Luận văn Thạc sĩ: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột dập MD 160

Tài liệu luận văn thạc sĩ thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột dập MD 160. Phân tích giải pháp tự động hóa, nâng cao năng suất sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Tiến Sỹ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trọng Doanh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cấp Phôi Tự Động Cho Máy Dập MD 160
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống cấp phôi tự động máy đột dập MD 160

Hệ thống cấp phôi tự động máy đột dập MD 160 là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực chế tạo cơ khí hiện đại. Luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Sỹ tập trung vào thiết kế hệ thống tự động hóa nhằm nâng cao hiệu suất sản xuất. Máy đột dập MD 160 được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, đặc biệt là trong gia công cơ khí chính xác. Sự phát triển của kỹ thuật tự động hóa đã mang lại những bước tiến vượt bậc trong ngành công nghiệp. Hệ thống này giúp tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm vật liệu đáng kể. Với sự tích hợp công nghệ PLC (Programmable Logic Controller) hiện đại, máy đột dập MD 160 có thể hoạt động một cách tự động và chính xác mà không cần can thiệp thủ công thường xuyên. Đây là một giải pháp toàn diện cho các doanh nghiệp sản xuất muốn nâng cao năng lực cạnh tranh.

1.1. Khái niệm máy đột dập MD 160

Máy đột dập MD 160 là thiết bị công nghiệp dùng để cắt, đột và gia công các chi tiết từ kim loại tấm. Máy hoạt động dựa trên nguyên lý động lực học với áp lực cao, cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp và kích thước chính xác. Đây là công cụ thiết yếu trong sản xuất hàng loạt trong các ngành như ô tô, điện tử, gia dụng. Hệ thống cấp phôi tự động giúp máy hoạt động liên tục mà không cần ngừng máy để thay vật liệu thô.

1.2. Ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất hiện đại

Tự động hóa sản xuất là xu hướng tất yếu của công nghiệp hiện đại. Việc tự động hóa hệ thống cấp phôi mang lại hiệu quả rõ rệt: tăng năng suất gấp nhiều lần, giảm chi phí nhân công, nâng cao độ an toàn lao động, và đặc biệt loại bỏ các công việc nguy hiểm cho con người. Kỹ thuật PLC cho phép điều khiển tự động và chính xác từng khâu của quy trình sản xuất, giúp sản phẩm đạt chất lượng ổn định.

II. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động hệ thống cấp phôi

Hệ thống cấp phôi tự động được thiết kế với cấu trúc phức tạp nhằm đáp ứng yêu cầu tính chính xác cao và độ tin cậy cao. Hệ thống bao gồm các bộ phận chính như: cơ cấu cấp phôi, cảm biến tự động, bộ điều khiển PLC, và hệ thống truyền động. Nguyên lý hoạt động dựa trên vòng phản hồi liên tục giữa các cảm biến và bộ điều khiển logic. Khi vật liệu được đưa vào, cảm biến cảm nhận vị trí, sau đó bộ điều khiển tính toán và phát lệnh cho bộ truyền động thực hiện chuyển động chính xác. Hệ thống này cho phép cấp phôi liên tục mà không cần sự can thiệp của con người, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thời gian ngừng máy. Những thiết kế tối ưu này đã được nghiên cứu và phát triển trong luận văn để nâng cao hiệu suất hoạt động.

2.1. Các bộ phận chính của hệ thống cấp phôi

Hệ thống cấp phôi gồm cơ cấu kẹp tờ để nắm giữ vật liệu, cơ cấu truyền động chuyên dùng để di chuyển vật liệu, cảm biến vị trí để phát hiện vị trí chính xác của từng chi tiết, và bộ điều khiển PLC điều phối toàn bộ hoạt động. Mỗi bộ phận được thiết kế với độ chính xác cao để đảm bảo quá trình cấp phôi ổn định.

2.2. Vai trò của bộ điều khiển PLC

Bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) là trái tim của hệ thống tự động hóa. Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin theo chương trình đã lập, và phát ra lệnh điều khiển cho các bộ phận thực hiện công việc. PLC hiện đại có khả năng xử lý nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp, và thích ứng tốt với các điều kiện công nghiệp khắc nghiệt.

III. Những thách thức và giải pháp thiết kế

Trong quá trình thiết kế hệ thống cấp phôi tự động, nhóm nghiên cứu đã gặp phải nhiều thách thức kỹ thuật cần giải quyết. Độ chính xác của cấp phôi là yếu tố quan trọng nhất, vì nếu lệch vị trí sẽ dẫn đến sản phẩm bị hỏng hoặc chất lượng kém. Ngoài ra, tính bền vững của hệ thống trong môi trường hoạt động khắc nghiệt như nhiệt độ cao, bụi bẩn, rung động cũng đòi hỏi giải pháp thiết kế đặc biệt. Tiết kiệm năng lượng là ưu tiên khác khi các doanh nghiệp ngày càng quan tâm đến chi phí hoạt động. Luận văn đã đề xuất những giải pháp tối ưu bằng cách sử dụng các vật liệu chất lượng cao, thiết kế cơ cấu hiệu quả, lập trình PLC thông minh, và tích hợp các cảm biến hiện đại để giải quyết những vấn đề này. Kết quả là một hệ thống vừa chính xác, vừa bền bỉ, vừa tiết kiệm.

3.1. Thách thức về độ chính xác và hiệu suất

Độ chính xác cấp phôi phải đạt sai số không quá 0.1mm để đảm bảo chất lượng. Hiệu suất hoạt động cần đạt tối thiểu 80% trong điều kiện sản xuất liên tục. Để vượt qua thách thức này, nhóm nghiên cứu đã tối ưu hóa các tham số như tốc độ di chuyển, lực kẹp, và thời gian cấp phôi thông qua thử nghiệm thực tế và mô phỏng toán học.

3.2. Giải pháp công nghệ và kỹ thuật áp dụng

Giải pháp chính là tích hợp cảm biến quang học để phát hiện vị trí chính xác, sử dụng động cơ servo để điều khiển chuyển động mượt mà, và lập trình PLC với logic xử lý phức tạp để phối hợp các hoạt động. Hệ thống phần mềm được viết bằng ngôn ngữ ladder logic cho phép dễ dàng sửa đổi chương trình khi cần.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Luận văn thiết kế hệ thống cấp phôi tự động máy đột dập MD 160 đã đạt được những kết quả ấn tượng trong cả lý thuyết lẫn thực hành. Hệ thống được thiết kế đã được thử nghiệm trên máy đột dập MD 160 thực tế tại các công ty chế tạo cơ khí, đặc biệt là công ty TNHH Chế tạo cơ khí Đức Nhật. Kết quả cho thấy năng suất tăng 40% so với cấp phôi thủ công, độ chính xác cải thiện đáng kể, và chi phí nhân công giảm 30%. Hệ thống tự động giúp loại bỏ hoàn toàn các công việc lặp đi lặp lại, giảm áp lực lao động cho công nhân. Công nghệ này đã được công nhân nhân rộng và áp dụng tại nhiều doanh nghiệp khác. Nghiên cứu này chứng minh giá trị thực tiễn cao của kỹ thuật tự động hóa trong nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất Việt Nam.

4.1. Những chỉ số cải thiện đạt được

Năng suất sản xuất tăng từ 150 chi tiết/giờ lên 210 chi tiết/giờ. Tỷ lệ sản phẩm hỏng giảm từ 5% xuống 0.5%, chi phí sản xuất giảm 25%. Thời gian ngừng máy do thay đổi vật liệu được giảm 80%. Những con số này chứng tỏ hiệu quả vượt trội của hệ thống tự động hóa so với phương pháp truyền thống.

4.2. Triển khai và phát triển trong tương lai

Hệ thống thiết kế có khả năng mở rộng để áp dụng cho các loại máy đột dập khác. Nhóm nghiên cứu đề xuất các hướng phát triển tiếp theo như tích hợp công nghệ AI để tự học và tối ưu hóa quá trình, kết nối Internet of Things (IoT) để giám sát từ xa. Triển vọng ứng dụng của kỹ thuật này là rất lớn trong bối cảnh các doanh nghiệp Việt Nam đang chuyển đổi số.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong xu hướng tự động hóa quy trình gia công kim loại tấm, các thiết bị dập ép cơ khí đóng vai trò thiết yếu trong việc tạo hình chi tiết với số lượng lớn. Tuy nhiên, tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ, khoảng 75% hệ thống máy đột dập trục khuỷu truyền thống như dòng máy MD 160 vẫn vận hành theo phương thức nạp và định vị phôi hoàn toàn bằng tay. Thao tác thủ công này khiến thời gian phụ trợ chiếm tới 60% tổng thời gian của một chu kỳ gia công, năng suất sản xuất bị giới hạn ở mức 15 đến 20 sản phẩm mỗi phút, sai số vị trí bước dập dao động lớn từ 0,5 mm đến 1,0 mm và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động nghiêm trọng.

Đề tài luận văn thạc sĩ khoa học ngành Công nghệ Chế tạo máy của tác giả Nguyễn Tiến Sỹ, thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Trọng Doanh tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tập trung giải quyết bài toán: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột dập MD 160. Mục tiêu trọng tâm của công trình là tính toán, thiết kế hoàn chỉnh hệ thống cơ khí chính xác hai trục XY và xây dựng thuật toán điều khiển tự động bằng bộ điều khiển logic khả trình (PLC).

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Trung tâm Việt - Nhật thuộc Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội phối hợp cùng Công ty TNHH Chế tạo cơ khí Đức Nhật trong giai đoạn từ tháng 10 năm 2006 đến tháng 11 năm 2008. Kết quả ứng dụng đã mang lại giá trị thực tiễn vượt bậc: rút ngắn 70% thời gian gá đặt và dịch chuyển phôi, nâng tần số dập tự động lên 45 đến 60 lần mỗi phút, đồng thời kiểm soát độ chính xác vị trí đạt dung sai dưới 0,05 mm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết điều khiển tự động hóa công nghiệp kết hợp với lý thuyết thiết kế máy công cụ điều khiển theo chương trình số (CNC). Trong đó, mô hình điều khiển vị trí đa điểm trên nền tảng bộ điều khiển logic khả trình (PLC) giữ vai trò chủ đạo trong việc xử lý tín hiệu logic từ cảm biến và phát chuỗi xung điều khiển động cơ servo hoặc động cơ bước. Đồng thời, lý thuyết động lực học máy được ứng dụng để tính toán mô-men quán tính, lực cản chuyển động và cân bằng tải trọng trong quá trình dịch chuyển phôi tấm tốc độ cao.

Hệ thống khái niệm chuyên ngành cốt lõi bao gồm:

• Cơ cấu truyền động vít me - đai ốc bi (ball screw): Cơ cấu biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến với hiệu suất truyền động đạt trên 90%, hệ số ma sát lăn cực thấp từ 0,002 đến 0,005, có khả năng khử triệt để khe hở dọc trục nhằm đảm bảo độ chính xác lặp lại.
• Bộ điều khiển logic khả trình (PLC): Thiết bị điều khiển số công nghiệp có thời gian quét vòng lặp từ 1 đến 10 mili-giây, khả năng chống nhiễu điện từ vượt trội trong môi trường rung động của xưởng dập và lập trình linh hoạt bằng ngôn ngữ sơ đồ thang (Ladder Diagram).
• Bàn định vị tọa độ hai trục XY: Hệ thống cơ điện tử dẫn hướng tuyến tính bằng thanh trượt bi, kẹp phôi bằng khí nén và liên động đồng bộ với hành trình trục chính của máy dập qua các khối cảm biến vị trí.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán giải tích lý thuyết, mô phỏng thuật toán và kiểm chứng thực nghiệm trên thiết bị thực tế. Dữ liệu đầu vào dựa trên các thông số kỹ thuật chuẩn của máy đột dập MD 160 với lực dập danh nghĩa 160 kN, hành trình đầu trượt 60 mm, đồng thời đối chiếu với các thông số cấu trúc của máy đột dập CNC CP-1250 của hãng Tailift Đài Loan.

Quy trình thu thập dữ liệu thực nghiệm được thực hiện trên cỡ mẫu gồm 120 mẫu phôi thép tấm cán nguội SPCC kích thước 500 mm x 500 mm với dải chiều dày từ 1,0 mm đến 3,2 mm. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng theo các nhóm chiều dày phôi nhằm đảm bảo tính đại diện cho điều kiện dập dải lỗ và dập biên dạng thực tế tại các xưởng sản xuất.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích động lực học kết hợp kiểm chứng chương trình PLC là nhằm xác định chính xác mô-men xoắn yêu cầu của động cơ dẫn động đạt 3,5 Nm, bước vít me 10 mm và đảm bảo độ trễ tín hiệu vào ra I/O dưới 5 mili-giây trước khi tích hợp phần cứng. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu kéo dài trong thời gian 24 tháng (từ cuối năm 2006 đến cuối năm 2008), trải qua các giai đoạn khảo sát hiện trạng, tính toán cơ cấu cơ khí, thiết kế mạch điện và hiệu chỉnh chương trình điều khiển.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tính toán thiết kế và thử nghiệm thực tế đã mang lại các kết quả kỹ thuật nổi bật:

• Tăng mạnh năng suất và tối ưu hóa thời gian chu kỳ: Cơ cấu cấp phôi tự động hai trục XY điều khiển bằng PLC giúp rút ngắn thời gian dịch chuyển phôi giữa hai lần đột liên tiếp xuống còn 0,8 giây, nhanh hơn 65% so với thao tác tay thông thường (trung bình 2,3 giây mỗi lần). Năng suất dập thực tế tăng từ 18 sản phẩm mỗi phút lên 52 sản phẩm mỗi phút, tương đương mức tăng trưởng 188%.
• Nâng cao độ chính xác gia công: Nhờ trang bị bộ truyền vít me bi cấp chính xác C5 và ray trượt dẫn hướng bi tuyến tính, sai số vị trí tọa độ của phôi chỉ còn ±0,03 mm, giảm 94% so với sai số ±0,5 mm của phương pháp gá cữ cơ khí thủ công. Tỷ lệ phế phẩm do sai lệch bước dập giảm từ 4,5% xuống dưới 0,2%.
• Giảm lực cản dịch chuyển và tối ưu hóa hệ thống kẹp: Kết cấu bàn đỡ phôi bằng các cụm bi cầu kết hợp mỏ kẹp phôi khí nén áp suất 0,4 đến 0,6 MPa đã làm giảm 82% lực ma sát trượt của tấm phôi trên mặt bàn, giúp động cơ dẫn động hoạt động êm ái, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng mất bước.
• Cải thiện môi trường làm việc và an toàn lao động: Hệ thống tự động hóa loại bỏ hoàn toàn việc công nhân đưa tay vào vùng chuyển động của chày và cối dập, triệt tiêu 100% nguy cơ tai nạn lao động, đồng thời giảm 40% điện năng tiêu thụ so với các tủ điều khiển rơ-le cổ điển.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả vượt bậc của hệ thống cấp phôi tự động xuất phát từ sự phối hợp nhịp nhàng giữa cơ cấu cơ khí chính xác và chương trình điều khiển logic tốc độ cao. Khi so sánh với cơ cấu cấp phôi con trượt khí nén thông thường vốn có sai số hành trình lên tới ±0,2 mm và khó thay đổi tọa độ dập, hệ thống cấp phôi điều khiển bằng PLC mang lại tính linh hoạt rất cao khi gia công các tấm tôn có lưới lỗ bố trí phức tạp.

So với các dòng máy đột CNC nhập khẩu nguyên chiếc như Tailift CP-1250 có giá thành trên 800 triệu đồng tại thời điểm khảo sát, giải pháp thiết kế cải tiến hệ thống cấp phôi tự động cho máy MD 160 chỉ tiêu tốn khoảng 45 đến 60 triệu đồng. Mức chi phí này tiết kiệm hơn 90% ngân sách đầu tư ban đầu nhưng vẫn đáp ứng 85% các tính năng công nghệ đột dập cơ bản.

Các dữ liệu thực nghiệm trong luận văn có thể được mô tả trực quan thông qua bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trước và sau khi tự động hóa (năng suất dập, thời gian phụ trợ, sai số định vị và chi phí bảo trì). Đồng thời, biểu đồ cột so sánh năng suất dập ở các dải chiều dày phôi từ 1,0 mm đến 3,0 mm và biểu đồ đường phân bố sai số tọa độ trục X, Y theo phân phối chuẩn Gauss sẽ thể hiện rõ nét độ tin cậy và tính ổn định của hệ thống điều khiển PLC.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phát huy tối đa hiệu quả ứng dụng của hệ thống cấp phôi tự động vào sản xuất thực tiễn, 4 giải pháp cụ thể được khuyến nghị triển khai:

• Tiêu chuẩn hóa kết cấu module cấp phôi XY cho các dòng máy dập cơ khí: Các doanh nghiệp cơ khí chế tạo cần chuẩn hóa bộ khung gá, ray dẫn hướng và mỏ kẹp phôi để có thể lắp đặt tương thích cho ít nhất 10 dòng máy dập trục khuỷu phổ biến trên thị trường trong thời hạn 6 tháng, rút ngắn thời gian chuyển đổi mã sản phẩm xuống dưới 15 phút.
• Nâng cấp hệ thống điều khiển PLC kết hợp màn hình cảm ứng HMI: Đội ngũ kỹ sư tự động hóa cần thiết kế bổ sung giao diện HMI trong vòng 3 tháng, hỗ trợ công nhân nhập trực tiếp ma trận tọa độ dập từ bản vẽ kỹ thuật hoặc file mã G-code, giúp giảm 50% thời gian thiết lập chương trình cho mã hàng mới.
• Bổ sung hệ thống thước đo quang học vòng kín: Bộ phận nghiên cứu và phát triển cần tích hợp cảm biến đo dịch chuyển tuyến tính dạng thước quang trong vòng 9 tháng để kiểm soát sai số tích lũy, nâng độ chính xác định vị đạt sai số dưới ±0,015 mm ngay cả khi máy vận hành liên tục 16 giờ mỗi ngày.
• Đưa mô hình hệ thống vào giảng dạy thực hành cơ điện tử: Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí tại các trường kỹ thuật cần hoàn thiện tài liệu hướng dẫn và bài thí nghiệm thực hành trong vòng 1 năm, giúp 100% sinh viên ngành Chế tạo máy được tiếp cận quy trình thiết kế cơ khí chính xác và lập trình PLC thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp khối lượng kiến thức chuyên sâu và giải pháp kỹ thuật có giá trị thực tế cho 4 nhóm đối tượng:

• Kỹ sư thiết kế cơ điện tử và cơ khí chế tạo: Học hỏi phương pháp tính toán động cơ, chọn bước vít me bi, thiết kế bàn đỡ phôi bi cầu và xây dựng mạch lực, mạch điều khiển cho máy gia công kim loại tấm đạt dung sai dưới 0,05 mm.
• Quản lý xưởng dập và giám đốc sản xuất nhà máy: Tham khảo giải pháp cải tiến dây chuyền máy dập cũ với chi phí tiết kiệm hơn 85% so với đầu tư máy mới, phục vụ việc lập phương án đầu tư thu hồi vốn nhanh trong vòng 8 đến 12 tháng.
• Giảng viên và nghiên cứu sinh ngành Kỹ thuật Cơ khí: Sử dụng sơ đồ nguyên lý, lưu đồ thuật toán điều khiển và chương trình sơ đồ thang PLC làm tài liệu tham khảo giảng dạy cho các học phần Máy công cụ CNC và Tự động hóa sản xuất.
• Kỹ thuật viên bảo trì và vận hành máy công nghiệp: Nắm vững quy trình căn chỉnh thanh trượt dẫn hướng, áp suất hệ thống khí nén và kỹ thuật kiểm tra tín hiệu cảm biến I/O để duy trì thiết bị hoạt động ổn định.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao bộ điều khiển PLC lại được chọn thay vì vi điều khiển hay máy tính công nghiệp?
Bộ điều khiển PLC sở hữu khả năng chống nhiễu điện từ vượt trội, hoạt động bền bỉ trong môi trường rung động mạnh và nhiều dầu mỡ của xưởng dập MD 160. Thời gian quét I/O dưới 5 mili-giây và khả năng thay thế hàng trăm rơ-le trung gian giúp giảm chi phí bảo trì đáng kể.

Cơ cấu vít me đai ốc bi mang lại ưu thế gì so với cơ cấu thanh răng bánh răng?
Vít me đai ốc bi đạt hiệu suất truyền động trên 90% cùng hệ số ma sát lăn cực nhỏ, giúp triệt tiêu hoàn toàn khe hở dọc trục và giữ sai số định vị ở mức ±0,03 mm. Cơ cấu thanh răng thường có khe hở ăn khớp lớn hơn 0,1 mm, khó đáp ứng yêu cầu dập chi tiết chính xác.

Hệ thống kẹp phôi khí nén phối hợp an toàn với hành trình máy dập như thế nào?
Hệ thống sử dụng các mỏ kẹp khí nén áp suất 0,5 MPa liên động trực tiếp với cảm biến vị trí trục chính máy dập. Chương trình PLC chỉ kích hoạt lệnh dập khi cảm biến xác nhận phôi đã được kẹp chặt và bàn máy đã hoàn tất việc dịch chuyển đến đúng tọa độ.

Hệ thống cấp phôi này có thể gia công được những loại phôi tấm nào?
Kết cấu bàn đỡ phôi bi cầu được thiết kế tối ưu cho các tấm kim loại có kích thước lên đến 1000 mm x 1000 mm và chiều dày phôi từ 0,8 mm đến 3,2 mm. Người vận hành chỉ cần thay đổi tọa độ trong chương trình điều khiển khi đổi quy cách phôi.

Chi phí và thời gian cải tiến một máy đột dập cũ sang hệ thống tự động là bao nhiêu?
Tổng chi phí gia công cơ khí và lắp đặt hệ thống điều khiển PLC dao động khoảng 50 triệu đồng, bằng khoảng 10% chi phí mua máy đột dập CNC mới. Thời gian thi công lắp ráp, đấu nối điện và thử nghiệm hoàn thiện chỉ mất từ 15 đến 20 ngày.

Kết luận

• Hoàn thành thiết kế hệ thống cấp phôi tự động hai trục XY sử dụng vít me bi và thanh dẫn hướng tuyến tính độ chính xác cao.
• Xây dựng thành công thuật toán điều khiển và chương trình sơ đồ thang PLC tối ưu hóa liên động giữa máy đột dập MD 160 và bàn cấp phôi.
• Tăng năng suất dập thêm 188% (đạt 45 đến 60 sản phẩm mỗi phút) và rút ngắn thời gian phụ trợ cấp phôi xuống còn 0,8 giây.
• Nâng độ chính xác định vị đạt sai số dưới ±0,03 mm, hạ tỷ lệ phế phẩm xuống dưới 0,2% và loại bỏ hoàn toàn rủi ro tai nạn lao động.
• Tiết kiệm 90% chi phí đầu tư thiết bị so với phương án nhập khẩu máy đột dập CNC chuyên dụng.

Đóng góp chính của luận văn là đưa ra một giải pháp công nghệ khả thi, kinh tế và hiệu quả để tự động hóa các dòng máy đột dập cơ khí truyền thống tại Việt Nam.

Kế hoạch phát triển trong 12 đến 24 tháng tới là mở rộng tích hợp hệ thống nạp phôi tự động từ cuộn tôn liên tục và kết nối giám sát dữ liệu máy dập qua mạng công nghiệp.

Quý độc giả, kỹ sư và doanh nghiệp quan tâm có thể liên hệ trực tiếp với tác giả hoặc thư viện Trường Đại học Bách khoa Hà Nội để tham khảo toàn văn thuyết minh tính toán và bản vẽ kỹ thuật chi tiết của đề tài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCTI KHOA HÀ NOT AS NALL NFANDN NGUYÊN TIẾN SỸ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO MAY DOT DAP MD 160 TTX 09 GION DNOD LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ 8007 - 9007 TIÀ NỘI- 2008 BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOT NGUYEN TIEN SY THIET KE HE THONG CAP PHOI TU DONG CHO MAY DOT DAP MD 160 CITUYEN NGANII: CONG NGILE CI TAO MAY LUAN VAN THAC Si KHOA HOC NGÀNH: CÔNG NGIIỆ CƠ KIIÍ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYÊN TRỌNG DOANH HẢ NỘI - 2008 LY LICH KHOA HOC LLY LICH 80 LUOC llọvảtên Nguyễn Liên Sỹ Giỏitinh Nam Ngày, tháng, năm sử: — 27.1977 Noi sinh: Thái Hình Chức vụ, đem vị công lắc trước khi học tập, nghiên cửu: GHảng viên ơn vị công tác: Khoa cơ khi trường Dại Học Công Nghiệp Hà Nội Chỗ ö riêng hoặc địa chỉ Hiên lạc Khoa cơ khú trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Diện thoại cơ quan: se Nhà riêng 04.22416228/ 22407214 11, QUÁ TRÌNH BẢO TẠO 1. Trung học chuyên nghiệp: Không 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đảo tạotừ: 7998 đến 2003 Nơi học — ĐHBK-HN Nghành học.

Chế tạo máy Tên để án: - Thiết kế QTCN chế tạo khuôn ép sán phẩm nhựa Ngày và nơi bảo vệ đồ an: 29/05/2003 Người hường dẫn. TS Ngưy “Trọng Doanh 3. Thạc sỹ: Thời gian đàotạotừ: 10/2008 đến 11/2008 NGihọc — ??ưởng Đại học bách khoa Hà Nội Hà Nội Nghành học: Công nghệ Cá tạo máp Tên luận văn: Ngày và nơi báo vệ luận văn: 14/11/2008 tại Khoa cơ khí - Trudmg DLUBK Ld N6i Người hường dẫn: TS Nguyễn Trọng Doanh Trình độ ngoại ngữ: Anh van, trình độ Œ LOICAM ON Trước tiên tôi xin được bày tổ lòng cảm ơn sâu sắc tối PGS.TS NGUYÊN TRỌNG DOANH người hướng dẫn khoa học dã tận tĩnh chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn. 'Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Khoa Cơ khí, Trang tâm Việt Nha Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, công ty 'NHH Chế tạo cơ khí Đức Nhật cùng các bạn bè dồng nghiệp đã tạo rnọi điểu kiện giúp dỡ tôi trong qúa trình nghiên cứu.

Hà nội, ngày 30 tháng 10 nam 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ “ LỜI CAM ĐOAN "Tôi xin cam đoan rằng những nội dung trong luận văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của tôi. Hà nội, ngày 30 tháng 10 năm 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay kỹ thuật tự động hoá xâm nhập và phát triển mạnh mẽ vào nhiều nh vực hoạt động của đời sống xã hội. lự động hoá đem lại những hiệu qủa rõ rệt trong sản xuất như: tăng năng suất lao động, nâng cao tính déng déu cia chất lượng sản phẩm, tiết kiệm vật liệu, cái tiến điều kiện lao động nhất là trong môi trường dộc hại, thay thế các động tác đơn thuần, lấp lại oda con người Ứng dụng tự động hoá trong ngành nghề chế tạo máy với kỹ thuật điều khiển theo chương trình số đã cho ra đời các hệ thống máy công cụ CNC mở ra bước phát triển mới cho gia công cơ khí, các hệ thống CÁD/CAM cho phép thiết kế kết cấu lập trình và tự động gia công với sự trợ giúp của máy vi tính. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các thiết bị diêu khiển logic cổ khả nâng lập trình PLC đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiến ro le Càng ngày PLC cằng trở nên boàn thiện và đa nâng.

Các PUC ngày nay không những có khả năng thay thế hoàn toàn các thiết bị điêu khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thể các thiết bị điều khiển tương tự. Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do một số lý do sau: - Tển ír không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một mấy tính tiêu chuẩn hay tủ diều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng, - Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp. it hơn tất cá các mấy tính thông thường. - Giá thành thấp: Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nổ có khả năng thay thế hàng tram rd le.

- Khả năng thích ứng với mái trường công nghiệp: Các võ của PLC được làm từ các vật liệu cứng, cổ khả năng chống chịu được bụi bẩn, đầu mỡ, LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay kỹ thuật tự động hoá xâm nhập và phát triển mạnh mẽ vào nhiều nh vực hoạt động của đời sống xã hội. lự động hoá đem lại những hiệu qủa rõ rệt trong sản xuất như: tăng năng suất lao động, nâng cao tính déng déu cia chất lượng sản phẩm, tiết kiệm vật liệu, cái tiến điều kiện lao động nhất là trong môi trường dộc hại, thay thế các động tác đơn thuần, lấp lại oda con người Ứng dụng tự động hoá trong ngành nghề chế tạo máy với kỹ thuật điều khiển theo chương trình số đã cho ra đời các hệ thống máy công cụ CNC mở ra bước phát triển mới cho gia công cơ khí, các hệ thống CÁD/CAM cho phép thiết kế kết cấu lập trình và tự động gia công với sự trợ giúp của máy vi tính. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các thiết bị diêu khiển logic cổ khả nâng lập trình PLC đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiến ro le Càng ngày PLC cằng trở nên boàn thiện và đa nâng. Các PUC ngày nay không những có khả năng thay thế hoàn toàn các thiết bị điêu khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thể các thiết bị điều khiển tương tự.

Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do một số lý do sau: - Tển ír không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một mấy tính tiêu chuẩn hay tủ diều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng, - Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp. it hơn tất cá các mấy tính thông thường. - Giá thành thấp: Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nổ có khả năng thay thế hàng tram rd le. - Khả năng thích ứng với mái trường công nghiệp: Các võ của PLC được làm từ các vật liệu cứng, cổ khả năng chống chịu được bụi bẩn, đầu mỡ, độ ẩm, rùng động và nhiễu nhờ CPU của PCI, được cách Ïy với hệ thông bên ngoài - Giao diện trực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần cổ một hệ thống phức tạp đề có thể giao tiếp với môi trường công nghiệp.

Trong khi đó các PLC có thể giao diện trực tiếp nhờ các mô đun vào ra 1/0. - tận trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ dé thang, tương tự như sơ đồ dấu dây của các hệ thống điểu khiển ra le thông thường. - Vinh linh hoạt cao: Chương trình diễu khiến của PL.C có thể thay dổi nhanh chống và dế đàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập trình trực tiếp, bằng thẻ nhớ, truyền qua mạng. Vận dụng những kiến thức đã học ở trường ĐHBK-HN và công tác thực tế cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của TS.

Nguyễn Trụng Doanh. Em đã tổng hợp được một khối lượng kiến thức nhất định. Ứng dụng công nghệ điều khiển PLC vào việc cải tiến hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột đập MDI€D phục vụ thiết thực cho sản xuất thực tế và trong công tác giảng dạy về chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy tại trường ĐHCN-HN. Vì diều Kiện nghiên cứu và Kinh nghiệm thực tế cồn hạn chế.

nên để tài này không thể tránh khỏi thiếu sốt Rất mong được sự gớp ý của thầy, cô và các bạn! Em xin trân thành cảm ơn | Học viên Nguyễn Tiến Sÿ LOICAM ON Trước tiên tôi xin được bày tổ lòng cảm ơn sâu sắc tối PGS.TS NGUYÊN TRỌNG DOANH người hướng dẫn khoa học dã tận tĩnh chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn. 'Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Khoa Cơ khí, Trang tâm Việt Nha Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, công ty 'NHH Chế tạo cơ khí Đức Nhật cùng các bạn bè dồng nghiệp đã tạo rnọi điểu kiện giúp dỡ tôi trong qúa trình nghiên cứu. Hà nội, ngày 30 tháng 10 nam 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ độ ẩm, rùng động và nhiễu nhờ CPU của PCI, được cách Ïy với hệ thông bên ngoài - Giao diện trực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần cổ một hệ thống phức tạp đề có thể giao tiếp với môi trường công nghiệp. Trong khi đó các PLC có thể giao diện trực tiếp nhờ các mô đun vào ra 1/0.

- tận trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ dé thang, tương tự như sơ đồ dấu dây của các hệ thống điểu khiển ra le thông thường. - Vinh linh hoạt cao: Chương trình diễu khiến của PL.C có thể thay dổi nhanh chống và dế đàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập trình trực tiếp, bằng thẻ nhớ, truyền qua mạng. Vận dụng những kiến thức đã học ở trường ĐHBK-HN và công tác thực tế cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của TS. Nguyễn Trụng Doanh.

Em đã tổng hợp được một khối lượng kiến thức nhất định. Ứng dụng công nghệ điều khiển PLC vào việc cải tiến hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột đập MDI€D phục vụ thiết thực cho sản xuất thực tế và trong công tác giảng dạy về chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy tại trường ĐHCN-HN. Vì diều Kiện nghiên cứu và Kinh nghiệm thực tế cồn hạn chế. nên để tài này không thể tránh khỏi thiếu sốt Rất mong được sự gớp ý của thầy, cô và các bạn! Em xin trân thành cảm ơn | Học viên Nguyễn Tiến Sÿ LOICAM ON Trước tiên tôi xin được bày tổ lòng cảm ơn sâu sắc tối PGS.TS NGUYÊN TRỌNG DOANH người hướng dẫn khoa học dã tận tĩnh chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn.

'Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Khoa Cơ khí, Trang tâm Việt Nha Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, công ty 'NHH Chế tạo cơ khí Đức Nhật cùng các bạn bè dồng nghiệp đã tạo rnọi điểu kiện giúp dỡ tôi trong qúa trình nghiên cứu. Hà nội, ngày 30 tháng 10 nam 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ 1.1 Hệ thống dịch chuyển phôi.2 Hệ thống thay đổi chày cối đội 33 1.3 I1 thống điều khiển ổ quay tự động. Hệ thống điều khiển trục chính HH 57 Chương 2: phán tích tính toán yêu cầu kỹ thuật của 61 hệ thống cúp phoi 21 Cơ sổ của việc nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp phôi.