MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tự động hóa là ứng dụng công nghệ tiên tiến vào quá trình sản xuất công nghiệp để chuyển một phần lớn hoặc toàn bộ hoạt động sản xuất nhờ sức lao động của con người sang cho máy móc thiết bị. Theo khái niệm này, quá trình tự động sẽ không cần sự can thiệp quá sâu của con người, mà sẽ sử dụng các hệ thống điều khiển khác nhau giúp máy móc vận hành nhanh hơn, chuẩn xác hơn, giảm sự can thiệp của con người, thậm chí một số quy trình là hoàn toàn tự động. Với sự phát triển của công nghệ số hóa, các dây chuyền tự động được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong sản xuất.
Các doanh nghiệp sản xuất luôn tự cải tiến công nghệ, hệ thống máy móc của mình để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất, giá cả cạnh tranh nhất. Đó chính là cơ sở để nâng cao vị thế cạnh tranh, giúp doanh nghiệp đứng vững trên thị trường khốc liệt. Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực ( như cán, uốn, dập, khoan…), các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các nghành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm… đều phát triển theo xu hướng tự hóa ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì cần 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 của máy một cách tin cậy.
Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần 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. Có thể thấy rằng, việc nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động có tính bao quát và bao gồm nhiều lĩnh vực có liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau. GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU —3— Tìm hiểu quy trình lăn nhám trục động cơ và nghiên cứu hệ thống cấp phôi. Thiết kế và chế tạo các kết cấu cũng như nguyên lý của máy dựa trên mô hình có trên thị trường để phù hợp hơn với thực tiễn, ứng dụng được vào sản xuất.
Mô hình hóa các bản thiết kế 3D và các bản vẽ 2D bằng phần mềm Inventor và Autodesk AutoCAD và sử dụng phần mềm để mô phỏng chuyển động, tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho máy dập rãnh. Gia công, lắp ráp và kiểm nghiệm các hệ thống của máy và hoàn chỉnh máy, đưa vào chạy thực nghiệm. Đối tượng nghiên cứu: máy cấp trục tự động cho máy lăn nhám trục động cơ servo. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN Ý nghĩa khoa học: – Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu áp dụng các kiến thức, kỹ năng đã học và thực tập vào đời sống thực tiễn.
– Ứng dụng các lĩnh vực khác nhau nhằm tự động hóa quá trình sản xuất. – Vận dụng hiệu quả các kiến thức đã học để ứng dụng vào đề tài một các khoa học. – Tạo ra một sản phẩm hoàn toàn mới mẻ đối với nước ta nói chung và một vài doanh nghiệp nói riêng, góp phần vào quá trình “công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước” xứng đáng với sự tin tưởng của Đảng và nhà nước vào giáo dục. Ý nghĩa thực tiễn: – Nâng cao năng suất lao động cho người dùng nói chung và doanh nghiệp nói chung.
– Sản phẩm góp phần cải thiện việc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt là xu hướng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy móc nhầm giảm sức lao động của người công nhân, tạo sự cạnh tranh của nền công nghiệp trong thời điểm Việt Nam là thành viên của tổ chức thương mại thế giới WTO ngay trên chính đất nước chúng ta. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu, thiết kế máy cấp trục tự động cho máy lăn nhám trục động cơ servo với mục đích tạo ra được một mô hình máy cấp phôi tự động được tối ưu hóa về mặt công nghệ, hình thức và kinh tế, cải tiến hơn so với nhiều mô hình máy cấp trục trước đó. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, cơ cấu cấp phôi, cơ cấu máy lăn nhám.
Từ đó bao quát đúng đắn trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo máy cấp trục tự động. Để thực hiện đề tài này, sử dụng một số phương pháp sau: – Khảo sát các loại máy đã có mặt trên thị trường, hình thành ý tưởng và thiết kế ra hình dáng máy phù hợp với nhu cầu. – Tiến hành nghiên cứu dựa trên máy lăn nhám để làm tiền đề, cơ sở chính xác cho việc tính toán xilanh, thiết kế và chế tạo các chi tiết của máy. – Tham khảo các nguồn tài liệu như sách, giáo trình học, tài liệu tham khảo, các bài báo khoa học, công trình nghiên cứu, các trang web độc quyền của những nhà phân phối máy cấp phôi tự động của Nhật… nhằm xác định được các cơ cấu hoạt động, các phương án truyền động, gia công tối ưu cho máy.
– Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đã ưu tiên và những hình dung ban đầu. Phác thảo mô hình và phương pháp truyền động của máy trên giấy, phân tích các yếu tố cần thiết tác động vào để đạt được yêu cầu sơ bộ ban đầu đặt ra. – Xây dựng mô hình máy cấp trục 3D bằng phần mềm Autodesk Inventor Professional. – Gia công, chế tạo ra sản phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng kiến thức có được trong quá trình học và đi thực tập.
PHẠM VI GIỚI HẠN VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Phạm vi giới hạn đề tài: Kích thước máy: 1350 x 780 x 1470 mm —5— Trọng lượng máy: 850 kg Cơ cấu truyền động: Truyền động khí nén Tốc độ làm việc tối đa: 3pcs/phút Nguồn điện sử dụng: 220VAC. Kế hoạch thực hiện đề tài: Tuần Nội dung Xác nhận GVHD - Nghiên cứu và tìm hiểu về phương pháp lăn nhám trục động cơ servo 1 Hoàn thành - Nghiên cứu và tìm hiểu về phương pháp truyền động cho máy 2 Lựa chọn và lên phương án thiết kế Hoàn thành 3 Thiết kế thử nghiệm cơ cấu máy Hoàn thành 4 Chỉnh sửa theo góp ý của GVHD Hoàn thành 4-5 Vẽ thiết kế 3D trên phần mềm Creo Parametric Hoàn thành 6 Tính toán và kiểm nghiệm cho thiết kế Hoàn thành 7 Gia công các chi tiết chuẩn bị cho lắp ráp máy Hoàn thành 8-11 Lắp ráp máy hoàn chỉnh Hoàn thành 12 Bàn giao máy cho doanh nghiệp Hoàn thành 13 Hoàn thiện thuyết minh. Hoàn thành 14 Hoàn thiện poster, video Hoàn thành VII. KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1.
Cơ sở lý thuyết Chương 3. Phương án thiết kế Chương 4. Chương 5: Lắp ráp vận hành Chương 6. Kết luận và hướng phát triển.
—6— CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU Việc tạo khía nhám trên chi tiết được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng. Công dụng chính của lăn nhám là để tạo độ bám cao trên bề mặt chi tiết khi làm việc ở môi trường dầu mỡ hoặc trên những chi tiết thao tác lắp ghép thường xuyên như trên các loại tay cầm, chuôi súng, các loại đai ốc nhỏ, phụ tùng xe, trục của rotor động cơ servo,…. Ngoài ra lăn nhám còn tạo độ thẩm mỹ cho sản phẩm.
Việc tạo nhám cho trục động cơ servo được thực hiện thủ công bằng cách người công nhân sẽ đưa phần cần tạo nhám của trục vào đầu quay nhám của máy lăn nhám. Máy lăn nhám sẽ đưa 2 bánh lăn nhám vào phần trục và ép một lực vừa đủ để tạo ra mặt nhám trên trục. Tuy nhiên, việc làm thủ công có thể gây ra việc tai nạn lao động có thể là do công nhân có sức khỏe yếu, mất tập trung,… Vì thế, hệ thống cấp phôi tự động ra đời nhằm hạn chế những rủi ro về con người và cả chất lượng của sản phẩm. Trong thực tế hiện nay, các ngành sản xuất đang sử dụng khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hợp giữa cơ khí – điện, cơ khí – điện khí nén.
Với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điều khiển tự động làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiểu phôi khác nhau khi cần thay đổi 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 loại nhỏ và loại vừa mà vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao. HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi và phải được đặt trong từng điều kiện làm việc cụ thể của từng máy móc, thiết bị và công đoạn sản xuất. Trong quá trình nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt được đó là hệ thống cấp phôi cần phải được hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp một cách kịp thời, chính xác về vị trí trong không gian, đủ số —7— lượng theo năng suất yêu cầu có tính đến lượng dự trữ và thu nhận sản phẩm sau khi sản xuất xong một cách an toàn và chính xác.
Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hợp cơ khí – điện, cơ khí – khí nén. Với sự phát triển 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 chương trình một cách linh hoạt thích ứng với các 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 dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao.