MỤC LỤC
Mục lục.....................................................................................................1
Lời nói đầu............................................................................................... 2
Chương I. Tổng quan.............................................................................. 3
1.1. Tổng quan về công nghệ khung vỏ................................................. 3
1.1.1. Phân loại.................................................................................. 3
1.1.2. Yêu cầu.................................................................................... 4
1.2. Tổng quan về đồ gá hàn vỏ............................................................ 5
1.2.1. Công dụng của đồ gá............................................................... 5
1.2.2. Yêu cầu của đồ gá.................................................................... 5
1.2.3. Phân loại đồ gá........................................................................ 6
1.2.4. Giới thiệu một số loại đồ gá hiện có tại Việt Nam................... 7
1.3. Công nghệ hàn vỏ ôtô..................................................................... 8
Chương II. Phương án thiết kế đồ gá dạng giá xoay........................... 11
2.1. Nguyên lý tổng thể....................................................................... 11
2.2. Kết cấu bệ..................................................................................... 12
2.3. Kết cấu giá xoay........................................................................... 16
2.4. Cơ cấu định vị, kẹp chặt............................................................... 18
2.5. Cơ cấu dẫn hướng......................................................................... 28
2.6. Hệ thống dẫn động điều khiển...................................................... 29
2.6.1. Hệ thống dẫn động điều khiển bằng khí nén.......................... 29
2.6.2. Hệ thống dẫn động điều khiển bằng thuỷ lực......................... 43
2.7. Các bộ phận khác......................................................................... 54
2.8. Ưu nhược điểm của đồ gá............................................................. 55
Chương III. Phương án thiết kế đồ gá dạng giá trượt......................... 57
3.1. Nguyên lý tổng thể....................................................................... 57
3.2. Kết cấu bệ..................................................................................... 58
3.3. Kết cấu giá trượt........................................................................... 58
3.4. Cơ cấu định vị, kẹp chặt............................................................... 59
3.5. Cơ cấu dẫn hướng......................................................................... 59
3.6. Hệ thống dẫn động điều khiển...................................................... 60
3.6.1. Hệ thống dẫn động điều khiển bằng khí nén.............................. 60
3.6.2. Hệ thống dẫn động điều khiển bằng thuỷ lực............................. 68
3.7. Các bộ phận khác......................................................................... 76
3.8. Ưu nhược điểm của đồ gá............................................................. 76
Chương IV. Hướng dẫn sử dụng và đánh giá kinh tế......................... 77
5.1. Hướng dẫn trình tự thao tác lắp vỏ xe trên đồ gá......................... 77
5.2. Một số điểm chú ý trước khi vận hành......................................... 79
5.3. Đánh giá sơ bộ tính kinh tế........................................................... 79
Kết luận.................................................................................................. 81
Tài liệu tham khảo................................................................................. 83
LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, nền công nghiệp ôtô của các nước tiên tiến luôn là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, phương tiện ô tô đang ngày một bộc lộ những mặt mạnh cũng như tính tiện nghi cho một đất nước phát triển. Điều này đặt ra cho mỗi quốc gia phải phát triển công nghiệp chế tạo cũng như lắp ráp ô tô ở ngay chính quốc gia của mình. Đẩy mạnh việc nghiên cứu cũng như ứng dụng những thành tựu khoa học kĩ thuật, cũng như việc tiếp nhận sự tiên tiến của các quốc gia đi trước để vận dụng cho chính quốc gia của mình là những việc cần được tiến hành nhanh chóng.
Công nghiệp ô tô Việt Nam đang bước vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Trong những năm gần đây nhà nước có chủ trương là nội địa hoá 40% trong tổng thành của ôtô lắp ráp tại Việt Nam. Để làm được điêu này thì yêu cầu các nhà máy chế tạo lắp ráp ô tô cần phải quan tâm việc nội địa hoá các chi tiêt, cụm trong ô tô. Một trong những biện pháp hiệu quả là sản xuất chế tạo vỏ xe trong nước theo các công nghệ dập và hàn vỏ xe tiên tiến trên thế giới.
Từ những yêu cầu trên chúng em đã lựa chọn đề tài là: "Thiết kế bộ đồ gá tổng hợp để lắp ráp vỏ ô tô".
Trong thời gian hơn 2 tháng làm việc, nghiên cứu thực tế ở một số liên doanh, và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo: PGS.TS…………… và các thầy giáo trong bộ môn, về cơ bản chúng em đã thiết kế được một bộ đồ gá tổng hợp để lắp ráp vỏ ôtô bao gồm các bộ phận như sàn, giá đỡ, cơ cấu định vị và kẹp chặt, hệ thống điều khiển và một số bộ phận phụ. Đồ án tập trung nghiên cứu bộ đồ gá để có thể lắp ráp cho một số loại xe như Cityvan, Minibus, Pickup có kích thước tổng thể gần tương tự nhau.
Về mặt nội dung đồ án đã đưa ra một số phương án thiết kế phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Đồ gá có thể giúp cho qui trình hàn lắp ráp vỏ xe được thực hiện thuận tiện, công nghệ chế tạo không quá phức tạp, giá thành chế tạo cũng như sửa chữa thay thế có thể tận dụng cũng được các thiêt bị trong nước hiện có.
Tuy nhiên đây là một mảng nội dung còn khá mới mẻ, tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế. Bên cạnh đó khả năng quan sát cũng như trình độ và kiến thức thực tế còn hạn chế, do vậy đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong sự đóng ý kiến của các thầy giáo để đồ án có thể hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày …. tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………….
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về công nghệ khung vỏ.
1.1.1. Phân loại
* Phân loại vỏ xe theo mục đích sử dụng:
Vỏ xe là một phần của xe dùng để bố trí người và hàng hoá. Theo mục đích vận chuyển có thể phân chia vỏ xe thành các loại:
- Vỏ xe con (vận chuyển nhiều nhất là 9 người kể cả người lái)
- Vỏ xe dùng cho vận chuyển có số lượng người lớn (xe bus)
- Vỏ xe tải (tải trọng sử dụng lớn hơn 1,5 tấn)
* Phân loại vỏ xe theo hình dáng:
- Vỏ xe kiểu thùng (Ca bin người lái là không gian kín và cách biệt với khoang hàng hoá. thùng xe có cửa bên và sau dạng lật)
- Vỏ xe kiểu lật (sử dụng để chở các loại hàng hoá rời, sàn lật phía sau hoặc hai bên hoặc cả cả ba bên).
* Phân loại vỏ xe theo mối tương quan giữa vỏ xe và khung chịu tải:
Theo quan niểm của nhà thiết kế, chúng ta phân biệt vỏ xe dựa theo mối liên kết của vỏ xe với khung theo các loại:
- Vỏ xe không chịu lực: Loại vỏ xe này có khung chịu lực và được gắn với khung và bản thân không chịu tải. Tải trọng của các ngoại lực và các mô men thậm chí của các nội lực và mô men của hệ thống truyền lực, hệ thống treo đẩy khung bệ mang theo các bộ phận điều khiển và truyền động và vỏ xe. Vỏ xe được bắt đàn hồi vào khung xe. Mối liên kết đàn hồi này gây ra sự dịch chuyển giữa vỏ xe và khung bệ từ đó gây ra tải trọng và đồng thời ngăn chặn việc truyền tiếng động lên vỏ xe. ở xe con không sử dụng loại kết cấu này vì nó tăng khối lượng xe.
- Vỏ xe bán tải: Cũng được đặc trưng bởi chúng cũng có khung bệ nhưng khung bệ chỉ để kết nối hệ thống truyền động. Tải trọng tĩnh và tải trọng động khi chuyển động được cả vỏ xe và khung bệ cùng chịu. Khung và vỏ gắn cứng nhưng bằng mối liên kết tháo được.
1.1.2. Yêu cầu
Vỏ xe được thiết kế cũng như chế tạo không chỉ đáp ứng phần kiểu dáng mà cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đối với loại vỏ xe chịu lực hoàn toàn hoặc vỏ xe bán chịu lực thì ngoài việc bảo đảm độ bền thì nó còn phải đảm bảo độ biến dạng cho phép.
- Khi thiết kế cũng như chế tạo phải đảm bảo tính bền vững, tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn.
- Kết cấu vỏ phù hợp với khí động học.
1.2. Tổng quan về đồ gá hàn vỏ ô tô.
1.2.1. Công dụng của đồ gá.
Đồ gá là một thiết bị dùng để hộ trỡ và giải phóng sức lao động của con người. Nó giúp cho công việc của người công nhân được cải thiện nhẹ nhàng và hoàn thành một cách nhanh chóng bởi vì khi có đồ gá thì các chi tiết cần gia công được định vị và kẹp chặt một cách chính xác và nhanh chóng.
1.2.2 Yêu cầu của đồ gá.
Bộ đồ gá được chế tạo giúp cho quá trình lắp ráp vỏ ô tô nhanh hơn và dễ dàng với độ chính xác cao. Do đó khi thiết kế đồ gá cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo độ chính xác, không gây ra biến dạng cong vênh trong quá trình hàn cũng như sau khi hàn xong. Cơ cấu định vị cũng như kẹp chặt phải đảm bảo không làm biến dạng vỏ xe hay làm giảm chất lượng bề mặt của vỏ xe.
- Có thể điểu chỉnh được kích thước của đồ gá trong một phạm vi cho phép để có thể áp dụng lắp ráp được cho một số loại xe trên cùng một bộ đồ gá.
1.2.3. Phân loại đồ gá.
Có nhiều cách để phân loại để phân loại đồ gá:
* Phân loại đồ gá theo chủng loại xe:
- Đồ gá dùng cho xe con, xe du lịch.
- Đồ gá dùng cho xe khách.
* Phân loại đồ gá theo vai trò của đồ gá trong dây chuyền:
- Đồ gá tổng hợp
- Đồ gá sườn xe.
- Đồ gá sàn xe.
1.2.4. Giới thiệu một số loại đồ gá hiện đang có tại việt Nam.
* Dây chuyền lắp ráp vỏ xe ở liên doanh ôtô Ford Việt Nam:
Dây chuyền lắp ráp vỏ ô tô ở công ty Ford được nhập khẩu từ nước ngoài vào. Hiện nay đang có một số dây chuyền lắp ráp các loại vỏ ô tô như :
- Dây chuyền xeTransit.
- Dây chuyền xe Escape.
- Dây chuyền xe Laser.
1.3. Công nghệ hàn vỏ ô tô
Ngày nay trên thế giới nền công nghiệp ô tô đã phát triển mạnh mẽ, các dạng sản xuất thủ công được thay thế bằng máy móc, thay thế bằng các dây chuyền và được tổ chức thành các dây chuyền bán tự động, tự động để hàn và lắp rắp vỏ ô tô, dùng các rô bốt đã được lập trình để tự động lắp ráp, hàn.
* cách ghép chuẩn bị mối hàn:
Chuẩn bị bề mặt là một nhân tố quyết định ảnh hưởng đến chất lượng của mối hàn. Chuẩn bị bề mặt trước khi hàn chủ yếu là làm sạch dầu mỡ, loại bỏ các ba via, các bề mặt phải tương đối bằng phẳng. . .
Do tính chất của hàn điểm tiếp xúc nên các bề mặt ghép với nhau phải đảm bảo đúng vị trí tương đối của chúng với nhau kín khít.
* Máy hàn và súng hàn:
Máy hàn có 2 cực để lắp cho 2 súng hàn (mỗi máy phục vụ cho 2 súng hàn). Tác dụng của máy hàn và súng hàn dùng để ghép cứng các chi tiết kim loại dạng vỏ mỏng lại với nhau (tôn, thép lá,...).
- Đặc điểm điều chỉnh của súng hàn: Tuỳ theo tính chất của kim loại, độ dày, mỏng hoặc số lớp cần liên kết mà điều chỉnh chế độ của súng hàn (đặt điều chỉnh ở hộp điều chỉnh) cho phù hợp để tạo mối ghép đảm bảo chất lượng.
- Các thông số điều chỉnh:
+ Cường độ dòng điện A.
+ Thời gian ép 2 cực hàn (mỏ hàn của súng hàn).
CHƯƠNG II. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DẠNG GIÁ XOAY
2.1. Nguyên lý tổng thể.
Giá xoay 8 sẽ xoay xung quanh chốt xoay 10 với dẫn động của piston 6 và quay quanh chốt xoay 9 với dẫn động của piston 4. Bộ phận phân chia khí nén 5 sẽ đảm nhiệm nhiệm vụ cung cấp một lượng khí nén cho toàn bộ các cụm piston-xy lanh trong hệ thống của bộ đồ gá.
Dưới đây là hình ảnh của bộ đồ gá hàn vỏ ô tô dạng xoay,gồm:
- Thân của đồ gá
- Các giá của chốt xoay được bắt với thân
- Hai sườn gá ở hai bên được đặt lên giá của chốt xoay bằng các chốt xoay
- Trên sườn gá có bắt các cơ cấu định vị kẹp chặt
- Các xy lanh lực sinh ra lực để điều khiển đồ gá, kẹp chặt
2.2. Kết cấu bệ
a. Phương pháp đặt bệ trên nền
Bệ của đồ gá được đặt trên nền nhà xưởng thông qua các chân của bệ, còn phần trên của bệ có đặt các giá của chốt xoay các cơ cấu định vị các cơ cấu đỡ sàn xe... Do vậy bệ của đồ gá khá quan trọng trong việc quyết định tạo nên độ chính xác của quá trình lắp ráp hàn vỏ xe. mà một trong những yếu tố tạo nên độ chính xác chính là yếu tố cứng vững của bệ.
* Phương pháp đặt bệ trên nền bằng cách bắt chặt bằng bu lông:
Để bắt chặt bệ trên nền thì ta phải chôn dưới nền các kết cấu để bắt bu lông, khi đó ta dùng bu để bắt chặt chân bệ đồ gá với nền.
* Phương pháp đặt bệ trên nền thông qua bu lông đai ốc:
Kết cấu dạng này thì độ cứng vững độ chống rung của đồ gá không bằng so với phương pháp bắt chặt bằng bu lông. Nhưng phương pháp này yêu cầu nền nhà xưởng không cao vì ta có thể điều chỉnh độ cao cũng như độ bằng phẳng của bề mặt bệ đồ gá bằng cách điều chỉnh đai ốc 1. Mặt khác với cách điều chỉnh đai ốc 1 ta cũng có thể điều chỉnh được lực siết lên các bu lông và đai ốc được đều nhau.
c. Phương pháp gia công
Phương pháp gia công là hàn ghép các tấm thép lại với nhau, các tấm thép có độ dày từ 5 - 15mm.
Mặt trên của bệ đồ gá là một tấm thép lớn tạo thành mặt phẳng, bên trong đặt các dầm ngang dầm dọc nhằm tăng độ cứng cho mặt trên cũng như cho thân đồ gá.
2.4. Cơ cấu định vị, kẹp chặt.
Phương pháp định vị là dựa trên nguyên tắc cơ bản của công nghệ chế tạo máy. Đó là số bậc tự do được hạn chế, tức là hạn chế những khả năng có thể dịch chuyển của chi tiết nhằm cố định chi tiết ở những vị trí đã xác định từ trước.
Gá đặt chi tiết trước khi gia công bao gồm hai quá trình : Quá trình định vị và quá trình kẹp chặt.
a. Giới thiệu vai trò của các loại khoá, vấu dỡ, tay quay ở các vị trí khác nhau
* Đối với loại khoá đứng:
Khoá đứng có vai trò định vị vỏ xe (tác dụng như phiến định vị) vừa có vai trò kẹp chặt vỏ xe lại . Đối với loại vỏ xe là chi tiết dễ bị biến dạng do đó số lượng các khoá đứng càng nhiều thì vỏ xe ít bị biến dạng, đồng thời vỏ xe được định vị chính xác hơn và được kẹp chặt hơn.
Vị trí của loại khoá này được đặt tại vị trí 2 như trên sơ đồ
* Đối với các tay quay:
Giá có nhiệm vụ dùng để bắt các khoá kẹp ở một số vị trí mà giá không đáp ứng được nên ta phải lắp trên giá các tay quay.
b. Kết cấu vấu đỡ và số lượng vấu
Vấu đỡ cần thiết phải có thể chuyển động theo nhiều phương khác nhau tức là có thể định vị theo nhiều vị trí khác nhau tuỳ theo kết cấu của mảng vỏ xe. Tuy nhiên khoảng dịch chuyển của nó chỉ nằm trong giới hạn cho phép mà thôi.
c. Kết cấu khoá
Giá 2 của khoá vừa dùng để bắt thân khoá lên đồng thời vừa làm nhiệm vụ như một phiến định vị, vừa để đỡ vỏ xe vừa là giá để kẹp chặt vỏ xe. Thân khoá 6 được bắt với giá bằng 2 bu lông đai ốc. Tay khoá 5 được bắt với thân khoá bằng bu lông đai ốc và tay khoá được quay quanh bu lông
d. Khoá của giá
* Khoá của giá điều khiển bằng khí nén
Đối với các loại đồ gá được trang bị cơ khí hoá bằng thuỷ lực hay khí nén thì các khoá giá và các cơ cấu kẹp chặt khác được điều khiển bằng thuỷ lực hoặc khí nén.
* Khoá của giá điều khiển bằng cơ khí
Đối với một số đồ gá không được trang bị cơ khí hoá cho một số cơ cấu thì việc điều khiển nó phải được thực hiện bằng cơ khí.
f. Cơ cấu kẹp chặt
Để kẹp chặt các mảng vỏ của đồ gá phải dùng đến các cơ cấu kẹp chặt, cơ cấu kẹp chặt bao gồm các loại khoá và các ụ điều chỉnh. Do đó cơ cấu kẹp vừa có nhiệm vụ định vị vừa có nhiệm vụ kẹp chặt. mặt khác do có các ụ điều chỉnh nên có thể di chuyển cơ cấu định theo các phương khác nhau nên nâng cao tính năng động cho cơ cấu kẹp chặt cũng như nâng cao tính năng động cho đồ gá tức đồ gá có thể hàn lắp các loại xe tương tự nhau.
2.5. Cơ cấu dẫn hướng
Đối với loại đồ gá dạng xoay thì cơ cấu dẫn hướng là các chốt xoay. Số lượng các chốt xoay càng nhiều thì số lượng các giá chốt xoay cũng như số lượng chân của giá (chân để lắp với chốt xoay) nhiều tương ứng thì lực tác dụng lên các chốt sẽ nhỏ đi, các chốt sẽ lâu mòn. Nhưng với số lượng các chốt nhiều thì việc bảo đảm độ đồng tâm rất khó khăn, đồng thời số lượng các chốt nhiều sẽ làm cho kết câu đồ gá phức tạp thêm.
2.6. Hệ thống dẫn động điều khiển
Có nhiều phương pháp dẫn động cho bộ đồ gá như dẫn động bằng thuỷ lực, dẫn động bằng cơ khí, dẫn động bằng khí nén, hay có thể kết hợp giữa các phương pháp. Trong nội dung của đồ án có thiết kế hai kiểu dẫn động là: hệ thống điều khiển bằng khí nén và hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực.
2.6.1. Điều khiển bằng khi nén
2.6.1.1. Công dụng
Sinh ra lực từ áp suất khí nén để dẫn động các cơ cấu chấp hành theo ý muốn của người điều khiển. Trong bộ đồ gá này hệ thống khí nén dùng để nâng hạ sườn kẹp, đóng mở khoá sườn kẹp, nâng hạ xe, tạo lực kẹp dể kẹp sàn.
2.6.1.2. Yêu cầu
- Làm việc có độ tin cậy cao khi làm việc
- Đảm bảo an toàn cho các chi tiết
- Truyền động êm dịu, tăng tuổt thọ các chi tiết
- Hệ thống đơn giản gọn nhẹ, điều khiển đơn giản nhẹ nhàng
2.6.1.3. Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Không gây ô nhiễm môi trường
+ Khí nén là loại khí lấy từ thiên nhiên nên có giá thành rất rẻ
+ Dễ cơ khí hoá tự động hoá
- Nhược điểm:
+ Độ nhạy kém
+ Khí nén khí nén được nên nếu sử dụng áp suất cao thì không an toàn, do đó phải thiết kế thêm các cơ cấu đảm bảo an toàn
+ Các thiết bị của khí nén khá cồng kềnh
2.6.1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động
Hệ thống khí nén dùng trong bộ đồ gá tổng hợp này chủ yếu dùng để nâng hạ xe, mở sàn kẹp đóng sàn kẹp, mở sườn gá đống sườn gá, mở khoá sười và đóng khóa sườn.
- Đóng và mở kẹp sàn:
Đóng kẹp sàn: Tương tự như trên khí nén được dẫn đến con trượt phân phối 4 Lúc này ta điều khiển để ô 2 làm việc. Khí nén qua cơ cấu phân phối đến khoang a của xy lanh 6 dưới tác dụng của áp suất khí nén làm pis ton di chuyển và thực hiện việc đóng kẹp sàn, khí ở khoang b của xy lanh 6 theo đường ống về con trượt phân phối và thoát ra ngoài không khí.
- Đóng mở sườn gá (giá) và đóng mở khoá sườn:
Đóng mở sườn gá (giá) và đóng mở khoá sườn phải được tiến hành liên tục và nhịp nhàng. Để đảm bảo an toàn thì sau khi đóng sườn gá xong thì mới thực hiện đóng khoá sườn, còn khi muốn mở sườn gá thì trước tiên ta phải mở xong khoá sườn thì ta mới bắt đầu mở sười gá. Phải thực hiện mhư vậy mới đảm bảo an toàn bởi vì nếu khi sườn gá đang đóng, khoá sườn chưa mở mà ta mở sười gá thì sẽ làm gãy khoá sườn, hoặc khi sườn gá đang mở, khoá sườn chưa mở mà ta đóng sườn gá thì cũng sẽ làm gãy khoá sườn.
2.6.1.5. Tính toán thiết kế hệ thống khí nén
a. Tính toán cụm xi lanh công tác dùng để nâng hạ sườn (giá)
Để tính toán cụm xy lanh công tác dùng để nâng hạ sườn gá ta phải tính được lực mà pis ton phải sinh ra.
Sơ đồ bố trí xy lanh và sườn gá với thân đồ gá và có các giá trị các kích thước.
Dựa vào phần mềm Solidworks ta tính ra được khối lượng của khung sườn gá là: M = 440 KG
Để đơn giản ta coi trọng lượng của khung là một lực tập trung và đặt ở giữa khung của sườn gá.
Q1 :Vuông góc với sườn gá: Q1 = Q . sin250
Q2: Song song với sườn gá: Q2 = Q . cos250
Phương trình cân bằng mô men của sườn gá tại chốt quay: Q1 . 900 + Q2 . 100 = P1 . 400 + P2 .0
Thay số vào ta được: P = 6983 (N)
Do trên một khung sườn gá ta bố trí 2 xy lanh lực nên tác dụng lên một thanh truyền của xy lanh là: P/2 = 3491,5 (N)
Thay số vào ta được: P = 6983 (N)
Do trên một khung sườn gá ta bố trí 2 xy lanh lực nên tác dụng lên một thanh truyền của xy lanh là: P/2 = 3491,5 (N)
Đường kính thanh truyền của xy lanh:
Với:
P = 4888 (N)
Pi = 9,9 (KG/cm2) = 99 (N/cm2)
Thay số vào ta được: D = 13,4 (cm). Lấy theo tiêu chuẩn: D = 140 (mm)
Từ đó tính được hành trình làm việc của piston: S= 635 - 501 = 134 (mm)
Trên cơ sở hành trình làm việc của piston ta tính toán và chọn được chiêu dài của xy lanh lực: L = 230 (mm)
Xy lanh được chế tạo bằng thép ống. Vật liệu chế tạo xy lanh bằng thép CT3, có [e] = 2,2 . 102 (N/mm2) = 2200 KG/cm2
* Kiểm bền xy lanh lực:
Theo giáo trình sức bền vật liệu Tập 3
Thay số vào ta được: e = 153,6 KG/cm2 <[e] =2200 KG/cm2
Như vậy xy lanh bảo đảm độ bền.
* Tính bền thanh truyền của pis ton:
Thanh truyền chịu ứng suất kéo và nén
Đường kính của thanh truyền: d = 0,25 .D = 0,25 .140 = 35 (mm)
Thay số vào ta được: e = 5,1 (N/mm2) < [e] = 2,2.102 (N/mm2)
Vậy thanh truyền đảm bảo độ bền.
b. Tính toán cụm xy lanh công tác dùng để nâng hạ xe
Khối lượng của vỏ xe tác dụng lên xy lanh khoảng M = 400 (KG)
Ta sử dụng 4 xy lanh để nâng xe nên mỗi xy lanh chịu một lực P = 100 KG
Thay số vào ta được: D = 5,9 (cm). Lấy theo tiêu chuẩn: D = 60 (mm)
* Tính toán chiều dày thành xy lanh:
Cũng như phần tính chiều dày xy lanh của xy lanh dùng để nâng hạ khung sườn gá ta lấy chiều dày thành xy lanh t = 5 (mm)
c. Tính cụm xy lanh công tác dùng để kẹp sàn
Lực tác dụng của cơ cấu kẹp lên sàn (mảng sàn của vỏ xe) là 30 KG
Dưa vào sơ đồ ta tính ra được lực mà thanh truyền của cần pis ton cần phải tác dụng lên cơ cấu: P = 90 (KG)
Thay số vào ta được: D = 5,8 (cm). Lấy đường kính theo tiêu chuẩn: D = 60 (mm)
Chiều dày thành xy lanh. Lấy t = 5 (mm)
* Tính bền xy lanh:
Xy lanh được chế tạo bằng thép
Cũng như phần tính toán ở trên, Điểm nguy hiểm nhất nằm ở mặt trong của ống nên ta chỉ tính ứng suất tại điểm đó.
2.6.2. Điều khiển bằng thuỷ lực
2.6.2.1. Yêu cầu
- Làm việc có độ tin cậy cao khi làm việc
- Đảm bảo an toàn cho các chi tiết
- Truyền động êm dịu, tăng tuổt thọ các chi tiết
- Hệ thống đơn giản gọn nhẹ, điều khiển đơn giản nhẹ nhàng
- Các phần tử của hệ thống dễ kiếm, giá thành rẻ
2.6.2.3. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động
Hệ thống thuỷ lực dùng trong bộ đồ gá tổng hợp này chủ yếu dùng để nâng hạ xe, mở sàn kẹp đóng sàn kẹp, mở sườn gá đống sườn gá, mở khoá sười và đóng khóa sườn.
Nguyên lý hoạt động:
- Nâng và hạ xe:
Nâng xe: Khi bơm dầu 12 hút dầu từ bể chứa dầu 2 qua bộ lọc 1, dầu có áp suất được dẫn đến con trượt phân phối 3 Lúc này ta điều khiển để ô 2 làm việc. Dầu có áp qua cơ cấu phân phối đến khoang dưới a của xy lanh 7 dưới tác dụng của áp suất dầu đẩy pis ton đi lên và thực hiện việc nâng xe, dầu ở khoang trên b của xy lanh 7 theo đường ống về con trượt phân phối và theo đường ống về bình chứa dầu.
- Đóng và mở kẹp sàn:
Đóng kẹp sàn: Tương tự như trên dầu có áp được dẫn đến con trượt phân phối 4 Lúc này ta điều khiển để ô 2 làm việc. Dầu có áp qua cơ cấu phân phối đến khoang dưới a của xy lanh 6 dưới tác dụng của áp suất dầu làm pis ton di chuyển và thực hiện việc đóng kẹp sànđầu ở khoang trên b của xy lanh 6 theo đường ống về con trượt phân phối và theo đường ống về bình chứa.
2.6.2.4. Tính toán hệ thống thuỷ lực
Ta chọn bơm có áp suất làm việc p = 25 KG/cm2
a. Tính xy lanh dẫn động giá
Lực tác dụng lên thanh truyền pis ton P = 488,8 KG
Chọn đường kính thanh truyền của pis ton: d = 30 mm
Thay số vào ta được: D = 5,8 cm. Lấy theo tiêu chuẩn: D = 60 mm
Xy lanh được chế tạo bằng thép ống có [e] = 2,2.102(N/mm2)=2200 KG/cm2
Thay số vào ta được: e = 69 KG/cm2 < [e] = 2200 KG/cm2
Vậy thanh truyền đảm bảo độ bền
b. Tính toán cụm xy lanh công tác dùng để nâng hạ xe
Khối lượng của vỏ xe tác dụng lên xy lanh: M = 400 (KG)
Ta dùng 4 xy lanh để nâng vỏ xe nên mỗi xy lanh chịu một lực P = 100KG
Lực tác dụng lên thanh truyền của pis ton
Thay số vào ta được: D = 2,3 (cm). Lấy theo tiêu chuẩn: D = 25 (mm)
* Tính toán chiều dày thành xy lanh
Cũng như phần tính chiều dày xy lanh của xy lanh dùng để nâng hạ khung sườn gá ta lấy chiều dày thành xy lanh t = 4 (mm)
d. Tính cụm xy lanh công tác dùng để đóng mở khoá sườn
Lực mà thanh truyền pis ton cần tác dụng lên khoá sườn khoảng 70 KG
Đường kính xy lanh: P = 70 KG ; Pi = 25 KG/cm2
Thay số vào ta được: D = 1,9 cm. Lấy đường kính theo tiêu chuẩn: D = 20 mm
Chiều dày thành xy lanh: chọn t = 3 mm
Thay số vào ta được:e = 338 KG/cm2 < [e] =2200 KG/cm2
Vậy xy lanh bảo đảm độ bền
Đương kính thanh truyền, lấy d = 10 mm
e. Tímh bơm công tác
Trước tiên ta phải tính được vận tốc của pis ton
Pis tôn của xy lanh dẫn động giá phải có vận tốc sao cho trong quá trình đóng mở giá không gây ra va dập, nhưng vận tốc cũng không được quá bé làm thời gian đóng mở giá dài sẽ làm giảm năng suất.
Từ đó ta xác định vận tốt của pis ton v = 15 mm/s
Đường kính của xy lanh D = 60 mm
Đường kính thanh truyền d = 30 mm
Đường kính roto: d = D - 2e = 51,2- 2.2 = 47,2 mm
Số cách gạt z = 7
Như vậy ta tính chọn bơm có các thông số sau:
Các thông số của bơm
Độ lệch tâm e = 2 mm
Đường kính trong của stato D = 51,2 mm
Đường kính của roto d = 47,2 mm
Chiều dài roto b = 15,3 mm
Số cách gạt z = 7
Số vòng quay của bơm nb = 2000 v/p
Thể tích làm việc của bơm q = 5,25 cm3
Lưu lượng của bơm Q = 10,5 l/ph
2.7. Các bộ phận khác.
* Chỗ đứng công nhân:
Một bộ đồ gá tổng hợp cần ít nhất là 4 công nhân, khi gá đặt định vị cũng như là khi hàn lắp các mảng vỏ xe lại với nhau thì yêu cầu công nhân cần có chỗ đứng thích hợp nhất để có thể thực hiện các thao tác chính xác nhất an toàn nhất để mang lại hiệu quả cao nhất khi thực hiện công việc trên bộ đồ gá.
Có nhiều hình thức bố trí như:
- Chỗ đứng gắn liền cùng với giá và tham gia chuyển động cùng với giá
- Chỗ đứng có thể làm rời không liên quan tới giá chỉ khi nào cần thì sẽ đẩy vào và khoá cứng các bánh xe.
* Các thiết bị bốc dỡ và vận chuyển
Trên sơ đồ thể hiện sự dịch chuyển của các móc treo. Các con lăn 2 di chuyển dọc theo giàn đồng thời con lăn của móc treo 4 có thể di chuyển theo dầm ngang 5 như vậy thì thiết bị treo luôn đảm bảo cho thiết bị treo trên nó có thể di chuyển theo nhiều phương khác nhau.
2.8. Nhận xét ưu nhược điểm của bộ đồ gá.
+ Ưu điểm:
- Khoảng không gian dịch chuyển nhỏ tiết kiệm mặt bằng nhà xưởng
- Chuyển động là chuyển động song phẳng, và chủ yếu là quay quanh chốt, nên không có yêu cầu cao.
+ Nhược điểm: Với bộ đồ gá dạng xoay cơ bản có những nhược điểm chủ yếu về mặt kết cấu .
- Khó bố trí các cơ cấu dẫn động, bao gồm những cụm piston-xy lanh.
- Có chuyển động tương đối phức tạp nên rất khó khăn cho quá trình điều khiển cũng như trong quá trình sữa chữa cũng như bảo dưỡng.
CHƯƠNG III. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ DẠNG GIÁ TRƯỢT
3.1. Nguyên lý tổng thể
Sơ đồ tổng thể của bộ đồ gá dạng trượt bao gồm: Giá trượt 1, trượt trên một thanh ray được bắt chặt trên nền. Giá chuyển động tịnh tiến trên ray, đồng thời mang theo các cơ cấu kẹp chặt 3 theo hướng chuyển động 2. Toàn bộ giá được dẫn động bởi một bơm thuỷ lực (có thể là bình khí nén) 6 theo đường dầu 5 đến cụm xylanh 7.
3.2. Kết cấu bệ
Bệ của đồ gá cũng có kết cấu, vật liệu và phương pháp gia công tương tự như phương án giá xoay (đã trình bày ở trên)
3.4. Cơ cấu định vị và kẹp chặt.
Cơ cấu định vị và kẹp chặt của phương án giá trượt cũng tương tự như phương án dạng giá xoay đã trình bày ở chương II.
3.5. Cơ cấu dẫn hướng
Đối với đồ gá dạng trượt thì cơ câu dẫn hướng là các ray dẫn hướng. Kết cấu của ray có nhiều dạng khác nhau như ray hình chứ I, ray hình chữ nhật, ray hình mang cá...
3.6. Hệ thống dẫn động điều khiển.
3.6.1. Thiết kế hệ thống dẫn động khí nén.
3.6.1.1. Tính toán cụm xi lanh công tác dùng để di chuyển sườn gá.
Để tính toán cụm xy lanh công tác dùng để di chuyển sườn gá thì bước tính toán đầu tiên là phải tính được lực mà piston phải sinh ra để có thể làm cho giá đồ gá dịch chuyển.
Lực mà piston cần sinh ra phải lớn hơn lực để làm di chuyển sườn gá ra vào từ điểm cực ngoài vào đến điểm cực trong, lực này chính là lực do trọng lượng của sườn gá sinh ra và một phần thất thoát do lực ma sát trượt giữa ray trượt và mang cá của giá trượt. Việc tính toán cần đảm bảo sao cho lực tác dụng của Piston cần thắng được hai thành phần lực trên mới có thể đảm bảo cho việc di chuyển được giá của đồ gá.
* Tính toán trọng lượng của sườn gá.
P: Thành phần lực của Piston.
Q: Trọng lượng của giá đồ gá.
Do trên một khung sườn gá ta bố trí 2 xy lanh lực nên tác dụng lên một thanh truyền của xy lanh là P/2 = Q.f/2 = 4400.0,4/2 = 880(N).
Trong đó f là hệ số ma sát trượt giữa ray trượt và mang cá của giá với hai bề mặt là thép và thép chọn hệ số ma sát f= 0,4.
Để đảm bảo đủ lực ta nhân thêm lực với một hệ số
Pthanh truyền = 1,4 . P = 1,4.880 = 1232 (N)
Áp suất khí nén làm việc trong hệ thống pMax = 8 KG/cm2
Thay số vào ta được: D = 7,62 (cm)
Lấy theo tiêu chuẩn: D = 80 (mm)
* Hành trình làm việc của pis ton:
Chọn hành trình làm việc của piston là: S=50 (cm).
Trên cơ sở hành trình làm việc của pis ton ta tính toán và chọn được chiều dài của xy lanh lực: L = 600 (mm)
Xy lanh được chế tạo bằng thép ống có [e] = 2,2.102(N/mm2)=2200 KG/cm2
Thay số vào ta được: t = 0,4 (mm)
Ta thấy chiều dày xy lanh theo tính toán quá mỏng không đảm bảo độ cứng vững nên ta phải tăng chiều dày thành xy lanh
Ta lấy chiều dày thành xy lanh t = 5 (mm).
* Tính bền thanh truyền của pis ton:
Được chế tạo từ thép có [e] = 2,2 . 102 (N/mm2) = 2200 KG/cm2
Thanh truyền chịu ứng suất kéo và nén
Đường kính của thanh truyền: d = 0,25 D = 0,25.80 = 20 (mm)
P: Lực tác dụng lên thanh truyền, P = 1232 (N)
d: Đường kính thanh truyền, d = 20 (mm)
Thay số: e = 3,9 (N/mm2) < [e] = 2,2 . 102 (N/mm2)
Vậy thanh truyền đảm bảo độ bền.
3.6.1.3. Tính cụm xy lanh công tác dùng để kẹp sàn
Lực tác dụng của cơ cấu kẹp lên sàn (mảng sàn của vỏ xe) là 30 KG
Dưa vào sơ đồ ta tính ra được lực mà thanh truyền của cần pis ton cần phải tác dụng lên cơ cấu: P = 90 (KG)
Thay số vào ta được: D = 5,8 (cm). Lấy đường kính theo tiêu chuẩn: D = 60 (mm)
Chiều dày thành xy lanh: Lấy t = 5 (mm)
* Tính bền xy lanh
Cũng như phần tính toán ở trên, Điểm nguy hiểm nhất nằm ở mặt trong của ống nên ta chỉ tính ứng suất tại điểm đó.
Bán kính trong của xy lanh, a = 30 mm
Bán kính ngoàI của xy lanh, b = 35 mm
Pa. áp suất khí nén, pa = 9,9 KG/cm
Thay số: e = 74 KG/cm2 < [e] = 2200 KG/cm2
Vậy xy lanh đảm bảo độ bền
3.6.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thuỷ lực.
Dự kiến chọn bơm
Ta chọn bơm có áp suất làm việc p = 25 KG/cm2
3.6.2.1. Tính xy lanh dẫn động giá
Lực tác dụng lên thanh truyền pis ton P = 123,2 KG
Chọn đường kính thanh truyền của pis ton: d = 20 mm
Thay số vào ta được: t = 0,23 (mm)
Ta thấy chiều dày xy lanh theo tính toán quá mỏng không đảm bảo độ cứng vững nên ta phải tăng chiều dày thành xy lanh
Ta lấy chiều dày thành xy lanh t = 5 (mm).
* Tính bền thanh truyền của piston
Với P = 123,2 KG ; d= 20 mm =2 cm
Thay số vào ta được: e = 39,2 KG/cm2 < [e] = 2200 KG/cm2
Vậy thanh truyền đảm bảo độ bền
3.6.2.3. Tính cụm xy lanh công tác dùng để kẹp sàn
Lực tác dụng của cơ cấu kẹp lên sàn (mảng sàn của vỏ xe) là 30 KG
Dưa vào sơ đồ ta tính ra được lực mà thanh truyền của cần pis ton cần phải tác dụng lên cơ cấu: P = 90 (KG)
3.6.2.4. Tính cụm xy lanh công tác dùng để đóng mở khoá sườn
Lực mà thanh truyền pis ton cần tác dụng lên khoá sườn là 70 KG
3.6.2.6. Tính động cơ dẫn động bơm
P = 123,2 KG = 1232 (N) lực tác dụng lên một xy lanh
Do có 4 xy lanh nên P = 4.1232 =5928 (N)
V = 15 mm/s =0,015 m/s
Thay số vào ta được: N = 135,3 (W)
3.8. Ưu nhược điểm của bộ đồ gá.
+ Ưu điểm:
- Với bộ đồ gá dạng trượt cơ bản có những ưu điểm chủ yếu về mặt kết cấu .
- Dễ bố trí các cơ cấu dẫn động, bao gồm những cụm piston-xy lanh.
- Có chuyển động tương đối đơn giản nên rất thuận lợi cho quá trình điều khiển cũng như trong quá trình sữa chữa cũng như bảo dưỡng.
+ Nhược điểm:
- Khoảng không gian dịch chuyển phải đủ lớn cho sự chuyển động của rãnh trượt.
- Phải có kết cấu ray trượt phức tạp (rãnh dạng mang cá phải chính xác hoặc có các bánh xe tỳ để đảm bảo chuyển động trơn tru và không bị rung động mạnh khi chuyển động).
CHƯƠNG IV. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ ĐÁNH GIÁ KINH TẾ
4.1. Hướng dẫn trình tự thao tác lắp vỏ xe trên đồ gá.
a. Bước 1:
Trước tiên mảng sàn được đưa lên xe goòng và định vị tương đối với sàn xe quá trình này được tiến hành ở ngoài bộ đồ gá tổng hợp, dùng súng hàn để định vị sơ bộ ở một số điểm nhất định giữa sàn xe với mảng sườn trái và mảng sườn phải.
c. Bước 3:
Điều khiển xy lanh để đóng hai giá khi đó tiến hành định vị và kẹp chặt bằng các khoá trên mỗi giá vào mảng vỏ xe đã định vị sơ bộ ở bước trước đó. Khi này tiến hành hàn các mảng vỏ này lại với nhau bằng súng hàn điểm nóng chảy.
e. Bước 5:
Sau khi hàn hoàn chỉnh các mảng với nhau tiến mở các khoá kẹp chặt, chốt định vị và các khoá khác.
Điều khiển xy lanh lực để mở hai giá ra.
Dùng dầm cầu trục để đưa vỏ xe ra ngoài
4.2. Một số điểm chú ý trước khi vận hành.
- Trước khi vận hành phải kiểm tra khả năng làm việc của bộ đồ gá
- Trước khi đưa vỏ vào phải mở các khoá, tay quay
- Trước khi điều chỉnh cụm xylanh để đóng giá, phải kiểm tra các khoá giá,đảm bảo mở các khoá giá trước khi vận hành giá.
- Trước khi đưa vỏ ra ngoài phải mở hết các khoá, các chốt định vị và mở giá
- Các cụm chi tiết cơ bản của bộ đồ gá khi hỏng hoặc giảm chất lượng chỉ nên thay mới chứ không tiến hành quá trình phục hồi tái sản xuất.
4.3. Đánh giá sơ bộ kinh tế.
Qua bảng ước lượng giá cả tham khảo ta có một số nhận xét:
- Trong bộ đồ gá tổng hợp có 12 cụm Piston-Xy lanh theo đơn giá trên cho thấy chi phí cho cụm Piston-Xylanh là từ 50¸60 Triệu đồng.
- Bộ bơm cánh gạt đáp ứng những chi tiêu đã tính toán từ 3,6¸4 Triệu đồng.
Ước lượng giá một số thiết bị (tham khảo thị trường) như bảng 4.1.
Qua tổng hợp thực tế giá của một số mặt hàng thiết bị có ở thị trường Việt Nam,chúng ta có thể đưa ra ước lượng sơ bộ giá cho bộ đồ gá tổng hợp để lắp ráp vỏ ô tô, được chế tạo trong nước là:150¸200 Triệu đồng. Điều này đã cho thấy việc chế tạo một bộ đồ gá trong nước cho các nhà máy lắp ráp vỏ xe ở Viêt Nam là điều cần thiết bởi so với giá chỉ gần 1/2 của một bộ đồ gá nhập khẩu (Giá của một bộ đồ gá nhập của Trung Quốc như ở công ty liên doanh FORD khoảng 30.000 đô la, tức là khoảng 500 triệu đồng).
KẾT LUẬN
Trong suốt thời gian ba tháng tiến hành làm đồ án cùng với sự hướng dẫn của : PGS.TS…………… cùng các thầy giáo trong bộ môn. Đã giúp chúng em hoàn thành bản đồ án của mình. Đồ án đã đạt được những kết quả sau:
- Thứ Nhất: Đồ án đã thiết kế được một bộ đồ gá tổng hợp để lắp ráp các mảng chính của ô tô. Nội dung của đồ án tập trung vào việc thiết kế bộ đồ gá để lắp ráp các mảng vỏ xe của các loại xe là: Cityvan, Pickup, Mini bus.
- Thứ hai:Toàn bộ đồ án đã thể hiện được khả năng có thể tiến hành quá trình chế tạo bộ đồ gá ở trong nước, bởi giá thành cũng như tính công nghệ của nó là khá đơn giản. Kết cấu của bộ đồ gá thể hiện độ đơn giản trong chế tạo, vận hành làm việc cũng như trong quá trình bảo dưỡng, sữa chữa.
- Thứ ba: Đồ án cho phép gợi mở ra nhiều phương án lựa chọn với kết cấ và giá thành hợp lí nhất.Bộ đồ gá thiết kế là một phần trong toàn bộ đề tài tổng thể về thiết kế nhà máy chế tạo và lắp ráp vỏ ôtô. Bộ đồ gá có tính thực tiễn cao, phù hợp với điều kiện Việt Nam có thể áp dụng cho những nhà máy mà công suất chế tạo trung bình, phù hợp với phương thức sản xuất đơn chiếc hay hàng loại nhỏ. Tuy nhiên bộ đồ gá này chưa thể đáp ứng được việc có thể lắp ráp cho nhiều loại vỏ xe trên cùng một bộ đồ gá bởi khoảng điều chỉnh là không lớn khi mà kết cấu của các loại xe là khác nhau.
- Thứ tư: Đã vận dụng được phần mềm SolidWork để xây dựng được bộ chi tiết và mô tả quy trình lắp ráp, hàn vỏ xe ô tô. Cách thức xây dựng bộ chi tiết băng phần mềm SolidWork cho phép chúng ta khai thác và sử dụng một số kết quả như: lấy được khối lượng, mômen quán tính, mô đun đàn hồi, thể tích..., cũng như khả năng lắp ráp để mô tả một cách trực quan sinh động nguyên lý làm việc của bộ đồ gá nói riêng cũng như các chi tiết máy nói chung. Nó cho phép chúng ta thấy được khả năng ứng dụng phần mềm SolidWork trong ngành cơ khí kỹ thuật.
Tuy nhiên đồ án là một mảng đề tài mới về kiến thức chuyên ngành, cũng như phần mềm SolidWork đang được khai thác bước đầu ở Việt Nam. Do vậy mà trong quá trình làm đồ án tài liệu tham khảo còn hạn chế, cộng với kiến thức chuyên môn còn chưa chuyên sâu, khả năng đặt vấn đề chưa cao nên không tránh khởi những thiếu sót còn mắc phải. Vậy kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo cùng các bạn sinh viên để bản đồ án của chúng em có tính thực tiễn cao hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Hoàng Thị Bích Ngọc, "Máy thuỷ lực thể tích", Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật , 2000
2. Phạm Văn Khảo, "Truyền động – Tự động khí nén", Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
3. Nguyễn Trọng Bình, "Công Nghệ Chế tạo máy", Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 1998
4. Lê Hoàng Tuấn, "Sức bền vật liệu", Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM
5. Giáo trình "Công nghệ khung vỏ", Bộ môn Ôtô - Trường ĐHBK Hà Nội, 2004
6. Sổ tay kỹ thuật dây truyền hàn và lắp ráp vỏ ô tô công ty FORD.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"