Đồ án Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY XẾP VÀ ĐÓNG GÓI BÁNH RĂNG NHỎ DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ SERVO GVHD: ThS. TRẦN THÁI SƠN SVTH: NGÔ PHƯỚC VŨ MSSV: 11143199 SVTH: ĐẶNG BÁ ĐỘI MSSV: 11143031 S K L 0 0 4 1 0 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY XẾP VÀ ĐÓNG GÓI BÁNH RĂNG NHỎ DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ SERVO Giảng viên hướng dẫn: TH.S TRẦN THÁI SƠN Sinh viên thực hiện: NGÔ PHƯỚC VŨ MSSV 11143199 ĐẶNG BÁ ĐỘI MSSV 11143031 Lớp: 111433A Khóa: 2011 - 2015 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ môn CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngô Phước Vũ MSSV: 11143199 Đặng Bá Đội 11143031 Lớp: 11143 Khoá: 2011-2015 Ngành đào tạo: Công nghệ Chế tạo máy Hệ: A 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: ­ Máy sản xuất bánh răng nhỏ hiện có ­ Bánh răng thực tế ­ Năng suất máy theo năng suất của máy sản xuất bánh răng 3. Nội dung chính của đồ án: ­ Tìm hiểu về máy sản xuất bánh răng nhỏ hiện có ­ Tìm hiểu về qui trình tiếp nhận bánh răng, sắp xếp, đóng gói bỏ vào hộp khuôn ­ Tìm hiểu các loại máy sắp xếp, đóng gói có trên thị trường ­ Đề xuất phương án nhận và sắp xếp bánh răng ­ Đề xuất nguyên lí, phương án xếp bánh răng thành 20 cái ­ Đề xuất phương án kẹp gắp và đóng gói bánh răng ­ Đề xuất phương án đặt gói bánh răng vào khuôn ­ Tính toán, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo ­ Các clip động minh họa, tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp máy ­ Tập thuyết minh 4. Ngày giao đồ án: 01/04/2015 5. Ngày nộp đồ án: 01/07/2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) ThS. Trần Thái Sơn Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
4. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo.” GVHD: ThS. TRẦN THÁI SƠN Họ tên sv: Ngô Phước Vũ MSSV 11143199 Đặng Bá Đội MSSV 11143031 Lớp: 111433A Khóa: 2011- 2015 - Số điện thoại liên lạc: 0987976704 - Email: ngophuocvu14@gmail.com - Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 7 năm 2015 Thay mặt nhóm sinh viên Ký tên Ngô Phước Vũ ii
5. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo” chúng tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của quý thầy, cô, gia đình và bạn bè. Vậy nay chúng tôi: - Xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến ThS. TRẦN THÁI SƠN đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho chúng tôi những kiến thức thực tế quan trọng và dẫn hướng cho quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình. Đồng thời đã cung cấp cho chúng tôi những tài liệu rất cần thiết liên quan đến đề tài. Thầy đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để hướng dẫn chúng tôi. - Chúng tôi cũng không quên cám ơn đến quý thầy cô trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức nền tảng và cơ bản trong thời gian qua để chúng tôi có những kiến thức quan trọng, vững chắc cho những lập luận của mình trong đồ án tốt nghiệp này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn ! Thay mặt nhóm sinh viên SV: Ngô Phước Vũ iii
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. Máy xếp và đóng gói bánh răng dùng để phục vụ cho công việc xếp bánh răng vào hộp khuôn và đóng gói sử dụng trong các công ty, cơ sở sản xuất bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. Hiện nay, ở nước ta có nhiều loại máy đóng gói khác nhau nhưng việc đóng gói bánh răng nhỏ thì hiện nay chưa thấy có mặt trên thị trường. Vì thế nhu cầu thiết thực về các loại thiết bị/máy đóng gói bánh răng nhỏ có nguồn cầu rất lớn. Đề tài tốt nghiệp của chúng tôi đã triển khai nghiên cứu, đề xuất được công nghệ tiếp nhận, sắp xếp và đóng gói bằng máy; xác định được nguyên lí kết cấu máy, tính toán thiết kế toàn bộ máy. Xác định các thông số hoạt động, thông số hình học của các bộ phận trên máy. Các kết quả nghiên cứu thử nghiệm cho thấy, máy có kết cấu đơn giản, khả năng điều chỉnh máy dễ dàng, giá thành phù hợp. Thiết kế máy sắp xếp và đóng gói bánh răng hiện tại có thể triển khai sản xuất chế tạo và thương mại với quy mô lớn để đáp ứng nhu cầu tự động hóa cơ sở sản xuất sản phẩm cơ khí. iv
7. MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Phương pháp nghiên cứu 3 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 3 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp 4 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 5 2.1 Giới thiệu 5 2.1.1 Các phương pháp gia công bánh răng 5 2.1.2 Những vấn đề chung của máy đóng gói 6 2.1.3 Tổng quan về hệ thống khí nén 7 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 8 2.2.1 Các nghiên cứu ngoài nước 8 2.2.2 Các nghiên cứu trong nước 8 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 3.1 Hệ thống khí nén với robot 9 3.2 Tay kẹp khí nén 10 v
8. 3.2.1 Nhiệm vụ của tay kẹp 10 3.2.2 Phân loại 10 3.2.3 Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế tay kẹp 11 3.3 Giới thiệu về PLC 11 CHƯƠNG 4 : PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 15 4.1 Phương án nhận và sắp xếp bánh răng 15 4.2 Phương án và giải pháp xếp bánh răng thành hàng 20 cái 16 4.2.1 Phương án 1: Xếp bánh răng sử dụng băng tải dạng răng 16 4.2.2 Phương án 2: Xếp bánh răng sử dụng tay kẹp khí nén 17 4.2.3 Lựa chọn phương án 18 4.3 Phương án kẹp gắp và đặt gói bánh răng vào khuôn 18 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY XẾP VÀ ĐÓNG GÓI BÁNH RĂNG NHỎ DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ SERVO 20 5.1 Tính toán thiết kế băng tải 20 5.1.1 Giới thiệu chung 20 5.1.2 Yêu cầu kĩ thuật 22 5.1.3 Các phương án thiết kế 22 5.1.4 Các phương án truyền động 24 5.1.5 Chọn phương án thiết kế 26 5.1.6 Tính công suất động cơ 27 5.2 Chọn máy nén khí 30 5.2.1 Những đặc trưng của máy nén khí 30 5.2.2 Ưu, nhược điểm 30 5.2.3 Lựa chọn máy nén khí 31 5.3 Tính toán và chọn xilanh dẫn động cho các cụm tay kẹp khí nén 32 5.3.1 Giới thiệu sơ lược về xilanh 32 5.3.2 Tính toán tay gắp khí nén ở cụm 1 33 5.3.3 Tính toán tay gắp khí nén ở cụm 2 43 5.4 Tính toán con cóc ở cụm máy 1 53 5.4.1 Tính toán lò xo đẩy 53 vi
9. 5.4.2 Tính toán thanh cóc 56 5.4.3 Tính toán con cóc 57 5.4.4 Chọn xilanh đẩy trong hệ thống con cóc ở cụm 1 57 5.5 Tính toán con cóc ở cụm máy 2 61 5.5.1 Tính toán lò xo đẩy 61 5.5.2 Tính toán thanh cóc 64 5.5.3 Tính toán con cóc 65 5.5.4 Chọn xilanh đẩy trong hệ thống con cóc ở cụm 2 65 CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY 69 6.1 Nguyên lí hoạt động của máy 70 6.2 Thiết kế hệ thống điều khiển máy 71 6.2.1 Mạch điều khiển khí nén 71 6.2.2 Thiết kế sơ đồ trạng thái của hệ thống điều khiển 73 6.2.3 Chương trình PLC điều khiển hệ thống 74 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 7.1 Kết luận 83 7.2 Kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 vii
10. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Trang Hình 2.1 - Hình ảnh dao phay đĩa modun 5 Hình 3.1 - Sơ đồ hệ thống điều khiển bằng khí nén 9 Hình 3.2 – Tay kẹp khí nén 10 Hình 3.3 – Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển lập trình 12 Hình 4.1 - Bánh răng từ máy sản xuất bánh răng nhỏ hiện có 15 Hình 4.2 - Sơ đồ nguyên lý máy xếp và đóng gói sử dụng băng tải dạng răng 16 Hình 4.3 - Phương án xếp bánh răng sử dụng tay kẹp 17 Hình 4.4 - Phương án đặt gói bánh răng vào khuôn 19 Hình 5.1 - Cấu tạo chung của băng tải 20 Hình 5.2 - Cấu tạo máy nén khí 31 Hình 5.3 - Xilanh đơn lùi về nhờ ngoại lực và lò xo 32 Hình 5.4 - Xilanh tác dụng hai chiều không có giảm chấn và có giảm chấn 32 Hình 5.5 - Xilanh xoay 32 Hình 5.6 - Cụm tay gắp 1 33 Hình 5.7 - Đầu kẹp khí nén 33 Hình 5.8 - Sơ đồ tính lực kẹp 34 Hình 5.9 - Sơ đồ quan hệ giữa áp suất và lực kẹp lớn nhất 35 Hình 5.10 - Xilanh loại MHL2 của hãng SMC 35 Hình 5.11 - Khâu tịnh tiến tay kẹp lên xuống 37 Hình 5.12 - Xilanh loại MB của hãng SMC 38 Hình 5.13 - Khâu tịnh tiến tay kẹp dịch chuyển sang ngang 40 Hình 5.14 - Hợp lực tác dụng lên tấm trượt 40 Hình 5.15 - Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và lực đẩy lớn nhất của xilanh CY3R6 và CY3R10 của hãng SMC 42 Hình 5.16 - Xilanh loại CY3R của hãng SMC 42 Hình 5.17 - Cụm tay gắp 2 43 Hình 5.18 - Cụm xilanh xoay 44 viii
11. Hình 5.19 - Biểu đồ quan hệ giữa thời gian và moment quán tính lớn nhất của xilanh xoay DSM-12- -P của hãng FESTO 46 Hình 5.20 - Khâu tịnh tiến tay kẹp dịch chuyển lên xuống 48 Hình 5.21 - Khâu tịnh tiến tay kẹp dịch chuyển sang ngang 50 Hình 5.22 - Hợp lực tác dụng lên tấm trượt 50 Hình 5.23 - Biểu đồ quan hệ giữa áp suất và lực đẩy lớn nhất của xilanh CY3R6 và CY3R10 của hãng SMC 52 Hình 5.24 - Hệ thống con cóc ở cụm ống chứa phôi 53 Hình 5.25 - Xilanh loại model MGP của hãng SMC 58 Hình 5.26 - Xilanh loại model MQM của hãng SMC 59 Hình 5.27 - Hệ thống con cóc ở cụm khay chứa bánh răng 61 Hình 6.1 - Máy sắp xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo 69 ix
12. DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 - So sánh đặc tính kĩ thuật giữa những hệ thống điều khiển 13 Bảng 5.1 - Thông số kĩ thuật của xilanh loại MHL2 của hãng SMC 36 Bảng 5.2 - Thông số kĩ thuật của xilanh loại MB của hãng SMC 39 Bảng 5.3 - Thông số của xilanh loại CY3R của hãng SMC 43 Bảng 5.4 - Ý nghĩa, kí hiệu tên xilanh xoay của hãng FESTO 47 Bảng 5.5 - Thông số của xilanh xoay loại DSM của hãng FESTO 47 Bảng 5.6 - Thông số của xilanh loại MB của hãng SMC 49 Bảng 5.7 - Thông số của xilanh loại CY3R của hãng SMC 52 Bảng 5.8 - Thông số kĩ thuật của xi lanh loại model MGP của hãng SMC 59 Bảng 5.9 - Thông số kĩ thuật của xilanh loại model MQM của hãng SMC 60 Bảng 5.10 - Thông số và hình dạng của loại xilanh MSQ của hãng SMC 60 Bảng 5.11 - Thông số kĩ thuật của xilanh loại model MGP của hãng SMC 67 Bảng 5.12 - Thông số kĩ thuật của xilanh loại model MQM của hãng SMC 67 Bảng 5.13 - Thông số và hình dạng của loại xilanh MSQ của hãng SMC 68 x
13. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TĐH Tự động hóa ĐATN Đồ án tốt nghiệp xi
14. CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài - Trong thời đại ngày nay, các loại máy móc ít nhiều đều có tính chất tự động hoặc bán tự động. Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng và sản xuất thực phẩm, các hệ thống máy tự động đang ngày càng chiếm vai trò then chốt trong việc làm giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động. Đối với khâu đóng gói sản phẩm, việc sử dụng các loại máy tự động để thay thế cho công việc đóng gói thủ công là một điều tất yếu vì đây là khâu tốn rất nhiều sức lao động cho những công việc lặp đi lặp lại một cách không cần thiết. - Do đó, trong hoàn cảnh nước ta hiện nay, nhu cầu đối với các loại máy đóng gói là rất lớn và rất đa dạng. Tuy nhiên, lâu nay thị trường này vốn thuộc về các nhà sản xuất thiết bị nước ngoài với rất nhiều ưu thế về công nghệ và kinh nghiệm, việc sản xuất máy móc trong nước thường không đáp ứng tốt về mặt chất lượng và năng suất mặc dù vẫn có ưu thế về giá thành. Vì vậy, đòi hỏi bức bách đối với lớp kỹ sư trẻ hiện nay là phải thiết kế những loại máy ngày càng tốt hơn trên cơ sở kế thừa những thành tựu đã đạt được của những đàn anh đi trước và mạnh dạn áp dụng các tiến bộ kĩ thuật mới nhất của thế giới vào việc thiết kế và tiến tới chế tạo các loại máy móc đa dạng đáp ứng nhu cầu của sản xuất và đời sống. + Bánh răng là một chi tiết cơ khí thường dùng để truyền lực và truyền chuyển động giữa các bộ phận trong một cỗ máy. Bánh răng có độ bền cao và có thể truyền lực đạt hiệu quả tới 98%. + Bánh răng, một chi tiết không thể thiếu trong bất kì một thiết bị cơ khí nào có liên quan đến chuyển động. Do đó gia công chế tạo bánh răng là một phần không thể thiếu trong lĩnh vực gia công cơ khí. - Nhận thức được tầm quan trọng đó để góp phần nâng cao năng suất và giảm chi phí cho giá thành chế tạo, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo” đã được lựa chọn triển khai, thực hiện trong Đồ Án Tốt Nghiệp của chúng tôi. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Công nghiệp cơ khí là một ngành kinh tế có vị trí đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển của ngành cơ khí bởi vì đây là một ngành công nghiệp sản xuất ra máy móc, thiết bị cung cấp cho toàn bộ các ngành kinh tế khác. Thực tế cho thấy, trên thế giới không có bất Trang 1
15. CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU kì quốc gia nào thực hiện thành công sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa mà lại không có nền công nghiệp cơ khí mạnh, sự phát triển của ngành công nghiệp cơ khí vừa là nền tảng vừa là động lực cho sự phát triển của tất cả các ngành nghề khác nhau trong xã hội. - Tự động hóa quá trình sản xuất ngày càng được sử dụng rộng rãi vào các thành phần kinh tế. Bên cạnh đó cùng với những ứng dụng tin học đã tạo cho quá trình sản xuất phát triển hoàn thiện bằng những máy móc hiện đại có năng suất cao, chất lượng tốt và đạt độ chính xác cao. Vì thế các thiết bị máy móc ngày càng được phổ biến và đa dạng hơn theo yêu cầu một cách nhanh gọn, vận hành đơn giản, giảm bớt sức lao động cho con người, giá cả hợp lý. Vì thế việc nghiên cứu, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo có thể phục vụ cho các cơ sở sản xuất bánh răng là rất cần thiết. - Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự của quy trình thiết kế chế tạo một sản phẩm mới. - Hạn chế được số lượng lao động, tăng năng suất. - Góp phần tạo điều kiện phát triển kinh tế nước nhà. - So sánh với việc tiếp nhận và đóng gói bánh răng bằng sức người thì máy có những ưu điểm nổi bật: + Năng suất cao. + Giảm bớt số lượng lao động. + Nhanh gọn, vận hành đơn giản. Giá thành hạ, giúp tăng lợi nhuận. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Đề xuất phương án nhận và sắp xếp bánh răng. - Đề xuất nguyên lí, phương án xếp bánh răng thành hàng 20 cái. - Đề xuất phương án kẹp gắp và đóng gói bánh răng. - Đề xuất công nghệ tiếp nhận bánh răng, sắp xếp, đóng gói bỏ vào hộp khuôn. - Tính toán, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. Trang 2
16. CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu - Các loại bánh răng nhỏ hiện có. - Máy sản xuất bánh răng nhỏ hiện có. - Máy đóng gói các loại. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Bánh răng nhỏ hiện có. - Thiết kế, tính toán máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận - Dựa vào nhu cầu sắp xếp và đóng gói bánh răng sau khi gia công. - Dựa vào khả năng công nghệ có thể chế tạo máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. - Dựa vào nhu cầu sử dụng máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể - Tiến hành thu thập tài liệu về các loại máy sản xuất bánh răng, các loại máy đóng gói đã có sẵn trên thị trường như: sách, tạp chí, video. - Tiến hành thu thập dữ liệu trực tiếp từ các công ty, nhà máy, cơ sở sản xuất và đóng gói bánh răng. - Nghiên cứu các tài liệu và xử lý các số liệu có được trước đó. - Tính toán thiết kế máy. - Đánh giá kết quả. - Rút kinh nghiệm. Trang 3
17. CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1.6 Kết cấu của Đồ Án Tốt Nghiệp Chương 1: Giới thiệu. Chương 2: Tổng quan. Chương 3: Cơ sở lý thuyết. Chương 4: Phương hướng và giải pháp. Chương 5: Tính toán, thiết kế máy xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển máy. Chương 7: Kết luận và kiến nghị. Trang 4
18. CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Các phương pháp gia công bánh răng Chọn phương pháp gia công bánh răng phụ thuộc vào vật liệu, độ chính xác và kết cấu của bánh răng, yêu cầu về khả năng truyền tải và các chỉ tiêu kinh tế. - Có 2 phương pháp gia công bánh răng là: phương pháp bao hình và phương pháp định hình.  Phương pháp định hình - Sử dụng: + Máy phay vạn năng: Phổ biến trên thị trường hiện nay như máy phay đứng đầu xoay XW5032A, máy phay vạn năng XZX7550CW, máy phay đứng vạn năng X5032, máy phay vạn năng UH-1 + Gá trên đầu chia độ vạn năng + Dùng dao phay đĩa mô đun trên máy phay nằm ngang. Hình 2.1 Hình ảnh dao phay đĩa modun  Phương pháp bao hình - Có hai phương án để gia công là: phay lăn răng và xọc răng + Phay lăn răng: dựa trên nguyên lí ăn khớp của trục vít-bánh vít. Trong đó phôi là bánh vít, dao là trục vít. Máy phay lăn răng phổ biến trên thị trường như: Y3180, 53A80H, 5K32, 53A11, 5E32, + Xọc răng: dựa trên nguyên lí ăn khớp của 2 bánh răng Máy xọc răng hiện có trên thị trường như: máy xọc răng bao hình 5140, máy xọc răng YK5180, máy xọc răng GSP-250, Trang 5
19. CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1.2 Những vấn đề chung của máy đóng gói - Trong xã hội hiện nay, mọi sản phẩm sau khi sản xuất ra đều phải được bao bì, đóng gói dưới nhiều dạng khác nhau nhằm mục đích bảo quản sản phẩm lâu dài, giữ vệ sinh, tiện lợi trong vận chuyển, tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Mặc khác đóng gói cũng là một cách để định lượng nhất là đối với những mặt hàng tiêu dùng và thực phẩm. Tùy theo hình dạng và kết cấu của sản phẩm mà có những cách đóng gói khác nhau. - Các loại máy đóng gói có thể được phân loại như sau: + Máy đóng gói vật liệu dạng khối: máy đóng gói mì ăn liền, bánh kẹo, xà bông + Máy đóng gói vật liêu dạng lỏng: máy đóng gói sữa, dầu sa tế, dầu gội đầu + Máy đóng gói vật liêu dạng rời: máy đóng gói đường, bột ngọt, cà phê, bột giặt - Đối với máy đóng gói khâu định lượng là khâu quan trọng nhất. Ứng với sai số cho phép, sẽ có những cách định lượng khác nhau nhưng căn bản được chia làm hai dạng là định lượng theo thể tích và định lượng theo trọng lượng. - Cơ cấu định lượng theo thể tích thường được dùng với vật liệu dạng rời. Có ưu điểm là đơn giản và dễ chế tạo nhưng không thể mang lại độ chính xác cao khi so sánh với cơ cấu định lượng theo trọng lượng. Định lượng theo thể tích có thể dùng kiểu tang quay, kiểu vít xoắn, kiểu đĩa, kiểu rung -Vật liệu để chế tạo cơ cấu định lượng dùng trong các máy đóng gói thực phẩm thường là inox để đảm bảo tính thẫm mĩ cũng như chất lượng và vệ sinh thực phẩm. Ngoài ra cũng có thể sử dụng nhựa hay các loại vật liệu khác nhưng không phổ biến. - Các máy đóng gói thường gặp phải sai số ở bộ phận cắt bao (cắt không đúng vị trí vạch dấu) do đó phải có cơ cấu làm nhiệm vụ bù trừ sai số này. Có thể dùng hệ thống bánh răng vi sai hoặc bù trong quá trình điều khiển. 2.1.3 Tổng quan về hệ thống khí nén - Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ: lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại và đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động. Trong công nghiệp gia công cơ khí, khai thác khoáng sản, Trang 6
20. CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI - Các dạng truyền động sử dụng khí nén: +Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm +Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng sử dụng các năng lượng khác. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. *Những ưu và nhược điểm cơ bản: - Ưu điểm: +Do không khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng. +Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ. +Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường. +Tốc độ truyền động cao, linh hoạt. Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác. - Nhược điểm: + Công suất truyền động không lớn. Khi nhu cầu công suất truyền động lớn, chi phí cho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện cùng công suất, tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền động điện. + Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn. - Ngày nay, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống khí nén người ta thường kết hợp linh hoạt chúng với các hệ thống điện cơ khác và ứng dụng sâu rộng các giải pháp điều khiển khác nhau như điều khiển bằng các bộ điều khiển lập trình, máy tính 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.2.1 Các nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến công việc sắp xếp và đóng gói. Tuy nhiên, chưa thấy nghiên cứu nào đề cập đến vấn đề xếp và đóng gói bánh răng nhỏ dùng trong động cơ servo. Trang 7
21. CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.2.2 Các nghiên cứu trong nước Cũng như trên thế giới ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu đến việc sắp xếp và đóng gói. Tuy nhiên, phần lớn máy sản xuất ra đều phục vụ cho việc sắp xếp, đóng gói các sản phẩm bánh kẹo, thức uống, thực phẩm và chưa thấy có loại máy nào đáp ứng nhu cầu của các nhà máy, cơ sở sản xuất bánh răng nhỏ để có thể tiếp nhận bánh răng sau khi gia công xong và sắp xếp, đóng gói bỏ vào hộp khuôn. Chính vì vậy chúng tôi đã tập trung nghiên cứu một máy có khả năng tự động hóa để đáp ứng nhu cầu trên mà năng suất của nó cao, hiệu suất cao, đặc biệt là giá thành hợp lí so với môi trường hoạt động ở Việt Nam. Trang 8