Hcmute thiết kế và chế tạo bộ điều khiển lập trình máy dập cnc 20 tấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ÐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH MÁY DẬP CNC 20 TẤN S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014-76 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 - 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH MÁY DẬP CNC 20 TẤN Mã số: T2014-76 Chủ nhiệm đề tài: Tạ Nguyễn Minh Đức Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 Luan van NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác TT Họ tên 01 TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC lĩnh vực chuyên môn Bộ môn CNTĐ, Khoa CKM Nội dung nghiên cứu cụ thể giao Chữ ký Thiết kế tính tốn điều khiển lập trình máy dập ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị ngồi nước Khoa Cơ khí - ĐHSPKT Nội dung phối hợp nghiên cứu Lắp ráp Thử nghiệm thực tế Họ tên người đại diện đơn vị ThS Trần Mai Văn ii Luan van MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU viii Tổng quan tình hình nghiên cứu tài nước viii Tính cấp thiết viii Mục tiêu nghiên cứu viii Cách tiếp cận .viii Phương pháp nghiên cứu: viii Đối tượng phạm vi nghiên cứu viii Nội dung nghiên cứu viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .1 1.3 Mục đích nội dung nghiên cứu 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu .3 1.6 Kết cấu đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DẬP TỰ ĐỘNG 2.1 Hệ thống tự động công nghiệp .4 2.2 Các module Hệ thống dập tự động 2.3 Các phương pháp điều khiển tự động CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ - LINH KIỆN QUAN TRỌNG TRONG HỆ THỐNG 3.1 Vi điều khiển PIC 16F887 .8 3.2 Bàn phím ma trận 8x8 10 3.3 Màn hình LCD 16x2 12 3.4 Họ FET IRF540 VÀ IRFP460 .13 3.5 Động bước 15 3.6 Cơng tắc hành trình 15 iii Luan van 3.7 Cảm biến quang Fotek SU-07X Omron EE-SX672 17 3.8 Relay điện từ 19 3.9 Khối kích AC (Solid State Relay – relay tiếp điểm bán dẫn) 20 3.10 Controller Unit ANLY PU-NC 21 CHƯƠNG 4: CÁC CƠ CẤU PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN – VẬN HÀNH 22 4.1 Cơ cấu điều khiển hành trình dập 22 4.2 Cơ cấu định hướng phôi khuôn 23 4.3 Cơ cấu lấy sản phẩm 24 4.4 Cơ cấu kích xả kích dừng xả phôi cuộn 25 CHƯƠNG 5: CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 26 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy dập NC 26 5.2 Mạch Driver động bước 27 5.3 Mạch Driver van thủy lực 28 5.4 Mạch giao tiếp Máy dập – Máy cấp phôi 29 5.5 Mạch nguồn xung cho Vi điều khiển .30 5.6 Mạch nguồn chỉnh lưu 12V – 24V 30 5.7 Hệ thống điện điều khiển máy dập NC 31 5.8 Hệ thống điện điều khiển máy cấp phôi 36 5.9 Hệ thống điện điều khiển máy xả cuộn 39 CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG .42 6.1 Quá trình hoạt động máy dập NC 42 6.2 Quá trình hoạt động máy cấp phôi 42 6.3 Quá trình hoạt động máy xả cuộn 43 CHƯƠNG 7: GIẢI THUẬT VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY DẬP NC 44 7.1 Lưu đồ giải thuật phân tích lưu đồ giải thuật 44 7.2 Cấu trúc chương trình 46 7.3 Chương trình hoàn chỉnh .46 iv Luan van CHƯƠNG 8: THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .74 8.1 Thử nghiệm – đánh giá máy dập NC .74 8.2 Thử nghiệm – đánh giá máy cấp phôi 74 8.3 Thử nghiệm – đánh giá máy xả cuộn .75 8.4 Thử nghiệm – đánh giá toàn hệ thống tự động 75 8.5 Kết đạt 75 KẾT LUẬN- ĐỀ NGHỊ .76 v Luan van ĐH SPKT TP HCM Đơn vị: CKM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH MÁY DẬP CNC 20 TẤN - Mã số: T2014-76 - Chủ nhiệm: Tạ Nguyễn Minh Đức - Cơ quan chủ trì: Khoa Cơ Khí Chế tạo máy - Thời gian thực hiện: 01/2014 đến 12/2014 Mục tiêu: - Chế tạo điều khiển lập trình hồn chỉnh cho máy dập phục vụ cho cơng việc nghiên cứu Tính sáng tạo: Kết nghiên cứu: Bo mạch điều khiển tự động hoàn chỉnh Sản phẩm: Bo mạch điều khiển tự động hoàn chỉnh Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Làm tài liệu tham khảo phục vụ cho đào tạo ngành khí chế tạo máy, cơng nghệ tự động Ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Trưởng Đơn vị (ký, họ tên, đóng dấu) vi Luan van INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: DESIGN AND MANUFACTURE A SET OF DRIVE AND CONTROLLER FOR CNC STAMPING MACHINE Code number: T2014-76 Coordinator: Ta Nguyen Minh Duc Implementing institution: faculty of Mechanical Engineering Duration: from January, 2014 to December, 2014 Objective(s): Create a set of drive and controller for cnc stamping machine used as a kit for students Creativeness and innovativeness: Research results: A fully set of drive and controller for CNC stamping machine Products: A fully set of drive and controller for CNC stamping machine Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: Be the documentation for students in some areas such as mechanical engineering and automation technology vii Luan van PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước  Ngoài nước: Với lĩnh vực dập định hình phức tạp, giới có nhiều dụng cụ máy móc để thực vấn đề …, nhiên loại máy thường có giá thành cao  Trong nước: Bước đầu tiếp cận công nghệ chế tạo máy dập CNC phục vụ sản xuất Tính cấp thiết - Hiện loại sản phẩm thép dạng đa dạng phong phú Tuy nhiên, quy trình chế tạo sản phẩm dập chưa nghiên cứu chuyên sâu hiệu - Máy cho việc tham khảo số môn học “Ứng dụng CAE thiết kế”, “Thiết kế sản phẩm dập”, “Công nghệ gia công sản phẩm dạng tấm”, “CAD/CAMCNC” - Máy thực tế phục vụ cho việc thực tập sinh viên Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo điều khiển lập trình hồn chỉnh cho máy dập phục vụ cho công việc nghiên cứu - Lắp ráp hoàn chỉnh máy dập phục vụ cho việc nghiên cứu thực tập sinh viên Cách tiếp cận - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động thiết kế điều khiển máy dập CNC 20 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp tham khảo tài liệu - Phương pháp tiếp cận loại máy có ngun lý tương tự - Phương pháp mơ hình hóa máy tính Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Thiết kế bo mạch điều khiển - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế bo mạch điều khiển tự động máy dập Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan máy dập vả thiết bị điều khiển - Nghiên cứu việc thiết kế máy dập - Nghiên cứu việc tính tốn lập trình máy - Thử nghiệm chỉnh sửa viii Luan van Chương CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1.Tính cấp thiết đề tài Nền cơng nghiệp đại gắn liền với nhiều máy móc trang thiết bị ngày đại Tự động hóa mảng điều khiển thiếu lĩnh vực Ngành cơng nghiệp nặng phát triển ln địi hỏi phải gắn liền với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ Dập công nghệ cần thiết thời đại ngày nay, sản phẩm dập kim loại đa dạng với nhiều hình dạng, chủng loại để phục vụ cho nhiều nhu cầu khác Công nghệ dập có vai trị quan trọng góp phần tạo chi tiết máy móc hỗ trợ thêm cho công nghệ tiện, phay, bào truyền thống Để đạt tính chun mơn hóa sản xuất sản phẩm dập phải tiến hành tự động hóa khâu sản xuất từ việc thiết kế khí hệ thống điện, điện tử, lập trình, điều khiển thơng minh, … Tất để đạt xuất cao Căn yêu cầu suất độ xác, tiết kiệm thời gian chi phí nhân cơng đồng thời đảm bảo an tồn q trình sản suất địi cần thiết phải có hệ thống dây chuyền tự động, xác liên lục Hệ thống dập tự động có khả điều khiển hành trình dập, thay đổi thời gian chu kỳ dập linh hoạt kết hợp với hệ thống cấp phôi tự động đời nhằm đáp ứng yêu cầu 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cùng với tiến trình tồn cầu hóa, xu hướng quốc gia xích lại với kinh tế nói chung việc chuyển giao cơng nghệ, máy móc nói riêng hình thức công ty đa quốc gia: công ty mẹ ( nhà sản xuất ) – công ty (nhà phân phối) Hiện nay, Việt Nam chưa có cơng ty sản xuất chế tạo dây chuyền máy ép thủy lực mà chủ yếu nhập từ nước Trong hoàn cảnh nước ta đường phát triển kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc lớn đa dạng Tuy nhiên,lâu thị trường vốn thuộc nhà sản xuất máy móc thiết bị nước ngồi với nhiều ưu công nghệ kinh nghiệm, tạo chi phối mẫu mã kích thước sản phẩm Chính điều tạo lãng phí việc sử dụng máy móc khơng dung hịa kích thước chi tiết gia cơng kích thước máy Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật trường chuyên đào tạo ngành khí, ví dụ: điện tử, công nghê tự động, chế tạo ô tô, khí động lực, … cần có hệ thống máy móc tự động hóa để đảm bảo sinh viên tiếp xúc, thực hành loại máy móc đại, giúp cho sinh viên có vốn kiến thức trước trường đồng thời giúp cho nhà trường ngày phát triển lĩnh vực dạy học Luan van Chương IF(A=10)&&(A=100) { AS[0]=TEXTOUT[0]; AS[1]=TEXTOUT[1]; AS[2]=TEXTOUT[2]; } LCD_GOTOXY(6,2); PRINTF(LCD_PUTC,AS); } LCD_GOTOXY(10,2); PRINTF(LCD_PUTC,BS); SENSOR_DONE(); STATUS_LIGHT_ON; SOUND(3); DELAY_MS(300); STATUS_LIGHT_OFF; DELAY_MS(3000); } VOID RE_DISTANCE() { INT K; FOR(K=1;K