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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VĂN TÍN 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 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng – 1/ 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VĂN TÍN 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 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: PGS TS Đinh Minh Diệm Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu dịng xe tơ tải ben thaco 1.1.1 Giới thiệu dòng Xe Forland Ben gồm loại sau: 1.1.2 Giới thiệu dòng xe Auman 1.1.3 Sản lượng sản xuất xy lanh thủy lực 1.2 Cấu tạo xy lanh xe tải 1.2.1 Bản vẽ tổng thể xy lanh 1.2.2 Các phận xy lanh 1.2.3 Các chi tiết xy lanh 1.2.4 Định mức vật tư xy lanh thủy lực 10 1.3 Các loại xy lanh chế tạo 13 1.3.1 Xy lanh 190 x 970 13 1.3.2 Xy lanh 160 x 620 14 1.3.3 Xy lanh 140 x 570 15 1.3.4 Xy lanh 120 x 470 15 1.3.5 Xy lanh 63 x 470 16 1.4 Quy trình thực chế tạo xy lanh thủy lực 17 1.4.1 Hàn ống dầu hồi 17 1.4.2 Hàn cụm thân Xylanh thủy lực 17 1.4.3 Hàn cụm thân Xylanh thủy lực 18 1.4.4 Hàn cụm thân Xylanh thủy lực 19 1.4.5 Lắp ghép cụm piston Xylanh thủy lực 20 1.4.6 Lắp ghép cụm nắp ty ben Xylanh thủy lực 21 1.4.7 Lắp ghép cụm cần ty Xylanh thủy lực 22 1.4.8 Lắp ghép hoàn thiện Xylanh thủy lực 23 1.5 Dây chuyền hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực 23 1.5.1 Ưu điểm dây chuyền hàn 24 1.5.2 Nhược điểm dây chuyền hàn : 25 1.6 Chọn công việc để thiết kế, trang bị công nghệ 25 1.7 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 2.1 Lý thuyết hàn hồ quang bán tự động tự động 27 2.1.1 Hàn bán tự động hàn tự động 27 2.1.2 Hàn hồ quang tự động bán tự động môi trường khí bảo vệ 28 2.1.3 Hàn hồ quang điện cực lõi thuốc - FCAW tự động bán tự động 33 2.1.4 Robot hàn 34 2.2 Cơ sở lý thuyết hệ thống truyền động khí nén 36 2.2.2 Tính tốn truyền động hệ thống khí nén 38 2.2.3 Các phần tử điện khí nén 46 2.2.4 Sơ đồ mạch điện khí nén: 49 2.3 Cơ sở lý thuyết điều khiển PLC 55 2.3.1 Khái quát PLC 55 2.3.2 Cấu trúc bên PLC 56 2.3.3 Nguyên lý hoạt động PLC 56 2.3.4 Đánh giá ưu điểm nhược điểm PLC 57 2.4 Kết luận chương 57 CHƯƠNG 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CƠNG NGHỆ CHO Q TRÌNH HÀN MẶT BÍCH VỚI ỐNG XY LANH XE TẢI BEN 58 3.1 Các yêu cầu đặt chọn, thiết kế trang bị công nghệ 58 3.2 Chọn phương án trang bị công nghệ 58 3.3 Chọn, tính tốn thiết kế trang bị cơng nghệ 59 3.3.1 Trang bị cấu kẹp ống xylanh 62 3.3.2 Cơ cấu quay ống xylanh 67 3.3.3 Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực 70 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 74 KẾT LUẬN 76 KẾT QUẢ 76 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN 78 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên Trang Hình1-1: Hình ảnh loại xe FLD1000 Hình1-2 : Hình ảnh loại xe FTD1250 Hình1-3 : Bản vẽ kích thước tổng thể xylanh thủy lực Hình1- 4: Bản vẽ quy trình gia cơng cụm thân xylanh Hình1-5 : Bản vẽ quy trình gia cơng mặt đầu thân xylanh Hình1- 6: Bản vẽ quy trình gia cơng cụm thân xylanh Hình1-7: Hình ảnh chi tiết xylanh thủy lực Hình1-8: Hình ảnh Xy lanh thủy lực 13 Hình1-9: Hình ảnh Xy lanh thủy lực 190 x 970 13 Hình1-10: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 190 x 970 13 Hình1-11: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 160 x 620 14 Hình1-12: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 140 x 570 15 Hình1-13: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 120 x 470 15 Hình1-14: Bản vẽ kích thước xylanh thủy lực 63 x 470 16 Hình1-15: Hình ảnh chi tiết cụm ống dầu hồi 17 Hình1-16: Hình ảnh chi tiết cụm thân Xylanh thủy lực 18 Hình1-17: Hình ảnh chi tiết cụm thân xylanh thủy lực 18 Hình1-18: Hình ảnh chi tiết cụm thân xylanh thủy lực 19 Hình1-19: Hình ảnh chi tiết cụm piston lực xylanh thủy lực 20 Hình1-20: Hình ảnh chi tiết cụm nắp ty ben xylanh thủy lực 21 Hình1-21: Hình ảnh chi tiết cụm cần ty xylanh thủy lực 22 Hình1-22: 23 Hình 2-2: Hình ảnh cụm chi tiết xylanh thủy lực Một số hình ảnh cơng việc cơng nhân thực thủ công Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ Phân loại phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ Hình 2-3: Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn TIG: 29 Hình 2-4: Mơ tả cấu tạo mỏ hàn TIG 30 Hình 2-5: Mơ tả ngun lý hàn phương pháp hàn TIG: 30 Hình 2-6: Mơ tả thiết bị hàn MIG/MAG 30 Hình 2-7: Mơ tả ngun lý cấu tạo thiết bị hàn MIG/MAG 31 Hình 2-8: Mơ tả thiết bị hàn FCAW 33 Hình1-23: Hình 2-1: 24 28 29 Số hiệu Tên Trang Hình 2-9: Mô tả nguyên lý hàn phương pháp hàn FCAW 33 Hình 2-10: Ứng dụng hàn hồ quang điện cực lõi thuốc 34 Hình 2-11: Robot hàn điểm 36 Hình 2-12: Robot hàn đường 36 Hình 2-13: Hệ thống truyền động khí nén 37 Hình 2-14: Truyền động piston – xilanh 37 Hình 2-15: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển phần tử 38 Hình 2-16: Tiết diện thay đổi đột ngột 39 Hình 2-17: Tiết diện gãy khúc 40 Hình 2-18: Tiết diện uốn cong 40 Hình 2-19: Ống phân nhánh 40 Hình 2-20: Ống hợp dịng 41 Hình 2-21: Chiều dài tương đương 42 Hình 2-22: Máy nén kiểu piston 43 Hình 2-23: Các loại bình trích chứa khí nén 44 Hình 2-24: Bộ lọc khí 44 Hình 2-25: Van lọc khí 45 Hình 2-26: Van điều chỉnh áp suất 45 Hình 2-27: Van tra dầu 45 Hình 2-28: Ký hiệu cơng tắc 46 Hình 2-29: Nút nhấn ký hiệu 46 Hình 2-30: Ký hiệu rơle đóng mạch 47 Hình 2-31: Rơ le điều khiển 47 Hình 2-32: Rơle thời gian tác động muộn 47 Hình 2-33: Rơle thời gian nhả muộn 48 Hình 2-34 Cơng tắc hành trình điện – 48 Hình 2-35 Ký hiệu van điện từ mạch 48 Hình 2-36 Ký hiệu van điện từ 3/2 khơng trì 48 Hình 2-37 Ký hiệu van điện từ 5/2 khơng trì 49 Hình 2-38 Ký hiệu van điện từ 3/2 tác động tay 49 Hình 2-39 Các loại liên kết AND, OR, NOT mạch điện 50 Hình 2-40 Duy trì trạng thái mạch 51 Số hiệu Tên Trang Hình 2-41 Sơ đồ mạch khí nén cấu đóng gói sản phẩm 51 Hình 2-42 Hệ thống điều khiển điện khí nén 51 Hình 2-43 Biểu đồ trạng thái sơ đồ mạch khí nén 52 Hình 2-44 Mạch điều khiển với tiếp điểm tự trì 53 Hình 2-45 Biểu đồ trạng thái mạch khí nén 53 Hình 2-46 Mạch điều khiển tự trì với rơle thời gian tác động muộn 53 Hình 2-47 Biểu diễn hệ đảo tầng số tầng 54 Hình 2-48 54 Hình 2-50 Biểu diễn hệ đảo tầng số tầng PLC Mitsubishi đóng ngắt contactor điều khiển động xuất tín hiệu cấp cho biến tần Cấu trúc PLC Hình 3-1: Hình máy hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực 60 Hình 3-2: 61 Hình 3-5: Hình cấu trúc máy hàn mặt bích vào ống xy lanh thủy lực Các phận máy hàn bán tự động hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực Kích thước máy hàn bán tự động hàn mặt bích vào ống xylanh thủy lực Sơ đồ kẹp chặt chuẩn mặt phẳng Hình 3-6: Sơ đồ tính lực kẹp lắp chi tiết mâm cặp 63 Hình 3-7: Mâm cặp kẹp chặt ống xylanh điều khiển tay 64 Hình 3-8: Sơ đồ truyền động cho mâm cặp 64 Hình 3-9: Cụm cấu chống tâm ống xylanh 65 Hình 3-10: Kích thước cụm cấu chống tâm ống xylanh 65 Hình 3-11: Các chi tiết cụm cấu chống tâm ống xylanh 65 Hình 3-12: Kết cấu gối đỡ 66 Hình 3-13: Kích thước cụm gối đỡ 66 Hình 3-14: Các chi tiết cụm gối đỡ 66 Hình 3-15: Cụm cấu xoay ống xylanh 67 Hình 3-16: Kích thước cụm cấu xoay ống xylanh 67 Hình 3-17: Hình chi tiết cụm cấu xoay ống xylanh 68 Hình 3-18: Xe tải FORLAND BEN: FLD800-4WD Tổng thể hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Kích thước chi tiết cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực 71 Hình 2-49 Hình 3-3: Hình 3-4: Hình 3-19: Hình 3-20: 55 56 61 62 63 72 72 Số hiệu Tên Kích thước cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Các chi tiết cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Máy hàn nối mặt bích vào ống xylanh thủy lực Trang Mặt bích hàn nối vào ống xylanh thủy lực Mặt bích gá mâm cặp để định vị quay tròn hàn nối vào ống xylanh thủy lực Mặt bích đế nắp hàn nối vào ống xylanh thủy lực 74 Hình 3-27: Các xylanh thủy lực gia cơng hồn chỉnh 75 Hình 3-28: Cơ cấu kẹp đỡ phơi 76 Hình 3-29: Cụm máy hàn 76 Hình 3-30: Ống xylanh hàn gá mặt bích gáp lắp định vị vào cụm kẹp xoay ống xylanh máy hàn 77 Hình 3-31: Cụm thiết bị hàn hàn nối ống xylanh vào mặt bích 77 Hình 3-21: Hình 3-22: Hình 3-23: Hình 3-24: Hình 3-25: Hình 3-26: 72 73 74 75 75 DANH MỤC BẢNG Số hiệu Tên Trang Bảng 1-1 Thông số kỹ thuật xe FLD1000 Bảng 1-2 Thông số kỹ thuật xe FTD1250 Bảng 1-3 Kết sản xuất loại Xy lanh thủy lực xe Bảng 1-4 Kết sản xuất loại Xy lanh thủy lực xe Auman, Foland Nhà mày Thép năm 2018 Bảng 1-5 Kết sản xuất loại Xy lanh thủy lực xe Auman, Foland Nhà mày Thép năm 2019 Bảng 1-6 Bảng kê chi tiết xylanh thủy lực (Ф120x470) Bảng 1-7 Bảng định mực vật tư xylanh thủy lực (Ф120x470) 11 Bảng 1-8 Bảng xylanh thủy lực 190 x 970 13 Bảng 1-9 Bảng xylanh thủy lực 160 x 620 14 Bảng 1-10 Bảng xylanh thủy lực 140 x 5700 15 Bảng 1-11 Bảng xylanh thủy lực 120 x 470 16 Bảng 1-12 Bảng xylanh thủy lực 630 x 470 16 Bảng 1-13 Bảng nêu trình tự cơng việc hàn ống dầu hồi 26 Bảng 1-14 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo 17 Bảng 1-15 Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực 17 Bảng 1-16 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 18 Bảng 1-17 Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực 18 Bảng 1-18 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 19 Bảng 1-19 Bảng trình tự hàn cụm thân xylanh thủy lực 19 Bảng 1-20 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 19 Bảng 1- 21 Bảng trình tự lắp ghép cụm piston xylanh thủy lực 20 Bảng 1-22 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 20 Bảng 1-23 Bảng trình tự lắp ghép cụm nắp ty ben xylanh thủy lực 21 Bảng 1-24 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 21 Bảng 1-25 Bảng trình tự lắp ghép cụm cần ty xylanh thủy lực 22 Bảng 1-26 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 22 Bảng 1-27 Bảng trình tự lắp ghép hồn thiện xylanh thủy lực 23 Bảng 1-28 Bảng kiểm tra chất lượng cảnh báo sai lỗi 23 Bảng 1-29 Bảng kê bước qui trình chọn để thiết kế, 25 Bảng 1-30 Bảng kê nội dung công việc bước 26 Bảng 3-1 Bảng kê chọn phương án thiết kế công nghệ cho 58 74 - Khi máy hàn hết hành trình dừng lại, ta tiếp tục lắp ống xy lanh thủy lực gắn mặt bích tiếp tục hàn 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Như vậy, sở đặt dây chuyền hàn ống xylanh thủy lực xe Tải Ben, sở phân tích qui trinh cơng việc thực hiện, phân tích phương án chọn, thiết kế trang bị cơng nghệ, ta chọn tính tốn thiết kế Trang bị Công nghệ bước qui trình hàn ống xylanh thủy lực xe sau: Trang bị cấu kẹp ống xylanh bước 2-4 Thiết kế cấu quay ống xylanh kẹp cứng vững bước 2-4 Trang bị thiết bị hàn mặt bích vào ống xylanh bước 2-4 Một số hình ảnh máy hàn sản phẩm hàn thực tế sau cải tiến: Hình 3-23: Máy hàn nối mặt bích vào ống xylanh thủy lực Đường hàn nối ống xylanh mặt bích Hình 3-24: Mặt bích hàn nối vào ống xylanh thủy lực 75 Hình 3-25: Mặt bích gá mâm cặp để định vị quay tròn hàn nối vào ống xylanh thủy lực Hình 3-26: Mặt bích đế nắp hàn nối vào ống xylanh thủy lực Hình 3-27: Các xylanh thủy lực gia cơng hồn chỉnh 76 KẾT LUẬN KẾT QUẢ - Đã nghiên cứu dây chuyền hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải có trước (các cơng việc dây chuyền thực thủ cơng) tìm hạn chế dây chuyền hàn như: Gá lắp mặt bích vào ống xy lanh để hàn, trình hàn phải có thêm người thợ phụ xoay trịn ống xy lanh, … - Nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tiến Qui trình cơng nghệ hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải: + Đã chọn ứng dụng Robot hàn máy hàn FCAW bước qui trình hàn mặt bích vào ống xylanh xe tải bước – (XEM BẢNG 1-30) + 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 bước 2-4 (XEM BẢNG 1-30) + Đã tính tốn, thiết kế hệ thống cấu quay ống xylanh bước từ thủ cơng sang bán tự động; hàn hồn thiện bích vào ống xylanh thủy lực bước 2-4 (XEM BẢNG 1-30) - Các kết nghiên cứu ứng dụng Cơng ty Cổ phần Ơ tơ Chu Lai Trường Hải: Hình 3-28: Cơ cấu kẹp đỡ phơi Hình 3-29: Cụm máy hàn 77 Ụ chống tâm phơi Mâm cặp phơi Hình 3-30: Ống xylanh hàn gá mặt bích gáp lắp định vị vào cụm kẹp xoay ống xylanh máy hàn Ống xylanh Mối hàn nối Hình 3-31: Cụm thiết bị hàn hàn nối ống xylanh vào mặt bích Mặt bích 78 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN Nhược điểm trước cải tiến Hiệu mang lại sau cải tiến - Thao tác thủ công  Năng suất thấp - Thực hàn tự động, bán tự động  Năng suất cao - Chất lượng thẩm mỹ mối hàn phụ - Chất lượng mối hàn đảm bảo, đường hàn thuộc vào kinh nghiệm, tay nghề cơng đều, đẹp có độ thẩm mỹ cao nhân - Ảnh hưởng đến sức khỏe cơng nhân - Giảm ảnh hưởng khói hàn đến sức khỏe, giảm sức lao động công nhân - Đảm bảo an tồn q trình thao tác - Khơng an tồn q trình thao tác - Chưa có tính Cơng nghệ dây - Dây chuyền hàn có tính Cơng nghệ cao chuyền HƯỚNG 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 hồn tồn 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 hồn thiện 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Chí Đức (2000), Kỹ thuật điều khiển Simatic S7-200, Nxb Khoa học & Kỹ thuật [2] Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng (2007), Điều khiển Logic PLC, Nxb KHTN & CN Hà Nội [3] Lê Văn Hiền, Tô Thanh Tuần (2012), Giáo trình hàn, Nxb Xây dựng [4] Nguyễn Ngọc Phương (2007), Điều khiển hệ thống khí nén, NXB Giáo Dục [5] Nguyễn Ngọc Phương (2007), Điều khiển hệ thống thủy lực, NXB Giáo Dục [6] Nguyễn Phương, Nguyễn Thị Phương 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] Dương 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 ... bích vào ống xylanh thủy lực Các chi tiết cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực Máy hàn nối mặt bích vào ống xylanh thủy lực Trang Mặt bích hàn nối vào ống xylanh thủy. .. Bảng 3-6 Tên gọi chi tiết cụm mỏ hàn hệ thống hàn tự động mặt bích vào ống xylanh thủy lực 71 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG NỐI MẶT BÍCH VỚI ỐNG XY LANH THỦY LỰC Học viên: Võ Văn Tín Chuyên... bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực, hàn kín ống xy lanh thủy lực vào mặt bích xy lanh xe cấu quay tròn ống xy lanh thủy lực để hàn hàn mặt bích xy lanh vào ống xy lanh thủy lực Công ty Cổ phần