Nghiên cứu thiết kế máy dập cnc cắt vật liệu giày dép

Để thực hiện được điều này, công việc nghiên cứu được bắt đầu từ nhu cầu của thực tiễn sản xuất, kết hợp với việc tham khảo các máy dập cắt vật liệu được điều khiển CNC của nước ngoài..

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

HUỲNH MINH PHÚ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY DẬP CNC CẮT

VẬT LIỆU GIÀY DÉP Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2009

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN

………

………

………

………

………

………

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ………

………

………

………

………

………

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ………

………

………

………

………

……… Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng …….năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tp.HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : HUỲNH MINH PHÚ Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 08/09/1984 Nơi sinh : Bến Tre

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy MSHV : 00407224

I- TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu thiết kế máy dập CNC cắt vật liệu giày dép

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Trình bày tổng quan về các loại máy dập cắt vật liệu giày dép

- Phân tích và lựa chọn mẫu máy dập CNC phù hợp với thực tiễn sản xuất ở Việt Nam

- Phân tích và lựa chọn sơ đồ nguyên lý, sơ đồ động cho máy dập CNC

- Thiết kế một số bộ phận chính của hệ thống cơ khí

- Thiết kế hệ thống điều khiển

- Nghiên cứu tích hợp máy dập CNC với bộ phần mềm sắp xếp tối ưu

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 02 tháng 02 năm 2009

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30 tháng 06 năm 2009

Xin chân thành cám ơn các Thầy Cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, bạn bè, đồng nghiệp, anh chị em Trung tâm CENINTEC, các bạn sinh viên, ba mẹ, vợ và anh chị em trong gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ, động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn đúng tiến độ và đạt yêu cầu mục tiêu đã đề ra

Tp.HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2009

Huỳnh Minh Phú

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cắt vật liệu là một trong những công đoạn quan trọng trong ngành sản xuất giày dép Vấn đề đặt ra là làm sao để cắt với năng suất cao nhất và hệ số sử dụng vật liệu là lớn nhất hay phần vật liệu bỏ đi là nhỏ nhất

Để thực hiện được điều này, công việc nghiên cứu được bắt đầu từ nhu cầu của thực tiễn sản xuất, kết hợp với việc tham khảo các máy dập cắt vật liệu được điều khiển CNC của nước ngoài Từ đó, tiến hành thiết kế máy dập cắt vật liệu được điều khiển CNC phù hợp với nhu cầu thực tế sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất giày dép Để đạt được mục tiêu đề ra, các nội dung sau đã được thực hiện trong luận văn:

- Tổng quan về các loại máy dập cắt vật liệu giày dép

- Phân tích và lựa chọn mẫu máy dập CNC phù hợp với thực tiễn sản xuất ở Việt Nam

- Phân tích và lựa chọn sơ đồ nguyên lý, sơ đồ động cho máy dập CNC

- Thiết kế một số bộ phận chính của hệ thống cơ khí

- Thiết kế hệ thống điều khiển

- Nghiên cứu tích hợp máy dập CNC với bộ phần mềm sắp xếp tối ưu

Kết quả của luận văn là thiết kế được máy dập được điều khiển số CNC có khả năng tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu để cắt vật liệu giày dép với phần bỏ

đi là nhỏ nhất

SUMMARY

Cutin material is o e of the most important o erat o s in the fo twe r man fa turing.The pro lem s h w o cutwih he highestper ormanc an hig estcoef icientof materialor he waste partis he e st

In order o d his p rp se, the rese rch was begu f om ef e t ve deman ,

an referenc wih some foreig fo twe r CNC cutin pres ma hines Henc ,design fo twe r CNC cuting pres ma hine which ap ropriate ef e t ve deman o improve e on mic l ef e t in the fo twe r proc s To o tain the formulated

o je tves,folowing contents has be n c r ied o tin he dis ertato :

- Comprehensive stu y ab utthe al kin s of fo twe r cutin pres ma hines

- Analyse an ch ose he suiable he sample CNC cut in pres ma hine for Vietnamese ef e tve demand

- Analyse and ch ose he principle diagram an he kinematc diagram for he CNC cut in pres ma hine

- Desig some main as embly of me hanic lsystem

- Desig co trolsystem

- Rese rch ntergrat n CNC cutin pres ma hine wih nestn softwe r

The resul of his hesis completed desig in CNC cutin pres ma hine which

c n ntergarte wih nest n softwe r o cutfo twe r materialwih he e stwaste

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU: : 9

1 Tình hình sản xuất giày dép trên thế giới và tại Việt Nam 9

2 Lý do chọn đề tài 11

3 Mục tiêu của luận văn 11

4 Nội dung của luận văn 12

5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 12

6 Phương pháp nghiên cứu 12

7 Ý nghĩa khoa học của luận văn 12

8 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY DẬP CẮT VẬT LIỆU GIÀY DÉP 14

1.1 Qui trình công nghệ sản xuất giày dép 14

1.2 Tổng quan về các loại máy dập cắt được sử dụng trong ngành sản xuất giày dép trên thế giới 18

1.3 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy dập cắt CNC cho ngành giày dép tại Việt Nam 27

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MẪU MÁY DẬP CNC PHÙ HỢP VỚI THỰC TIỄN SẢN XUẤT Ở VIỆT NAM 31

2.1 Phân tích mẫu máy của các hãng có tiếng trên thế giới 31

2.2 Xác định các đặc điểm của máy .37

2.3 Xác định các thông số kỹ thuật của máy 38

2.4 Kết luận 40

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ ĐỘNG CHO MÁY DẬP CNC 41

3.1 Phân tích và lựa chọn sơ đồ nguyên lý cho máy dập CNC 41

3.2 Bảng đánh giá ưu điểm và nhược điểm của các phương án 49

3.3 Thiết kế sơ đồ động của máy dập CNC 52

3.4 Kết luận 55

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG CƠ

KHÍ 56

4.1 Sơ đồ cấu trúc của máy 56

4.2 Sơ đồ tải trọng 57

4.3 Ứng dụng phần mềm Inventor và Ansys để hỗ trợ quá trình thiết kế một số bộ phận của máy 58

4.4 Ứng dụng phương pháp thiết kế truyền thống để tính toán thiết kế các bộ truyền động 84

4.5 Kết luận .88

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN CHO MÁY DẬP CNC 89

5.1 Thiết kế hệ thống thủy lực .89

5.2 Thiết kế hệ thống khí nén 98

5.3 Kết luận 101

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 102

6.1 Các yêu cầu về điều khiển .102

6.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy dập CNC 108

6.3 Sơ đồ mạch động lực 109

6.4 Thiết kế mạch điều khiển 112

6.5 Kết luận 113

CHƯƠNG 7: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP MÁY DẬP CNC VỚI BỘ PHẦN MỀM SẮP XẾP TỐI ƯU 114

7.1 Các thành phần trong hệ thống CAD/CAM cắt vật liệu giày dép .114

7.2 Mô phỏng hoạt động của phần mềm nhân ni và sắp xếp 115

7.3 Nạp chương trình cho máy dập CNC 125

7.4 Kết luận 126

KẾT LUẬN .127

TÀI LIỆU THAM KHẢO .129 PHỤ LỤC 130

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tình hình sản xuất giày dép trên thế giới và tại Việt Nam

1.1 Tình hình sản xuất giày dép trên thế giới

Trong những năm qua ngành công nghiệp sản xuất giày dép trên thế giới đã có nhữngbước phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ

Tại các nước phát triển, công nghệ CAD/CAM và CNC đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành giày dép Đây là yếu tố quan trọng giúp tăng nhanh năng lực thiết kế, gia công, rút ngắn chu kỳ sản phẩm và giảm chi phí sản xuất cho doanh nghiệp Hiện nay, có một số mô hình kết hợp phần mềm CAD/CAM với máy dập cắt CNC đã được triển khai ở nước ngoài

Phần mềm CAD/CAM được cung cấp từ các hãng Lectra (Pháp), Torielli (Ý), GGT (Mỹ), Investronica (Tây Ban Nha), Delcam (Anh), v.v… nói chung là rất đa dạng Tùy theo nhà cung cấp, phần mềm CAD có thể có các chức năng như hỗ trợ thiết

bị số hóa khi lấy mẫu rập, thiết kế sản phẩm 3D, thiết kế chi tiết 2D, thiết kế phom giày, nhân ni, sắp xếp sơ đồ cắt, … Phần mềm CAM hỗ trợ việc gia công phom giày trên máy CNC chuyên dùng, gia công khuôn đế giày trên máy phay CNC hoặc cắt chi tiết trên máy dập cắt CNC

Máy dập cắt CNC cho ngành giày dép thường được cung cấp bởi các hãng của Ý (Atom, Crispin), Đức (Desma, Mohrbach), Đài Loan (Sysco, Yessing, Chang Hong), Trung Quốc (Huaying, Yancheng), v.v… và thường là độc lập với các nhà cung cấp phần mềm CAD/CAM Kinh nghiệm ở các nước cho thấy việc sử dụng máy dập cắt CNC kết hợp với phần mềm sắp xếp có thể giúp doanh nghiệp tiết kiệm từ 5 đến 20% vật liệu, năng suất cắt có thể tăng gấp 10 lần Khi dùng các máy dập cắt CNC chỉ cần một số chức năng của phần mềm CAD/CAM như hỗ trợ thiết bị số hóa khi lấy mẫu rập, nhân ni, sắp xếp sơ đồ cắt và hỗ trợ cắt chi tiết trên máy dập cắt CNC

1.2 Tình hình sản xuất giày dép tại Việt Nam

Ngành giày dép Việt Nam hiện là ngành xuất khẩu đứng hàng thứ ba sau dầu khí

và dệt may, đạt mức 4,8 tỉ USD năm 2008, có mức tăng trưởng trung bình hàng năm 16% Mục tiêu tới năm 2010 của ngành ngành giày dép Việt Nam là sản xuất 720 triệu đôi giày dép các loại; 80,7 triệu chiếc cặp túi xách và 80 triệu m2 da thuộc thành phẩm, nâng tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành lên tới 6,5 tỷ USD Hình 1 thể hiện sự tăng trưởng về kim ngạch xuất khẩu giày dép trong giai đoạn 1995-2008

Hình 1: Biểu đồ kim ngạch xuất khẩu giày dép Việt Nam giai đoạn 1995-2008

Trên thị trường thế giới, ngành giày dép Việt Nam đứng thứ 4 trong số 8 nước và vùng lãnh thổ xuất khẩu lớn nhất thế giới, chỉ sau Trung Quốc, Hồng Kông và Ý

Tuy nhiên, ngành giày dép đang đứng trước một số trở ngại đang được chính phủ

và các nhà sản xuất quan tâm, trong đó có vấn đề nguyên vật liệu Nguyên vật liệu sản xuất của ngành này hầu hết được nhập từ nước ngoài và chiếm tỉ lệ khoảng 70% giá thành sản xuất nên giải quyết vấn đề sử dụng hiệu quả nguyên vật liệu là hết sức cần thiết

Hiện nay, một số ít công ty trong nước đã trang bị phần mềm CAD để thiết kế sản phẩm giày dép, ví dụ Công ty giày An Lạc Tuy nhiên việc trang bị cả một hệ thống

CAD/CAM và máy dập CNC cắt vật liệu sao cho hiệu suất sử dụng vật liệu cao thì chưa công ty nào dám nghĩ đến vì chi phí đầu tư quá lớn

Trong quá trình sản xuất giày dép, công đoạn cắt các chi tiết từ vật liệu để lắp ráp thành đôi giày dép vẫn đang được thực hiện bởi công nhân thao tác trên máy dập cắt, mỗi lần một loại chi tiết với dao cắt có hình dạng như rập mẫu của chi tiết Tùy theo qui mô sản xuất, mỗi nhà máy có thể có vài máy, 50 – 70 máy dập cắt hoặc hơn nữa Tất cả đều là các loại máy dập cắt thông thường, khả năng tự động hóa thấp Hiệu suất

sử dụng vật liệu phụ thuộc vào mỗi công nhân, thường là khác nhau vì kinh nghiệm và tay nghề khác nhau nên khó đạt đến mức cao nhất có thể được Mà giá trị vật liệu có thể chiếm đến trên dưới 70% chi phí sản xuất Ngoài ra năng suất cắt thủ công thường

là thấp vì công nhân có nhiều thao tác dù là cần thiết nhưng không tạo ra giá trị gia tăng Điều này làm giảm giá trị lợi nhuận thu được trên một đôi giày dép, giảm khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp Mặt khác tai nạn có thể xảy ra khi thao tác trên máy dập cắt, đặc biệt là ở những nước đang phát triển nơi mà công nhân chạy theo năng suất nên dễ bỏ qua các qui định về an toàn

2 Lý do chọn đề tài

Qua những phân tích trên, để đổi mới công nghệ và hiện đại hóa thiết bị các dây chuyền sản xuất giày dép thì việc nghiên cứu thiết kế máy dập CNC cắt vật liệu giày dép là rất cần thiết nhằm nâng cao năng suất, tiết kiệm vật liệu, rút ngắn chu kỳ sản phẩm và giảm chi phí sản xuất cho ngành giày dép Thông qua đó sẽ nâng cao được khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp Việt Nam trên thị trường thế giới, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp mang lại kim ngạch xuất khẩu lớn thứ 3 của đất nước

3 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu thiết kế máy dập CNC cắt vật liệu giày dép

có thể tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu để tự động dập cắt chi tiết giày dép nhằm nâng cao năng suất cắt và tiết kiệm nguyên vật liệu

4 Nội dung của luận văn

Để đạt được mục tiêu trên, những nội dung sau đây đã được thực hiện:

- Tổng quan về các loại máy dập cắt vật liệu giày dép

- Phân tích và lựa chọn mẫu máy dập CNC phù hợp với thực tiễn sản xuất ở Việt Nam

- Phân tích và lựa chọn sơ đồ nguyên lý, sơ đồ động của máy dập CNC

- Thiết kế một số bộ phận chính của hệ thống cơ khí

- Thiết kế hệ thống điều khiển

- Nghiên cứu tích hợp máy dập CNC với bộ phần mềm sắp xếp tối ưu

4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là máy dập CNC cắt vật liệu giày dép dạng tấm hoặc cuộn

có chiều rộng cố định Vật liệu giày dép được đề cập đến trong là các vật liệu như cao

su, nhựa, vải, simili, EVA, …, không áp dụng cho vật liệu da

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nội dung nêu trên, có thể sử dụng một số phương pháp nghiên cứu và phần mềm sau đây:

- Phương pháp thiết kế ngược: trên cơ sở tham khảo các máy dập CNC cắt vật liệu giày dép của nước ngoài, thiết kế máy dập CNC phù hợp với thực tiễn sản xuất

ở Việt Nam

- Phương pháp thiết kế đồng thời: thiết kế đồng thời các cụm máy và tích hợp lại thành máy hoàn chỉnh để rút ngắn thời gian

- Các phần mềm Inventor và Ansys trong quá trình tính toán thiết kế

6 Ý nghĩa khoa học của luận văn

Kết quả khoa học của luận văn bao gồm: Máy dập được điều khiển số CNC và được tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu để cắt vật liệu giày dép với phần bỏ đi là nhỏ nhất

7 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

Máy được thiết kế, chế tạo và có thể đưa vào ứng dụng trong thực tiễn sản xuất tại một số công ty sản xuất giày dép nhằm năng cao năng suất cắt và tiết kiệm vật liệu Trên cơ sở các mục đã trình bày, nội dung của luận văn sẽ thể hiện ở các chương

kế tiếp

TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY DẬP CẮT

VẬT LIỆU GIÀY DÉP

Chương này trình bày tổng quan về các loại máy dập cắt vật liệu giày dép trên thế giới và Việt Nam Tuy nhiên để hiểu hơn về các loại máy dập cắt thì trước tiên cần tìm hiểu về qui trình công nghệ sản xuất giày dép

1.1 Qui trình công nghệ sản xuất giày dép

Giày được chia ra làm nhiều loại: giày thể thao, giày nam, giày nữ… nhưng nhìn chung qui trình công nghệ và thiết bị gia công các loại giày khác nhau thì không khác nhau nhiều lắm

Đầu tiên đế ngoài, đế trong và mũ giày được gia công riêng biệt nhau, tiếp đến đế trong và mũ giày được ráp lại với nhau, sau đó là dán đế ngoài vào, cuối cùng giày được làm sạch và đóng gói Trình tự các công việc và những thiết bị sản xuất giày dép điển hình được trình bày như ở bảng 1

Bảng 1.1: Trình tự các công việc và những thiết bị sản xuất giày dép điển

hình

Định hình gót Máy định hình gót Cắt đế trong và miếng lót đế - Máy dập thuỷ lực đầu di

rồi dán lại với nhau

Máy bôi keo tổng hợp

Đế trong

- Máy dập thuỷ lực đầu búa quay

- Máy dập thuỷ lực kiểu bàn Cắt các mặt nghiêng của phần mũi

và gót

Máy cắt mặt nghiêng

Dán lớp đế cao su_eva và ép cho hai lớp dính chặt

Máy ép đế

Đế ngoài

Bôi keo lên đế trong và mũ giày Máy bôi keo tổng hợp

Ráp đế trong và mũ giày vào khuôn Máy lắp chi tiết vào khuôn

Ráp đế trong

và mũ giày

động Bôi keo và sấy khô đế ngoài - Máy bôi keo tông hợp

- Băng tải sấy kiểu đứng

- Máy tháo đinh

Từ bảng trên, có thể thấy quá trình sản xuất một đôi giày được thực hiện qua

các công đoạn khác nhau, trong đó có nhiều công đoạn liên quan đến cắt vật liệu

Vấn đề được đặt ra là cắt sao cho hệ số sử dụng vật liệu là lớn nhất hay phần vật

liệu bỏ đi là ít nhất Để thực hiện được điều đó trong luận văn này đề xuất cấu hình

hệ thống CAD/CAM như hình 1.1

(1) hoặc là tập tin chứa tập hợp điểm từ bộ số hóa (2) (Bộ số hóa có nhược điểm

là giá thành cao, khó bảo trì và sau khi thu thập dữ liệu phải trải qua giai đoạn làm trơn biên dạng chi tiết Trong khi đó máy quét có ưu điểm rẻ tiền và phổ biến) Dữ liệu đầu vào sau khi được xử lý bởi phần mềm số hóa đường biên chi tiết (3) sẽ trở thành tập hợp điểm liên tục thể hiện đường biên chi tiết Đường biên chi tiết sau khi số hóa sẽ được đưa vào phần mềm nhân ni (4) và phần mềm sắp xếp sơ đồ cắt (5) Ở bước này, chi tiết giày dép sẽ được nhân ni để có kích thước mong muốn và sắp xếp vào tấm vật liệu sao cho tiết kiệm nguyên vật liệu nhất Dữ liệu được chuyển đến máy tính trung tâm (6) Máy tính (6) kết hợp với phần mềm điều khiển máy dập cắt (7) truyền dữ liệu đến bộ điều khiển CNC (8) nhằm điều khiển máy dập cắt (9)

(9) Máy dập cắt

(10) Chi tiết giày dép được cắt theo sơ đồ cắt có hiệu quả sử dụng vật liệu cao

(3) Phần mềm số hóa

đường biên chi tiết

(4) Phần mềm nhân ni

Ở nước ta, đặc biệt là tại TP Hồ Chí Minh, do sự phát triển của ngành giày dép trong những năm gần đây, việc trang bị các thiết bị máy móc hiện đại và bộ phần mềm phù hợp để phục vụ sản xuất là một nhu cầu hết sức cấp bách của các nhà máy giày Tuy nhiên, việc nhập máy từ nước ngoài thường chỉ có thể thực hiện được ở các nơi có liên doanh với nước ngoài, còn đối với đại bộ phận còn lại thì đó là một việc làm hết sức tốn kém, không khả thi Từ đó nảy sinh một nhu cầu trên thị trường ngành giày dép là chế tạo máy gia công giày dép tích hợp được với

bộ phần mềm nhân ni và sắp xếp mang nhãn hiệu Việt Nam, đạt yêu cầu kỹ thuật, bền, chất lượng bảo đảm và đặc biệt là giá thành hợp lý với khách hàng trong nước Trong các loại thiết bị gia công trong ngành giày dép, máy cắt các chi tiết giày dép, trong đó có máy dập cắt, là phổ biến và chiếm một số lượng lớn trong các dây chuyền sản xuất Để hiểu hơn về các loại máy dập cắt này, trước tiên cần tìm hiểu tổng quan về chúng

1.2 Tổng quan về các loại máy dập cắt được sử dụng trong ngành sản xuất giày dép trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy dập cắt với các hình dạng khác nhau, nhưng nhìn chung chúng có thể được phân thành các loại sau:

1.2.1 Máy dập cắt truyền thống

Máy có công dụng dập cắt các loại vật liệu như cao su, vải, simili, EVA… Lực dập của máy được tạo ra nhờ hệ thống thủy lực Đầu dập có nhiều hình dạng khác nhau, có thể là dạng búa quay quanh trục, dạng di động trên trục hay đầu dập dạng bàn Các mục sau sẽ giới thiệu một số kiểu máy dập cắt truyền thống cùng các hình ảnh đi kèm, các thông số kỹ thuật sẽ được thể hiện trong phụ lục 1

1.2.1.1 Máy dập cắt kiểu đầu búa quay (hình 1.2, 1.3)

Loại máy này có kết đơn giản và mức độ tự động hoá không cao, máy có 2 nút nhấn điều khiển chuyển động dập cắt và sử dụng các loại dao cắt có chiều cao khác nhau Máy đuợc dùng để cắt những tấm vật liệu khổ nhỏ đặc biệt là các tấm giả da

Chengfeng (Đài Loan)

Hình 1.2: Máy dập cắt kiểu đầu búa quay của hãng Chenfeng

Bên cạnh hãng Chengfeng, các hãng khác cũng sản xuất loại máy này, điển hình như máy của hãng Atom (Ý), được thể hiện ở hình 1.3

Hình 1.3: Máy dập cắt kiểu đầu búa quay của hãng Atom

quay, còn có loại máy dập cắt kiểu đầu di động như được giới thiệu ở mục 1.2.1.2

1.2.1.2 Máy dập cắt kiểu đầu di động (hình 1.4, 1.5)

Có nhiều hãng khác nhau sản xuất loại máy này, nhưng nhìn chung chúng có hình dáng gần giống nhau Hình 1.4 và hình 1.5 thể hiện hai kiểu máy điển hình của loại máy này do hai hãng khác nhau sản xuất

Hình 1.4: Máy dập cắt kiểu đầu di động của hãng Atom

Ở loại máy này người công nhân di chuyển đầu dập đến vị trí thích hợp và ấn nút điều khiển để đầu dập thực hiện chuyển động dập cắt Đầu dập được thiết kế

có độ cứng vững cao Máy có tính linh hoạt và năng suất cao hơn so với máy dập kiểu đầu búa quay Hình 1.5 thể hiện máy dập cắt đầu di động điển hình của hãng Sysco (Đài Loan)

Hình 1.5: Máy dập cắt kiểu đầu di động của hãng Sysco

Ngoài hai loại máy trên, mục 1.2.1.3 sẽ trình bày một loại máy khác, đó là máy dập cắt kiểu bàn

1.2.1.3 Máy dập cắt kiểu bàn (hình 1.6, 1.7, 1.8)

Loại máy này có đầu dập lớn tạo ra vùng cắt lớn, nên không cần điều chỉnh

vị trí đầu dập như máy có đầu dập di động Hình 1.6 thể hiện máy dập cắt kiểu bàn điển hình của hãng Chengfeng (Đài Loan)

Hình 1.6: Máy dập cắt kiểu bàn của hãng Chenfeng

Loan)

Hình 1.7: Máy dập cắt kiểu bàn của hãng Sysco

Bên cạnh hai hãng trên, một số hãng khác cũng sản xuất loại máy này Hình 1.8 thể hiện máy dập cắt kiểu bàn điển hình của hãng Atom (Ý)

Hình 1.8: Máy dập cắt kiểu bàn của hãng Atom

Bên cạnh các loại máy dập cắt truyền thống được trình bày ở các mục trên, ngành sản xuất giày dép trên thế giới còn sử dụng các loại máy dập cắt NC Các loại dập dập cắt NC này sẽ được trình ở mục 1.2.2

1.2.2 Máy dập cắt NC (hình 1.9, 1.10, 1.11)

được điều khiển số nên đạt được độ chính xác và tính linh hoạt cao Máy sử dụng

hệ thống thuỷ lực nên kết cấu nhỏ nhưng tạo ra lực dập lớn Đầu dập di chuyển linh hoạt nên năng suất cao Máy có độ tin cậy và khả năng bảo trì cao

Hiện nay loại máy này phải nhập từ nước ngoài và chưa được sản xuất tại Việt Nam Trên thế giới loại máy này được sản xuất bởi một số hãng khác nhau, điển hình như máy của các hãng sau:

*Máy dập cắt NC của hãng Atom (Ý):

Hình 1.9 thể hiện máy dập cắt NC điển hình của hãng Atom

Hình 1.9: Máy dập cắt NC của hãng Atom

*Máy dập cắt NC của hãng Sysco (Đài Loan):

Hình 1.10 thể hiện máy dập cắt NC điển hình của hãng Sysco

Hình 1.10: Máy dập cắt NC của Hãng Sysco

*Máy dập cắt NC của hãng Chengfeng (Đài Loan):

Hình 1.11 thể hiện máy dập cắt NC điển hình của hãng Chengfeng

Hình 1.11: Máy dập cắt NC của hãng Chengfeng

nay ngành sản xuất giày dép trên thế giới còn sử dụng các loại máy dập cắt CNC Mục 1.2.3 sẽ trình bày về loại máy này

1.2.3 Máy dập cắt CNC (hình 1.12, 1.13, 1.14, 1.15):

Loại máy này có thể dập cắt tự động vật liệu dạng tấm hay cuộn, đầu dập được di chuyển theo phương ngang còn vật liệu được di chuyển theo phương dọc Đầu dập được thiết kế vừa có khả năng tạo ra lực dập theo phương thẳng đứng vừa

có thể chuyển động xoay quanh trục Một chương trình được đưa vào từ máy tính

có thể điều khiển toàn bộ hoạt động của máy Máy được dùng để cắt hầu hết các loại nguyên liệu như: vải, cao su, nhựa, simili, giấy,…

Chương trình cắt có thể được nạp vào máy qua mạng hay đĩa dữ liệu Nhờ có chương trình sắp xếp tối ưu nên việc cắt trên máy này làm tiết kiệm nguyên vật liệu (có thể từ 10%-20%) và tăng năng suất (có thể gấp 10 lần so với máy dập cắt truyền thống) Trên thế giới loại máy này được sản xuất bởi một số hãng khác nhau, điển hình như máy của hai hãng sau:

*Máy của hãng Sysco:

Hình 1.12 và 1.13 thể hiện hai kiểu máy dập cắt CNC điển hình của hãng Sysco

Hình 1.13: Máy dập cắt CNC kiểu CPC-CB25 của hãng Sysco

*Máy của hãng Atom:

Hình 1.14 và 1.15 thể hiện hai kiểu máy dập cắt CNC điển hình của hãng Atom

Hình 1.15: Máy dập cắt CNC kiểu S530CN của hãng Atom

Qua các nội dung đã được trình bày, có thể thấy máy dập cắt trên thế giới

đa dạng về chủng loại lẫn kiểu dáng sản phẩm Đặc biệt, máy dập cắt CNC là loại máy có khả năng tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu, nhờ đó có thể tiết kiệm nguyên vật liệu và tăng năng suất trong quá trình cắt vật liệu giày dép Vì những

ưu điểm đó nên cần phải tìm hiểu về tình hình chế tạo loại máy này ở Việt Nam

1.3 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy dập cắt CNC cho ngành giày dép tại Việt Nam

Hiện nay những đơn vị nghiên cứu vấn đề này chưa nhiều Những bước đi đầu tiên trong việc nghiên cứu chế tạo máy dập cắt CNC cho ngành giày dép được thực hiện trong đề tài nghiên cứu khoa học (NCKH) cấp trường “Hợp lý hóa việc cắt vật liệu trong ngành giày dép” do TS Phạm Ngọc Tuấn, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, chủ trì, từ 1993 đến 1995, trong đó những vấn đề

bước đầu định hình những nội dung cần giải quyết

Nối tiếp việc nghiên cứu này là đề tài khoa học cơ bản cấp Nhà Nước “Tối

ưu hóa các bài toán sắp xếp” do cùng tác giả chủ trì, từ 1996 đến 1997, trong đó các bài toán sắp xếp sơ đồ cắt trong những lĩnh vực sản xuất công nghiệp cơ khí, may, giày dép, chế biến gỗ đã được xác định với một số phương hướng giải quyết Song song đó là đề tài NCKH cấp Thành phố Hồ Chí Minh: “Nghiên cứu phát triển các dây chuyền công nghệ và thiết bị gia công giày dép” do TS Phạm Ngọc Tuấn, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM chủ trì, từ 1996 đến

1999 Trong thời gian này đã có hơn 30 chủng loại thiết bị, trong đó có máy dập cắt thủy lực, với hơn 100 thiết bị được chuyển giao cho hơn 35 doanh nghiệp sản xuất giày dép Cho đến nay nhóm đề tài đã phối hợp với thành viên trong nhóm đề tài, Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn (TNHH) Cơ khí Tân Hiệp Lực phát triển hơn

50 loại thiết bị gia công giày dép, chuyển giao hơn 1.000 thiết bị cho khoảng 500 công ty, cơ sở sản xuất giày dép Công ty TNHH Cơ khí Tân Hiệp Lực đã nhận được nhiều bằng khen, giấy khen về thành tích đưa các thiết bị gia công giày dép tham gia các Chợ Công nghệ và Thiết bị (Techmart) do Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM và Bộ Khoa học và Công nghệ tổ chức, vừa nhận Cúp vàng Techmart 2007 cho sản phẩm “Máy dập cắt thủy lực 4 trụ” do Bộ Khoa học và Công nghệ trao tặng

Mặc dù hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh có Công ty TNHH Tân Hiệp Lực và một số đơn vị có qui mô nhỏ khác chuyên chế tạo nhiều loại máy gia công giày dép, trong đó có một số loại máy dập cắt Hình 1.16 và 1.17 thể hiện các máy dập cắt mà công ty TNHH Tân Hiệp Lực đang sản xuất

Hình 1.16: Máy dập cắt kiểu đầu di động của công ty Tân Hiệp Lực Loại máy dập cắt kiểu đầu di động này có chức năng tương tương với các máy cùng loại đã được trình bày ở mục 1.2.1.2 Ngoài ra công ty Tân Hiệp Lực còn sản xuất loại máy dập cắt kiểu bàn Loại máy này được thể hiện ở hình 1.17

Hình 1.17: Máy dập cắt kiểu bàn của công ty Tân Hiệp Lực

cùng loại đã được trình bày ở mục 1.2.1.3

Tuy nhiên các máy mà công ty chế tạo đa số là máy dập cắt thủy lực thông thường, chưa có khả năng kết hợp với các phần sắp xếp tối ưu để tự động dập cắt các chi tiết giày dép Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế máy dập cắt CNC có khả năng tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu là hết sức cần thiết, để từ đó có thể chế tạo được máy nhằm tiết kiệm vật liệu và tăng năng suất trong quá trình cắt vật liệu giày dép, qua đó giảm được giá thành sản xuất và nâng cao được khả cạnh tranh của giày dép Việt Nam trên thị trường thế giới

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MẪU MÁY DẬP CNC PHÙ HỢP

VỚI THỰC TIỄN SẢN XUẤT Ở VIỆT NAM

Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy dập CNC với các đặc tính khác nhau Vì vậy việc phân tích mẫu máy của các hãng có tiếng trên thế giới để xác định mẫu máy phù hợp với thực tiễn sản xuất ở Việt Nam là rất cần thiết

2.1 Phân tích mẫu máy của các hãng có tiếng trên thế giới

Để đưa ra mẫu máy phù hợp với thực tiễn của Việt Nam, ngoài việc nghiên cứu hiện trạng sản xuất và nhu cầu của các doanh nghiệp trong nước thì việc nghiên cứu và phân tích mẫu máy của các nhà cung cấp có tiếng trên thế giới là rất cần thiết Về hiện trạng và nhu cầu sản xuất của các doanh nghiệp cũng như thực trạng chế tạo máy dập CNC ở Việt Nam đã được đề cập trong nội dung của phần mở đầu và chương tổng quan Vì vậy mục này sẽ trình bày các nội dung liên quan đến phân tích mẫu máy của các nhà cung cấp có tiếng trên thế giới Các đặc điểm và thông số kỹ thuật của một số mẫu máy dập CNC từ các hãng khác nhau trên thế giới được trình bày ở bảng 2.1 Mặc

dù có nhiều kiểu máy khác nhau nhưng nhìn chung các kiểu đó có nhiều điểm giống nhau, và được điển hình bởi các kiểu máy trong bảng sau:

Bảng 2.1 Đặc điểm và thông số kỹ thuật một số mẫu máy dập CNC của các hãng khác nhau trên trên thế giới

TT Hãng (nước),

Lực cắt 25, 30, 70 tấn Kích thước

Góc xoay

Tốc độ di chuyển ngang của đầu dập

400 mm/sec

Tốc độ di chuyển xuống của đầu dập

150 mm/sec

Tốc độ di chuyển lên

- Đầu dao có thể xoay được

- Bảo vệ an toàn bằng cảm biến quang

- Thích hợp cho các vật liệu tấm, vật liệu cuộn

băng tải cấp liệu tự động

Không đề cập

Lực cắt 25, 28, 35 tấn Kích thước

đầu dập 500 x 500 mm 600 x 600 mm

vùng dập (tối thiểu) Không đề cập

- Thích hợp cho cả vật liệu

chuyển ngang của đầu dập Tốc độ di chuyển xuống của đầu dập

420 mm/sec

Tốc độ di chuyển lên

dập

353 mm/sec

Không gian máy

3200x4200x2400

mm

- Có thể tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu để tiết kiệm vật liệu khi dập cắt

băng tải cấp liệu tự động

366 mm/sec

Lực cắt 25, 30, 40,70 tấn Kích thước

vùng dập (tối thiểu)

500×1800 mm

Góc xoay

Tốc độ di chuyển ngang của đầu dập

- Đầu dập cắt được dẫn động bởi hệ thống vít me bi cho phép dừng chính xác tại ví trí dập cắt thích hợp

- Có thể tích hợp với phần mềm Tốc độ di 150 mm/sec

chuyển xuống của đầu dập Tốc độ di chuyển lên

chi phí vật liệu

băng tải cấp liệu tự động

Không đề cập

Lực cắt 25, 30 tấn Kích thước

vùng dập (tối thiểu) 500×1800 mm

Góc xoay

Tốc độ di chuyển ngang của đầu dập

- Có thể tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu cho phép đạt được hiệu quả sử dụng vật liệu cao nhất, có thể tiết kiệm 20%

chi phí vật liệu

- Có hệ thống cung cấp vật liệu tùy chọn kèm theo, cho phép tự động dập cắt theo sơ đồ cho tất

cả các ngành công nghiệp khác nhau

Tốc độ di chuyển xuống của đầu dập

150 mm/sec

Tốc độ di chuyển lên

dập

170 mm/sec

Không gian máy

700×2400×2200

mm

băng tải cấp liệu tự động

Không đề cập

Lực cắt 16, …, 200tấn Kích thước

đầu dập 450 x 450, …, 1000 x 1000 mm

vùng dập (tối thiểu)

- Cung cấp vật liệu bằng băng tải hoặc bàn cấp liệu

- Thích hợp cho cắt vật liệu

xuống của đầu dập

Không đề cập

Tốc độ di chuyển lên

Góc xoay

Tốc độ di chuyển ngang của đầu dập

Không đề cập

Tốc độ di chuyển xuống của đầu dập

- Thích hợp cho dập cắt vật liệu cuộn

Tốc độ di chuyển lên

dập

Không đề cập

Không gian máy

2200×700×2000

mm

băng tải cấp liệu tự động

Không đề cập

2.2 Xác định các đặc điểm của máy

Sau khi tham khảo các đặc điểm của các hãng chế tạo máy dập CNC có tiếng trên thế giới, các đặc điểm của máy cần thiết kế được xác định như ở bảng 2 Các mẫu máy được đánh số 1, 2, 3, 4, 5, 6 tương ứng số thứ thự các mẫu máy được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.2 So sánh và lựa chọn các đặc điểm của máy

Mẫu máy Đặc điểm

1 2 3 4 5 6

Máy thiết kế

Trên cơ sở bảng 2.2, máy được thiết kế sẽ có những đặc điểm sau:

- Có thể dập được các loại vật liệu ở dạng tấm hoặc cuộn, có chiều rộng cố định

- Có thể cắt theo sơ đồ cắt tối ưu nhằm tiết kiệm vật liệu

- Có khả năng lưu trữ các chương trình đã có sẵn

- Đầu dao có thể xoay được 3600

- Có khả năng cố định vật liệu chính xác trong quá trình dập cắt

- Có thể tích hợp với phần mềm sắp xếp tối ưu để có thể đạt được hiệu quả sử dụng vật liệu cao nhất trong quá trình cắt vật liệu

- Đảm bảo khả năng an toàn cho người vận hành

2.3 Xác định các thông số kỹ thuật của máy

Trên cơ sở tham khảo các máy có chất lượng và trình độ khoa học và công nghệ tiên tiến của nước ngoài (Mỹ, Đức, Ý, Đài Loan, Trung Quốc), thông số kỹ thuật máy thiết kế sẽ được so sánh và lựa chọn như ở bảng 2.3 Các mẫu máy được đánh số 1, 2,

3, 4, 5, 6 tương ứng số thứ thự các mẫu máy được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.3 So sánh và lựa chọn các thông số kỹ thuật của máy thiết kế

Các mẫu máy Thông số

Máy thiết kếLực cắt tấn 25, 30, 70 25, 28, 35 25, 30, 40,70 25, 30 16, …, 200 30 30

- Lực dập cắt của máy cần đạt 30 tấn, so với lực dập cắt của các loại máy dập cắt có đầu di động của nước ngoài là trong khoảng 25 ÷ 200 tấn

- Kích thước đầu dập là (500 x 500) mm, so với kích thước các đầu dập cắt của máy nước ngoài trong khoảng (500 x 500) mm đến (600 x 600) mm

- Bề rộng vùng dập tối thiểu là1700 mm, để đảm bảo chiều rộng tối đa của vật liệu cắt dạng tấm hoặc dạng cuộn là 1600 mm

- Góc xoay dao cần đạt 00 ÷ 3600, để cho phép dao cắt có thể xoay mọi góc độ

- Tốc độ di chuyển đầu dập cần đạt 400 mm/s và tốc độ băng tải cần đạt 300 mm/s nhằm đảm bảo năng suất của máy tối thiểu là 8000 lần dập/ 08 giờ so với năng suất thủ công hiện nay vào khoảng 600 ÷ 800 lần dập/ 08 giờ

Với các đặc điểm và thông số kỹ thuật như trên, dự kiến máy sẽ giúp tiết kiệm từ 10% đến 20% vật liệu, đồng thời giúp tăng năng suất cho quá trình dập cắt

2.4 Kết luận

Trên cơ sở phân tích mẫu máy của các hãng có tiếng trên thế giới, các đặc điểm và thông số kỹ thuật của máy cần thiết kế đã được lựa chọn Từ các đặc điểm và thông số

kỹ thuật đó, có thể tiến hành thiết kế các sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động cho máy Từ

đó có thể so sánh và lựa chọn sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động cho máy cần thiết kế Nội dung này sẽ được trình bày cụ thể ở chương 3