Đồ án Mô phỏng quá trình tự động hóa hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG

ình 1.2.40). Hình 1.2.40 Hàn tay xách vào nửa trên Chế độ gia công: • Điện áp hàn: 18 ¸ 25 V • Dòng điện hàn: 160 ¸ 180 A • Tốc độ hàn: 90 ¸ 100 cm/ph • Dây hàn: loại f1.2 • Bảo vệ mối hàn: khí CO2 Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ hàn bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Gá vào đồ gá và hàn đính (hàn phía trong hoặc ngoài theo bản vẽ). • Đảm bảo độ đồng tâm của tay xách với thân chai. Dùng dưỡng kiểm độ đồng tâm của thân bình với tay xách. • Đảm bảo đúng vị trí tương quan của chữ trên đỉnh chai (nếu có) so với cửa tay xách. Kiểm tra bằng mắt. • Mối hàn phải đều, không bị rỗ, nứt, cháy chân, không bị thiếu, ngậm xỉ, … Kiểm tra bằng mắt. • Không được thổi không khí vào vùng hàn làm mất tác dụng của khí CO2 bảo vệ. Thiết bị: Máy hàn bán tự động. Công cụ/ dụng cụ: Mặt nạ hàn, gá định vị tay xách, kìm cắt dây. 1.2.3.22 Hàn chân đế vào nửa dưới Nguyên công: Hàn chân đế vào nửa dưới (Hình 1.2.41). Hình 1.2.41 Hàn chân đế vào nửa dưới Chế độ gia công: • Điện áp hàn: 20 ¸ 25 V • Dòng điện hàn: 170 ¸ 190 A • Tốc độ hàn: 90 ¸ 100 cm/ph • Dây hàn: loại f1.2 • Bảo vệ mối hàn: khí CO2 Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ hàn bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Mối hàn phải đều, không bị rỗ, nứt, cháy chân, không bị thiếu, ngậm xỉ, … Kiểm tra bằng mắt. • Đảm bảo độ không vuông góc của mặt đáy chân đế với thân chai nhỏ hơn 2 mm/ tổng chiều cao. Kiểm tra bằng kê vuông. • Không được thổi không khí vào vùng hàn làm mất tác dụng của khí CO2 bảo vệ. Thiết bị: Máy hàn chân đế tự động (Hình 1.2.42). Công cụ/ dụng cụ: Mặt nạ hàn, kìm cắt dây. Hình 1.2.42 Máy hàn tự động chân đế vào nửa dưới Người vận hành lắp chân đế và nửa dưới lên máy bằng tay. Mũi tâm điều khiển bằng khí nén, tiến đến và kẹp chặt phôi. Nhấn nút start trên hộp điều khiển để bắt đầu chu trình hàn. Mỏ hàn được hạ thấp xuống. Phôi bắt đầu quay. Thực hiện hàn trên 360 độ cộng với một góc đi quá (góc này có thể điều chỉnh được). Việc hàn được dừng lại, phôi dừng quay. Mỏ hàn trở về vị trí ban đầu. Mũi tâm được điều khiển dịch chuyển về bên phải, ra ngoài, thôi không kẹp chặt phôi nữa. Người vận hành tháo phôi ra bằng tay và kết thúc một quy trình hàn. 1.2.3.23 Hàn chu vi Nguyên công: Hàn chu vi (Hình 1.2.43). Hình 1.2.43 Hàn chu vi Chế độ gia công: • Điện áp hàn: 25 ¸ 32 V • Dòng điện hàn: 270 ¸ 300 A • Tốc độ hàn: 45 ¸ 60 cm/ph • Dây hàn: loại f1.6 ¸ f2.4 • Bảo vệ mối hàn: thuốc hàn H400 hoặc tương đương Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ hàn bậc 4/7 (chứng chỉ thợ hàn) Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Trà sạch xung quanh mối ghép 2 nửa thân, không còn cặn bẩn, rỗ, rỉ. Kiểm tra bằng mắt. • Lắp ghép 2 nửa đảm bảo khít. Kiểm tra bằng mắt. • Mối hàn phải đều, không bị rỗ, nứt, cháy chân, không bị thiếu, ngậm xỉ, … Kiểm tra bằng mắt. • Đảm bảo độ không vuông góc của mặt đáy chân đế với thân chai nhỏ hơn 4 mm/ tổng chiều cao. Kiểm tra bằng kê vuông 5 sản phẩm đầu mỗi ca. Thiết bị: Máy hàn chu vi tự động (Hình 1.2.44), máy trà bình. Công cụ/ dụng cụ: Mặt nạ hàn, kìm cắt dây, chổi sắt. Hình 1.2.44 Máy hàn chu vi tự động Người vận hành lắp 2 nửa thân bình (sau khi đã hàn tay xách và chân đế) lên máy bằng tay. Mũi tâm điều khiển bằng khí nén, tiến đến và kẹp chặt phôi. Nhấn nút start trên hộp điều khiển để bắt đầu chu trình hàn. Mỏ hàn được hạ thấp xuống. Phôi bắt đầu quay. Thực hiện hàn trên 360 độ cộng với một góc đi quá (góc này có thể điều chỉnh được). Việc hàn được dừng lại, phôi dừng quay. Mỏ hàn trở về vị trí ban đầu. Mũi tâm được điều khiển dịch chuyển về bên phải, ra ngoài, thôi không kẹp chặt phôi nữa. Người vận hành tháo bình ra bằng tay và kết thúc một quy trình hàn. 1.2.3.24 Đóng số Nguyên công: Đóng số (Hình 1.2.45). Hình 1.2.45 Đóng số Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Đóng ký hiệu, số xê-ri theo danh sách đóng số, tháng năm sản xuất thực tế vào đúng vị trí trên tay xách, cỡ chữ theo bản vẽ. • Chữ số phải rõ nét, độ sâu đều, thẳng hàng. Kiểm tra bằng mắt. • Mối hàn phải đều, không bị rỗ, nứt, cháy chân, không bị thiếu, ngậm xỉ, … Kiểm tra bằng mắt. • Đúng ký hiệu, số xê-ri trên bảng kê. Kiểm tra bằng phương pháp đối chiếu với bảng kê. Công cụ/ dụng cụ: Búa tay, bộ số, bộ chữ, bàn đóng số. 1.2.3.25 Ủ khử ứng suất Nguyên công: Ủ khử ứng suất (Hình 1.2.46). Hình 1.2.46 Ủ khử ứng suất Chế độ gia công: • Nhiệt độ ủ: 650 ¸ 850 ± 50oC • Thời gian giữ nhiệt: 20 ± 5 phút Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Đảm bảo nhiệt độ ủ và thời gian giữ nhiệt. Kiểm tra thông qua chỉ số hiển thị trên các đồng hồ đo của thiết bị. • Kiểm bằng mắt thông qua màu sắc trên chai. Thiết bị: Lò ủ (Hình 1.2.47). Hình 1.2.47 Lò ủ Lò nhiệt luyện tự động dùng khử ứng suất sau hàn và dập vuốt với hệ thống điều khiển PLC đảm bảo nhiệt độ và thời gian ủ hợp lý theo yêu cầu cơ tính của từng loại vật liệu khác nhau. Thời gian nhiệt luyện cho 1 bình ga: 27 phút. Thông số kỹ thuật · Kích thước thành lò: 8,3 x 1,74 x 2 (m) (dài x rộng x cao) · Nhiệt độ tối đa: 950oC (nhiệt độ bình đi vào 25oC, nhiệt độ bình đi ra: 50 ÷ 80oC). · Hệ thống vận chuyển: Sản phẩm cần nhiệt luyện có thể được treo trên giá vận chuyển. Công suất lò đốt và tốc độ của giá treo có thể thay đổi để đạt được nhiệt độ tối ưu theo bề mặt cong của sản phẩm. · Làm nguội: Sau khi được gia nhiệt, các bình sẽ được làm nguội trong luồng không khí do quạt tạo ra với quãng đường 2,5 m cho đến khi nhiệt độ bình còn khoảng 80oC. 1.2.3.26 Thử thủy lực Nguyên công: Thử thủy lực (Hình 1.2.48). Hình 1.2.48 Thử thủy lực Chế độ gia công: • Áp lực thử: 34 kg/cm2 • Thời gian giữ áp tối thiểu: 30 giây (đủ thời gian để kiểm tra kỹ thuật) Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Bơm nước đầy sau đó bơm áp lên áp suất thử 34 kg/cm2. Kiểm tra thông qua chỉ số hiển thị trên các đồng hồ đo của thiết bị. • Dùng búa đồng gõ đều xung quanh mối hàn chu vi. • Toàn bộ bề mặt chai ga không được phồng biến dạng, không được xì hở bất kỳ vị trí nào. Kiểm tra bằng mắt và đèn soi bề mặt chai ga (khi kiểm tra bề mặt chai ga phải khô). • Áp suất được giữ nguyên 34 kg/cm2 trong suốt thời gian thử. Kiểm tra thông qua chỉ số hiển thị trên các đồng hồ đo của thiết bị. • Kiểm tra 100% các chai ga mới và các chai ga bị hở đã hàn sửa chữa và ủ lại. • Sau khi thử, đưa các chai ga ra vị trí tập kết phải được úp ngược cho róc hết nước. Thiết bị: Thiết bị thử áp suất 34 kg/cm2 (Hình 1.2.49). Hình 1.2.49 Thiết bị thử thủy lực • Thiết bị thử thủy lực bao gồm: + Bồn chứa nước có thể tích 3 m3 dạng trụ đứng. + Bồn chứa khí áp suất cao có thể tích 2 m3 dạng trụ đứng. + Bơm điện. + Bơm thủy – khí. • Hoạt động: Bơm điện đưa nước với áp suất thấp từ bồn chứa nước 3000 L theo đường C vào bình gas. Khi bình gas đầy nước, bơm thủy khí sẽ bơm nạp thêm nước theo đường A vào bình gas để nâng áp suất nước trong bình tới áp suất cần kiểm tra. Sau khi quá trình kiểm tra kết thúc, nhờ không khí có áp suất cao từ bồn chứa khí 2000 L theo đường D đi vào bình gas mà nước trong bình sẽ bị đẩy ra và quay trở lại bồn chứa nước theo đường B. Trong suốt quá trình hoạt động của thiết bị thử thủy lực, bơm áp suất thấp (bơm điện) sẽ làm việc liên tục. Bơm thủy khí làm việc tự động ngay khi chu kỳ tăng nạp nước bắt đầu. 1.2.3.27 Phun bi Nguyên công: Phun bi (Hình 1.2.50). Hình 1.2.50 Phun bi Chế độ gia công: • Dòng điện guồng bắn bi: 33 ¸ 35 A • Tốc độ băng tải đẩy bình: 18 ¸ 20 Hz • Tỉ lệ pha trộn bi: 1 bi tròn 2 bi đa cạnh • Khoảng trống giữa các bình đưa vào trên băng tải: 300 mm Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Mặt ngoài của chai đảm bảo sạch, không còn rỗ rỉ, không có khuyết tật, xỉ hàn, vết xước không quá sâu. Kiểm tra bằng mắt và mẫu so sánh. Thiết bị: Máy phun bi PQ400. Công cụ/ dụng cụ: Kính, khẩu trang bảo hộ. 1.2.3.28 Phun kẽm Nguyên công: Phun kẽm (Hình 1.2.51). Hình 1.2.51 Phun kẽm Chế độ gia công: • Điện áp: 25 ¸ 30 V • Dòng điện: 38 ¸ 47 A • Loại dây: f2 độ tinh khiết Zn (min) 99% Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Kẽm phải phủ đều, kín trên toàn bộ mặt ngoài của chai. Kiểm tra bằng mắt. • Độ bám dính đảm bảo theo yêu cầu. Kiểm tra bằng phương pháp kẻ ô dán băng dính giật ra. Thiết bị: Thiết bị phun kẽm. Công cụ/ dụng cụ: Kính, khẩu trang bảo hộ. 1.2.3.29 Phun sấy sơn Hình 1.2.52 Phun sấy sơn [9] Nguyên công: Phun sấy sơn (Hình 1.2.52). Chế độ gia công: • Nhiệt độ buồng sấy: 200 ¸ 220oC • Nhiệt độ lò sơn nước: 120 ¸ 160oC • Tốc độ băng tải: 300 ¸ 350 RPM Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ phun sơn bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Đúng màu sơn theo lệnh sản xuất. Kiểm tra bằng mắt bao bì của sơn. • Sơn phủ kín, đều toàn bộ bề mặt ngoài của chai, đảm bảo độ dày theo bản vẽ. Kiểm tra bằng mắt và máy đo độ dày lớp sơn. • Đảm bảo độ cứng, độ dai va đập, độ bám dính, độ bền màu. Kiểm tra bằng thiết bị dụng cụ tương ứng cho 2 chai đầu mỗi ca sản xuất. Thiết bị: Thiết bị phun sấy sơn. Công cụ/ dụng cụ: Mặt nạ bảo hộ lao động. 1.2.3.30 Cân đóng trọng lượng Nguyên công: Cân đóng trọng lượng (Hình 1.2.53). Hình 1.2.53 Cân trọng lượng Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Cân trọng lượng tính cả van, trị số được làm tròn và lấy sau dấu đơn vị kg 1 số. • Số đóng đúng vị trí, rõ nét, thẳng hàng, đúng trị số đã cân, cỡ số theo bản vẽ. Kiểm tra bằng mắt. Thiết bị: Cân điện tử. Công cụ/ dụng cụ: Bộ số, búa tay, bàn đóng số. 1.2.3.31 In sấy logo Hình 1.2.54 In logo [9] Nguyên công: In sấy logo (Hình 1.2.54). Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ in bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Logo phải in đủ màu, rõ nét không thiếu mực. Kiểm tra bằng mắt. • Số trọng lượng phải in đúng trị số đã đóng. Kiểm tra bằng mắt. • Sau khi sấy, logo phải bám chắc, không bong tróc. Kiểm tra độ bám dính. Thiết bị: Máy sấy logo. Công cụ/ dụng cụ: Khuôn in, mực in. 1.2.3.32 Ta rô lại ren, hút bụi bên trong Nguyên công: Ta rô lại ren (Hình 1.2.55), hút bụi bên trong Hình 1.2.55 Ta rô lại ren Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Ta rô sửa lại các sai số do nguyên công trước để lại. Kiểm tra ta rô, đúng loại ren của chai. • Kiểm tra bằng đèn soi. Thiết bị: Máy hút bụi. Công cụ/ dụng cụ: Ta rô, tay quay. 1.2.3.33 Lắp van Hình 1.2.56 Van [9] Nguyên công: Cuốn teplon, lắp van (Hình 1.2.57). Hình 1.2.57 Lắp van Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Cuốn teplon 6 ¸ 8 vòng, trừ lại 4 ¸ 5 vòng ren phía trên của van và bôi 1 lớp keo lên trên teplon. Kiểm tra bằng mắt. • Lắp gá van vào nút bình phải khớp ren, trơn nhẹ. • Đưa lên máy lắp, đủ lực máy dừng (lực 18 ¸ 19,5 kgm), nếu chưa đúng vị trí cửa van thì ấn nút cho quay thêm đến vị trí đúng. Kiểm tra bằng cờ lê lực 10 sản phẩm đầu mỗi khi có sửa chữa, hiệu chỉnh máy. • Sau khi lắp còn lại 3 ¸ 4 ren trên thân van. Kiểm tra bằng mắt. Thiết bị: Máy lắp van. Công cụ/ dụng cụ: Mỏ, cờ lê lắp van. 1.2.3.34 Thử kín sau lắp van Nguyên công: Thử kín sau lắp van (Hình 1.2.58). Hình 1.2.58 Thử kín Chế độ gia công: • Áp suất thử: 10 kg/cm2 • Thời gian giữ áp (min): 30 giây (đủ thời gian để kiểm tra kỹ thuật) Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Nạp khí cân bằng áp suất mạng khí chung, đóng van lại sau đó mở van mạng riêng cho áp lên 10 kg/cm2. Kiểm tra trên đồng hồ thiết bị. • Dìm bình ngập hoàn toàn trong nước. • Không xì hở ở ren van, van và bất kì vị trí nào của chai. Kiểm tra bằng mắt 100%. • Chai bị hở ren van cho tháo van ra cuốn thêm teplon lắp lại, hở các vị trí khác đánh dấu để có biện pháp xử lý. Thiết bị: Thiết bị thử kín. 1.2.3.35 Xả khí hút chân không Hình 1.2.59 Xả khí hút chân không Nguyên công: Xả khí hút chân không (Hình 1.2.59). Chế độ gia công: • Áp suất chân không: -0,6 kg/cm2 Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 3/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Xả hết khí trong bình, lắp vòi vào van để hút chân không đến áp suất yêu cầu, sau đó khóa van lại. Kiểm tra chỉ số trên đồng hồ thiết bị. Thiết bị: Máy hút chân không. 1.2.3.36 Nhập kho Hình 1.2.60 Nhập kho [9] Nguyên công: Đánh dấu van, nhập kho (Hình 1.2.60). Yêu cầu tay nghề công nhân: Thợ cơ khí bậc 4/7 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm và kiểm tra: • Dùng sơn đánh dấu vị trí của van với nút cổ van. Kiểm tra bằng mắt và thiết bị khác nếu cần. • Kiểm tra lại tổng thể chai lần cuối, loại các chai chưa đạt để có biện pháp khắc phục tương ứng. • Ghi số xê-ri chai đạt chất lượng. • Sắp xếp ngay ngắn thẳng hàng. • Làm các thủ tục theo quy trình nhập kho. 1.3 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SẢN XUẤT 1.3.1 Đặc điểm • Sản xuất nhiều loại sản phẩm có hình dạng, kích thước, quy trình công nghệ tương đối giống nhau (các loại bình gas 12kg, 45kg, bình cứu hỏa). Hình dáng chi tiết phôi gia công tương đối phức tạp. • Sản xuất hàng loạt lớn, số lượng sản phẩm nhiều, sản lượng hàng năm trung bình 350.000 bình gas/ năm. • Sử dụng phương án công nghệ phân tán nguyên công, phương thức di động song song (các máy gia công theo từng loạt sản phẩm) nên năng suất lao động cao. • Vị trí máy móc thiết bị sắp xếp chưa hợp lý, không theo thứ tự quy trình công nghệ, gây lãng phí thời gian vận chuyển và nhân công vận chuyển phôi giữa các nguyên công (Hình 1.3.1). • Các máy móc đa số là máy vạn năng sử dụng đồ gá chuyên dùng để gia công chi tiết, phải có công nhân vận hành. • Không có thiết bị tháo lắp phôi tự động, gá đặt phôi lên máy nhờ công nhân. • Cách thức vận chuyển phôi: sử dụng cần trục nhà xưởng, xe nâng hạ, xe thùng đẩy tay để vận chuyển phôi giữa các vị trí gia công hoặc vận chuyển bằng tay. • Phôi được xếp đống trên mặt sàn xưởng hoặc trên xe đẩy, không có giá chứa phôi. • Thời gian gia công, thời gian phụ (lắp gá phôi lên máy, tháo phôi khỏi máy) không cố định do còn phụ thuộc vào tay nghề công nhân. Thời gian dừng máy nhiều do có những nguyên công có thời gian gia công ngắn, mặt khác công nhân ngoài việc vận hành máy còn thực hiện nhiệm vụ vận chuyển phôi tới các nguyên công khác do đó không tận dụng hết phụ tải máy móc thiết bị. • Môi trường lao động: có tiếng ồn rất lớn, bụi sinh ra trong quá trình gia công, quá trình hàn và ủ sinh nhiệt, có nhiều chất độc hại trong công đoạn phun kẽm, phun bi, phun sấy sơn, in logo gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe công nhân. Hình 1.3.1 Sơ đồ vị trí các nguyên công tại xưởng cơ khí 1.3.2 Một số phương hướng nâng cao năng suất lao động • Nghiên cứu hoàn thiện kết cấu sản phẩm, cải tiến kỹ thuật, đổi mới công nghệ. • Bố trí lại vị trí máy móc thiết bị cho phù hợp với trình tự quy trình công nghệ. Đây là cách giảm thiểu thời gian vận chuyển, giảm chi phí vận chuyển, tạo cơ sở để tiến hành lắp đặt hệ thống vận chuyển phôi tự động giữa các nguyên công. • Cung cấp phôi liệu đầy đủ, đúng thời gian: lắp đặt hệ thống vận chuyển phôi tự động giữa các nguyên công. • Thêm cơ cấu tháo lắp phôi tự động. • Sử dụng hệ thống điều khiển PLC cho toàn bộ dây chuyền sản xuất. • Tổ chức tốt công tác bảo dưỡng sửa chữa máy móc thiết bị. • Nâng cao trình độ tay nghề cho công nhân, giảm thiểu các sai số do con người trong quá trình sản xuất. 1.4 CƠ SỞ VÀ MỤC TIÊU TỰ ĐỘNG HÓA 1.4.1 Cơ sở tự động hóa Trong thời đại ngày nay, tự động hóa là cách thức sản xuất ưu việt để đạt năng suất lao động cao mà các nhà máy hay xí nghiệp sản xuất đều luôn hướng tới. Tuy vậy, cần khẳng định rằng, không phải bất cứ công đoạn sản xuất nào, nguyên công nào trong hệ thống sản xuất cũng có thể tự động hóa và không phải hệ thống sản xuất nào cũng có khả năng trở thành dây chuyền tự động. Để có thể ứng dụng tự động hóa vào một quá trình sản xuất nào đó thì hệ thống sản xuất đó cần phải thỏa mãn một số điều kiện cơ bản như sau [3]: Dạng sản xuất phải là hàng loạt, hàng khối. Dây chuyền tự động phức tạp, đắt tiền do đó nó có hiệu quả kinh tế và hoàn vốn đầu tư ban đầu nhanh chỉ khi nào sản xuất sản lượng sản phẩm lớn, hàng loạt, hàng khối. Sản phẩm phải ổn định. Để chế tạo dây chuyền tự động, ngoài sản lượng hàng năm, cần biết sản phẩm có ổn định hay không, thời gian bao lâu. Vì khi sản phẩm thay đổi, thì việc điều chỉnh dây chuyền tự động không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu. Sản phẩm phải có hình dáng, kích thước và nguyên liệu hợp lý. Đặc điểm lớn của dây chuyền tự động là trong quá trình gia công sản phẩm đổi từ vị trí này đến vị trí khác. Nếu hình dạng và kích thước sản phẩm không hợp lý thì các cơ cấu vận chuyển sẽ phải rất phức tạp không cần thiết, và nhiều khi không thể gia công được trên dây chuyền tự động. Quy trình công nghệ phải tiên tiến. Quy trình công nghệ có tiên tiến thì năng suất mới cao. Ở đây vấn đề tiên tiến còn có ý nghĩa là có khả năng chia các nguyên công thành những bước rất đơn giản và ở mỗi vị trí có thể thực hiện nguyên tắc tập trung nguyên công sao cho năng suất của dây chuyền tự động là cao nhất. Các công đoạn sản xuất được cơ khí hóa. Cơ khí hóa là giai đoạn đầu của tự động hóa. Cơ khí hóa là thay thế sức người bằng máy móc để thực hiện nhanh chóng những công việc nặng nhọc. Sử dụng cơ khí hóa cho phép nâng cao năng suất lao động, nhưng không thể thay thế được con người trong các chức năng điều khiển, theo dõi diễn tiến của quá trình cũng như thực hiện một loạt các chuyển động phụ trợ khác. Tự động hóa quá trình sản xuất là giai đoạn phát triển tiếp theo của nền sản xuất cơ khí hóa. Nó sẽ thực hiện phần công việc mà cơ khí hóa không thể đảm đương được. Yêu cầu đối với máy công cụ: + Năng suất cao. + Độ chính xác gia công cao. + Hệ thống điều khiển từng máy có thể ghép thuận tiện với hệ thống điều khiển chung toàn dây chuyền sản xuất. Với hệ thống sản xuất bình gas của Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm hiện tại, nhìn chung đã đáp ứng những điều kiện cơ bản đã nêu trên để có thể tiến hành tự động hóa. Sản phẩm chủ yếu của công ty là vỏ bình gas với sản lượng hàng năm khá lớn, trung bình khoảng 350.000 bình/ năm. Dạng sản xuất này thuộc dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối, có sản phẩm liên tục và ổn định. Quy trình công nghệ sản xuất vỏ bình gas dựa trên phương án phân tán nguyên công với số lượng nguyên công trong quy trình là nhiều (36 nguyên công), mức độ chuyên môn hóa cao phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn. Trang thiết bị máy móc phục vụ sản xuất của công ty chủ yếu là các loại máy dập thủy lực công suất lớn, các máy hàn tự động được sử dụng hầu hết trong các công đoạn gia công chế tạo vỏ bình gas. Vì thế các công đoạn này có khả năng ứng dụng tự động hóa cao. Tuy nhiên, một số công đoạn do chưa được cơ khí hóa hoặc đã được cơ khí hóa nhưng phôi có sai số về hình dạng kích thước nên không thể tiến hành tự động hóa. 1.4.2 Mục tiêu tự động hóa Trong giai đoạn đầu tiên của nền sản xuất tự động hóa, do điều kiện sản xuất, khả năng của thiết bị, quá trình sản xuất được tự động hóa theo từng phần. Các công đoạn được tự động hóa: Dập chữ nổi nửa trên, dập vuốt nửa trên, dập vuốt nửa dưới, xén bavia nửa trên, xén bavia và vê mép nửa dưới, dập hình tay xách, dập chữ chìm tay xách, lốc tròn tay xách, dập hoàn thiện móc tay cầm, lốc tròn chân đế, dập hoàn thiện chân đế, hàn nút vào nửa trên, hàn chân đế vào nửa dưới, hàn chu vi. Các công đoạn không tiến hành tự động hóa: Dập cửa tay xách, dập uốn R tay xách, dập sơ bộ móc tay cầm, dập sơ bộ R chân đế, hàn tay xách vào nửa trên, đóng số, ủ khử ứng suất, thử thủy lực, phun bi, phun kẽm, phun sấy sơn, cân đóng trọng lượng, in sấy logo, ta rô lại ren, lắp van, thử kín, xả khí hút chân không. Hệ thống cung cấp vận chuyển phôi liệu: các thiết bị tích trữ phôi liệu được đặt tại mỗi công đoạn, hệ thống băng tải vận chuyển phôi tự động từ công đoạn đầu tới công đoạn hoàn thiện sản phẩm thay thế cho sức lao động của công nhân. Hệ thống điều khiển quá trình sản xuất: phối hợp hoạt động của các máy gia công, rô bốt tháo lắp phôi, băng tải nhờ bộ điều khiển PLC. CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ˜————––––––••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2.1 TỰ ĐỘNG HÓA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 2.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP PHÔI LIỆU 2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2.1 TỰ ĐỘNG HÓA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 2.1.1 Dập phôi tròn Hình 2.1.1 Dập phôi tròn [9] Công đoạn này đã được tự động hóa hoàn toàn tại công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm. Khâu cấp phôi với hệ thống các con lăn, tang quay dùng để duỗi và cán phẳng thép tấm cuộn (Hình 2.1.1). Thép được đưa vào vị trí cắt một cách liên tục nhờ hệ thống kẹp phôi sử dụng khí nén. Quá trình cấp thép vào máy dập được điều khiển bằng PLC. Sau khi dập, phôi được đưa ra khỏi máy nhờ máng trượt đặt nghiêng. Để phục vụ cho các công đoạn tiếp theo, công đoạn dập phôi tròn sẽ được giữ nguyên. 2.1.2 Dập chữ nổi nửa trên Định vị và kẹp chặt khi gia công Khuôn dập định vị 5 bậc tự do. Trong đó mặt phẳng khuôn định vị 3 bậc tự do (tịnh tiến theo phương Oz, quay theo phương Ox và Oy); 3 chốt trụ định vị 2 bậc tự do (tịnh tiến theo Ox và Oy), đồng thời có vát mép để phôi có thể tự định tâm (Hình 2.1.2). Vì phương của lực tác dụng trùng với phương kẹp chặt do đó không cần thiết phải có cơ cấu kẹp chặt. Hình 2.1.2 Gá phôi tròn trên máy dập chữ Cơ cấu tháo lắp phôi Sử dụng rô bốt IRB2400L để tháo lắp phôi cho máy dập (Hình 2.1.3). Phiên bản IRB 2400L là rô bốt có 6 bậc tự do, có tầm với 1.8 m, khả năng tải 7 kg, phạm vi làm việc rộng, cổ tay và cánh tay mảnh, thích hợp cho việc vận chuyển phôi (Hình 2.1.5). Hình 2.1.3 Rô bốt IRB2400L [19] Hình 2.1.4 Các trục quay của rô bốt [22] Hình 2.1.5 Miền làm việc của rô bốt [11] Bảng 2 Thông số kỹ thuật của robot IRB2400L THÔNG SỐ KỸ THUẬT Khả năng tải 7 kg Tầm với 1.8 m Số trục 6 Khả năng lặp lại vị trí 0.06 mm Tổng chiều cao 1731 mm Đế rô bốt 723x600 mm Khối lượng 380 kg Lắp đặt Tại nền và trần. CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC TRỤC PHẠM VI HOẠT ĐỘNG Trục 1, xoay tròn 360o Trục 2, cánh tay 200o Trục 3, cánh tay 125o Trục 4, cổ tay 370o Trục 5, quay 240o Trục 6, xoay tròn 800o TỐC ĐỘ TỐI ĐA Trục 1, xoay tròn 150o/s Trục 2, cánh tay 150o/s Trục 3, cánh tay 150o/s Trục 4, cổ tay 360o/s Trục 5, quay 360o/s Trục 6, xoay tròn 450o/s Phôi thép đưa vào có dạng tấm mỏng, tròn, đường kính 565 mm, khối lượng 4,4 kg do đó có thể sử dụng phương pháp kẹp chân không hoặc kẹp điện từ để kẹp chi tiết. Sau khi gia công, phôi vẫn giữ hình dạng như trước khi gia công (chỉ thêm phần chữ nổi ở giữa phôi) nên không cần thay đổi cơ cấu kẹp phôi. Lựa chọn sử dụng phương án kẹp chân không (Hình 2.1.6) để kẹp phôi do có những ưu điểm sau: giá thành thấp hơn, ít nhạy với bụi bẩn nên không cần bảo dưỡng liên tục, lực kẹp vừa phải, thích hợp kẹp các tấm mỏng, phẳng. Hình 2.1.6 Đầu kẹp chân không [20] Phôi được vận chuyển trên băng tải, tới vị trí xác định sẽ được dừng lại. Rô bốt sẽ xoay cánh tay tới vị trí lấy phôi, hạ cánh tay xuống đến khi đầu kẹp chân không chạm bề mặt phôi. Khi đó hệ thống kẹp phôi hoạt động, phôi sẽ gắn liền với đầu kẹp. Rô bốt xoay tới bàn máy, hạ cánh tay xuống độ cao phù hợp, khi đó đầu kẹp phôi ngừng hoạt động, phôi được thả xuống bàn máy. Nhờ các chốt định vị mà phôi tự định tâm trên bàn máy. Rô bốt chờ đến khi máy gia công xong sẽ gắp phôi xoay tiếp và thả phôi tại vị trí băng tải chuyển đi (Hình 2.1.7). Hình 2.1.7 Dập chữ trên phôi tròn Điều khiển Yêu cầu điều khiển rô bốt tháo lắp phôi, hệ thống tạo chân không cho đầu kẹp phôi, động cơ điện của máy dập. Cảm biến vị trí phôi trên băng tải tới để báo rô bốt tháo lắp phôi thực hiện nhiệm vụ. 2.1.3 Dập vuốt nửa trên và nửa dưới Định vị và kẹp chặt khi gia công Khuôn dập định vị 5 bậc tự do (Hình 2.1.8). Trong đó mặt phẳng bàn gá phôi định vị 3 bậc tự do (tịnh tiến theo phương Oz, quay theo phương Ox và Oy), mặt trụ bàn gá phôi định vị 2 bậc tự do (tịnh tiến theo Ox và Oy). Vì phương của lực tác dụng trùng với phương kẹp chặt do đó không cần thiết phải có cơ cấu kẹp chặt. Hình 2.1.8 Định vị phôi tròn Cơ cấu tháo lắp phôi Phôi thép đưa vào có dạng tấm mỏng, tròn, đường kính 565 mm, khối lượng 4,4 kg. Trước khi đưa vào máy dập vuốt, phôi được quét 1 lớp dầu, một mặt phủ nilon chống trầy xước trong quá trình dập, do đó không thể sử dụng phương pháp kẹp chân không để kẹp chi tiết, mà cần dùng kẹp điện từ (Hình 2.1.9). Sau khi gia công, phôi có dạng trụ tròn xoay, trên đỉnh có lỗ tròn, khối lượng 4,1 kg, đường kính thân 300 mm, cao 227 mm. Chi tiết này sẽ được cần đẩy lắp trên cánh tay rô bốt đẩy trượt theo máng xuống băng tải vận chuyển tới công đoạn tiếp theo. Hình 2.1.9 Đầu kẹp điện từ [20] Sử dụng rô bốt IRB2400L để tháo lắp phôi (Hình 2.1.10). Điều khiển Yêu cầu điều khiển rô bốt lắp phôi, máy dập. Cảm biến xác định vị trí phôi trên băng tải tới để báo rô bốt lắp phôi thực hiện nhiệm vụ. Công đoạn dập vuốt nửa dưới được tự động hóa tương tự như công đoạn dập vuốt nửa trên. Hình 2.1.10 Dập sâu 2.1.4