ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPThiết kế, mô phỏng và chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLCTóm tắt nội dung đồ ánXã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng cao, vì thế bài toán thay thế lao động chân tay của con người đang được quan tâm. Gấp đai thép bằng hệ thống khí nén là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động trong quá trình sản xuất. Quá trình sản xuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp.Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, gia công, chế tạo dụng cụ xây dựng… Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và loạt vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp. Trong đó có một khâu rất quan trọng đến chất lượng sản phẩm đó là khâu sản xuất.Chúng em có ý tưởng thiết kế một hệ thống gấp khung dây song song để góp phần thay thế được cách gấp khung dây truyền thống bằng nhân lực trước đây. Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của quý thầy cô. Qua thực tế tính toán và thiết kế cũng như xây dựng mô hình thực nghiệm em nhận thấy đồ án có thể đáp ứng được các yêu cầu với độ chính xác > 90%, và có thể phát triển để đưa vào mô hình thực tế tuy nhiên cũng cần chỉnh sửa thêm để hệ thống có thể đạt được hiệu quả một cách cao nhất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế, mô phỏng và chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLC MAI HẢI ĐĂNG dang.mh160984@sis.hust.edu.vn PHAN XUÂN DŨNG dung.px160699@sis.hust.edu.vn PHÙNG HỒNG SƠN son.ph163566@sis.hust.edu.vn NGUYỄN CẢNH THẮNG thang.nc163839@sis.hust.edu.vn Ngành Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Phạm Văn Hùng Giảng viên phản biện: TS Trần Đức Toàn Bộ môn: Viện: Máy và ma sát học Cơ khí Chữ ký của GVHD Chữ ký của GVPB HÀ NỘI, 7/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY VÀ MA SÁT HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Viện: Ngành: Lớp: MAI HẢI ĐĂNG PHAN XUÂN DŨNG PHÙNG HỒNG SƠN NGUYỄN CẢNH THẮNG CƠ KHÍ CƠ ĐIỆN TỬ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ K61 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế, mô phỏng và chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLC CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Gấp được đai thép từ ø2 – ø4 - Năng suất: 360 đai/h - Điều khiển tự động bằng PLC - Khung đai thép cơ sở có kích thước: 120 x120mm - Có thể thay xylanh khí nén khi đường kính đai thép thay đổi - Có thể dịch chuyển khoảng cách giữa các xylanh khi kích thước đai thép thay đổi NỘI DUNG THUYẾT MINH Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ GẤP ĐAI THÉP Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Chương 3: HỆ THỐNG KHÍ NÉN Chương 4: HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN Chương 5: BẢN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BẢN VẼ Tên bản vẽ Bản vẽ cơ khí Bản vẽ chương trình PLC Bản vẽ điện, điều khiển Bản vẽ một số máy gấp đai thép Tổng số bản vẽ: TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Số lượng 04 01 02 01 Kích thước A0 A0 A0 A0 08 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hà Nội, ngày tháng năm 20 THIẾT KẾ (Ký và ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY VÀ MA SÁT HỌC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nhóm sinh viên: Mai Hải Đăng, Phan Xuân Dũng, Phùng Hồng Sơn và Nguyễn Cảnh Thắng Ngành CĐT được giao đề tài thiết kế tốt nghiệp: “Thiết kế, mô phỏng và chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLC” - TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN: Bản đồ án tốt nghiệp được hoàn thành đúng thời hạn Khối lượng và chất lượng đáp ứng yêu cầu của ĐATN hệ kỹ sư CĐT - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: Trình bày các tính toán, thiết kế, mô phỏng và điều khiển PLC thiết bị gấp được đai thép từ ø2 – ø4 với khả năng thay đổi kích thước khung dây Thiết bị có các thông số cơ bản: Năng suất: 360 đai/h, Khung đai thép cơ sở có kích thước: 120 x120mm, điều khiển tự động bằng PLC - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: Đồ án được trình baỳ trong 05 chương Với 90 trang thuyết minh in A4, cơ bản đúng qui định Bản vẽ: 08 bản vẽ A0, đúng qui định bao gồm: 01 Bản vẽ một số máy gấp đai thép, 04 Bản vẽ cơ khí, 02 Bản vẽ điện, điều khiển, 01 Bản vẽ chương trình PLC - NHẬN XÉT KHÁC: Nhóm sinh viên có nhiều cố gắng hoàn thành nội dung của đồ án tốt nghiệp, đã mô phỏng và lập trình hệ thống vận hành tốt - Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ: Đồng ý cho nhóm sinh viên được bảo vệ bản đồ án trước hội đồng chấm tốt nghiệp Hà Nội, ngày 12 tháng 7 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn PGS Phạm Văn Hùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN MÁY VÀ MA SÁT HỌC NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ DUYỆT - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: Bản vẽ: - NHẬN XÉT KHÁC: - Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ: Hà Nội, ngày tháng năm 20 Lời cảm ơn Lời đầu tiên em xin cảm ơn chân thành đến sự quan tâm, chỉ bảo của toàn thể thầy cô trong trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung và các thầy cô trong bộ môn Máy & Ma Sát học nói riêng, những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ và trang bị cho chúng em những kiến thức bổ ích trong năm năm vừa qua Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Hùng, thầy đã tận tình hướng dẫn, trực tiếp chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Qua đây chúng em xin chúc thầy, cô luôn luôn mạnh khỏe, nhiệt huyết để dạy bảo, chỉ dẫn, giúp đỡ các thế hệ sinh viên tiếp theo, nên thợ, nên người Sau cùng là lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, cổ vũ và đóng góp ý kiến trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như quá trình làm đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày…tháng… năm 20… Sinh viên thực hiện Tóm tắt nội dung đồ án Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng cao, vì thế bài toán thay thế lao động chân tay của con người đang được quan tâm Gấp đai thép bằng hệ thống khí nén là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động trong quá trình sản xuất Quá trình sản xuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, gia công, chế tạo dụng cụ xây dựng… Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và loạt vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp Trong đó có một khâu rất quan trọng đến chất lượng sản phẩm đó là khâu sản xuất Chúng em có ý tưởng thiết kế một hệ thống gấp khung dây song song để góp phần thay thế được cách gấp khung dây truyền thống bằng nhân lực trước đây Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của quý thầy cô Qua thực tế tính toán và thiết kế cũng như xây dựng mô hình thực nghiệm em nhận thấy đồ án có thể đáp ứng được các yêu cầu với độ chính xác > 90%, và có thể phát triển để đưa vào mô hình thực tế tuy nhiên cũng cần chỉnh sửa thêm để hệ thống có thể đạt được hiệu quả một cách cao nhất Sinh viên thực hiện Ký và ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC… 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH 10 DANH MỤC BẢNG 13 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẤP KHUNG DÂY 14 1.1 Lý do chọn đề tài 14 1.2 Phân tích nguyên lý và nêu ra ý tưởng 15 1.2.1 Khảo sát cơ cấu bẻ thép bằng tay .15 1.2.2 Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực bán tự động 16 1.2.3 Khảo sát máy bẻ thép cơ khí hóa .18 1.2.4 Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực tự động .19 1.2.5 Đưa ra ý tưởng cho máy mới .21 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ .24 2.1 Bài toán tính lực 24 2.2 Tính lực tại các điểm uốn ngoài 24 2.3 Áp dụng với vị trí gấp ngoài 27 2.4 Áp dụng với vị trí gấp trong 28 2.5 Áp dụng với vị trí gấp giữa 29 2.6 Tính lực đặt vào piston của xi lanh 30 2.7 Tính bền cho các chốt tạo ra lực uốn tại vị trí gấp ngoài cùng 31 2.8 Tính bền cho chốt tì chịu lực tại vị trí chịu lực nhiều nhất là vị trí gấp giữa…… 33 2.9 Tính toán cơ cấu nâng góc .36 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN .38 3.1 Cơ sở lí thuyết các phần tử hệ thống khí nén 38 3.1.1 Van khí nén 38 3.1.2 Xylanh .41 3.2 Tổng quan hệ thống khí nén 47 3.2.1 Phân tích quá trình phát triển khí nén 47 3.2.2 Khả năng ứng dụng của kỹ thuật khí nén 48 3.2.3 Nguyên tắc hoạt động hệ thống khí nén .49 3.3 Khảo sát đặc tính của hệ thông khí nén và các hệ thống điều khiển khác…… 50 CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN (PLC) 53 4.1 Cơ sở lý thuyết các phần tử điện và sơ đồ điện .53 4.1.1 Aptomat .53 4.1.2 Role điện từ 54 4.1.3 Công tắc hành trình 56 4.1.4 Sơ đồ điện 59 4.2 Giới thiệu về các hãng sản xuất PLC và nguyên nhân chọn PLC Siemens… 62 4.3 Giới thiệu khái quát về cấu tạo của bộ PLC của hãng Siemens .63 4.4 Giới thiệu về cấu trúc một chương trình và các lệnh thường sử dụng để lập trình trong bộ PLC Siemens 64 4.4.1 Lập chương trình bằng sơ đồ hình thang Ladder Diagram 64 4.4.2 Bài toán điều khiển và các tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của máy gấp khung dây .67 4.4.3 Tín hiệu đầu vào 67 4.4.4 Tín hiệu đầu ra 69 4.4.5 Xây dựng sơ đồ thuật toán cho hệ thống gấp khung dây 69 CHƯƠNG 5 BẢN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG .76 5.1 BẢN THIẾT KẾ 76 5.1.1 Cụm chi tiết 76 5.1.2 Bản lắp ghép 79 5.2 Mô phỏng 80 5.2.1 Mô phỏng trên Solidwork 80 5.2.2 Mô phỏng trên Festo Fluidsim 82 KẾT LUẬN …87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cốt thép trong xây dựng 14 Hình 1.2: Hình dạng thép có thể bẻ 15 Hình 1.3: Bàn bẻ thép bằng tay .15 Hình 1.4: Sơ đồ cơ cấu bẻ thép bằng tay 15 Hình 1.5: Máy bẻ thép thủy lực bán tự động 16 Hình 1.6: Sơ đồ máy bẻ thép thủy lực bán tự động 17 Hình 1.7: Máy bẻ thép cơ khí hóa 18 Hình 1.8: Sơ đồ máy bẻ thép cơ khí hóa 18 Hình 1.9: Máy bẻ thép dùng thủy lực tự động 20 Hình 1.10: Sơ đồ máy bẻ thép tự động 20 Hình 1.11: Sơ đồ máy gấp khung dây song song 21 Hình 1.12: Sơ đồ máy thiết kế 22 Hình 2.1: Mô hình hóa gá đặt của phôi trên máy 24 Hình 2.2: Mô hình tính toán 25 Hình 2.3: Biểu đồ mômen khi dầm chịu tác dụng của lực P 25 Hình 2.4: Biểu đồ moomen khi dầm chịu tác dụng lực X1=1 26 Hình 2.5: Sơ đồ đặt lực của xi lanh 31 Hình 2.6: Sơ đồ chốt tạo lực uốn 32 Hình 2.7: Biểu đồ lực cắt và mômen của chốt tạo lực uốn 32 Hình 2.8: Sơ đồ chịu lực của chốt tì 34 Hình 2.9: Biểu đồ lực cắt và mômen khi chốt tì chịu tác dụng lực 35 Hình 3.1: Van khí nén 5/2 .38 Hình 3.2: Cấu tạo bên trong và kí hiệu van 5/2 .39 Hình 3.3: Kí hiệu van 5/2 40 Hình 3.4: Van 5/2 khi chưa có khí 40 Hình 3.5: Van 5/2 khi cho khí vào 41 Hình 3.6: Xylanh khí nén 42 Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo một xi lanh tác động đơn 42 Hình 3.8: Phương án lắp ráp xi lanh .43 Hình 3.9: Các phương án profin cho kết cấu nối ghép mặt đầu 44 ... Cảnh Thắng Ngành CĐT giao đề tài thiết kế tốt nghiệp: ? ?Thiết kế, mô chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển PLC? ?? - TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN: Bản đồ án tốt nghiệp hoàn thành thời hạn Khối... THIẾT KẾ Thiết kế, mô chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển PLC CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Gấp đai thép từ ø2 – ø4 - Năng suất: 360 đai/h - Điều khiển tự động PLC - Khung đai thép sở có kích... NỘI DUNG ĐỒ ÁN: Trình bày tính tốn, thiết kế, mơ điều khiển PLC thiết bị gấp đai thép từ ø2 – ø4 với khả thay đổi kích thước khung dây Thiết bị có thơng số bản: Năng suất: 360 đai/h, Khung đai