* Mô tả nguyên lý quá hàn TIG tự động vỏ ống xả xe máy như sau :
+ Vỏ ống xả xe máy sau khi được gia công, cắt, lốc tròn xong được lồng vào trục đặc của hệ thống gá kẹp lúc này ta ấn nút “Gá kẹp” khi đó hai piston khí nén hai bên đi vào gá kẹp đẩy hai mép của ồng được ép xát vào nhau, tiếp theo pittông khí nén phía dưới ở đầu ống được đẩy lên trên, piston khí nén phía trên tiếp theo được đẩy vào ép chặt hai đầu ống cố định, các piston khí nén này sẽ kẹp chặt chi tiết trong suốt quá trình hàn
+ Để thực hiện hàn trước tiên bật công tác điều khiển về nút „AUTO”, bật công tắc điều khiển về nút “HÀN” sau đó ta ấn công tắc nút (START) khi đó mỏ hàn được gá lắp trên giá cố định đúng vị trí theo yêu cầu( đúng vị trí bắt đầu hàn) cơ cấu nâng hạ mỏ hàn được nâng hạ nhờ một pittông khí nén vận tốc lên xuống được khống chế bằng van tiết lưu. Mỏ hàn được di chuyển với vận tốc phù hợp với tốc độ hàn nhờ dẫn động bằng động cơ và cơ cấu trục vitme tốc độ quay của động cơ được điều khiển bằng PLC và được điều chỉnh bằng chiết áp, để hàn được đường hàn từ điểm đầu đến điểm cuối chính xác ta sử dụng 2 cảm biến đặt chính xác tại các vị trí điểm bắt đầu hàn và điểm kết thúc của đường hàn để khi hàn mỏ hàn dừng đúng vị trí khi kết thúc.
+ Khi hàn xong đường hàn cơ cấu mỏ hàn sẽ được điều khiền tự động nâng lên và cụm cơ cấu mỏ hàn sẽ tự động trở về vị trí ban đầu (điểm bắt đầu hàn) + Để lấy chi tiết đã được hàn xong ra ta bật công tắc về phía nhả gá kẹp khi đó 2 piston khí nén gá kẹp hai phía nhả chi tiết ra đồng thời 2 piston khí nén gá kẹp đầu ống cũng trở về vị trí ban đầu khi đó ta lấy chi tiết đã hàn xong ra. + Để hàn chi tiết tiếp theo ta thực hiện các bước như trên.
60
Từ những nguyên lý hoạt động trên ta sẽ xây dựng thuật toán điều khiển như sau:
61
Hình 3-14 Sơ đồ khối thuật toán điều khiển Mô tả thuật toán
Khi bật công tắc nguồn hệ thống điều khiển người sử dụng có hai lựa chọn phương thức làm việc: bằng tay hoặc tự động.
- Phương thức bằng tay có 5 thao tác có thể thực hiện thông qua các núm điều khiển và chuyển mạch 2 vị trí. Núm tiến hoặc lùi đầu hàn dùng 2 núm tự nhả. Nếu ấn núm “Tiến” thì đầu hàn tiến, nhả tay thì đầu hàn dừng tiến. Nếu ấn núm “Lùi” thì đầu hàn lùi, nhả tay thì đầu hàn dừng lùi. Nếu bật chuyển
62
mạch 2 vị trí về “Nâng” thì cơ cấu nâng phôi, về “Hạ” thì cơ cấu hạ phôi.
Nếu bật chuyển mạch 2 vị trí về “Đẩy” thì cơ cấu đẩy phôi vào vị trí bắt đầu kẹp, nếu về “Thụt” thì cơ cấu sẽ rời khỏi vị trí kẹp phôi. Nếu bật chuyển
mạch 2 vị trí về “Ép” thì 2 piston sẽ ép phôi (từ hai phía), nếu về “Nhả” thì cơ cấu sẽ nhả phôi.
- Phương thức tự động hệ thống sẽ hoạt động tự động hoàn toàn. Bắt đầu là nâng phôi, sau đó đến đẩy phôi vào vị trí kẹp, khi đến vị trí kẹp 2 piston sẽ ép phôi từ hai phía để tạo thành mép hàn, tiếp theo đầu hàn sẽ hạ xuống rồi gây hồ quang và đầu hàn chuyển động tính tiến hết đường hàn. Khi gặp cảm biến cuối đường hàn đầu hàn tự động nâng lên và di chuyển về đầu đường hàn, hoàn thành một chu trình hàn. Để thực hiện chu trình tiếp theo người vận hành đặt phôi vào vị trí rồi ấn nút “Start”.
63
64
Kết luận chƣơng III
Việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống điều khiền gồm có 1 động cơ không đồng bộ 3 pha/220V công suất 0,75kW và biến tần SKA 1200075 cho chuyển động dọc theo chiều dài của vỏ ống xả trên.
Để điều khiển toàn bộ hệ thống ta sử dụng bộ điều khiển bằng PLC CPM2A của hãng OMRON
Trong quá trình hàn để nhận biết được điểm bắt đầu hàn và điểm kết thúc hàn khi ta sử dụng hai cảm biến PNP một cái được lắp đặt ở vị trí bắt đầu hàn và một cái được lắp đặt ở cuối đường hàn.
Sơ đồ khối điều khiển hệ thống hàn ống xả xe máy gồm có hệ thống cơ khí gá, kẹp phôi, máy hàn, hệ điều khiển ( điều khiển) và hệ thống pittông khí nén.
Xây dựng bảng các biến đầu vào và đầu ra của PLC là rất quan trọng dựa vào đó ta thiết kế được các nút trong bảng điều khiển để phù hợp với quá trình vận hành điều khiển
Xây dựng thuật toán và viết chương trình điều khiển cho hệ thống được thực hiện theo đúng trình tự các câu lệnh để chương trình được điều khiển theo đúng nguyên lý quá trình hoạt động của hệ thống
65
Chƣơng IV
MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG HÀN TIG TỰ ĐỘNG ỐNG XẢ XE MÁY
1. Thiết kế
- Khảo sát thực tế kích thước ống xả xe máy, khuôn ép giữ ống xả, pittông…
- Tính toán các dịch chuyển trong quá trình mô phỏng + Phương án đưa phôi ống xả sau khi lốc vào vị trí hàn
+ Xác định các khoảng cách giữa chày ép với phôi hàn sau khi đưa vào vị trí của khuôn.
+ Xác định vị trí đầu chụp với khuôn và phôi ống xả + Xác định vị trí ban đầu và vị trí cuối của mỏ hàn
- Thiết kế các chi tiết bằng phần mềm mô phỏng Solid work 2013 + Bàn + Hệ thống ép giữ phôi ống xả + Hệ thống di chuyển mỏ hàn + Hệ thống nâng hạ đầu hàn + Hệ thống cảm biến + Động cơ 2. Mô phỏng
- Sử dụng phần mềm mô phỏng Solid work 2013 mô phỏng các chuyển động trong quá trình hàn ống xả xe máy…
66
Hình 4-1 Thao tác cấp phôi
+ Phôi được hai piston hai bên di chuyển vào ép hai mép chi tiết ống xả ép sát với nhau.
Hình 4-2 Thao tác kẹp phôi
+ Piston gá kẹp đầu chi tiết đi lên, sau đó piston đẩy phôi vào vị trí gá kẹp, lúc này chi tiết đã được gá lắp hoàn chỉnh chắc chắn.
67
Hình 4-3 Phôi đã đƣợc gá kẹp trong khuôn ép
+ Hệ thống điều khiển mỏ hàn di chuyển xuống điểm bắt đầu hàn
Hình 4-4 Mỏ hàn di chuyển xuống điểm bắt đầu hàn
+ Quá trình hàn được tiến hành lúc này hồ quang phát sinh mỏ hàn bắt đầu di chuyển với tốc độ phù hợp với tốc độ hàn đến điểm kết thúc gặp cảm biến cuối đường hàn mỏ hàn sẽ dừng lại lúc này hồ quang sẽ tắt, sau đó mỏ
68
hàn di chuyển lên trên và trở về vị trí ban đầu gặp cảm biến đầu đường hàn và dừng lại ở vị trí đó.
Hình 4-5 Mối hàn đã đƣợc thực hiện xong
+ Sau khi mỏ hàn về vị trí ban đầu các piston kẹp chi tiết trở về vị trí ban đầu và chi tiết được tháo ra khỏi khuôn ép và quá trình hàn được thực hiện xong. Để hàn chi tiết tiếp theo quá trình trên được lặp lại.
69
Toàn bộ hoạt động của quá trình hàn đƣợc mô phỏng bằng video thông qua phần mềm thiết kế chuyên dụng Solidworks 2013.
Kết luận chƣơng IV
Trong chương này tác giả đã mô phỏng được toàn bộ quá trình hàn ống xả xe máy tự động bao gồm các thao tác cấp phôi, nâng phôi, đẩy phôi, kẹp phôi, lùi cơ cấu đẩy phôi, hạ cơ cấu nâng phôi, hạ mỏ hàn, hàn, kết thúc hàn, nâng mỏ hàn, lùi mỏ hàn về vị trí ban đầu, tháo chi tiết hàn, …
70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận:
Sau thời gian làm luận văn dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo, PGS.TS. Bùi Văn Hạnh cùng với sự nỗ lực của bản thân, đến nay em đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp của mình với kết quả nghiên cứu như sau:
* Về mặt lý thuyết:
- Đã nghiên cứu, thiết kế hệ thống cơ khí, bao gồm phần khung, cơ cấu nâng/hạ phôi, cơ cấu đẩy/thụt phôi, cơ cấu ép/nhả phôi, cơ cấu nâng hạ đầu hàn.
- Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống điều khiển cho hàn TIG tự động ống xả xe máy điều khiển PLC, bao gồm các mạch điều khiển piston khí nén, mạch điều khiển chuyển động tịnh tiến mỏ hàn.
- Đã xây dựng được thuật toán điều khiển, thuật toán đảm bảo tính khả thi với thời gian hàn là hợp lý nhất.
- Đã viết được chương trình điều khiền tích hợp trên PLC, chương trình điều khiển ngắn gọn nhưng vẫn đảm bảo đầy đủ các tính năng yêu cầu.
- Đã mô phỏng thành công hoạt động của hệ thống bằng phần mềm Solidworks 2013. Thông qua đoạn video mô phỏng tác giả đã trình bày chi tiết quá trình hoạt động của hệ thống hàn TIG tự động ống xả xe máy mà tác giả đã thiết kế.
* Về mặt thực tiễn:
- Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để chế tạo thiết bị hàn TIG tự động ống xả xe máy điều khiển bằng PLC, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm cho các doanh nghiệp sản xuất, tạo điều kiện cạnh tranh với sản phẩm ống xả nhập ngoại, tiến tới nâng cao tỷ lệ nội địa hóa các sản phẩm xe gắn máy.
71
- Việc nghiên cứu tự động hóa quá trình hàn ống xả xe máy bằng PLC có ý nghĩa rất lớn cho công tác đào tạo sinh viên chuyên ngành công nghệ hàn, cơ điện tử, giúp cho sinh viên có kỹ năng thực tiễn trong việc thiết kế, chế tạo các sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam.
2. Kiến nghị:
Việc xây dựng thuật toán, viết phần mềm điều khiền và phần mô phỏng cần phải nghiên cứu sâu hơn nữa để kết nối giao diện với máy tính để lập trình điểu khiển.
Với kết quả này cho phép tiếp tục nghiên cứu phát triển, chế tạo ra các hệ thống hàn tự động khác bằng PLC. Muốn vậy, cần phải có thêm thời gian và sự đầu tư nghiên cứu mức độ cao hơn nữa. Rất mong được sự góp ý kiến xây dựng của các Thầy và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn, đó sẽ là những kinh nghiệm, tri thức hết sức quý báu giúp em trong công việc thực tế sau này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Văn Hạnh đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn
động cơ khí - NXB Giáo dục - 2005
[2] Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy - Cơ sở công nghệ chế tạo máy - NXB Khoa học kỹ thuật - 2008
[3] Ngô Lê Thông , Công nghệ hàn điện nóng chảy – tập 1, NXB KHKT, Hà Nội 2004.
[4] Ngô Lê Thông , Công nghệ hàn điện nóng chảy – tập 2, NXB KHKT, Hà Nội 2007.
[5] Trần Văn Địch, Đồ gá cơ khí và tự động hóa, NXB KHKT, Hà Nội 2005.
[6] Mai Xuân Vũ, Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC, NXB Trẻ, 2004. [7] Control Technics, SK Getting started guide, Catalogue
[8] Nguồn tài liệu khai thác qua Internet: