Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Sau khi phôi được cho vào phễu rung thì phễu rung hoạt động và đưa phôi từ từ di chuyên lên, chạy qua cơ cấu loại bỏ các phôi sai để đi vào 1 đường dẫn đến đầu 1 xi lanh đẩy đai ốc vào m

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Sinh viên thực hiện: TRẦN ĐÌNH CHUNG

Đà Nẵng, 2019

TÓM TẮT

Tên đề tài : Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Sinh viên thực hiện : Trần Đình Chung

Số thẻ SV : 101140217 Lớp : 14C1VA

Hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động bao gồm hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung điện từ và hệ thống taro đi ốc tự động sử dụng mũi taro chuôi cong Sau khi phôi được cho vào phễu rung thì phễu rung hoạt động và đưa phôi từ từ di chuyên lên, chạy qua cơ cấu loại bỏ các phôi sai để đi vào 1 đường dẫn đến đầu 1 xi lanh đẩy đai ốc vào mũi taro để taro ren Sau khi taro hoàn thành thì đai ốc tự động chạy theo chiều dài của mũi taro chuôi cong ra khỏi máy và đến nơi tập kết sản phẩm Mũi taro ở đây được gắn vào trục chứa dao trong cụm máy gồm có động cơ quay làm trục quay, từ đó có thể taro được đai ốc mà không cần đổi chiều quay của động cơ khi đai ốc tự động chạy vào trục chứa dao rồi ra nơi tập kết

DUT.LRCC

i DUT.LRCC

Họ tên sinh viên: Trần Đình Chung Số thẻ sinh viên: 101140217

Lớp: 14C1VA Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ khí chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Taro đai ốc M14

Năng suất 5000ct/ca

Phễu rung điện từ, xi lanh thủy lực

Động cơ công suất 0.78kW – số vòng quay 1370 v/ph

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lý thuyết:

- Tổng quan về các phương pháp cấp phôi và taro đai ốc tự động

- Cơ sở lý thuyết về các phương pháp cấp phôi và taro đai ốc tự động

Tính toán:

- Tính toán năng suất làm việc của máy

- Tính toán hệ thống cấp phôi

- Thiết kế cụm dao

Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục chứa dao

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Gồm 7 bản vẽ A0: 1 bản vẽ sơ đồ nguyên l

2 bản vẽ mô hình tổng quát

3 bản vẽ trục chứa dao

1 bản vẽ quy trình công nghệ gia công trục chứa dao

5 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Tùy

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./2019

7 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./2019

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

DUT.LRCC

ii

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão Nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật đã và đang được ứng dụng vào thực tiễn và đem lại những lợi ích to lớn, tạo ra nhưng bước ngoặt cho nền công nghiệp Ngày nay, cơ khí truyền thống đã và đang được thay thế bởi các hệ thống máy móc thông minh và linh hoạt

Với Việt Nam, cơ khí tự động hoá ngày càng được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất trong các nhà máy Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu và nâng cao trình độ

hiểu biết từ đó áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế, em đã thực hiện đề tài : Tính

toán, thiết kế hệ thống cấp phôi và taro ren đai ốc

Sản phẩm làm ra là sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và triển khai thực tế

Để thực hiện đề tài này em đã đi từ cơ khí, tự động hoá , đó là tính chất của chuyên ngành đào tạo Cơ khí chế tạo máy tại ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Để nghiên cứu thiết kế thành công máy taro ren tự động trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nghiên cứu và giải quyết các vấn đề sau:

- Tìm hiểu một số mẫu máy,sản phẩm : kết cấu cơ khí (hệ thống cấp phôi tự động, thanh truyền và dao cắt)

- Phân tích và xây dựng kết cấu máy, Tính toán thiết kế hệ thống

- Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

Trong quá trình hoàn thành sản phẩm , em còn thiếu kiến thức thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của

các thầy cô và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Tùy đã tận tình hướng dẫn và giúp

đỡ em hoàn thành tốt đề tài này Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ

Khí đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

DUT.LRCC

iv

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án i

Lời nói đầu và cảm ơn ii

Lời cam đoan liêm chính học thuật iii

Mục lục iv

Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÔI VÀ TARO ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 1

1.1 H Ệ THỐNG CẤP PHÔI ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động 2

1.1.3 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động 2

1.1.4 Một số hệ thống cấp phôi tự động 3

1.1.4.1 Hệ thống cấp phôi tự động băng tải 3

1.1.4.2 Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn 4

1.1.4.3 Hệ thống cấp phôi bằng robot 5

1.1.4.4 Hệ thống cấp phôi rung động 5

1.2 H Ệ THỐNG TARO ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 6

1.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống taro ren tự động 7

1.2.2 Cấu tạo của hệ thống taro ren tự động 7

1.2.3 Một số cơ cấu taro ren tự động 7

1.2.3.1 Động cơ đảo chiều 7

1.2.3.2 Cơ cấu động cơ không đảo chiều 9

CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 10

2.1 C Ơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI RUNG ĐỘNG ĐIỆN TỪ 10

2.1.1 Nguyên lý cấp phôi tự động 10

2.1.2 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động 12

2.1.2.1 Cấu tạo cơ cấu cấp phôi rung động 12

2.1.2.2 Cơ cấu máng dẫn phôi 17

2.1.2.3 Cơ cấu đinh hướng phôi 18

2.2 C Ơ SỞ LÝ THUYẾT CỤM TARO 19

DUT.LRCC

v

2.2.1 Nguyên lý hoạt động 19

2.2.2 Cấu tạo 20

CHƯƠNG 3: :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO ĐAI ỐC M14 TỰ ĐỘNG 21

3.1 T ÍNH TOÁN NĂNG SUẤT LÀM VIỆC CỦA MÁY 21

3.1.1 Tính toán tốc độ cắt ren khi taro 21

3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI 22

3.2.1 Tính toán thiết kế phễu 23

3.2.1.1 Xác định các thông số hình học của phễu: 23

3.2.1.2 Xác định khối lượng của phễu 24

3.2.1.2.1 Khối lượng phần phễu trên 24

3.2.1.2.2 Khối lượng phần đế dưới: 26

3.2.1.3 Xác định mômen tác dụng lên phễu: 28

3.2.2 Xác định chế độ chuyển động của chi tiết: 29

3.2.2.1 Tính lò xo: 29

3.2.2.2 Tính nam châm điện: 33

3.2.2.3 Kiểm tra độ bền của chân (lò xo lá) 36

3.2.2.4 Xác định kích thước của đế 36

3.2.2.5 Xác định kích thước của giảm chấn cao su 37

3.2.2.6 Xác định tần số dao động: 38

3.2.3 Tính toán máng dẫn phôi: 40

3.2.4 Thiết kế tính toán hệ thống loại phôi và sủa phôi đúng 41

3.2.5 Thiết kế máng dẫn phôi 42

3.3 T HIẾT KẾ CỤM DAO 43

3.3.1 Gia công ren bằng taro 43

3.3.1.1 Đặc diểm và khả năng công nghệ 43

3.3.1.2 Biên pháp nâng cao năng suất 43

3.3.2 Thiết kế cụm dao 44

3.3.2.1 Thiết kế mũi taro 44

3.3.2.2 Thiết kế cụm chứa dao 46

3.3.2.2.1 Tính toán phần trục chứa cụm dao 46

3.3.3 Thiết kế hệ thống dịch chuyển phôi 48

3.3.3.1 Bộ truyền đai thang 48

3.3.3.2 Tính toán xilanh 51

3.3.3.2.1 Lực 52

3.3.3.2.2 Tốc độ truyền động của xilanh 53

DUT.LRCC

vi

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC CHỨA

DAO 55

4.1 P HÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT 55

4.1.1 Tính công nghệ trong kết cấu 56

4.1.2 Xác định dạng sản xuất 57

4.1.3 Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công

còn lại 58

4.1.3.1 Nguyên công I: Dập phôi 58

4.1.3.2 Nguyên công II: Khỏa mặt đầu và khoan tâm 58

4.1.3.3 Nguyên công III: Tiện thô trục 40, 60, 120 64

4.1.3.4 Nguyên công IV: Tiện thô trục 60 66

4.1.3.5 Nguyên công V: Tiện tinh trục 60 120 và vát mép C0.5x450 68

4.1.3.6 Nguyên công VI : Tiện tinh trục 40, 60và vát mép C0.5x450 69

4.1.3.7 Nguyên công VII: Phay rãnh then 70

4.1.3.8 Nguyên công VIII: Khoan_Khoét lỗ 27 nhét dao 72

4.1.3.9 Nguyên công IX:Khoan_Khoét lỗ 27 nhét dao 73

4.1.3.10 Nguyên công X: Tổng kiểm tra 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DUT.LRCC

vii DUT.LRCC

1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÔI VÀ TARO

ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 1.1 Hệ thống cấp phôi đai ốc tự động

Vì thế quá trình cấp phôi là một trong nhưng yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt

để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi và phải được đặt trong từng điều kiện làm việc cụ thể của từng máy móc, thiết bị và công đoạn sản xuất Trong quá trình nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt được đó là hệ thống cấp phôi cần phải hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp phôi một cách kịp thời, chính xác về vị trí trong thời gian, đủ số lượng theo năng suất yêu cấu có tính đến lương dư trữ và thu nhận sản phẩm sau khi sản xuất xong một cách an toàn vỏ chính xác

Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng phổ biến với các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hơp cơ khí - điện, cơ khí- khí nén Với sự phát triển mạnh của lĩnh vực điều khiển tự động và Robot đó cho phép đưa vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiệu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các sản phẩm Đây là môt trong nhưng tính chất rất quan trong mà nhờ nó có

DUT.LRCC

2

thể áp dụng công nghệ tiện vào trong quá trình sản xuất dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà vẫn có thể mang lai hiệu quả kinh tế cao

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động

Phôi được đưa vào phễu máng phôi được kẹp chặt ép sát với thành phễu phần làm việc của phễu được thiết kế nghiêng để dưới tác dụng của các cơ cấu đưa phôi lên vị trí Trong qua trình dịch chuyển phôi sẽ dược đi qua các cơ cấu loại phôi sai và cơ cấu định hướng phôi, di chuyển phôi, cân chỉnh tốc độ phôi Những phôi đúng sẽ đi qua cơ cấu và đến cơ cấu bắt giữ phôi và đưa phôi vào vị trí máy gia công khi gia công xong phôi sẽ được đưa vào kho chưa phôi

1.1.3 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động

Để đảm bảo yêu cầu của một hệ thống cấp phôi tự động, có nghĩa là phải đảm bảo được việc cung cấp đủ về số lượng phôi cho máy công tác để hệ thống hoạt động một cách liên tục có tính điện lương dự trự, cấp phôi đúng thời điểm với độ chính xác về vị trí và định hướng trong tên gian với độ tin cậy cao Hệ thống cấp phôi đầy đủ cần phải

có các thành phần sau đây:

1.Phễu chứa phôi hoặc ổ chứa phôi

2.Mang dấn phôi

3.Cơ cấu định hướng phôi

4.Cơ cấu phần chia phôi

5.Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi

6.Cơ cấu bắt - nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công xong

DUT.LRCC

3

Mỗi một 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 mặt không gian và thời gian Tuy vậy cũng cần thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng phải có mặt đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể mà chỉ cần một số trong chúng Việc phân chia hệ thống thành các thành phần như trên cũng chỉ là tương đối vì người ta có thể kết hợp một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm về hình dạng, kích thước của phôi để giảm được kích thước khuôn khổ của hệ thống, làm cho việc thiết kế và chế tạo và lắp đặt đơn giản hơn

1.1.4 Một số hệ thống cấp phôi tự động

1.1.4.1 Hệ thống cấp phôi tự động băng tải

Nguyên lý: Phôi được di chuyển trên băng tải, băng tải chuyển động nhờ hệ thống quay đưa phôi đến vị trí đưa phôi vào gia công

Bố chí các hệ thống chỉnh phôi loại phôi khó khăn

Năng suất cấp phôi thấp

DUT.LRCC

4

Khó lắp đặt hệ thống loại phôi và sửa phôi đúng

Kết luận: thích hợp với quá trình gia công phôi chậm có dạng thanh dạng cuộn

1.1.4.2 Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

Nguyên lý: phôi được di chuyển đến vị trí gia công nhờ hệ thống quay liên tục của cụm con lăn

Hình 1 3:Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

Ưu điểm : cơ cấu cấp phôi tương đối đơn giản nhanh

Nhược điểm: khó lắp các cơ cấu loại phôi sai và sửa phôi đúng, không cung cấp được phôi có hình dạng nhỏ biên dạng phức tạp

Khó chuyển các phôi có kích thước và khối lượng quá lớn

DUT.LRCC

Có thể làm việc chính xác năng suất cao tương đương với nhiều người

Có thể làm việc trong môi trường khắc nghiệt mà con người không thể làm được Nhược điểm:

Giá thành lắp đặt vận hành lớn, yêu cầu có đội ngũ làm việc có trình độ cao

Giá thành sản phẩm cao nên chỉ phù hợp với các ngành có quy mô lớn yêu cầu độ

chính xác cao như hàng không…

1.1.4.4 Hệ thống cấp phôi rung động

Nguyên lý :Trong số các thiết bị cấp phôi dạng phễu, nhóm các thiết bị cấp phôi rung động có một vị trí rất quan trọng Dịch chuyển của phôi trong các thiết bị này được thực hiện nhờ lực quán tính và ma sát xuất hiện khi máng dẫn phôi có chuyển động rung Dẫn động của các thiết bị cấp phôi dạng này có thể là các đầu rung điện từ, bánh lệch tâm, khí nén hoặc thuỷ lực Thông dụng nhất là các đầu rung điện từ Chúng

DUT.LRCC

6

cho phép điều chỉnh vô cấp năng suất cấp phôi.Chi tiết từ phễu dịch chuyển đến vị trí

làm việc dọc theo máng và dưới tác động của trọng lực Nếu máng đã chứa đầy thì chi

tiết sẽ tự động dừng chuyển động và tự động dịch chuyển khi một chi tiết được cấp ra

ngoài thay đổi điện áp của biến thế tự ngẫu

Hình 1 5: Hệ thống cấp phôi rụng động

 Ưu điểm: cấp phôi rung động có kích thước nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt

Tốc độ chuyển phôi nhanh

Dễ dàng lắp đặt các cơ cấu định hướng phôi loại phôi sai và sửa phôi đúng

Có năng suất cấp phôi rất cao

Cung cấp được nhưng phôi có kích thước nhỏ có biên dạng phức tạp

Thích hợp trong các trường hợp chi thiết phôi gia công nhanh yêu cầu cấp phôi

liên tục

 Nhược điểm: chỉ phù hợp với các phôi có kích thước vừa và nhỏ

Cấu tạo tường đối phức tạp chi phí sản xuất cao

Kết luận: dựa trên đề tài được giao là taro tự động đai ốc M14 và dựa trên yêu

cầu năng suất cung cấp phôi 5000ct/ca ta lựa chon phương pháp cấp phôi bằng

phương pháp rung động diện từ

1.2 Hệ thống taro đai ốc tự động

 Khái niệm

DUT.LRCC

7

Quá trình sản xuất các sẩn phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bắng áp lực (như cán, uốn , Hiện nay, các quá dập, đột ), các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bố, vật liệu xây dựng, thực phẩm đều phát triển theo xu hướng tự động hoá ngày càng cao Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong thời gian theo đúng nhịp

và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy

Vì thế quá trình taro tự động là một trong nhưng yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu hệ thống taro ren tự động là giải quyết vấn đề taro ren một cách triệt

để về hoàn toàn tự động gia công nhanh chóng an toàn và tin cậy

Hiện tại gia công taro đai ốc tự động đang rất phát triển đang được đẩy cao, tất cả các quá trình thực hiện đều được nâng cao với sự phát triển mạnh của công nghệ tự động hóa máy móc và robot

1.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống taro ren tự động

Sau khi phôi được đưa từ máng dẫn xuống vị trí chờ, nhờ vào những cơ cấu đẩy phôi đẩy dao để thực hiện đưa phôi hoặc đưa dao để thực hiện quá trình taro ren Sau khi taro xong phôi sẽ được di chuyển để đưa vào kho chứa

1.2.2 Cấu tạo của hệ thống taro ren tự động

 Hệ thống taro ren gồm những bộ phận chính

- Cum chứa dao

- Cụm chứa phôi

- Hệ thống cơ khí dịch chuyển

- Hệ thống chuyển phôi vào kho chứa

1.2.3 Một số cơ cấu taro ren tự động

1.2.3.1 Động cơ đảo chiều

DUT.LRCC

8

Hình 1 6: Động cơ đảo chiều

Nguyên lý hoạt động: khi phôi đƣợc đƣa vào vị trí chờ gia công dao taro đang hoạt động sẽ di chuyển đến và gia công sau khi gia công xong dao sẽ đảo chiều và lui

về vị trí ban đầu phôi sẽ đƣợc di chuyển đến kho chứa

 Ƣu điểm: có các cơ cấu tự động và bán tự động để lựa chon phù hợp cho mô hình taro

 Nhƣợc điểm: động cơ đảo chiều dẫn đến tình trạng thay đội vận tốc động cơ đột ngột dẫn đến tuổi thọ của động cơ thấp

Khi đảo chiều đẫn đên thời gian dao thay đổi tốc độ và đảo chiều là thời gian thừa làm năng suất của hệ thống bị giảm không đƣợc cao

Khi dao đảo chiều đồng nghĩa với thiết kế cụm dao dịch chuyển , thời gian dao dịch chuyển chậm là tăng thời gian gia công

Tổng thể khi thời gian gia công cao tuổi thọ máy thấp làm gia thành sản phẩm cao không phù hợp

DUT.LRCC

9

1.2.3.2 Cơ cấu động cơ không đảo chiều

Nguyên lý hoạt động: sau khi phôi đƣợc đƣa vào vị trí chờ gia công sẽ có cơ cấu đẩy phôi vào vị trí dao đang hoạt động sau khi taro xong phôi sẽ đƣợc đẩy qua mũi taro vào chuôi dao và đƣợc đƣa vào kho chứa

 Ƣu điểm:

Tự động hóa hoàn toàn quá trình sản xuất không cần nhờ đến sự trợ giúp của công nhân

-Động cơ hoạt động ổn định, tuổi thọ động cơ cao

- Động cơ không đảo chiều dẫn đến giảm thời gian hành trình lùi dao của máy, tăng năng suất gia công

Gia công liên tục ít thời gian phụ

Kết luận: Dựa trên đề tài được giao là taro tự động đai ốc M14, năng suất cung cấp phôi 5000ct/ca ta lựa chọn phương pháp taro không đảo chiều

DUT.LRCC

10

CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO

ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 2.1 Cơ sở lý thuyết của hệ thống cấp phôi rung động điện từ

2.1.1 Nguyên lý cấp phôi tự động

 Đối với đồ án đó cho ta nghiên cứu Phễu cấp phôi kiễu rung động điện từ

Trong số các thiết bị cấp phôi dạng phễu, nhóm các thiết bị cấp phôi rung động có một vị trí rất quan trọng Dịch chuyển của phôi trong các thiết bị này được thực hiện nhờ lực quán tính và ma sát xuất hiện khi máng dẫn phôi có chuyển động rung Dẫn động của các thiết bị cấp phôi dạng này có thể là các đầu rung điện từ, bánh lệch tâm, khí nén hoặc thuỷ lực Thông dụng nhất là các đầu rung điện từ Chúng cho phép điều chỉnh vô cấp năng suất cấp phôi

Phễu cấp phôi rung động có đầu rung điện từ được thể hiện trên hình Thiết bị gồm phễu hình tròn, bên trong hoặc bên ngoài phễu có các máng lăn chạy theo đường xoắn vít với góc nghiêng  = 1o35’ Liên kết với phễu là ba cơ cấu treo, đặt nghiêng 250 so với mặt phẳng thẳng đứng Rung động được 3 nam châm điện tạo ra Nguồn cấp cho 3 nam châm điện này là nguồn xung một chiều được tạo thành bằng cách nắm 1/2 chu kỳ dòng xoay chiều Để đồng bộ hoạt động cả ba nam châm điện được nối song song, còn bộ nắn dòng mắc nối tiếp với chúng Tần số dao động - 3000 trong một phút Chi tiết từ phễu dịch chuyển đến vị trí làm việc dọc theo máng và dưới tác động của trọng lực Nếu máng đã chứa đầy thì chi tiết sẽ tự động dừng chuyển động

và tự động dịch chuyển khi một chi tiết được cấp ra ngoài Điều chỉnh năng suất của phễu bằng cách thay đổi điện áp của biến thế tự ngẫu Năng suất từ (4 - 120) chiếc/phút, công suất 50 oát Cũng có phễu cấp phôi loại này chỉ dùng một nam châm điện

DUT.LRCC

11

 Nguyên lý kết cấu

Hình 2 1: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu cấp phôi rung động

Hình 2 2: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cơ cấu cấp phôi rung động điện từ

Ba đầu rung điện từ được kẹp trên giá treo 5 Giá treo được gá trên thân 8 Cũng trên thân 8, người ta lắp ba giá đỡ 7 có các khối treo đàn hồi 6 với ngàm dùng để truyền dao động cho phễu Phễu gồm thùng chứa 1 có máng dẫn xoắn ốc làm bằng nhôm và thân 2 chế tạo từ tectôlit Các bộ giảm chấn cao su 9 dùng để cách ly rung động của phễu với chung quanh

DUT.LRCC

12

2.1.2 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động

2.1.2.1 Cấu tạo cơ cấu cấp phôi rung động

Hình 2 3:Cơ cấu cấp phôi rung động có đầu rung điện từ

1 Thùng chưa; 2 Thân thùng; 3 Ngàm; 4 Đầu rung điện từ; 5 Giá treo; 6 Khối

treo đàn hồi; 7 Giá đỡ; 8 Thân; 9 Cao su đàn hồi (giảm chấn)

 Vận tốc dịch chuyển yêu cầu của phôi trong máng dẫn được tính theo công thức sau:

 ph

yc Q l

V 

(3.4) Trong đó: Q: năng suất của cơ cấu

lph : chiều dài (hoặc đường kính phôi)

 : hệ số an toàn có tính đến độ không ổn định khi chuyển động, sai sót khi định hướng

DUT.LRCC

Trong đó: fmd: tần số giao động của máng dẫn; 535o

Các thông số hình học của thùng chứa trên phễu phụ thuộc vào góc nâng của máng dẫn , dung tích và tỷ lệ khối lượng giữa phần rung với đế

Thể tích thùng chứa của phễu sẽ điều hoà và bù trừ các hỏng hóc của máy, bảo đảm cho năng suất không đổi Trọng lượng của đế máy phải lớn hơn 5  7 lần so với trọng lượng phần rung Góc nghiêng của máng được xác định theo công thức sau:

D - đường kính trong của phễu

Biên độ dao động của máng dẫn khi vận tốc dịch chuyển phôi cho trước và số khối treo n = l sẽ được xác định theo công thức:

x n

.

.

14

Khi chọn khối treo, nên lưu ý để tần số dao động riêng của hệ lớn hơn tần số dao động của lực kích thích khoảng 10% Chiều dày a của các khối treo dạng tấm phẳng lắp ghép có thể xác định theo chiều dài và chiều rộng của chúng:

3 2

.372

1

b i n

3

3

l

i a b E x

a - chiều dầy của các khối treo (tính theo công thức 3.9)

i - số lò xo trong một khối treo

l - chiều dài lò xo

 lấy theo công thức (3.5)

Chúng ta hãy xem xét chuyển động của chi tiết trên máng ngang Khi sử dụng dẫn động điện từ, máng nhận được dao động điều hoà theo qui luật sau:

DUT.LRCC

 - biên độ dao động, mm

 = 2fm - Tần số dao động góc, 1/s

fm - Tần số dao động của máng, 1/s

t - Thời gian, tính theo giây s

Các lực tác động lên chi tiết nằm trên máng gồm: lực ma sát F, đây là lực cố gắng duy trì chuyển động của chi tiết cùng với máng; lực quán tính mjm; trọng lực mg

Hình 2 4: Sơ đồ tính toán cơ cấu cấp phôi rung động

Lực quán tính được tính như sau:

F = R. = (mg  mjmsin)

Trong đó:  - Góc nghiêng của giá đỡ phễu

R - Phản lực tác động lên máng

 - Hệ số ma sát tĩnh của phôi với máng

Khi phôi chuyển động về phía trước, tức là sang bên phải:

R = mg - mjmsin Do đó F = R. = (mg - mjmsin)

Điều kiện để chi tiết trượt sang phải so với máng là lực quá tính lớn hơn lực ma sát: mjmcos > (mg - mjmsin)

DUT.LRCC

16

Giá trị lớn nhất của gia tốc jm phụ thuộc vào biên độ dao động A Trên hình chỉ rõ

sự thay đổi của lực quá tính và lực ma sát theo gia tốc của máng hoặc biên độ dao động Gia tốc j+1 là gia tốc khi chi tiết bắt đầu dịch chuyển tương đối so với máng gọi

là gia tốc giới hạn và được xác định như sau :

1  



gm j

Có thể đánh giá chế độ chuyển động của chi tiết trên máng rung theo biên độ dao động trong mặt phẳng ngang Xmax Biên độ dao động của máng trong mặt phẳng này có thể được đo trực tiếp trên thiết bị rung Từ công thức gia tốc của máng trong mặt phẳng ngang:

2 cos

cos  X 

j m 

Hình 2 5: Quá trình thay đổi lực quán tính và ma sát khi thay đổi gia tốc

Biên độ tới hạn của dao động khi chi tiết trượt trên máng sẽ là:

j x

cos

cos cos

2 2 2

1 1

Khi máng thay đổi chiều chuyển động, tức là máng dịch chuyển sang phải hay phôi dịch chuyển sang trái, điều kiện để chi tiết trượt trên máng sẽ là:

mjmcos > (mg + mjmsin)

F DUT.LRCC

1  



gm j

Gia tốc tới hạn khi chi tiết bay lên rời khỏi máng là:

sin

2.1.2.2 Cơ cấu máng dẫn phôi

Theo STĐHQTSX ta có kích thước máng dẫn được theo công thức

a= 12+2

b=22+

DUT.LRCC

18

Trong đó: là khoảng cách chênh lệch đươc tra trong sách TDHQTSX

a chiều dày của máng dẫn

b chiều rộng máng dẫn

2.1.2.3 Cơ cấu đinh hướng phôi

Từ yêu cầu thực tiễn của đề tài, phôi đai ốc có kích thước

Hình 2 6:Chi tiết đai ốc M14

Phân tích chi tiết đai ốc có 3 trạng thái cơ bản :

Nằm đứng với chiều cao 25,4 và 22

Nằm ngang với chiều cao 12

Từ các trạng thái cơ bản của đai ốc ta lựa chọn và thiết kế 2 cơ cấu :

Cơ cấu loại bỏ phôi sai

Cơ cấu định hướng sửa đúng phôi

DUT.LRCC

19

Hình 2 7: Phễu rung

2.2 Cơ sở lý thuyết cụm taro

Từ kết luân chương 1 ta đã chọn phương án taro không đảo chiều

Sau quá trình tìm hiểu ta dùng taro bằng mũi taro chuôi cong

Mũi taro đuôi cong có đủ điều kiện đáp ứng được vấn đề đặt ra

Từ kết luân chương 1 ta đã chọn phương án taro không đảo chiều

2.2.1 Nguyên lý hoạt động

Mũi taro chuôi cong sẽ được định vị trong cụm chứa nhờ các đai ốc đã taro , khi

đai ốc được đưa đến vị trí chờ gia công sẽ được xilanh khí nén đẩy vào vị trí gia công,

taro xong đai ốc sẽ đẩy các đai ốc trước theo biên dạng của chuôi dao thoát ra ngoài

DUT.LRCC

20

2.2.2 Cấu tạo

Cấu tạo của cụm taro sẽ gồm 2 phần chính:

-Mũi taro chuôi cong M14

-Cụm đồ gá mũi taro

DUT.LRCC

21

CHƯƠNG 3: :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO ĐAI

ỐC M14 TỰ ĐỘNG 3.1 Tính toán năng suất làm việc của máy

3.1.1 Tính toán tốc độ cắt ren khi taro

(m/p) Trong đó:

Q=1.2

D đường kính ren S=0 35

Y=0.5 T=90

Trong đó: hệ sô phụ thuộc vào tính chất vật liệu=1[Bảng 5-1 STCNCTM2]

hệ số phụ thuộc vào tính chất vật liệu phần lưỡi cắt =1 [Bảng 5-6 STCNCTM2]

hệ số phụ thộc vào phương pháp cắt (dao được taro ren thô và tinh cùng 1 dào)



v=14(v/m)



(v/p) Chọn 0,7mm

Từ tính toán ta chon đk động cơ

Kiểu động cơ: 4A71B4Y3

Vận tốc 1370

 Phân phôi tỷ số truyền

Tính lại tỉ số truyền chung ut=nđc/nlv = 1370/318=4,3

Phân phối lại tỉ số truyền chọn

DUT.LRCC

3.2 Tính toán hệ thống cấp phôi

Năng suất của máy Qm =

= 85chi tiết / phút theo yêu cầu thiết kế

Cơ cấu cấp phôi rung động phải đảm bảo cấp phôi liên tục cho máy và phải đảm bảo năng suất công nghệ Qplớn hơn năng suất của máy Qm thường khoảng 5-10 lần: Chọn k=5

Qp = K1.Qm =5 85 = 425 (chi tiết / phút) Với k là hệ số tăng năng suất của máy

Vc=

=

= 53 (m/ phút) Trong đó: L -Chiều dài chi tiết (Cho L = 12mm)

DUT.LRCC

23

Vì phễu rung đa chức năng có khả năng vận chuyển nhiều dạng phôi khác nhau, tuy nhiên để thuận lợi cho việc tính toán, người thiết kế chọn phôi là phôi dạng ống đền

có đường kính 20mm

3.2.1 Tính toán thiết kế phễu

3.2.1.1 Xác định các thông số hình học của phễu:

Góc nâng lớn nhất θmax của máng dẫn phôi:

θmax = arctg (f12 tgα0) = arctg (0,42.tg210) ≈ 20

Trong đó: f1: Hệ số ma sát phôi thép trên máng thép

α0: Góc nghiêng tối ưu chân giá treo α0 = 210 (theo tài liệu tự động hóa quá trình sản xuất – GS-TS Trần Văn Địch- NXB Khoa Học Kĩ Thuật)

Bước xoắn t của máng dẫn phôi:

Với đường kính máng chứa chọn 230mm, chọn bước xoắn t = 28mm

Dung lượng E của phễu phải có khả năng chứa được lượng chi tiết đủ cho máng trong thời gian của máy dừng là 20 phút

E = Qm tmax = 426.60= 2160 chi tiết

tmax: Thời gian máy có thể dừng

Số chi tiết Z có khả năng được xếp thành một lớp trong phễu:

Số lớp n chi tiết có khả năng được xếp cùng lúc trong toàn bộ dung lượng của phễu:

n = =

= 22 lớp Chiều cao h của phễu:

H = n.hc + Δ = 22.10 + 30 = 250 mm Trong đó: hc: Chiều cao của chi tiết ( Chọn hc = 10mm)

Δ: Chiều cao dự phòng của phễu

DUT.LRCC

24

Tuy nhiên trong giới hạn đồ án tốt nghiệp nên chọn lớp n = 5 lớp, và chiều cao phễu là 140mm

Kết cấu của phễu đƣợc thiết kế nhƣ sau:

Hình 3 1: Kết cấu phễu rung

3.2.1.2 Xác định khối lƣợng của phễu

3.2.1.2.1 Khối lƣợng phần phễu trên

Hình 3 2: Phễu trên

DUT.LRCC

V : Thể tích phễu rung ( dm3 )

 : Khối lƣợng riêng của thép ( = 7,8 Kg/dm3 ) Vậy:

Mp = 1,48 * 7,8 ≈ 11,6 Kg DUT.LRCC

26

3.2.1.2.2 Khối lượng phần đế dưới:

Hình 3 3: Cấu tạo phễu dưới

Sử dụng công thức Massprop trong Autocad 2007 để tính thể tích phễu rung ở hình 10, ta được bảng sau:

Ta có thể tích phễu rung dưới là 2511591,3013 mm3 ≈ 2,51 dm3

DUT.LRCC

28

Mpd = V * Trong đó: Mpd : Khối lượng chi tiết ( Kg )

V : Thể tích phễu rung dưới( dm3 )

 : Khối lượng riêng của thép ( = 7,8 Kg/dm3 ) Vậy:

Mpd = 2,37 * 7,8 ≈ 18,5 Kg

Tổng khối lượng phễu rung:

Mpd = Mpt + Mpd = 11,6 + 18,5 = 30,1 Kg

3.2.1.3 Xác định mômen tác dụng lên phễu:

Chuyển động của phễu là tổng hợp của 2 chuyển động: chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng và chuyển động quay quanh một trục tưởng tượng oz thẳng đứng đi qua tâm phễu

Mômen quán tính quanh trục oz: J = Jp + Jo

 J p : Mômen quán tính phễu trên:

r R

m r 

2

) (R2 r2

2

) ( 2

r

m dd

DUT.LRCC

γm: Tần số dao động của máng (Chọn γm = 60Hz)

f1: Hệ số ma sát khi phôi thép trƣợt trên máng thép

Ky = 0,13: Hệ số tính đến sai lệch giữa tốc độ dịch chuyển lý thuyết và tốc độ dịch chuyển thực tế của chi tiết

m r 

2

) (r2

m dd

DUT.LRCC

30

Tần số dao động riêng f r của hệ nhíp được tính bằng công thức:

√

Trong đó: K s: độ cứng của hệ nhíp (tính toán ở phần dưới)