Mô hình hóa và mô phỏng số dây chuyền máy may khẩu trang y tế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ KIM HỢI LÊ KIM HỢI ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG SỐ DÂY CHUYỀN KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÁY MAY KHẨU TRANG Y TẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHÓA: K41 Đà Nẵng – Năm 2022 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LÊ KIM HỢI ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG SỐ DÂY CHUYỀN MÁY MAY KHẨU TRANG Y TẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI HỆ THỐNG Đà Nẵng – Năm 2022 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Kim Hợi THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ii MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG SỐ DÂY CHUYỀN MÁY MAY KHẨU TRANG Y TẾ Học viên: Lê Kim Hợi Mã số: 8520103 Khóa: 41KCK Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Ngày nay, việc nâng cao suất, giảm giá thành giảm ô nhiễm ưu tiên hàng đầu cho doanh nghiệp sản xuất Trong năm 2020, đại dịch Covid-19 xuất đe dọa sức khỏe người Dây chuyền trang y tế dây chuyền tạo sản phẩm trang y tế: lớp, lớp… có chức chống virus xâm nhập trực tiếp qua đường thở Các máy móc sản xuất trang y tế trước đa phần sử dụng xilanh khí, dùng động Thực tế cho thấy chi phí cho máy nén khí hạ tầng khí nén lớn, cần phải giảm chi phí xuống Yêu cầu suất dây chuyền lớn để phục vụ cho nhu cầu thị trường xuất dẫn đến cần suất cao hơn, máy móc cần độ xác cao, độ cứng vững tốc độ di chuyển nhanh… để nâng cao suất dây chuyền sản xuất Để đáp ứng yêu cầu trên, ta phải nghiên cứu phát triển, áp dụng công nghệ vào sản xuất bật số cơng nghệ CAD (Computer-aided design)/CAM (Computer-aided manufacturing) / CNC (Computer Numerical Control) / CAE (Computer Aided Engineering) Việc sử dụng phương pháp mơ hình hóa mơ số trước chế tạo giải pháp tối ưu giải vấn đề trước đưa chế tạo thực tế Từ khóa: Khẩu trang, mơ hình hóa, mơ số, hàn siêu âm MODELING AND NUMBERRICAL SIMULATION FACEMASK PRODUCTION LINE Abstract - Nowaday, improving productivity, reducing costs and pollution are top priorities for manufacturing enterprises In 2020, the Covid-19 pandemic appeared to threaten human health The medical mask line is a production line for medical masks: layers, layers with the function of preventing viruses from entering directly through the airways Previously, most of the machines used to produce medical masks used gas cylinders, using only a few engines The reality shows that the cost for air compressors and compressed air infrastructure is too large, it is necessary to reduce this cost The higher the productivity requirement of each line to serve the needs of the market and export, leading to the need for higher productivity, machines needing high precision, rigidity and fast moving speed to improve the productivity of the production line To meet the above requirements, we must research, develop, and apply new technologies to production, among which are CAD (Computer- aided design) / CAM (Computer - aided manufacturing) / CNC ( Computer Numerical Control) / CAE (Computer Aided Engineering.) Using numerical modeling and simulation methods before manufacturing is the optimal solution that can solve problems before actual manufacturing Keywords: Facemask, 3D modeling, numerical simulation, ultrasonic welding THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V Ý NGHĨA THỰC TIỄN VI DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VII DÀN Ý NỘI DUNG CHÍNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT KHẨU TRANG Y TẾ 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Một số ứng dụng 10 1.3 Các dây chuyền nước giới: 12 1.4 Các công nghệ dây chuyền sản xuất trang y tế 14 1.4.1 Công nghệ hàn siêu âm 14 1.4.2 Bộ gấp nếp gập quai 16 1.5 Quy trình hàn quai trang y tế: 19 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH HỐ 20 2.1 Khái niệm phương pháp 20 2.2 Các cấu dây chuyền máy may trang y tế 23 2.2.1 Cơ cấu cấp phôi 23 2.2.2 Cơ cấu hàn quai 26 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iii 2.3 Mơ hình hóa sản phẩm Autodesk Inventor 32 2.3.1 Mơ hình hóa chi tiết cụ thể 32 2.3.2 Ưu điểm kết hợp phương pháp thiết kế 33 2.3.3 Ứng dụng mơ hình hóa: 34 2.3.4 Mơ hình hóa chi tiết 35 2.3.5 Mơ hình hóa cụm 37 2.4 Lý thuyết động Servo 39 2.4.1 Giới thiệu động Servo 39 2.4.2 Ưu điểm động Servo 39 2.4.3 Cấu tạo động servo 40 2.4.4 Ảnh hưởng yếu tố đến động Servo 41 2.5 Bộ truyền đai 44 2.5.1 Giới thiệu 44 2.5.2 Các thành phần đai 45 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ CỦA CÁC CỤM CƠ CẤU CỦA MÁY HÀN QUAI KHẨU TRANG 47 3.1 Phân tích nguyên lý, thời gian toàn máy 47 3.2 Tính tốn thiết kế cụm máy quai trang 50 3.2.1 Cụm cấp phôi 50 3.2.2 Cụm cấp thun 57 3.2.3 Cụm kéo cắt 62 3.2.4 Cụm hàn quai 70 3.2.5 Cụm gập quai 73 3.2.6 Cụm hàng 74 3.3 Lắp ráp thực tế triển khai nhà máy 78 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iv CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỐ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 81 4.1 Tổng quan mô số 81 4.1.1 Lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn 81 4.1.2 Các giai đoạn toán phần tử hữu hạn 84 4.1.3 Trình tự mô số dựa phần mềm CAE 84 4.2 Mô số cụm hàn quai phần mềm Inventor CAE 85 4.2.1 Giới thiệu chung phần mềm Inventor CAE 85 4.2.2 Một số chức Inventor: 86 4.2.3 Mô số cụm hàn quai 86 4.3 Mô số cụm siêu âm phần mêm NX CAE 94 4.3.1 Giới thiệu phần mềm NX CAE 94 4.3.2 Cụm hàn siêu âm 94 4.3.3 Mô số cụm hàn siêu âm 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 92 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Ước tính thời gian thực hiện, thao tác thao tác đồng thời Trang 41 Xử lý số liệu từ thời gian 41 Thời gian suất theo mục tiêu thực tế 42 Thơng số dây xích có tai 47 Bảng tra thông số kỹ thuật trượt ray trượt MGN Thông số vật liệu siêu âm THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 56 83 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu hình ảnh Tên hình ảnh Trang 1.1 Khẩu trang mỏ chim phòng bệnh dịch hại năm 1.2 Khẩu trang bác sĩ hồi cuối kỷ 19 1.3 Khẩu trang ngừa cúm che phần miệng, năm 1918 1.4 Khẩu trang vải lớp 1.5 Khẩu trang y tế lớp 1.6 Hình ảnh Bác sỹ, y sỹ sử dụng trang y tế công việc 1.7 Công nhân nhà máy tôm Minh Phú - Hậu Giang sử dụng trang y tế 10 1.8 Công nhân nhà máy bánh kẹo Kinh Đô sử dụng trang y tế 10 1.9 Cơng nhân nhà máy thép Hịa Phát sử dụng trang y tế 11 1.10 Dây chuyền sản xuất trang y tế lớp 11 1.11 Dây chuyền sản xuất trang N95 12 1.12 Dây chuyền sản xuất trang KF94 12 1.13 Súng hàn siêu âm 20 kHz 13 1.14 Bộ hàn siêu âm 14 1.15 Q trình tạo phơi trang 15 1.16 Bộ gấp nếp trang 15 1.17 Bộ gập quai trang 16 1.18 Bộ gập quai trang thiết kế phần mềm Autodesk Inventor 16 1.19 Quy trình hàn quai trang tạo thành phẩm 17 2.1 So sánh quy trình thiết kế thuận thiết kế ngược 18 2.2 Mơ hình hóa cụm máy may trang y tế phần mềm Autodesk Inventor 19 2.3 Mô số cụm kết cấu máy sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 20 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vii Số hiệu hình ảnh Tên hình ảnh Trang 2.4 Đĩa xích đơi tiêu chuẩn 35 (ANSI) 21 2.5 Thiết kế 3D đĩa xích đơi tiêu chuẩn 35 (ANSI) 21 2.6 Khay chứa trang 22 2.7 Xích tai gá bên 22 2.8 Bích xoay quân dây thun 23 2.9 Bộ điều chỉnh chiều dài dây thun 29 2.10 Cơ cấu cắt dây thun 25 2.11 Mối hàn quai 25 2.12 Cụm hàn quai, chứa cụm quấn dây 26 2.13 Chi tiết đầu hàn 27 2.14 Bộ gập quai 28 2.15 Quy trình thiết kế chi tiết lắp ráp phần mềm 3D 28 2.16 Thiết kế chi tiết phần mềm Autodesk Inventor 30 2.17 Lắp ráp cụm hàn quai Autodesk Inventor 31 2.18 Lắp ráp cụm kéo cắt Autodesk Inventor 32 2.19 Lắp ráp cụm hàng Autodesk Inventor 32 2.20 Động Servo điều khiển 34 2.21 Điều khiển vòng kín (servo) 34 2.22 Ảnh hưởng hệ số khuếch đại đến momen động 35 2.23 Khối điều khiển động Servo 36 2.24 Quan hệ đường cong đáp ứng thời gian 37 2.25 Ảnh hưởng biến điều khiển đến momen động 37 2.26 Bộ truyền đai 38 2.27 Thành phần đai 38 2.28 Puly 39 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội BẢNG THÔNG SỐ CÀI ĐẶT XUNG STT TÊN ĐỘNG CƠ Động băng tải Động servo hàn TIME TẦN GÓC TĂNG SỐ TIME QUAY GIẢM XUNG CẦN CẦN TỐC CÀI THIẾT THIẾT hiệu (xung/ (mS) (độ) chỉnh vòng) (mS) TIME TĂNG GIẢM TỐC nhập (mS) TẦN SỐ XUNG TỐI ĐA (Hz = xung/s) TỐC ĐỘ XUNG CẦN NHẬP (xung) TỐC ĐỘ XUNG ĐANG NHẬP (xung) TỐC ĐỘ XUNG VỀ HOME ĐANG NHẬP (xung) GIÁ TRỊ CÒN THIẾU Time cần thêm 10,000 150,000 2,000 50,000 33.3 GÓC QUAY XUNG CẦN NHẬP (xung) 30000 120 100 100,000 2500 100 36.25 5 95,785 3,472 95,000 -785 -0.3 Động step 86 10000 60 35 20 20 47,619 1,667 70,000 22,381 11.2 Động servo kéo cắt 10000 75 8.75 5 238,095 2,083 70,000 -168,095 -21.0 Động step 57 xoay 4000 180 90 20 20 22,222 2,000 21,000 -1,222 -5.2 Động step 57 kẹp 4000 60 25 20 20 26,667 667 24,000 -2,667 -2.8 Động step 57 nhả kẹp 4000 45 10 20 20 50,000 500 21,000 -29,000 -13.8 Động step 57 gập quai 10000 180 200 25,000 5,000 0.0 Động step 57 đạp 10000 360 200 50,000 10,000 0.0 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... “Mơ hình hóa mô số d? ?y chuyền m? ?y may trang y tế? ?? II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu cấu trúc, thiết kế d? ?y chuyền trang y tế - Phân tích lực tác dụng lên cụm cấu để tối ưu hóa hình dáng hình. .. bảo vệ sức khỏe người trang y tế, m? ?y trợ thở, m? ?y tạo oxy… giúp đỡ nhiều cho việc bảo vệ chăm sóc sức khỏe người - D? ?y chuyền trang y tế d? ?y chuyền tạo sản phẩm trang y tế: lớp, lớp… có chức... 14 Hình 1.12: D? ?y chuyền sản xuất trang KF94 [26] 1.4 Các công nghệ d? ?y chuyền sản xuất trang y tế 1.4.1 Công nghệ hàn siêu âm Là công nghệ để hàn trang Trong d? ?y chuyền sản xuất trang y tế,