(Đồ án hcmute) thiết kế chế tạo máy in lụa tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN LỤA TỰ ÐỘNG GVHD: ThS.NGUYỄN VIỆT THẮNG PHAN CHẤN NGHIỆP MSSV: 11911013 LÊ MINH SƠN MSSV: 11911020 S KL 0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VIỆT THẮNG Sinh viên thực hiện: PHAN CHẤN NGHIỆP 11911013 LÊ MINH SƠN 11911020 Lớp: 119110A Khóa: 2011 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VIỆT THẮNG Sinh viên thực hiện: PHAN CHẤN NGHIỆP 11911013 LÊ MINH SƠN 11911020 Lớp: 119110A Khóa: 2011 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Việt Thắng Sinh viên thực hiện: Phan Chấn Nghiệp Lê Minh Sơn Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động MSSV: 11911013 MSSV: 11911020 Nội dung đồ án:  Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động dạng phẳng, khổ tối đa A3, điều chỉnh khổ in  In sản phẩm lên loại vật liệu: Giấy, gỗ, bìa carton, khăn ướt,… Các sản phẩm dự kiến  Máy in lụa tự động Ngày giao đồ án: 03/2016 Ngày nộp đồ án: 28/07/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động GVHD: ThS Nguyễn Việt Thắng Họ tên sinh viên: Phan Chấn Nghiệp MSSV: 11911013 Lớp: 119110A Địa sinh viên: Xã Lộc Hòa, Huyện Long Hồ, Tỉnh Vĩnh Long Số điện thoại liên lạc: 0968 600 199 Email: nghiep2807@gmail.com Họ tên sinh viên: Lê Minh Sơn MSSV: 11911020 Lớp: 119110A Địa sinh viên: Xã Hồi Phú, Huyện Hồi Nhơn, Tỉnh Bình Định Số điện thoại liên lạc: 0967 048 368 Email: minhson93cdt@gmail.com Ngày nộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN): 28/07/2016 Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Ký tên Phan Chấn Nghiệp Lê Minh Sơn ii an LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM nói chung thầy giáo khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, mơn Cơ Điện Tử nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Được cho phép ban lãnh đạo khoa Cơ khí chế tạo máy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, đồng ý Giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Việt Thắng, chúng em định thực đề tài “Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động” thời gian vừa qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Việt Thắng, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập làm việc sau Mặc dù cố gắng nỗ lực mình, song chắn đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em kính mong nhận thông cảm hướng dẫn tận tình q thầy Sau chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu hồn thành đồ án Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Nhóm sinh viên thực Phan Chấn Nghiệp Lê Minh Sơn iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động dạng phẳng, khổ tối đa A3 điều chỉnh Máy làm để in sản phẩm lên loại vật liệu như: Giấy, nhựa, gỗ, bìa carton, khăn ướt,…Trong đề tài này, nhóm chủ yếu hướng đến in lên loại vật liệu giấy, gỗ, bìa carton khăn ướt Tùy theo nhu cầu sử dụng, máy in hình ảnh, chữ viết, logo,… lên loại vật liệu Đề tài thực bối cảnh máy in lụa thị trường đa số nhập từ nước ngồi có giá thành đắt Từ đó, nhóm hướng tới việc chế tạo máy in lụa có giá thành thấp, phù hợp với nhu cầu sử dụng doanh nghiệp kinh doanh Nhóm nghiên cứu, chế tạo máy in lụa in logo khoa Cơ khí chế tạo máy lên bìa carton, gỗ, giấy khăn ướt Nhưng hạn chế máy in màu chưa cấp vật liệu tự động Trong tương lai nhóm hướng đến việc cải tiến máy để in nhiều màu hơn, in hầu hết vật liệu, đồng thời hướng đến mục tiêu đưa máy in lụa nhóm vào sản xuất thực tiễn cơng nghiệp Nhóm sinh viên thực Phan Chấn Nghiệp Lê Minh Sơn iv an MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 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 Giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu ngành in 2.2 Thực trạng ngành in nước 2.3 Các dạng in ấn in lụa 2.4 Giới thiệu công nghệ in 2.4.1 Các công cụ ngành in lụa 2.4.2 Công nghệ chế in 2.4.3 Phân loại hình thức in lụa 2.5 Phân tích đánh giá kinh tế kỹ thuật máy in lụa 2.6 Một số loại máy in lụa thị trường CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Nguyên lý in lụa 3.2 Những cơng đoạn in lụa 10 v an 3.3 Các thiết bị khác máy in lụa 10 3.3.1 Động DC servo 10 3.3.2 Trục vít me 11 3.3.3 Khuôn in 11 3.3.4 Bàn in, dao gạt 13 CHƯƠNG 4.1 THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 14 Thiết kế, chế tạo khung khí 14 4.1.1 Ý tưởng thiết kế phương án 14 4.1.2 Phương án thiết kế máy in lụa 14 4.2 Lựa chọn trục vít me 17 4.3 Lựa chọn động 20 4.3.1 Cấu tạo động 20 4.3.2 Thông số động 22 4.4 Thiết kế, chế tạo mạch điện 23 4.4.1 Mạch điều khiển động dùng mosfet relay 23 4.4.2 Mạch điều khiển động dùng module relay với opto cách ly 25 4.4.3 Mạch xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ LƯU ĐỒ - THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 30 5.1 Sơ đồ nguyên lý tổng thể máy 30 5.2 Lưu đồ giải thuật đọc tín hiệu ADC 31 5.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển vận tốc 32 5.4 Lưu đồ giải thuật điều khiển tổng quát 33 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 34 6.1 Mô hình tổng quan SolidWorks 34 6.2 Mơ hình gia cơng khí 37 6.3 Sản phẩm in vật liệu 40 6.4 Đánh giá 42 CHƯƠNG 7.1 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 43 Những kết đạt 43 7.1.1 Những kết chung 43 vi an 7.1.2 Về thiết kế khí 43 7.1.3 Về điều khiển 43 7.2 Những hạn chế tồn 43 7.3 Hướng phát triển đề tài 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC A 46 PHỤC LỤC B 47 vii an CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 6.1 Mơ hình tổng quan Solidworks Hình 6.1 Mơ hình 3D Solidworks Mơ hình thiết kế sử dụng: trục vít me bi, động (1 động vít me trục z, động vít me trục x, động gạt mực), ray trượt, cần gạt mực, cao su gạt mực, lị xo, cơng tắc hành trình, khn in, nút nhấn, bàn đạp, LCD, mạch nguồn (1 mạch nguồn 24VDC, mạch nguồn 5VDC, mạch chuyển đổi 24VDC sang 5VDC), mạch điều khiển trung tâm Arduino Mega 2560, module mosfet relay, module relay có opto cách ly 34 an b a d c Hình 6.2 Các phận máy in lụa thiết kế SolidWorks: a) Khung máy b) Hộp sau c) Tấm nắp hộp điều khiển d) Bảng điều khiển 35 an a b c d f e Hình 6.3 Các phận máy in lụa thiết kế SolidWorks: a) Tay in lụa b) Gối động c) Chổi quét lụa d) Tay quét lụa e) Vít me f) Dây đai 36 an 6.2 Mơ hình gia cơng khí Hình 6.4 Mơ hình gia cơng khí tổng thể Mơ hình gia cơng khí tổng thể gồm có: khung máy, hộp sau, khn in, bảng điều khiển, vít me, tay quét mực, gạt mực, gá động cơ,… thể hình 6.4 Hình 6.5 Bảng điều khiển bàn in Bảng điều khiển gồm có nút nhấn ( nút nhấn bên phải nút dừng khẩn cấp, vào nút nhấn Stop, Start, nút nhấn bên trái để test thử trục vít me: lên, xuống, trái, phải.), núm vặn điều khiển vận tốc, cần gạt chuyển 37 an chế độ Auto – Manual, LCD để hiển thị: chế độ auto – manual, vận tốc, qua trái, qua phải, số lượng sản phẩm Bàn in làm gỗ, dùng để đặt vật in lên in Hình 6.6 Khn in, trục vít me Khuôn in gá cố định vào thép vuông bên, khuôn in làm gỗ, bên miếng lụa kéo căng ép vật in mẫu logo Khoa khí chế tạo máy Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM Trục vít me trục X dùng để kéo tay in lụa qua trái, qua phải để quét mực in lên sản phẩm Hình 6.7 Tay in gạt quét mực 38 an Tay in dùng để gá động cơ, gạt qt mực cơng tắc hành trình Gạt quét mực gia công phương pháp phay, không dùng để trực tiếp gạt mực, mà dùng để gắn miếng cao su gạt mực chuyên dụng để qt mực in cơng tắc hành trình dùng tùy chỉnh góc độ gạt mực, hạn chế việc gạt quét mực gạt cao gạt q thấp, bảo vệ khn in Hình 6.8 Bàn đạp (pedan) Bàn đạp (pedan) dùng chế độ điều khiển tay Trong chế độ điều khiển tay, lần kết thúc chu trình in, phải nhấp bàn đạp máy tiếp tục chu trình Bàn đạp (pedan) thuận tiện việc ngồi để in, dùng chân để nhấp bàn đạp để tiếp tục chu trình, hạn chế việc vừa dùng tay lấy vật in vào, vừa dùng tay nhấn nút bắt đầu chu trình in 39 an Hình 6.9 Các mạch điện, nguồn sử dụng Các mạch điện, mạch nguồn sử dụng gồm có: mạch điều khiển trung tâm Arduino Mega2560, module relay với opto cách ly, module mosfet relay, mạch nguồn 24VDC, mạch nguồn 5VDC, mạch chuyển đồi từ 24VDC sang 5VDC 6.3 Sản phẩm in vật liệu Hình 6.10 Sản phẩm in lên gỗ Sản phẩm in gỗ cho hình ảnh tương đối rõ nét, cịn bị lem vài chỗ 40 an Hình 6.11 Sản phẩm in giấy Sản phẩm in giấy cho hình ảnh rõ nét, mực khơng bị lem Hình 6.12 Sản phẩm in bìa Carton Sản phẩm in bìa carton cho hình ảnh bị mờ, mực khơng 41 an 6.4 Đánh giá Nhóm tiến hành pha mực in cho máy chạy in thực nghiệm Nhóm nhận thấy máy in loại vật liệu: Gỗ, bìa carton, giấy khăn ướt Đáp ứng mục tiêu ban đầu nhóm đặt Trong đó, lần in đổ mực vào khuôn in tiến hành in (Khoảng đến lần) cho hình ảnh bị mờ, khơng màu bị lem mực (Cách pha mực chưa có kinh nghiệm) Những lần sau cho hình ảnh nét hơn, không bị lem không bị mờ 42 an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Sau khoảng thời gian gần tháng nghiên cứu, thiết kế chế tạo với nỗ lực nhóm, thu kết sau: 7.1 Những kết đạt 7.1.1 Những kết chung  Nhóm tiến hành pha mực in thực nghiệm Năng suất đạt khoảng 35 sản phẩm/phút Trong đó, có khoảng sản phẩm không đạt yêu cầu (do mực không đều, bị lem mực, mờ) Những sản phẩm sau rõ nét, màu khơng bị lem 7.1.2 Về thiết kế khí  Hồn thành vẽ để gia cơng máy in lụa  Hồn thành yêu cầu khí đề để đảm bảo cho phần điều khiển  Chế tạo gá đặt thành công thiết bị khí (trục vít me, động cơ,…) để tiến hành in sản phẩm  Điều chỉnh thiết bị mang tính thẩm mỹ 7.1.3 Về điều khiển  Sử dụng chức mạch Arduino Mega 2560, mạch mosfet rely, module relay với opto cách ly để điều khiển nút nhấn, tốc độ động hiển thị LCD  Thiết kế hệ thống điều khiển viết thuật toán điều khiển máy in lụa 7.2 Những hạn chế tồn  Thiết kế máy in lụa nặng sử dụng vật liệu thép  Máy chưa tự động hồn tồn, vật liệu cịn phải cấp tay  Sản phẩm in bị nhòe, chưa có kinh nghiệm việc pha mực in  Khn in lên theo trục z khơng giữ được, phải xuống đoạn Khi bắt đầu chu trình mới, khn phải lên vị trí tiếp tục chu trình 43 an 7.3 Hướng phát triển đề tài  Tìm hiểu, sử dụng vật liệu để gia cơng chế tạo nhằm mục đích giảm khối lượng máy in khuôn in  Nâng cao momen động cơ, thay động có momen lớn để đảm bảo máy vận hành tốt  Tìm hiểu, thiết kế thêm hệ thống cấp vật liệu tự động để giảm sức lao động tăng suất  Nghiên cứu, tìm hiểu cách pha mực in để in sản phẩm chất lượng 44 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển (2006), “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập 1”, Nhà xuất giáo dục [2] Nguyễn Văn Yến, “Giáo trình chi tiết máy”, Nhà xuất giao thơng vận tải [3] Nguyễn Hữu Lộc (2008), “Cơ sở thiết kế máy”, Nhà xuất ĐHQG TpHCM Tài liệu Website [1] http://robowind.com.vn/ 45 an PHỤ LỤC A MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ KHÁC Mạch nguồn Hình A.3: Nguồn xung sử dụng đồ án Sử dụng nguồn xung làm sẵn với mức điện áp: 3.3V, 5V, 12V, 24V Hỗ trợ dòng cao 46 an PHỤ LỤC B BẢN VẼ CHI TIẾT 47 an S an K L 0 ... Chấn Nghiệp Lê Minh Sơn iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG Thiết kế chế tạo máy in lụa tự động dạng phẳng, khổ tối đa A3 điều chỉnh Máy làm để in sản phẩm lên... cứu:  Máy in lụa tự động  Thuật toán điều khiển máy in lụa tự động Phạm vi nghiên cứu:  Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy in lụa tự động in bìa carton, gỗ, giấy khăn ướt  Điều khiển máy chạy... in lụa chia thành loại sau:  In lụa bàn in thủ công  In lụa bàn in bán tự động  In lụa điều khiển tự động 2.5 Phân tích đánh giá kinh tế kỹ thuật máy in lụa tự động Trong gia công thủ công: