Chế tạo các chi tiết cơ khí cho tay máy gia nhiệt khuôn ép phun

PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT TÓM TẮT Cơng việc nhóm trình bày lý chọn đề tài phân tích tầm quang trọng tính tốn việc lựa chọn thơng số kỹ thuật đầu vào Sau đó, nhóm tìm hiểu loại tay máy có, lựa chọn cấu phù hợp với máy ép nhựa để triển khai thiết kế chế tạo Có phương án nhóm: tay máy đặt bàn để máy ép nhựa, hoạt động tay máy di chuyển từ vào tay máy gắn trực tiếp lên máy ép nhựa, phận gia nhiệt dịch chuyển lên xuống làm việc Dựa vào ưu nhược điểm, đặc biệt yêu cầu kỹ thuật, nhóm chọn phương án hai để tính tốn chế tạo Từ sản phẩm tay máy gia nhiệt nhóm sinh viên chế tạo trước, nhóm phân tích tìm hạn chế độ xác, tốc độ suất Qua tìm phương án chế tạo tay máy gia nhiệt hoàn toàn mới: chiều dài trục X tăng thêm từ 820mm lên 1100mm, lựa chọn động cơ, trục vitme thích hợp ĐỒ ÁN TƠT NGHIỆP Trang ii PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT SUMMARY The first we showed a reason to select topic and analyzed the importance of calculation in selecting the input specifications Then, we researched the types of robot, chose the most suitable structure for plastic injection molding machines to develop, design and create We had two plans: hand machine is placed on a table outside the injection machine, when machine turns on, the hand machine will moves from outside to inside and it’s mounted directly onto plastic machine, heating part will moves up and down when working Based on the pros and cons, especially the technical requirements, we chose the two to calculate and manufacture From the old hand machine heating, we analyzed and found out the limit of accuracy, speed and productivity From that we discovered a new method to make hand machine heating, X-axis length increased from 820mm to 1100mm, selected appropriate engine, vitme axis ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang iii PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT .ii SUMARY iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 2.1 Sơ lược trình phát triển 2.2 Phân loại robot tay máy 2.3 Ứng dụng robot tay máy CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 3.1 Trục vitme 11 3.2 Chọn động 19 3.2.1 Xác định moment phát động 19 3.3 Bộ truyền đai 1 22 3.4 Ray dẫn hướng 6 25 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT 38 4.1 Yêu cầu đề tài 38 4.2 Các phương án thiết kế tay máy gia nhiệt 38 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang iv TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TAY MÁY GIA NHIỆT 41 5.1 Tính tốn cụm trục Z 41 5.2 Tính tốn cụm trục X 55 5.3 Tính tốn cụm trục Y 69 5.4 Hình ảnh thiết kế tay máy gia nhiệt: 85 5.5 Kiểm nghiệm bền mốt số cấu 86 CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 90 6.1 Chế tạo lắp ráp cụm trục Y 90 6.2 Chế tạo lắp ráp cụm trục X 99 6.3 Chế tạo lắp ráp cụm trục Z 108 6.4 Hình ảnh sản phẩm lắp ráp tay máy gia nhiệt: 112 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 113 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang v TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo cấp 14 Sơ đồ 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo cấp 15 Sơ đồ 3.2: Dọc trục biến thiên tương tự giống đường thẳng 15 Sơ đồ 3.3: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin1 16 Sơ đồ 3.4: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin2 16 Bảng 3.3: Các thông số đai 23 Bảng 3.4: Hệ số an toàn tĩnh 27 Sơ đồ 3.5: Hệ số cứng vững 28 Sơ đồ 3.6: Hệ số lực ma sát trượt 29 Bảng 5.1: Lực dọc trục trục Z 41 Bảng 5.2: Thông số động trục Z 45 Bảng 5.4: Thông số ray dẫn hướng trục Z 50 Bảng 5.5: Lực dọc trục trục X 56 Bảng 5.6: Thông số động trục X 60 Bảng 5.7: Thông số ray dẫn hướng trục X 65 Bảng 5.8: Thông số động trục Y 73 Bảng 5.9: Thông số ray dẫn hướng trục Y 78 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang vi TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Tàu thám hiểm Viking Hình 2.2: Robot lập trình George Devol thiết kế Hình 2.3: Khơng gian làm việc robot tọa độ vng góc Hình 2.4: Khơng gian làm việc robot tọa độ trụ Hình 2.5: Khơng gian làm việc robot tọa độ cầu Hình 2.6: Khơng gian làm việc robot SCARE Hình 2.7: Một robot gắp_đặt Hình 2.8: Một loại cánh tay robot dùng để sơn Hình 2.9: Robot hàn nhà máy xe 10 Hình 3.1: Phương pháp cố định – cố định 11 Hình 3.3: Phương pháp cố định – tự 11 Hình 1: Cơ chế di chuyển ngang 12 Hình 3.5: Cơ chế di chuyển dọc 12 Hình 3.6: Hình dạng ray dẫn hướng 25 Hình 2.7: Hướng momen tác dụng lên ray trượt 26 Hình 3.8: Hướng tải trọng tác dụng 34 Hình 3.9: Hướng tải trọng tác dụng momen tác dụng 34 Hình 4.1: Cánh tay gia nhiệt dùng bàn nâng 37 Hình 4.2: Tay máy gia nhiệt 38 Hình 6.1: Đế tay máy trục Y 91 Hình 6.2: Đế vitme trục Y 94 Hình 6.3: Tấm nối băng trượt trục Y 98 Hình 6.4: Tấm nối đai ốc trục Y 98 Hình 6.5: Lắp ráp cụm trục Y 99 Hình 6.6: Tay máy ngang trục X 102 Hình 6.7 Tấm nối băng trượt trục X 103 Hình 6.8: Tấm nối đai ốc trục X 105 Hình 6.9: Trục định vị trục X 106 Hình 6.10: Lắp ráp cụm trục X 107 Hình 6.12: Lắp ráp tay máy gia nhiệt 111 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang vii TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện tại, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh có máy ép nhựa sử dụng tay máy khí nén để điều khiển phận gia nhiệt Qua khảo sát, tay máy hoạt động tốt ch có di chuyển lên xuống tự động, cịn di chuyển qua lại thực tay, chưa đáp ứng nhu cầu tự động hóa nên nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu chế tạo tay máy tự động hóa hóa hồn tồn theo ba phương phù hợp với máy ép 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Hiện nay, có nhiều loại robot sử dụng sản xuất với nhiều bậc tự Việc trang bị kiến thức tay máy robot cho sinh viên kỹ thuật quan trọng Việc chế tạo thành công tay máy robot sử dụng động servo giúp cho máy ép nhựa hoạt động hết công suất máy, giúp cho học tập làm việc hiệu 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Thiết kế, chế tạo tay máy gia nhiệt ba bậc tự Tìm hiểu, làm quen với việc nghiên cứu khoa học áp dụng kiến thức trang bị vào thực tế Mặt khác, việc nghiên cứu thực đề tài góp phần nâng cao kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Tham khảo mẫu tay máy có, từ lựa chọn cấu trúc hợp lý để triển khai chế tạo Vẽ phác thảo mơ hình, chọn sơ chi tiết cho tay máy, tính tốn để giải toán động học, động lực học, từ kết tính tốn để kiểm tra thơng số chi tiết có đạt u cầu hay khơng 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Ngoài hướng dẫn tận tình giảng viên hướng dẫn phương pháp nghiên cứu chủ yếu là: - - Tham khảo tài liệu: cấu tạo tay máy gồm nhiều phận, chi tiết ghép lại cần phải tham khảo nhiều loại tài liệu kể tiếng việt tiếng anh để có tảng kiến thức hồn ch nh, có nhìn tổng quan xác tồn trình chế tạo robot tay máy Truy cập mạng Internet: Internet tài liệu phong phú hữu ích cho người Nó chứa đựng nhiều thơng tin nhất, tiến khoa học kỹ thuật Tự nghiên cứu: sau tham khảo tài liệu, ý kiến giảng viên hướng dẫn tìm thơng tin internet, chúng em phải tự nghiên cứu đưa phương pháp thiết ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG kế, chế tạo phù hợp với khả mô hình tay máy phù hợp với máy ép nhựa ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 2.1 Sơ lƣợc trình phát triển Nhu cầu nâng cao sản xuất chất lượng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hóa sản xuất Xu hướng tạo dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao hình thành Các thiết bị dần thay máy tự động “cứng” ch đáp ứng việc định lúc thị trường ln ln địi hỏi thay đổi mặt hàng chủng loại, kích cỡ tính năng,…Vì ngày tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo hệ thống sản xuất tự động linh hoạt Thuật ngữ “robot” lần xuất năm 1922 tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” Karel Capek Theo tiếng Séc robot có nghĩa người tạp dịch Những robot thực có ích nghiên cứu để ứng dụng vào công nghiệp thực lại tay máy Vào năm 1948, nhà nghiên cứu Goertz nghiên cứu chế tạo loại tay máy điều khiển từ xa, năm hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cấu tác động động điện kết hợp với cử hành trình Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo dạng tay máy sử dụng động servo nhận biết lực tác động lên khâu cuối Sử dụng thành đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho đời tay máy hoạt động công việc khảo sát đáy biển Năm 1952, máy điều khiển chương trình số đời Học Viện Công Nghệ Massachsetts (Hoa Kỳ) Trên sở năm 1954, George Devol thiết kế robot lập trình điều khiển chương trình số nhờ thiết bị ông phát minh gọi thiết bị chuyển khớp lập trình Joseph Engelberger, người mà ngày thường gọi cha đẻ robot công nghiệp, thành lập hãng Unimation sau mua quyền thiết bị Devol sau phát triển hệ robot theo chương trình Năm 1962, robot Unimation đưa vào sử dụng hãng General Motors; năm 1976 cánh tay robot không gian sử dụng tàu thám hiểm Viking quan Không Gian NASA Hoa Kỳ để lấy mẫu đất Hỏa ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Hình 2.3: Tàu thám hiểm Viking Trong hoạt động sản xuất, đa số robot công nghiệp có hình dạng “cánh tay khí”, mà đơi ta gặp thuật ngữ người máy_tay máy tài liệu tham khảo giáo trình robot Hình 2.4: Robot lập trình George Devol thiết kế 2.2 Phân loại robot tay máy Trong công nghiệp người ta sử dụng đặc điểm khác robot để giúp cho việc nhận xét đánh giá dễ dàng loại robot từ ứng dụng cho phù hợp với mục đích nhiệm vụ loại cơng việc Có nhiều phương pháp để phân loại robot tay máy, tùy theo kết cấu, ứng dụng loại robot, nhiên thơng thường có yếu tố để phân loại robot sau: theo dạng hình học khơng gian hoạt động, theo hệ robot, theo điều khiển, theo nguồn dẫn động ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 2: Phay mặt Nguyên công 3: Phay mặt 2, 4, ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 100 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 4: Mài mặt Nguyên công 5: Phay mặt Nguyên công 6: Phay mặt ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 101 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 7: Khoan lỗ taro M5, M6, khoan lỗ 17,5 Nguyên công 8: Khoan lỗ 11 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 102 PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT Hình ảnh sản phẩm: Hình 6.6: Tay máy ngang trục X 6.2.2 Quy trình gia cơng nối trƣợt trục X Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi Nguyên công 2: Phay cạnh đạt kích thước u cầu ĐỒ ÁN TƠT NGHIỆP Trang 103 PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT Nguyên công 3: Mài hai mặt đáy Nguyên công 4: Khoan lỗ  6.6 ,  5.5 , khoan taro M8, phay bậc 10 , 11 Hình ảnh sản phẩm: Hình 6.7 Tấm nối băng trượt trục X ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 104 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG 6.2.3 Quy trình gia cơng chi tiết nối đai ốc trục X Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi Nguyên công 2: Phay mặt Nguyên công 3: Phay mặt Nguyên công 4: Phay mặt ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 105 PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT Nguyên công 5: Cắt lỗ trịn Ngun cơng 6: Khoan taro hệ thống lỗ Hình ảnh sản phẩm: Hình 6.8: Tấm nối đai ốc trục X ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 106 PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT 6.2.4 Quy trình gia công trục định vị trục X Nguyên công 1: Tiện hai đầu đạt kích thước hình vẽ Nguyên công 2: Khoan lỗ taro lỗ M16 Hình ảnh sản phẩm Hình 6.9: Trục định vị trục X ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 107 PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TAY MÁY GIA NHIỆT Hình ảnh trục X sau lắp ráp: Hình 6.10: Lắp ráp cụm trục X 6.3 Chế tạo lắp ráp cụm trục Z Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi, hàn chúng lại với theo kích thước vẽ ĐỒ ÁN TƠT NGHIỆP Trang 108 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 2: Phay mặt Nguyên công 3: Phay mặt 2, Nguyên công 4: Phay mặt 4, ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 109 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 5: Phay mặt Nguyên công 6: Khoan taro hàng lỗ M5, khoan taro lỗ M6, khoan lỗ  6.6 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 110 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG Nguyên công 7: Khoan lỗ  bên Nguyên công 8: Khoan taro lỗ M6 Hình ảnh sản phẩm ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 111 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG 6.4 Hình ảnh sản phẩm lắp ráp tay máy gia nhiệt: Hình 6.11: Lắp ráp tay máy gia nhiệt ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 112 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Sau hoàn thành đồ án này, chúng em bước đầu hiểu biết cấu chuyển động dùng hệ thống vitme-đai ốc, cấu tạo nguyên lý hoạt động Trong trình làm đồ án giúp chúng em biết cách vận dụng kiến thức từ nhiều mơn học khác nhau, từ giải yêu cầu đề tài Với yêu cầu đề tài, chúng em hoàn thành nội dung đề Do lần đầu tiếp cận với lĩnh vực khó khan phải gặp q trình làm nên khơng thể tránh khỏi sai sót Từ chúng em rút nhiều kinh nghiệm trình định vị, kẹp chặt, gia cơng chi tiết phức tạp giúp ích nhiều cho công việc sau chúng em Kiến nghị Bên cạnh đó, khối lượng máy chúng em thiết kế cịn lớn hạn chế thời gian kiến thức vật liệu, hợp kim nên việc giảm khối lượng máy thiết kế chúng em xin phép nghiên cứu sau ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 113 TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 1, tập 2; nhà xuất giáo dục năm 2006 [2] GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc, Robot công nghiệp, nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2006 Tiếng Anh [3] TBI MOTION, BALL SCREW CATALOG [4] PMI, BALLSCREW CATALOG, ISO 9001CERTIFIED [5] TBI MOTION, LINEAR GUIDE CATALOG [6] PMI, LINEAR GUIDEWAY [7] AC Servo Drive  V Series Product catalog YASKAWA ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang 114 ... TAY MÁY GIA NHIỆT PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT 4.1 Yêu cầu đề tài - Thay tay máy gia nhiệt cũ tay máy gia nhiệt hoàn toàn - Tay máy. .. VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT 38 4.1 Yêu cầu đề tài 38 4.2 Các phương án thiết kế tay máy gia nhiệt 38 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Trang iv TAY MÁY GIA NHIỆT... 4.2 Các phƣơng án thiết kế tay máy gia nhiệt 4.2.1 Phƣơng án Hình 4.1: Cánh tay gia nhiệt dùng bàn nâng Ở phương án này, tay máy đặt bàn để máy ép nhựa, hoạt động tay máy di chuyển từ vào Cấu tạo: