Luận văn Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC Takamaz (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC Takamaz (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN KIM THIÊN TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PHỄU RUNG VÀ TAY MÁY CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO LOẠI MÁY TIỆN NCS K C 0 0 3 9 5 9 TAKAMAZ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 3 7 9 8 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Kim Thiên Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/11/1981 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 82/7, Tân Phú 2,Tân Bình, Dĩ An, Bình Dƣơng. Điện thoại nhà riêng: 0972872262 E-mail:thien09ch@gmail.com.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến12/ 2005 Nơi học : Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hố Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Môn thi tốt nghiệp: Pro/Engineer, PLC, Khí Nén Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 12/2005, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty Nissey Viet Nam , khu chế Nhân viên, 2005-2007 xuất Tân Thuận, Quận 7 Phòng thiết kế I
3. Công ty Maruei Viet Nam, khu công Quản lý, 2007-2012 nghiệp Việt Nam Singapore, Bình Dƣơng Phòng kỹ thuật nhà máy LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2012 (Ký tên và ghi rõ họ tên) II
4. LỜI CẢM ƠN  Sau hai năm theo học chƣơng trình đào tạo sau đại học tại trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, em đã đúc kết đƣợc những kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dƣới hình thức luận văn thạc sĩ, em đã vận dụng những kiến thức mà mình đƣợc trang bị để tiến hành giải quyết một bài toán thực tiễn. Vì đề tài luận văn là nghiên cứu và giải quyết vấn đề thực tiễn của một nhà máy gia công cơ khí trên cơ sở nghiên cứu thực tiễn và lý thuyết về cấp phôi tự động sử dụng bằng phƣơng pháp rung động kết hợp tay máy chuyên dùng, nên khi bắt đầu nghiên cứu em đã gặp khá nhiều bỡ ngỡ và khó khăn. Nhƣng với sự tận tình của thầy hƣớng dẫn TS. Lê Hiếu Giang, cùng với sự hỗ trợ từ phía gia đình, bạn bè đồng nghiệp, cho đến nay luận văn của em đã đạt đƣợc những kết quả nhƣ mong muốn. Đến đây, cho phép em gửi lời tri ân sâu sắc đến: - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thầy TS. Lê Hiếu Giang – Khoa Cơ khí máy - trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Quý thầy cô khoa Cơ khí máy - trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Phòng Đào tạo - Sau Đại học và các phòng khoa trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các anh, chị trong lớp cao học Công Nghệ Chế Tạo Máy, khóa 2009- 2011 Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ, động viên quý báu của tất cả mọi ngƣời. Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng10 năm 2012 III
5. Học viên thực hiện luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ  Hiện nay, các hệ thống sản xuất công nghiệp nói chung và các quá trình sản xuất trong lĩnh vực gia công cắt gọt cơ khí nói riêng đều phát triển theo hƣớng tự động hóa ngày càng cao. Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải đƣợc 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, nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giảm giá thành sản phẩm. Trong lĩnh vực gia công cắt gọt các chi tiết dạng rời, gia công trên máy tiện chiếm số lƣợng lớn. Các chi tiết dạng này có khối lựơng gia công không nhiều nên thời gian cấp phôi có tỷ lệ rất cao. Vì vậy, tính toán và thiết kế hệ thống cấp phôi loại này một cách hoàn chỉnh sẽ tăng năng suất đáng kể. Để cấp phôi dạng rời trong gia công cắt gọt có nhiều cách khác nhau. Nhƣng cấp phôi bằng phƣơng pháp rung động là phƣơng pháp cho năng xuất cao, đơn giản và phổ biến. Vì vậy, tác giả chọn và thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC Takamaz”. Qua quá trình tìm hiểu thực tế quá trình gia công cắt gọt trên máy NC Takamaz tại công ty Maruei Viet Nam Precision, khu công nghiệp Viet Nam Singapore. Tác giả đã phân tích, tính toán các đặc điểm của quá trình cấp phôi hiện tại. Qua đó đƣa ra phƣơng án cải tiến vấn đề cấp phôi cho máy tiện NC của nhà máy theo hƣớng tự động. Với mục tiêu và yêu cầu đặt ra ban đầu cho hệ thống cấp phôi tự động này: IV
6. Mỗi công nhân vận hành 1 máy NC nhƣ hiện tại → mỗi công nhân vận hành 4 máy NC sau khi áp dụng hệ thống cấp phôi tự động. Phế phẩm do lỗi thao tác sai từ 0.04% → sẽ giảm xuống 0%. Thời gian cấp phôi giảm 50% so với phƣơng pháp cấp phôi hiện tại. Trên cơ sở thực tiễn đó, tác giả đã tính toán thiết kế hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung kết hợp với băng tải và robot có 3 bậc tự do cấp phôi cho một máy tiện NC. Sau khi tính toán, thiết kế tác giả đã sử dụng phần mềm Solidworks mô phỏng nguyên lý hoạt động hệ thống cấp phôi tự động này để thấy đƣợc vai trò của từng cơ cấu trong toàn hệ thống. Kết quả này là cơ sở để chế tạo hệ thống cấp phôi tự động áp dụng vào thực tế sản xuất của nhà máy. V
7. ABSTRACT  Nowadays, the industrial manufacturing system in general and the manufacturing process in the field of mechanical machining in particular are developing in the direction of increasing automation. So the feeders is one of the necessary requirements need to be studied and solved in automated production systems aimed at improving labor productivity, use and exploitation of machinery, equipment be a most effective way, improve product quality and reduce production costs. In the field of mechanical machining, workpieces in bulk processing on a lathe have very large number. The details of this type have not much volume processing. So time for the feeders a very rate. Therefore, to calculate and design feeders system is a complete way to increase productivity significantly. To feeders bulk of cutting process in different ways. But feeders by the vibration method is a method for high productivity, simplicity and popularity. Therefore, this thesis will study "Calculate, design and simulate the automatic feeders system using vibrating hopper and robot automatic feeders for type lathes NC Takamaz". VI
8. Through the fact-finding process processing cutting machine NC Takamaz in Maruei Viet Nam Precision company, in Viet Nam Singapore industrial park. The researcher has analyzed, calculated the characteristics of the feeders processing current. Thereby, the researcher give improved method feeders for NC lathes of the plant in the direction automatically. With the objectives and requirements of the initial set of automated feeders system: Each NC machine need one worker as current → four NC machine need one worker after applying automatic feeders system. Waste product caused by wrong operation from 0.04% → will be reduced to 0%. Time feeders down 50% compared to the current method feeders. On practical basis, the researcher calculated and designed the automatic feeder system use vibrating hopper associated with conveyor and robot has 3 degrees of freedom. To feeders bulk an NC lathe machining. After calculated and designed, the researcher used SolidWorks software to simulate principle of operation of this automatic feeders to see the role of each structure in the entire the system. This result is the basis for our manufacturing system the automatic feeders system applied to actual production of the plant. VII
9. MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4 1.3 MỤC TIÊU, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 4 1.3.1 Mục tiêu 4 1.3.2 Khách thể 4 1.3.3 Đối tƣợng nghiên cứu 5 1.4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5 1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5 Chƣơng 2: PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 7 VIII
10. 2.1 PHÔI RỜI 7 2.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI 8 2.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI RỜI 9 2.4 ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN 10 2.4.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng 10 2.4.2 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng khe và rãnh: 11 2.4.3 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng ống quay: 12 2.4.4 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa: 13 2.4.5 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay 14 2.4.6 Phễu cấp phôi rung động: 15 2.4.7 Lựa chọn phƣơng án: 17 2.5 GIỚI THIỆU PHỄU RUNG CÓ MÁNG XOẮN VÍT 17 2.5.1 Phân loại phễu tròn: 18 2.5.1.1 Phân loại theo hình dáng: 18 2.5.2.1 Phân loại theo phƣơng pháp chế tạo: 19 2.6 NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN VÍT 19 Chƣơng 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 24 3.1 THỰC TRẠNG Ở CÔNG TY MARUEI VIET NAM PRECISION 24 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 24 3.2.1 Đặc điểm cấp phôi cho các máy NC hiện tại 25 3.2.2 Yêu cầu hệ thông cấp phôi tự đông 25 3.2.3 Sơ đồ hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động 26 3.2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động 27 3.2.5 Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi 27 Chƣơng 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHỄU RUNG 28 4.1 TÍNH TOÁN PHỄU 28 4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo phễu 28 4.1.2 Các thông số hình học của phễu 28 4.2 KÍCH THUỚC ĐẾ 33 IX
11. 4.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN 33 4.3.1 Giới thiệu về vấn đề định hƣớng phôi rời 33 4.3.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn 34 4.3.2.1 Các trạng thái và lƣu đồ di chuyển của phôi nguyên liệu trên máng xoắn 34 4.3.2.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn 34 4.4 MÁNG DẪN PHÔI 36 4.4.1 Cấu tạo máng dẫn phôi 36 4.4.2 Tính toán máng dẫn phôi: 39 4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KÍCH THƢỚC CÁC CHÂN 41 4.5.1 Kết cấu của các chân 41 4.5.2 Tính toán các chân 42 4.6 TÍNH TOÁN NAM CHÂM ĐIỆN 44 4.6.1 Chọn số nam châm điện từ sử dụng trong cơ cấu rung 44 4.6.1.1 Khi có một nam châm điện 44 4.6.1.2 Khi có bốn nam châm điện 45 4.7 CƠ CẤU RUNG ĐIỆN TỪ 46 4.7.1 Cơ cấu rung điện từ một nhịp 46 4.7.2 Cơ cấu rung điện từ hai nhịp 47 4.7.3 Tính nam châm điện 48 4.8 CƠ CẤU GẢM CHẤN 51 4.9 MÔ HÌNH 3D PHỄU RUNG 54 4.10 ĐIỀU KHIỂN PHỄU RUNG 54 4.11 PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT PHỄU 56 Chƣơng 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ROBOT 57 5.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ROBOT 57 5.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT 58 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT 59 5.3.1 Thiết lập phƣơng trình động học cơ bản của robot 59 5.3.1.1 Xây dựng các hệ tọa độ 59 X
12. 5.3.1.2 Lập bảng thông số Denavit- Hartenberg nhƣ sau: 59 5.3.1.3 Xác định các ma trận biến đổi 60 5.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC KHÂU CỦA ROBOT 62 5.4.1 Khâu cố định 62 5.4.2 Khâu 1 62 5.4.3 Khâu 2 63 5.4.4 Khâu 3 63 5.4.5 Mô hình 3D của robot 63 5.5 CƠ CẤU CHẤP HÀNH 64 5.5.1 Giới thiệu sơ lƣợc về xilanh 64 5.5.2 Tính toán và chọn xilanh dẫn động các khâu 65 5.6. CHỌN CÁC KHỚP ĐỘNG CHO ROBOT 67 5.6.1 Cấu tạo khớp động của robot 67 5.6.2 Chọn khớp1 67 5.6.3 Chọn khớp 2 68 5.7 HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN ROBOT 69 5.7.1 Truyền dẫn động robot 69 5.7.2 Truyền dẫn động khí nén 70 5.7.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống dẫn động khí nén 70 5.7.4 Thiết kế hệ thống điều kiển robot 71 5.7.4.1 Mạch điều kiển khí nén 71 5.7.4.2 Thiết kế sơ đồ trang thái của hệ thống điều khiển 72 5.7.4.3 Chƣơng trình PLC điều kiển hệ thống 72 Chƣơng 6: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ BĂNG TẢI 76 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG 76 6.2 PHÂN LOẠI BĂNG TẢI 77 6.3 CHỌN LOẠI BĂNG TẢI 78 6.4 CHỌN CƠ CẤU DẪN ĐỘNG 78 6.5 THIẾT KẾ BĂNG TẢI 79 XI
13. 6.6 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KIỂN BĂNG TẢI 80 Chƣơng 7 MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI 81 7.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 81 7.1.1 Giới thiệu về phần mềm 81 7.1.2 Giới thiệu về các tính năng mô phỏng của solidworks 81 7.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 82 7.2.1 Trình tự các bƣớc thực hiện 82 7.2.2 Kết quả của quá trình mô phỏng 82 7.3 SƠ ĐỒ KHỐI ĐIẾU KIỂN HỆ THỐNG 82 Chƣơng 8: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 84 8.1 TÓM TẮT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 84 8.2 ĐỀ NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 85 XII
14. Chương 1: Tổng quan Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như: sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm vv. 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 hay kiểm tra, 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 (cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy. 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, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng rộng rãi các hệ thống cấp phôi bằng cơ khí, phối hợp cơ khí- điện, cơ khí – khí nén. Với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điều khiển tự động và robot đã 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 kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các sản phẩm. Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất hàng loạt. Có thể thấy rằng, việc nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động có tính bao quát, bao hàm nhiều lĩnh vực và liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạo sản phẩm không còn là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thế giới. Đối với các nước có nền công nghiệp 1
15. Chương 1: Tổng quan phát triển thì các hệ thống gia công này được đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ và vô cùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trong dây chuyền hết sức linh hoạt. Đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng và có thể dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động của dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩm khác theo yêu cầu thực tế của thị trường. 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. Với Việt Nam là một quốc gia có nền công nghiệp đang phát triển, đang cố gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa các công nghệ cao của thế giới. Hiện tại, ở nước ta các máy gia công chính xác như NC, CNC đang dần dần được các công ty, các trung tâm gia công đưa vào để thay thế các máy gia công truyền thống. Do điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất, trình độ con người còn thấp nên các dây chuyền sản xuất tự động công nghệ cao, các dây chuyền gia công tích hợp CIM chưa được sử dụng rộng rãi. Vì vậy chúng còn tương đối mới mẻ, xa lạ đối với sinh viên, cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm gia công, các công ty chế tạo. Do vậy việc tính toán, thiết kế và từng bước chế tạo mô hình cấp phôi tự là rất cần thiết. Cấp phôi tự động hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng, nhưng 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. Cấp phôi tự động sử dụng phương pháp rung trên thế giới và trong nước đã có nhiều đề tài nghiên cứu cho nhiều lĩnh vực khác nhau như: Dana R.berkowitz-University of California, Designing Part Feeders Using Dynamic Simulation. Đây là công trình nghiên cứu về 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. 2
16. Chương 1: Tổng quan Martin maher-waterford institute of technology-2010, The design /development of automated programmable orientation tools for vibratory bowl feeder. Đây là công trình nghiên cứu hiệu quả của phễu rung trong sản xuất hàng loạt đặc biệt là trong các dây chuyền lắp ráp và ảnh hưởng của nhược điểm của phễu rung và đề xuất những biện pháp khắc phục những nhược điểm này. Department of mechanical engineering national institute of technologe Rourkela, Part Feedeing System For FMS. Đề tài nghiên cứu về các hình thức cầp phôi rung cho các hệ thống sản xuất linh hoạt và phân tích động học của phễu rung và động học của chi tiết trong phễu rung. 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 cở và công xuất khác nhau. Trong nước ta, cũng đã có nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng phương pháp rung động vào việc cấp phôi tự động. Luận văn Thạc sĩ của KS. Phan Minh Thanh – trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM – năm 2002, đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình phễu rung động và cân định lượng điện tử cho máy đóng gói. Đề tài tốt nghiệp đại học – trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM – năm 2008, đã nghiên cứu, thiết kế hệ thống cấp phôi bạc sắt xốp cho dây chuyền lắp ráp quạt tản nhiệt CPU. Tuy nhiên, những nghiên cứu trên chưa áp dụng cho các lĩnh vực cấp phôi tự động cho gia công cắt gọt cơ khí. 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, bạc trụ, các loại trục nhỏ có bậc hoặc trơn vv, các chi tiết này thường có số lượng rất nhiều. Mặt khác các chi tiết tiêu chuẩn đó có khối lượng gia công không nhiều. Tỷ lệ thời gian cấp phôi và thời gian cơ bản cao. Vì vậy thiết kế chế 3
17. Chương 1: Tổng quan tạo hệ thống cấp phôi loại này một cách hoàn chỉnh sẽ tăng năng suất đáng kể. Vì vậy dưới sự giúp đỡ của thầy TS. Lê Hiếu Giang, tác giả chọn lĩnh vực này để làm cơ sở nghiên cứu và thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC Takamaz”. 1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu, tính toán, thiết kế ra một hệ thống cấp phôi tự động là việc làm rất cần thiết đối với đội ngũ cán bộ kĩ thuật, đặc biệt là đối với đội ngũ cán bộ kĩ thuật chuyên ngành chế tạo máy. Chế tạo được một hệ thống cấp phôi tự động trong nước mang lại rất nhiều lợi ích. Đặc biệt là về mặt kinh tế vì giá thành rẻ hơn rất nhiều so với thiết bị ngoại nhập nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Điều đó cũng khẳng định được trình độ kĩ thuật công nghệ của chúng ta đang và sẽ theo kịp với thế giới. 1.3 MỤC TIÊU, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1.3.1 Mục tiêu Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toàn phần và không thể có hệ thống sản xuất tự động mà không có quá trình cấp phôi tự động. Quá trình cấp phôi tự động cần phải đạt được những mục tiêu sau: Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ. Chuyển các máy bán tự động trở thành tự động. Cải thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: giải phóng cho con người trong các công việc nhàm chán, trong công việc nặng nhọc. Đảm bảo độ chính xác gá đặt. 1.3.2 Khách thể Do cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa cho các quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất để giá thành thấp hơn. Vì thế, quá trình cấp phôi là một trong 4
18. Chương 1: Tổng quan những yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động. 1.3.3 Đối tƣợng nghiên cứu Các đặc trưng cơ bản của một hệ thống cấp phôi tự đông. Nghiên cứu các thiết bị cơ bản của của hệ thống tự động bao gồm: cơ cấu chấp hành, các thiết bị điều khiển vv. 1.4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động và các thành phần của hệ thống cấp phôi tự động. Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động bằng phương pháp rung. Nghiên cứu thực trạng việc cấp phôi cho các máy NC-Takamaz ở nhà máy. Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC –Takamaz. Sử dụng phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động này. Trong sản xuất cơ khí phôi rời chiếm số lượng lớn. Các loại phôi rời có kích thước nhỏ, vừa này rất đa dạng và phong phú. Do vậy, giới hạn của đề tài chỉ tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi cho chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ bậc có l ≥ d và có khối lượng không lớn hơn 0,5 kg. Việc cấp phôi cho loại này có rất nhiều cách khác nhau, nhưng trong đề tài nghiên cứu này tác giả chỉ tập trung vào nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự động bằng phương pháp rung. Đề tài chỉ tính toán, thiết kế và mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống mà chưa chế tạo mô hình. 1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa vào thực tiễn và cơ sở lý luận của các thế hệ anh chị đi trước để làm nền tảng cho việc nghiên cứu lập luận để đưa ra hướng giải quyết đề tài. 5
19. Chương 1: Tổng quan Tham khảo các công trình nghiên cứu về phễu rung đã có để nắm được tình hình, thực trạng. Tham khảo tài liệu có liên quan đến việc tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung kết hợp tay máy chuyên dùng. Nghiên cứu các nguyên lý cơ học áp dụng vào việc phân tích, tính toán khi thiết kế và điều kiển hệ thống. Nghiên cứu phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi. 6
20. Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Chƣơng 2 PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 2.1 PHÔI RỜI Phôi rời là loại phôi sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất hàng loạt và hàng khối, là loại phôi đa dạng về hình dáng, phong phú về chủng loại và kích thước. Vì vậy, việc phân loại phôi rời có ý nghĩa rất lớn trong lựa chọn các cơ cấu cấp phôi. Thông thường, phôi rời được phân loại theo hình dáng. Trong một số trường hợp dựa vào các tính chất khác của phôi để phân loại. Một số loại phôi rời mà chúng ta thường gặp trong thực tế sản xuất là: Chi tiết hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính (L > D) có 2 dạng sau: - Dạng chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc nhau - Dạng chi tiết có 1 trục đối xứng Chi tiết hình trụ có chiều dài gần bằng đường kính ( L D/( L=D 20%) ) là chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc 7