Bài tập lớn phương pháp thiết kế kĩ thuật máy cắt bánh mì

Do đó việc cải tiến máy cắt bánh mì hiện hữu sao cho có 1 hệ thống cung cấp bánh vào và phân phối bánh ra 1 cách tự động là 1 yêu cầu cần thiết.. Bên cạnh đó hệ thống này còn có thể ngưn

MỤC LỤC

L ỜI N Ó I ĐẦ U………2

I GIỚI THIỆU 3

II LẬP KẾ HOẠCH 3

III XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG 6

IV PH ÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 6

V XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KĨ THUẬT 6

VI ĐƯA RA Ý TƯỞNG THIẾT KẾ 9

VII THIẾT KẾ SẢN PHẨM 16

VIII ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM 27

IX KẾT LUẬN 28

Trong các lò bánh mì hiện nay, giảm nhân công trong sản xuất, giàm thời gian chế biến

là 1 trong những vấn đề tất yếu Nhưng 1 thực trạng là các máy cắt bánh mì hiện nay là trong quá trình vận hành cần có 1 công nhân đưa bánh vào và 1 công nhân đưa bánh

ra Việc này vừa tốn thời gian vừa tốn công sức của người công nhân Do đó việc cải tiến máy cắt bánh mì hiện hữu sao cho có 1 hệ thống cung cấp bánh vào và phân phối bánh ra 1 cách tự động là 1 yêu cầu cần thiết Nhóm thiết kế đã dựa vào những nhu cầu này để thiết kế lại máy cắt bánh mì cho phù hợp với nhu cầu đó.

I GIỚI THIỆU:

1 Mô tả nhóm thiết kế

- Trần Thị Nguyên Nhung, MSSV 20201855 : trưởng nhóm Tiếp xúc khách hàng để làm

rõ yêu cầu của họ, sắp xếp, phân chia nhiệm vụ cho các thành viên khác trong nhóm,phác thảo ra mô hình và các tính năng khác của máy

- NguyễnCửu Minh Phong, MSSV 20201911 : tìm hiểu các yêu cầu về kĩ thuật cũng nhưcác thông số cần thiết của hệ thống, lập và chỉnh sửa các bản vẽ và làm nhiệm vụ thuyếttrình trong các buổi thảo luận chung

- Ngô Thanh Tiến, MSSV 20202688 : tìm hiểu các thông tin về thị trường, về các nguyênvật liệu thích hợp với hệ thống, kiểm tra hệ thống sau khi hoàn thành, chịu trách nhiệmlưu trữ tư liệu sau các buổi họp nhóm

2 Nêu vấn đề:

Mỗi cơ sở sản xuất đều có 1 máy cắt bánh mì Thiết bị này được sử dụng để cắt bánh mì

và cuộn các loại nhân bánh Đây là 1 thiết bị rất hữu dụng vì tiết kiệm được rất nhiều thờigian so với làm bằng tay Tuy nhiên thiết bị này vẫn còn 1 số vấn đề cần phải được cảitiến Đó là trong khi vận hành, cần có 1 công nhân đưa bánh vào và 1 người khác lấybánh ra Với 1 lò bánh trung bình mỗi ngày phải sản xuất ra 20000 lát bánh mì Điều này

có nghĩa là 2 người này phải sử dụng hết cả thời gian của họ chỉ để vận hành máy Ngoài

ra do vận tốc của dao cắt bánh mì rất nhanh đòi hỏi người công nhân phài làm việc liêntục và lượng bánh bị hư hỏng do văng ra ngoài lớn

 Thời gian : 2 tuần

- Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

 Công việc : từ các yêu cầu của khách hàng để xác định mô hình chức năng của hệthống

 Nhân lực : Nhóm

 Thời gian : 1 tuần

- Nhiệm vụ 4 : Xác định yêu cầu kĩ thuật

 Công việc : Xác định yêu cầu khách hàng, sử dụng “ngôi nhà chất lượng”(phương pháp QFD) xác định yêu cầu kĩ thuật

 Nhân lực : Phong

 Thời gian : 1 tuần

- Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế

 Công việc : tham khảo các thiết kế liên quan, đưa ra các phương án thiết kế

 Nhân lực: Nhóm

 Thời gian : 2 tuần

- Nhiện vụ 6 : Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế

 Công việc : Đưa ra các ma trận quyết định, lự chọn 1 ý tưởng để thiết kế

 Nhân lực : nhóm

 Thời gian: 2 tuần

- Nhiệm vụ 7 : Tính toán thiết kế sản phẩm

 Công việc : Tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận, thiết kế hình dáng kết cấu củacác chi tiết, xây dựng các bản vẽ

 Nhân lực: Tiến

 Công việc : đánh giá khả năng làm việc, giá thành, khả năng chế tạo, lắp ráp, độtin cậy…

 Nhân lực : Nhóm

 Thời gian : 1 tuần

- Nhiệm vụ 9 : Viết thuyết minh và báo cáo

 Công việc : Viết thuyết minh, trình bày như 1 báo cáo kĩ thuật, tóm tắt lại dướidạng PowerPoint

III XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG:

Qua các bước xác định, yêu cầu của khách hàng có thể nêu ngắn gọn như sau

- Bánh cắt ra phải có kích cỡ đều nhau

- Tốc độ làm việc nhanh, dễ dàng vận hành, dễ dàng bảo dưỡng

- Hệ thống cung cấp bánh vào và ra 1 cách tự động

- Giá thành rẻ, chất lượng tốt

- Cải tiến hệ thống đưa bánh vào sao cho chúng ta có thể đưa bánh vào 1 cách linh hoạt.Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể điều chỉnh để cắt những lát bánh mì với kích cỡ khácnhau (với dung sai ± 0.5 cm) Bên cạnh đó hệ thống này còn có thể ngưng vận hành saukhi cắt được 1 lượng bánh nhất định để người công nhân có thời gian đóng gói , sau đó hệthống lại tự vận hành lại, tiếp tục qúa trình trên.

- Thiết kế thêm hệ thống hứng bánh mì để tránh làm bánh bị hư tổn bởi vì vận tốc củadao cắt bánh mì rất lớn làm cho bánh mì sau khi cắt bị văng ra với vận tốc lớn, làm chongười công nhân khó lấy bánh ra Trong hệ thống này, chúng ta phải làm giảm tốc độbánh mì để khi ra khỏi hệ thống, chúng được đóng gói 1 cách dễ dàng

V XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KĨ THUẬT:

-Khách hàng: các tiệm bánh nhỏ trong thành phố

- Yêu cầu của khách hàng : phần trên

- Xác định tính quan trọng của các mối liên quan:

 Hệ thống cung cấp bánh vào ra 1 cách tự động

 Bánh cắt ra phải có kích cỡ đều nhau

 Số lượng bánh cắt trong mỗi lần lớn

 Tốc độ làm việc nhanh

 Dễ vận hành và bảo dưỡng

- Đánh giá mức độ cạnh tranh: đánh giá theo 4 mức

1 : Thiết kế hoàn toàn không thảo mãn yêu cầu

2 : Thiết kế thõa mãn 1 số yêu cầu

3 : Thiết kế thõa mãn hầu hết các yêu cầu

4 : Thiết kế thõa mãn tất cả các yêu cầu

Mức độ yêu cầu Thị trường Chỉ tiêu thiết kế

Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả

 Giá thành rẻ và chất lượng tốt: giá thành sản xuất (9), vật liệu (3)

 Hệ thống cung cấp bánh vào và ra tự động: thời gian đưa bánh vào (1), thời gianlấy bánh ra (1), thời gian cắt bánh (3)

 Tốc độ làm việc : số vòng quay của động cơ (9), thời gian bánh vào (1), thời gianlấy bánh ra (1), số vòng quay của dao cắt (3)

 Dễ vận hành : thời gian mở máy (3), bộ cảm ứng (9)

 Bánh cắt ra có kích cỡ đều nhau : thời gian 1 lần cắt (9), số lượng dao cắt (3), tốc

độ băng truyền (3)

 Số lượng bánh cắt / lần: số lượng dao cắt (9)

3

VI ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ :

1 Hệ thống thả xuống nâng lên và lăn :

Trong phương án này bánh trong khay đẩy đến băng tải rung và bánh được chuyển

đến máy cắt Thiết kế này đơn giản và không đắt Nó cũng cho phép tất cả các bánh

đi vào cùng một hướng Vấn đề khả thi với phuơng pháp này là bánh đ ược cắt liên

tục và công nhận phải thay khay 1 cách liên tục Hình minh họa thể hiện bản vẽ phác

của phương án Ta thấy hệ thống này khá cồng kềnh

2 Hệ thống bánh xe quay:

Đối với phương án này, bánh sẽ rơi từ miệng phễu đến bề mặt lõm của đĩa tròn,đĩa xoay và thả bánh xuống máy cắt Hệ thống này có công suất lớn nhưng việcthiết kế chế tạo khó thực hiện và có một vấn đề tiềm ẩn là bánh có thể mắc vàotrong thiết bị này Hình minh hoạ

3 Hệ thống tải rung:

Trong hệ thống này, bánh trong khay đưa đầy đến băng tải rung, bánh được đưađến máy cắt Máy cắt này dễ thiết kế, không đắt và bánh luôn đi vào khay vớimột hướng nhất định theo hướng cắt Tuy nhiên khay đựng bánh cần được thaythường xuyên Vì vậy quá trình cắt không liên tục Hình minh hoạ

4 Hệ thống băng tải dạng phễu

Đối với thiết kế này bánh sẽ được đổ lên băng tải chạy qua băng rạch Vấn đề phátsinh là giá thành thiết bị cao và có khả năng bánh sẽ bị kẹt ở trong hệ thống phễu.Hình minh hoạ:

5 Hệ thống khay rung xuống khi vào giảm tốc khi ra:

Đối với phương án này, bánh cắt được đổ xuống khay rung và sau đó đuợc thả từngcái vào máy cắt Ưu điểm của máy là chi phí thấp dễ vận hành, chứa đựng lượng lớnbánh Hạn chế của hệ thống là bánh không đi vào cùng một hướng Hình minh hoạ

* Lựa chọn ý tưởng:

Ta lập ma trận quyết định để xếp hạng các ý tưởng thiết kế

Ý tưởng

và lănGiá thành sản

Ý tưởngTiêu chuẩn Tỷ trọng Khay tải rung Băng tải dạng

phễu Rung xuống vàgiảm tốc

Thời gian đưa

Thời gian đưa

S = 0 (ý tưởng tương đương chuẩn)

+ = 1 (ý tưởng tốt hơn chuẩn)

- = -1 (ý tưởng không thõa mãn điều kiện chuẩn)

Kết luận : từ ma trận quyết định thứ 2 ta chọn được phương án tốt nhất là phương án rungxuống và giảm tốc

VII THIẾT KẾ SẢN PHẨM:

1 Thiết kế để chế tạo và lắp ráp :

a Hệ thống cung cấp bánh : Hệ thống cung cấp bánh bao gồm 1 khay inox nghiêng 1 góc nhỏ = 50 Có gắnthêm một môtơ nhỏ để thay đổi độ rung Khay dẫn vào máy cắt bánh ra làm hai phầnnhưng còn dính lại với nhau 1 ít trước khi đến hệ thống phân phối bánh Kích thướckhay : 4x4,5 (feet), khay có dạng hình phểu để chỉ cho phép bánh qua từng chiếc mộtđến máy cắt (động cơ điện được gắn với khung cứng đặt phía dưới khay) Rung độngcho phép thắng lực ma sát với khay,bánh sẽ rơi từ từ vào máy cắt để được lạng mỏng.Khay được gắn với 6 lò xo để giúp bánh chống lại lực ma sát bằng cách điều khiểntrạng thái rung của hệ thống Lò xo được thiết kế sao cho có thể dao động với tần sốriêng của chúng đạt được sự cộng hưởng trong suốt quá trình dao động

Một động cơ điện cơ vận tốc và lực thay đổi được chọn dựa vào lực rung và điềuchỉnh thiết bị Môtơ cung cấp lực từ 0-100 pound và quay ở tần số 0-4000 v/phút Tầnsố thường sử dụng từ 1000-3000 v/phút Trong suốt quá trình thiết bị tốt nhất là ở tốcđộ 2900 v/phút cao hơn tần số khay một chút và phù hợp với môtơ Để làm cực đạibiên độ của khay cần một lực =100 pound để di chuyển bánh xuống khay

Phân tích rung độâng :

Tải trọng =48 lbs (gồm khay và môtơ )

Tần số môtơ= 1600 v/phút

Lực môtơ = 40 lbs

Lực = 40 lbs

Số lò xo bằng 6

Một số tiềm ẩn trong hệ thống cung cấp bánh là trong khi bánh di chuyển vào máycắt có thể bị kẹt ở ngõ ra của khay hình phễu Tuy nhiên, sau khi thử nghiệm, ta xácđịnh rằng sự rung động của hệ thống cung cấp bánh đủ để giải quyết vấn đề này.Quá trình thực nghiệm cũng xác định được rằng hệ thống hoạt động thực sự có hiệuquả đối với 3 trong 6 lò xo được tháo ra để dùng điều chỉnh hệ thống

b Máy cắt bánh :Hệ thống nhỏ này là một máy cắt mà truyền thống được sử dụng hiện tại và được thểhiện ở hình 1 Nó có một dao quay với tốc độ cao cho phép cắt nhiều bánh một lúc.Khi bánh rời hệ thống cung cấp bánh thì được cắt bởi dao và trượt xuống dốc tại đáycủa máy cắt và sau đó về bộ phận cung cấp bánh Máy cắt không cắt rời bánh hoàntoàn ,việc này tiết kiệm được thời gian cho nhân công trong việc ghép 2 nửa trở lạiđóng gói Một vấn đề có thể thấy trước đối với máy cắt là lưỡi dao có dễ dàng bị màimòn Tuy nhiên, có thể dễ dàng thay thế lươĩ dao mới

c Hệ thống phân phối bánh:

Hệ thống phân phối đơn giản gồm một khay inox nhỏ với thành cao 2 inches dùng đểnối dài ngõ ra của máy cắt Để gắn hệ thống phân phối vào máy ,khay được gắn trựctiếp vào bàn trước ngõ ra của máy cắt Sau khi ra khỏi máy cắt bánh ,bánh sẽ trượtxuống ngõ ra và vào hệ thống phân phối này hê thống này cung cấp ma sát để làm

giảm tốc độ của bánh ,nó còn làm nhiệm vụ dẫn đường cho cho bánh trượt an toànxuống thùng chứa Một vấn đề có thể xảy ra với hệ thống là hệ thống không cung cấpđủ lực ma sát để ngăn không cho bánh hư khi chúng va chạm với thùng chứa Tuynhiên đây không phải là vấn đề lớn

* Tính toán độ bền :

Đối vói chân đế của may cắt phải chịu được trọng lực của cả máy ,mặt khác cònphải chịu được lực rung của hê thống Do đó lò xo được chọn làm là loại thép JumBovà là loại lò xo nén chiều dài 5 inches

Đường kính :1,937 inches

Đường kính dây thép lò xo : 0,312 inches

- Chân đế vật liệu làm là thép cacbon

Số lượng là 25 thanh thép ống 2x2x0.125 inches

32 inches thép ngang 4wx0.25t

12 inches thép ngang 4wx 0.25t

18 inches thép ngang 2wx0.5t

- Khay cung cấp:

Vật liệu dùng:18GA thép không rỉ tấm kim loại

Diện tích :1548 inches

- Khay phân phối :

Sử dụng loại thép không rỉ

*Các bản vẽ

- Bản vẽ lắp hệ thống cung cấp bánh

- Bản vẽ chi tiết lị xo trước

- Bản vẽ chi tiết phần chân đế

- Bản vẽ chi tiet hệ thống phân phối

- Bản vẽ chi tiết phần khay thép

- Bản vẽ chi tiết khay phân phối

Hình 1 Bản vẽ lắp hệ thống cung cấp bánh.

Hình 2 Bản vẽ chi tiết lò xo trước

Hình 3 Bản vẽ chi tiết phân chân đế

Hình 4 Bản vẽ chi tiết hệ thống phân phối

Hình 5 Bản vẽ chi tiết phần khay thép

Mô hình nhìn từ bên cạnh

Mô hình nhìn từ phía trước

Mô hình nhìn từ phía sau

VIII ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM:

1.Theo giá thành sản phẩm:

* Lò xo:

Vật liệu làm là thép cứng hiệu JumBo

Loại lò xo nén

Vật liệu :thép cacbon

Cần dùng 25 thanh thép ống 2x2x0.125 inches

32 inches thép ngang 4wx0.25t

12 inches thép ngang 4wx0.25t

18 inches thép ngang 2wx0.5t

Tổng giá :1.264.000 VND

* Khay phân phối :

Sử dụng loại thép không rỉ

Giá : 475.000 VND

* Khay cung cấp :

Vật liệu thép không rỉ tấm kim loại

Giá: 3.200.000 VND

Giá nhân công: 1.500.000 VND

* Giá thành cuối cùng:

Lò xo: 660.000 VND

Môtơ : 5.751.000 VND

Chân đế : 1.264.000 VND

Khay phân phối: 475.000 VND

Khay cung cấp : 3.200.000 VND

Giá nhân công: 1.500.000 VND

Tổng giá :12.850.000 VND

2 Khả năng làm việc :

- Dễ vận hành

- Dễ bảo trì

3 Khả năng cạnh tranh :

- Sản phẩm làm ra co mức độ tốt hơn so với các máy hiện có trên thịtrường

- Giá thành rẻ hơn so với thị trường

- Mẫu mã sản phẩm làm ra đẹp hơn so với các hàng có sẵn

4 Độ tin cậy:

- Các chi tiết lam ra với sai số bé

- Các thông số kĩ thuật được bảo đảm

- Khả năng hỏng hóc ít xảy ra

- Các ảnh hưởng giữa các chi tiết không đáng kể

- Các hỏng hóc ảnh hưởng đến chức năng không đáng kể

5 Khả năng chế tạo :

- Chế tạo chân đế dễ chỉ việc gia công cơ khí

- Lò xo làm ra không cần quá khắt khe về tiêu chuẩn kĩ thuật

- Khay cung cấp bánh và khay phân phối bánh là những tấm thép bản lớnchỉ việc gia công cơ khí đơn giản

6 Khả năng lắp ráp :

- Máy làm ra khá đơn giản nên việc tháo lắp là rất đơn giản

- Việc lắp lò xo ,chân đế ,hệ thông cung cấp bánh ,hệ thống phân phốibánh dễ dàng

7 Kh ả năng bảo trì:

- Dễ bảo trì

- Việc lau chùi vệ sinh cho máy,bôi dâu mỡ dễ thực hiện

8 Khả năng bảo vệ môi trường :

- Vật liệu làm máy là những vật liệu có thể tái sử dụng được nhiều lần

- Các chi tiết giữa các bộ phận tháo lắp dễ dàng

IX KẾT LUẬN :

Thiết kế cuối cùng cho thiết kế hệ thống cải tiến máy cắt bánh mì bao gồm hệ thốngcung cấp bánh và hệ thống phân phối bánh khi bánh chạy ra được thiết kế hợp nhấttrong máy cắt bánh mì hiện hữu Như đã nêu ở trên, mục tiêu của thiết kế cải tiến làlàm giảm nhân công lao động trong việc cắt bánh loại trừ hao phí trong việc đòng góivà tạo ra cơ cấu hoạt động liên tục

Hệ thống cung cấp bánh : gồm băng tải rung động được thiết kế gồm môtơ kết hợpvới nhiều lò xo đặt thẳng góc với khay inox Từ phân tích thực nghiệm, ta có các vị trícủa lò xo và môto để bánh chuyển vào máy cắt Một vấn đề nữa là cần quan tâm làtính toán lực và vận tốc phù hợp Ta cần phải tính toán lực lớn nhất do môto tạo ralàm khay rung động dẫn đến làm tăng tốc độ cắt của bánh Tốc độ của môtơ được xácđịnh bởi tần số riêng của hệ thống lò xo để bánh di chuyển với tốc độ mong muốn Thiết bị của hệ thống này được chọn dựa vào ma trận tương quan đối với các sảnphẩm hiện tại

Hệ thống phân phối bánh : sử dụng máng inox Chức năng của hệ thống này là làmgiảm tốc độ của bánh khi bánh ra khỏi máy cắt cũng như hỗ trợ quá trình thu gombánh Thiết kế hệ thống phân phối bánh dựa vào ý tưởng ngõ ra bánh để tăng lực masát lên bánh khi bánh ra khỏi máy cắt Việc nối dài ngõ ra bánh còn giúp quá trìnhgom bánh một cách dễ dàng hơn.

Chúng ta thấy hệ thống nay phù hợp với mục tiêu thiết kế ,hiệu quả và tiết kiệm Đốivới một tiệm bánh mì chi phí cho thiết kế nay là một chi phí lớn

Một khi thiết kế máy cắt bánh được hoàn thành máy cắt bánh mì cải tiến này gầngiống với máy cắt bánh mì hiện hữu ,sự khác biệt là sản phẩm sau thiết kế là thêmhai hệ thống mới đó là : hệ thống cung cấp bánh và hệ thống phân phối bánh

Chúng ta rất hài lòng về thiết kế mặc dù kiến thức thực tế không liên quan gì đếnkiến thức về sự rung động Để cải tiến khay rung động ta có thể sử dụng inox vichúng dễ hàn Ngoài ra chúng ta có thể thử nghiệm và sử dụng môtơ để tác dụng lựclớn làm cho khay rung động nhanh hơn Những sửa đổi bị hạn chế bởi thời gian cũngnhư ngân quĩ Mặc dù những vấn đề này xem ra có thể quan trọng, hệ thống này vẫnvận hành có hiệu quả