Thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỢNG Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Giảng viên hướng dẫn : Th.S TRẦN ĐÌNH KHẢI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Thái Bảo 1811042289 18DCKA3 Nguyễn Anh Tuấn 1811041242 18DCKA3 Trần Văn Châu 1811041230 18DCKA3 TP.HCM, Ngày 27 tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU .x LỜI MỞ ĐẦU .x CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung hệ thống tự động hóa .3 1.1.1 Lịch sử phát triển tự động hóa dây chuyền sản xuất .3 1.1.2 Những đặc điểm hệ thống tự động hóa 1.2 Giới thiệu chung hệ thống gấp phôi tự động 1.2.1 Tình hình sử dụng hệ thống gấp phôi tự động 1.2.2 Phân loại hệ thống gấp phôi tự động .7 1.3 Giới thiệu chung mục tiêu phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Tình hình nghiên cứu 1.3.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.3.4 Đối tượng nghiên cứu 1.3.5 Các Phương pháp nghiên cứu 1.3.6 Các kết đạt đề tài .9 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 10 2.1 Hệ thống cấp phôi tự động 10 2.2 Giới thiệu số hệ thống cấp phôi tự động 10 2.2.1.Thị trường nước 10 2.2.2 Thị trường nước 13 2.3 Mục đích việc tạo hệ thống cấp phôi tự động 16 2.4 Những u cầu chủ yếu mơ hình cấp phôi tự động 16 v 2.5 Đề xuất mơ hình 17 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT .18 3.1 Mục tiêu thiết kế 18 3.2 Chọn vật liệu thiết kế 18 3.3 Chọn vật liệu khung 19 3.3.1 Nhơm định hình 19 3.3.2 Ke góc nhơm định hình .20 3.3.3 Bulong trượt 20 3.4 Chọn phương án kết cấu khí 21 3.4.1 Phương án cho chuyển động .21 3.4.2 Chọn phương án cho chuyển động 22 3.5 Hệ thống khí nén 22 3.5.1 Van khí nén 22 3.5.2 Chọn van khí nén 23 3.5.3 Khớp nối khí nén 24 3.5.4 Ống khí nén 25 3.6 Cảm biến cho hệ thống 25 3.6.1 Cảm biến hồng ngoại 25 3.6.2 Cảm biến tiệm cận .27 3.6.3.Cảm biến từ 28 3.7 PLC FX3U 64M MITSUBISHI 29 3.8 Chọn hệ thống điện 31 3.8.1 Nguồn 24V 31 3.8.2 Dây dẫn 32 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 33 4.1 Các bước chế tạo hệ thống cấp phôi tự động .33 4.2 Sơ đồ động học hệ thống 34 4.2.1 Sơ đồ 34 4.2.2 Xác định quy cách làm việc 34 4.2.3 Xác định giải pháp thiết kế 34 4.3 Tính tốn thiết kế .35 vi 4.3.1 Xác định áp lực khí cung cấp cho hệ thống 35 4.3.2 Chọn xylanh đẩy phôi 38 4.3.3 Chọn Xylanh giữ phôi 39 4.4 Cấu trúc hệ thống khí nén 40 4.5 Hệ thống cảm biến cho bô diều khiển .41 4.5.1 Tính tốn cảm biến phơi nhựa vị trí cấp phơi 41 4.5.2 Tính tốn cảm biến phơi nhơm vị trí cấp phơi .43 4.6 Xây dựng điều khiển .44 4.7 Lập chương trình điều khiển cho hệ thống cấp phơi 46 4.8 Tính tốn cách thức gia công công dụng chi tiết : .48 4.9 Thiết kế tính lực tác dụng lên khung đỡ hệ thống 57 4.10 Mô phổng Hệ Thống Cấp Phôi Tự Động phần mềm Solidworks 61 CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO 63 5.1 Lắp ráp khung hệ thống .63 5.2 Gia công ống cấp liệu 63 5.3 Gia công chặn phôi 64 5.4 Gia công lưng 65 5.5 Gia công 66 5.6 Gia công .67 5.7 Lắp đặt hệ thống khí nén 67 5.8 Lắp đặt hệ thống điện 68 5.9 Chạy thử kiểm tra hệ thống 69 5.10 Kết đạt 70 5.11 Kết kiểm tra máy thực tế 71 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 72 6.1 Kết .72 6.2 Đánh giá .73 6.3 Nguyên nhân biện pháp khắc phục .73 6.3.1 Nguyên nhân 73 6.3.2 Biện pháp khắc phục 74 6.4 Hướng phát triển 74 vii LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control IR Sensor Cảm biến hồng ngoại LED Light Emitting Diode UV Tia tử ngoại, tia cực tím (Ultraviolet) PLC Programmable logic controller CPU Central Processing Unit ix DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình : Tự động hóa ngành công nghiệp ô tô .3 Hình 2.1 : Hệ thống cấp phơi tự động cho máy tiện 10 Hình 2.2 : Thanh rung cấp phơi tự động 11 Hình 2.3 : Hệ thống cấp phơi cho máy lăn ren 12 Hình 2.4 : Trạm robot cấp phôi gia công máy CNC 13 Hình 2.5 : Model 4800 cấp phôi hạng nặng 14 Hình 2.6 : Phễu rung cấp phôi tự động 15 Hình 2.7 : Thơng số phễu rung cấp phôi tự động 16 Hình 2.8 : Mơ hình dự kiến thiết kế cấp phôi tự động 17 Hình 3.1 : Nhơm 18 Hình 3.2 : Nhơm Khối .18 Hình 3.3: Nhơm định hình 19 Hình 3.4 : Ke góc nhơm định hình .20 Hình 3.5 : Con trượt .21 Hình 3.6 : Bulong 21 Hình 3.7 Xylanh đơn 22 Hình 3.8 : Van điện tử 5/2 SMC .23 Hình 3.9 : khớp nối khí nén 25 Hình 3.10 : ống khí nén 25 Hình 3.11 : Cảm biến hồng ngoại 27 Hình 3.12 : Cảm biến tiệm cận 28 Hình 3.13 : Cảm biến từ xylanh AIRTAC CS1-U .28 Hình 3.14 : Bảng thơng số cảm biến từ xylanh AIRTAC CS1-U 29 Hình 3.15 :PLC FX3U 64M MITSUBISHI 31 Hình 3.16 : Nguồn tổ ong 24v 32 Hình 3.17 : Dây điện CADIVI lỗi 0.5mm .32 Hình 4.1 : Sơ đồ khối 34 Hình 4.2 : Sơ đồ cấu hoạt động hệ thống 34 x Hình 4.3 : Sơ đồ động hệ thống 35 Hình 4.4 : Cơng thức tính lực đẩy phơi 36 Hình 4.5 : Kích thước xylanh thuộc CJ2B – CDJ2B 38 Hình 4.6 : xylanh đơn CDJ2B16–100B 39 Hình 4.7 : xylanh đơn CDJ2B16–15B 40 Hình 4.8 : Cấu trúc điều khiển hệ thống khí nén 40 Hình 4.9 : Cấu trúc cảm biến hồng ngoại 41 Hình 4.10 : Cảm biến hồng ngoại E3F-DS10C4 42 Hình 4.11 : sơ đồ phát cảm biến tiệm cận .43 Hình 4.12 : Cảm biến tiệm cận Autonics PRD18-14DN2 .43 Hình 4.13 :Sơ đồ trạng thái hệ thống khí nén 45 Hình 4.14 : Chương trình hiển thị thơng báo cấp phơi 47 Hình 4.15 : Chương trình hệ thống cấp phơi .47 Hình 4.16 : Thiết kế phơi nhựa 48 Hình 4.17: Thiết kế phơi nhơm 48 Hình 4.18 : Hộp điện 3D 48 Hình 4.19 : Thiết kế ống trụ cấp liệu 49 Hình 4.20 : Ống trụ cấp liệu 3D 50 Hình 4.21 : Thiết kế ống cấp liệu 51 Hình 4.22 : Ống cấp liệu 3D .51 Hình 4.23 : Thiết kế lưng 52 Hình 4.24 : Tấm lưng 3D 52 Hình 4.25 : Thiết kế chặn phôi 53 Hình 4.26 : Tấm chặn phôi 3D .53 Hình 4.27 : Thiết kế .54 Hình 4.28 : Tấm 3D .54 Hình 4.29 : Thiết kế .55 Hình 4.30 : Tấm (nhôm) .55 Hình 4.31 : Các loại pass nhựa 3D 56 xi Hình 4.32 : Các loại kẹp dây 3D (nhựa) 56 Hình 4.33 : Đầu đẩy 3D (nhựa) 57 Hình 4.34 : Khung nhôm 57 Hình 4.35 : Tổng khối lượng chi tiết .58 Hình 4.36 : Khối lượng phôi nhôm .59 Hình 4.37 : Mơ phổng lực chi tiết tác dụng lên khung 59 Hình 4.38 : Mơ lực ép xylanh ép tác dụng lên khung qua mặt lưng 60 Hình 4.39 : Mô phổng hệ thống cấp phôi tự động .61 Hình 5.1: khung hệ thống .63 Hình 5.2 : Phơi khối .63 Hình 5.3 : Gia cơng ơng cấp liệu 64 Hình 5.4: ống cấp liệu hồn thiện 64 Hình 5.5 : Phôi 64 Hình 5.6 : Tấm chặn phơi hồn thiện 65 Hình 5.7 : Tấm lưng hồn thiện 66 Hình 5.8 : Tấm hồn thiện 66 Hình 5.9 : Tấm hồn thiện 67 Hình 5.10 : Lắp đặt hệ thống khí nén hồn thiện 68 Hình 5.11 : Hệ thống mạch điện .69 Hình 5.12 : Mơ hình thực tế 70 xii LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, khoa học công nghệ ngày phát triển, với phát triển ngành thuộc Cơ khí – Điện – Điện tử Trong đó, khí đóng vai trò quan trọng hầu hết lĩnh vực Vì thế, việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo sản phẩm có suất, chất lượng cao, giá thành thấp ngày trở nên cấp thiết, đặc biệt nước phát triển Trong trình sản xuất, lắp ráp, kiểm tra chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày cao Để đảm bảo trình sản xuất ổn định, cần thiết phải có q trình cung cấp phơi xác thời gian, khơng gian, liên tục theo quy trình hệ thống Chính nhóm chúng em định lựa chọn đề tài:“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ” Mục đích nghiên cứu Sử dụng kiến thức học để xây dựng điều khiển điều khiển hoạt động cho hệ thống Nghiên cứu phương pháp điều khiển thích hợp sở ứng dụng kỹ thuật xây dựng giải pháp phần cứng phần mềm solidwords để chế tạo máy Sự đời đề tài mong muốn tìm hiểu cụm hệ thống tự động dây chuyền sản xuất, xây dựng hệ thống chạy thông qua điều khiển điều khiển thiết kế Hệ thống chế tạo có kích thước nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, dễ vận hành thao tác, di chuyển từ nơi đến nơi khác không gian làm việc Xây dựng giao diện điều khiển hệ thống đẹp mắt, hoạt động đơn giản thuận tiện Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH – NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC BẢN VẼ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG Lê Thái Bảo MSSV: 1811042289 Lớp: 18DCKA3 Nguyễn Anh Tuấn MSSV: 1811041242 Lớp: 18DCKA3 Trần Văn Châu MSSV: 1811041230 Lớp: 18DCKA3 TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 07 năm 2022 Người vẽ Lê Thái Bảo 21/07 Kiểm tra Trần Đình Khải 24/07 Trường ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM BẢN VẼ TỔNG THỂ Nhôm 2:5 BVTT Ø5 Ø15 45 Ø34 ... cung cấp phôi cho máy lăn ren Hệ thống cấp phôi tự động cho máy lăn ren tương tự hệ thống cấp phôi tự động cho máy tiện hệ thống cung cấp phôi tự động cho máy công cụ khác Hệ thống thiết kế theo... một số hệ thống cấp phôi tự động 2.2.1.Thị trường nước ❖ Hệ thống cấp phôi tự động cho máy tiện Hệ thống cấp phôi tự động cho máy tiện hệ thống cấp phôi tự động cho máy phay, máy lăn... Hình : Tự động hóa ngành cơng nghiệp ô tô .3 Hình 2.1 : Hệ thống cấp phôi tự động cho máy tiện 10 Hình 2.2 : Thanh rung cấp phôi tự động 11 Hình 2.3 : Hệ thống cấp phôi cho