(Đồ án hcmute) nghiên cứu thiết kế chế tạo tay máy taro bán tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN SVTH: LÊ ĐỨC ANH THÁI HÀN QUỐC TRẦN NHẬT VY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ T

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN SVTH: LÊ ĐỨC ANH

THÁI HÀN QUỐC TRẦN NHẬT VY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TAY MÁY TARO

BÁN TỰ ĐỘNG

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TAY MÁY TARO BÁN TỰ ĐỘNG

GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN SVTH: LÊ ĐỨC ANH

MSSV: 18143057 THÁI HÀN QUỐC MSSV: 18143141 TRẦN NHẬT VY MSSV: 18143192

Trang 3

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Sơn

Thái Hàn Quốc MSSV: 18143141 ĐThoại: 0569728592

Lê Đức Anh MSSV: 18143057 ĐThoại: 0938853305

1 Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TAY MÁY TARO BÁN TỰ ĐỘNG

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Bán kính hoạt động của máy: 500(mm)

Vật liệu gia công: nhựa, nhôm 6061, thép C45

Khoảng gia công: M3 - M8

Góc taro: 0-180 độ

Điện áp sử dụng: 220v 1 phase 50hz

Lập trình điều khiển bằng PLC

3 Nội dung chính của đồ án:

Tính toán momen xoắn lớn nhất khi taro các loại vật liệu

Thiết kế hình dáng, cơ cấu máy

Sơ đồ phân bố lực trên máy

Lập trình PLC, giao diện điều khiển

4 Các sản phẩm dự kiến

Tay máy taro bán tự động hoàn chỉnh

5 Ngày giao đồ án:

6 Ngày nộp đồ án:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

Trang 4

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Lê Đức Anh………MSSV:18143057…………Hội đồng: 1………

Họ và tên sinh viên: Thái Hàn Quốc … MSSV:18143141…………Hội đồng: 1………

Họ và tên sinh viên: Trần Nhật Vy…….MSSV:18143192………….Hội đồng: 1………

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo tay máy taro bán tự động

Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy

Họ và tên GV hướng dẫn: Nguyễn Văn Sơn

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được:

TP HCM

VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

Trang 5

2.4 Những tồn tại (nếu có):

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

mục

10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực

tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

Trang 6

TP HCM

VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Lê Đức Anh……… MSSV: 18143057……….Hội đồng: 1……

Họ và tên sinh viên: Thái Hàn Quốc………….MSSV: 18143141……….Hội đồng: 1……

Họ và tên sinh viên: Trần Nhật Vy………MSSV: 18143192……….Hội đồng: 1……

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo tay máy taro bán tự động

Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy

Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) Đặng Quang Khoa

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

Trang 7

5 Câu hỏi:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

mục

10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực

tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

Trang 8

LỜI CAM KẾT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TARO BÁN TỰ ĐỘNG GVHD: NGUYỄN VĂN SƠN

Họ tên sinh viên: LÊ ĐỨC ANH

Email: leducanh2392000@gmail.com

Địa chỉ: 07 đường 411, ấp 3, Phước Vĩnh An, Củ Chi, TP Hồ Chí Minh

Họ tên sinh viên: THÁI HÀN QUỐC

Email: thaihanquoc3011@gmail.com

Địa chỉ: 8 đường 120, phường Tân Phú, quận 9, TP Hồ Chí Minh

Email: nhatvytr2800@gmail.com

Địa chỉ: D8/47 khu phố 4, thị trấn Tân Túc, huyện Bình Chánh, Tp HCM

Ngày nộp khóa luận đồ án tốt nghiệp (ĐATN):

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 2 năm 2023

Ký tên

Trang 9

LỜI CẢM ƠN Thứ nhất, chúng em muốn cảm ơn cha mẹ và bạn bè đã ủng hộ và động viên trong suốt quá trình nghiên cứu chế tạo

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy trong khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao đã

hỗ trợ giải đáp thắc mắc, vấn đề gặp phải trong quá trình làm đồ án

Chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Quang Anh, thầy đã hỗ trợ bọn

em gia các chi tiết cơ khí cũng như đưa ra những lời góp ý để chúng em có thể hoàn thiện máy hơn

Cuối cùng, chúng em đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy Nguyễn Văn Sơn - giảng viên hướng dẫn đồ án của nhóm Những lời khuyên, những hướng dẫn nhiệt tình, đôi khi là một vài lời trách mắng với mong muốn bọn em tốt hơn đã giúp đỡ, tạo nên động lực cho bọn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Thầy đã giúp chúng

em hoàn thành đồ án “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy taro bán tự động” một cách hoàn thiện nhất Trong quá trình thực hiện đồ án, có đôi lúc chúng em làm thầy buồn lòng, có những lỗi sai không thể tránh khỏi, chúng em cảm ơn thầy vì đã bao dung, hết mình chỉ dẫn chúng em, một lần nữa, chúng em chân thành cảm ơn thầy

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 2 năm 2023

Lê Đức Anh

Thái Hàn Quốc

Trần Nhật Vy

Trang 10

TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY TARO BÁN TỰ ĐỘNG

Hầu hết các máy gia công CNC hiện nay đều có thể lập trình để có thể taro chi tiết một cách tự động Tuy nhiên, đối với các nhà máy, xưởng gia công cơ khí nhỏ ở Việt Nam, để gia công các lỗ taro có kích thước từ M6 trở đi, thông thường, các máy CNC với kích thước nhỏ sẽ không gia công được Máy taro bán tự động trên thị trường có rất nhiều loại và thường là của các hãng nước ngoài như Đài Loan, Nhật, Mỹ, Các máy đó có giá thành rất cao Chính vì vậy, nhóm muốn nghiên cứu và chế tạo ra một máy taro “Hàng Việt Nam” với chi phí rẻ hơn, hợp túi tiền hơn cho các cá nhân, các công ty nhà xưởng nhỏ

Trong đồ án “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy taro bán tự động”, nhóm đã đặt mục tiêu có thể tạo ra một chiết máy với thiết kế tối ưu, tiết kiệm chi phí gia công, giao diện điều khiển trực quan, hiện đại với màn hình cảm ứng HMI, đạt được độ chính xác cao khi taro chi tiết Hy vọng, máy có thể được phổ biến để tiết kiệm được chi phí cho các xưởng, nhà máy cơ khí nhỏ

Sau khi nghiên cứu, chế tạo hoàn thành, máy đã hoạt động tốt: dễ dàng điều chỉnh,

có thể taro lỗ đúng kích thước đã chọn Tuy nhiên, vẫn có một số vấn đề tồn tại như: thiết kế mạch điện và vị trí màn hình điều khiển chưa tối ưu hoàn toàn khiến cho vẻ ngoài của máy còn rườm rà Từ đó, xác định được hướng phát triển: cải tiến, thiết kế phần mạch điện và vị trí màn hình điều khiển sao cho tổng thể máy đẹp, gọn gàng hơn

Lê Đức Anh

Thái Hàn Quốc

Trần Nhật Vy

Trang 11

ABSTRACT RESEARCH, DESIGN AND MANUFACTURE OF SEMI-AUTOMATIC TAPPING MACHINE

Almost CNC machine today can easily machine internal thread But for small mechanical companies in Vietnam, for thread processing with size M6 and above, small CNC can not do that There are many auto tapping machine brands in Vietnam, those are from Taiwan, Japan, US, but those are too expensive for small mechanical companies in Vietnam There for, my team has researched, designed and manufactured of semi-automatic tapping machine that save costs, benefit to small mechanical workshops

In this project, In the project "Research, design and manufacture semi-automatic tapping machine", the team has set the goal of creating a machine extractor with optimal design, saving processing costs, intuitive control interface, modern with HMI touch screen, achieve high accuracy when tapping details Hopefully, the machine can be popularized to save costs for small mechanical workshops and factories After research and manufacturing was completed, the machine worked well: easy to adjust, tapping right selected size However, there are still some problems that exist such as: the design of the circuit and the position of the control screen are not completely optimal, leaving the appearance of the machine not optimal From there, the development orientation was determined: improving, designing the electrical circuit and positioning the control screen so that the overall machine is more beautiful and neater

Trang 12

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu tổng quan 1

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1

1.3 Giới hạn đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Khảo sát thị trường máy taro 2

1.6 Phương án thiết kế 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 6

2.1 Yêu cầu cơ khí 6

2.2 Yêu cầu hệ thống điều khiển 6

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 7

3.1 Chọn động cơ 7

3.2 Một số loại động cơ phổ biến 7

2.3 Tính toán, thiết kế trục 9

2.3.1 Tính toán cơ cấu 9

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CƠ KHÍ 35

4.1 Cụm chi tiết số 1 35

4.1.1 Chi tiết số 1 - Chân máy 36

4.1.2 Chi tiết số 2 - Trục Ø28 36

4.1.3 Chi tiết số 4 - Cử chặn 37

4.1.4 Chi tiết số 5 - Thép hộp 40x80x450 38

3.1.5 Chi tiết số 7 - Bạc lót trục Ø28 38

4.1.6 Chi tiết số 8 - Khóa trục 39

Trang 13

4.1.9 Chi tiết số 11 - Vòng đệm Ø26 40

4.1.10 Chi tiết số 12 - Khớp xoay 41

4.2.1 Chi tiết số 15 - Thép hộp 25x40x360 44

4.2.2 Chi tiết số 18 - Pát nối 44

4.2.3 Chi tiết số 29 - Tấm trung gian 45

4.2.4 Chi tiết số 31 - Vòng định vị 45

4.2.5 Chi tiết số 32 - Càng xoay 46

4.3.1 Chi tiết số 21 - Nắp hộp động cơ 50

4.3.2 Chi tiết số 22 - Pát gắn tay cầm 50

4.3.3 Chi tiết số 26 - Bạc nối nhanh 51

4.4 Thông số kích thước của máy sau gia công 51

CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH 52

5.1 Tìm hiểu yêu cầu 52

5.2 Xác định đầu vào đầu ra của hệ thống 52

5.3 Xác định cấu trúc phần cứng 53

5.5 Chương trình thực tế 64

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 71

6.1 Hình ảnh thực tế 71

6.2 Thực nghiệm 73

Trang 14

6.3 Kết luận 74

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 76

7.1 Đánh giá chung về máy 76

7.2 Định hướng phát triển 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 78

Trang 15

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Phác thảo sơ bộ 4

Hình 1.2: Phương án thiết kế 1 5

Hình 1.3: Phương án thiết kế 2 5

Hình 3.1: Bảng tra hệ số điều chỉnh 10

Hình 3.2: Bảng tra hệ số và các số mũ 10

Hình 3.3: Sơ đồ phân bố trục 12

Hình 3.4: Khoảng cách từ motor đến trục 1 13

Hình 3.5: Khoảng cách giữa trục 1 và trục 2 13

Hình 3.6: Sơ đồ phân bố lực từ động cơ đến trục 1 và 2 14

Hình 3.7: Biều đồ nội lực trục 1 16

Hình 3.8: Bảng tra mác thép TCVN 1966-75 16

Hình 3.9: Biểu đồ nội lực trục 2 17

Hình 3.10: Phân tích tổng hợp lực tại trục 3, 4 18

Hình 3.11: Biều đồ nội lực trục 3 20

Hình 3.13: Biều đồ phân bố lực và moment từ trục 3,4 đến trục 5,6 24

Hình 3.14: Biểu đồ nội lực trục 5 (Khi tay hợp với bàn môt góc 0°) 25

Hình 3.15: Biểu đồ nội lực trục 5 (Khi tay hợp với bàn môt góc 60°) 25

Hình 3.16: Biểu đồ nội lực trục 5 (Khi tay hợp với bàn môt góc -60°) 27

Hình 4: Các cụm chi tiết 31

Hình 4.1: Cụm chi tiết số 1 33

Hình 4.1.1: Chi tiết số 1 - Chân máy 35

Trang 16

Hình 4.1.2: Chi tiết số 2 - Trục Ø28 35

Hình 4.1.3: Chi tiết số 4 - Cử chặn 36

Hình 4.1.4: Chi tiết số 7 - Bạc lót trục Ø28 37

Hình 4.1.6: Chi tiết số 8 - Khóa trục 38

Hình 4.1.9: Chi tiết số 11 - Vòng đệm Ø26 39

Hình 4.1.10: Chi tiết số 12 - Khớp xoay 40

Hình 4.2.1: Chi tiết số 15 - Thép hộp 25x40x360 43

Hình 4.2.2: Chi tiết số 18 - Pát nối 43

Hình 4.2.3: Chi tiết số 29 - Tấm trung gian 44

Hình 4.2.4: Chi tiết số 31 - Vòng định vị 45

Hình 4.2.5: Chi tiết số 32 - Càng xoay 45

Hình 4.3.1: Chi tiết số 21 - Nắp hộp động cơ 50

Hình 4.3.2: Chi tiết số 22 - Pát gắn tay cầm 50

Hình 4.3.3: Chi tiết số 26 - Bạc nối nhanh 51

Trang 17

Hình 4.4: Thông số kích thước của máy sau gia công 51

Hình 5.1: Nguồn tổ ong 24V-20A 53

Hình 5.2: PLC Delta DVP-14SS2 54

Hình 5.3: Màn hình cảm ứng HMI Delta 54

Hình 5.4: Động cơ bước 86HS156 55

Hình 5.5: Driver DMA860H 56

Hình 5.6: Cầu chì 57

Hình 5.7: Cầu dao điện (CB) 58

Hình 5.8: Nút nhấn 58

Hình 5.9: Sơ đồ đấu nối 60

Hình 6.1: Màn hình điều khiển cảm ứng 71

Hình 6.2: Tủ điện 72

Hình 6.3: Lắp máy hoàn chỉnh 72

Hình 6.4: Taro lỗ suốt chế độ Manual 73

Hình 6.5: Kết quả gia công chế độ Manual 73

Hình 6.6: Taro lỗ có độ sâu 14(mm) bằng chế độ Auto 74

Hình 6.7: Kết quả gia công chế độ Auto 74

Trang 18

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề

Gia công ren đã là một công đoạn quá đỗi quen thuộc trong gia công cơ khí Thế giới ngày một phát triển, công nghệ ngày một cải tiến, từ việc phải gia công từng chi tiết một, tra bảng ren trên những chiếc máy tiện xưa cũ, cho đến lập trình gia công

tự động hàng loạt trên máy CNC, gia công ren đã không còn là vấn đề khó giải quyết Tuy nhiên, đối với các máy CNC cỡ vừa và nhỏ thường được sử dụng ở các xưởng, công ty cơ khí nhỏ, việc gia công ren trong với kích thước lớn là không thể

Để giải quyết vấn đề đó, chúng ta có tay máy taro tự động Trên thị trường hiện nay

có rất nhiều loại tay máy taro, từ bán tự động dùng động cơ khí nén cho tới các máy

tự động Đa số các máy taro tự động đều là hàng nhập khẩu từ các nước như Đức,

Mỹ, Nhật, Đài Loan, …với giá thành rất đắt Chính vì thế, nhóm đã quyết định chọn, tìm hiểu đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tay máy taro bán tự động”, tạo ra một máy taro bán tự động “hàng Việt Nam” để có thể giúp đỡ, hỗ trợ phần nào cho thị trường các doanh nghiệp cơ khí nhỏ, tiết kiệm được chi phí mua, vận hành, sửa chữa máy

1.2 Mục tiêu đề tài

1.2.1 Mục tiêu tổng quan

Mục đích của việc tiến hành đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy taro bán

tự động” là đáp ứng nhu cầu gia công ren trong kích thước lớn của các doanh nghiệp

cơ khí nhỏ, tiết kiệm chi phí mua, vận hành, sữa chữa máy

Bên cạnh đó, dự án này có thể cung cấp kinh nghiệm cho các nhà nghiên cứu thông qua việc sử dụng kiến thức cơ khí để thiết kế và phát triển một máy với ứng dụng rộng rãi

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

Trong đồ án “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tay máy taro bán tự động”, nhóm

đã đặt mục tiêu tạo ra một chiếc máy có thể gia công ren trong với kích thước từ M3 đến M8, có thể điều chỉnh được bước ren và độ sâu của ren thông qua bảng điều khiển màn hình cảm ứng HMI, lựa chọn gia công ren trái hoặc phải, có nút nhấn bắt đầu gia công thuận tiện trên tay cầm Hy vọng máy của nhóm có thể đem đến sự tiện lợi, tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp cơ khí trên khắp đất nước

Trang 19

1.3 Giới hạn đề tài

Trong đề tài này, việc tự động taro đúng độ sâu đã đáp ứng được tính tự động hóa của máy Tuy nhiên, việc đáp ứng toàn bộ máy tự động hóa đã nằm ngoài phạm

vi của đề tài (tự động di chuyển đến vị trí cần taro) Mỗi chiếc máy làm ra bản thân

nó đều tồn tại một giới hạn do đó công việc của nhóm chỉ dừng ở mức tự động taro đúng độ sâu, chiều ren, tốc độ đã chọn

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Trên thị trường đã có nhiều loại máy taro bán tự động nhưng đa phần đều là hàng nhập từ các nước Nhật, Trung Quốc, Đài Loan, … Dựa trên sản phẩm đã có trên thị trường, nhóm đã tham khảo để thiết kế lại sao cho chi phí để hoàn thành một chiếc máy được tối ưu hóa, rẻ hơn nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu taro lỗ chính xác Máy của nhóm làm ra có thể đáp ứng được nhu cầu taro lỗ từ M3 đến M8 với khả năng gia công độ sâu ren chính xác Chi phí hoàn thành máy rẻ hơn so với các loại máy nhập khẩu, nếu sản xuất hàng loạt, giá thành có thể rẻ hơn, đáp ứng được nhu cầu của các doanh nghiệp cơ khí nhỏ

Đề tài kết hợp giữa nghiên cứu phương pháp lý thuyết và thực nghiệm Cụ thể: Nghiên cứu lý thuyết:

- Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài

- Tính toán, thiết kế các chi tiết cơ khí

- Nghiên cứu, thiết kế, lập trình mạch điện, màn hình điều khiển

Thực nghiệm:

- Lắp đặt, gia công các chi tiết máy, taro thử một số chi tiết, tìm giải pháp khắc phục và các lỗi còn tồn đọng

1.5 Khảo sát thị trường máy taro

Hiện nay, trên thị trường có đa dạng các loại máy taro từ tự động đến bán tự động, từ động cơ khí nén cho tới động cơ điện Tiêu biểu như:

điểm

Trang 20

Máy taro sử

dụng động

cơ khí nén

- Thiết kế đơn giản

- Có thể dễ dàng lắp đặt ở bất cứ đâu

- Giá thành rẻ

- Không thể taro chính xác được

sử dụng

- Kích thước máy lớn

- Mặt phẳng đặt chi tiết gia công nhỏ nên khó để gia công các chi tiết lớn

- Khó taro chính xác được độ sâu

- Taro chính xác được độ sâu

- Thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt

- Giá thành cao

Trang 21

- Dễ dàng taro được các chi tiết lớn

Kết luận:

Từ bảng trên, ta thấy được các ưu, nhược điểm của từng loại máy, dựa vào đó thiết

kế ra một chiếc máy đáp ứng được các tiêu chí:

- Giá thành rẻ

- Dễ sử dụng

- Taro được các chi tiết kích thước lớn

- Dễ dàng sửa chữa, bảo trì, thay thế linh kiện

Trang 22

Hình 1.2: Phương án thiết kế 1

- Tuy nhiên, thiết kế này gặp nhiều khó khăn khi gia công và không thuận tiện cho phương án lắp mạch điện của máy Để có được hộp máy chắc chắn, đủ vững để chịu lực cho cụm chi tiết phía sau, bên cạnh đó còn phải đủ không gian lắp đặt các linh kiện điện tử, chi tiết cần phải thiết kế lớn, được đúc và gia công phức tạp → Tốn nhiều chi phí gia công, chi tiết lớn gây mất thẫm mỹ, không phù hợp với tiêu chí giá thành rẻ và thiết kế nhỏ gọn đã đề ra ban đầu → Loại bỏ phương án 1

- Sau khi đã thảo luận và được sự hướng dẫn của giáo viên, nhóm đã đổi lại thiết kế như sau:

Hình 1.3: Phương án thiết kế 2

- Phương án 2, nhóm dùng thép hộp để làm cánh tay thứ nhất, chịu lực cho các cụm chi tiết phía sau Phần màn hình điều khiển và các linh kiện điện tử khác đặt vào tủ điện Với phương án thiết kế này, thiết kế của máy đã đơn giản hơn rất nhiều, tiết kiệm được rất lớn chi phí gia công Trọng lượng của máy cũng được cải thiện → Chọn phương án 2

Trang 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY2.1 Yêu cầu cơ khí

- Không gian làm việc của máy: 820 x 820 x 1500 (mm)

- Bán kính hoạt động của tay máy: 500 (mm)

- Vật liệu có thể gia công: nhựa, nhôm 6061, thép C45

- Đường kính có thể taro: chọn từ M3 - M8 vì khi gia công lỗ taro nhỏ hơn, momen xoắn của máy lớn có thể làm gãy lưỡi taro, còn taro lỗ lớn hơn thường sẽ dùng phương pháp gia công khác

- Động cơ: chọn động cơ bước

- Vật liệu các chi tiết cơ khí: thép C45

- Cấp chính xác các kích thước quan trọng: chọn cấp chính xác 7

- Cấp chính xác các kích thước không quan trọng: chọn cấp chính xác 16

2.2 Yêu cầu hệ thống điều khiển

Mục đích:

Điều khiển động cơ bước để thực hiện các chức năng taro các lỗ M3- M8

Yêu cầu chức năng:

- Cho phép lựa chọn hướng quay và tốc độ quay của động cơ

- Có khả năng thực hiện các bước chuyển đổi theo chương trình được được thiết lập sẵn, bao gồm số vòng quay khi taro, số vòng quay thoát dao, chiều sâu gia công, chiều quay của động cơ

- Phải đáp ứng được các tín hiệu điều khiển từ nút nhấn và màn hình HMI

Yêu cầu kỹ thuật:

Điện áp đầu vào: AC 220V/50Hz

Điện áp đầu ra: DC 24V

Tốc độ quay: 0-500 vòng/phút

Số xung phát tối đa trong 1 giây: 10.000 xung

Trang 24

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

3.1 Chọn động cơ

- Giữa động cơ khí nén và động cơ điện, để máy có thể taro được độ sâu ren chính xác nhờ lập trình điều khiển, nhóm chọn sử dụng động cơ hoạt động của máy là động

cơ điện

3.2 Một số loại động cơ phổ biến

Trên thị trường có rất nhiều loại động cơ điện với các ưu nhược điểm, đặc tính hoạt động khác nhau Tùy vào công dụng, mục đích và kích thước của máy, ta lựa chọn loại động cơ phù hợp

Dưới đây là một số loại động cơ điện phổ biến thường dùng

Nó có nhiều cuộn dây được gom lại trong một nhóm gọi là pha Bằng việc cấp điện cho mỗi pha theo thứ tự, động cơ sẽ quay một bước trong một khoảng thời gian

Động cơ

Servo

Động cơ servo là loại động cơ vòng kín, kiểm soát bằng encoder từ vị trí của encoder (xung) so với điểm gốc ban đầu ta có thể biết được động cơ đang ở góc quay nào hoặc muốn động cơ quay 1 góc quay nào

Trang 25

đó ta đếm số xung encoder và dừng động

cơ đúng điểm cần thiết

“Direct Current Motors) là động cơ điều khiển trực tiếp có cấu tạo gồm hai dây (dây nguồn và dây tiếp đất) DC motor là một động cơ một chiều với

cơ năng quay liên tục Khi bạn cung cấp năng lượng, động cơ DC sẽ bắt đầu quay, chuyển điện năng thành cơ năng

từ ngoài vào trong các cuộn dây 1, 2, 3

Trang 26

tụ điện Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay

Kết luận:

Dựa vào các tiêu chí:

- Giá thành rẻ

→ Nhóm chọn động cơ bước là động cơ hoạt động chính của máy

2.3 Tính toán, thiết kế trục

2.3.1 Tính toán cơ cấu

a Điều kiện làm việc, thời gian sử dụng:

- Không sử dụng máy trong môi trường ẩm ướt, mưa hoặc những nơi có khí ga, dễ cháy nổ

- Không được ép máy taro làm việc quá tải, vượt công suất cho phép

- Khi taro không được đè tay quá mạnh Đè mạnh quá gây quá tải cho máy, mũi dễ bị sốc và vỡ

b Xác định lực taro lớn nhất khi gia công

- Monen xoắn khi cắt ren bằng taro được tính như sau:

Trang 27

Trong đó:

P: Bước ren, (mm)

D: Đường kính danh nghĩa của ren, (mm)

5-50 trang 43 Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2)

Hình 3.1: Bảng tra hệ số điều chỉnh

Hình 3.2: Bảng tra hệ số và các số mũ Taro lỗ M8 bước 1,25:(M8x1,25)

Taro thép cacbon C45:

Trang 28

Cảm kháng của pha (mH)

Lực moment xoắn (Nm)

Moment quán tính (g.cm2)

Chiều dài motor (mm)

Số đầu dây

Trọng lượng motor (Kg)

Tính toán tốc độ khi taro

- Tốc độ khi cắt ren hệ mét bằng taro: (trang 41, sổ tay CNCTM tập 2)

Trong đó:

Vật liệu gia công: thép Cacbon 𝜎 = 750 (MPa)

Dung cụ cắt ren: taro máy

Vật liệu lưỡi cắt: P6M5

Hệ số C = 64,8; q= 1,2; m= 0,9; y= 0,5; T= 90 (ph) (Bảng 5-49 Hệ số và các số mũ trong công thức tính tốc độ cắt dùng cho các dụng cụ cắt ren, trang 40, sổ tay CNCTM tập 2)

Taro lỗ M3x 0,5: D= 3 (mm); S= 0,5 (mm)

Taro lỗ M8x 1,25: D= 8 (mm); S= 1,25 (mm)

vào độ chính xác của ren (bảng 5-50, trang 43, sổ tay CNCTM tập 2)

Trang 29

Khi taro lỗ M3:

. k = , , ,

, , 0,64 = 3,82 (mm/ph) Khi taro lỗ M8:

Trang 30

Hình 3.4: Khoảng cách từ motor đến trục 1

Hình 3.5: Khoảng cách giữa trục 1 và trục 2

Ta có

-Khoảng cách giữa hai trục 1 và 2 là 35(mm)

-Khoảng cách giữa trục 1 và tâm động cơ là 123(mm)

Trang 31

-Trọng lượng của hộp điều khiển = 0,8 (kg)

-Trọng lượng của động cơ 86HS156-5504 = 5,5 (kg)

-Trong lượng của đầu nối nhanh và collet kẹp mũi taro = 1,2 (kg)

-Trọng lượng của giá đỡ động cơ =0,5 (kg)

-Tổng trọng lượng tại 𝐹 :0,8 +5,5 + 1,2 + 0,5 = 8 (kg)

=> 𝐹 (𝑁) = 𝑚(𝑘𝑔) 𝑎(𝑚/𝑠 ) = 8.9,8 = 78 ,4 (N)

Hình 2.6: Sơ đồ phân bố lực từ động cơ đến trục 1 và 2

Trang 32

Ta có phương trình cân bằng với M là monent xoay quanh tại A:

Trang 33

Hình 3.7: Biều đồ nội lực trục 1

Công thức tính đường kính trục tại tiết diện: 𝑑 =

, [ ] (10.17 trang 194 Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí - tập 1)

Hình 2.8: Bảng tra mác thép TCVN 1966-75

Trang 35

Ta có: Chọn chiều dài xilanh L =200 (mm)

- Khoảng cách cụm di trượt tới trục 5: 𝑙 =160 (mm)

- Chiều dài của thép hộp:𝑙 =320 (mm)

- Tổng trọng lượng tại đầu động cơ: 8 (kg)

- Trọng lượng của tấm trung gian: 0,3 (kg)

- Trọng lương của hai thanh thép hộp: 1,2 (kg)

- Trọng lượng của hai tấm pát gắn: 1,2 (kg)

- Trọng lượng của càng xoay và trục định vị xoay: 0,8 (kg)

- Trọng lượng của chi tiết nhỏ thuộc cụm1 và 2 (ốc lục giác, vòng đệm, cụm di trược …): 0,5 (kg)

=> Tổng trọng lượng tại 𝐺 = 12 (kg) => 𝐹 = 117,6 (N)

Trang 37

Sau khi chọn được xilanh ta đi xác định được lực tác dụng lên trục 3 và 4:

- Chiều dài của thép hộp: 𝑙 = 320 (mm) = A

Trang 40

Công thức tính đường kính trục tại tiết diện: 𝑑 =

, [ ] (10.17 trang 194 Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí - tập 1)

Tiêu đề	Nghiên cứu thiết kế chế tạo tay máy taro bán tự động
Tác giả	Lê Đức Anh, Thái Hàn Quốc, Trần Nhật Vy
Người hướng dẫn	Nguyễn Văn Sơn
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	96
Dung lượng	8,54 MB