Cap-phoi-tu-dong-su-dung-pheu-rung-va-tay-may-cap.pdf ...

1. Home
2. cap-phoi-tu-dong-su-dung-pheu-rung-va-tay-may-cap.pdf

cap-phoi-tu-dong-su-dung-pheu-rung-va-tay-may-cap.pdf

• Author / Uploaded
• Thắng Nguyễn Quốc

MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................

Views 341 Downloads 66 File size 8MB

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD FILE

Citation preview

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 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 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 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 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 XIII 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 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 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 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 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 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 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 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Chi tiết có chiều dài nhỏ hơn đường kính L  D ( L  0,8.D) cũng là chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc nhau  Chi tiết hình trụ có mũ là dạng chi tiết có một trục đối xứng  Ngoài ra, còn có các chi tiết dạng đĩa, bulông, vít, ốc…. 2.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI Hệ thống cấp phôi đầy đủ cần phải có các thành phần sau đây:  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. Mỗi 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 không gian và thời gian. Tuy vậy cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng phải có đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể mà chỉ cần một trong số chúng. Việc phân chia hệ thống thành các thành phần như trên chỉ mang tính chất tương đối vì người ta có thể kết hợp với một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm 8 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu về hình dáng, kích thước của phôi để giảm được kích thước của hệ thống, làm cho việc thiết kế, chế tạo và lắp ráp đơn giản hơn. 2.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI RỜI Trong quá trình tự động cấp phôi rời, định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và cũng 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. Những chi tiết đơn giản thường được chia thành 2 loại:  Loại phôi có 1 trục đối xứng.  Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên. Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên chỉ cần định hướng 1 lần còn những phôi có 1 trục đối xứng thường phải định hướng 2 lần hoặc định hướng kép. Các phương pháp định hướng:  Định hướng bằng tay: Đối với các chi tiết trụ dài (L/D từ 5  10), chi tiết trụ hoặc côn có L/D xấp xỉ bằng 1, các chi tiết khó định hướng tự động.  Định hướng tự động: cả 2 bước định hướng diễn ra trong phễu hoặc kết hợp phễu và máng dẫn.  Định hướng tự lựa: Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự lựa được dễ dàng, việc định hướng phôi thường tuân thủ một số nguyên tắc sau: - Cơ cấu định hướng 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 sửa chữa lại vị trí của những phôi sai yêu cầu. - Những phôi bị gạt bỏ phải được vận chuyển ngược về phễu cấp phôi. - Nếu cơ cấu định hướng có độ tin cậy không cao thì phải bố trí vài ba cơ cấu trên đường vận chuyển phôi. 9 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Chi tiết cần định hướng của đề tài là chi tiết hình trụ tròn có 2 trục đối xứng nên chỉ cần định hướng 1 lần, dùng phương pháp định hướng tự lựa. Các chi tiết chuyển động trên máng phễu ở trạng thái nằm 2.4 ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN Vì đây là phôi rời, trong đề tài là phôi có 2 trục đối xứng nên ta có một số phương án cấp phôi. 2.4.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng Chức năng của nó là dự trữ, bảo quản, định hướng và cung cấp phôi cho máy.  Cấu tạo: Hình 2.1 : Phễu cấp phôi kiểu giá nâng [1] 1: Phễu chứa phôi 2: Cơ cấu cam đẩy 3: Cơ cấu định hướng đứng 4: Phôi 5: Máng dẫn 6: Cơ cấu gạt 10 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu giá nâng: Phôi (4) được dự trữ và bảo quản trong phễu chứa (1). Nhờ cơ cấu cam (2) mà phôi (4) được đưa lên máng dẫn (5). Những phôi có trục tâm nằm ngang sẽ lăn vào máng (5) còn những phôi nghiêng hoặc thẳng đứng sẽ bị cơ cấu (6) gạt trở lại vào phễu. Sau khi định hướng phôi nằm ngang đi theo máng dẫn (5). Sau đó phôi (4) lại được định hướng một lần nữa bởi cơ cấu định hướng đứng của máng (5) để chuyển trạng thái từ nằm ngang sang dọc và đi đến vị trí yêu cầu tiếp theo. Đồng thời, lúc này cơ cấu cam (2) quay trở xuống tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo.  Ưu điểm:  Dễ thiết kế, gọn nhẹ  Kết cấu đơn giản  Giá thành chế tạo rẻ Nhược điểm:  Năng suất không cao  Dễ kẹt phôi 2.4.2 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng khe và rãnh: Dùng để cấp phôi hình trụ ngắn.  Cấu tạo: Hình 2.2: Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh [1] 11 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh: Hình a: rãnh V được bố trí trên giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên của phễu, khi giá nâng chuyển động xuống dưới đáy phễu, một chi tiết sẽ lăn vào rãnh V, khi giá nâng tịnh tiến lên phía trên chi tiết sẽ trượt dọc theo máng ra ngoài. Giá nâng đi xuống và tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo. Hình b: giá nâng đặt ở giữa phễu và nguyên lý hoạt động cũng tương tự như hình a. Hình d: rãnh V đặt bên trái giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên phễu. Nguyên lý hoạt động tương tự hình a, b. Hình e: rãnh V đặt ở giữa, 2 giá nâng ở 2 bên lần lượt lên xuống mang phôi đưa vào rãnh V, năng suất gấp đôi hình d. Hình c, g không sử dụng rãnh V nhưng dùng khe hẹp có kích thước lớn hơn đường kính để chi tiết lăn qua khi giá nâng đẩy chi tiết lên cao. 2.4.3 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng ống quay  Cấu tạo: 3 b) c) Hình 2.3: Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay [1] 1: Phễu cố định 2: Phễu quay 3: Chốt gạt 12 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Cấu tạo của ống quay: Ống quay có thể được gắn thêm phễu phụ nhỏ 2 như hình b, c và bên trên có gắn thêm một cái chốt 3 để đảo phôi tránh cho phôi bị kẹt trong qua trình định hướng.  Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi như sau: Phôi được chứa lộn xộn trong phễu cố định 1. Khi hoạt động thì ống quay 2 sẽ quay làm xáo trộn phôi và làm cho phôi rơi theo đường ống của phễu quay theo trục tâm thẳng đứng theo đúng hướng ta mong muốn. Có thể dùng hệ thống bánh răng côn hộp giảm tốc và động cơ để truyền động cho ống quay 2.  Ưu điểm:  Định hướng chính xác  Không gây kẹt phôi Nhược điểm:  Năng suất không cao  Kết cấu phức tạp, khó thi công  Giá thành cao 2.4.4 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa  Cấu tạo: Hình 2.4: Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa [1] 13 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu 1: Phôi 7: Cam 2: Phễu chứa 8: Thanh gạt 3: Đáy phễu 9,10 : Đế 4: Ống bao 11, 13: Giá đỡ 5: Ống di trượt 12: Buly 6: Ống dẫn 14: Chốt  Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu ống hai nữa: Phôi 1 được đỏ lộn xộn vào cốc phễu 2. Hai nửa ống di trượt 5 chuyển động trong ống bao 4 nhờ hai thanh gạt 8. Hai nửa ống sẽ tác động vào phôi làm cho phôi bị xáo trộn và rơi vào ống dẫn 6 ra ngoài. Hai thanh gạt 8 được liên kết với hai nửa ống trượt bằng các chốt 14 và một đầu tì vào các cam 7. Các cam lệch 7 và 7a lắp đồng trục, lệch nhau 1800 và quay nhờ buly 12. Các giá đỡ 11 và 13 được bắt cứng trên đế 10 và trên giá đỡ 11 gắn cứng ống bao 4. Ống bao 4 có nhiệm vụ định hướng cho ống trượt và giữ vững cốc phễu nhờ đáy cốc 3 lắp vừa khít với ống 4. Có thể dùng động cơ và hộp giảm tốc để truyền động cho cam 7 Đường kính lỗ ống định hướng phải tuân thủ nguyên tắc không để 2 phôi cùng một lúc rơi vào ống, tránh được khoảng kích thước dễ bị kẹt phôi.  Ưu điểm:  Làm việc êm  Không gây kẹt phôi  Nhược điểm:  Kết cấu phức tạp, khó gia công  Giá thành cao  Năng suất không cao 2.4.5 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay Dùng để cấp phôi chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ có bậc nhưng l ≥ d hoặc các phôi có dạng đĩa, vòng. 14 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Cấu tạo: Hình 2. 5: Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay [1]  Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu đĩa quay: Phôi được đổ lộn xộn vào cốc phễu (1), đĩa (2) quay tròn nhờ hệ thống trục vítbánh vít. Quá trình đĩa quay tròn làm xáo động phôi. Khi rãnh trên đĩa ở vị trí thấp nhất sẽ có 1 phôi rơi vào, khi rãnh đó quay lên vị trí cao nhất phôi sẽ vận chuyển ra máng (3). Đĩa gồm nhiều rãnh nên quá trình cấp phôi được diễn ra liên tục. Để tạo điều kiện cho phôi định hình dễ rơi vào rãnh, trên đĩa có thể bố trí thêm một số cánh dẫn hướng. Đáy phễu được đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc khoảng 300  450.  Ưu điểm:  Làm việc êm.  Kết cấu đơn giản, dễ gia công.  Định hướng chính xác.  Không gây kẹt phôi.  Nhược điểm:  Giá thành cao.  Năng suất thấp 2.4.6 Phễu cấp phôi rung động  Cấu tạo: 15 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Hình 2.6: Phễu cấp phôi rung động [1] 1: Phễu 2: Máng xoắn 3: Lò xo lá 4: Phần ứng từ của nam châm điện 5: Đế nam châm 6: Phần cảm ứng từ của nam châm điện 7: Vít 8: Đế 9: Giảm chấn  Nguyên lý làm việc của phễu rung: Khi cấp nguồn cho phần cảm từ 6 của nam châm điện, nó sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống, nhưng nhờ có lò xo lá nên khi hệ thống dao động cốc phễu vừa chuyển động lên xuống, vừa xoay quanh tâm nó một góc rất nhỏ. Phôi đang nằm hỗn độn trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành phễu và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đáy phễu lên trên theo mặt phẳng nghiêng cho tới khi ra khỏi phễu. Khi phôi đã ra khỏi phễu thì sẽ theo máng dẫn vào vị trí gia công.  Ưu điểm:  Năng suất cao  Không gây kẹt phôi  Phổ biến trên thị trường 16 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Kết cấu đơn giản  Dễ điều tiết phôi  Nhược điểm:  Rung động  Gây ồn 2.4.7 Lựa chọn phƣơng án Phương án dùng phễu cấp phôi dạng rung động là hợp lý nhất vì các lý do sau:  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.  Cấp phôi đáp ứng được năng suất đề ra. 2.5 GIỚI THIỆU PHỄU RUNG CÓ MÁNG XOẮN VÍT Cơ cấu cấp phôi rung động có máng xoắn vít được dùng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như gia công cắt gọt, đóng gói dược phẩm, thực phẩm, lắp ráp…Nó được dùng để cấp phôi rời từng chiếc cho các máy riêng biệt hoặc các máy trên đường dây tự động (dây chuyền tự động). Phễu có chức năng tích trữ, định hướng và vận chuyển phôi đến máng tiếp nhận và nếu một trong các chức năng này không có thì cơ cấu cấp phôi sẽ hoạt động không hiệu quả. Hình 2.7: Cơ cấu cấp phôi rung động 17 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu 2.5.1 Phân loại phễu tròn Phễu tròn là phần cơ bản của cơ cấu cấp phôi rung động. Kết cấu của phễu tròn có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của cơ cấu cấp phôi rung động. Phễu tròn được phân loại theo hình dáng và phương pháp chế tạo. 2.5.1.1 Phân loại theo hình dáng Phễu tròn hình trụ có máng xoắn vít nằm bên thành trong: Hình 2.8: Phễu tròn hình trụ [1] Phễu tròn hình côn có máng xoắn vít nằm bên thành trong: Hình 2.9: Phễu tròn hình côn [1] 18 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Phễu tổ hợp bao gồm phễu hình côn là ổ tích còn hình trụ và máng xoắn vít ở bên ngoài có chức năng lấy phôi và vận chuyển phôi tới máng tiếp nhận và vùng gia công: Hình 2.10: Phễu tổ hợp [1] 2.5.1.2 Phân loại theo phƣơng pháp chế tạo Phương pháp chế tạo phễu rung: tiện, đúc, hàn.  Phễu tiện: thường làm từ nhôm, phần đáy thường có kết cấu tháo lắp để có khả năng điều chỉnh nhanh khi cần cấp phôi loại khác.  Phễu đúc: thường được chế tạo có hình côn và trụ.  Phễu hàn: thường dùng thép lá, đồng lá và đura. Chiều dày của vật liệu được chọn tuỳ thuộc vào kích thước của phễu nằm trong khoảng 1÷5mm. 2.6 NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN VÍT Để nghiên cứu cơ cấu cấp phôi kiểu rung động, người ta xét một hệ cơ cấu 4 khâu bản lề chuyển động lắc trong mặt phẳng nằm ngang hoặc nằm nghiêng được mô tả trên hình 2.11 và 2.12. Hình 2.11: Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm ngang [2] 19 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu Xét một vật A có trọng lượng G đặt trên thanh BC trong mặt phẳng nằm ngang (Hình 2.11). Khi thanh O1B quay sang phải 1 góc  - 1 với tốc độ góc là  thì vật A cùng với thanh BC chuyển động song phẳng xuống phía dưới. Gọi gia tốc chuyển động lớn nhất trong hành trình này là a, ta có:  Fms = m (g-atđ).f  Fqt = - m.an Trong đó:  atđ : là gia tốc theo phương thẳng đứng  an : là gia tốc theo phương nằm ngang Khi tay quay O1B quay sang trái 1 góc  - 1 với tốc độ góc  thì vật A cùng với thanh B chuyển động lên phía trên. Khi đó ta có:  F’ms = m (g + a’tđ).f  F’qt = - m.a’n Trong đó a’tđ và a’n là gia tốc theo hướng thẳng đứng và nằm ngang khi vật A chuyển động lên phía trên. Nếu ta coi  =  ' thì về giá trị atđ = a’tđ và an = a’n . Khi đó có thể xảy ra hiện tượng như sau: Khi vật chuyển động cùng thanh xuống thấp sang phía phải thì nếu Fms < Fqt thì vật A sẽ trượt trên thanh BC, hay nói cách khác vị trí của vật A so với thanh BC bây giờ sẽ ở lại phía sau, có nghĩa vật A có chuyển động tương đối so với thanh BC về phía trái. Khi thanh chuyển động lên phía trên và sang trái, lúc này do Fms tăng lên trong trường hợp khi mà Fms > Fqt thì vật bám chắc vào thanh BC, hay nói cách khác không có sự chuyển động tương đối giữa vật A và thanh BC. Tổng hợp một chu trình chuyển động của thanh O1B ta có nhận xét sau đây: Vị trí của vật A so với thanh BC đã dịch chuyển sang trái một lượng s. Nếu chu trình trên lại tiếp tục thì sau mỗi một chu trình như vậy thì A lại cứ dịch chuyển sang 20 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu trái so với thanh BC một lượng s. Quá trình hoạt động của cơ cấu trên là liên tục thì sau một thời gian, vật A sẽ di chuyển tương đối với thanh BC và sẽ có xu hướng đi ra khỏi thanh BC. Trong trường hợp khi g < atđ thì Fms < 0, lúc này vật A sẽ không còn tiếp xúc với thanh BC nữa mà nó có bước nhảy tương đối so với thanh BC về phía trái. Xét trường hợp thanh BC đặt trong mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang 1 góc  ( hình 2.12). Hình 2.12: Sơ đồ di chuyển phôi trên mặt phẳng nằm nghiêng [2] Cũng phân tích tương tự như trên chú ý trọng lượng G của vật A được phân thành Gn và Gđ tương ứng với phương nằm ngang và phương thẳng đứng, ta có:     G = Gn  Gđ Thiết lập công thức tính toán F ms, Fqt theo giá trụ Gđ và Gn, atđ và an ta có nhận xét sau: Khi thanh BC chuyển động về phía phải xuống dưới, để vật A có khả năng chuyển động tương đối so với thanh BC sang bên trái như trường hợp trên, thì điều kiện của nó là:  Fqt > Fms + Gn Khi thanh quay về phía bên trái và lên phía trên thì điều kiện để vật không trượt trên thanh BC thì: 21 Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu  Fqt < Fms – Gn Nếu thỏa mãn được cả hai điều kiện trên thì sau một chu trình chuyển động của thanh O1B, vật A sẽ dịch chuyển tương đối so với thanh BC một lượng s. Nếu cho cơ cấu hoạt động liên tục thì sau một thời gian, vật A sẽ dịch chuyển sang phía trái và sẽ có xu hướng rời khỏi thanh BC. Từ những kết quả tính toán như trên, người ta chế tạo các kiểu phiễu rung động dựa theo nguyên lý đó (hình 2.12), nhưng lúc này thanh BC được thay bằng một cánh xoắn có góc nghiêng là  để tăng chiều dài cho nó và đồng thời có thể cho vật A di chuyển trên khoảng chiều dài lớn hơn để có thời gian định hướng và điều chỉnh vị trí trước khi chuyển đến máng phôi. Kết cấu 4 khâu bản lề trong sơ đồ nguyên lý được thay thế bằng cơ cấu rung động tựa trên thanh đàn hồi với lực tạo rung sử dụng kiểu nam châm điện từ. Ưu điểm của bộ tạo rung kiểu này là có thể dễ dàng thay đổi tần số rung và biên độ của nó, tức là dễ dàng điều chỉnh để thay đổi tốc độ và gia tốc cho phễu cấp phôi. Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động của phễu:  Cấu tạo: Hình 2.13: Cấu tạo phễu rung 22 [1] Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu 1: Phễu 2: Máng xoắn 3: Lò xo lá 4: Phần ứng từ của nam châm điện 5: Đế nam châm 6: Phần cảm ứng từ của nam châm điện 7: Vít 8: Đế 9: Giảm chấn  Nguyên lý hoạt động: Phôi là chi tiết dạng rời rạc được cấp vào phễu. Khi cấp nguồn cho phần cảm từ 6 của nam châm điện, nó sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống, nhưng nhờ có lò xo lá nên khi hệ thống dao động cốc phễu vừa chuyển động lên xuống và vừa xoay quanh tâm nó một góc rất nhỏ. Phôi đang nằm hỗn độn trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành phễu và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đáy phễu lên trên theo mặt phẳng nghiêng cho tới khi ra khỏi phễu. Phôi nằm trong máng xoắn vít sẽ trượt hoặc bay tùy thuộc vào biên độ dao động và góc nghiêng  của các chân. Trong quá trình dao động phôi chịu tác dụng của lực ly tâm nhờ đó mà nó được chuyển lên phía trên ra khỏi phễu rung. 23 Chương 3: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 3.1 THỰC TRẠNG Ở CÔNG TY MARUEI VIET NAM PRECISION Công ty TNHH Maruei Việt nam Precision là doanh nghiệp chế xuất 100% vốn của Nhật Bản, chuyên gia công cơ khí chính xác các linh kiện xe ô tô của các hãng xe nổi tiếng trên thế giới như : Toyota, Honda, Mitsubishi, Chrysler…vv. Hiện công ty có khoảng 350 máy gia công cắt gọt NC và CNC. Trong đó, công ty có khoảng 200 máy tiện NC Takamaz. Sản lượng sản xuất mỗi tháng dao động từ 4 triệu cho đến 5 triệu sản phẩm. Gia công khoảng 30 loại sản phẩm khác nhau. Trong đó sản phẩm dạng trụ trơn, trụ bậc và dạng bạc có kích thước l/d = 1~2 và khối lượng của chi tiết m ≤ 0.5 kg, chiếm khoảng 80% sản lượng của toàn nhà máy. Thực tế hiện nay, việc gá đặt phôi vào máy NC để gia công và lấy sản phẩm sau khi gia công xong được thực hiện bằng công nhân vận hành máy. Vì các chủng loại sản phẩm của nhà máy chủ yếu là chi tiết dạng trụ trơn, trụ bậc và dạng bạc ,có kích thước l/d = 1~2 và khối lượng của chi tiết m ≤ 0.5 kg. Nên thời gian thao tác gắn phôi vào máy gia công và thời gian lấy sản phẩm ra chiếm một tỷ lệ lớn so với thời gian gia công của máy, bên cạnh đó chất lượng sản phẩm sau khi gia công và năng suất là không ổn định và phụ thuộc vào yếu tố con ngừơi. 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG Để thiết kế hệ thống cấp phôi tự động, tác giả đã chọn 1 sản phẩm dạng bạc đặc trưng của nhà máy như hình, được gia công trên máy tiện NC Takamaz để tính toán thiết kế. 24 Chương 3: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động Hình 3.1: phôi nguyên liệu sản phẩm Core Stator- 0310 3.2.1 Đặc điểm cấp phôi cho các máy NC hiện tại Sơ đồ cấp phôi: Năng suất gia công của dây chuyên hiện tại:  Thời gian gia công của máy: 60giây/1sản phẩm  Mỗi công nhân vận hành 1 máy NC  Thời gian cấp phôi và lấy phôi ( thời gian thao tác người vận hành máy): 20 giây  Thời gian làm việc 1 ca trong ngày: 7 giờ (25200 giây)  Hiệu suất tính năng suất gia công : 80% → Sản lượng gia công trong 1 ca là: 252 sản phẩm/ 1 công nhân vận hành.  Tỷ lệ phế phẩm là: 0.05%, trong tỷ lệ phế phầm do thao tác của người vận hành máy 0.01%. 3.2.2 Yêu cầu hệ thống cấp phôi tự động Năng suất gia công của dây chuyền cấp phôi tự động:  Thời gian gia công của máy: 60giây/1sản phẩm  Mỗi công nhân vận hành 4 máy NC  Thời gian cấp phôi và lấy phôi tự động: 10 giây  Thời gian việc 1 ca trong ngày: 7 giờ (25200 giây)  Hiệu suất tính năng suất gia công: 100% → Sản lượng gia công trong 1 ca là: 360 sản phẩm/ 1 máy NC. 25 Chương 3: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động → Sản lượng 1 công nhân/ 1 ca: 360x4=1440 sản phẩm/ 1 người. → Tỷ lệ phế phẩm là: 0.04%, trong đó tỷ lệ phế phẩm do thao tác của người vận hành máy 0 %. Nhận xét: như vậy khi sử dụng hệ thống cấp phôi tự động năng suất của 1 người vận hành máy sẽ tăng lên 4 lần so với cách làm hiện tại. Tỷ lệ phế phẩm do thao tác sai của người vận hành máy là 0%. 3.2.3 Sơ đồ hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động Với sơ đồ khối cấp phôi tự động như trên, thì toàn bộ quá trình cấp phôi điều được thực hiện tự động. Người công nhân chỉ có nhiệm vụ đổ phôi vào phễu rung. Thao tác này chỉ thực hiện 2 lần/ca làm việc. Đặc điểm của hệ thống cấp phôi tự động này:  Không phụ thuộc vào yếu tố con người  Tính ổn định cao  Năng suất tăng lên do 1 công nhân có thể vận hành nhiều máy  Giảm phế phẩm sau gia công do nguyên nhân gá đặt 26 Chương 3: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động 3.2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động Từ sơ đồ trên ta có sơ đồ nguyên lý cấp phôi cho máy NC như sau: Hình 3.2: Nguyên lý hệ thống cấp phôi tự động 3.2.5 Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi Phôi nguyên liệu được công nhân đỗ vào phễu rung, phễu rung hoạt động liên tục. Phễu rung có nhiệm vụ định hướng và đưa phôi nguyên liệu ra máng dẫn nhờ rảnh xoắn và quá trình rung của phễu. Khi phôi ra khỏi phễu nó ở trạng thái nằm và máng dẫn đưa phôi lên băng tải. Băng tải đưa phôi vào dừng ở cuối băng tải nhờ cơ cấu chặn 27 Chương 3: Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động và robot gắp phôi đưa vào máy NC gia công. Sau khi gia công xong sản phẩm được lấy ra nhờ cơ cấu lấy sản phẩm ra và hệ thống bắt đầu chu kỳ khác. 28 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Chƣơng 4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHỄU RUNG 4.1 TÍNH TOÁN PHỄU 4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo phễu Phễu cấp phôi rung động được làm bằng thép cacbon kết cấu (CT3), cánh xoắn có dạng hình vành khăn có đường kính ngoài gần bằng đường kính trong của phễu và được hàn vào thành trong của phễu theo đường xoắn ốc. Thành phần hoá học và cơ tính của thép CT3: C: chiếm 0.14  0.22 Mn: chiếm 0.4  0.65 Si: chiếm 0.12  0.3 S: không quá 0.055 P: không quá 0.05 Cơ tính: b = 410  430 MN/m2 4.1.2 Các thông số hình học của phễu Yêu cầu của đề tài là: tính toán, thiết kế mô hình cấp phôi tự động dạng rời rạc, có kích thước như hình 4.1, trọng lượng của 1 chi tiết (phôi): Q = 0.02 (kg). Yêu cầu mỗi lần đổ phôi vào phễu là 250 chi tiết. Hình: 4.1 phôi nguyên liệu 28 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Chọn Phễu cấp phôi rung động có dạng hình trụ. Cơ cấu cấp phôi rung động phải đảm bảo cấp phôi liên tục cho máy và đảm bảo năng suất công nghệ (năng suất thực tế) QP của nó phải lớn hơn năng suất của máy Q m khoảng 1,3 lần. QP = K1. Qm = 1,3 x1 = 1,3 (phôi/phút) [1] Trong đó:  Qm: 1phút/1chi tiết  K1 : hệ số tăng năng suất của máy_ K1= (1.31.5) Tốc độ vận chuyển chi tiết theo máng của cơ cấu cấp phôi rung động: Vc  Q p. L K 2 .K3 = 1, 3.0,0316 = 0, 2 (m/phút) 0,8.0,25 [1] Trong đó:  L: chiều dài của chi tiết  K2: hệ số dự phòng năng suất_ K2= 0,8  K3: hệ số cấp phôi định hướng K3  m n Trong đó:  m: số trạng thái được chấp nhận( m = 1)  n: tất cả số trạng thái của chi tiết có trên máng(n = 4) Suy ra: K3 = 0,25 Thông số hình học của phễu:  Góc nâng lớn nhất  max của máng tg max  f 2 tg 0 [1]  max  arctg ( f 2tg 0 )  arctg(0,35 2 tg150 )  max  1,80 29 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Chọn  =1,50 Trong đó:  f= 0,35: hệ số ma sát tỉnh giữa phôi và máng   0 (  0  150 ): góc nghiêng tối ưu của nhíp (thép lá) Chọn đường kính của phễu D= 400 (mm) (tra bảng 6.11-[1]) Chiều dày thành phễu 2 (mm) Bước xoắn của máng là: t   .D.tg  3,14×400×tg1,50 = 32.9 (mm) Chiều rộng của cánh xoắn là: B  r +(2 - 3)= 17,4+2,6 = 20 (mm) Trong đó :  r: là đường kính lớn nhất của phôi Cánh xoắn được làm bằng thép CT3 có độ dày là 2 (mm) Cánh xoắn được gắn lên thành phễu bằng cách hàn hồ quang điện. 20 \ 30 2 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Hình 4.2 Cánh xoắn vít Dung lượng E của phễu phải có khả năng chứa được số chi tiết đủ cho máy làm việc trong khoảng thời gian là: tmax= 4 (giờ) = 240 (phút) E  Qm .tmax = 1×240 = 240 (chi tiết) [1] Số chi tiết z có khả năng được xếp thành một lớp trong phễu: n z = 1+  i=0 [1] 2 .ri 2 .17,2 2 .34,4 2 .51,6 2 .68,8 2 .86 =1+ + + + +  53 L 31,6 31,6 31,6 31,6 31,6 Trong đó:  ri = 1, 2, 3, 4, : số lần đường kính phôi  L: chiều dài của phôi Số lớp phôi có khả năng được xếp cùng lúc trong toàn bộ dung lượng của phễu: n E 240  = 4,5  5 (lớp) z 53 Chiều cao H của phễu H  n.hc  Δ = 5×31,6 +47,4 = 205 (mm) Trong đó:  hc: chiều cao của chi tiết   ( ∆=1,5.hc ):chiều cao dự phòng của phễu Đáy phễu được làm bằng thép CT3 và được làm có hình côn ngược 170o để khi đổ phôi vào phễu, phôi sẽ lăn ra thành phễu và sẽ theo cánh xoắn đi lên khi hệ thống dao động. 31 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Ø400 205 32.9 ° 88 Ø250 Ø10 170° Hình 4.3: Mô hình 2D Mô hình 3D Đáy phễu gắn với lõi sắt, lõi sắt này được chế tạo từ 1 miếng thép có kích thước Ø = 250 (mm), h = 10 (mm). Xác định khối lượng của phễu: Chia phễu ra các phần đơn giản để tính khối lượng: M p  mt  mm  md  mo  Mp: khối lượng phễu  mt: khối lượng thành phễu  mm: khối lượng máng phễu  md: khối lượng đày phễu  mo:khối lượng đế phễu M p  mt  mm  md  mo  4+1,47 +1,766 +3,826 = 11,062 (kg) Khối lượng của tất cả chi tiết được chất lên phễu mct= 0,02.250= 5 (kg) 32 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung 4.2 KÍCH THUỚC ĐẾ Để bảo đảm cho hệ thống dao động đúng yêu cầu đã tính toán và năng suất không đổi trong quá trình làm việc thì trọng lượng của phần đế máy phải lớn hơn 3 5 lần so với trọng lượng phễu. Chọn vật liệu chế tạo đế là thép CT3. Chọn đường kính D = 320 mm. Như vậy chiều cao của đế sẽ là: h 4.m.g 4.16.980  = 10 (cm) 2  . .R 7,8.3,14.16 2 [1] 4.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN 4.3.1 Giới thiệu về vấn đề định hƣớng phôi rời Trong quá trình tự động cấp phôi rời định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và cũng 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 cấp phôi rung động thì việc định hướng phôi xảy ra trong quá trình chuyển động của nó theo máng xoắn vít. Có 2 phương pháp 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 nhận, còn những phôi có vị trí không chính xác sẽ bị rơi trở về phễu chứa. Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi dễ dàng thì việc định hướng phôi thường tuân thủ các nguyên tắc sau đây:  Phải tạo điều kiện cho phôi tự nhận lấy vị trí ổn định tự nhiêncuar nó trong quá trình chuyển động.  Tìm cách thu nhận lấy những phôi có vị trí đúng và gạt bỏ hoặc sửa chữa những phôi có vị trí sai. 33 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung  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. 4.3.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn 4.3.2.1 Các trạng thái và lƣu đồ di chuyển của phôi nguyên liệu trên máng xoắn 4.3.2.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn 34 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Sơ đồ lưu chuyển phôi nguyên liệu trong phễu rung Tính toán kích thước L,L1,H của cơ cấu định hướng phôi  Kích thước máng xoắn tại vị trí định hướng 1: Để đảm bảo cho phôi nguyên liệu trong quá trình chuyển động trên máng xoắn, các trạng thái không đúng A và B sẽ được loại bỏ rơi ngược lại phễu và trạng thái C và D tiếp tục, thì kích thước L của máng xoắn tại vị trí 1 phải thỏa mãn điều kiện sau: d l L 2 2 Trong đó: - d: đường kính lớn nhất của phôi( d=17.2mm) - l: chiều dài của phôi (l=31.6mm) - L: kích thước máng xoắn tại vị trí 1 35 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung  8.6  L  15.8 Vậy ta chọn :L=15 (mm)  Kích thước tại vị trí định hướng 2 : Để đảm bảo cho phôi nguyên liệu trong quá trình chuyển động trên máng xoắn, trạng thái không đúng D sẽ được loại bỏ rơi ngược lại phễu và trạng thái C tiếp tục chuyển động xuống băng tải, thì kích thước L1 và H tại vị trí 2 bố trí tay gạt phôi phải thỏa mãn điều kiện sau: d  H  l và L  L1  d 2  17.2  H  31.6 và L1  6.4 Vậy ta chọn :H=20 (mm) và L1=14 (mm) Như vậy, phôi nguyên liệu trong phễu trong quá trình di chuyển trên máng dẫn phôi khi qua các vị trí loại phôi có trạng thái sai trên máng sẽ bị loại bỏ và sẽ rơi ngược loại phễu. Chỉ có 1 trạng thái đúng( trạng thái C) sẽ tiếp tục di chuyển xuống băng tải. 4.4 MÁNG DẪN PHÔI 4.4.1Cấu tạo 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 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 4.4 dùng cho các chi tiết có trọng lượng nhỏ, phôi có thể lăn hoặc trượt trên đáy máng không sợ bị hư hỏng 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. 36 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Hình 4.4: Cấu tạo máng dẫn phôi [1]  Hình a, b, c, d là 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 là máng chữ T dùng cho các chi tiết trụ có mũ dạng bu lông.  Hình f: máng chữ V, hình g: máng chữ C 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 các phôi có dạng hơn nữa hình trụ.  Hình k: máng một thanh.  Hình l: máng hai thanh.  Hình m: máng một thanh treo.  Hình n: máng hai thanh đỡ. 37 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Trong thực tế, người ta thường sử dụng trọng lượng của chính chi tiết cấp phôi để định hướng và di chuyển phôi trong máng đến vị trí gia công haylắp ráp: Hình 4.5: Phôi di chuyển trên máng dẫn nhờ trọng lượng [1] Chi tiết cần cấp phôi của đề tài có dạng hình trụ 2 trục đối xứng cho nên ta chọn máng dẫn phôi có dạng hình chữ nhật như hình sau: Hình 4.6: Cấu tạo máng dẫn phôi sử dụng trong đề tài 38 Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung 4.4.2 Tính toán máng dẫn phôi Để phôi di chuyển được trên máng ta phải tác dụng lực vào phôi. Có nhiều cách tạo ra lực di chuyển phôi như:  Dùng trọng lực của phôi bằng cách đặt máng nghiêng một góc so với phương nằm ngang. Nếu phôi lăn thì độ dốc của máng nhỏ khoảng 5 0  70. Nếu phôi trượt thì góc nghiêng phải lớn hơn góc ma sát giữa phôi và đáy máng (khoảng 300).  Dùng phương pháp rung động.  Dùng lực cơ khí hoặc thủy lực để đẩy phôi. Phôi dịch chuyển trong máng của đề tài dưới tác dụng của lực rung động của phễu rung và máng rung được đặt nghiêng một góc 300 so với mặt phẳng nằm ngang để phôi dễ dàng trượt xuống mà không bị kẹt. 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 gọi là điều kiện kẹt phôi. Trên hình vẽ có biểu diễn một phôi có kích thước L, D đang trượt trong máng có chiều rộng H. Trong quá trình trượt phôi có thể bị nghiêng đi như hình vẽ. Khi phôi chạm vào máng tại điểm A thì phôi sẽ chịu tác dụng của các lực pháp tuyến N và lực ma sát F. Hợp lực của chúng là T, T tạo với N một góc β là góc ma sát, đường chéo OA tạo với N một góc α. Hình 4.7: Lực tác dụng khi phôi trượt trong máng 39 [2] Chương 4: Tính toán, thiết kế phễu rung Nếu α> β thì T sẽ tạo với điểm A một mômen mà mômen đó sẽ làm cho phôi bớt nghiêng nghĩa là phôi hết kẹt. Nếu α

×

Report "cap-phoi-tu-dong-su-dung-pheu-rung-va-tay-may-cap.pdf"

Your name Email Reason -Select Reason- Pornographic Defamatory Illegal/Unlawful Spam Other Terms Of Service Violation File a copyright complaint Description Close Submit Our partners will collect data and use cookies for ad personalization and measurement. Learn how we and our ad partner Google, collect and use data. Agree & close