Nghiên cứu, khảo sát phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng của các loại đồ gá bán tự động, tự động dùng trong hàn hồ quang

7 Trước thực tế đó, tôi đã được giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu, khảo sát, phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng của các loại đồ gá bán tự động, tự động dùng trong hàn hồ quang “ để gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Họ và tên tác giả luận văn: PHẠM QUANG CẦU

Tên đề tài luận văn:

NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA CÁC LOẠI ĐỒ GÁ BÁN

1

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm hiểu

và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo

vệ luận văn Thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và cho đến nay chưa hề

được công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây

Hải Dương, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Phạm Quang Cầu

2

Lời cảm ơn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành:

Thầy hướng dẫn: GVC, TS Nguyễn Ngọc Thành đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ

tác giả hoàn thành luận văn này

Bộ môn Hàn - CNKL, Viện Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn của tác giả được hoàn thành đúng thời hạn

Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp

đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Hải Dương, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Phạm Quang Cầu

3

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU ………

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN ……… ………

1.1- Tổng quan về đồ gá hàn ……….

1.1.1- Một số khái niệm cơ bản về đồ gá hàn … ………

1.1.2- Ứng dụng đồ gá để chế tạo các sản phẩm và kết cấu hàn

1.2- Lợi ích của việc sử dụng đồ gá hàn và xu hướng phát triển …

1.2.1- Lợi ích về mặt kỹ thuật ……… ………

1.2.2- Lợi ích về mặt kinh tế ………….……… ………

1.2.3- Xu hướng phát triển ……… ………… ………

1.3- Phạm vi nghiên cứu ……… ………

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ………

CHƯƠNG 2- NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒ GÁ BÁN TỰ ĐỘNG, TỰ ĐỘNG DÙNG TRONG HÀN HỒ QUANG ………

2.1- Mục đích, phương pháp nghiên cứu ……… …………

2.1.1- Mục đích nghiên cứu……… …………

2.1.2- Phương pháp nghiên cứu ………

2.2- Phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng ĐGH ………

2.2.1- Phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng…… ………

2.2.2- Phân loại đồ gá hàn ……… …

2.3- Mã hoá đồ gá hàn ……….……

2.3.1- Nguyên tắc và quy ước mã hoá ………….………….….… …

2.3.2- Mã hoá đồ gá hàn theo sơ đồ phân loại ……… ………

06

08

08

08

22

29

29

29

30

31

31

32

32

32

32

33

33

51

57

57

57

4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ………

CHƯƠNG 3- NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ

CHƯƠNG TRÌNH TRUY CẬP ĐỒ GÁ HÀN PHỤC

VỤ CHO THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SẢN XUẤT …

3.1- Mục đích, phương pháp nghiên cứu ………

3.1.1- Mục đích nghiên cứu……….………

3.1.2- Phương pháp nghiên cứu ……… ………

3.2- Xây dựng cơ sở dữ liệu, thuật toán và chương trình truy cập

6

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sản xuất cơ khí, đồ gá là một loại trang thiết bị cơ bản và quan trọng không thể thiếu được Nhờ có đồ gá mà hiệu quả khai thác, sử dụng các máy gia công được tận dụng tối đa; đồ gá sẽ làm tăng khả năng công nghệ trên các thiết bị, máy gia công lên gấp nhiều lần Ngoài ra, đồ gá còn giúp việc nâng cao và ổn định chất lượng gia công các sản phẩm cơ khí (độ chính xác, độ nhám bề mặt, v.v.); tăng năng suất, cải thiện điều kiện làm việc cho người thợ

Đồ gá hàn (ĐGH) là một dạng của đồ gá cơ khí, ngoài những đặc điểm cơ bản

và hiệu quả như đồ gá cơ khí, ĐGH còn có những đặc điểm riêng do đặc thù của công nghệ hàn quyết định

Với sự phát triển ngày càng phong phú, đa dạng về chủng loại, mẫu mã, kiểu dáng, v.v của các sản phẩm hàn (các kết cấu hàn), do đó các dạng ĐGH cũng được thiết kế, chế tạo và phát triển theo Tuy nhiên, do số lượng và chủng loại ĐGH ngày càng nhiều, tới mức làm cho các nhà thiết kế, chế tạo, các nhà sản xuất, nhà quản lý khó có thể kiểm soát được trong việc tìm kiếm, khai thác, bảo trì, sử dụng, các ĐGH sao cho phù hợp, hiệu quả; điều này dẫn đến sự lãng phí tiền của và công sức đầu tư ban đầu cho các nhà thiết kế, chế tạo, các doanh nghiệp

Một vấn đề nữa cũng rất cơ bản và quan trọng cần phải đề cập đến, đó là các

cơ sở đào tạo (ở các mức độ khác nhau) và nội dung đào tạo liên quan đến mảng

đề tài này còn hạn chế ở mức độ nhất định, chưa có tính hệ thống và chưa định hướng phù hợp cho người học Cũng do sự phát triển quá nhanh của các loại đồ gá

cơ khí nói chung và ĐGH nói riêng, đã làm cho họ, những người học, nhiều khi cảm thấy choáng ngợp, thậm chí lạc phương hướng trong quá trình học tập,

nghiên cứu chuyên sâu về mảng đồ gá (không phân biệt được đồ gá - đó là loại

gì? được thiết kế trên cơ sở kỹ thuật và công nghệ hàn nào? v.v.)

7

Trước thực tế đó, tôi đã được giao nhiệm vụ:

“Nghiên cứu, khảo sát, phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng của các

loại đồ gá bán tự động, tự động dùng trong hàn hồ quang “

để giải quyết và đáp ứng phần nào các nhu cầu trên

Để có thể hoàn thiện được đề tài này, ngoài nỗ lực, cố gắng của bản thân, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ trong Bộ môn Hàn - CNKL, Viện Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện và trang bị những kiến thức cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại

Bộ môn Tác giả đặc biệt cảm ơn thầy giáo GVC, TS Nguyễn Ngọc Thành là

người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình tác giả để hoàn thiện đề tài luận văn này Trong quá trình thực hiện đề tài, tác giả đã vận dụng những kiến thức đã học

và tìm hiểu qua các tài liệu chuyên ngành liên quan Do những hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nên quá trình hoàn thiện không tránh khỏi những sai xót Tác giả mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy, cô và mọi người để đề tài được hoàn chỉnh hơn

Hà Nội ngày 25 tháng 9 năm 2011

Học viên

Phạm Quang Cầu

8

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN

1.1- Tổng quan về đồ gá hàn

1.1.1- Một số khái niệm cơ bản về đồ gá hàn

Đồ gá trong sản xuất cơ khí là những trang thiết bị công nghệ dùng để gá lắp (định vị và kẹp chặt) phôi, bán thành phẩm hay cụm phôi, cụm bán thành phẩm trên các máy móc, thiết bị gia công cơ khí (các máy công cụ, các máy gia công áp lực, các máy và thiết bị hàn, v.v.); phục vụ cho việc gia công các chi tiết máy hay cụm chi tiết Đồng thời tạo điều kiện để mở rộng khả năng công nghệ cho các máy gia công, tăng năng suất, tăng và ổn định độ chính xác gia công chi tiết

Đồ gá hàn là một loại đồ gá cơ khí dùng để gá đặt phôi, cụm phôi khi hàn

động của cụm phôi do đồ gá thực hiện

được điều khiển phối hợp với các thao

tác hàn của rô bốt và phối hợp với quá

trình điều khiển tự động các thông số

chế độ hàn Tất cả các hoạt động của

hệ thống này (quy trình công nghệ hàn

Hình 1.1- Đồ gá hàn tự động mềm

kết cấu khung) đã được điều khiển tự động bởi chương trình được lập từ trước

Hình 1.2 mô tả loại ĐGH tự động cứng (chuyên dùng) - dùng cơ cấu định vị và kẹp động bằng hệ thống các con lăn kết hợp với truyền động điện (để dẫn động),

9

thuỷ lực (để kẹp), đang hàn cụm phôi kết cấu dầm chữ I Chuyển động của cụm phôi do đồ gá thực hiện bằng việc điều khiển động cơ điện dẫn động các con lăn dài nằm ngang Các thông số

chế độ hàn được đặt trước và

điều khiển tự động

Hình 1.2- Đồ gá hàn tự động cứng

Hình 1.3 mô tả loại ĐGH tự động (chuyên dùng) hàn kết cấu nối dài các ống -

dùng cơ cấu định vị bằng hệ thống các con lăn Chuyển động của vật hàn do đồ gá

Hình 1.3- Đồ gá hàn tự động

10

thực hiện bằng việc điều khiển động cơ điện dẫn động các con lăn Các thông số chế độ hàn được đặt trước và điều khiển tự động Khi độ dài các đoạn ống tăng lên, người ta nối ghép liên tiếp từng đồ gá này lại Các con lăn có thể tự lựa (khi đường kính ống thay đổi) để tỳ sát vào bề mặt ống khi hàn Với khối lượng lớn, đồ gá này không cần cơ cấu kẹp ống mà do trọng lượng bản thân lớn, đủ để giữ ổn định các ống khi hàn

Hình 1.4 là ĐGH tự động (chuyên dùng) hàn kết cấu dầm chữ I, chữ V có khối

lượng, kích thước lớn - dùng cơ cấu định vị bằng hệ thống các “khối V” Vật hàn được cố định cùng đồ gá Khi hàn, đầu hàn thực hiện chuyển động hàn hay chuyển động chính khi hàn (là chuyển động “tạo hồ quang” để hình thành mối hàn) nhờ

Hình 1.4- Đồ gá hàn tự động chuyên dùng

điều khiển động cơ điện dẫn động hệ thống khung giàn mang các thiết bị hàn trong

đó có đầu hàn Các thông số chế độ hàn được đặt trước và được điều khiển tự

động Vật hàn được “tự kẹp” bởi chính trọng lượng bản thân.

11

Hình 1.5 là ĐGH tự động linh hoạt sử dụng hệ thống hai rô bốt, trong đó một rô

bốt làm nhiệm vụ gá lắp phôi (định vị và kẹp chặt), rô bốt còn lại thực hiện các thao tác hàn Các sản phẩm khi hàn bằng hệ thống này có hình dáng, kết cấu rất phức tạp và đa dạng; khối lượng, kích

thước cỡ trung bình và nhỏ trở xuống

Mỗi khi thay đổi sản phẩm, hệ thống

hàn này đáp ứng rất nhanh, bằng việc

lập lại chương trình hàn (điều khiển các

thông số chế độ hàn và điều khiển hai

rô bốt phối hợp với nhau thực hiện các

thao tác chuyển động và đổi hướng trục Hình 1.5- Đồ gá hàn TĐ linh hoạt

mỏ hàn khi hàn) trên máy tính

Hình 1.6 là ĐGH bán tự động,

truyền động điện - cơ khí, để hàn các

sản phẩm có khối lượng, kích thước

lớn (theo chiều ngang); đường hàn có

dạng đường tròn, e líp, các đoạn

thẳng, v.v Việc gá lắp phôi thực

hiện trên bàn gá quay (mâm cặp) Đồ

gá này thường làm việc phối hợp với

rô bốt hàn hay các tay hàn chuyên Hình 1.6- Đồ gá hàn bán tự động

dùng, khi đó chúng hợp thành một hệ thống MĐRP Hoặc cũng có thể làm việc ở

chế độ hàn tay

Hình 1.7 và 1.8 cũng là các loại ĐGH bán tự động có chức năng tương tự như

đồ gá hàn trên hình 1.6, nhưng kích thước, khối lượng vật hàn nhỏ hơn Các loại đồ

gá trên các hình 1.6, 1.7 và 1.8 cũng có thể gọi là đồ gá hàn vạn năng

12

Hình 1.9 là ĐGH cơ khí

chuyên dùng, được thiết kế,

chế tạo dựa trên các đặc

13

Hình 1.10 cũng là một dạng

ĐGH chuyên dùng, được thiết kế,

chế tạo dựa trên các đặc điểm về

Hình 1.11a, b giới thiệu các ĐGH chuyên dùng của hãng SAF, nhưng khác với

Hình 1.11a- Đồ gá hàn bán tự động

14

các đồ gá trên hình 1.9 và 1.10 ở chỗ: hàn được các sản phẩm có hình dạng, kết cấu hình trụ, hơn nữa kích thước, khối lượng lại thay đổi được trong phạm vi rộng Ngoài ra các đồ gá này có thể làm việc được với các thiết bị hàn tự động và cả chế

độ hàn tay

Hình 1.11b- Đồ gá hàn bán tự động

Hình 1.12a, b trình bày một loạt các ĐGH bán tự động chuyên dùng khác và các ứng dụng của chúng; do hãng SAF thiết kế, chế tạo Các đồ gá này chỉ làm việc với các thiết bị hàn tự động chuyên dùng và làm việc ở chế độ tự động hoàn toàn với chương trình thiết lập từ trước

Hình 1.12a- Đồ gá hàn tự động chuyên dùng

15

Hình 1.12b- Đồ gá hàn tự động chuyên dùng

Hình 1.13 giới thiệu thêm một số ĐGH bán tự động (tương tự như các đồ gá trên hình 1.6, 1.7 và 1.8), truyền động điện - cơ khí, để hàn các sản phẩm có khối lượng, kích thước từ trung bình đến lớn; đường hàn có dạng đường tròn, e líp, các đoạn thẳng, v.v Việc gá lắp phôi thực hiện trên bàn gá quay (mâm cặp) Đồ gá này thường làm việc phối hợp với rô bốt hàn hay các thiết bị hàn chuyên dùng, khi

đó chúng hợp thành một hệ thống MĐRP Hoặc cũng có thể làm việc ở chế độ hàn

tay

16

Hình 1.13- Đồ gá hàn tự động vạn năng

Hình 1.14 đưa ra một số đồ gá xoay “thông minh”, làm việc được ở các chế độ bán tự động hoặc tự động Các loại đồ gá này có hệ truyền động điện - cơ khí, để hàn các sản phẩm có khối lượng, kích thước từ trung bình đến lớn; đường hàn có dạng đường tròn, e líp, các đoạn thẳng, v.v Chương trình điều khiển được cài đặt sẵn trong bộ điều khiển của máy Việc gá lắp phôi thực hiện trên bàn gá quay

Hình 1.15a, b mô tả loại ĐGH tự động (chuyên dùng) hàn kết cấu chữ I, chữ U,

.v.v., dùng cơ cấu định vị và kẹp chặt bằng hệ thống các con lăn Chuyển động

của vật hàn do đồ gá thực hiện bằng việc điều khiển động cơ điện dẫn động các con lăn Kẹp chặt được kết hợp bằng cơ cấu cơ khí (con lăn) - thuỷ lực Các thông

18

số chế độ hàn được thiết lập trước và được điều khiển tự động Khác với các đồ gá

đã trình bày trên các hình 1.2 và 1.4, các đồ gá này được dùng trong phòng thí nghiệm

chặn hoặc hàn đính hoặc “tự kẹp” (do chính trọng lượng bản thân vật hàn tạo ra)

Những trường hợp hàn các kết cấu quan trọng, cần độ chính xác cao và để chống

lại biến dạng do nhiệt (hình 1.2 và 1.15), khi đó cần phải sử dụng các cơ cấu kẹp

cơ khí hoặc kết hợp kẹp cơ khí - thuỷ lực

- Quá trình kẹp phôi có thể diễn ra ở trạng thái “kẹp tĩnh” (giữa bộ phận kẹp

của đồ gá và phôi không có chuyển động tương đối) như trên các hình 1.9, 1.10;

19

hay ở trạng thái “kẹp động” (giữa bộ phận kẹp của đồ gá và phôi có chuyển động

tương đối) như trên các hình 1.1, 1.2, 1.15

- Hình dạng, kết cấu, kích thước ĐGH cũng rất đa dạng, phong phú, phụ thuộc vào hình dạng, kết cấu, kích thước và khối lượng sản phẩm (hình 1.16) Để hàn nối

được các đoạn ống có đường tâm thay đổi, người ta đã thiết kế các giá gá lắp để gá lắp treo từng đoạn ống nối tiếp nhau

- Các cơ cấu và hệ truyền dẫn (điện - cơ khí, cơ khí - thuỷ lực, cơ khí - khí nén, v.v.), các dạng điều khiển (bằng

trọng lượng bản thân phôi hàn

Hay hình 1.18, để hàn nối hai

ống, ngoài khối V, đồ gá còn Hình 1.16- Đồ gá hàn dạng treo

thêm cụm giá gá để gá treo ống

- Nâng cao độ chính xác, độ ổn định khi chế tạo các sản phẩm, kết cấu hàn

- Tăng năng suất, giảm cường độ lao động, cải thiện điều kiện lao động cho người thợ

- Giảm bớt sự căng thẳng và không quá phụ thuộc vào trình độ tay nghề người thợ

- Mở rộng khả năng công nghệ của thiết bị

- Bảo đảm an toàn cho thợ và trang thiết bị, máy móc

Đến đây chúng ta có thể đưa ra thêm một số khái niệm về mức độ cơ khí hoá, tự động hoá của ĐGH như sau:

Đồ gá hàn cơ khí đơn giản (thường ở trạng thái tĩnh) là những đồ gá được thiết

kế bởi các kết cấu cơ khí đơn giản, chỉ dùng cho các phương pháp hàn dùng tay để điều khiển mỏ hàn, nghĩa là người thợ trực tiếp thực hiện các thao tác hàn trên đồ

gá Việc gá lắp phôi trên đồ gá không quá phức tạp (xem các hình 1.9, 1.10,

21

1.16, 1.17 và 1.18)

Đồ gá hàn cơ khí phức tạp (thường ở trạng thái tĩnh hay động) là những đồ gá

được thiết kế bởi các kết cấu cơ khí sử dụng các bộ truyền động cơ khí, cơ khí - khí nén, cơ khí - thuỷ lực, v.v., dùng cho các phương pháp hàn dùng tay hoặc bán tự động hoặc tự động Việc gá lắp phôi trên đồ gá cần nhiều thao tác hơn ĐGH cơ khí đơn giản (xem các hình 1.7, 1.8, v.v.)

Đồ gá hàn bán tự động là những đồ gá được thiết kế bởi các kết cấu cơ khí phức

tạp hơn (các cơ cấu cơ khí, thuỷ lực, hoặc kết hợp, v.v.) Ngoài việc người thợ có thể trực tiếp thực hiện các thao tác hàn trên đồ gá (như đồ gá cơ khí), người ta có thể dùng đồ gá đó làm việc phối hợp với các thiết bị hàn (máy hàn, rô bốt hàn) thành một hệ thống hàn tự động; hoặc bản thân đồ gá đó có một số chế độ chuyển động được điều khiển tự động (ví dụ trên các hình 1.3, 1.6, 1.7, 1.8, 1.11, 1.13, v.v.)

Như vậy, so với đồ gá hàn cơ khí - đồ gá hàn bán tự động đã được nâng cao

mức độ cơ khí hoá và tự động hoá Nguyên lý và cơ cấu đồ gá được hoàn thiện; thao tác hàn, vận hành máy và điều chỉnh các thông số chế độ hàn được thực bằng

tay (người thợ phải can thiệp trực tiếp vào quá trình hàn); còn đồ gá hàn bán tự động - một số thao tác hàn và điều chỉnh các thông số chế độ hàn được thực hiện

tự động (không có sự can thiệp trực tiếp người thợ) khi hàn

Đồ gá hàn tự động là những đồ gá được thiết kế làm việc phối hợp với các thiết

bị hàn tự động (máy hàn, rô bốt hàn hay các tay hàn tự động) thành một hệ thống hàn tự động Các chuyển động của đồ gá có thể làm việc ở hai chế độ: bằng tay hoặc tự động Phôi dùng cho các đồ gá này được chuẩn bị phải đạt độ chính xác nhất định để bảo đảm độ chính xác khi gá lắp trên đồ gá, đồng thời bảo đảm điều khiển các thao tác chuyển động quỹ đạo, chuyển định hướng (các thông số động hình học) của mỏ hàn theo đúng quỹ đạo đường hàn Trên các hình 1.1, 1.2, 1.4, 1.5, 1.14 và 1.15, v.v là các đồ gá hàn tự động

22

Đồ gá hàn tự động linh hoạt là đồ gá hàn tự động ở mức độ cao; loại đồ gá này,

phôi được gá lắp trên một đồ gá đặc biệt, đó là rô bốt hoặc bằng cách ghép nối tổ hợp từ một số ĐGH vạn năng lại Bằng loại đồ gá này, có thể hàn được các kết cấu phức tạp, hướng hàn luôn thay đổi, đường hàn có dạng phức tạp, điểm hàn ở các vị trí khó hàn (xem hình 1.5, 1.30, v.v.)

1.1.2- Ứng dụng ĐGH để chế tạo các sản phẩm và kết cấu hàn

Qua nhiều ví dụ trình bày ở mục trên và các ví dụ tiếp theo dưới đây, sẽ cho thấy ĐGH đã và đang được ứng dụng rất phổ biến trong sản xuất hàn và sản xuất cơ khí Hình 1.19 là ứng dụng của đồ gá để hàn nối các đoạn ống trong công nghiệp giao thông, xây dựng

Hình 1.19- Ứng dụng ĐGH trong công nghiệp giao thông, xây dựng

Hình 1.20, 1.21 là những ứng dụng của ĐGH để hàn vỏ thùng ô tô trong sản xuất đơn chiếc, sửa chữa ô tô Ở hai ví dụ này cho thấy đồ gá được ứng dụng nhiều khi

23

trông rất “thô sơ, đơn giản”, chỉ là những khung, giàn “phẳng” làm “mặt định vị” mặt phẳng đáy vỏ thùng ô tô; nhưng cho thấy một điều là - tuỳ thuộc vào hình dáng, kết cấu hàn cụ thể, vào quy mô và điều kiện sản xuất mà thiết kế, lựa chọn được đồ gá phù hợp

Hình 1.20- Ứng dụng ĐGH vỏ thùng ô tô

Hình 1.21- Ứng dụng ĐGH vỏ thùng ô tô

25

Các sản phẩm hàn khi cần độ chính xác cao, với khối lượng, kích thước trung bình trở xuống, hình dạng đường hàn khó bảo đảm khi hàn bằng tay và ở mọi loại hình sản xuất, người ta thường sử dụng đồ gá hàn tự động làm việc trong hệ thống MĐRP Hình 1.25 là ứng dụng của ĐGH tự động hàn đáy xi lanh thuỷ lực trong

hệ thống này Tốc độ chuyển động quay của phôi được điều khiển tự động theo yêu cầu công nghệ hàn

Hình 1.25- Ứng dụng ĐGH tự động hàn đáy xi lanh thuỷ lực

Hình 1.26 là ứng dụng hệ thống rô bốt hàn để hàn cụm chi tiết máy trong chế tạo

ô tô Người ta thường dùng một số loại động cơ để dẫn động trực tiếp các chuyển động quay của đồ gá tự động; các động cơ này có thể là động cơ séc vô, động cơ bước hay động cơ xoay chiều ba pha, v.v Chúng được điều khiển tự động bằng các kỹ thuật CNC hoặc PLC

Hình 1.27 cho thấy ứng dụng đồ gá quay phân độ trong hệ thống rô bốt hàn để

26

Hình 1.26- Ứng dụng ĐGH tự động hàn cụm chi tiết máy ô tô

hàn cụm kết cấu hộp Các đường hàn trên bốn mặt của cụm kết cấu được thực hiện bởi chuyển động quay phân độ (90o) gián đoạn của đồ gá, được dẫn động bằng động cơ hộp số, điều khiển tự động theo chương trình

Hình 1.27- Ứng dụng ĐGH tự động hàn cụm kết cấu hộp

hai mặt của cụm khung được rô bốt

thực hiện kết hợp với chuyển động

quay phân độ (180o) gián đoạn của

đồ gá

Hình 1.29 giới thiệu ứng

dụng của ĐGH quay phân độ tự

động trong hệ thống nhiều rô bốt

hàn Một số đường hàn cần thực

hiện trên cụm chi tiết khung ô tô

được hai rô bốt thực hiện kết hợp

với chuyển động quay phân độ gián Hình 1.28- Ứng dụng ĐGH TĐ hàn kết cấu

28

Hình 1.30, 1.31 là ứng dụng của ĐGH tự động linh hoạt để hàn các kết cấu phức tạp, hướng hàn luôn thay đổi, đường hàn có dạng phức tạp, điểm hàn ở các vị trí khó hàn

29

Qua các ví dụ trên, có thể thấy các ĐGH được thiết kế, chế tạo và ứng dụng trong hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp thuộc lĩnh vực cơ khí Tuỳ theo các đặc điểm về hình dáng, kết cấu, kích thước, khối lượng sản phẩm; quy mô và điều kiện sản xuất thực tế mà các ĐGH được thiết kế và ứng dụng một cách phù hợp, hiệu quả

1.2- Lợi ích của việc sử dụng ĐGH và xu hướng phát triển

1.2.1- Lợi ích về mặt kỹ thuật

Về mặt kỹ thuật, việc sử dụng ĐGH đem lại rất nhiều lợi ích, điều có thể thấy rõ

là năng suất lao động, chất lượng của sản phẩm hàn được tăng lên và giữ được ổn định chất lượng trong sản xuất hàng loạt, điều kiện và môi trường làm việc của người thợ được cải thiện rõ rệt, v.v Xét về lợi ích cụ thể trong kỹ thuật, ta thấy có những lợi ích sau:

Chất lượng mối hàn đảm bảo, thể hiện ở:

- Cơ tính (độ bền: uốn, kéo, giai va đập) đạt yêu cầu

- Hạn chế được các khuyết tật (bên trong: nứt, rỗ khí, ngậm xỉ; bên ngoài: nứt, lõm co, rỗ co, cháy chân, v.v.) nằm trong phạm vi cho phép

- Các thông số liên kết hàn đạt tiêu chuẩn (hình thức mối hàn đẹp)

Chất lượng sản phẩm hàn (kết cấu hàn) đảm bảo, thể hiện ở:

- Độ chính xác về hình dáng, kích thước, về vị trí tương quan giữa các bề mặt nằm trong phạm vi dung sai cho phép

- Độ bền, độ cứng vững của cả hệ thống kết cấu hàn nằm trong phạm vi cho phép

1.2.2- Lợi ích về mặt kinh tế và tổ chức quản lý sản xuất

Khi sử dụng đồ gá, nhất là các ĐGH đã được nâng lên mức độ cơ khí hoá, tự động hoá, khi đó, năng suất, chất lượng của sản phẩm hàn được tăng lên và giữ được ổn định chất lượng trong mọi loại hình sản xuất, điều kiện và môi trường làm

30

việc của người thợ được cải thiện rõ rệt, v.v dẫn đến chu kỳ sản xuất được rút ngắn, tiết kiệm được thời gian và mọi chi phí cho sản xuất, điều tất yếu là hiệu quả kinh tế tăng lên rõ rệt

Ngoài ra, khi ứng dụng các ĐGH bán tự động và tự động hoá, sẽ góp phần tác động tích cực đến các nhà quản lý buộc phải thay đổi cách tổ chức, quản lý sản xuất hàn và sản xuất cơ khí Người thợ phải tự điều chỉnh phong cách làm việc sao cho khoa học và theo tác phong công nghiệp

1.2.3- Xu hướng phát triển

Đồ gá hàn đang được nghiên cứu, thiết kế phát triển theo các hướng sau:

Phát triển theo chức năng, nhiệm vụ:

- Đồ gá hàn được nghiên cứu thiết kế phát triển theo xu hướng ĐGH vạn năng (dùng cho gá lắp nhiều dạng sản phẩm với các kết cấu, kích thước, khối lượng khác nhau)

- Đồ gá hàn được nghiên cứu thiết kế phát triển theo xu hướng ĐGH chuyên dùng (dùng cho gá lắp các sản phẩm có cùng hình dạng, kết cấu và các kích thước nằm trong phạm vi nhất định)

Trên cơ sở nghiên cứu, thiết kế phát triển đồ gá theo chức năng, nhiệm vụ, các

nhà chuyên môn tập trung nghiên cứu, thiết kế phát triển sâu vào các mảng sau:

Nghiên cứu, thiết kế tối ưu các dạng cơ cấu truyền dẫn đồ gá, ví dụ: các cơ

cấu truyền dẫn điện - cơ khí, khí nén - cơ khí, thuỷ lực - cơ khí, hay truyền dẫn kết hợp, v.v

Nghiên cứu, thiết kế nâng cao mức độ tự động và tự động hoá linh hoạt của

đồ gá, ví dụ: nâng cao mức tiện lợi, thông minh (linh hoạt) và tin cậy của hệ

thống điều khiển

31

1.3- Phạm vi nghiên cứu

Từ việc nghiên cứu tổng quan và việc tìm hiểu các lợi ích của việc ứng dụng đồ

gá hàn; xu hướng phát triển, phạm vi nghiên cứu của đề tài sẽ là:

‘‘Nghiên cứu, khảo sát, phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng của đồ gá

bán tự động, tự động dùng trong hàn hồ quang’’

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong Chương 1, chúng tôi đã giải quyết được các nội dung cơ bản sau :

- Đưa ra được những định nghĩa cơ bản về đồ gá hàn

- Thông qua khảo sát tỷ mỷ các ví dụ, đã tổng kết được những đặc điểm chính của đồ gá hàn

- Xây dựng được một số khái niệm cơ bản về ĐGH, đó là: ĐGH tự động mềm, ĐGH tự động cứng, ĐGH cơ khí đơn giản, ĐGH cơ khí phức tạp, ĐGH bán tự động, ĐGH tự động, ĐGH tự động linh hoạt, hay các khái niệm: chuyển động chính khi hàn; “tự kẹp” khi hàn, trạng thái “kẹp tĩnh”, trạng thái “kẹp động” khi

hàn, v.v

- Khảo sát và tìm hiểu khả năng ứng dụng của các loại đồ gá hàn

Những nội dung trên sẽ làm cơ sở cho nghiên cứu các chương tiếp theo

32

CHƯƠNG 2- NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP, PHÂN

LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒ GÁ BÁN TỰ ĐỘNG, TỰ ĐỘNG DÙNG TRONG HÀN HỒ QUANG

2.1- Mục đích, phương pháp nghiên cứu

2.1.1- Mục đích nghiên cứu

Chương này nghiên cứu nhằm đạt được các mục đích sau:

- Phân tích và tổng hợp việc phân loại (xác định các tiêu chí) ĐGH của các cơ sở sản xuất, các hãng, công ty trong và ngoài nước thiết kế, chế tạo

- Trên cơ sở khảo sát thực tế, đánh giá tình hình ứng dụng các loại ĐGH tại các

cơ sở sản xuất trong nước Cụ thể là:

+ Xác định những loại ĐGH được sử dụng phổ biến trong một số lĩnh vực công nghiệp

+ Những ưu, nhược điểm của mỗi loại ĐGH

+ Hiệu quả của việc khai thác sử dụng các tính năng kỹ thuật các loại ĐGH

2.1.2- Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đặt ra, tôi đã tiến hành khảo sát thực tế tại nhiều cơ sở sản xuất (như: Nhà máy Tổ hợp Cơ Khí hạng nặng Vinashin, Nhà máy Đóng tàu Nam Triệu, Nhà máy Lilama 69-3, Công ty TNHH & TM Trường Hải, Công ty nhà thép Tuấn Lâm, Công ty Máy Nông nghiệp Việt Trung, v.v.), nhiều đại lý (như: Tập

sở cho việc phân tích, tổng hợp, phân loại và các ứng dụng của ĐGH

Với mỗi loại ĐGH, tôi tập trung vào nghiên cứu, tìm hiểu các vấn đề sau:

- Các tính năng, đặc điểm kỹ thuật, phạm vi sử dụng

- Những ưu, nhược điểm

- Hiệu quả khai thác sử dụng .v.v

Dựa vào đó làm cơ sở cho phân loại, mã hoá, xây dựng cơ sở dữ liệu, thuật toán

và chương trình truy cập ĐGH ở các nội dung tiếp theo Xa hơn, phục vụ cho tham khảo thiết kế, chế tạo và sản xuất hàn

2.2- Phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng ĐGH

2.2.1- Phân tích, tổng hợp, phân loại và ứng dụng

Trên cơ sở tập hợp một số lượng đáng kể các loại ĐGH, tôi đã khảo sát, phân chúng thành những nhóm lớn rồi phân tích những đặc điểm cơ bản nhất của từng ĐGH cụ thể, các ứng dụng của chúng, từ đó chuẩn bị cho việc phân loại Ở đây, tạm phân ra làm bốn nhóm ĐGH như sau:

- Nhóm ĐGH các kết cấu dầm tiết diện khác nhau

- Nhóm ĐGH các kết cấu ống, bồn/bể; các loại mặt bích với ống, với bồn/bể

- Nhóm ĐGH các kết cấu ống ngắn, kết cấu hộp, vỏ

- Nhóm ĐGH các kết cấu phức tạp

Dưới đây bắt đầu khảo sát chi tiết từng nhóm

a- Nhóm ĐGH các kết cấu dầm tiết diện khác nhau

Các ĐGH dầm có rất nhiều loại, chúng thuộc loại ĐGH chuyên dùng Hình dáng, kết cấu,

34

kích thước của chúng phụ thuộc

hình dáng, kết cấu, kích thước

tiết diện của từng loại dầm Ví

dụ, thường có các loại tiết diện

Hình 2.2 và 2.3 giới thiệu ĐGH dầm chữ I có kích thước nhỏ và trung bình Khi

hàn phôi đứng yên (ĐGH tĩnh), gá nghiêng một góc 45o, mỏ hàn chuyển động

Hình 2.2- Đồ gá hàn dầm chữ I

kích thước nhỏ và trung bình, gá nghiêng

và trung bình, gá nghiêng 45o

35

Hình 2.4 và 2.5 giới thiệu ĐGH dầm chữ I có kích thước nhỏ và trung bình Khi

hàn phôi đứng yên (ĐGH tĩnh), gá nghiêng một góc 45o, mỏ hàn chuyển động Nhưng loại này khác với loại trên (hình 2.2 và 2.3) ở chỗ - phôi được cơ khí hoá khi gá lắp nhờ đồ gá có thể xoay được; và khi hàn xong được chuyển ra ngoài bằng

hệ thống các con lăn

Hình 2.4- Đồ gá hàn dầm chữ I

kích thước nhỏ và trung bình, gá nghiêng 45o, được CKH

chuyển động; loại này phôi cũng được cơ

khí hoá khi gá lắp nhờ đồ gá có thể xoay

được; và khi hàn xong được chuyển ra

ngoài bằng hệ thống các con lăn

(tròn) với ống; loại đồ gá này

còn dùng để hàn nối ống với Hình 2.8- Đồ gá hàn mặt bích tròn với ống.ống; tốc độ hàn được điều khiển tự động, mỏ hàn cố định Có thể hàn bằng tay

tâm (các đường tâm song

song nhưng lệch nhau) Hình 2.9- Đồ gá hàn mâm cặp điều chỉnh khi

Bảng 2.1 giới thiệu các tính năng kỹ thuật cơ bản của một số cỡ ĐGH này

Bảng 2.1- Tính năng kỹ thuật một số cỡ ĐGH lăn/xoay

Hành trình lên xuống của tay hàn mm 8000 3000 2000

38

Đường kính ống gia công m 1 - 8 1 - 5 2000

hướng kính mỗi khi đường kính

kết cấu hàn thay đổi (trong một

bám chắc vào bề mặt phôi, Hình 2.13- Đồ gá hàn lăn/xoay CD tự lựa

do đó tăng độ cững vững, ổn định cho đồ gá khi làm việc

c- Nhóm ĐGH các kết cấu ống ngắn, kết cấu hộp, vỏ

Nhóm ĐGH các kết cấu ống ngắn, kết cấu hộp, vỏ thuộc loại các ĐGH vạn năng Các phôi hàn gá lắp trên ĐGH này nhờ mặt lắp ghép dạng mặt bích (được

thiết kế tiêu chuẩn hoá) Có rất nhiều dạng mặt bích, chẳng hạn: dạng mặt bích

tròn, chữ nhật (vuông), lục giác đều, v.v Trên mặt bích được thiết rất nhiều lỗ,