Luận văn: Tính toán, thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống cấp phôi rung động

Luận văn thạc sĩ chi tiết về tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống cấp phôi rung động, bao gồm đầy đủ bản vẽ kỹ thuật và quy trình công nghệ.

• Tác giả: Phạm Thị Thiếu Thoa
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Văn Dịch
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Tính Toán, Thiết Kế Và Chế Tạo Hệ Thống Cấp Phôi Rung Động
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hệ thống Cấp phôi Rung động

Hệ thống cấp phôi rung động là một giải pháp tự động hoá hiệu quả trong ngành cơ khí hiện đại. Đây là công nghệ quan trọng giúp tăng năng suất sản xuất, giảm chi phí lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý rung động điện từ để vận chuyển các chi tiết từ kho chứa đến vị trí gia công. Cấp phôi tự động đóng vai trò then chốt trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, đặc biệt là trong lĩnh vực cơ điện tử. Hệ thống được thiết kế để xử lý các chi tiết có kích thước khác nhau, đảm bảo tính chính xác cao và hiệu suất công việc ổn định. Sự phát triển của công nghệ tự động hoá đã tạo nên nhu cầu cấp thiết về những hệ thống cấp phôi hiệu quả, đáng tin cậy và dễ bảo trì.

1.1. Khái niệm và Ý nghĩa của Cấp phôi Rung động

Cấp phôi rung động là quá trình vận chuyển vật liệu hoặc chi tiết sử dụng lực rung từ điện từ. Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như phễu chứa, máng chuyển phôi, cơ cấu rung và nam châm điện. Ý nghĩa quan trọng của hệ thống cấp phôi tự động là nó giúp tối ưu hoá quá trình sản xuất, giảm can thiệp của con người, nâng cao độ chính xác và tính an toàn lao động trong nhà máy.

1.2. Ứng dụng trong Quá trình Sản xuất Hiện đại

Trong ngành cơ khí Việt Nam, hệ thống cấp phôi rung được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất linh kiện, gia công cơ khí chính xác. Công nghệ này giúp tự động hoá các dây chuyền sản xuất, từ các nhà máy sản xuất nhỏ đến các dây chuyền công nghiệp lớn. Ứng dụng thực tế cho thấy hiệu quả cao trong việc cải thiện năng suất lao động và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Các Thành phần Chính của Hệ thống Cấp phôi

Hệ thống cấp phôi rung động bao gồm nhiều thành phần cấu trúc phức tạp hoạt động theo nguyên lý cơ điện tử. Mỗi thành phần đóng vai trò riêng biệt nhưng phối hợp chặt chẽ để tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh. Cơ cấu rung điện từ là tim của hệ thống, chịu trách nhiệm tạo ra lực rung để vận chuyển chi tiết. Nam châm điện cung cấp lực thúc đẩy, trong khi máng chuyển phôi định hướng và kiểm soát chuyển động của chi tiết. Phễu chứa phôi lưu trữ và cấp liều từng chi tiết một cách đều đặn. Sự kết hợp của các cơ cấu định hướng và cơ cấu dẫn phôi đảm bảo chi tiết được xếp hàng và cấp vào đúng thứ tự.

2.1. Nam châm Điện và Cơ cấu Rung

Nam châm điện là linh kiện cốt lõi trong hệ thống rung động. Khi cấp dòng điện, nam châm tạo ra trường từ mạnh, kéo theo cơ cấu rung. Cơ cấu rung gồm một nền cố định, một bàn rung được hỗ trợ bởi các lò xo. Khi nam châm hoạt động với tần số nhất định, bàn rung dao động liên tục, tạo ra lực đẩy chi tiết lên máng chuyển. Tính toán nam châm và thiết kế cơ cấu rung phải đảm bảo tần số rung, biên độ rung phù hợp với kích thước và trọng lượng chi tiết.

2.2. Máng Chuyển Phôi và Cơ cấu Định hướng

Máng chuyển phôi là bề mặt trên đó chi tiết được vận chuyển. Độ nghiêng, độ nhám và hình dạng của máng chuyển ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả cấp phôi. Cơ cấu định hướng phôi trên cánh xoắn giúp sắp xếp chi tiết theo hướng đúng, đảm bảo chúng ở vị trí chuẩn khi vào máy gia công. Cơ cấu dẫn phôi và cơ cấu giảm chẵn điều chỉnh số lượng chi tiết được cấp vào mỗi chu kỳ.

III. Quá trình Tính toán và Thiết kế Hệ thống

Tính toán thiết kế hệ thống cấp phôi rung động là bước quan trọng để đảm bảo hiệu năng tối ưu. Quá trình này bắt đầu bằng xác định thông số hình học phễu dựa trên kích thước và trọng lượng chi tiết. Cân bằng năng suất giữa hệ thống cấp phôi và máy chính là yếu tố then chốt, đảm bảo không xảy ra tình trạng tắc hoặc thiếu phôi. Tính nam châm điện bao gồm việc xác định số vòng dây, cường độ dòng điện, và công suất cần thiết. Thiết kế cơ cấu rung điện từ phải tính đến tần số rung, biên độ, và tần số cộng hưởng của hệ thống. Mạch điều khiển sử dụng PLC hoặc các linh kiện điều khiển truyền thống để điều phối hoạt động của nam châm điện.

3.1. Xác định Thông số Hình học và Năng suất

Xác định thông số hình học phễu dựa trên dung tích lưu trữ và tốc độ cấp phôi mong muốn. Góc nghiêng của phễu ảnh hưởng đến khả năng chảy của chi tiết. Cân bằng năng suất yêu cầu tính toán tỷ lệ giữa số chi tiết được cấp trên một đơn vị thời gian và công suất của máy chính. Nếu hệ thống cấp phôi không cân bằng, sẽ xảy ra hiệu ứng tắc hoặc thiếu chi tiết, ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất tổng thể.

3.2. Thiết kế Mạch Điều khiển và Nam châm

Thiết kế mạch điều khiển sử dụng các IC linh kiện như LM555, IC7490, IC7447 để đếm sản phẩm và điều khiển tín hiệu. Tính nam châm điện bao gồm việc chọn loại nam châm phù hợp, tính số vòng dây, điện trở cuộn dây. Cơ cấu mạch từ được thiết kế để chuyển đổi hiệu quả dòng điện thành từ trường. Sơ đồ nguyên lý hoạt động chi tiết từng giai đoạn để đảm bảo các kỹ sư có thể hiểu rõ và tối ưu hoá hệ thống.

IV. Chế tạo Mô hình và Ứng dụng Thực tế

Chế tạo mô hình hệ thống cấp phôi rung động là bước cuối cùng để xác nhận tính khả thi của thiết kế. Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế chi tiết 3D cho tất cả các bộ phận. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết bao gồm gia công cơ khí, hàn, lắp ráp và kiểm tra chất lượng. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết giúp đảm bảo các chi tiết có thể được sản xuất với độ chính xác cao. Xác định phương pháp chế tạo phôi và bản vẽ lắp ráp 2D cung cấp hướng dẫn chi tiết cho quá trình sản xuất. Kiểm tra độ song song và độ vuông góc của các chi tiết đảm bảo chất lượng cuối cùng. Mô hình chế tạo được thử nghiệm thực tế để xác minh hiệu suất và tinh chỉnh nếu cần thiết.

4.1. Thiết kế CAD và Quy trình Chế tạo

Ứng dụng phần mềm CAD cho phép tạo mô hình 3D chi tiết từng bộ phận của hệ thống. Bản vẽ kỹ thuật 2D được trích xuất từ mô hình 3D để hướng dẫn chế tạo. Quy trình công nghệ chế tạo lò xo và các chi tiết khác phải tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật chặt chẽ. Phân tích tính công nghệ giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn trong thiết kế trước khi sản xuất, tiết kiệm chi phí và thời gian.

4.2. Kiểm tra Chất lượng và Ứng dụng Công nghiệp

Kiểm tra độ song song và vuông góc của các mặt phẳng quan trọng đảm bảo lắp ráp đúng. Sơ đồ lắp đặt cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách lắp ráp các bộ phận. Mô hình được thử nghiệm trong điều kiện thực tế để xác minh hiệu suất. Ứng dụng công nghiệp của hệ thống tại các nhà máy như Công ty TNHH COSMOS chứng minh tính khả thi và hiệu quả của thiết kế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TU DONG OA QUA TRIND SAN XUATI4 1.1 Tink hình ngành cơ khí Việt Nam và triển vụng trong Lương lài. Tự động hoá trong quá trình sản xuất. Định nghĩa tự dộng hoá. Cáo hình thức tự động hoá.

Sự phát triển của tự động hoá. Sự cần thiết phải có tự động hoá. CHUONG 2: HE THONG DIEU KHIEN TU DO! 2.Khái niệm về các hệ thống điều khiển tự động. Phân loại các bệ thống điều khiển tự động.1 ông điều khiến chương trình không theo sẽ.2 Hệ thống điều kh 24 2.3 Ilé diéu khién DNC (Direct numerical control).36 nên thích rgÌú (Ádaptive contro]) 26 2.3 Thiết bị điều kdhidn tor OGG.

ec eeeseeessseeeseeccessseesseeteesveseseee 2B CHUONG 3: HE THONG CAP PHOT TU BONG 3.1 Các thanh phan cha yếu của hệ thống cấp phôi tự động 5.3 Thiét ké quy trink céng nghệ gia công chỉ tiết 83 53 Quy trinh Lip rap hệ thống cấp phôi rung động - 9 KẾT LUẬN VẢ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIẾN CỦA ĐẺ TẢI. 1 Kết luận chưng. Hướng phát triển của đề tài - - 98 TẢI IIỆU THAM KHẢO.3 Thiét ké quy trink céng nghệ gia công chỉ tiết 83 53 Quy trinh Lip rap hệ thống cấp phôi rung động - 9 KẾT LUẬN VẢ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIẾN CỦA ĐẺ TẢI. 1 Kết luận chưng.

Hướng phát triển của đề tài - - 98 TẢI IIỆU THAM KHẢO.23 | Sơ dễ nguyên lý của nam châm dầu tiên.27 | Phân bố đuờng sức từ trong cuộn đây solenoid 52 4 [41| Mệt số kết câu định huớng phôi trên cánh xoăn 58 35 |43| Cocdurung dién tr mét nhip @ 36 [43| Để thị lục kéo của nam chim điện khi cấp đòng điện | 62 hình sin cho cuộn dây 3? |4.44 | Cơ cấu rang điện từ bài nhập 43 38 |45 | Kếcâumachtừ 64 39 |46 [Led 7 doan 65 40 7 | 8ø đồ chân vả cấu trúc LM5S5 66 4L |48 | Cau trie ICLM555 68 42/49 | So dé chin edu trie IC7490 68 43 |410 [IC piai ma 7447 70 44 AML | So dé khéi led 7 dean 7 45 |A12 | Sơ để khổi mạch đếm 72 46 |413 | Sơ để câu trúc mạch 73 4 4. | Sơ để câu trúc mạch phat 73 48 A415 | So dé cau tric mach phat 74 49 416 | 8ø để cân trắc khối đêm hiển thị 75 50 |SI1 | Môhinh hệ thống cấp phối rưng động 77 sl $.2 | Chi et dé lo xo 78 52 |53 | Đếchống rung 79 $3 [$4 |Tathéploxo 79 54 |S5 | Đếmáp nam châm 80 5 |56 | Tảm gấu phêu 80 56 7 | Ban vé léng phéi 8 57 |58 |Nguyêncôngl 83 58 |59 | Neuyén cong 2 84 59 |510 | Nguyên công 3 85 60 |5II | Neuyéncéng 4 86 DANH MUC CAC BANG BIEU STT | Bang Nội dung Trang 1 Các loại nam châm điện và các đặc tính cúa chủng — 54 2 Đăng trang thái hoạt đông 67 3 Băng hoạt động của các chân reset 6 4 Bang su that Z1 5 Tiăng liệt kê chỉ tiết 79 DANH MUC CAC KY HIfU,CAC CHU VIET TAT Kỹ hiệu Y nghĩa 1 |PLC Programmable logic control 2 |cIM Computer integrated manufacturing, 3 EMS Flexible manufacturing systems 4 [RC Number control 5 [exe Computer number controt 32 |3.23 | Sơ dễ nguyên lý của nam châm dầu tiên.27 | Phân bố đuờng sức từ trong cuộn đây solenoid 52 4 [41| Mệt số kết câu định huớng phôi trên cánh xoăn 58 35 |43| Cocdurung dién tr mét nhip @ 36 [43| Để thị lục kéo của nam chim điện khi cấp đòng điện | 62 hình sin cho cuộn dây 3? |4.44 | Cơ cấu rang điện từ bài nhập 43 38 |45 | Kếcâumachtừ 64 39 |46 [Led 7 doan 65 40 7 | 8ø đồ chân vả cấu trúc LM5S5 66 4L |48 | Cau trie ICLM555 68 42/49 | So dé chin edu trie IC7490 68 43 |410 [IC piai ma 7447 70 44 AML | So dé khéi led 7 dean 7 45 |A12 | Sơ để khổi mạch đếm 72 46 |413 | Sơ để câu trúc mạch 73 4 4. | Sơ để câu trúc mạch phat 73 48 A415 | So dé cau tric mach phat 74 49 416 | 8ø để cân trắc khối đêm hiển thị 75 50 |SI1 | Môhinh hệ thống cấp phối rưng động 77 sl $.2 | Chi et dé lo xo 78 52 |53 | Đếchống rung 79 $3 [$4 |Tathéploxo 79 54 |S5 | Đếmáp nam châm 80 5 |56 | Tảm gấu phêu 80 56 7 | Ban vé léng phéi 8 57 |58 |Nguyêncôngl 83 58 |59 | Neuyén cong 2 84 59 |510 | Nguyên công 3 85 60 |5II | Neuyéncéng 4 86 6l [512 | Nguyén cong 5 87 62 [5.13 | Kiểm tra độ song song §8 63 |514 | Kiểm tra độ vuông góc 89 64 |5.15 | Câu trúc hệ thông cấp phối 91 65 5.16 | Sơ dỗ lắp dat 91 66 [S17 | Banvé lip 2D 92 67 [8.18 | Banvé phan ra 93 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VỀ DỎ THỊ STT | Hmh | Nội dung ‘Trang 1 2.1 | Cấu trúc diều khiển hành trinh 22 2 2.2 | Hệ thống điều khién bang cam 23 6 2.3 | Câu trúc hộ điều điều khiên CNC 35 7 24 | Iié théng DNC 26 8 25 | Sơ để khối hệ thông điều khiển thích nghỉ + 9 26 | Câu trúc chung của hệ thống điều khiến bự động 28 10 431 Sơ để tổng quái của hệ thông cấp phôi 33 11 3.2 | Câu tạo hệ thông cấp phối cuỗn 33 13 |33_ | Hệ thống cấp phôi dùng chân kẹp đàn hồi 34 13 [34 | Hệ thống cấp phối cho máy liện định hình 35 14.5 | Hệ thống cắp phối cho máy tiện dọc 35 15 |36 | Hệ thống cấp phôi rời cho máy khoan 37 16 7 | Hệ thống cắp phôi rời cho máy khoan 38 17 |3.8 | Phan tich déng hoc ota phoi 39 18 [39 | Sodé chuyén din trên mặt phẳng năm ngang 4l 19 3.10 | Phểu cấp phôi tự động 48 20 3.11 | 8ø đồ kết cầu phếu cáp phối rụng động, 48 21 |3.12- | Các máy đuạc sử dụng để vận chuyên phôi 4 2 3. | Sơ đồ nguyên lý định huớng phỏi 46 2 3.14 | Định hướng phối băng bằng vẫn móc 46 24 |315 | Địnhhuởng phối băng rãnh a7 25 3.16 | Định hướng phối băng lễ định hinh hoặc túi AD 36 [3.17 | Dinh huong phôi băng ông 47 37 |3.18- | Phương pháp loại bố phôi sai huớng 48 28 |3.

| Phương pháp sửa phối sai huớng 48 29 |3.20 | MộtLsố cơ cầu dân phôi 49 30 |3.21 | Méisé ca cau chuyén huớng phối 50 31 3.22 | So dé dộng lực học dẻ tỉnh cơ cầu giãm chân 51 DANH MỤC CÁC HÌNH VỀ DỎ THỊ STT | Hmh | Nội dung ‘Trang 1 2.1 | Cấu trúc diều khiển hành trinh 22 2 2.2 | Hệ thống điều khién bang cam 23 6 2.3 | Câu trúc hộ điều điều khiên CNC 35 7 24 | Iié théng DNC 26 8 25 | Sơ để khối hệ thông điều khiển thích nghỉ + 9 26 | Câu trúc chung của hệ thống điều khiến bự động 28 10 431 Sơ để tổng quái của hệ thông cấp phôi 33 11 3.2 | Câu tạo hệ thông cấp phối cuỗn 33 13 |33_ | Hệ thống cấp phôi dùng chân kẹp đàn hồi 34 13 [34 | Hệ thống cấp phối cho máy liện định hình 35 14.5 | Hệ thống cắp phối cho máy tiện dọc 35 15 |36 | Hệ thống cấp phôi rời cho máy khoan 37 16 7 | Hệ thống cắp phôi rời cho máy khoan 38 17 |3.8 | Phan tich déng hoc ota phoi 39 18 [39 | Sodé chuyén din trên mặt phẳng năm ngang 4l 19 3.10 | Phểu cấp phôi tự động 48 20 3.11 | 8ø đồ kết cầu phếu cáp phối rụng động, 48 21 |3.12- | Các máy đuạc sử dụng để vận chuyên phôi 4 2 3. | Sơ đồ nguyên lý định huớng phỏi 46 2 3.14 | Định hướng phối băng bằng vẫn móc 46 24 |315 | Địnhhuởng phối băng rãnh a7 25 3.16 | Định hướng phối băng lễ định hinh hoặc túi AD 36 [3.17 | Dinh huong phôi băng ông 47 37 |3.18- | Phương pháp loại bố phôi sai huớng 48 28 |3. | Phương pháp sửa phối sai huớng 48 29 |3.20 | MộtLsố cơ cầu dân phôi 49 30 |3.21 | Méisé ca cau chuyén huớng phối 50 31 3.22 | So dé dộng lực học dẻ tỉnh cơ cầu giãm chân 51 Muc LUC LOT CAM BROAN. LOL CAM ON DANH MUC CAC BANG RIEU.

DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU,CÁC CHỮ VIET TAT. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐÔ THỊ.L¥ do chọn để tải - - - " 1. Lịch sử nghiên cứu. Mục dích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiền cứu 12 4.

Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận van. - 12 5, Phương pháp nghiÊn cứu - - 12 CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TU DONG OA QUA TRIND SAN XUATI4 1.1 Tink hình ngành cơ khí Việt Nam và triển vụng trong Lương lài. Tự động hoá trong quá trình sản xuất. Định nghĩa tự dộng hoá.

Cáo hình thức tự động hoá. Sự phát triển của tự động hoá. Sự cần thiết phải có tự động hoá. CHUONG 2: HE THONG DIEU KHIEN TU DO! 2.Khái niệm về các hệ thống điều khiển tự động.

Phân loại các bệ thống điều khiển tự động.1 ông điều khiến chương trình không theo sẽ.2 Hệ thống điều kh 24 2.3 Ilé diéu khién DNC (Direct numerical control).36 nên thích rgÌú (Ádaptive contro]) 26 2.3 Thiết bị điều kdhidn tor OGG. ec eeeseeessseeeseeccessseesseeteesveseseee 2B CHUONG 3: HE THONG CAP PHOT TU BONG 3.1 Các thanh phan cha yếu của hệ thống cấp phôi tự động 5.3 Thiét ké quy trink céng nghệ gia công chỉ tiết 83 53 Quy trinh Lip rap hệ thống cấp phôi rung động - 9 KẾT LUẬN VẢ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIẾN CỦA ĐẺ TẢI. 1 Kết luận chưng. Hướng phát triển của đề tài - - 98 TẢI IIỆU THAM KHẢO.13 | Kiểm tra độ song song §8 63 |514 | Kiểm tra độ vuông góc 89 64 |5.15 | Câu trúc hệ thông cấp phối 91 65 5.16 | Sơ dỗ lắp dat 91 66 [S17 | Banvé lip 2D 92 67 [8.18 | Banvé phan ra 93 10 32 |3.23 | Sơ dễ nguyên lý của nam châm dầu tiên.27 | Phân bố đuờng sức từ trong cuộn đây solenoid 52 4 [41| Mệt số kết câu định huớng phôi trên cánh xoăn 58 35 |43| Cocdurung dién tr mét nhip @ 36 [43| Để thị lục kéo của nam chim điện khi cấp đòng điện | 62 hình sin cho cuộn dây 3? |4.