Báo cáo Nghiên cứu chế tạo tự động hóa máy làm sạch Bavia chi tiết pittong bơm dầu xe Toyota (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu chế tạo tự động hóa máy làm sạch Bavia chi tiết pittong bơm dầu xe Toyota (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TỰ ÐỘNG HÓA MÁY LÀM SẠCH BAVIA CHI TIẾT PITTONG BOM DẦU XE TOYOTA Mã số: T2013-107 Chủ nhiệm đề tài: ThS.Phạm Bạch Dương S K C0 0 5 4 0 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TỰ ĐỘNG HÓA MÁY LÀM SẠCH BAVIA CHI TIẾT PITTONG BƠM DẦU XE TOYOTA Mã số: T2013-107 Chủ nhiệm đề tài: ThS.Phạm Bạch Dƣơng TP. HCM, 11/2013
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TỰ ĐỘNG HÓA MÁY LÀM SẠCH BAVIA CHI TIẾT PITTONG BƠM DẦU XE TOYOTA Mã số: T2013-107 Chủ nhiệm đề tài: Phạm Bạch Dƣơng TP. HCM, 11/2013
4. CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu các phƣơng pháp làm sạch bavia hiện nay  Công nghệ xử lý bề mặt kim loại bằng plasma trong dung dịch điện phân Dưới tác dụng của dòng điện cao áp, ở bề mặt của các điện cực xuất hiện rất nhiều dòng microplasma phóng điện, kết quả là xảy ra sự đốt nóng và nung chảy các điểm nhọn nhô ra và bề mặt được làm nhẵn. Có khả năng loại bỏ những cạnh sắc và bavia, đánh bóng bề mặt chi tiết và tạo ra các lớp phủ chống ăn mòn.  Công nghệ làm sạch bằng tia nƣớc siêu cao áp Có khả năng làm sạch bề mặt kim loại và loại bỏ bavia của các chi tiết dưới tia nước bắn ra khỏi súng có áp lực lên tới 2500 bar.  Phun xử lý bề mặt kim loại dùng hạt mài Sử dụng hạt mài với kích thước thích hợp để phun vào chi tiết cần làm sạch bavia, dưới tác dụng của áp suất phun và độ ma sát của hạt mài chi tiết sẽ được làm sạch bề mặt và bavia.  Làm sạch bằng bàn chải Các loại bàn chải công nghiệp với các sợi hợp kim có khả năng mài mò n làm sạch bề mặt và bavia trên chi tiết. 1.2 Đặc điểm một số máy làm sạch bavia trong nƣớc và trên thế giới Hiện nay, vẫn đề làm sạch trên các chi tiết gia công cơ khí vẫn chưa được nghiên cứu phát triển. Phần lớn các nhà máy sản xuất cơ khí vẫn thực hiện việc làm sạch bavia một cách thủ công. Tuy nhiên cũng có một số máy có công dụng mài mòn, đánh bóng, làm sạch bavia được nghiên cứu, chế tạo và đưa vào sử dụng. Nhưng không nhiều, giá thành đắt và mang tính chuyên dụng cao chỉ phù hợp với một số loại chi tiết. Một số loại máy làm sạch bavia hiện nay: - Máy mài khô khử bavia kiểu thùng quay có khả năng làm sạch bavia những chi tiết đúc cần độ mài mòn cao. 1
5. Hình 1.1 Máy mài thô khử bavia kiểu thùng quay - Máy đánh bóng rung ba chiều. Sử dụng cho việc làm sạch bavia, bề mặt, đánh bóng, mài nhẵn vật liệu kim loại, nhựa, gốm và thép không rỉ. Hình 1.2 Máy đánh bóng rung ba chiều - Máy phun bi kiểu băng tải. Được ứng dụng làm sạch, đánh bóng hoặc tạo nhám cho bề mặt vật phẩm. Hình 1.3 Máy phun bi kiểu băng tải 1.3 Tính cấp thiết của đề tài Sản xuất của cải vật chất là cơ sở quan trọng của đời sống xã hội. Trong quá trình sản xuất của cải vật chất, con người sử dụng tư liệu lao động để tác động, gọi chung là tư liệu 2
6. sản xuất, thể hiện một cách tổng quát dưới ba dạng: Năng lượng, vật liệu và công cụ. Trong đó công cụ sản xuất có tác dụng quyết định hơn cả. Trình độ phát triển công cụ sản xuất là thước đo mức độ phát triển của sản xuất. Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ cùng với quá trình tự động hóa đã thay thế con người, giải phóng sức lao động của con người trong việc điều khiển các quá trình sản xuất của cải vật chất. Công cụ sản xuất luôn luôn được cải tiến, thay đổi dần dần, từ thô sơ, đơn giản lên công cụ cơ khí hóa rồi tự động hóa. Tự động hóa các quá trình sản xuất đã thay đổi hẳn tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là ở những khâu nặng nhọc, độc hại, nguy hiểm tạo điều kiện giảm thời gian lao động, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay. Ở nước ta, vấn đề tự động hóa được sử dụng rộng rãi trong các ngành dệt, in ấn, khai thác, dầu mỏ, luyện kim, cơ khí, giao thông, thông tin Trong đó tự động hóa khâu chế tạo máy vẫn giữ vai trò quan trọng nhất về mặt kinh tế, vì ngành chế tạo máy có trách nhiệm trang bị phương tiện sản xuất hiện đại cho tất cả các ngành khác. Ở công ty TNHH Nidec Tosok Việt Nam, tự động hóa và cải tiến trong quá trình sản xuất luôn được đặt lên hàng đầu. Nhận thấy, sau quá trình gia công chi tiết piston dầu xe Toyota các công nhân phải làm sạch bavia bằng tay một cách thủ công. Quá trình làm sạch bavia làm tốn thời gian, nhân công và có tính nguy hiểm cao. Việc tự động hóa quá trình làm sạch bavia được đặt ra. Xuất phát từ yêu cầu thực tế từ phía công ty TNHH Nidec Tosok Việt Nam nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu chế tạo tự động hóa máy làm sạch bavia chi tiết piston bơm dầu xe Toyota”. 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Quá trình thực hiện đề tài là cơ hội để nhóm nghiên cứu ứng dụng những kiến thức, kỹ năng để nghiên cứu và giải quyết các vấn đề và các yêu cầu đặt ra. Tạo ra được một thiết bị công nghệ và đưa vào ứng dụng trong quá trình sản xuất ở nhà máy, và là cơ sở để phát triển lên những thiết bị ứng dụng vào sản xuất. Thiết bị tạo thành giải quyết được yêu cầu tự động hóa quá trình làm sạch bavia của chi tiết piston dầu, giải phóng sức lao động của con người rút ngắn thời gian gia công và nâng cao năng suất lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. 1.5 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu cần đạt được của đề tài là - Vận dụng những kiến thức khoa học và kỹ năng để tính toán thiết kế chế tạo hoàn chỉnh máy làm sạch bavia. 3
7. - Đưa máy vào thực nghiệm hoạt động ổn định tại công ty . - Nghiên cứu, tìm hiểu khoa học kỹ thuật có tính chất gắn liền với thực tế sản xuất trước khi hội nhập với môi trường làm việc bên ngoài nhà trường một cách nhanh nhất. 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đề tài đã sử dụng kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. - Tham khảo tài liệu có liên quan: Đây là phương pháp chủ đạo trong quá trình thực hiện đề tài. Dựa trên những tài liệu có sẵn, kế thừa những điểm mạnh, khắc phục những điểm yếu. Tham khảo tài liệu giúp cho người nghiên cứu bổ sung vốn kiến thức, lý luận cũng như phương pháp mà những công trình nghiên cứu trước đây đã sử dụng. Từ đó tìm ra ý tưởng để vận dụng giải quyết những vấn đề của đề tài. - Internet: Với sự phát triển của công nghệ thông tin Internet là có thể cập nhật nhanh chóng các tiến bộ khoa học kĩ thuật, các phát minh mới là nơi chứa đựng của kho tài liệu phong phú. Do đó, nhóm đã sử dụng phương pháp này để tìm tài liệu có liên quan. - Quan sát thực tế: Giúp người thực hiện nắm được các phương pháp đang sử dụng để tìm ưu nhược điểm của các phương pháp này, từ đó đề xuất phương pháp cải tiến, thiết kế mới. Trực tiếp quan sát cách thức làm sạch bavia tại nhà máy sản xuất là cơ sở giúp nhóm hình thành nên các ý tưởng thiết kế. - Thực nghiệm: Quá trình chế tạo và thực nghiệm luôn đi cùng với nhau để sản phẩm tạo ra là hoàn thiện nhất. 1.7 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.7.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các vấn đề về : - Chi tiết piston dầu xe Toyota và cách thức làm sạch bavia sau khi gia công chi tiết. - Cấu trúc cơ khí của máy: bộ phận làm sạch bavia, bộ phận quay phôi, bộ phận cấp phôi. - Tính ổn định trong quá trình hoạt động của máy. - Hiệu quả quá trình sản xuất và hiệu quả kinh tế của máy. 1.7.2 Phạm vi nghiên cứu Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo phần cơ khí máy làm sạch bavia chi tiết piston bơm dầu xe Toyota” 4
8. Tuy nhiên do thời gian và điều kiện có hạn nên trong phạm vi đề tài này nhóm chỉ tập trung giải quyết những vấn đề chính: - Thiết kế và thi công phần cơ khí máy làm sạch bavia gồm các phần: phận làm sạch bavia, bộ phận bộ phận quay phôi, bộ phận cấp phôi . - Thực nghiệm và hiệu chỉnh máy. 1.8 Nội dung nghiên cứu Nội dung bao gồm 5 chương : - Chương 1 Mở đầu: tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước,tính cấp thiết của đề tài,mục đích đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. - Chương 2 Tổng quan: Nêu lên đặc điểm của chi tiết piston dầu xe Toyota của công ty Nidec Tosok Việt Nam. Đặc điểm máy đánh bavia hiện tại tại công ty đang sử dụng và những máy tương tự trên thế giới. - Chương 3 Thiết kế thi công phần cơ khí: Đưa ra bản vẽ thiết kế và quá trình thi công phần cơ khí của máy. - Chương 4 Thực nghiệm và hiệu chỉnh: Trình bày thực trạng của máy khi đưa vào chạy thử, những vấn đề nảy sinh và hướng giải quyết hiệu chỉnh máy. - Chương 5 Kết luận: Kết quả đạt được, chưa được và hướng phát triển cải tiến. 5
9. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung Công ty TNHH Nidec Tosok Việt Nam thành lập năm 1998 với 100% vốn đầu tư từ Tập đoàn Nidec Nhật Bản. Hoạt động trong lãnh vực sản xuất linh kiện điện tử, công ty chuyên sản xuất Valve điều khiển hộp số xe hơi xuất khẩu sang thị trường Nhật và Âu Mỹ. Khách hàng của công ty là các tập đoàn thương mại chuyên mua bán linh kiện xe hơi như JATCO, FUJIJUCO và các hãng sản xuất xe hơi nổi tiếng trên thế giới như HONDA, TOYOTA, BENZ Những sản phẩm của công ty sản xuất yêu cầu độ chính xác cao, chất lượng tốt. Do đó làm sạch, loại trừ các khuyết tật trên bề mặt chi tiết sau gia công việc không bỏ qua. Các thiết bị làm sạch bavia được quan tâm nghiên cứu phát triển. 2.2 Đặt điểm chi tiết piston dầu xe Toyota của công ty Nidec Tosok Vietnam Chi tiết piston dầu xe Toyota là một trong những sản phẩm của công ty. Chi tiết được gia công trên máy CNC công nghiệp, theo đơn đặt hàng cho công ty Toyota. Hình 2.1 Chi tiết piston dầu xe Toyota 6
10. Có 2 loại chi tiết piston dầu xe Toyota do công ty sản xuất . Các đặc điểm chung của chi tiết: - Chi tiết hình trụ tròn với nhiều bậc và rãnh. - Đường kính lớn nhất: 10mm. - Đường kính nhỏ nhất của chi tiết: 4mm. Sau khi gia công chi tiết sẽ để lại những bavia trên các thành rãnh, hốc. Yêu cầu đặt ra cần phải làm sạch bavia tại các vị trí đó.  Chi tiết Piston dầu xe Toyota loại thân giữa ngắn (loại 1) Chi tiết loại 1 có thân giữa ngắn (25mm) các rãnh phay rộng (4mm) và ngắn (10mm). Lượng bavia để lại tương đối nhiều. Hình 2.2 Chi tiết Piston dầu xe Toyota loại thân giữa ngắn (loại 1) Hình 2.3 Bản vẽ kích thước chi tiêt piston dầu loại 1 Hình 2.4 Vị trí cần làm sạch bavia trên chi tiết loại 1  Chi tiết Piston dầu xe Toyota loại thân giữa dài (loại 2) 7
11. Chi tiết loại 2 có thân giữa dài (25.5mm) các rãnh phay hẹp (2 mm) và dài (8.5 mm và 12mm). Lượng bavia để lại tương đối nhiều. Hình 2.5 Chi tiết Piston dầu xe Toyota loại thân giữa dài (loại 2) Hình 2.6 Bản vẽ kích thước chi tiết piston dầu loại 2 Hình 2.7 Vị trí cần làm sạch bavia trên chi tiết loại 1 8
12. 2.3 Đặc điểm máy làm sạch bavia tại công ty Nidec Tosok Vietnam Hiện nay, tại công ty Nidec Tosok Vietnam quá trình làm sạch bavia chi tiết piston dầu vẫn đang được người công nhân thực hiện một các thủ công. Dụng cụ làm sạch là một bàn chải dạng đĩa được truyền động bởi một động cơ, và các bộ phận gá đặt, che chắn phụ. Trong quá trình thực hiện làm sạch chi tiết, người công nhân sẽ phải dùng tay đưa từng chi tiết vào bàn chải để làm sạch bavia.  Ưu điểm của máy. Ưu điểm nỗi bậc của máy là vì sử dụng tay để làm sạch từng chi tiết nên sẽ dể linh hoạt cho việc xoay chi tiết làm sạch ở từng góc mài khác nhau. Làm sạch được ở những vị trí sâu, khó làm sạch nhất.  Nhược điểm của máy. Công việc làm sạch bavia này tốn nhiều thời gian, tốn nhân công và nguy hiểm trong quá trình thực hiện. Hình 2.8 Máy làm sạch bavia tại công ty Nidec Tosok Vietnam 9
13. 2.4 Đặc điểm máy làm sạch bavia cần nghiên cứu chế tạo 2.4.1 Đặc điểm máy Nhằm khắc phục những nhược điểm của máy làm sạch bavia hiện tại và cải tiến thay bằng một thiết bị công nghệ hơn. Yêu cầu cần phải nghiên cứu chế tạo một thiết bị có khả năng: - Làm sạch bavia tại các vị trí rãnh, hốc sinh ra trong quá trình gia công. - Có khả năng cấp phôi tự động. - Thay thế con người trong quá trình sản xuất. 10
14. CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA Máy làm sạch bavia chi tiết piston dầu xe Toyota bảo đảm yêu cầu làm sạch hoàn toàn bavia, vì vậy để đạt hiệu quả tốt nhất thì động cơ xoay mâm đưa chi tiết quay chậm, bàn chải làm sạch bavia đánh vào đúng vị trí có bavia và phần cấp phôi phải hoạt động ổn định, đưa được chi tiết vào đúng vị trí cần thiết. Để đáp ứng yêu cầu trên, phần điện của máy bao gồm: - Bộ nguồn: . Nguồn cấp cho động cơ ba pha. . Nguồn cấp cho bộ điều khiển cơ cấu cấp phôi. . Nguồn cấp cho động cơ xoay mâm. - Bộ điều khiển cơ cấu tách phôi. - Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ xoay mâm. - Bộ điều khiển động cơ ba pha. 3.1 Sơ đồ khối máy làm sạch bavia chi tiết piston dầu 3.1.1 Sơ đồ khối chức năng Hình 3.1 Sơ đồ khối chức năng 11
15. 3.1.2 Sơ đồ khối phần cứng Hình 3.2 Sơ đồ khối phần cứng 3.2 Bộ nguồn AC: 110V-240V 50/60Hz DC: 24V-3A Hình 3.3 Bộ nguồn 24V DC 12
16. 3.3 Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ xoay mâm 3.3.1 Thông số động cơ xoay chiều 1 pha Hình 3.4 Động cơ giảm tốc Động cơ đồng bộ Oriental 2IK6GN-CWTE. Hộp số 2GB50K: tỉ số truyền 50:1 Hộp số 2GN10XK: tỉ số truyền 10:1. Kích thước khung: 60 mm. Công suất ngõ ra: 6W. Điện áp hoạt động: 1pha 230 VAC 50Hz. Dòng tiêu thụ: 0.11A Tụ đề: 1.5uF 350VAC. Mômen định mức: 40Nm. Tốc độ khi chưa qua hộp số: 1500 vòng/phút. Tốc độ khi qua 2 hộp số: 3 vòng/phút. 3.3.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ xoay mâm Sử dụng động cơ xoay chiều 1 pha để xoay mâm chứa chi tiết. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 1 pha: dựa trên sự thay đổi điện áp dẫn qua Triac phụ thuộc vào góc kích dẫn của Triac. Hình 3.5 Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều 1 pha 13
17. Khi điều chỉnh trị số biến trở (VR) ta điều chỉnh việc nạp tụ (C), lúc đó điều chỉnh được thời điểm mở thông Diac (D) và thời điểm Triac (T) dẫn. Như vậy Triac được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông Diac. Để tăng tốc độ của động cơ ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm hơn điện áp ra lớn hơn. Ngược lại điện trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm, Triac mở càng chậm, điện áp và tốc độ của động cơ nhỏ. 3.3.3 Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ (Speed Controller) Hình 3.6 Sơ đồ nối dây chiều quay của động cơ Hình 3.7 Sơ đồ kết nối nguồn với động cơ 14
18. Động cơ quay khi SW1 gạt sang ON và ngừng quay khi SW1 OFF. SW2 có tác dụng đảo chiều động cơ, khi SW2 gạt sang CW thì động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ và quay ngược lại khi SW2 gạt sang CCW. Dựa trên nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 1 pha, bộ Speed Controller có tác dụng điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh biến trở. Hình 3.8 Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ giảm tốc (Speed Controller) 3.4 Bộ điều khiển cơ cấu tách phôi 3.4.1 Các thiết bị sử dụng 3.4.1.1 Timer on Hình 3.9 Timer on a. Thông số kỹ thuật: Timer Omron H3Y-2 DC24V 1S. Điện áp cung cấp 24VDC. Chế độ hoạt động: Timer on. Dải thời gian: 0.1-1s. Ngõ ra điều khiển: Relay 5A 250VAC, 125VDC. Có Led chỉ thị nguồn và trạng thái ngõ ra. Đế cắm 8 chân. 15
19. b. Sơ đồ đấu dây: Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây Timer on c. Biểu đồ thời gian: Hình 4.11 Biểu đồ thời gian hoạt động của Timer on Với: t: dãy thời gian cài đặt Rt: thời gian reset (0.1 s) 16
20. 3.4.1.2 Relay Hình 3.12 Rơ le 24VDC a. Thông số kỹ thuật: Relay Omron MY2N DC24 (S) Số tiếp điểm: 2 Loại tiếp điểm: DPDT Tần số đóng cắt: 18000 opn./h Điện áp cuộn dây: 24 VDC 37.7 mA Chịu dòng tối đa của tiếp điểm: 5 A Có đèn báo trạng thái hoạt động. Đế cắm 8 chân. b. Sơ đồ đấu dây: Hình 3.13 Sơ đồ đấu dây rờ le 17
21. 3.4.1.3 Cảm biến sợi quang Hình 3.14 Cảm biến sợi quang a. Thông số kỹ thuật: Do hãng Keyence sản xuất, FS2-62 Nguồn cấp 12-24V DC sai số 10% Ngõ ra NPN 24V Thời gian đáp ứng: 500us Chế độ hoạt động: LIGHT-ON/DARK-ON Chế độ định thời: On-delay 40ms/Off-delay 40ms/Timer Off Còi báo, mạch bảo vệ Dòng tiêu thụ: 35mA Nhiệt độ hoạt động: -10 -55 độ C Trọng lượng: 61g b. Sơ đồ đấu dây: Hình 3.15 Sơ đồ đấu dây cho cảm biến 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4