-Kết quả mụ phỏng

Dưới đõy là một số hỡnh ảnh lấy từ chương trỡnh mụ phỏng kết cấu và động học của hệ thống MĐTP hàn đường trũn.

Hỡnh 3.14- Tiến hành hàn.

Với cỏch làm tương tự trờn, dưới đõy là một số kết quả nghiờn cứu mụ phỏng kết cấu và động học ĐGH bỏn tựđộng hàn nối ống trụ với bớch trũn trong hệ thống MĐTP

(hỡnh 3.16 đến 3.19).

Hỡnh 3.16- Hệ toạđộ và gỏ lắp phụi.

Hỡnh 3.18- Chuyển động chớnh hàn đường trũn.

3.4- Nghiờn cứu, tớnh toỏn thiết kế mụ phỏng kết cấu và động học ĐGH chuyển động thẳng hàn kết cấu hộp

3.4.1- Cụng nghệ hàn cỏc đoạn thẳng

Nhiệm vụ của hệ thống hàn: cần hàn (dựng hàn MAG) trờn phụi kết cấu hộp chữ

nhật cỏc đoạn thẳng AB, CD, HG, EF song song với trục chớnh, liờn kết hàn chữ L (dày S mm, độ lớn cỏc cạnh là AD và FH mm, độ dài hộp L mm, vật liệu thộp C45). Phụi đó được hàn đớnh, nắn thẳng và được gỏ lắp sẵn sàng trờn ĐGH như hỡnh 3.20.

QUY TRèNH CễNG NGHỆ (hàn phải) như sau:

Bước 1- Gỏ lắp phụi trờn mặt phẳng bàn gỏ song song với mặt phẳng ngang OXZ (hỡnh 3.20).

Bước 2- Chuẩn bị và gõy hồ quang (mỏy hàn đó bật (đúng/khởi động) nguồn):

Động tỏc 1- Đưa mỏ hàn từ điểm chuẩn P đến điểm A (điểm bắt đầu hàn, tại đú trục điện cực vuụng gúc với mặt phẳng chứa đường hàn và song song với mặt phẳng OXZ).

Động tỏc 2- Gõy hồ quang: cho đầu điện cực tiếp xỳc với phụi hàn tại điểm A trong thời gian khoảng 1/10 giõy, rồi nhấc lờn cỏch điểm A một khoảng lhq≈ 3 mm.

Bước 3- Hàn đoạn AB:

Hỡnh 3.20-Gỏ lắp phụi trờn ĐGH để hàn đoạn thẳng AB.

Động tỏc 2- Từ A, di chuyển mỏ chạy sang trỏi (với vh hàn) thực hiện hàn đoạn thẳng AB.

Động tỏc 3- Tại B, tắt hồ quang và đưa mỏ hàn về vị trớ C với trục vuụng gúc với mặt phẳng chứa đường hàn và song song với mặt phẳng ngang OXZ; tiếp theo gõy hồ

quang tại C (tương tự nhưĐộng tỏc 2 của Bước 2).

Bước 4- Hàn đoạn CD:

Động tỏc 1- Tại C, đỏnh lệch trục mỏ hàn một gúc khoảng 75o.

Động tỏc 2- Di chuyển mỏ chạy sang phải (với vận tốc hàn) hàn đoạn thẳng CD.

Động tỏc 3- Tại D, tắt hồ quang và đưa mỏ hàn về vị trớ P.

Bước 5- Gỏ lắp (quay phụi 90o) chuyển sang mặt EFGH chuẩn bị hàn hai đoạn FE, GH:

Động tỏc 1- Quay phụi 90o chuyển sang mặt EFGH.

Động tỏc 2- Gỏ lắp phụi lờn mặt phẳng của bàn gỏ.

Bước 6- Hàn đoạn FE:

Động tỏc 1- Đưa mỏ hàn từ điểm P tới điểm F và gõy hồ quang (tương tự như

Động tỏc 2- Từ F, di chuyển mỏ chạy sang trỏi (với vh hàn) thực hiện hàn đoạn thẳng FE.

Động tỏc 3- Tại E, tắt hồ quang và đưa mỏ hàn về vị trớ G với trục vuụng gúc với mặt phẳng chứa đường hàn và song song với mặt phẳng OXZ; tiếp theo gõy hồ quang tại G (tương tự nhưĐộng tỏc 2 của Bước 2). Bước 7- Hàn đoạn GH: Động tỏc 1- Tại G, đỏnh lệch trục mỏ hàn một gúc khoảng 75o. Động tỏc 2- Di chuyển mỏ chạy sang phải (với vhhàn) hàn đoạn thẳng GH. Động tỏc 3- Tại H, tắt hồ quang và đưa mỏ hàn về vị trớ P. Bước 8- Tiếp tục hoặc kết thỳc:

Động tỏc 1- Thỏo phụi, nếu tiếp tục, quay về Bước 1, nếu kết thỳc, chuyển sang

động tỏc 2.

Động tỏc 2- Tắt nguồn và kết thỳc.

Để thực hiện tự động hoỏ ĐGH cho quy trỡnh cụng nghệ trờn, qua nghiờn cứu, tham khảo, ĐGH được thiết kế cú kết cấu như hỡnh 3.20. Đồ gỏ này cú ba bậc tự do: quay quanh OZ, tịnh tiến song song với OZ, tịnh tiến song song với OY.

3.4.2- Thuật toỏn và chương trỡnh a- Thiết lập hệ toạ độ và cỏc điểm chuẩn a- Thiết lập hệ toạ độ và cỏc điểm chuẩn

Với phụi gỏ lắp như hỡnh 3.20, hệ toạđộ thiết lập như sau (hỡnh 3.20, 3.21, .v.v.): - Điểm chuẩn của ĐGH là gốc toạ độ O nằm trờn đường tõm trục chớnh đồ gỏ và là giao điểm của đường tõm này với mặt phẳng qua mặt đầu mõm cặp. Trục OZ trựng trục chớnh đồ gỏ, hướng dương từ mõm cặp ra ngoài, trục Oy vuụng gúc với OZ theo phương thẳng đứng, hướng dương từ dưới lờn, trục OX vuụng gúc với OY và OZ, hướng dương vào trong (về phớa người vận hành hệ thống hàn bỏn tựđộng).

- Điểm chuẩn của bàn chạy dao (bàn gỏ phụi): điểm M (0, z1,- y1) Є OZY và gắn trờn bàn gỏ.

- Vị trớ phụi xỏc định bằng toạđộ zo so với gốc M (zo khoảng cỏch từ mặt đầu hộp tới mặt phẳng vuụng gúc với OZ và chứa điểm M.

- Điểm chuẩn của “dụng cụ” - điểm P, là điểm thuộc đầu điện cực hàn, cú toạđộ

xỏc định trong hệ OXYZ.

- Ban đầu, cỏc điểm trờn hộp: A, B, C, D thuộc mặt phẳng song song với OXZ và E, F, G, H thuộc mặt phẳng vuụng gúc với OXZ hoàn toàn xỏc định theo toạđộ zo và kớch thước hộp (cỏc cạnh và chiều dài hộp).

b- Xõy dựng thuật toỏn

Cỏc bước thực hiện

Bước 0- Xõy dựng cỏc thủ tục thiết kế vẽ kết cấu ĐGH.

Bước 1- Gắn hệ toạ độ và cỏc điểm chuẩn trờn ĐGH và phụi (sau khi đó vẽ kết cấu ĐGH).

Bước 2- Trong hệ OXYZ (hỡnh 3.20, 3.21) xỏc định cỏc yếu tố: - Toạđộđiểm chuẩn bàn gỏ M (0, z1, -y1). Hỡnh 3.21- Hệ toạđộ trờn ĐGH và gỏ lắp phụi. - Vị trớ phụi (trờn bàn gỏ) xỏc định bằng toạđộ zo (so với gốc M). - Toạđộđiểm A(0, z1A, y1A). - Toạđộđiểm B(0, z1B, y1B). - Toạđộđiểm C(0, z1C, y1C). - Toạđộđiểm D(0, z1D, y1D).

- Toạđộđiểm E(0, z1E, y1E). - Toạđộđiểm F(0, z1F, y1F). - Toạđộđiểm G(0, z1G, y1G). - Toạđộđiểm H(0, z1H, y1H).

- Toạđộđiểm chuẩn đầu điện cực P(0, z1P, y1P).

Bước 3- Trong hệ OXYZ thực hiện chuyển động phụ (tự động) di chuyển đầu hàn từ điểm chuẩn P đến điểm A rồi gõy hồ quang; giữđầu điện cực cỏch A đoạn lhq

khụng đổi (hỡnh 3.21).

Bước 4- Hàn (hỡnh 3.22): đỏnh lệch trục đầu hàn một gúc khoảng 75o so với OZ (trong mặt phẳng OYZ) và cố định thế hàn của mỏ hàn; ngay sau đú bàn gỏ phụi tự động thực hiện chuyển động chớnh từđiểm A sang phải (hướng ra khỏi gốc O) với tốc

độ hàn yờu cầu (vh) đến điểm B (hỡnh 3.22, 3.23 và 3.24).

Hỡnh 3.23- Đang hàn đoạn AB.

Hỡnh 3.24- Hàn xong đoạn AB.

Bước 5- Kết thỳc hàn tại B (ngắt hồ quang), bàn gỏ tự động dừng chuyển động. Tiếp theo, đưa đầu hàn (bằng tay hoặc tựđộng) tới điểm C (hỡnh 3.25).

Bước 6- Tại C, gõy hồ quang và hàn đoạn CD (hỡnh 3.24, 3.25a, b, hỡnh 3.26a, b): bàn gỏ tựđộng dịch chuyển (từ C) sang trỏi với tốc độ vh; khi mỏ hàn tới D, tắt hồ

a)

b) Hỡnh 3.25- Gõy hồ quang tại C.

Hỡnh 3.26a- Hàn đoạn CD. Hỡnh 3.26b- Hàn đoạn CD.

Bước 7- Bàn gỏ mang phụi dịch chuyển tiếp để ỏp mặt đầu phụi sỏt mặt đầu mõm cặp. Tiếp theo cỏc chấu cặp tiến vào cặp chặt phụi; cụm gỏ mõm cặp nõng phụi lờn độ

cao y* so với trục OZ (hỡnh 3.27a, b).

a) b)

Bước 8- Khi đạt độ cao y*, cụm gỏ mõm cặp quay phụi một gúc 90o, khi đú mặt phẳng EFGH song song với mặt phẳng OXZ (hỡnh 3.28a, b). Tiếp theo, cụm mõm cặp hạ phụi xuống về vị trớ như hỡnh 3.27a, rồi nhả cỏc chấu cặp; sau đú bàn gỏ mang phụi dịch chuyển ra ngoài trở vềđiểm chuẩn M (hỡnh 3.29a, b).

a) b)

Hỡnh 3.28- Đồ gỏ thực hiện chuyển động phụ quay phụi.

a) b)

Hỡnh 3.29- Mõm cặp hạ và định vị phụi lờn bàn gỏ, sau đú bàn gỏ dịch chuyển về điểm chuẩn M.

Bước 9- Di chuyển mỏ hàn từ điểm P tới điểm H, gõy hồ quang, đỏnh lệch trục

điện cực một gúc 75o và bắt đầu hàn từđiểm H đến điểm G (bàn gỏ dịch chuyển sang phải (ra ngoài). Khi hàn đến điểm G thỡ tắt hồ quang (hỡnh 3.30, 3.31 và 3.32).

Hỡnh 3.30- Gõy hồ quang tại H. Hỡnh 3.31- Bắt đầu hàn từ H.

Hỡnh 3.32- Hàn xong đoạn HG.

Bước 10- Từđiểm G, dịch chuyển mỏ hàn sang điểm E, gõy hồ quang, đỏnh lệch trục điện cực một gúc 75o và bắt đầu hàn từ điểm E đến điểm F (bàn gỏ dịch chuyển sang trỏi (vào trong). Khi hàn đến điểm F thỡ tắt hồ quang (hỡnh 3.33a), đưa mỏ hàn về điểm chuẩn P và kết thỳc (hỡnh 3.33b).

Hỡnh 3.33- Quỏ trỡnh hàn từđiểm E đến điểm F và kết thỳc.

c- Thiết lập chương trỡnh

Dựa vào thuật toỏn trờn, sử dụng phần mềm Inventor, chương trỡnh mụ phỏng kết cấu và điều khiển động học ĐGH chuyển động thẳng liờn tục như sau:

3.4.3-Kết quả mụ phỏng

Dưới đõy là một số hỡnh ảnh lấy từ chương trỡnh mụ phỏng kết cấu và động học của hệ thống MĐTP hàn đường thẳng (hỡnh 3.34, 3.35, 3.36).

Hỡnh 3.34 - Tiến hành hàn đường thứ nhất.

Hỡnh 3.36- Hàn đường hàn thứ tư.

3.5- Một số kết quả nghiờn cứu thiết kế mụ phỏng kết cấu và động học ĐGH hàn kết cấu phức tạp

3.5.1- Cụng nghệ hàn kết cấu phức tạp

Nhiệm vụ của hệ thống hàn: cần hàn (dựng hàn MAG) trờn phụi kết cấu phức tạp (nối ống với mặt bớch trũn và hai gõn tăng cứng), gồm cỏc đoạn cong (trũn) và đoạn thẳng trờn mặt trước (hỡnh 3.37) và mặt sau của kết cấu.

- Cỏc đoạn cong: 1-2 và 1*-2* (mặt sau).

- Cỏc đoạn thẳng: 1-5, 1-6, 2-3, 2-4 và 1*-5*, 1*-6*, 2*-3*, 2*- 4*( mặt sau).

Hệ toạ độ chuẩn ban đầu được thiết lập như hỡnh 3.37. Trờn cơ sở khảo sỏt quy trỡnh cụng nghệ; thuật toỏn và chương trỡnh xõy dựng được, dưới đõy là cỏc kết quả

mụ phỏng kết cấu và động học của ĐGH trong hệ thống hàn MTĐP để hàn kết cấu phụi phức tạp như sau (hỡnh 3.38 đến hỡnh 3.45):

Hỡnh 3.37- Hàn kết cấu phức tạp. Hỡnh 3.38 Hỡnh 3.39 Hỡnh 3.40 Hỡnh 3.41

Hỡnh 3.42 Hỡnh 3.43

Hỡnh 3.44

Hỡnh 3.45

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Trờn cơ sở khảo sỏt quy trỡnh cụng nghệ hàn một số kết cấu đơn giản (đường thẳng, đường trũn) và kết cấu phức tạp (cú cảđường thẳng và đường trũn), Chương 3

đó nghiờn cứu thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học ĐGH tựđộng dựng cho hàn hồ quang cỏc kết cấu trờn. Cỏc kết quả chớnh gồm cú:

- Thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học ĐGH đường thẳng trờn ống trụ.

- Thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học ĐGH đường trũn nối ống với mặt bớch trũn.

- Thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học ĐGH cỏc đoạn thẳng trờn đoạn ống chữ nhật.

- Thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học ĐGH đường thẳng, đường trũn nối ống với mặt bớch trũn (kết cấu phức tạp).

KẾT LUẬN

Với đề tài: “Nghiờn cứu, tớnh toỏn, thiết kế mụ phỏng động học và kết cấu cơ khớ một số loại đồ gỏ hàn hồ quang bỏn tự động, tựđộng dựng cho hàn ống và một kết cấu phức tạp’’, tụi đó tập trung vào nghiờn cứu và giải quyết cỏc nội dung chớnh sau:

- Trờn cơ sở tỡm hiểu tổng quan về kết cấu hàn dạng ống và một số kết cấu hàn phức tạp với cỏc tư thế hàn tương ứng, trong đú tập trung phõn tớch cỏc dạng đường hàn cơ bản là đường thẳng, đường trũn, elớp.

- Tiếp theo tỡm hiểu tổng quan vềĐGH kết cấu ống và một số kết cấu phức tạp,

đó xỏc định được cỏc đặc điểm chớnh của ĐGH vạn năng và ĐGH chuyờn dựng.

- Thụng qua việc làm rừ cỏc khỏi niệm vềhàn hồ quang bỏn tựđộng, tự động,

đó phõn tớch được bản chất của cỏc thống số chế độ hàn và cỏc thao tỏc hàn (kỹ thuật hàn) trong hệ thống hàn bỏn tựđộng và hệ thống hàn tựđộng (ĐGH đảm nhận những thao tỏc nào khi hàn).

- Rỳt ra những kết luận quan trọng về đặc điểm động hỡnh học của hệ thống hàn bỏn tựđộng, tựđộng; cỏc đặc trưng cơ bản và quan trọng cũng như vai trũ của ĐGH trong cỏc hệ thống này,

làm cơ sở cho thiết kế mụ phỏng kết cấu và điều khiển động học đồ gỏ.

- Đó nghiờn cứu thiết kế mụ phỏng kết cấu, xõy dựng thuật toỏn và chương trỡnh mụ phỏng điều khiển động học một số ĐGH tự động dựng cho hàn hồ quang cỏc kết cấu trờn.

HƯỚNG NGHIấN CỨU, PHÁT TRIỂN TIẾP THEO

Do thời gian và trỡnh độ cú hạn, khi cú điều kiện, tụi đề nghị một số hướng nghiờn cứu và phỏt triển tiếp theo như sau:

- Tập trung thiết kế tối ưu cỏc kết cấu ĐGH đó mụ phỏng trong luận văn này (chẳng hạn: tăng tớnh vạn năng, sử dụng cỏc cơ cấu truyền dẫn hiệu suất cao, .v.v.), từ đú thiết kế chi tiết hệ truyền dẫn (cơ khớ hoặc cơ khớ - điện hoặc cơ khớ - thuỷ lực hoặc cơ khớ - khớ nộn, .v.v.) và hệ điều khiển tựđộng cho cỏc ĐGH này để cú thể triển khai chế tạo được.

- Nghiờn cứu khả năng kết nối của cỏc ĐGH này với cỏc trang thiết bị trong hệ

thống hàn MĐTP hay MĐRP sao cho dễ dàng, thuận tiện nhất. **************************

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]- Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đỡnh Thuyờn, Nguyễn Ngọc Thư, Hà Văn Vui, Sổ

tay Cụng nghệ Chế tạo mỏy, Nhà Xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội - 1979.

[2]- GS, TS Trần Văn Địch, PGS. TS. Lờ Văn Tiến, PGS. TS. Trần Xuõn Việt, Đồ

gỏ Cơ khớ hoỏ và Tựđộng húa, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội - 2004.

[3]- GS, TS Trần Văn Địch, Đồ gỏ Cơ khớ và Tự động húa, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội - 2007.

[4]- GS, TS Trần Văn Địch, Đồ gỏ (Giỏo trỡnh cho sinh viờn Cơ khớ thuộc cỏc hệ

đào tạo), Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội - 2009.

[5]- GS, TS Trần Văn Địch, ATLAS Đồ gỏ, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội - 2005.

[6]- GS.TS. Trần Văn Địch, Đồ gỏ gia cụng cơ, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 2006.

[7]- Nguyễn Quang Hưng, Giỏo trỡnh Đồ gỏ, Nhà Xuất bản Hà Nội, 2009.

[8]- E. Paul Decarmo, J.I. Black, Ronal A. Koser, Materials and Processes in Manufacturing, Eighth Edition, Prentice-Hall International, 1977.

[9]- John A. Schey, Introduction to ManufacturingProcesses, Third Edition, New York-London, 2000.

[10]- ASM handbook Vol.6: Welding, Brazing and soldering, ASM International, 1993.

[11]- Tiờu chuẩn AWS C1.1 Recommended practices for resistance welding, American Welding Society, 1966.

[12]- Welding handbook processes Vol.2, American Welding Society, 1997. ---