Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế máy mạ điện bán tự động phục vụ thí nghiệm xử lý bề mặt

• Tác giả: Phạm Xuân Sơn
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thế San
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Công Nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy mạ điện bán tự động phục vụ môn học thí nghiệm xử lý và hóa bền bề mặt
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
• 1. Chương 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Cơ sở phương pháp luận
• 1.8. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.9. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
• 1.10. Quá trình thực hiện
• 2. Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Giới thiệu chung. Bài thí nghiệm số 2 “ Mạ đồng”
• 2.2. Cơ sở vật chất hiện có tại phòng thí nghiệm xử lý và hóa bền bề mặt-trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP. Nhận xét ưu và nhược điểm
• 2.3. Ý tưởng: Để khắc phục những nhược điểm trên, nhóm nhóm nghiên cứu đã có ý tưởng chế tạo máy mạ điện bán tự động
• 2.4. Nguyên lý làm việc
• 2.5. Kết cấu của máy
• 2.6. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.6.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 2.6.2. Nghiên cứu trong nước
• 2.7. Kết luận rút ra sau khi nghiên cứu về đề tài liên quan
• 2.8. Các tồn tại của máy
• 2.9. Tổng quan về công nghệ mạ điện
• 2.9.1. Lịch sử phát triển
• 2.9.2. Cơ chế của quá trình mạ điện
• 2.9.3. Các tiêu chí đánh giá lớp mạ
• 2.9.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến lớp mạ
• 2.10. Thực trạng công nghệ mạ điện
• 2.10.1. Công nghệ mạ điện trên thế giới
• 2.10.2. Công nghệ mạ điện ở Việt Nam
• 2.11. Công nghệ mạ đồng
• 2.11.1. Khái niệm mạ đồng
• 2.11.2. Ứng dụng lớp mạ đồng
• 2.11.3. Nguyên lý mạ đồng
• 2.11.4. Các tham số ảnh hưởng đến lớp mạ đồng
• 2.11.5. Thành phần của dung dịch mạ đồng
• 2.11.6. Những hư hỏng và cách khắc phục
• 2.11.7. Quy trình mạ đồng
• 2.12. Những nguyên tắc cần thiết khi làm việc trong phòng thí nghiệm
• 2.12.1. Quy định tại phòng thí nghiệm
• 2.12.2. Quy tắc an toàn khi mạ điện
• 2.13. Cơ sở lý thuyết về ARM Cortex M3 STM32F103
• 2.13.1. Giới thiệu chung về ARM Cortex M3 STM32F103 (STM32)
• 2.13.2. Đặc điểm nổi bật của STM32
• 2.14. Lập trình STM32
• 2.14.1. Nạp chương trình vào vi điều khiển
• 4. Chương 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
• 4.1. Lựa chọn phương án di chuyển của các trục.Phương án trục X cố định trên trục Y
• 4.2. Phương án tất cả các trục đều chuyển động
• 4.3. Kết luận chọn phương án
• 4.4. Lựa chọn cơ cấu truyền động
• 4.4.1. Vít me đai ốc thường
• 4.4.2. Vít me đai ốc bi
• 4.5. Phương án dùng đai
• 4.6. Kết luận chọn phương án
• 4.7. Lựa chọn cơ cấu dẫn động
• 4.8. Trình tự tiến hành
• 5. Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH
• 5.1. Tính toán lựa chọn công suất động cơ step.Tính công suất cần thiết của động cơ dẫn động trục Z, Y
• 5.2. Kết luận lựa chọn động cơ
• 5.3. Thiết kế khung
• 5.3.1. Thiết kế tấm side chuyển động trên khung :
• 5.3.2. Thiết kế trục Z và bộ phận gắp phôi
• 5.4. Sơ đồ mạch KIT STM32 Development
• 5.5. Lập Trình trên vi điều khiển STM32F103C8T6.Hướng dẫn tạo mới một project trên keil C
• 5.6. Hướng dẫn cơ bản cho một ứng dụng với KIT STM32F103
• 5.6.1. Các bước tạo một Project mới trên Keil C MDK
• 5.7. Nạp chương trình vào vi điều khiển :
• 5.8. Lập trình cho màn hình LCD text 20x4, phần hiển thị dữ liệu
• 5.9. Lập trình cho phím cứng để điều khiển và nhập dữ liệu
• 5.10. Điều khiển động cơ bước
• 5.11. Lập trình mạch relay tự ngắt động cơ khi không sử dụng :
• 5.11.1. Giới thiệu về relay và ứng dụng
• 5.11.2. Lắp mạch và lập trình cho relay
• 5.12. Lập trình ADC đọc thông số cường độ dòng điện :
• 5.12.1. Giới thiệu về ADC và DMA
• 5.12.2. Giới thiệu phần mềm STMStudio
• 5.13. Lập trình điều khiển MMC/SD card với board STM32-GEM3M
• 6. Chương 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6.1. Liệt kê các chi tiết, linh kiện
• 6.2. Chế tạo thử nghiệm
• 6.2.1. Chế tạo bộ khung máy
• 6.2.2. Bộ phận di chuyển trục Z
• 6.2.3. Hai thanh side đỡ trục X, Z gắn với bộ phận di chuyển trục Y
• 6.2.4. Bộ phận gắp phôi
• 6.2.5. Lắp ráp bể mạ và bể rửa
• 6.2.6. Hệ thống sấy
• 6.2.7. Hệ thống sục khí trong bể mạ
• 6.2.8. Hộp mạch điện
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ
• 7.1. Kết quả thực hiện được
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Đề tài 'Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy mạ điện bán tự động phục vụ môn học thí nghiệm xử lý và hóa bền bề mặt' được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực công nghệ xử lý bề mặt. Máy mạ điện không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe con người do tiếp xúc với hóa chất độc hại. Việc thiết kế và chế tạo máy mạ điện bán tự động sẽ tạo ra một môi trường học tập an toàn và hiệu quả cho sinh viên. Đề tài này cũng góp phần vào việc nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập tại các cơ sở giáo dục, đồng thời đáp ứng nhu cầu thực tiễn của ngành công nghiệp.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ xử lý và hóa bền bề mặt đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong ngành cơ khí. Các sản phẩm cơ khí cần có lớp bề mặt bảo vệ để chống lại ăn mòn và va đập. Tuy nhiên, việc thực hiện các thí nghiệm trong môi trường không an toàn có thể gây ra nhiều rủi ro cho sức khỏe. Do đó, việc chế tạo máy mạ điện bán tự động không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình thí nghiệm mà còn bảo vệ sức khỏe cho sinh viên và giảng viên. Sự phát triển của công nghệ mạ điện cũng là một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài này không chỉ mang tính chất lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao. Việc chế tạo máy mạ điện bán tự động sẽ giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với công nghệ hiện đại, từ đó nâng cao kỹ năng và tay nghề. Hơn nữa, sản phẩm này sẽ giúp các doanh nghiệp trong ngành xử lý bề mặt cải thiện quy trình sản xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm. Đề tài cũng mở ra hướng nghiên cứu mới cho các nhóm sinh viên trong tương lai, khuyến khích sự sáng tạo và đổi mới trong lĩnh vực này.

II. Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương này sẽ trình bày tổng quan về công nghệ mạ điện, các nghiên cứu liên quan đến đề tài, và những ứng dụng thực tiễn của máy mạ điện. Việc hiểu rõ về quy trình mạ điện và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ là rất quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo máy mạ điện. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong máy mạ điện có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, việc nghiên cứu các phương pháp mạ điện hiện đại sẽ giúp nhóm nghiên cứu có cái nhìn tổng quát hơn về xu hướng phát triển của ngành.

2.1. Giới thiệu chung về công nghệ mạ điện

Công nghệ mạ điện đã có lịch sử phát triển lâu dài và đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp. Mạ điện không chỉ giúp bảo vệ bề mặt vật liệu mà còn cải thiện tính năng cơ học và thẩm mỹ của sản phẩm. Các phương pháp mạ điện hiện nay rất đa dạng, từ mạ đồng, mạ niken đến mạ vàng, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạ điện hiện đại sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

2.2. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong máy mạ điện có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã chỉ ra rằng việc sử dụng máy mạ điện bán tự động giúp giảm thiểu sự tiếp xúc của người lao động với hóa chất độc hại, đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất. Những nghiên cứu này sẽ là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế và chế tạo máy mạ điện bán tự động trong đồ án này.

III. Thiết kế và chế tạo máy mạ điện

Phần này sẽ trình bày chi tiết về quy trình thiết kế máy mạ điện bán tự động, từ việc lựa chọn linh kiện, thiết kế mạch điện đến việc lập trình điều khiển. Việc thiết kế máy mạ điện cần phải đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình hoạt động. Các linh kiện được lựa chọn phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và an toàn trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, việc lập trình điều khiển cũng cần phải được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo máy mạ điện hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.1. Quy trình thiết kế máy

Quy trình thiết kế máy mạ điện bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xác định yêu cầu kỹ thuật đến việc lựa chọn linh kiện phù hợp. Đầu tiên, cần xác định các thông số kỹ thuật của máy mạ điện, bao gồm kích thước, công suất, và các tính năng cần thiết. Sau đó, tiến hành lựa chọn linh kiện như động cơ, cảm biến, và các thiết bị điều khiển. Cuối cùng, thiết kế mạch điện và lập trình điều khiển để đảm bảo máy mạ điện hoạt động hiệu quả và an toàn.

3.2. Chế tạo và thử nghiệm máy

Sau khi hoàn thành thiết kế, bước tiếp theo là chế tạo máy mạ điện. Việc chế tạo cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn. Sau khi chế tạo xong, máy mạ điện sẽ được đưa vào thử nghiệm để kiểm tra tính năng và hiệu quả hoạt động. Các kết quả thử nghiệm sẽ được ghi nhận và phân tích để đánh giá khả năng hoạt động của máy mạ điện. Nếu cần thiết, các điều chỉnh sẽ được thực hiện để cải thiện hiệu suất của máy mạ điện.