Chương 1: Tổng quan Tham khảo các công trình nghiên cứu về phễu rung đã có để nắm được tình hình, thực trạng. Tham khảo tài liệu có liên quan đến việc tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung kết hợp tay máy chuyên dùng. Nghiên cứu các nguyên lý cơ học áp dụng vào việc phân tích, tính toán khi thiết kế và điều kiển hệ thống. Nghiên cứu phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi.
6 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Chƣơng 2 PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 2.1 PHÔI RỜI Phôi rời là loại phôi sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất hàng loạt và hàng khối, là loại phôi đa dạng về hình dáng, phong phú về chủng loại và kích thước. Vì vậy, việc phân loại phôi rời có ý nghĩa rất lớn trong lựa chọn các cơ cấu cấp phôi. Thông thường, phôi rời được phân loại theo hình dáng. Trong một số trường hợp dựa vào các tính chất khác của phôi để phân loại.
Một số loại phôi rời mà chúng ta thường gặp trong thực tế sản xuất là: Chi tiết hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính (L > D) có 2 dạng sau: - Dạng chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc nhau - Dạng chi tiết có 1 trục đối xứng Chi tiết hình trụ có chiều dài gần bằng đường kính ( L D /( L=D 20%) ) là chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc 7 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Chi tiết có chiều dài nhỏ hơn đường kính L D ( L 0,8.D) cũng là chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc nhau Chi tiết hình trụ có mũ là dạng chi tiết có một trục đối xứng Ngoài ra, còn có các chi tiết dạng đĩa, bulông, vít, ốc….2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI Hệ thống cấp phôi đầy đủ cần phải có các thành phần sau đây: Phễu chứa phôi hoặc ổ chứa phôi Máng dẫn phôi Cơ cấu định hướng phôi Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi Cơ cấu bắt – nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công. Mỗi thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và phải được bố trí đồng bộ với nhau trong một thể thống nhất về không gian và thời gian. Tuy vậy cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng phải có đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể mà chỉ cần một trong số chúng. Việc phân chia hệ thống thành các thành phần như trên chỉ mang tính chất tương đối vì người ta có thể kết hợp với một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm 8 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu về hình dáng, kích thước của phôi để giảm được kích thước của hệ thống, làm cho việc thiết kế, chế tạo và lắp ráp đơn giản hơn.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI RỜI Trong quá trình tự động cấp phôi rời, định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và cũng khó khăn nhất.
Hình dáng, kích thước, trọng lượng của phôi quyết định khả năng tự định hướng của nó và quyết định phương pháp định hướng của hệ thống cấp phôi. Những chi tiết đơn giản thường được chia thành 2 loại: Loại phôi có 1 trục đối xứng. Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên. Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên chỉ cần định hướng 1 lần còn những phôi có 1 trục đối xứng thường phải định hướng 2 lần hoặc định hướng kép.
Các phương pháp định hướng: Định hướng bằng tay: Đối với các chi tiết trụ dài (L/D từ 5 10), chi tiết trụ hoặc côn có L/D xấp xỉ bằng 1, các chi tiết khó định hướng tự động. Định hướng tự động: cả 2 bước định hướng diễn ra trong phễu hoặc kết hợp phễu và máng dẫn. Định hướng tự lựa: Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự lựa được dễ dàng, việc định hướng phôi thường tuân thủ một số nguyên tắc sau: - Cơ cấu định hướng phải tạo điều kiện cho phôi tự nhận lấy vị trí ổn định tự nhiên của nó trong quá trình chuyển động. - Tìm cách thu nhận lấy những phôi có vị trí đúng và gạt bỏ hoặc sửa chữa lại vị trí của những phôi sai yêu cầu.
- Những phôi bị gạt bỏ phải được vận chuyển ngược về phễu cấp phôi. - Nếu cơ cấu định hướng có độ tin cậy không cao thì phải bố trí vài ba cơ cấu trên đường vận chuyển phôi. 9 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Chi tiết cần định hướng của đề tài là chi tiết hình trụ tròn có 2 trục đối xứng nên chỉ cần định hướng 1 lần, dùng phương pháp định hướng tự lựa. Các chi tiết chuyển động trên máng phễu ở trạng thái nằm 2.4 ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN Vì đây là phôi rời, trong đề tài là phôi có 2 trục đối xứng nên ta có một số phương án cấp phôi.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng Chức năng của nó là dự trữ, bảo quản, định hướng và cung cấp phôi cho máy.
Cấu tạo: Hình 2.1 : Phễu cấp phôi kiểu giá nâng [1] 1: Phễu chứa phôi 2: Cơ cấu cam đẩy 3: Cơ cấu định hướng đứng 4: Phôi 5: Máng dẫn 6: Cơ cấu gạt 10 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu giá nâng: Phôi (4) được dự trữ và bảo quản trong phễu chứa (1). Nhờ cơ cấu cam (2) mà phôi (4) được đưa lên máng dẫn (5). Những phôi có trục tâm nằm ngang sẽ lăn vào máng (5) còn những phôi nghiêng hoặc thẳng đứng sẽ bị cơ cấu (6) gạt trở lại vào phễu. Sau khi định hướng phôi nằm ngang đi theo máng dẫn (5).
Sau đó phôi (4) lại được định hướng một lần nữa bởi cơ cấu định hướng đứng của máng (5) để chuyển trạng thái từ nằm ngang sang dọc và đi đến vị trí yêu cầu tiếp theo. Đồng thời, lúc này cơ cấu cam (2) quay trở xuống tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo. Ưu điểm: Dễ thiết kế, gọn nhẹ Kết cấu đơn giản Giá thành chế tạo rẻ Nhược điểm: Năng suất không cao Dễ kẹt phôi 2.2 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng khe và rãnh: Dùng để cấp phôi hình trụ ngắn. Cấu tạo: Hình 2.2: Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh [1] 11 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh: Hình a: rãnh V được bố trí trên giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên của phễu, khi giá nâng chuyển động xuống dưới đáy phễu, một chi tiết sẽ lăn vào rãnh V, khi giá nâng tịnh tiến lên phía trên chi tiết sẽ trượt dọc theo máng ra ngoài.
Giá nâng đi xuống và tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo. Hình b: giá nâng đặt ở giữa phễu và nguyên lý hoạt động cũng tương tự như hình a. Hình d: rãnh V đặt bên trái giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên phễu. Nguyên lý hoạt động tương tự hình a, b.
Hình e: rãnh V đặt ở giữa, 2 giá nâng ở 2 bên lần lượt lên xuống mang phôi đưa vào rãnh V, năng suất gấp đôi hình d. Hình c, g không sử dụng rãnh V nhưng dùng khe hẹp có kích thước lớn hơn đường kính để chi tiết lăn qua khi giá nâng đẩy chi tiết lên cao.3 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng ống quay Cấu tạo: 3 b) c) Hình 2.3: Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay [1] 1: Phễu cố định 2: Phễu quay 3: Chốt gạt 12 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Cấu tạo của ống quay: Ống quay có thể được gắn thêm phễu phụ nhỏ 2 như hình b, c và bên trên có gắn thêm một cái chốt 3 để đảo phôi tránh cho phôi bị kẹt trong qua trình định hướng. Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi như sau: Phôi được chứa lộn xộn trong phễu cố định 1. Khi hoạt động thì ống quay 2 sẽ quay làm xáo trộn phôi và làm cho phôi rơi theo đường ống của phễu quay theo trục tâm thẳng đứng theo đúng hướng ta mong muốn.
Có thể dùng hệ thống bánh răng côn hộp giảm tốc và động cơ để truyền động cho ống quay 2. Ưu điểm: Định hướng chính xác Không gây kẹt phôi Nhược điểm: Năng suất không cao Kết cấu phức tạp, khó thi công Giá thành cao 2.4 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa Cấu tạo: Hình 2.4: Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa [1] 13 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu 1: Phôi 7: Cam 2: Phễu chứa 8: Thanh gạt 3: Đáy phễu 9,10 : Đế 4: Ống bao 11, 13: Giá đỡ 5: Ống di trượt 12: Buly 6: Ống dẫn 14: Chốt Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu ống hai nữa: Phôi 1 được đỏ lộn xộn vào cốc phễu 2. Hai nửa ống di trượt 5 chuyển động trong ống bao 4 nhờ hai thanh gạt 8. Hai nửa ống sẽ tác động vào phôi làm cho phôi bị xáo trộn và rơi vào ống dẫn 6 ra ngoài.
Hai thanh gạt 8 được liên kết với hai nửa ống trượt bằng các chốt 14 và một đầu tì vào các cam 7. Các cam lệch 7 và 7a lắp đồng trục, lệch nhau 1800 và quay nhờ buly 12. Các giá đỡ 11 và 13 được bắt cứng trên đế 10 và trên giá đỡ 11 gắn cứng ống bao 4. Ống bao 4 có nhiệm vụ định hướng cho ống trượt và giữ vững cốc phễu nhờ đáy cốc 3 lắp vừa khít với ống 4.
Có thể dùng động cơ và hộp giảm tốc để truyền động cho cam 7 Đường kính lỗ ống định hướng phải tuân thủ nguyên tắc không để 2 phôi cùng một lúc rơi vào ống, tránh được khoảng kích thước dễ bị kẹt phôi. Ưu điểm: Làm việc êm Không gây kẹt phôi Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, khó gia công Giá thành cao Năng suất không cao 2.5 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay Dùng để cấp phôi chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ có bậc nhưng l ≥ d hoặc các phôi có dạng đĩa, vòng. 14 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Cấu tạo: Hình 2.