LUẬN VĂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI PHỂU RUNG TỰ ĐỘNG ĐH BÁCH KHOA HCM

TÓM TẮT LUẬN VĂN LUẬN VĂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI PHỂU RUNG TỰ ĐỘNG ĐH BÁCH KHOA HCM 

 Đề tài:

“TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG”

 Yêu cầu của đề tài:

 Cấp phôi tự động

 Năng suất từ 15 giây cho 1 khay (44 sản phẩm)

 Máy thiết kế phải gọn nhẹ chắc chắn

 Máy phải đáp ứng được các điều kiện an toàn cho người vận hành máy

 Mục tiêu:

• Tìm hiểu tổng quan về đề tài

• Phân tích phương án cấp phôi tự động và chọn phương án tối ưu

• Tính toán, thiết kế phễu rung

• Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động

• Thiết kế băng tải

• Thiết kế hệ thống điều khiển tự động hóa

MỤC LỤC LUẬN VĂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI PHỂU RUNG TỰ ĐỘNG ĐH BÁCH KHOA HCM 

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN....................................................................................... 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:............................................................................................... 1

1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: .............................. 3

1.3 MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ: .................................................... 3

1.3.1 Mục tiêu:.................................................................................................. 3

1.3.2 Đối tượng thiết kế: ................................................................................... 4

1.3.3 Đặc điểm cấp phôi hiện tại: ...................................................................... 6

1.3.4 Yêu cầu hệ thống cấp phôi tự động: ......................................................... 6

1.3.5 Sơ đồ hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động: .......................................... 7

1.4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI THIẾT KẾ: .................................. 8

1.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:......................................................................... 9

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ CHỌN
PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ............................................................................................. 10

2.1 TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH CẤU TẠO CỦA CHI TIẾT:........................... 10

2.1.1 Đặc điểm chi tiết nhôm: ......................................................................... 10

2.1.2 Đặc điểm khay chứa phôi: ...................................................................... 12

2.2 PHÂN LOẠI PHÔI RỜI: .............................................................................. 13

2.3 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI:.................. 14

2.4 ĐỊNH HƯỚNG PHÔI: ................................................................................. 14

2.5 ĐỀ RA PHƯƠNG ÁN: ................................................................................. 15

2.5.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng: .................................................................. 16

2.5.2 Phễu cấp phôi định hướng bằng vấu hoặc móc: ...................................... 18

2.5.3 Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh: ......................................... 18

2.5.4 Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay: ............................................. 20

2.5.5 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa: ............................................................. 21

2.5.6 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay: .................................................................. 22

2.5.7 Phễu cấp phôi rung động: ....................................................................... 23

2.5.8 Lựa chọn phương án cấp phôi: ............................................................... 25

2.6 GIỚI THIỆU PHỄU RUNG CÓ MÁNG XOẮN VÍT:.................................. 27

2.6.1 Phân loại phễu tròn: ............................................................................... 27

2.7 NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN VÍT: .............. 31

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CHO HỆ THỐNG CẤP PHÔI ......................................................................................................................... 36

3.1 THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ CỦA MÁY: ...................................................... 36

3.1.1 Sơ đồ khối của máy:............................................................................... 36

3.1.2 Sơ đồ nguyên lý của máy: ...................................................................... 37

3.1.3 Nguyên lý hoạt động của máy: ............................................................... 37

3.2 BÀN MÁY: .................................................................................................. 38

3.3 TÍNH TOÁN PHỄU: .................................................................................... 39

3.3.1 Chọn vật liệu chế tạo phễu: .................................................................... 39

3.3.2 Các thông số hình học của phễu: ............................................................ 39

3.4 ĐỊNH HƯỚNG PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN: ............................................. 43

3.4.1 Giới thiệu về vấn đề định hướng phôi rời: .............................................. 43

3.4.2 Thiết kế cơ cấu định hướng phôi nguyên liệu trên máng xoắn: ............... 44

3.5 MÁNG DẪN PHÔI: ..................................................................................... 46

3.6 MÔ HÌNH 3D PHỄU RUNG:....................................................................... 50

3.7 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BĂNG TẢI:......................................................... 51

3.7.1 Giới thiệu chung: ................................................................................... 51

3.7.2 Phân loại băng tải:.................................................................................. 52

3.7.3 Băng tải cụm định hướng: ......................................................

3.5 MÁNG DẪN PHÔI: ..................................................................................... 46

3.6 MÔ HÌNH 3D PHỄU RUNG:....................................................................... 50

3.7 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BĂNG TẢI:......................................................... 51

3.7.2 Phân loại băng tải:.................................................................................. 52

3.7.3 Băng tải cụm định hướng: ...................................................................... 53

3.7.4 Băng tải cụm xếp phôi:........................................................................... 56

3.7.5 Băng tải cụm làm phẳng: ........................................................................ 61

CHƯƠNG 4 : ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA ................................... 66

4.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI PLC HỌ FX CỦA MITSUBISHI: ....................... 66

4.1.1 FX0S PLC: ............................................................................................ 66

4.1.2 FX0/FX0N PLC: ......................................Error! Bookmark not defined.

4.2 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN PHỄU RUNG:.......................................................... 70

4.3 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN CỤM XẾP PHÔI: .................................................... 71

4.4 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN CỤM LÀM PHẲNG: ............................................... 72

4.5 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN: .......................................................................... 73

4.6 SỐ NGÕ VÀO VÀ NGÕ RA CỦA PLC: ..................................................... 73

4.7 LỰA CHỌN PCL ĐIỀU KHIỂN: ................................................................. 74

4.8 CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN VIẾT BẰNG GX-TRANING: ........ 75

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ..................................................................... 77

5.1 TÓM TẮT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI: ......................................... 77

5.2 ĐỀ NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: ................................................ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 79

3.7.1 Giới thiệu chung: ................................................................................... 51

3.7.2 Phân loại băng tải:.................................................................................. 52

3.7.3 Băng tải cụm định hướng: ...................................................................... 53

3.7.4 Băng tải cụm xếp phôi:........................................................................... 56

3.7.5 Băng tải cụm làm phẳng: ........................................................................ 61

CHƯƠNG 4 : ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA ................................... 66

4.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI PLC HỌ FX CỦA MITSUBISHI: ....................... 66

4.1.1 FX0S PLC: ............................................................................................ 66

4.1.2 FX0/FX0N PLC: ......................................Error! Bookmark not defined.

4.2 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN PHỄU RUNG:.......................................................... 70

4.3 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN CỤM XẾP PHÔI: .................................................... 71

4.4 MÔ TẢ ĐIỀU KHIỂN CỤM LÀM PHẲNG: ............................................... 72

4.5 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN: .......................................................................... 73

4.6 SỐ NGÕ VÀO VÀ NGÕ RA CỦA PLC: ..................................................... 73

4.7 LỰA CHỌN PCL ĐIỀU KHIỂN: ................................................................. 74

4.8 CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN VIẾT BẰNG GX-TRANING: ........ 75

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ..................................................................... 77

5.1 TÓM TẮT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI: ......................................... 77

5.2 ĐỀ NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: ................................................ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Kích thước phôi nhôm.................................................................................. 4

Hình 1.2: Kích thước khay chứa phôi........................................................................... 4

Hình 1.3: Phôi nhôm tại nhà máy ................................................................................. 5

Hình 1.4: Khay chứa thủ công của nhà máy ................................................................. 5

Hình 2.1: Hình ảnh 3d của chi tiết nhôm.................................................................... 10

Hình 2.2: Thông số của chi tiết nhôm ........................................................................ 11

Hình 2.3: Tính toán thông số của phôi bằng SolidWorks ........................................... 11

Hình 2.4: Hình 3d của khay chứa cho hệ thống cấp phôi tự động ............................... 12

Hình 2.5: Tính toán thông số của khay chứa bằng SolidWorks .................................. 12

Hình 2.6: Phễu cấp phôi kiểu giá nâng [1]................................................................ 16

Hình 2.7: Định hướng bằng vấu và móc [1] ............................................................. 18

Hình 2.8: Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh [1] ....................................... 19

Hình 2.9: Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay [1] ........................................... 20

Hình 2.10: Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa [1]......................................................... 21

Hình 2.11: Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay [1].............................................................. 22

Hình 2.12: Phễu cấp phôi rung động [1]................................................................... 23

Hình 2.13: Cơ cấu cấp phôi rung động ....................................................................... 27

Hình 2.14: Phễu tròn hình trụ [1] ............................................................................. 28

Hình 2.15: Phễu tròn hình côn [1] ............................................................................ 29

Hình 2.16: Phễu tổ hợp [1]....................................................................................... 29

Hình 2.17: Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm ngang [1] .............................. 31

Hình 2.18: Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm nghiêng [1] ........................... 33

Hình 2.19: Cấu tạo phễu rung [1] ............................................................................. 34

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Hiện nay, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như: sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm…vv. Các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực như: cán, uốn, dập, đột…vv, các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì nhất thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy.

Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng rộng rãi các hệ thống cấp phôi bằng cơ khí, phối hợp cơ khí- điện, cơ khí – khí nén. Với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điều khiển tự động và robot đã cho phép đưa vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cách linh hoạt thích ứng với kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các sản phẩm. Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất hàng loạt.

Có thể thấy rằng, việc nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động có tính bao quát, bao hàm nhiều lĩnh vực và liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạo sản phẩm không còn là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thế giới. Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì các hệ thống gia công này được đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ và vô cùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trong dây chuyền hết sức linh hoạt.

Đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng và có thể dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động của dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩm khác theo yêu cầu thực tế của thị trường. Quy trình hoạt động của hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên công cấp phôi cho đến nguyên công đóng gói sản phẩm đưa vào kho dự trữ hay đưa ra thị trường đều được tự động hóa.

Với Việt Nam là một quốc gia có nền công nghiệp đang phát triển, đang cố gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa các công nghệ cao của thế giới. Hiện tại, ở nước ta các máy gia công chính xác như NC, CNC…đang dần dần được các công ty, các trung tâm gia công đưa vào để thay thế các máy gia công truyền thống. Do điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất, trình độ con người còn thấp nên các dây chuyền sản xuất tự động công nghệ cao, các dây chuyền gia công tích hợp chưa được sử dụng rộng rãi. Vì vậy chúng còn tương đối mới mẻ, xa lạ đối với sinh viên, cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm gia công, các công ty chế tạo. Do vậy việc tính toán, thiết kế và từng bước chế tạo mô hình cấp phôi tự là rất cần thiết.

Cấp phôi tự động hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng, nhưng cấp phôi tự động bằng phương pháp rung động là một phương pháp phổ biến, áp dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau và mang lại hiệu quả cao.

Trong dây chuyền sản xuất cơ khí nói chung, phôi rời chiếm số lượng lớn nhất và cũng đa dạng nhất, các chi tiết dạng rời, nhỏ và có hình dạng đơn giản như: bulông, đai ốc, chốt trụ, côn, bánh răng loại nhỏ, bạc trụ, các loại trục nhỏ có bậc hoặc trơn…vv, các chi tiết này thường có số lượng rất nhiều. Mặt khác các chi tiết tiêu chuẩn đó có khối lượng gia công không nhiều. Tỷ lệ thời gian cấp phôi và thời gian cơ bản cao. Vì vậy thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi loại này một cách hoàn chỉnh sẽ tăng năng suất đáng kể. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS. Phan Hoàng Long, trong khóa luận này đề tài của em là “Tính toán thiết kế hệ thống cấp phôi tự động” , là một khâu trong dây chuyền sản xuất đạn.

1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:

Tính toán, thiết kế ra một hệ thống cấp phôi tự động là đề tài rất cần thiết đối với đội ngũ cán bộ kĩ thuật, đặc biệt là đối với chuyên ngành chế tạo máy. Chế tạo được một hệ thống cấp phôi tự động mang lại rất nhiều lợi ích. Đặc biệt là về mặt kinh tế vì giá thành rẻ hơn rất nhiều so với thiết bị ngoại nhập nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Điều đó cũng khẳng định được trình độ kĩ thuật công nghệ của chúng ta đang và sẽ theo kịp với thế giới.

1.3 MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ:

1.3.1 Mục tiêu:

Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toàn phần và không thể có hệ thống sản xuất tự động mà không có quá trình cấp phôi tự động.

Quá trình cấp phôi tự động cần phải đạt được những mục tiêu sau:

• Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ

• Chuyển các máy bán tự động trở thành tự động

• Cải thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: giải phóng cho con

người trong các công việc nhàm chán, trong công việc nặng nhọc

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI THIẾT KẾ:

Tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động và các thành phần của hệ thống cấp phôi tự động.

Tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động bằng phương pháp rung.

Thực trạng việc cấp phôi cho khay chứa ở nhà máy.

Tính toán và thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho vào khay chứa.

Trong sản xuất cơ khí phôi rời chiếm số lượng lớn. Các loại phôi rời có kích thước nhỏ, vừa này rất đa dạng và phong phú. Do vậy, giới hạn của đề tài chỉ tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi cho chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ bậc có l ≥ d và có khối lượng không lớn hơn 0,5 kg.

Việc cấp phôi cho loại này có rất nhiều cách khác nhau, nhưng trong đề tài này em chỉ tập trung tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự động bằng phương pháp rung. Đề tài chỉ tính toán, thiết kế nguyên lý hoạt động của hệ thống mà chưa chế tạo mô hình.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ

5.1 TÓM TẮT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI:

Đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự động “, được thực hiện trong thời gian khoảng 5 tháng. Trong khoảng thời gian đó, bản thân em đã tham khảo các tài liệu và được sự hướng dẫn vào giúp tận tình của thầy hướng dẫn. Đến nay em đã hoàn thành đề tài với mục tiêu đề ra.

Sản phẩm cuối cùng của đề tài là:

• Tổng quan về hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung.

• Lựa chọn phương án tối ưu từ các phương án đã đề ra thông qua thực tế của quá

trình sản xuất tại nhà máy.

• Vận dụng kiến thức vào việc tính toán và thiết kế hệ thống sao cho đảm bảo tính công nghệ, tính kinh tế và tính thẩm mỹ của hệ thống.

Trên cơ sở đó, kết quả của đề tài có thể sử dụng để áp dụng vào thực tế cho các nhà máy sử dụng hệ thống cấp phôi tự động muốn cải tiến theo hướng tự động hóa hoàn toàn nhằm nâng cao năng suất của quá trình sản xuất.

5.2 ĐỀ NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI:

Những kết quả tính toán bằng lý thuyết mà đề tài đạt được có thể xem như một giải pháp có thể được áp dụng vào thực tiễn. Bên cạnh đó, do hạn chế về mặt kịến thức, kinh nghiệm nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được đóng góp, chỉ bảo quý báu của quý thầy cô.

Hướng phát triển của đề tài là : nếu có thời gian và điều kiện nghiên cứu dựa trên kết quả đã đạt được thì đề tài này cần hoàn thiện thêm nội dung.

• Dựa vào kết quả thiết kế sẽ tiến hành chế tạo hệ thống và đưa vào sản xuất thực tế.
• Thiết kế gắn thêm thiết bị điều chỉnh tần số rung cho phễu rung cấp phôi.

• Thiết kế thêm thiết bị cấp khí vào đường ống để tạo áp lực cho phôi di chuyển.
• Thiết kế thêm thiết bị loại bỏ sản phẩm lỗi.

 Yêu cầu kỹ thuật đối với máy:

- Yêu cầu sản phẩm: Điền đầy phôi nhôm vào khay cách khay 7mm.

- Yêu cầu về máy:

+ Máy có thể gia công liên tục

+ Nguồn điện 220/380VAC

+ Thời gian cấp phôi vào khay: 15 giây/ 1 khay (44 sản phẩm)

+ Dễ tháo lắp vệ sinh máy

+ Các vị trí điều chỉnh phải dễ dàng

+ Máy có gắn đèn báo khi hoạt động

+ Máy thiết kế gọn gang chắc chắn

1.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:

Dựa vào thực tiễn và cơ sở lý luận của các thế hệ anh chị đi trước để làm nền tảng cho việc thiết kế để đưa ra hướng giải quyết đề tài.

Tham khảo các công trình về phễu rung đã có để nắm được tình hình, thực trạng.

Tham khảo tài liệu có liên quan đến việc tính toán, thiết kế hệ thố ng cấp phôi tự động sử dụng phễu rung kết hợp tay máy chuyên dùng.

Tìm hiểu các nguyên lý cơ học áp dụng vào việc phân tích, tính toán khi thiết kế và điều kiển hệ thống.

Tìm hiểu phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi.