Tối ưu hóa máy gọt củ năng bằng phương pháp thực nghiệm taguchi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HỒNG TRỌNG TỐI ƯU HĨA MÁY GỌT CỦ NĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TAGUCHI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2022 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Bành Quốc Nguyên Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Thanh Long Cán chấm nhận xét 2: TS Phạm Hữu Lộc Luận văn thạc sĩ bảo vệ trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 02 tháng 07 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS.TS Nguyên Hữu Lộc Thư ký: TS Phạm Quang Trung Phản biện 1: TS Lê Thanh Long Phản biện 2: TS Phạm Hữu Lộc Ủy viên: PGS.TS Trương Nguyễn Luân Vũ Xác nhận Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn chỉnh sửa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Hoàng Trọng MSHV:1970402 Ngày, tháng, năm sinh: 01/11/1996 Nơi sinh: Hà Tĩnh Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số : 8520103 I TÊN ĐỀ TÀI Tối ưu hóa máy gọt củ phương pháp thực nghiệm Taguchi (Optimization the peeling process of water chestnut by taguchi method) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG − Nhiệm vụ : cải tiến, chế tạo vận hành máy gọt củ − Nhiệm vụ : xây dựng quy trình lượng hóa hai tiêu chất lượng đầu gồm độ khối lượng lại củ thành phẩm Trong quy trình lượng hóa độ củ thành phẩm ứng dụng kết công trình nghiên cứu xử lý ảnh phịng thí nghiệm CDIO, khoa Cơ khí, Đại học Bách khoa TPHCM − Nhiệm vụ : Xác định thông số đầu vào tối ưu theo đồng thời hai số chất lượng đầu gồm độ khối lượng lại củ thành phẩm phương pháp thực nghiệm Taguchi III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 14/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/06/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN − Giáo viên hướng dẫn chính: TS Bành Quốc Nguyên Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) LU N V N TH C S L IC M N Xin chân thành cám n: − Th y TS Bành Qu c Nguyên ng i h tr , ch b o su t th i gian th c hi n lu n v n − Quý Th y, Cô tr − B n ng i h c Bách Khoa nhi t tình truy n th gi ng ng Qu c Th ng BÙI TH HÀO giúp đ , đóng góp ý ki n cho lu n v n − M , v trai h tr ng h tinh th n cho T p th b n h c ng h su t th i gian nghiên c u đ n hoàn thi n lu n v n i LU N V N TH C S TÓM T T Lu n v n cơng trình nghiên c u khoa h c trình bày q trình t i u hóa máy bóc v c n ng thơng qua quy ho ch th c nghi m Tr ng tâm c a nghiên c u trình nghiên c u phát tri n máy thông qua ph ng pháp thi t k th c nghi m Taguchi k t h p v i t i u hóa đ ng th i hai đ c tính v tiêu chí đ s ch kh i l c a c n ng b ng h s xám B n nhân t đ ng l i c l a ch n cho thi t k th c nghi m g m: th i gian c t; t c đ c t, góc c t chi u cao c t Tiêu chí đ s ch c a c n ng đ c xác đ nh b ng ph ng pháp x lý nh tiêu chí kh i l c xác đ nh b ng ph ng pháp cân th công b ng cân n t K t qu th c nghi m đ minh thông qua bi u đ nh h ng l i c a c n ng đ ng bi u đ phân tích ph c ch ng ng sai ANNOVA nh m ki m tra đánh giá tác đ ng n i b t t thông s đ u vào x p h ng theo tác đ ng c a chúng đ n hi u su t chung c a q trình bóc tách ii LU N V N TH C S ABSTRACT The thesis is a scientific research project presenting the optimization process of the peeling machine through design of experience The focus of this research is the research and development process of the machine through the Taguchi experience design method combined with the multi-respond optimization of two characteristics on the criteria of cleanliness and residual weight of the water chestnuts by grey relational Four factors were selected for experimental design including: cutting time; cutting speed, cutting angle and cutting height The purity criterion of the water chestnuts was determined by image processing method and the remaining weight of the water chestnuts was determined by manual weighing using an electronic balance The experimental results are demonstrated through the main effect graph and the ANNOVA analysis of variance chart to test and evaluate the outstanding effects from the input parameters and rank them according to their impact on the performance general of the peeling process iii LU N V N TH C S L I CAM K T Tơi tên: Tr n Hồng Tr ng H c viên l p: Cao h c K Thu t C Khí – K2019 – t2 Mã s h c viên: 1970402 Theo quy t đ nh giao đ tài lu n v n cao h c c a phòng t o sau đ i h c, i h c Bách Khoa Tp HCM, th c hi n lu n v n cao h c v i đ tài “T i u hóa máy g t c n ng b ng ph ng pháp th c nghi m Taguchi” d is h ng d n c a TS Bành Qu c Nguyên t ngày 14/02/2022 đ n 06/06/2022 Tôi xin cam k t lu n v n t t nghi p cao h c th c hi n Tôi th c hi n theo quy đ nh c a phòng đào t o sau đ i h c, theo s h i H c Bách Khoa TP.HCM ng d n c a TS Bành Qu c Ngun Tơi xin hồn tồn ch u trách nhi m v i nh ng l i cam k t N u có sai ph m trình th c hi n lu n v n, tơi xin hồn tồn ch u hình th c x lý c a phòng đào t o sau đ i h c Ban Giám Hi u Tr ng i H c Bách Khoa TP H Chí Minh H c viên Tr n Hoàng Tr ng iv LU N V N TH C S M CL C L I C M N……………………………………………………………………… i TÓM T T………………………………………………………………………… ii ABSTRACT……………………………………………………………………… iii L I CAM OAN………………………………………………………………… iv DANH M C HÌNH NH………………………………………………………… v DANH M C B NG BI U…………………………………………………………x CH NG 1: T NG QUAN……………………………………………….……… 1.1 Tóm t t k t qu nghiên c u cơng trình tr c 1.1.1 Mơ hình máy g t c n ng 1.1.2 Quá trình quy ho ch th c nghi m 1.2 M c tiêu đ tài 1.3 Ph m vi đ tài CH NG 2: C S LÝ THUY T……………………………………………… 2.1 C s thi t k , mô ph ng máy 2.1.1 C s thi t k máy .6 2.1.2 C s mô ph ng máy .10 2.2 Quy ho ch th c nghi m b ng ph ng pháp Taguchi 12 2.3 Lý thuy t t i u hóa đ ng th i nhi u thông s đ u theo lý thuy t h s xám 15 2.3.1 Tính tốn trình t chu n hóa d li u (data normalization) 15 Trình t 1: “cao h n t t h n” .15 2.3.2 Tính tốn trình t sai l ch chu n 16 2.3.3 Tính tốn h s xám (Grey relation coefficient) 16 2.3.4 Tính tốn c p quan h xám 17 2.4 Quy trình ki m tra đ s ch c a s n ph m .17 LU N V N TH C S 2.5 Quy trình ki m tra tr ng l CH ng c a s n ph m 18 NG 3: C I TI N, THI T K VÀ CH T O MÁY………………………20 3.1 Thi t k c i ti n máy 20 3.1.1 Thi t k c i ti n mô đun tr c truy n đ ng .20 3.1.2 Thi t k c i ti n mô đun g t v .21 3.2 Ch t o l p ghép máy .27 3.3 V n hành th ki m tra ho t đ ng c a máy, 27 CH NG 4: QUY HO CH TH C NGHI M……………………………… …29 4.1 Bài toán quy ho ch th c nghi m 29 4.1.1 Xác đ nh nhân t đ u vào c a quy ho ch th c nghi m 29 4.1.2 Xác đ nh c p đ l y m u c a nhân t .30 4.1.3 Bài toán quy ho ch th c nghi m .32 4.2 Ph CH ng pháp th c hi n quy ho ch th c nghi m 33 NG 5: PHỂN TệCH D LI U THU TH P……………………………….34 5.1 Phân tích d li u th c nghi m 34 5.2 T i u hóa đa m c tiêu b ng lý thuy t h s xám 35 5.2.1 Tính tốn trình t chu n hóa d li u 35 5.2.2 Tính tốn sai l ch chu n 36 5.2.3 Tính tốn h s xám c p quan h xám 37 5.2.4 Áp d ng minitab đ tính tốn th c nghi m 37 5.2.5 Phân tích k t qu th c nghi m .40 CH NG 6: K T QU VÀ XU T………………………………………… 44 6.1 Tóm t t k t qu th c nghi m 44 6.2 Các v n đ t n đ ng nghiên c u 44 6.3 Các đ xu t cho h ng nghiên c u ti p theo 44 BÀI BÁO KHOA H C……………………………………………………………46 LU N V N TH C S TÀI LI U THAM KH O………………………………………………………….52 PH L C X LÝ NH……………………………………………………….… 54 PH L C TệNH TOÁN MỌ UN TRUY N PH L C CH T O L P NG……………………………74 T VÀ V N HÀNH MÁY……………………… 81 LÝ L CH TRÍCH NGANG……………………………………………………… 96 LU N V N TH C S Phe-4 Phe gài HEX-M4 Bu lông M4-6 Washes-M4 Long đ n M4 Key CCC-0205-1 Dao c t 10 CB4-8 Bu lông M4-8 Then d n h ng S45C SK3 B ng III 2: B ng thông s v t li u SS400 SK3 Thông s v t li u SS440 c ng nv HRC b n kéo 400-510 b nm i Các kích th SK3 MPa MPa c đ c bi t c a chi ti t đ kích th c ch th dung sai gia cơng kích th c, c cịn l i dùng dung sai theo tiêu chu n TCVN 2263-1:2007 v i c p dung sai tinh Dung sai ch t o c a chi ti t th hi n hình III.1; III.2; III.3 Trang 82 LU N V N TH C S Hình III 1: Sai l ch cho phép đ i v i kích th c dài Hình III 2: Sai l ch cho phép đ i v i mép vát Hình III 3: Sai l ch cho phép c a kích th c góc Trang 83 LU N V N TH C S Then d n h ng then b ng kích th c 7x7 đ 4989999088434 thông s đ t hàng đ c đ t hàng misumi v i mã code: c th hi n hình III.1 Hình III 4: Thông s then b) Ch t o chi ti t Các chi ti t ch t o lu n v n bao g m: path ch nh góc (CCC-0202); dao c t (CCC0205-1) then d n h ng (key) chi ti t l i t n d ng t c m dao c t tr cđ t i đa hóa tính kinh t lu n v n B n v ch t o c a chi ti t: Hình III 5: B n v ch t o chi ti t path ch nh góc Trang 84 LU N V N TH C S Hình III 6: B n v ch t o chi ti t dao c t Các chi ti t máy gia cơng b ng máy phay c (hình III.7), phay CNC (hình III.8), máy khoan đ ng (hình III.9) máy c t dây (hình III.10) Hình III 7: Máy phay c FM-15 S Trang 85 LU N V N TH C S Hình III 8:Máy phay CNC Hình III 9: Máy khoan đ ng Hình III 10: Máy c t dây Trang 86 LU N V N TH C S c) Ki m tra kích th S d ng th c c a chi ti t c c p INSIZE v i đ xác 0.05 mm nh hình III.11 đ ti n hành ki m tra kích th c dài c a chi ti t Nguyên lý ki m tra b ng th Hình III 11: Th c c p th hi n hình III.12 c c p… v i đ xác 0.05 (mm) Hình III 12: Ngun lý ki m tra kích th c dài b ng th c c p Ki m tra đ song song b ng đ ng h so INSIZE v i đ xác 0.01 mm nh hình III.13 đ ti n hành ki m tra đ song song c a chi ti t Nguyên lý ki m tra b ng đ ng h so th hi n hình III.14 Trang 87 LU N V N TH C S Hình III 13: ng hơ so v i đ xác 0.01 (mm) Hình III 14:S đ ngun lý ki m tra đ song song chi ti t Hình nh đo ki m tra kích th c chi u dài chi ti t sau gia cơng Hình III 15: Hình nh ki m tra kích th c path ch nh góc Hình nh đo ki m tra đ song song c a chi ti t dao c t Trang 88 LU N V N TH C S Hình III 16: Hình nh ki m tra đ song song c a chi ti t dao c t K t qu ki m tra đ song song c a chi ti t th hi n b ng III.3 B ng III 3: B ng ki m tra đ song song c a chi ti t dao c t Ki m tra đ song song chi ti t dao c t d ch chuy n (mm) V trí V trí V trí 0.05mm 0.05mm Nh n xét: chi ti t sau gia công đ u đ m b o dung sai hình h c theo ch th gia công b n v ch t o tiêu chu n TCVN 2263-1:2007 v i c p dung sai tinh c a chi ti t dao c t đ c ch ng minh không nh h song song ng đáng k m c 2.1 a K t lu n: chi ti t sau gia công đ m b o v m t hình h c đ ti n hành l p ráp vào k t c u máy d) Ki m tra đ c ng c a b m t chi ti t dao c t Ki m tra đ c ng c a chi ti t dao c t b ng máy đo đ c ng t i phòng đo l Khí i H c Bách Khoa TPHCM nh hình III.17 Ph pháp phá h y k t qu đ ng khoa C ng pháp ki m tra đ c ng ph c hi n th t đ ng máy Nguyên lý ki m tra đ ng c th hi n hình III.18 Trang 89 LU N V N TH C S Hình III 17:Máy đo đ c ng t i phòng đo l ng khoa C Khí TPHCM i H c Bách Khoa Hình III 18: S đ nguyên lý ki m tra đ c ng b m t c a chi ti t Hình nh k t qu th c hi n thí nghi m t i v trí đo ng u nhiên c a dao c t K t qu ki m tra đ c ng t i m ng u nhiên c a dao c t Trang 90 LU N V N TH C S Ki m tra đ c ng chi ti t dao c t c ng (HRC) V trí V trí V trí Trung bình 70 61 64 65 Nh n xét: t b ng th ng kê k t qu ki m tra đ c ng ta có th th y t t c k t qu đo đ u cho k t qu đ c ng > 60 HRC V i k t qu cho th y b m t dao c t r t c ng có th đ m b o đ b n trình g t v c n ng trình máy ho t đ ng K t lu n: v i đ c ng c a dao c t nh thí nghi m đo chi ti t dao c t không c n trình nhi t luy n đ t ng đ c ng c a dao c t 1.2 Ch t o d ng c n góc Ch t o d ng c n góc t l ng c n góc q trình quy ho ch th c nghi m 43; 45 47 nh hình t d ng ng v i c p đ góc c t quy ho ch th c nghi m l n III.19 Hình III 19: B n v ch t o c n góc Trang 91 LU N V N TH C S C n góc đ c ch t o b ng máy in 3D phòng CDIO khoa C Khí i H c Bách Khoa TPHCM nh hình III.20 Hình III 20: Máy in 3D L p đ t v n hành máy 2.1 L p đ t máy a) L p ráp c m dao c t Ki m tra đ song song c a c m dao c t gi ng v i nguyên lý hình III.14 Sau l p ráp c m dao c t nh hình III.21 ta ti n hành đo đ song song c a c m dao c t nh hình III.22 Hình III 21: C m dao c t Hình III 22: Ki m tra đ song song c a c m dao c t Trang 92 LU N V N TH C S K t qu ki m tra đ song song c a c m dao c t sau l p: B ng III 4: B ng k t qu ki m tra đ song song c a c m dao c t sau l p Ki m tra đ song song c m dao c t d ch chuy n (mm) V trí V trí V trí 0mm 0.03mm 0.06mm V i k t qu ki m tra đ song song nh ng III.4 ta tính tốn đ sai l ch góc c a dao c t t i v trí ki m tra đ ki m ch ng thi t l p thông s đ u vào Nh n xét: Kho ng thay đ i góc t i v trí c a c m dao l p ch t o so v i v trí l nl t là:0,01(˚); -0.015 (˚) Kho ng thay đ i chi m l n l t là: 0,5% 0.75% so v i biên đ thay đ i (˚) Kho ng thay đ i không đáng k K t lu n: có th s d ng c m dao c t v i thông s nh đ ti n hành thu th p d li u b) Thi t l p thông s dao c t l p lên máy Thi t l p thơng s góc b ng d ng c n góc nh hình III.23; thi t l p cao đ h b ng th c nh hình III.24 Hình III 23:Thi t l p thơng s góc b ng d ng c n góc Trang 93 LU N V N TH C S Hình III 24: Thi t l p cao đ b ng th c Hình III 25: Nguyên lý thi t l p cao đ b ng th c c) C n ch nh thông s mâm quay Ki m tra đ đ o m t đ u c a mâm xoay đ t lên tr c quay b ng đ ng h so v i đ xác 0.01 nh hình III.13 s đ nguyên lý nh III.14 đ ti n hành ki m tra đ đ o m t đ u c a đ a sau l p lên máy Hình nh ki m tra đ đ o m t đ u c a đ a nh hình III.25 Hình III 26: o đ đ o m t đ u c a đ a Trang 94 LU N V N TH C S 2.2 V n hành máy L p ráp toàn b chi ti t vào ta đ c máy nh hình III.26 Hình III 27:Hình nh máy sau đ c l p đ t Trang 95 LU N V N TH C S LÝ L CH TRÍCH NGANG Tóm t t − H tên: Tr n Hoàng Tr ng − Phái: Nam − Sinh ngày: 01/11/1996 − N i sinh: K Anh-Hà T nh-Vi t Nam a ch liên l c − a ch : 313a lô M1, chung c Tôn Th t Thuy t, Ph ng 1, Qu n 4, Tp.HCM − S n tho i: 034 4549 777 − a ch email: hoangtrong1196@gmail.com Quá trình đào t o ❖ i h c: − H đào t o: − N i đào t o: i h c quy i h c Bách Khoa Tp H Chí Minh − Ngành h c: K thu t C khí − N m t t nghi p: 2019 ❖ Sau đ i h c − Th c s chuyên ngành: K thu t C khí − N m c p b ng: Ch a t t nghi p − N i đào t o: i h c Bách Khoa Tp H Chí Minh Q trình cơng tác Th i gian 11/2017 N i công tác Công ty tnhh NutriHouse Công vi c đ m nhi m K s d án Trang 96 ... TÀI Tối ưu hóa máy gọt củ phương pháp thực nghiệm Taguchi (Optimization the peeling process of water chestnut by taguchi method) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG − Nhiệm vụ : cải tiến, chế tạo vận hành máy. .. chức máy gọt củ .8 Hình 2.4: Sơ đồ chức máy gọt củ Hình 2.5: Sơ đồ xếp chức .8 Hình 2.6: Sơ đồ kết cấu chức máy gọt củ Hình 2.7: Sơ đồ dịng chảy chức tổng thể máy gọt. .. thí nghiệm CDIO, khoa Cơ khí, Đại học Bách khoa TPHCM − Nhiệm vụ : Xác định thông số đầu vào tối ưu theo đồng thời hai số chất lượng đầu gồm độ khối lượng lại củ thành phẩm phương pháp thực nghiệm