Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo máy cắt thép tấm tự động

• Tác giả: Ngô Nguyễn Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: ThS. Tưởng Phước Thọ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Và Chế Tạo Máy Cắt Thép Tấm Tự Động
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Bố cục đề tài
• 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
• 2.1. Biến dạng dẻo của kim loại
• 2.2. Sự thay đổi tính chất của thép trong gia công
• 2.3. Nguyên lý biến dạng khi cắt kim loại
• 2.4. Các phương pháp cắt thép tấm
• 2.4.1. Cắt bằng Oxi-gas
• 2.4.2. Cắt bằng Lazer
• 2.4.3. Cắt bằng Plasma
• 2.4.4. Phương pháp cắt bằng áp lực lưỡi cắt
• 2.5. Cơ cấu cắt phôi
• 2.6. Cơ cấu kẹp phôi
• 2.7. Thiết kế tính toán động học máy
• 2.7.1. Thiết kế các bộ phận của máy
• 2.7.2. Xác định các thông số máy
• 2.8. Tính toán động lực học của máy
• 2.8.1. Tính toán thủy lực cho bộ phận tạo lực cắt
• 2.8.2. Chọn bơm dầu cung cấp cho hệ thống thủy lực
• 2.8.3. Xác định kích thước đường kính ống dẫn dầu
• 2.8.4. Chọn bể dầu cho hệ thống
• 2.8.5. Các phần tử thủy lực khác
• 3. THIẾT KẾ ĐIỆN
• 3.1. Lựa chọn thiết bị điều khiển
• 3.1.1. Lựa chọn hệ thống điều khiển
• 3.1.2. Lựa chọn các phần còn lại của hệ thống
• 3.2. Thiết kế và bố trí thiết bị bên trong tủ điện
• 3.3. Lưu đồ giải thuật và thuật toán cấp ứng cho động cơ
• 3.3.1. Thuật toán tính ứng cấp cho động cơ
• 3.3.2. Điều khiển tốc độ động cơ và vị trí của thanh đẩy phôi
• 3.4. Thiết kế giao diện
• 4. KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Kiểm nghiệm thiết kế
• 4.1.1. Kiểm tra tĩnh
• 4.1.2. Kiểm tra động
• 4.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về máy cắt thép tấm tự động

Máy cắt thép tấm tự động là một thiết bị công nghiệp được thiết kế để cắt các tấm thép với độ chính xác cao và năng suất lớn. Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một máy cắt thép tấm tự động, phục vụ cho mục đích dạy học và sử dụng quy mô nhỏ. Máy được thiết kế với hai chế độ Auto và Manual, sử dụng hệ thống thủy lực và động cơ bước để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Với sự phát triển của ngành công nghiệp, nhu cầu về cắt thép tấm ngày càng tăng. Các phương pháp cắt thủ công không còn đáp ứng được yêu cầu về năng suất và độ chính xác. Máy cắt tự động ra đời nhằm giải quyết vấn đề này, đặc biệt trong các ứng dụng công nghiệp và giáo dục.

1.2. Lý do chọn đề tài

Đề tài được chọn nhằm tạo ra một giải pháp cắt thép tấm hiệu quả, giá thành hợp lý, phù hợp với quy mô nhỏ. Máy cắt tự động không chỉ nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng, đặc biệt trong môi trường giáo dục và thực hành.

II. Thiết kế và chế tạo máy cắt thép tấm tự động

Quá trình thiết kế máy cắt thép bao gồm việc tính toán động lực học, lựa chọn vật liệu, và thiết kế hệ thống điều khiển. Máy được trang bị hệ thống thủy lực để tạo lực cắt và động cơ bước để điều khiển chính xác vị trí cắt. PLC Mitsubishi được sử dụng làm bộ điều khiển trung tâm, kết hợp với màn hình HMI để hiển thị thông tin và điều khiển quá trình cắt.

2.1. Thiết kế cơ khí

Phần cơ khí của máy bao gồm khung máy, hệ thống dao cắt, và cơ cấu kẹp phôi. Khung máy được thiết kế từ thép chữ U và tấm thép cố định, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình vận hành. Hệ thống dao cắt sử dụng lưỡi dao nghiêng và xi lanh thủy lực để tạo lực cắt chính xác.

2.2. Thiết kế điện và điều khiển

Hệ thống điều khiển bao gồm PLC Mitsubishi, động cơ bước, và các thiết bị điện khác như relay, contactor, và aptomat. PLC được lập trình để điều khiển quá trình cắt, đếm số lượng sản phẩm, và hiển thị thông tin trên màn hình HMI. Thuật toán điều khiển được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và linh hoạt trong quá trình cắt.

III. Ứng dụng và kết quả thực nghiệm

Máy cắt thép tấm tự động được thử nghiệm với các tấm thép có độ dày từ 2-3mm. Kết quả cho thấy máy hoạt động ổn định, độ chính xác cao, và đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Ứng dụng của máy không chỉ giới hạn trong phòng thực hành mà còn có thể mở rộng sang các cơ sở sản xuất nhỏ.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Máy được thử nghiệm với hai chế độ Auto và Manual. Kết quả cho thấy máy cắt chính xác với sai số nhỏ, đặc biệt trong chế độ Auto. Các thông số như tốc độ cắt và kích thước phôi có thể điều chỉnh dễ dàng thông qua màn hình HMI.

3.2. Ứng dụng thực tế

Máy cắt thép tấm tự động có thể được sử dụng trong các phòng thực hành, cơ sở sản xuất nhỏ, và các ứng dụng công nghiệp khác. Máy không chỉ nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình cắt, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

IV. Đánh giá và kết luận

Đồ án tốt nghiệp thiết kế và chế tạo máy cắt thép tấm tự động đã đạt được các mục tiêu đề ra. Máy hoạt động ổn định, độ chính xác cao, và có khả năng ứng dụng rộng rãi. Giá thành hợp lý và hiệu quả của máy là những yếu tố quan trọng giúp máy có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1. Đánh giá kết quả

Máy cắt thép tấm tự động đã chứng minh được hiệu quả trong quá trình thử nghiệm. Độ chính xác và năng suất của máy đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Các thông số kỹ thuật và thiết kế của máy được đánh giá cao về tính thực tiễn và khả năng ứng dụng.

4.2. Kết luận

Đồ án đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo một máy cắt thép tấm tự động hiệu quả. Máy không chỉ phục vụ cho mục đích giáo dục mà còn có thể ứng dụng trong các cơ sở sản xuất nhỏ. Tự động hóa trong quá trình cắt thép là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp cơ khí.