn nằm ngang trải nhiều vị trí liên tiếp Máy nhiều trục nằm ngang GVC TS Hồng Minh Trí Trang Máy gồm nhiều trục bố trí xung quanh trục nằm ngang, chi tiết gá trục Loại máy dung để gia công chi tiết nhỏ Máy tiện đứng nhiều trục Các đầu mang dụng cụ khơng bố trí xung quanh bàn máy mà xung quanh trục giữa, giúp tăng số lượng nguyên công thực máy so với máy nhiều trục xoay vịng bình thường Máy dung sản xuất hàng khối hiệu khơng gian chiếm Dây chuyền tự động Các đầu gia công bố trí dọc theo dây chuyền vận chuyển chi tiết Hệ thống vận chuyển đồng khơng đồng Chi tiết vận chuyển trực tiếp hay gá đồ gá vệ tinh Dây chuyền bố trí ổ trữ phơi trung gian cần cấu điều khiển khác để quản lý dây chuyền Dây chuyền tự động dung để chế tạo chi tiết có kích thước lớn, số vị trí gia cơng bố trí nhiều Gần dây chuyền tự động điều chỉnh để gia cơng nhiều chi tiết tương tự 1.7 NHỮNG ĐIỀU CẦN LƢU Ý KHI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO Khi định đường dây tự động cách tốt để thực sản xuất, cần lưu ý điều sau: - Ai chế tạo đường dây tự động? Tự làm hay đặt hãng chế tạo? - Hình dạng, kích thước trọng lượng vật liệu - Độ xác u cầu - Trình tự cơng nghệ - Năng suất - Dạng hệ thống vận chuyển - Phương pháp gá đặt chi tiết gia công - Phương pháp định hướng nạp phôi lắp ráp - Độ tin cậy dây chuyền, máy móc riêng biệt băng tải vận chuyển phôi - Khả trữ phôi trung gian - Dễ bảo trì - Đặc điểm điều khiển - Khơng gian xưởng có - Mức độ linh hoạt cần thiết gia công sản phẩm khác - Giá ban đầu dây chuyền - Chi phí vận hành dụng cụ Có hai xu hướng xây dựng đường dây tự động:  Sử dụng máy cơng cụ tiêu chuẩn sẵn có : dùng máy cơng cụ thiết bị liên quan vốn có tiêu chuẩn hoá để dựng nên dây chuyền phục vụ mục đích cụ thể cho xí nghiệp Ưu điểm: tái sử dụng máy sẵn có, đễ bảo trì, sửa chữa Nhược điểm: chi tiết gia công phải đơn giản kích thước nhỏ  Đặt hàng cho nhà chế tạo theo yêu cầu: thông thường nhà máy yêu cầu đưa số phương án Các phương án thiết kế dựa sản phẩm nhà máy có hay dựa kinh nghiệm họ Khi phương án thiết kế chấp thuận, nhà máy thực việc thiết kế chi tiết Kết máy phải xây dựng theo nguyên tắc “block xây dựng”, nghĩa dây GVC TS Hồng Minh Trí Trang 10