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

Nội dung text: 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. 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 CALCULATE, DESIGN AND SIMULATE AUTOMATIC FEEDER SYSTEMS, USING VIBRATORY FEEDER BOWLS AND ROBOT FEEDING WORKPIECE FOR THE LATHE NC TAKAMAZ MACHINE Lê Hiếu Giang Trần Kim Thiên ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Cấp phôi là một quá trình quan trọng trong gia công cắt gọt.Vì vậy, quá trình cấp phôi cần thiết phải được nghiên cứu và giải quyết nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động. Trong gia công cắt gọt, các chi tiết dạng rời gia công trên máy tiện NC chiếm số lượng lớn. Các chi tiết dạng này có tỷ lệ giữa thời gian cắt gọt vào thời gian cấp phôi rất cao. Vì vậy, tính toán và thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho loại phôi này sẽ tăng năng suất đáng kể. Để cấp phôi dạng rời trong gia công cắt gọt có nhiều cách khác nhau. Nhưng cấp phôi bằng phương pháp rung là phương pháp cho năng xuất cao, đơn giản và phổ biến. Bài báo cũng trình bày các kết quả đạt được trong việc tính toán thiết kế hệ thống cấp phôi tự động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC-Takamaz. ABSTRACT Feeder is an important process in the machining process. So, feeder process need to be studied and solved in order to improve productivity. In the machining process, the bulk details are processed on NC lathes that have large number, these details have the ratio of cutting time to feeders time very high. Therefore, calculate and design automatic feeder systems for the type will increase productivity significantly. To feeders bulk of cutting process in different ways. But vibrating feeders method is a method for highly productive, simple and popular. The article also presents the results achieved in the calculation, design and simulation automatic feeder systems, using vibratory feeder bowls and robot feeding workpiece for the lathe Nc Takamaz machine. 1. THỰC TRẠNG HIỆN NAY  Sơ đồ cấp phôi gia công hiện tại Để thiết kế hệ thống cấp phôi tự động, tác giả đã chọn 1 sản phẩm dạng bạc đặc trưng của nhà máy, được gia công trên máy tiện NC Takamaz để tính toán. o Đặc điểm: . Năng xuất thấp . Chất lượng không ổn định . Phụ thuộc vào yếu tố con người 1.3 Cải tiến phương pháp cấp phôi tư động  Sơ đồ cấp phôi gia công tự động Hình 1: Máy tiện NC-Takamaz
2. o Đặc điểm: 2.2 Tính toán thiết kế phễu rung . Năng xuất cao Yêu cầu của đề tài là: tính toán, thiết kế . Chất lượng ổn định phễu rung cho mô hình cấp phôi tự động dạng . Không phụ thuộc vào con người rời rạc, có kích thước như hình, trọng lượng  Yêu cầu kỹ thuật hệ thống cấp phôi tự động của 1 chi tiết (phôi): Q = 0.02 (kg). Yêu cầu Hệ thống cấp phôi tự động bao gồm 3 bô mỗi lần đổ phôi vào phễu là 240 chi tiết. phận chính: phễu rung, băng tải, robot. Để đảm bảo quá trình cấp phôi theo yêu cầu là: năng suất cấp phôi 1 sản phầm/phút thì năng suất của 3 cơ cấu chính cần phải đạt năng suất như sau:  Phễu rung: . Năng suất cấp phôi: 1,3 sản phẩm/ phút . Dung lượng của phễu: 240 sản phẩm Hình 2: Phôi nguyên liêu  Băng tải: . Chọn vật liệu chế tạo phễu: Phễu cấp . Vận tốc băng tải: 0.2 (m/s) phôi rung động được làm bằng thép cacbon . Chiều dài băng tải: 800 (mm) kết cấu (CT3), cánh xoắn có dạng hình vành . Chiều rộng băng tải: 50 (mm) khăn có đường kính ngoài gần bằng đường  Robot cấp phôi: kính trong của phễu và được hàn vào thành . Có 3 bậc tự do tịnh tiến trong của phễu theo đường xoắn ốc. . Tầm với: 33 (cm) . Chọn dạng phễu cấp phôi rung động: . Tải trọng nâng: 0.5 (kg) hình trụ. . Vận tốc: 100 (mm/s) . Chọn đường kính của phễu: D= 400(mm) . Chiều dày thành phễu: 2 (mm) o 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG . Góc nâng lớn nhất θmax của máng: θ=1.5 CẤP PHÔI . Bước xoắn của máng là: t=32.9(mm) 2.1 Phân tích lựa chọn phễu cấp phôi rung . Chiều rộng của cánh xoắn là: B=20(mm) Loại phôi rời trong đề tài là phôi có chiều . Dung lượng E của phễu: E=240(chi tiêt) dài lớn hơn đường kính và 2 trục đối xứng nên . Chiều cao H của phễu: H=205(mm) . Đáy phễu được làm bằng thép CT3 và ta có thể sử dụng một số loại phễu cấp phôi như o sau. được làm có hình côn ngược 170 . Phễu cấp phôi kiểu giá nâng . Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh . Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay . Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa . Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay . Phễu cấp phôi rung động Qua việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động, ưu Hình 3:Mô hình phễu rung điểm, nhược điểm của từng loại phễu và đưa ra  Tính toán các chân kết luận. Phương án dùng phễu cấp phôi dạng rung động cho loại phôi rời trong đề là hợp lý Vật liệu chế tạo lò xo là thép đàn hồi có nhất vì các lý do sau: lượng cacbon (0,55 0,65%). Xét trong điều . Cấp phôi thuộc dạng phôi rời từng chiếc kiện thanh chịu uốn thuần tuý (nghĩa là dao cho một máy tự động. động lên xuống mà không có xoắn).Thông số . Phễu đơn giản dễ gia công và giá thành hình học của lò xo như hình vẽ. Trong ba thông để thi công không cao. số này ta chọn hai thông số và ta tính thông số . Dễ dàng trong việc điều tiết phôi. còn lại: . Cấp phôi đáp ứng được năng suất đề ra. Chọn: b = 25 (mm), L = 200 (mm)
3. Tính h=? (vì độ cứng của lò xo sẽ phụ thuộc Mô hình 3D của phễu rung vào thông số còn lại này ): sau khi tính toán h=14(mm) L b h Hình 4:Thép lá lò xo Hình 5: Kết cấu các chân: Lò xo phẳng nhiều lớp  Tính nam châm điệ n Trong phần tính dẫn động cho phễu ta sẽ Hình 7: Phễu rung của hệ thống tính toán dẫn động bằng nam châm điện xoay chiều, có tần số là 50 (Hz) tương ứng với 2.3 Tính toán thiết kế robot 3000(dao động /phút). Lực kích động ban đầu là H = 320 (N). Robot được thiết kế trong hệ thống cấp Lực kéo của nam châm điện P0 = 320 (N). phôi này là robot kiểu phẳng, vì kết cấu robot Hiệu điện thế U=220 (V). Cảm ứng điện từ kiều này khá đơn giản, dễ chế tạo, có thể đáp B=10000 Gaus(1 Gaus = 10- 4Tecla). Vật liệu ứng được những yêu cầu của hệ thống. của phần cảm là thép  1(A). Vì Robot trong hệ thống chỉ dùng để vẩn Tính toán thông số của nam châm điên: chuyển phôi từ băng tải, cấp cho máy NC nên chỉ cần 3 bậc tự do là đủ.  Một số thông số kỹ thuật của robot: . Sức nâng của robot: 0.5 kg. . Truyền động cho robot: dùng truyền động khí nén . Số bậc tự do: 3 bậc tự do chuyển động tịnh tiến. . Vùng công tác: phẳng . Tầm với: là 33 (cm) Hình 6: Phần cảm nam châm điện . Đặc tính của hệ điều khiển: kiểu điều khiển điểm - điểm . Tiết diện của phần cảm: S =12.5(cm) . Giao tiếp với thiết bị ngoại vi: phải kết c nối được với hệ điều kiển của máy NC. . Chiều cao phần cảm trung tâm: chọn: lc = 3,2(cm)  Thiết kế mô hình 3D của robot . Bề rộng phần cảm trung tâm: b= 4(cm) . Bề rộng của phần cảm ngoài: c=1.6(cm) . Bề rộng cửa sổ: n = lc= 3,2 (cm) . Chiều cao của phần cảm : h = (2,5-3)n = 8  9,6 (cm) . Chiều cao của thép: lb=9.6(cm) . Bề rộng khuôn khổ của thép: l= 2.8(cm) . Số vòng cần thiết là: ω=793(vòng) 2 . Tiết diện của dây: Sd=1.13(mm ) . Đường kính dây: d=1.2(mm) Hình 8: Robot cấp phôi của hệ thống
4. 2.4 Tính toán thiết kế băng tải 4. KẾT LUẬN Khi thiết kế hệ thống vận chuyển phôi Bài báo đã trình bày kết quả của việc tính nguyên liệu cho hệ thống ta chọn băng tải đai là toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự phù hợp nhất vì : . Khi vận chuyển có độ ổn định cao động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự . Kết cấu đơn giản động cho loại máy tiện NC TAKAMAZ “ . Dễ chế tạo Sản phẩm cuối cùng là: thiết kế đươc một . Gia thành thấp hệ thống cấp phôi như sau: Thông số kỹ thuật băng tải: . Chiều dài băng tải: 800 (mm) . Chiều rộng băng tải: 50 (mm) . Vận tốc băng tải: 0. 2 (m/s)  Thiết kế mô hình 3D băng tải: Hình 9: Băng tải cấp phôi của hệ thống Hình 10: Hệ thống cấp phôi tự động 3. MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI Hệ thống gồm có: Để mô phỏng chuyển động của hệ thống . Phễu rung cấp phôi tác giả sữ dụng phần mềm solidwords . Robot cấp phôi 3 bậc tư do để mô phỏng. Dùng công cụ replay simulation, . Băng tải cấp phôi thực hiện quá trình mô phỏng từ vị trí ban đầu . Cơ cấu cấp phôi cho robot đến vị trí cuối cùng. Ghi lại quá trình mô . Cơ cấu lấy sản phẩm phỏng chuyển động của hệ thống cấp phôi tự động thành một file dữ liệu có dạng đuôi mặc định (*. Avi).
5. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.