Luận văn thạc sĩ thiết kế hệ thống cấp phôi và taro ren tự động

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 c

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS LƯU ĐỨC HÒA

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VIẾT THẮNG

Đà Nẵng, 2019

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 : Thiết

kế Hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

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 Đại học Bách Khoa – Đại học 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 ThS LƯU ĐỨC HÒA 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

MỤC LỤC

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

ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 4

1.1 Hệ thống cấp phôi đai ốc tự động 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Ý nghĩa của việc cấp phôi tự động 4

1.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động 5

1.1.4 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động 5

1.1.5 Phân loại cơ cấu cấp phôi tự động 6

1.1.6 Một số hệ thống cấp phôi tự động 7

1.2 Hệ thống Taro đai ốc tự động 12

1.2.1 Kiến thức cơ bản về ren 12

1.2.2 Kiến thức cơ bản về Taro đai ốc tự động 17

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI 20

VÀ TARO REN HỢP LÍ 20

2.1 Cơ sở lý thuyết của hệ thống cấp phôi rung động điện từ 20

2.1.1 Nguyên lý cấp phôi tự động 20

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của phễu cấp phôi rung động 21

2.1.3 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động 22

2.1.4 Cơ cấu máng dẫn phôi 26

2.1.5 Cơ cấu định hướng phôi 27

2.2 Cơ sở lý thuyết cụm Taro 28

2.3 Lựa chọn sơ đồ động của hệ thống cấp phôi và taro ren tự động 29

2.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống cấp phôi và taro ren tự động 29

2.3.2 Sơ đồ động học 29

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT HỆ THỐNG CẤP PHÔI 31

VÀ TARO REN ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG 31

3.1 Tính toán năng suất làm việc của máy 31

3.2 Tính toán hệ thống cấp phôi 33

3.2.1 Tính toán, thiết kế phễu chứa phôi 33

3.2.2 Xác định chế độ chuyển động của chi tiết 40

3.2.3 Tính lò xo: 40

DUT.LRCC

3.2.4 Tính nam châm điện: 44

3.2.5 Xác định kích thước của đế 47

3.2.6 Xác định kích thước của giảm chấn cao su 48

3.2.7 Tính toán máng dẫn phôi 48

3.3 Thiết kế cụm dao 50

3.3.1 Gia công ren bằng taro 50

3.3.2 Thiết kế cụm dao 51

3.4 Thiết kế hệ thống dịch chuyển phôi 55

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC CHỨA DAO 60

4.1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 60

4.1.1 Tính công nghệ trong kết cấu 60

4.1.2 Xác định dạng sản xuất 62

4.1.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 63

4.1.4 Lập thứ tự tiến trình công nghệ 64

4.1.5 Tính chế độ cắt cho một nguyên công và tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại 65

CHƯƠNG 5: AN TOÀN VẬN HÀNH MÁY 83

5.1 An toàn khi vận hành máy 83

5.2 An toàn khi lắp ráp, sửa chữa, thử máy 84

5.3 Sự cố thường xảy ra khi làm việc và cách khắc phục, sữa chữa 84

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÔI

Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những 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 những tính chất rất quan trong mà nhờ nó có thể áp dụng

công nghệ tiên tiến 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 Ý nghĩa của việc cấp phôi tự động

Thời gian phụ chiếm một tỉ lệ nhất định trong thời gian chu kì, nếu không giảm thời gian phụ nằm trong chu kì mà tiếp tục nâng cao năng suất công nghệ thì việc làm

DUT.LRCC

đó cũng không có ý nghĩa Thời gian cấp phôi là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất máy (năng suất công nghệ) Vì vậy cải tiến và sử dụng các cơ cấu cấp phôi

tự động để giảm tổn thất thời gian loại và cải thiện điều kiện làm việc của người công nhân là một trong những phương hướng cần nổ lực đối với các nhà công nghệ

- Mở rộng khả năng công nghệ của máy

Tự động hóa cơ cấu cấp phôi sẽ biến các máy bán tự động thành máy tự động và

về nguyên tắc có thể thực hiện được việc công nhân đứng nhiều máy

- Mang lại hiệu quả kinh tế cho tất cả các dạng sản xuất:

Trong sản xuấ hàng loạt, thời gian phụ có thể giảm từ 20 ÷ 50 % toàn bộ thời gian chế tạo sản phẩm Vì vậy việc tự động hóa cơ cấu cấp phôi sẽ có một hiệu quả lớn

để giảm tổn thất thời gian phụ

Trong sản xuất hàng khối và loạt lớn, việc cấp phôi tự động có ý nghĩa đặc biêt đối với phôi lớn, nặng Ví dụ sản xuất hàng khối trong nhà máy chế tạo ô tô nếu không

tự động hóa việc cấp phôi thì mỗi kíp công nhân phải thao tác nhiều lần những chi tiết nặng như cầu sau, vỏ…Công việc đó rất căng thẳng và nặng nhọc nếu như làm bằng tay nhiều lần trong một ca

1.1.3 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 mang phôi và 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 quá 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 chứa phôi

1.1.4 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 trữ, cấp phôi đúng thời điểm với độ chính xác

DUT.LRCC

về vị trí và định hướng trong thời 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 Máng 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

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

1.1.5 Phân loại cơ cấu cấp phôi tự động

Quá trình cấp phôi là quá trình chuyển chi tiết gia công từ ổ chứa phôi đến vùng làm việc của máy theo những khoảng thời gian và không gian nhất định và sau khi gia công xong chuyển chi tiết vào chỗ cất giữ

Các chi tiết gia công có những hình dáng, kích thước khác nhau, nên quá trình đưa chi tiết vào địa điểm làm việc cũng không giống nhau Vì thế, sự cần thiết phải phân loại chi tiết gia công và trên cơ sở đó chúng ta tìm ra những cơ cấu cấp phôi hợp

lí nhất, đạt năng suất và đảm bảo chất lượng yêu cầu

a) Phân loại chi tiết:

Các chi tiết có hình dáng và kích thước khác nhau, nên phôi và quá trình đưa phôi vào địa điểm gia công cũng không giống nhau Căn cứ vào đặc tính của từng loại chi tiết người ta chia thành các loại:

- Các chi tiết nhỏ và vừa (đinh ốc, mủ ốc, ống, bac, vòng ổ bi, chốt,…)

- Chi tiết dạng hộp (vỏ, thân…)

- Chi tiết dạng trục

Quá trình cấp phôi của từng loại chi tiết đó điều khác nhau về hình thức và cơ cấu vận chuyển

DUT.LRCC

b) Phân loại kiểu cấp phôi cơ bản

Như đã nói ở trên, sản phẩm gia công cơ khí rất đa dạng về kích cỡ, hình dạng, đặc tính vật liệu và một số tính chất khác Các phôi liệu cơ bản cũng có hình dạng và kích thước gần giống với chi tiết, vì vậy nó cũng rất đa dạng Trong lĩnh vực gia công

cơ khí thì các phôi liệu thường được chế tạo bằng cách đúc, rèn, dập, cán, hàn,… Do vậy, trước hết phải căn cứ vào dạng phôi để phân loại các kiểu hệ thống cấp phôi tự động Theo đó có thể phân thành 3 kiểu cấp phôi cơ bản sau đây:

- Cấp phôi dạng cuộn

- Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm

- Cấp phôi dạng rời từng chiếc

Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi kiểu cũng

đã bao hàm rất nhiều dạng khác nhau Tùy theo công nghệ sản xuất mà người ta có thể

bố trí các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp phôi gián đoạn theo chu kì hoặc cấp phôi theo lệnh

1.1.6 Một số hệ thống cấp phôi tự động

a) Hệ thống cấp phôi tự động băng tải

❖ Các bộ phận chủ yếu của băng tải

Các bộ phận chủ yếu của băng tải gồm có:

- Bánh đai, còn được gọi là tang, gồm có bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn Bánh đai dẫn thường đặt ở phía cuối hướng chuyển động của dòng vật liệu

- Dây đai cùng với bánh đai tạo thành bộ truyền đai kéo vật liệu chuyển động

- Con lăn đỡ dùng để đỡ dòng vật liệu giữ cho băng không bị võng xuống

- Con lăn chuyển hướng dùng để chuyển hướng chuyển động của dòng vật liệu

- Bộ phận nạp liệu để để đưa vật liệu lên mặt băng

- Kết cấu kim loại dùng để gá đặt các bộ phận của máy

- Bộ phận tháo liệu dùng để dẫn vật liệu về nơi tập kết Bộ phận tháo liệu thường đặt ở cuối hành tình, cũng có thể đăt ở giữa hành trình chuyển động

- Thiết bị phanh hãm dùng để dừng máy khi cần thiết, ngăn ngừa các sự cố nguy hiểm có thể xảy ra

- Bộ phận căng đai để tạo lực căng ban đầu trong dây đai, tạo lực ma sát giữa dây đai và bánh đai

- Bộ phận làm sạch mặt băng

- Trạm dẫn động để dẫn động cho băng tải hoạt động, trạm dẫn động gồm có động cơ và hộp giảm tốc

DUT.LRCC

❖ Nguyên lý hoạt động của băng tải

Hình 1.2: Hệ thống cấp phôi tự động dùng băng tải

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

❖ Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống băng tải

✓ Ưu điểm:

- Dễ thiết kế

- Không tốn nhiều chi phí

- Chuyển đổi phôi tương đối đơn giản và dễ dàng

✓ Nhược điểm:

- Tốc độ cấp phôi chậm

- Hệ thống máy cồng kềnh, nhiều bộ phận

- Bố trí các hệ thống chỉnh phôi, loại phôi khó khăn

- Năng suất cấp phôi thấp

❖ Kết luận: Hệ thống cấp phôi tự động băng tải thích hợp với quá trình gia

công phôi chậm có dạng thanh cuộn

b) Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

❖ Các bộ phận chủ yếu của con lăn

- Gồm có nhiều con lăn đường kính như nhau được lắp ghép với nhau sao cho đường tâm của các con lăn nằm trong cùng một mặt phẳng

- Khung băng tải: bộ phận đỡ và lắp con lăn tùy vào Model băng tải con lăn và yêu cầu mà phần khung băng tải này có cấu tạo và chất liệu khác nhau

DUT.LRCC

- Chân trụ: tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng mà chúng ta có thể làm chân trụ cố định di động (lắp bánh xe) Đối với một số trường hợp đặc biệt thiết kế phần chân trụ có thể tháo ráp, xếp gọn, nâng haj tùy ý

- Motor: một số băng tải con lăn dùng motor và xích sên làm bộ phận chuyển tải thay cho băng tải con lăn tự do truyền thống

❖ Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

Hình 1.3: Hệ thống cấp phôi tự động dùng cơ cấu con lăn

Dựa vào trọng lượng bản thân của vật, vật tự di chuyển xuống dưới Do ma sát lăn nhỏ hơn nhiều so với ma sát trượt nên góc nghiêng 𝛽 của máng con lăn nhỏ hơn nhiều so với máng phẳng

❖ Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

✓ Ưu điểm:

- Cơ cấu cấp phôi tương đối đơn giản

✓ 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

c) Hệ thống cấp phôi bằng Robot

❖ Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi bằng Robot

DUT.LRCC

Hình 1.4: Hệ thống cấp phôi tự động dùng Robot

Sử dụng Robot làm việc nhờ vào hệ thống điểu khiển

❖ Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống cấp phôi bằng Robot

✓ Ưu điểm:

- Robot có thể thay đổi linh hoạt nhờ hệ thống thay đổi linh họa của hệ

thống tay cầm Robot

- 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…

d) Hệ thống cấp phôi rung động

Phễu rung, phễu cấp liệu, mâm rung là thành phần quan trọng trong hệ thống cấp phôi tự động của các dây chuyền chế tạo, lắp ráp và kiểm tra Các sản phẩm phễu rung được thiết kế linh hoạt tùy theo từng loai sản phẩm và yêu cầu phân loại, kiểm tra, đo đếm nên luôn được tối ưu về kết cấu và vận hành Chúng được sử dụng để sắp xếp các chi tiết (thường là rất nhỏ và số lượng lớn) đang được sắp xếp một cách ngẫu nhiên Giải quyết yêu cầu đầu ra là từng chi tiết, sản phẩm phải được đưa vào từng máy một, sản phẩm sau khi ra khỏi phễu rung phải được định hướng theo một hướng cụ thể để phục vụ một mục đích nhất định của công đoạn tiếp theo

❖ Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi rung động

DUT.LRCC

Hình 1.5: Hệ thống cấp phôi rung động

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 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

❖ Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống cấp phôi rung động

- 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

DUT.LRCC

- 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 5000 ct/ca ta lựa chon phương pháp cấp phôi bằng phương pháp rung động diện từ

Vậy một đường bao (hình tam giác, hình thanh, cung tròn) chuyển động xoắn ốc trên mặt trụ hoặc côn sẽ tạo thành bề mặt được gọi là ren

b) Các yếu tố của ren

- Profin của ren

Profin của ren là đường bao mặt cắt ren khi mặt phẳng cắt chứa trục ren (chính là đường bao của hình phẳng chuyển động) Profin của ren có thể là tam giác đều, tam giác cân, vuông, hình thang hay cung tròn

- Số đầu mối của ren

Số đầu mối của ren là số đường xoắn ốc tạo thành ren

Số đầu mối của ren kí hiệu là n

- Bước ren

Bước ren là khoảng cách cùng phía của hai profin kề nhau theo chiều trục

Bước ren ký hiệu là P, P = Ph/n

- Các kích thước của ren

+ Đường kính ngoài của ren là đường kính của mặt trụ bao đỉnh ren ngoài hay đáy ren trong

+ Đường kính ngoài của ren còn được gọi là đường kính danh nghĩa

+ Đường kính ngoài của ren kí hiệu là d cho ren ngoài và D cho ren lỗ

+ Đường kính trong của ren là đường kính mặt trụ bao đáy ren ngoài hoặc đỉnh ren trong

+ Đường kình trong của ren kí hiệu là d1 hoặc D1

+ Đường kình trung bình của ren là đường kính mặt trụ tưởng tưởng đồng trục với ren và có đường cắt profin của ren tại điểm có bề rộng rãnh bằng nửa bước ren

+ Đường kính trung bình của ren kí hiệu là d2 hoặc D2.

DUT.LRCC

- Hướng xoắn

Hướng xoắn của ren là hướng xoắc của đường xoắn tạo thành ren

c) Các loại ren thường dùng

Trong kỹ thuật,tùy theo chức năng của mối ghép mà người ta dùng các loại ren khác nhau Để lắp ghép dùng ren có profin tam giác Để truyền lực, truyền chuyển động dùng ren thang, ren vuông

- Ren hệ mét

Hình 1.6: Ren hệ mét

Profin của ren hệ mét là tam giác đều, ký hiệu là M Kích thước của ren dùng

mm làm đơn vị Ren hệ mét có ren bước lớn và ren bước nhỏ Hai loại này có cùng đường kính nhưng bước ren khác nhau

- Ren côn hệ mét

Profin của ren là tam giác có góc ở đỉnh bằng 60°, ký hiệu là MC Kích thước dùng mm làm đơn vị Ren côn hệ mét được chế tạo trên bề mặt côn có độ côn bằng 1:16

Phương pháp cắt ren phổ biến là cắt ren bằng dao tiện Dao tiện thường được làm

từ thép gió hoặc hợp kim, góc mũi dao phải hợp với góc đỉnh ren Thông thường để gia tăng hiệu quả cắt, người ta dùng dao cắt ren lược

Để chi tiết được chính xác thì trục chính và bàn xe dao của máy tiện ren cần chính xác, chúng ảnh hưởng rất lớn đến bước ren có đều và đúng yêu cầu hay không

- Phay ren

Hình 1.13: Phay ren

Phay ren là phương pháp gia công ren trong và ren ngoài đạt độ chính xác và năng suất cao

Phay đoạn ren có chiều dài nhỏ: thường ngắn hơn đường kính ren 2-3 lần

Đối với phay đoạn ren có chiều dài lớn có các dạng sau: phay ren ngoài, ren trong, ren thang, ren vuông, và răng cưa có chiều dài lớn

- Cán ren

Hình 1.14: Cán ren

DUT.LRCC

Cán ren là một trong những phương pháp gia công ren đạt năng suất cao nhất, nên thường dùng trong sản xuất hàng khối và hàng loạt lớn

Trong phương pháp này, người ta thường dùng bàn cán phẳng để cán ren,

Đặc tính vượt trội của phương pháp này là cơ tính tốt, tuổi bền của ren tương đối cao

1.2.2 Kiến thức cơ bản về Taro đai ốc tự động

a) Khái niệm

Quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực (như cán, uốn , 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 những 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

b) 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

c) 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

d) Một số cơ cấu taro ren tự động

- Động cơ đảo chiều

DUT.LRCC

Hình 1.15: Động cơ đảo chiều

+ Nguyên lý hoạt động: Khi phôi được đưa 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 được di chuyển đến kho chứa + Ưu điểm:

✓ Có các cơ cấu tự động và bán tự động để lựa chon phù hợp cho mô hình Taro

DUT.LRCC

Hình 1.16: Động cơ không đảo chiểu

+ Ưu 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

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI

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 W Cũng có phễu cấp phôi loại này chỉ dùng một nam châm điện

DUT.LRCC

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của phễu cấp phôi rung động

Hình 2.1: Nguyên tắc hoạt động của phễu cấp phôi rung động

Ta gắn mặt phẳng vào các đầu đòn bẩy sao cho tạo thành một liên kết bản lề Ta đặt các đòn bẩy nằm nghiêng một góc ∝ so với mặt phẳng nằm ngang và cho chúng chuyển động dao động Cùng với các đòn bẩy, cả mặt phẳng cũng chuyển động dao động và vật nằm trên mặt phẳng cũng chuyển động dao động Khi các đòn bẩy chuyển động sang phải ( trong giới hạn từ ∝ đến ∝1), mặt phẳng vừa có chuyển động đi qua phải vừa hạ xuống thấp Ngược lại, khi các đòn bẩy chuyển động qua qua trái, mặt phẳng vừa có chuyển động đi qua trái vừa nâng lên cao

Lực ma sát giữa vật thể và mặt phẳng sẽ thay đổi khi hướng chuyển động thay đổi

+ Khi mặt phẳng chuyển động về phía trước, lực ma sát sẽ là:

Fms=m.(g - atđ).𝜇 + Khi mặt phẳng chuyển động về phía dưới, lực ma sát sẽ là:

Fms=m.(g + atđ).𝜇 Trong đó: Fms :Lực ma sát khi chuyển động

g: Gia tốc trọng trường

atđ: Gia tốc thẳng đứng

Kết luận: So sánh 2 trường hợp, ta thấy rằng, khi mặt phẳng chuyển động về phía dưới thì gia tốc sẽ giảm và nếu gia tốc a tđ lớn hơn g thì lực ma sát bây giờ có giá trị âm Đồng thời lúc ấy vật thể dưới tác dụng của lực quán tính sẽ rời khỏi mặt phẳng và ở lại đằng sau nó

DUT.LRCC

2.1.3 Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động

Hình 2.2: Cơ cấu cấp phôi rung động có đầu 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 3 giá đỡ 7 có các khối treo đàn hổi 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 Teclolit Các bộ phận giảm chấn 9 dùng để cách ly rung động của phễu so với xung quanh

a) Vận tốc dịch chuyển yêu cầu

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



. ph

yc Q l

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

Khi góc nghiêng  tăng, vận tốc Vyc sẽ giảm Với  = 2o vận tốc giảm (10 - 15)% Góc nghiêng tối ưu của khối treo ở chế độ cấp liên tục là:

vc

md V f

Góc nghiêng của máng được xác định theo công thức sau:

t tg

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

.

.

.

2 

 = - tần số vòng của máng dẫn

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

G

(2.6) Trong đó:

l: Chiều dài công tác của lò xo

b) Lực kéo của đầu điện từ

Lực kéo của đầu điện từ:



.cos

3

3

l

i a b E x

P= H

(3.10) Trong đó:

xH: Biên độ dao động của máng dẫn (công thức 3.8)

DUT.LRCC

E: Môđun đàn hồi

b : Chiều rộng lò xo

a : Chiều dày 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 (2.2)

: Hệ số động

2 2

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 quy luật sau:

Quãng đường dịch chuyển của máng: S m  (1 cos t)

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 2.3: Sơ đồ tính toán cơ cấu cấp phôi rung động

DUT.LRCC

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)

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 :

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:

max =

X

2 max

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

j x

+

= +

=

= +

+

1 sin

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) Tương tự như trên ta xác định được gia tốc tới hạn j-1 từ điều kiện:

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



sin

g

j o = Còn biên độ tới hạn trong trường hợp này bằng:



g

x o = 2

2.1.4 Cơ cấu máng dẫn phôi

Máng dẫn phôi là bộ phận quan trọng của hệ thống cấp phôi Nó có nhiệm vụ dẫn phôi từ phễu tới vị trí gia công hoặc từ vị trí gia công tới các bộ phận tích trữ phôi cho giai đoạn tiếp theo Như vậy, máng dẫn phôi có mặt từ lúc cấp phôi cho đến thành phẩm được tạo ra Tùy theo hình dáng và kích thước cũng như trọng lượng của phôi

mà có các loại kết cấu máng tương ứng

Các loại máng có kết cấu ở hình 2.1 dùng cho các chi tiết có trọng lượng nhỏ, phôi có thể lăn hoặc trượt trên đáy máng không sợ bị hư hỏng về bề mặt của phôi Khi phôi có trọng lượng lớn và cần bảo vệ bề mặt phôi ta giảm diện tích tiếp xúc giữa phôi

và máng dẫn hoặc gắn các con lăn trên đáy máng

Hình 2.5 Cấu tạo máng dẫn phôi

DUT.LRCC

- Hình a,b,c,d: máng chữ nhật, dùng cho các chi tiết trụ có l/d < 3,5 và các chi tiết dẹt có chiều dày nhỏ hơn đường kính nhiều lần

- Hình e : máng chữ T dùng cho các chi tiết trụ có mũ dạng bulong

- Hình f: máng chữ V

- Hình g : máng chữ C có rãnh dùng cho các chi tiết trụ có l/d > 3,5

- Hình i : máng chữ U có rãnh dùng cho các chi tiết có mũ theo phương pháp đổ phôi vào máng

- Hình j : máng chữ T ngược dùng cho việc phôi có dạng hơn nữa hình trụ

Khi tính toán chiều cao của máng dùng cho chi tiết dạng trượt thì ta cần chú ý đến kích thước kẹt phôi hay còn là điều kiện kẹt phôi

2.1.5 Cơ cấu định hướng phôi

a) Giới thiệu vấn đề định hướng phôi rời

Trong quá trình tự động cấp phôi rời, định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và cũng là khó khăn nhất Hình dáng, kích thước, trọng lượng của phôi quyết định khả năng tự định hướng của nó và quyết định phương pháp định hướng của hệ thống cấp phôi

Trong các cơ cấu cấu phôi rung động thì việc định hướng phôi xảy ra trong quá trinh chuyển động của nó theo máng xoắn vít

Có 2 phương án định hướng phôi là :

- Chủ động : tất cả các phôi được định hướng không phụ thuộc vào vị trí của chúng ở trong máng xoắn vít

- Thụ động : chỉ có những phôi có vị trí chính xác mới được chuyển vào vị trí

tiếp cận, còn những phôi có vị trí không chính xác sẽ bị rơi trở về phễu chứa

Kết luận : dựa vào đặc điểm hình dáng, kích thước của phôi trong đề tài, ta chọn phương án định hướng phôi thụ động

DUT.LRCC

b) Cơ cấu loại bỏ phôi sai và cơ cấu định hướng sửa phôi đúng

Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi dễ dàng thì việc định hướng phôi thường tuân thủ theo nguyên tắc sau :

- Phải tạo điều kiện cho phôi tự nhận lấy vị trí ổn định tự nhiên của nó trong quá trình chuyển động

- Tìm cách thu nhận lấy những phôi có vị trí đúng và gạt bỏ hoặc sữa chữa những phôi có vị trí sai

- Những phôi bị gạt bỏ phải được vận chuyển ngược trở lại phễu cấp phôi

- Nếu cơ cấu định hướng có độ tin cậy không cao thì cần bổ sung vài ba cơ cấu trên đường vận chuyển phôi

Hình 2.6: Phễu rung

2.2 Cơ sở lý thuyết cụm Taro

a) Các loại mũi taro đai ốc

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại mũi taro ren, tuy nhiên trong taro đai ốc có các loại thường dùng sau:

- Mũi taro đai ốc chuôi cong

- Mũi taro đai ốc chuôi thẳng

Kết luận: dựa trên đề tài được giao, sau quá trình tìm hiểu ta chọn mũi taro chuôi cong

DUT.LRCC

b) Nguyên lý hoạt động

Hình 2.7 Mũi Taro

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

c) Cấu tạo cụm Taro

Cấu tạo cụm taro cụm taro gồm 2 phần chính:

- Mũi taro chuôi cong

- Cụm đồ gá chứa mũi taro

2.3 Lựa chọn sơ đồ động của hệ thống cấp phôi và taro ren tự động

2.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống cấp phôi và taro ren 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

2.3.2 Sơ đồ động học

DUT.LRCC

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT HỆ THỐNG CẤP PHÔI

VÀ TARO REN ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG

3.1 Tính toán năng suất làm việc của máy

a) Tốc độ khi cắt ren:

q v

Kmv =1 Hệ số phụ thuộc vào tính chất vật liệu [1]

Knv =1 Hệ số phụ thuộc vào tính chất vật liệu phần lưỡi cắt [1]

Klv =1 Hệ số phụ thuộc vào phương pháp cắt (dao được taro ren thô và tinh cùng 1 loại) [1]

b) Phân phối lại tỷ số truyền

dc t lv

n U

n

Phân phối lại tỷ số truyền:

Theo bảng 2.4 sách Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (Tập 1) chọn:

t

U =4

c) Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục

- Công suất cần thiết trên các trục:

0.72

0.780,96.0,96.0,99

t ct

p P



Trong đó:

Pct : Công suất trên trục động cơ

Pt : Công suất tính toán trên trục máy công tác

µ: Hiệu suất truyền động

- Số vòng quay trên các trục công tác

1370

342,5 4

P T

𝑇𝑜 = 3(𝑠) Thời gian gia công cơ bản

- Năng suất của máy:

2 3

425.0,012

32 0,8.0, 2

p c

Q L V

3.2.1 Tính toán, thiết kế phễu chứa phôi

a) Xác định các thông số hình học của phễu

- Góc nâng lớn nhất θmax của máng dẫn phôi:

θmax = arctg (f1 tg α0) = arctg (0,352.tg150) ≈ 20Trong đó:

+ Chiều dày thành phễu: 2 (mm)

Bước xoắn của máng dẫn phôi:

t = 𝜋 𝐷 𝑡𝑔𝜃° = 3,14 230 𝑡𝑔 2° = 25 (mm) DUT.LRCC

- Chiều rộng của cánh xoắn:

B = r + (2÷3) = 20 + 2,5 = 22.5 (mm) Trong đó:

r là đường kính lớn nhất của phôi

- Dung lượng của phễu

Dung lượng E của phễu phải có khả năng chứa được lượng chi tiết đủ cho máng trong thời gian của máy dừng là 60 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:

Z

L r

L: Chiều dài của phôi

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

hc: Chiều cao của chi tiết (Chọn hc = 10 mm) Δ: Chiều cao dự phòng của phễu

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

DUT.LRCC

Kết cấu của phễu được thiết kế như sau:

Hình 3.1: Kết cấu phễu rung

b) Xác định khối lượng của phễu

❖ Khối lượng của phễu trên

Hình 3.2: Phễu trên

DUT.LRCC

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

Hình 3.3: Thể tích phễu rung

Ta có thể tích phễu rung là: 1477109,3785 (mm3) ≈ 1,48 (dm3 )

Khối lượng phễu rung :

Mpt = V  Trong đó:

Mpt : Khối lượng chi tiết (Kg)

Hình 3.4: Cấu tạo phễu dưới

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

Hình 3.4: Thể tích phễu dưới

DUT.LRCC

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

Trong đó thể tích lò xo và vỏ bọc cuộn hút:

Hình 3.5: Cấu tạo lò xo và vỏ bọc cuộn hút

Sử dụng công thức Massprop trong Autocad 2007 để tính thể tích lò xo và vỏ bọc cuộn hút, ta được bảng sau:

Hình 3.6: Thể tích lò xo và vỏ bọc cuộn hút

DUT.LRCC