Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động

Nội dung đồ án đã nghiên cứu tổng quan về công nghệ pha sơn, giới thiệu một số loại máy pha sơn hiện đại trên thế giới. Đã đưa ra được cơ sở và tính toán, thiết kế, phân tích bền và biến dạng của máy với sự trợ giúp của phần mềm, xây dựng được tiến trình công nghệ lắp ráp, lập chương trình gia công trên phần mềm và truyền chương trình gia công vào máy và tiến hành gia công.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG

Hải Dương, tháng 8/2017

Giảng viên hướng dẫn : Mạc Văn Giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG

Hải Dương, tháng 8/2017

Giảng viên hướng dẫn : Mạc Văn Giang

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NỘI DUNG NHẬN XÉT

1 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:

Hiện nay trong ngành xây dựng và nội thất đang phát triển mạnh, đòi hỏi năng suất, chất lượng sản phẩm ngày càng cao, trong đó vai trò của các thiết bị máy móc đã không ngừng làm tăng hiệu quả của sản xuất

Thực trạng hiện nay tại Việt Nam quá trình pha sơn chủ yếu dưới dạng thủ công dẫn tới chất lượng sơn pha còn hạn chế, mặt khác gây mất vệ sinh cho người lao động Đề

tài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động đã góp phần giải quyết

vấn đề trên, đồng thời tổng hợp kiến thức cho sinh viên trong quá trình học tập tại trường trước khi các em tốt nghiệp ra trường, trong quá trình thực hiện đề tài sinh viên

đã ứng dụng các công cụ tính toán, thiết kế hiện đại vào việc thiết kế mô hình máy, lập trình gia công chi tiết máy trên trung tâm gia công đứng VMC 0641 tại trường Đại học Sao Đỏ Chế tạo được 01 mô hình máy pha sơn tự động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật: tính thẩm mỹ, bền, làm việc ổn định và đảm bảo năng suất

2 Bố cục và hình thức trình bày:

Đồ án được trình bày đúng theo quy định hiện hành, gồm trang A4 đánh máy, các hình vẽ, bản vẽ, bảng biểu rõ ràng, trình bày đúng quy định và có đầy đủ chú thích, cấu trúc đầy đủ các phần theo mẫu quy định

3 Kết quả đạt được:

Nội dung đồ án đã nghiên cứu tổng quan về công nghệ pha sơn, giới thiệu một số loại máy pha sơn hiện đại trên thế giới Đã đưa ra được cơ sở và tính toán, thiết kế, phân tích bền và biến dạng của máy với sự trợ giúp của phần mềm, xây dựng được tiến trình công nghệ lắp ráp, lập chương trình gia công trên phần mềm và truyền chương trình gia công vào máy và tiến hành gia công

được các công cụ hỗ trợ và thiết bị hiện đại( phần mềm Autodesk Inventor 2018 bản quyền, MasterCam 2018, SSCNC 6.45, trung tâm gia công đứng VMC0641, máy hàn Tig) để chế tạo hoàn thiện mô hình máy pha sơn tự động

5 Kết luận: Tuy còn một số tồn tại nêu trên song không làm mất đi tính khoa học và thực tiễn của đề tài, kết quả đề tài đã đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra góp phần thực hiện tốt mục tiêu đào tạo của Trường Đại học Sao Đỏ Đề tài đủ điều kiện bảo vệ trước hội đồng

6 Điểm đánh giá:

Hải Dương, ngày 18 tháng 8 năm 2017

Người hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ và tên)

Mạc Văn Giang

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sự hướng dẫn của Th.s

Mạc Văn Giang, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác giả khác

Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo

Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

Chương I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG 1

1.1 Khái quát chung về máy pha sơn tự động 1

1.2 Công nghệ pha màu và các thành phần 1

1.2.1 Công nghệ pha màu 1

1.2.2 Sơn gốc 2

1.2.3 Công thức màu 2

1.3 Giới thiệu về một số loại máy pha sơn tự động hiện nay 3

1.3.1 Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo 3

1.3.2 Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức 3

1.3.3 Hệ thống máy pha màu PaintPro 4

1.3.4 Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật 4

1.4 Cơ sở lý thuyết về máy pha sơn tự động 5

1.4.1 Sơ đồ nguyên lý 5

1.2.2 Nguyên lý làm việc 5

Chương II THIẾT MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG SDU 7

2.1 Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động 7

2.2 Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí máy 7

2.2.1 Chọn kích thước máy 7

2.2.2 Tính toán thiết bị khuấy trộn 7

2.2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng 8

2.2.4 Tính toán thiết kế trục 9

2.2.5 Phân tích ứng suất, biến dạng khung máy theo phương pháp phần tử hữu hạn 9

2.2.6 Mô hình 3D của máy pha sơn tự động SDU 11

2.2.7 Mô phỏng nguyên lý làm việc của máy 12

2.3 Chọn mạch điều khiển giới thiệu về vi điều khiển ARM STM32 20

Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

2.3.1 Khái quát về vi điều khiển ARM STM32 20

2.3.2 Đặc điểm của STM32 21

2.3.3 Bộ xử lý và đơn vị xử lý trung tâm CORTEX 21

2.3.4 Mô hình lập trình 21

2.3.5 Các chế độ hoạt động 22

Chương III LẮP RÁP KẾT CẤU CƠ KHÍ 24

3.1 Đặc điểm công nghệ của tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí 24

3.2 Tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí 24

Chương IV XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT GỐI ĐỠ 34

4.1 Phân tích chức năng chi tiết và chọn đường lối công nghệ 34

4.1.1 Phân tích chức năng của chi tiết 34

4.4.2 Chọn phôi và đường lối công nghệ 34

4.2 Tiến trình công nghệ 35

4.4 Lập chương trình gia công trên phần mềm MasterCam 2018 36

4.4.1 Tổng quan về phần mềm MasterCam 2018 36

4.4.2 Trình tự chung khi lập trình trên MasterCam 2018 37

4.4.2 Lập trình gia công chi tiết trên phần mềm MasterCam 2018 37

4.4.3 Mô phỏng gia công trên SS-CNC 42

4.5 Gia công chi tiết trên trung tâm gia công VMC 0641 45

4.5.1 Truyền chương trình gia công 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 51

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 2

Hình 1.2: Công thức màu 2

Hình 1.3: Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo 3

Hình 1.4: Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức 3

Hình 1.5: Hệ thống máy pha màu PaintPro 4

Hình 1.6: Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật 5

Hình 1.7: Sơ đồ khối của hệ thống 5

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động 7

Hình 2.2 Phân tích ứng suất 10

Hình 2.3 Phân tích biến dạng 10

Hình 2.4 Phân tích hệ số an toàn và tính ổn định của hệ thống 11

Hình 2.5 Mô hình 3D kết cấu cơ khí của máy pha sơn tự động SDU 11

Hình 2.6 Khởi tạo phần mềm 12

Hình 2.7 Mở file 12

Hình 2.7 Vào module mô phỏng 13

Hình 2.8 Chọn chế độ mô phỏng Studio 13

Hình 2.9 Ch ọn Camera t ạo h ư ớng nh ìn 14

Hình 2.10 Chọn mặt chuẩn theo hướng nhìn 14

Hình 2.11 Chọn Camera 1 15

Hình 2.12 Chọn góc nhìn của Camera 15

Hình 2.13 Cài đặt thời gian xoay góc nhìn của Camera 16

Hình 2.14 Chọn chế độ zoom gần, zoom xa 16

Hình 2.15 Chọn thời gian tối đa mô phỏng 16

Hình 2.16 Chọn đối tượng mô phỏng 17

Hình 2.17 Cài đặt thời gian và số vòng quay hoặc khoảng cách tịnh tiến của đối tượng mô phỏng 17

Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

Hình 2.18 Render video, chọn kích thước khung hình và chọn Camera quay 18 Hình 2.19 Chọn đường dẫn nơi lưu file video và bật chế độ “Preview: No

render” 18

Hình 2.20 Chọn chế độ hiển thị của vật thể ở mức cao nhất 19

Hình 2.21 Chọn chế độ đầy đủ khung hình 19

Hình 2.22 Quá trình render bắt đầu 20

Hình 2.6 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển STM32 21

Hình 2.7 Mô hình lập trình 22

Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết 34

Hình 4.2 Mô hình 3D của chi tiết và thiết lập điểm gốc 38

Hình 4.3 Chọn máy gia công(Milling), thiết lập phôi 38

Hình 4.4 Chọn kiểu gia công 39

Hình 4.5 Chọn dụng cụ cắt 40

Hình 4.6 Thiết lập chế độ cắt 40

Hình 4.7 Thiết lập thông số vị trí 41

Hình 4.8 Bật chế độ tưới nguội 41

Hình 4.9 Xuất đường chạy dao 42

Hình 4.10 Xuất, sửa mã lệnh Gcode 42

Hình 4.11 Giao diện ban đầu trên phần mềm SSCNC 43

Hình 4.12 Mô phỏng gia công chi tiết gối đỡ trên SSCNC 45

Hình 4.13 Góc màn hình trung tâm gia công đứng VMC ở trạng thái chờ nhận chương trình 46

Hình 4.14 Lựa chọn thông số truyền chương trình sang VMC0641 47

Hình 4.15 Lựa chọn thông số đầu ra máy tính 47

Hình 4.16 Cài đặt cấu hình máy CNC 48

Hình 4.17 Truyền trực tiếp chương trình gia công vào máy CNC 48

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 1: Chọn cánh Turbine 8 Bảng 2: Các đặc tính của máy pha sơn SDU 12

Bảng 3: Tiến trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ 35

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

SDU: Đại học Sao Đỏ USA: Hợp chủng quốc Hoa Kỳ CAD: Computer-aided design CAM: Computer Aided – Manufacturing SSCNC: SwanSoft Computer Numerical Control

Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, sự đa dạng của các linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động, các công nghệ cũ đang dần dần được thay thế bằng các công nghệ hiện đại Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi xử lý, PLC… các thiết bị điều khiển từ xa… đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, các dây chuyền sản xuất

Trong nền sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp nhu cầu định lượng thành phần của các hỗn hợp là rất lớn Trong thực tế, có rất nhiều thiết bị và phương pháp để định lượng thành phần các chất, nhưng để có một hệ thống điều khiển quá trình định lượng với giá cả thích hợp là rất cần thiết trong điều kiện Trong điều kiện hiện nay, việc kết hợp giữa thông tin là một giải pháp để tăng tính cạnh tranh của một sản phẩm công nghiệp đó là sản phẩm của cơ điện tử

Để tăng năng suất quá trình định lượng và khuấy trộn thì vấn đề áp dụng điều khiển tự động là không thể thiếu được Thế nhưng vấn đề lựa chọn thiết bị cũng như phương pháp điều khiển sao cho đáp ứng được yêu cầu đặt ra đồng thời tăng năng suất của quá trình là một vấn đề phức tạp đòi hỏi người thiết kế am hiểu về cơ khí cũng như kiến thức về điều khiển tự động

Với nhu cầu trên, em được giao đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động của trường Đại Học Sao Đỏ” để giúp cho các sinh viên hiểu rõ thêm về vấn đề này

Do điều kiện thời gian không cho phép nhóm chúng em khi làm luận án còn nhiều sai sót kính mong thầy cô bỏ qua

Để hoàn thành Luận án này chúng em đã được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình từ các thầy cô trong bộ môn Chúng em xin cảm ơn thầy giáo Mạc Văn Giang bằng kinh nghiệm và vốn kiến thức dầy giặn đã giúp chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Một lần nữa, chúng em kính chúc các thầy cô trong khoa luôn luôn mạnh khỏe

và công tác tốt Em xin cảm ơn

SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Vương Quốc Đức

Chương I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG

1.1 Khái quát chung về máy pha sơn tự động

Hiện nay, đất nước bước vào thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, để quá trình này phát triển chúng ta cần đầu tư vào các dây truyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra các sản phẩm chất lượng cao Một trong những phương án đầu tư vào tự động hóa là việc ứng dụng PLC vào các dây truyền sản xuất

Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên bộ điều khiển này đang được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau

Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay là ngành xây dựng, và việc ứng dụng công nghệ PLC vào ngành xây dựng là một việc làm sẽ mang lại hiệu quả cao và rất phù hợp, mà công đoạn chúng ta muốn nói ở đây là công nghệ pha chế sơn

Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu

là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ, chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan trọng hàng đầu Đa

số việc pha sơn hiện nay trên thị trường được thực hiện bằng phương pháp thủ công ( theo kinh nghiệp là chủ yếu ) Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo ý muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, đầu tư kinh phí

Để loại bỏ những đặc điểm trên Cũng như để tạo ra các sản phẩm theo ý muốn, chỉ một vài thao tác nhỏ và một cái “click” đơn giản bằng việc đưa bộ điều khiển PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động: “ Hệ thống pha sơn tự động”

1.2 Công nghệ pha màu và các thành phần

Thực tế không chỉ ở Việt Nam mà ngay trên thế giới, công nghệ pha màu tự

động cũng đang rất phát triển, trong đó điển hình là công nghệ pha sơn PaintPro

1.2.1 Công nghệ pha màu

Công nghệ pha màu của PaintPro được phát triển dựa trên 4 nền tảng cơ bản, mang lại sự lựa chọn phong phú về màu sắc, với độ bền màu cao & chính xác

Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 2 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

1.2.2 Sơn gốc

Được sản xuất theo công thức hiện đại, tiêu chuẩn quốc tế Quy trình kiểm soát chất lượng chặt chẽ, đảm bảo tính ổn định về cường độ màu của sơn gốc Thể tích thùng sơn đầy hơn, đảm bảo sau khi pha màu sát với thể tích đóng gói của bao bì

1.2.3 Công thức màu

Hơn 5,000 công thức màu được phát triển từ 14 chất tạo màu theo tiêu chuẩn quốc tế & sơn gốc của PaintPro

Chỉ sử dụng các chất tạo màu chuyên dùng cho ngoại thất, bền với tia cực tím nhằm đảm bảo tính bền màu cao

Công thức màu được kiểm tra tại phòng thí nghiệm với máy phân tích quang phổ X-Rite với dung sai nhỏ nhất

Hình 1.2: Công thức màu

1.3 Giới thiệu về một số loại máy pha sơn tự động hiện nay

1.3.1 Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo

Đặc tính của máy: 888 màu sắc : Với bộ sưu tập 888 màu sơn đã được lựa chọn bởi các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vự thiết kế, với nhiều phong cách

Màu sắc đẹp, bền màu: Hệ thống máy pha màu gốc colortrange của tập đoàn Dugussa ( Hoa Kỳ ) tạo màu sắc sơn luôn tươi tắn

Hệ thống Trung tâm Sơn pha màu tự động trên toàn quốc đáp ứng việc phân phối sơn nhanh đến người tiêu dùng

Hình 1.3: Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo

1.3.2 Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức

Máy dễ sử dụng, tiện lợi cho việc pha màu theo ý muốn Máy sử dụng công nghệ tiên tiến nhất “ COROB - D200 (Ý) & HỆ MÀU EVONIK(ĐỨC)” Đây là loại máy đạt độ chính xác cao, vận hành ổn định , dễ sử dụng

Hình 1.4: Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức

Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 4 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

1.3.3 Hệ thống máy pha màu PaintPro

Hệ thống máy pha màu PaintPro sử dụng các thiết bị có thương hiệu uy tín trên thị trường nhằm đảm bảo mang lại những màu sắc chính xác nhất Máy pha màu của PaintPro có thể pha được 4 quạt màu phổ biến trên thị trường như NCS, Colour Solution, Ambiance và PaintPro’s Concert nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu về màu sắc cho người tiêu dùng

Hình 1.5: Hệ thống máy pha màu PaintPro

1.3.4 Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật

Mỗi hãng sơn có một phần mềm pha màu sơn riêng biệt và được nhà máy cài đặt sẵn tại các trung tâm pha màu Khách hàng chọn màu sơn tùy thích theo hệ màu có sẵn của từng hãng sơn đã xây dựng Nhân viên pha màu tại đại lý sẽ nhập mã sơn quý khách đã chọn lên phần mềm, phần mềm sẽ tự báo sơn gốc + lượng tinh màu tương ứng Sau khi chọn đúng sơn gốc đưa vào đầu máy pha màu, chỉ cần bấm thao tác "pha màu" là lượng tinh màu tương ứng sẽ tự động được phun vào sơn gốc