Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế tay máy hàn ma sát khuấy
i I HC QUC GIA THÀNH PH H CHÍ MINH TRNG I HC BÁCH KHOA KHOA C KHÍ B MÔN THIT K MÁY o0o BK TP.HCM LUN ÁN TT NGHIP THIT K TAY MÁY HÀN MA SÁT KHUY GVHD: TS. Trn Thiên Phúc SVTH: Lê Thành Vnh Thuyên MSSV: 20502844 Tp HCM, tháng 1/2010 ii LI CM N Sau gn nm nm ngi trên gh ging đng đi hc, đ có ngày nhn đc quyt đnh làm lun án tt nghip và hoàn thành lun án này, đó không ch là s c gng ca riêng bn thân em mà bên cnh đó còn có rt nhiu s ng h, dy bo và giúp đ ca gia đình, thy cô và bn bè, đây tht s là mt chn đng dài chan cha bao ni vui bun nhng cùng vô cùng ý ngha.Thông qua lun án tt nghip, em xin có li cm n đn tt c nhng ngi đã quan tâm giúp đ em trong nhng tháng ngày hc đi hc: u tiên, em xin chân thành cm n tt c thy cô ca trng i hc Bách Khoa thành ph H Chí Minh nói chung và các thy cô trong khoa C khí nói riêng đã dy d và dìu dt em t nhng ngày đu bc vào ging đng đi hc. c bit, em xin gi li cm n sâu sc nht đn thy hng dân TS. Trn Thiên Phúc đã tn tình giúp đ và ch bo em trong quá trình thc hin đ tài này. Qua đây, em cng mun nói li cm n đn gia đình, đc bit là ba m và ngi thân đã to điu kin tt đ em có th hoàn thành khoá hc. Cui cùng, xin gi li cm n tt c bn bè đã giúp đ, đng viên trong nhng nm tháng cùng nhau hc tp ti trng. iii TÓM TT LUN ÁN Hàn ma sát khuy là bc tin quan trng nht v lnh vc hàn trong thp niên qua. ây là mt công ngh có hiu qu v nng lng và thân thin vi môi trng (khi không tiêu th khí hàn, to bc x…). Vic các u đim trên công ngh hàn đang đt ra nhu cu cp thit v các trang thit b máy móc có kh nng đa công ngh ng dng mt cách ph bin. Do đó nghiên cu thit k tay máy cho hàn ma sát khuy là yêu cu chính ca lun án. Ni dung lun án gm có nm chng: Chng 1: Trình bày tng quan v hàn ma sát khuy, các loi thit b hàn ma sát khuy hin đang có trên th trng và nguyên lý hàn theo đng ca tay máy hàn ma sát khuy. Chng 2: Xác đnh yêu cu k thut, chn phng án và s đ đng cho tay máy. Chng 3: Thit k phn c khí cho tay máy. Chng 4: Kim tra và bo trì cho tay máy Chng 5: Kt lun và đ xut hng nghiên cu m rng đ tài. iv MC LC mc Trang bìa i Nhim v lun án Li cm n ii Tóm tt Lun án iii Mc lc iv Danh sách hình v vi Danh sách bng biu viii CHNG 1. TNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CU THIT B HÀN MA SÁT KHUY 1 1.1 Tng quan tình hình nghiên cu và ý ngha ca đ tài 1 1.2 Tng quan v hàn ma sát khuy 1 1.3 Máy móc, thit b hàn ma sát khuy 6 1.4 Mc tiêu ca đ tài 15 1.5 Kt lun 15 CHNG 2. LA CHN NGUYÊN LÝ VÀ S NG 17 2.1 Các yêu cu k thut ca đu hàn ma sát khuy 17 2.2 La chn nguyên lý hot đng ca tay máy 20 2.3 La chn s đ đng ca tay máy 26 2.4 Kt lun 27 CHNG 3. THIT K C KHÍ CA TAY MÁY HÀN MA SÁT KHUY 28 3.1 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 3 29 3.1.1 B phn gá dng c hàn ma sát khuy 29 3.1.2 Chn đng c 29 3.1.3 Thit k b truyn vit me – đai c bi 31 v 3.1.4 Tính toán chn ln 37 3.1.5 Tính toán chn ni trc 40 3.1.6 Tính toán sng trt 42 3.2 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 2 45 3.2.1 Chn đng c 45 3.2.2 Thit k b truyn vit me – đai c bi 47 3.2.3 Tính toán chn ln 50 3.2.4 Tính toán chn ni trc 55 3.3 Tính toán các chi tit truyn đng cho khâu 1 56 3.3.1 Các thông s đu vào 56 3.3.2 Chn đng c 57 3.3.3 Tính toán la chn b truyn bánh rng sóng 59 3.3.4 Tính toán chn ni trc 62 3.4 Các chi tit ph 63 3.5 Dung sai lp ghép 63 CHNG 4. BO TRÌ TAY MÁY 66 4.1 Bo trì và kim tra 69 4.2 Kt Lun CHNG 5. KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN CA TÀI 70 5.1 Kt lun 70 5.2 Hng phát trin ca đ tài 70 TÀI LIU THAM KHO 72 PH LC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH V Chng 1. Hình 1.1. Nguyên lý hàn ma sát khuy Hình 1.2. S đ phân tích lc khi hàn Hình 1.3. Cu to dng c hàn ma sát khuy Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.5. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng đng Hình 1.6. Máy hàn ma sát khuy nm trc dng đng Hình 1.7. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hình 1.8. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hinh 1.9. Tay máy robot hàn ma sát khuy Hình 1.10. Các b phn cu thành tay máy Chng 2. Hình 2.1 Kích thc ca dng c hàn ma sát khuy (h inch) Hình 2.2 Mi quan h gia lc dc trc F z và vn tc quay khi tc đ di chuyn là 27ipm Hình 2.3. Mi quan h gia Moment M z và tc đ di chuyn khi vn tc quay là 27ipm. Hình 2.4. Mi quan h gia F x và đng kính đu khuy Hình 2.5. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ tr Hình 2.6. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ vuông góc Hình 2.7. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ cu Hình 2.8. Lc đ c cu phn cánh tay h ta đ phng sinh. Hình 2.9. Vùng làm vic ca tay máy Hình 2.10. S đ truyn đng ca tay máy Chng 3. Hình 3.1. S đ đng ca tay máy Hình 3.2. S đ đng ca khâu 3 Hình 3.3. Lc phân b trên trc vit me khi cha hàn Hình 3.4. Lc phân b trên trc vit me khi đu hàn di chuyn dc trc vít thuc khâu 3 vii Hình 3.5. Lc phân b trên trc vit me khi đu hàn di chuyn theo cung tròn Hình 3.6. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 3 Hình 3.7. S đ lc phân b trên trc 3 Hình 3.8. Kích thc sng trt Hình 3.9. S đ lc tác dng lên sng trt Hình 3.10. S đ đng ca khâu 2 Hình 3.11. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3 v trí cao nht Hình 3.12. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3 gia Hình 3.13. S đ lc tác dng lên trc vít thuc khâu 2 khi khâu 3 v trí thp nht Hình 3.14. S đ lc phân b trên trc 2 Hình 3.15. S đ đng ca khâu 1 Chng 4. Hình 4.1. t máy trc tip xung nn phân xng viii DANH SÁCH CÁC BNG BIU Bng 3.1. Thông s k thut ca đng c MSMD042P41N Bng 3.2. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.3. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.4. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.5. Thông s k thut ca đng c MSMD042P41N Bng 3.6. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.7. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.8. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.9. Thông s k thut ca đng c MSMD082P34N Bng 3.10. c tính k thut ca h thng truyn đng Bng 3.11. Thông s đu vào ca b truyn bánh rng sóng Bng 3.12. Thông s ca b truyn bánh rng sóng Bng 3.13. Kích thc c bn ca ni trc vòng đàn hi, mm Bng 3.14. Kích thc c bn ca vòng đàn hi, mm Bng 3.15. Dung sai lp ghép ln Bng 3.16. Sai lch gii hn ca chiu rng và chiu sâu rãnh then Bng 3.17. Dung sai lp ghép các chi tit khác Bang 4.1. Công tác kim tra các chi tit ca tay máy Lê Thành Vnh Thuyên GVHD: TS. Trn Thiên Phúc 1 CHNG 1. TNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CU THIT B HÀN MA SÁT KHUY 1.1 Tng quan tình hình nghiên cu và ý ngha ca đ tài Ngày nay vn đ nng lng, môi trng, vt liu ch to đang đc th gii quan tâm. Do đó các ngành công nghip cng cn phi nghiên cu, đi mi công ngh sao cho hn ch ti đa nng lng tiêu th và cht thi trong sn xut. Các công ngh này va phi có kh nng tng nng sut, có nhiu u đim k thut hn các công ngh c nhng cng phi tit kim nng lng và bo v môi trng. Trong lnh vc hàn, các phng pháp hàn hin đi nh hàn h quang, hàn khí, … phn nào cha đáp ng các yêu cu trên. Vì vy, vi phng pháp hàn ma sát khuy ra đi trong thi gian gn đc cho là có nhiu u đim vt tri so vi các phng pháp hàn truyn thng đang đc nghiên cu, quan tâm nht hin nay. Vì là phng pháp hàn còn khá mi m nên các trang thit b v hàn ma sát khuy vn cha ph bin. Trên th gii, hin ch có hn 200 doanh nghip thit k, ch to cng nh ng dng công ngh hàn ma sát khuy. Còn ti Vit Nam thì cha có doanh nghip nào đi sâu vào lnh vc này. Vi tình hình trên, đ tài “Nghiên cu và thit k tay máy hàn ma sát khuy” là rt cn thit trong xu th hi nhp ca Vit Nam hin nay. 1.2 Tng quan v hàn ma sát khuy 1.2.1 Nguyên lý hot đng Hàn ma sát khuy (FSW) là phng pháp ni cng trong đó mi hàn trng thái rn (kim loi không b nóng chy trong sut quá trình hàn mà ch trng thái do). Hàn ma sát khuy đc nghiên cu và thc nghim bi John Wayne và các đng s ti Vin hàn ca Vng quc Anh (The Welding Institude - TWI) vào tháng 12/1991. Lê Thành Vnh Thuyên GVHD: TS. Trn Thiên Phúc 2 Trong hàn ma sát khuy, mt dng c khuy hình tr có vai vi đu khuy có biên dng đc trng va xoay va tnh tin xung tip xúc vi b mt vt hàn nhm to ngun nhit cn thit ban đu. Sau đó, dng c tip tc đi xung vào bên trong vt hàn ti ch mi hàn đn khi vai dng c tip xúc vi b mt vt hàn. Dng c s dng di chuyn ti đây trong mt khong thi gian cn thit và vic dng c hàn quay s h tr s khuy ca kim loi vùng xung quanh đu hàn, to nhng thay đi v t chc vt liu và thúc đy quá trình bin dng do mãnh lit trong vùng khuy, sau đó dng c di chuyn dc đng hàn theo hng hàn đ to thành mi hàn. Các vt hàn đc kp cht trên các thanh ta nhm ngn cn vùng tip giáp b đy tách ri khi đu dng c quay. Chiu dài ca đu khuy ngn hn mt chút so vi chiu sâu hàn yêu cu và vai dng c cn phi tip xúc cht vi b mt vt hàn. Hình 1.1. Nguyên lý hàn ma sát khuy Các công ngh đc ng dng t hàn ma sát khuy: Hàn đim ma sát khuy (Friction Stir Spot Welding). Quá trình ma sát khuy x lý vt liu (Friction Stir Process). [...]... móc thi M àn ma sát khu àn ma sát khu ên th 1.3.2.1 Máy hàn ma sát khu Hình 1.4 Máy hàn ma sát khu Máy hàn ma sát khu hàn tròn các s àn các s ình tr ào tr ào v d ên máy phay, ho àn g ùy ch chuy v àn có d ên ngoài ví àn các s ình tr ành trình di ình h ùi có th 7 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 1.3.2.2 Máy hàn ma sát khu Hình 1.5 Máy hàn ma sát khu à bàn máy có m ành trình hàn chu dài kho àn có th 30... th 8 êng th Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 1.3.2.3 Máy hàn ma sát khu Hình 1.6 Máy hàn ma sát khu Máy có kh àn các biên d à hai tr (Z), tr àg l àn máy hàn cho phép chuy ùi có th 9 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr 1.3.2.4 Máy hàn ma sát khu àn v àn d Hình 1.7 Máy hàn ma sát khu Lo ành cho các s à máy hàn m Nó có m áy c êu chu 200mm và m àn v àn d àn d êu c àn di chuy ình tùy ch ành trình hàn theo ph ình... theo ph 10 ên Phúc àn Lê Thành V ên GVHD: TS Tr 1.3.2.5 Máy hàn ma sát khu àn ày Hình 1.8 Máy hàn ma sát khu Máy có kh ên Phúc àn v àn d àn ò àn (X), tr có kh à tr à moment xo có th y òn -off ho ùi cho phép hàn toàn b quanh 1.3.2.6 H Trong m àn ma sát khu ph êu c àn ma sát khu thi ã có kh àn v h 11 ày t àc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr m ên Phúc àn ma sát khu ình ma sát khu Nh sát khu à các thông s th àn,... 1.9 Tay máy robot hàn ma sát khu M ã thi à phát tri àn thành công nh : Friction Stir Link, Inc; … 1.3.3 Các b ành tay máy Tay máy g à bàn k Bên trong cánh tay máy còn các b H à th s H nh ình làm vi 12 àb ên Lê Thành V ên GVHD: TS Tr H à bi ên Phúc in v c (c máy tính, r ào h y Hình 1.10 Các b àn c ành tay máy àn ma sát khu cao do tính àm vi ào thay th chuy thi àn l ình tr ình trên g àn theo m ìm hi tay. .. Ngoài v hàn ma sát khu ã hàn thành công nh li 1.2.5.2 Trong n àn ma sát khu h àm òn khá m à các trung tâm nghiên c d Theo kh Các công ty có th ày m các nhà máy àu…),… ì ch 1.3 Máy móc, thi àn ma sát khu 1.3.1 Tình hình Theo kh - Thi 6 õv àn Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc à hi ên màn - Thi tính v hình máy tính Các công ty s àn ma sát khu -Tech Engineering (M 1.3.2 Các d ng máy móc thi M àn ma sát khu... Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc àn ma sát khu thái d pháp hàn truy Ch àn Bi àn dài Không h àn, không r Co ngót th Có th àn nhôm ho C ày l àn do không có s m àn D àng t à kh Tuy nhiên hàn ma sát khu Yêu c u l àn v Ít linh ho ày àn không th Không th àn mà yêu c T 1.2.5 àn góc) àn ch àn ch àn ma sát khu 1.2.5.1 Th Hi trong lãnh v ãc à thi àn ma sát khu 5 àn cao, nên hàn ma Lê Thành V ên GVHD: TS Tr sát. ..Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc Quá trình t Hàn ma sát khu 1.2.2 Các l ên d àn ma sát khu Hình 1.2 S khi hàn a FX: L tr h b FY: L theo l kính và làm võng tr c qua l ày có xu h òn g àl òng t ành moment xo ùng moment và công su ình xác òng trung bình Fy làm xo c FZ: L à cong tr àm xê d à có xu h d 3 àm d Lê Thành V ên 1.2.3 D GVHD: TS Tr ên Phúc àn ma sát khu D àn c Hình 1.3 C Chuôi: Ph àn ma sát khu... trên ày s 14 à Lê Thành V ên GVHD: TS Tr c ên Phúc ình Qu cung tròn Robot lo àt êmkhông b d ên t àh êm kh ình Ph ìn ình ùng teach-pendant ghi nh ên cho t th hi ùng không gian ho òn òn, m ph ày hi òn àh 1.4 M êu c Nghiên c ài à thi àn ma sát khu trong m Tính toán b Mô ph c àn trên m 1.5 K Các s quan tr àn b à lãnh v 15 ò ên c àn Lê Thành V ma sát khu ên GVHD: TS Tr ó tay máy robot hàn ma sát khu nay Nó... 11,43mm/s (27ipm) 19 ên Phúc à 27ipm Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc 2.1.2 L Các l ành ph ên àn ma sát khu Fz = 7200N Fx = 3402N Mz = 50000N.mm 2.2 L ên lý ho 2.2.1 B S hay s às * Xá àn ma sát khu Toàn b ày s ên m àn theo yêu c àb àn ma sát khu , c t àn còn ph các t c ên xu ình gá àn, khi d àn êm m àn có ba b ba b 2.2.2 H Các chuy a H 20 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Tay máy ho àm quay Hình 2.5 L Có chuy c... và phía bên ph theo chi 21 ên Phúc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr ên Phúc b H Tay máy ho Hình 2.6 L c Không gian làm vi i các lo ài t ên tr àn l H Vi Vi êm các lo ì các c ùh à các thi c H Tay máy ho àm 22 Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Hình 2.7 L c Có kh kh Không gian làm vi Kh L khí ph d H ng sinh: Tay máy ho 3, và 2); góc l àn tay ( 1), hai góc qua c 23 1 2) ên Phúc Lê Thành V ên GVHD: TS Tr Hình 2.8 L c ên . 1.6. Máy hàn ma sát khuy nm trc dng đng Hình 1.7. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hình 1.8. Máy hàn ma sát khuy dng khung hàn vt hàn dng tm Hinh 1.9. Tay máy. Nguyên lý hàn ma sát khuy Hình 1.2. S đ phân tích lc khi hàn Hình 1.3. Cu to dng c hàn ma sát khuy Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.5. Máy hàn ma sát khuy. móc thit b hàn ma sát khuy Mt s dng máy hàn ma sát khuy hin đang có trên th trng: 1.3.2.1 Máy hàn ma sát khuy trc chính phng ngang Hình 1.4. Máy hàn ma sát khuy trc