Thiết kế sản phẩm cơ điện tử hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ------ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG PHÔI TRỤ Giáo viên hướng dẫn: TS...

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ - -

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG PHÔI TRỤ

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Trường Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 13

Hà nội - Năm 2021

Trang 2

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: ME6061.2 Khóa: 13

2 Tên nhóm: 13

Họ và tên thành viên: Nguyễn Lê Thành 2018604875

Đặng Văn Trà 2018602320 Giáp Văn Tuấn 2018603390

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử hệ thống cấp phôi tự động phôi

trụ

2 Hoạt động của sinh viên

Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

- Thiết lập danh sách yêu cầu

Nội dung 2: Thiết kế sơ bộ

- Xác định các vấn đề cơ bản

- Thiết lập cấu trúc chức năng

- Phát triển cấu trúc làm việc

- Lựa chọn cấu trúc làm việc

Nội dung 3: Thiết kế cụ thể

- Xây dựng các bước thiết kế cụ thể

Trang 3

2 Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước hội đồng đánh giá

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và các tài liệu tham khảo

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính

TS Nguyễn Anh Tú TS Nguyễn Văn Trường

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, hệ thống điều khiển, giảm sát tự động không còn quá xa lạ với chúng

ta Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống con người Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một nghành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của con người

Những ứng dụng trong công nghiệp cũng như tiêu dùng ngày nay thì phân loại sản phẩm đã và đang được sử dụng một cách rộng rãi, được ứng dụng nhiều trong ngành

tự động hóa, cơ điện tử Việc hiểu và ứng dụng sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em đã thực hiện đề tài thiết kế concept “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”

Thông qua đề tài này nhóm em sẽ có nhứng điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu bỏ sung vào hành trang của mình trên con đướng đã chọn Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Trường để hoàn thành bài tập lớn này

Trong quá trình thực hiện đề tài này có nhiều sai sót hi vọng quý thầy cô thông cảm và chỉ giạy cho chúng em, xin chân thành cảm ơm quý thầy cô

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

NỘI DUNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 5

1.1 LẬP KẾ HOẠCH VÀ LÀM RÕ NHIỆM VỤ 5

1.1.1 PHÂN TÍCH NHU CẦU THỊ TRƯỜNG 5

1.1.2 TÌM VÀ CHỌN SẢN PHẨM 7

1.1.3 LẬP ĐỀ XUẤT SẢN PHẨM 10

1.1.4 LÀM RÕ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 11

1.2 XÂY DỰNG DANH SÁCH YÊU CẦU 13

NỘI DUNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ 15

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN 15

2.2 THIẾT LẬP CẤU TRÚC CHỨC NĂNG 17

2.3 PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC LÀM VIỆC 18

2.4 LỰA CHỌN CẤU TRÚC LÀM VIỆC 22

2.5 PHÁT TRIỂN CONCEPT 24

NỘI DUNG 3 THIẾT KẾ CỤ THỂ 25

3.1 XÂY DỰNG CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CỤ THỂ 25

3.1.1 BẮT ĐẦU VỚI GIẢI PHÁP NGUYÊN TẮC VÀ DANH SÁCH YÊU CẦU 25 3.1.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN BIÊN HOẶC KHÔNG GIAN CƯỠNG BỨC CỦA BƯỚC THIẾT KẾ CỤ THỂ 25

3.1.3 XÁC LẬP CÁC LAYOUT THÔ - XÁC ĐỊNH CÁC BỘ PHẬN THỰC HIỆN CHỨC NĂNG CHÍNH 27

3.1.4 PHÁT TRIỂN CÁC LAYOUT SƠ BỘ 28

3.1.5 LỰA CHỌN LAYOUT SƠ BỘ PHÙ HỢP 41

3.1.6 GIẢI PHÁP CHO CÁC CHỨC NĂNG PHỤ TRỢ 41

3.1.7 MỘT SỐ LỖI ĐIỀU HÀNH CÓ THỂ XẢY RA 42

3.1.8 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ KĨ THUẬT 43

3.1.9 BẢN VẼ CHI TIẾT 43

Trang 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1:Phễu cấp phôi kiểu giá nâng 8

Hình 1.2:Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh 8

Hình 1.3:Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay 8

Hình 1.4:Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa 9

Hình 1.5:Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay 9

Hình 1.6:Phễu cấp phôi rung động 9

Hình 1.7: Phôi trụ 11

Hình 1.8: Cấu tạo phễu rung 12

Hình 2.1: Thiết lập cấu trúc chức năng 17

Hình 3.1: Phễu Rung 28

Hình 3.2: Đế 29

Hình 3.3: Thanh đỡ Phễu 30

Hình 3.4: Bộ Rung 31

Hình 3.5: Máy rung 31

Hình 3.6: Động cơ servo 32

Hình 3.7: Băng tải 33

Hình 3.8: Giảm chấn 34

Hình 3.9: Cảm biến quang SICK – Dòng GTB6-N4211 34

Hình 3.10: Hiển thị 35

Hình 3.11: PLC S7-1200 (6ES7212-1AE40-0XB0) 36

Hình 3.12: AS 1420 - 1973 - M12 x 20 37

Hình 3.15: Gân lá nhíp 37

Hình 3.16: Giảm chấn 38

Hình 3.17: IS 2269 - M12 x 55 38

Trang 7

Hình 3.19: Lá nhíp 39

Hình 3.20: Lót lá nhíp 39

Hình 3.22: Nut GB_T 6187.1 M12 39

Hình 3.24: Phễu rung 40

Trang 8

NỘI DUNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.1 LẬP KẾ HOẠCH VÀ LÀM RÕ NHIỆM VỤ

1.1.1 PHÂN TÍCH NHU CẦU THỊ TRƯỜNG

Hiện nay,Các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực như: cán, uốn, dập, đột…vv, các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì nhất thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp và liên tục theo chu trình hoạt động của máy

Quy trình hoạt động của hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên công cấp phôi cho đến nguyên công đóng gói sản phẩm đưa vào kho dự trữ hay đưa ra thị trường đều được tự động hóa Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động ,hiệu quả nhất để nâng cao chất lượng sản phẩm

Khảo sát nhu cầu thị trường về hệ thống cấp phôi tự động:

+ Thị trường đang quan tâm với hệ thống cấp phôi sử dụng trong lĩnh vực cơ khí chế tạo

+Sử dụng phễu rung cấp phôi tự động

Trang 9

Kích thước hệ thống mong muốn

32.14%

46.43%

21.43%

Nhỏ Trung bình Lớn

Trang 10

Giá thành cho hệ thống cấp phôi

Trang 11

Cấp phôi tự động hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng,đa dạng

về số lượng và mẫu mã trong tất cả các ngành nghề

Hình 1.1:Phễu cấp phôi kiểu giá nâng

Hình 1.2:Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh

Hình 1.3:Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay

Trang 12

Hình 1.4:Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa

Hình 1.5:Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay

Hình 1.6:Phễu cấp phôi rung động

Trang 13

1.1.3 LẬP ĐỀ XUẤT SẢN PHẨM

Phương pháp cấp phôi tự động bằng phương pháp rung động là một phương pháp phổ

biến, áp dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau và mang lại hiệu quả cao.Phễu rung dựa vào việc mô phỏng động năng của chi tiết trong phễu nhằm mục đích khắc phục những nhược điểm của các thiết kế mới.Bên cạnh những nghiên cứu trên thì hiện nay trên thế giới có rất nhiều công ty chuyên sản xuất các phễu rung cấp phôi Với nhiều kích cỡ và công suất khác nhau

Hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ sử dụng phễu rung sẽ gia tăng năng suất đáng kể vì:

• Cấp phôi thuộc dạng phôi rời từng chiếc cho một máy tự động

• Phễu đơn giản dễ gia công và giá thành để thi công không cao

• Dễ dàng trong việc điều tiết phôi,kết cấu đơn giản

• Cấp phôi đáp ứng được năng suất đề ra

• Năng suất cao,không gây kẹt phôi

• Rất phổ biến trên thị trường

Một số dòng máy rung cấp phôi tự động được cung cấp trên thị trường:có giá từ trung bình đến cao cung cấp theo mọi yêu cầu của khách hàng,đa số là các sản phẩm từ nước ngoài như Hongkong,Nhật Bản,Đức,ở Việt Nam đã có những nhà máy cung cấp nhưng nói chung còn mới trong lĩnh vực này

• Bộ điều khiển tích hợp SDV-C31M 3A

• Công suất:

65W / 150W / 180w / 220W / 350W

• Đường kính phễu rung:

1288$

Trang 14

• Đường kính phễu rung:

• Điện áp : 220v

• Công suất:

65W / 150W / 180w / 220W / 350W

− Lựa chọn phôi:phôi rời hình trụ

Trong gia công cắt gọt cơ khí, phôi rời chiếm số lượng lớn nhất và cũng đa dạng nhất, các chi tiết dạng rời, nhỏ và có hình dạng đơn giản như: bulông, đai ốc, chốt trụ,côn, bánh răng loại nhỏ…, thường có số lượng rất nhiều.Vì vậy, việc phân loại phôi rời có ý nghĩa rất lớn trong lựa chọn các cơ cấu cấp phôi

Hình 1.7: Phôi trụ

Trang 15

− CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI

-Phễu chứa phôi hoặc ổ chứa phôi

-Máng dẫn phôi

-Cơ cấu định hướng phôi

-Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi

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

-Cụm thiết bị điều khiển

Trang 16

1.2 XÂY DỰNG DANH SÁCH YÊU CẦU

Trang 17

CƠ CẤU RUNG ĐIỆN TỪ

- Cơ cấu rung điện từ một nhịp (một nam châm điện)

- Cơ cấu rung điện từ hai nhịp (hai nam châm điện)

CƠ CẤU GIẢM CHẤN (Cơ cấu giảm chấn bằng cao su

hoặc Cơ cấu giảm chấn bằng lò xo)

ĐỘNG CƠ: servo 750w 1kw size 80

BỘ ĐIỀU KHIỂN:Bộ điều khiển PLC,bộ điều khiển kỹ

Trang 18

NỘI DUNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ

Trang 19

- Lò xo phẳng nhiều lớp

- Lò xo có tiết diện tròn

CƠ CẤU RUNG ĐIỆN TỪ

- Cơ cấu rung điện từ một nhịp (một nam châm điện)

- Cơ cấu rung điện từ hai nhịp (hai nam châm điện)

CƠ CẤU GIẢM CHẤN (Cơ cấu giảm chấn bằng cao su hoặc Cơ cấu

+ Tốc độ: 3000rpm + chế độ điều khiển: Điều khiển vị trí, điều khiển momen và điều khiển tốc độ

Trang 20

2.2 THIẾT LẬP CẤU TRÚC CHỨC NĂNG

Hình 2.1: Thiết lập cấu trúc chức năng CÁC CHỨC NĂNG THIẾT YẾU CỦA MỘT PHỄU RUNG,MÁY RUNG CẦN CÓ:

+Hệ thống cấp phôi hiện đại tự động sắp xếp chi tiết, sản phẩm đi theo một hướng nhất định để đưa vào các cơ cấu máy.,được sử dụng phổ biến, rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất như dược phẩm, sản xuất – lắp ráp linh kiện điện tử, thực phẩm, đồ tiêu dùng, đóng gói,…

+Phễu rung, máy rung có thể thay thế một hay nhiều công nhân trong việc sắp xếp một cách chính xác và nhanh chóng định hướng của chi tiết, sản phẩm cần cấp phôi cho các

cơ cấu máy

+Phễu rung, máy rung, mâm rung có thể hoạt động liên tục, cho năng xuất cao, tiết kiệm thời gian… giúp nâng cao năng suất và tiết kiệm chi phí

+Độ ồn thấp, ít rung động, kích thước gọn nhẹ, độ ổn định cao

Trang 21

2.3 PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC LÀM VIỆC

100mm + Dày: 5mm + Cánh xoắn: Cánh xoắn:Dạng vành khăn ,độ dày cánh xoắn 2mm,các cánh xoắn cách nhau 25-35mm

- Khối lượng: 6kg

-Thể tích: 0,4m3

- Hình dạng: Trụ đứng

- Phễu dự Trữ

- Kích thước phễu:

+ Đường kính:

350mm + Chiều cao:

-Thể tích: 0,4m3

- Hình dạng: Trụ đứng

- Phễu dự Trữ

- Kích thước phễu: + Đường kính: 300mm

+ Chiều cao:

Trang 22

3 Đế + Đường kính:

350mm + Chiều cao: 15cm

+ Đường kính:

380mm + Chiều cao: 10cm

- Khối lượng: 15

kg

+ Đường kính: 400mm

- Độ đốc: Nghiêng một góc 25-35O

-Hình dạng: Chữ nhật dùng cho các chi tiết trụ

-Hình dạng:Chữ nhật dùng cho các chi tiết trụ

Cơ cấu rung điện từ một nhịp

Dòng thanh rung TC-ZC phù hợp với các ứng dụng tải lớn

Cơ cấu rung điện từ hai nhịp

Dòng thanh rung

TC-ZC phù hợp với các ứng dụng tải lớn

Trang 23

Điều khiển phễu rung bằng cảm biến

Bộ điều khiển kỹ thuật số HTC Điều khiển bằng nút nhấn

Bộ điều khiển PLC plc s7 1200

Điều khiển phễu rung bằng cảm biến

12 Động cơ Servo 750w 1kw

size 80

Servo 750w 1kw size 80

Kích thước: 150 x

50 x 7cm

Loại: máng trượt Chất liệu: thép carbon

Kích thước: 150 x

50 x 7cm

Loại: máng trượt Chất liệu: thép carbon Kích thước: 150 x 50

x 7cm

14 Màn hình Màn hình AMOLED Màn hình OLED Màn Hình AMOLED

Trang 24

15 Băng tải Kích thước:

30x1000x7cm

• Vật liệu: thép hợp kim

• Động cơ:

công suất 3.9KW

• Cấu trúc phát triển: có răng trên mặt băng, độ dài 10cm

• Kích thước:

30x1300x7cm

• Động cơ:

công suất 3.9KW

• Kích thước: 30x1500x7cm

• Động cơ: công suất 3.9KW

• Cấu trúc phát triển: có răng trên mặt băng,

độ dài 10cm

Bảng 2.2: Phát triển cấu trúc làm việc

Trang 25

2.4 LỰA CHỌN CẤU TRÚC LÀM VIỆC

- Kích thước phễu:

+ Đường kính: 300mm + Chiều cao: 110mm + Dày: 5mm

+ Cánh xoắn: Hợp phương thẳng đứng 75-90O, các cánh xoắn cách nhau 25-35mm

Trang 26

8 Cơ cấu rung

điện từ

0 0 1 Đảm bảo sự đối xứng của đường

cong thay đổi dòng điện, loại bỏ khả năng xuất hiện sai số, đảm bảo

độ ổn định của cơ cấu và nâng cao công suất hoạt động

9 Cơ cấu giảm

11 Cảm biến,

camera kiểm

soát số lượng

13 Bộ định

hướng

+ Chất liệu: thép carbon Kích thước: 150 x 50 x 7cm

Trang 27

14 Băng tải 0 1 0 • Kích thước: 30x1500x7cm

2.5 PHÁT TRIỂN CONCEPT

- Chức năng: đảm bảo các mục tiêu mà danh sách yêu cầu đưa ra (vỏ, đường truyền… )

- Nguyên tắc làm việc: hạn chế các thiết bị gây nhiễu, đảm bảo nguồn điện ổn định

- Phương án cấu tạo : đảm bảo không gian bên trong hợp lý ,độ phức tạp lớn

- An toàn: bảo vệ các thiết bị bên trong, đảm bảo an toàn khi vận hành

- Ergonomics (công thái học) : đảm bảo tránh biến dạng và hư hỏng về bề ngoài, có tính thẩm mĩ cao, tạo nên sự thoải mái cho người sử dụng => hiệu quả làm việc cao

- Sản xuất: sử dụng các dây chuyền máy móc hiện đại đẩy nhanh tốc độ sản xuất

- Kiểm tra chất lượng: kiểm tra phễu, kiểm tra chất lượng làm việc

- Lắp ráp: cần ít các thiết bị chuyên dụng để tháo lắp khi bảo dưỡng hay sửa chữa (đơn giản hóa vấn đề bảo dưỡng)

- Vận hành: sử dụng các nút bấm trên máy

- Bảo trì: bảo dưỡng thường xuyên (3- 6 tháng nên bảo dưỡng 1 lần)

- Tái chế: tái chế, tái sử dụng các linh kiện hỏng hóc (mạch điện tử, vỏ…)

- Chi phí: phù hợp với giá thành thị trường

Trang 28

NỘI DUNG 3 THIẾT KẾ CỤ THỂ

3.1 XÂY DỰNG CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CỤ THỂ

3.1.1 BẮT ĐẦU VỚI GIẢI PHÁP NGUYÊN TẮC VÀ DANH SÁCH YÊU CẦU

-Phần băng tải

+ Đảm bảo kích thước theo danh sách yêu cầu

+ Đảm bảo an toàn, công thái học và tính thẩm mỹ

+ Khung băng tải chắc chắn, chịu rung động tốt, chống rỉ sét, cách điện

+ Đảm bảo về độ bền khi chịu lực

+ Hoạt động êm, tiếng ồn và độ rung nhỏ

+ Đảm bảo tốc độ của băng tải

+ Đảm bảo tốc độ theo yêu cầu

+ Đảm bảo cung cấp đủ áp suất khí cho hệ thống phân loại

-Điện- điện tử

+Cảm biến tiệm cận xác định chính xác số lượng phôi cấp

+Máy rung cấp nguyên liệu sắp xếp một cách chính xác và định hướng phôi +Các yêu cầu ràng buộc khác về hệ thống

- Các yêu cầu ràng buộc khác của hệ thống

+ Sai số của các chi tiết trong dung saic cho phép

+ Tối giản thiết kế hệ thống, dễ dàng bảo trì thay thế

+ Đảm bảo tiêu chí về giá thành sản phẩm

3.1.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN BIÊN HOẶC KHÔNG GIAN CƯỠNG BỨC CỦA

Trang 29

+Động cơ: có tuổi thọ lâu dài, , Công suất 2,1-3,9 KW/1 động cơ

+Động cơ của băng tải: Công suất >100W, sử dụng điện áp xoay chiều Tiếng ồn < 80

dB

-Cơ khí

− Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm

− Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm

− Phễu cấp phôi

+ Kích thước:

• D=300mm,H=110mm

• độ dày của thành phễu: 5mm

• Cánh xoắn có dạng hình vành khăn, độ dày cánh xoắn 2mm

• Vật liệu: Thép không gỉ (inox)

• Độ đốc: Nghiêng một góc 25 - 30⁰ +Băng tải:

• Kích thước: 1500x30x30cm

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	1,7 MB