I. Mô hình máy nâng khuôn tự động tại HCMUTE Tổng quan và mục tiêu nghiên cứu
Công trình nghiên cứu khoa học của sinh viên HCMUTE, mã số SV2018-55, tập trung vào thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn tự động. Mục tiêu chính là tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận và thực hành với phần mềm CAD và mạch điện. Tính mới và sáng tạo nằm ở việc kết hợp ứng dụng của cơ cấu cơ khí và mạch điện, tạo ra mô hình tự động, điều khiển để nâng vật nặng nhẹ nhàng hơn. Nghiên cứu mô hình máy nâng khuôn tự động này hướng đến việc chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình, nâng được các chi tiết khuôn cỡ nhỏ. Đây là tiền đề cho việc cải tiến và nghiên cứu sản phẩm có tính kinh tế và ứng dụng với công suất lớn hơn. Ứng dụng máy nâng khuôn tự động trong môi trường nhà xưởng giúp giảm thiểu sức người trong quá trình nâng hạ chi tiết nặng. Nghiên cứu khoa học HCMUTE này đóng góp vào giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội.
1.1. Mục tiêu đề tài và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính là tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận và thực hành sớm hơn với các phần mềm CAD và làm mạch điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình máy nâng khuôn, thu thập ý kiến để cải tiến và phát triển. Nghiên cứu tập trung vào nguyên lý hoạt động của các bộ truyền cơ khí, nguyên lý hoạt động chính của máy nâng khuôn, ứng dụng và cải tiến máy trong sản xuất. Sinh viên Lê Thành Huy (MSSV: 16143077) thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Trần Chí Thiên. Đề tài nghiên cứu này được thực hiện tại HCMUTE, một trung tâm đào tạo và nghiên cứu khoa học hàng đầu trong lĩnh vực kỹ thuật tại Việt Nam. Giảng viên HCMUTE có vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên hoàn thành đề tài. Đề tài nghiên cứu sinh HCMUTE này mang tính thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp.
1.2. Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được
Phương pháp nghiên cứu bao gồm: tìm hiểu cấu tạo, hoạt động của máy; thiết kế và lắp ráp các chi tiết trong máy; chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn; mô phỏng hoạt động của máy nâng; kết nối điện. Kết quả nghiên cứu cho thấy chế tạo, thử nghiệm thành công mô hình máy nâng khuôn. Mô hình này nâng được các chi tiết khuôn cỡ nhỏ. Quá trình thiết kế máy nâng khuôn tự động được thực hiện bài bản, từ việc lựa chọn vật liệu, thiết kế chi tiết đến lắp ráp và thử nghiệm. Lập trình điều khiển máy nâng khuôn được thực hiện để đảm bảo quá trình vận hành tự động. An toàn lao động trong vận hành máy nâng khuôn được chú trọng trong quá trình thiết kế và vận hành. Hiệu quả kinh tế của máy nâng khuôn tự động cần được đánh giá sau khi ứng dụng rộng rãi. Thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn thành công góp phần tích lũy kinh nghiệm thực tiễn cho sinh viên.
II. Phân tích chi tiết mô hình máy nâng khuôn tự động
Phần này tập trung vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong mô hình. Lý thuyết về cấu tạo hoạt động của vít-me, đai ốc, bộ truyền xích, hộp giảm tốc, và rờ-le điện từ được trình bày chi tiết. Chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn đảm bảo hiệu suất và độ bền của máy. Mạch điện trong máy được thiết kế để điều khiển hoạt động của các bộ phận một cách chính xác và an toàn. Quá trình thiết kế các chi tiết và quy trình lắp ráp các chi tiết được mô tả cụ thể. Mô phỏng máy nâng khuôn được thực hiện để kiểm tra hiệu quả hoạt động trước khi chế tạo. Vật liệu chế tạo máy nâng khuôn được lựa chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và chi phí.
2.1. Cơ cấu truyền động và điều khiển
Mô hình sử dụng bộ truyền vít-me, đai ốc và bộ truyền xích để truyền động. Việc lựa chọn loại truyền động này dựa trên tính toán kỹ thuật và cân nhắc về chi phí. Hộp giảm tốc được sử dụng để giảm tốc độ quay của động cơ xuống mức phù hợp với yêu cầu hoạt động của máy. Rơ le điện từ đóng vai trò điều khiển quá trình đóng ngắt mạch điện, từ đó điều khiển hoạt động của động cơ. Động cơ điện là nguồn cung cấp năng lượng chính cho hệ thống. PLC có thể được xem xét để nâng cao tính tự động hóa và khả năng điều khiển phức tạp hơn. Việc viết code điều khiển máy nâng khuôn là một phần quan trọng của quá trình thiết kế và chế tạo. Giải pháp tự động hóa nâng khuôn này hướng đến việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự can thiệp của con người.
2.2. Thiết kế 3D và mô phỏng
Mô hình 3D máy nâng khuôn được xây dựng để trực quan hóa thiết kế và kiểm tra tính khả thi của cấu trúc. Phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế và mô phỏng hoạt động của máy. Mô phỏng máy nâng khuôn giúp phát hiện và khắc phục các lỗi thiết kế trước khi chế tạo. Bài toán tối ưu hóa máy nâng khuôn được giải quyết thông qua việc sử dụng phần mềm mô phỏng. Tiêu chuẩn thiết kế máy nâng khuôn được tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. So sánh các loại máy nâng khuôn giúp lựa chọn phương án tối ưu nhất. Xu hướng phát triển máy nâng khuôn tự động được nghiên cứu để cải tiến mô hình trong tương lai. Thực tế sản xuất máy nâng khuôn có thể khác biệt với mô hình, do đó cần sự điều chỉnh thích hợp.
III. Đánh giá và ứng dụng của mô hình máy nâng khuôn tự động HCMUTE
Công trình này có đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo. Mô hình cung cấp cho sinh viên kinh nghiệm thực tiễn về thiết kế, chế tạo và vận hành máy móc tự động. Hiệu suất máy nâng khuôn cần được đánh giá cụ thể. Chi phí sản xuất máy nâng khuôn cần được tính toán để đánh giá tính kinh tế của mô hình. Thử nghiệm máy nâng khuôn giúp đánh giá độ tin cậy và hiệu quả của mô hình. Kỹ thuật cơ khí HCMUTE được thể hiện rõ qua việc thiết kế và chế tạo mô hình. Ứng dụng của máy nâng khuôn tự động trong các nhà máy sản xuất giúp tăng năng suất lao động và giảm chi phí. Đánh giá hiệu suất máy nâng khuôn dựa trên các thông số kỹ thuật và thời gian vận hành.
3.1. Đánh giá hiệu quả và kinh tế
Hiệu quả kinh tế của máy nâng khuôn tự động cần được xem xét dựa trên chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và lợi ích mang lại. So sánh chi phí sản xuất máy nâng khuôn với các giải pháp hiện có trên thị trường. Đánh giá hiệu suất máy nâng khuôn thông qua thời gian chu kỳ, độ chính xác, và năng suất. An toàn lao động trong vận hành máy nâng khuôn là một yếu tố quan trọng cần được đánh giá. Kỹ thuật cơ khí HCMUTE được ứng dụng hiệu quả trong việc thiết kế và chế tạo mô hình. Việc nghiên cứu và phát triển giải pháp tự động hóa sản xuất HCMUTE đóng góp vào sự phát triển công nghiệp của Việt Nam. Đề tài nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất.
3.2. Hướng phát triển và ứng dụng thực tiễn
Mô hình này có thể được cải tiến để nâng cao hiệu suất, độ chính xác và khả năng tự động hóa. Ứng dụng trong thực tế sản xuất cần được nghiên cứu và đánh giá kỹ lưỡng. Tự động hóa sản xuất HCMUTE cần được đẩy mạnh để nâng cao năng lực cạnh tranh. Kết luận và kiến nghị phát triển được đưa ra để hoàn thiện mô hình. Nghiên cứu khoa học HCMUTE góp phần thúc đẩy đổi mới công nghệ trong ngành công nghiệp. Ứng dụng PLC trong máy nâng khuôn có thể làm tăng hiệu quả tự động hoá. Hệ thống máy nâng khuôn tự động HCMUTE là một ví dụ điển hình về ứng dụng công nghệ trong sản xuất. Thị trường máy nâng khuôn tự động đang phát triển mạnh mẽ, mở ra nhiều cơ hội cho nghiên cứu và ứng dụng.