THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY

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 QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY” Tp. Hồ Chí Minh, tháng 72017 GVHD : TS. PHẠM THỊ HỒNG NGA SVTH : NGUYỄN TẤN TÙNG MSSV : 13104076 SVTH : ĐÀO ANH QUỐC MSSV : 13143274 Khoá : 2013 2017HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING DEPARMENT OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY BACHELOR THESIS DESIGN AND MANUFACTURE DIAMOND WIRE WRAPPING MACHINE SUPERVISOR : Ph.D. PHAM THI HONG NGA STUDENT’S NAME : NGUYEN TAN TUNG STUDENT’S ID NUMBER : 13104076 STUDENT’S NAME : ĐAO ANH QUOC STUDENT’S ID NUMBER : 13143274 HO CHI MINH CITY, JULY 2017BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY” GVHD : TS. PHẠM THỊ HỒNG NGA SVTH : NGUYỄN TẤN TÙNG MSSV : 13104076 SVTH : ĐÀO ANH QUỐC MSSV : 13143274 Khoá : 2013 2017 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 72017i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hồng Nga Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Tùng MSSV: 13104076 Đào Anh Quốc MSSV: 13143274 1. Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy quấn dây diamond cho máy cắt dây 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tốc độ quấn của pulley từ 200250 vòngphút Khối lượng cuộn dây cấp 14 kg. 3. Nội dung chính của đồ án: 3.1 Tìm hiểu các loại máy và phương pháp quấn dây 3.2 Tìm hiểu đặc thù của dây cắt kim cương 3.3 Đề xuất các giải pháp quấn dây 3.4 Tính toán, thiết kế , gia công, lắp ráp phần cơ khí 3.5 Lựa chọn, lắp ráp phần điện tử 4. Các sản phẩm dự kiến 4.1 Mô hình máy hoàn chỉnh 4.2 Tập bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp, bản thuyết minh đồ án 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày nộp đồ án: 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)ii HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING Website: fme.hcmute.edu.vn Email: kckctmhcmute.edu.vn Facebook: https:www.facebook.comCKMSPKT https:www.facebook.comKhoacokhichetaomay Capstone Project Proposal Advisor: Pham Thi Hong Nga Student 1: Nguyen Tan Tung Student ID: 13104076 Student 2: Dao Anh Quoc Student ID: 13143274 1. Title of Capstone Project: DESIGN AND MANUFACTURE DIAMOND WIRE WRAPPING MACHINE 2. Responsibility: Wrapping speed of pulley is 200250 rpm Volume of coil level 14 kg. 3. Main Content: 3.1 Learn the types and methods of winding 3.2 Learn the characteristics of diamond cut strings 3.3 Suggested winding solutions 3.4 Calculation, design, machining, mechanical assembly 3.5 Selection and assembly of electronic parts. 4. Expected Results 4.1 Complete model 4.2 Detailed drawings and assembly drawings, drafts 5. Delivery date: 6. Submission date: 7. Language: Report: English Vietnamese Oral presentation: English Vietnamese Dean Head of Department Advisoriii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc Bộ môn CN Chế tạo Máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Tùng MSSV: 13104076 Hội đồng: 8 Họ và tên sinh viên: Đào Anh Quốc MSSV: 13143274 Hội đồng: 8 Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY Ngành đào tạo: Công nghệ Chế tạo Máy, Kỹ thuật Công nghiệp. Họ và tên GV hướng dẫn: Ts. Phạm Thị Hồng Nga Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 2.2 Nội dung đồ án: ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 2.3.Kết quả đạt được: ........................................................................................................................................................................iv ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 2.4. Những tồn tại (nếu có): ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 3. Đánh giá: 4. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TT Mục đánh giá tối đa Điểm Điểm đạt được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hı̀nh thứ c và nôi dung cu ̣ ̉a cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa ho ̣ c xã hôi… ̣ 5 Khả năng thực hiệnphân tíchtổng hợpđánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. 15 Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100v TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập Tự do – Hạnh phúc Bộ môn …………………………….. PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Tùng MSSV: 13104076 Hội đồng 8 Họ và tên sinh viên: Đào Anh Quốc MSSV: 13143274 Hội đồng 8 Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY Ngành đào tạo: Công nghệ Chế tạo Máy, Kỹ Thuật Công Nghiệp Họ và tên GV phản biện: Ths. Nguyễn Văn Thức Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 3. Kết quả đạt được: ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN: ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................vi ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 5. Câu hỏi: ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 6. Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm đạt được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hı̀nh thứ c và nôi dung cu ̣ ̉a cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa ho ̣ c xã hôi… ̣ 5 Khả năng thực hiệnphân tíchtổng hợpđánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. 15 Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5vii 7. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100viii LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy quấn dây diamond cho máy cắt dây GVHD: TS.Phạm Thị Hồng Nga Ho tên sinh viên: Nguyễn Tấn Tùng MSSV: 13104076 ̣ Đào Anh Quốc MSSV: 13143274 Địa chỉ sinh viên: Số điện thoại liên lạc: 01656369546 Email: Nguyentantung95gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 3 Tháng 7 năm 2017 Ký tênix LỜI CẢM ƠN Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này cũng là lúc nhóm gần kết thúc thời gian học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường đã giúp cho nhóm hiểu và yêu quý nơi đây nhiều hơn. Nhà trường và Thầy Cô không những truyền đạt cho nhóm những kiến thức chuyên môn mà còn giáo dục cho em về lý tưởng, đạo đức trong cuộc sống. Đây là những hành trang không thể thiếu cho cuộc sống và sự nghiệp của nhóm sau này. Nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các Quý Thầy Cô và các anh trong công ty IIVI Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt nhóm đến ngày hôm nay để có thể vững bước trên con đường học tập và làm việc sau này. Đồ án tốt nghiệp đã đánh dấu việc hoàn thành những năm tháng miệt mài học tập của nhóm.Nhóm xin gửi lời cám ơn đến bộ môn khoa cơ khí chế tạo máy và đồ án này cũng đánh dấu sự trưởng thành trên con đường học tập của nhóm. Qua đây nhóm xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện để nhóm hoàn thành khóa học. Cuối cùng, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Cô Phạm Thị Hồng Nga, Thầy Lê Ngọc Bích, anh Nguyễn Đại Dương, anh Nguyễn Nam Hưng cùng các anh trong phòng PPM với sự nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và sự định hướng đúng đắn và kịp thời của Cô đã giúp nhóm rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án. Sinh viên thực hiện Nguyễn Tấn Tùng Đào Anh Quốcx TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY QUẤN DÂY DIAMOND CHO MÁY CẮT DÂY Ngày nay ở bất cứ nơi đâu không chỉ trong các nhà máy xí nghiệp mà trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày chúng ta vẫn thấy sự hiện hữu của máy móc khắp nơi. Dựa theo yêu cầu cấp thiết của công ty IIVI Việt Nam cần chế tạo máy quấn dây diamond để phục vụ cho máy cắt wire saw. Hiện nay có thể thấy các máy quấn dây đa số là máy tự chế thiết kế không ổn định, còn hư hỏng nhiều không đạt năng suất cao. Đề tài được phát triển dựa trên những nhược điểm của các máy tự chế. Nội dung chính của đề tài gồm có:  Lựa chọn phương án thiết kế : Nhóm đưa ra hai phương án thiết kế  Phương án 1: Đặt cuộn cấp dây dựng đứng có ưu điểm là: việc quấn dây dễ dàng ít bị trượt trên pulley nhưng khó tháo lắp chịu tải trọng lên bàn máy nặng  Phương án 2: Đặt cuộn cấp dây nằm ngang có ưu điểm là thiết kế đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp. Từ 2 phương án nhóm quyết định lựa chọn phương án 2 để chế tạo.  Tính toán thiết kế phần cơ khí: Sử dụng cơ cấu truyền động rải dây là trục vít me tịnh tiến qua lại. Sử dụng hai động cơ, 1 động cơ AC 3 pha có công suất 0.25 kW, ndc = 680 vòngphút và 1 động cơ bước. Sử dụng bộ truyền đai răng có modun m =2 mm số răng Z1 = 16, Z2 = 44. Trục vít me L = 300 mm bước vít tv = 3mm.  Thiết kế phần điện: Dùng biến tần để điều khiển tốc độ động cơ, hai công tắc hành trình, driver, hai biến trở và bộ đếm số vòng quay encoder  Chế tạo, chạy thử nghiệm máy đạt năng suất 8 phút 1 cuộn dây, Các lớp quấn dây được rải đều và không bị rối đạt tính thẩm mỹ cao. Qua việc chế tạo và chạy thử nghiệm thì nhóm đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra của công ty IIVI Việt Nam cho năng suất cao. Sinh viên thực hiện Nguyễn Tấn Tùng Đào Anh Quốcxi ABSTRACT DESIGN AND MANUFACTURE DIAMOND WIRE WRAPPING MACHINE Today everywhere, not just in factories, but in everyday life we see the existence of machines everywhere. Based on the urgent requirements of the IIVI Company, we need to make a wire wrapping machine for wire sawing machine. It is now possible to see that the majority of winding machines are homemade machine design is not stable, much damage not high yield. The subject was developed based on the disadvantages of the homemade machines. Content of the subject is:  Choice of design options: The group offers two design options  Option 1: Laying up the vertical winding has the advantage of: the winding easily less slip on the pulley, but difficult to remove heavy load on the heavy table.  Option 2: Laying horizontal wire rolls has the advantage of simple design, easy to manufacture, easy to assemble. From 2 alternatives the team decided to choose option 2 for fabrication.  Calculation of the mechanical design: Using the transmission mechanism of the wire is the reciprocating screw. Using two motors, a 3 phase AC motor with a power of 0.25 kW, ndc = 680 rpm and a stepper motor. Use a toothed belt conveyor module m = 2 mm teeth Z1 = 16, Z2 = 44 Screw screw L = 300 mm, screw tv = 3mm.  Electrical Design: Using inverter to control motor speed, two trip switches, driver, two variable resistor and rotary encoder counter.  Manufactured, tested to 8 minutes per coil. The wire layers are spread evenly and do not tangle to a high aesthetic. Through the production and running of the test, the team met the requirements set by IIVI Vietnam for high productivity. Student’s name Nguyen Tan Tung Đao Anh Quocxii MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP........................................................................... i PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP............................................................ iii LỜI CAM KẾT ....................................................................................................... viii LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ix TÓM TẮT ĐỒ ÁN......................................................................................................x MỤC LỤC ................................................................................................................ xii DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH ẢNH ...........................................................................xv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... xvi CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ..........................................................................................1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...........................................................2 1.2.1 Ý nghĩa khoa học .........................................................................................2 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn .........................................................................................2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..........................................................................2 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................2 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................2 1.5 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................3 1.5.1 cơ sở phương pháp luận ..............................................................................3 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể ...........................................................3 1.6 Nội dung đề tài ...................................................................................................3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ................................................4 2.1 Giới thiệu chung ................................................................................................4 2.1.1 Cấu tạo chung của máy quấn dây ................................................................5 2.1.2 Phương pháp phối hợp và điều khiển các cơ cấu trong máy quấn dây .......5 2.2 Kết cấu của máy quấn dây tự động Diamond ....................................................5 2.3 Các tồn tại của máy ............................................................................................5 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................6 3.1 Khái quát chung về máy quấn dây tự động .......................................................6xiii 3.2 Động cơ bước .....................................................................................................6 3.2.1 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu .............................................................7 3.2.2 Động cơ bước biến từ trở ............................................................................8 3.2.3 Động cơ bước hỗn hợp ................................................................................9 3.2.4 Động cơ bước 2 pha ..................................................................................10 3.2.5 Các phương pháp điều khiển động cơ bước ..............................................11 3.3 Động cơ không đồng bộ 3 pha .........................................................................12 3.3.1 Giới thiệu ...................................................................................................12 3.3.2 Cấu tạo .......................................................................................................12 3.3.3 Ứng dụng ...................................................................................................13 3.3.4 Các phương pháp điều khiển động cơ KĐB .............................................14 3.4 Đặc tính của dây kim cương ............................................................................14 3.5 Truyền động vít me – đai ốc trượt ...................................................................15 3.5.1 Cơ cấu vít me đai ốc bi ..............................................................................16 3.6 Truyền động đai...............................................................................................17 3.7 Bộ đếm encoder ...............................................................................................18 3.8 Biến tần ............................................................................................................19 3.9 Rơle..................................................................................................................21 3.9.1 Rơle điện từ ...............................................................................................22 3.9.2 Rơle thời gian ............................................................................................23 3.9.3 Rơle nhiệt ..................................................................................................25 3.10 Côngtắctơ ....................................................................................................26 3.11 Công tắc hành trình ........................................................................................27 3.12 Biến trở công nghiệp ......................................................................................28 3.13 Nút nhấn .........................................................................................................29 3.14 Kết luận ..........................................................................................................30 CHƯƠNG 4 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ .....................31 4.1 Yêu cầu của đề tài ............................................................................................31 4.2 Các phương án thiết kế kết cấu máy ................................................................32 4.2.1 Phương án 1...............................................................................................32 4.2.2 Phương án 2...............................................................................................33 4.3 Lựa chọn phương án ........................................................................................35xiv 4.4 Trình tự thực hiện ............................................................................................35 CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ, ĐIỆN..........................................36 5.1 Mô hình máy quấn dây phương án 2 ...............................................................36 5.2 Tính toán, thiết kế khung máy .........................................................................37 5.3 Thanh dẫn hướng .............................................................................................54 5.4 Cơ cấu truyền động ..........................................................................................57 5.5 Cơ cấu rải dây ..................................................................................................57 5.6 Tính toán và lựa chọn động cơ AC..................................................................58 5.7 Tính toán chọn động cơ bước ..........................................................................59 5.8 Tính toán thiết kế trục vít me ...........................................................................63 5.9 Tính toán và thiết kế bộ truyền đai răng ..........................................................64 5.10 Tính toán thiết kế phần điện ..........................................................................67 5.10.1 Sơ đồ khối điều khiển ..............................................................................68 5.10.2 Nguyên lý hoạt động tủ điện điều khiển .................................................69 5.10.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển ....................................................................73 5.11 Mô hình thực nghiệm .....................................................................................83 CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................85 6.1 Kết luận ............................................................................................................85 6.2 Hướng phát triển của đề tài ..............................................................................85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................86xv DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH ẢNH Hình 2. 1 Máy quấn dây AM3175 ..............................................................................4 Hình 2. 2 Máy quấn dây điện ......................................................................................4 Hình 3. 1 Động cơ bước ..............................................................................................6 Hình 3. 2 Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu .................................................7 Hình 3. 3 Nguyên lý hoạt động động cơ bước nam châm vĩnh cửu ...........................8 Hình 3. 4 Nguyên lý hoạt động động cơ bước biến từ trở ..........................................9 Hình 3. 5 Cấu tạo động cơ bước hỗn hợp .................................................................10 Hình 3. 6 Động cơ bước 2 pha lưỡng cực và đơn cực ..............................................11 Hình 3. 7 Phương pháp điều khiển động cơ bước .....................................................11 Hình 3. 8 Cấu tạo dây cắt hạt kim cương..................................................................14 Hình 3. 9 Vít me đai ốc .............................................................................................15 Hình 3. 10 Vít me đai ốc bi .......................................................................................16 Hình 3. 11 Kết cấu vít me đai ốc bi ..........................................................................17 Hình 3. 12 Cơ cấu điều chỉnh khe hở vít međai ốc bi .............................................17 Hình 3. 13 Truyền động đai ......................................................................................18 Hình 3. 14 Encoder ...................................................................................................19 Hình 3. 15 Rơle điện từ.............................................................................................23 Hình 3. 16 Sơ đồ chân ...............................................................................................24 Hình 3. 17 Cấu tạo rơle nhiệt ....................................................................................25 Hình 3. 18 Contactor .................................................................................................26 Hình 3. 19 Công tắc hành trình .................................................................................27 Hình 3. 20 Biến trở....................................................................................................28 Hình 3. 21 Cấu tạo biến trở .......................................................................................28 Hình 3. 22 Cấu tạo nút nhấn......................................................................................29 Hình 3. 23 Nút nhấn ..................................................................................................29 Hình 4. 1 Mô hình máy quấn dây phương án 1 ........................................................32 Hình 4. 2 Mô hình máy quấn dây phương án 2 ........................................................33 Hình 5. 1 Khung máy quấn dây tự động ...................................................................37 Hình 5. 2 Bản vẽ thanh dẫn hướng ............................................................................55 Hình 5. 3 Thông số tính toán động cơ.......................................................................60 Hình 5. 4 Kết quả tính toán động cơ .........................................................................61 Hình 5. 5 Bản vẽ động cơ bước .................................................................................62 Hình 5. 6 Động cơ bước ............................................................................................62 Hình 5. 7 Bộ truyền vít me trượt ...............................................................................63 Hình 5. 8 Driver A4988. ...........................................................................................71 Hình 5. 9 Driver DRV8825. ......................................................................................71 Hình 5. 10 Sơ đồ khối A4988. ..................................................................................72 Hình 5. 11 Mô hình thực tế .......................................................................................83xv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 5. 1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ 1 ........................................65 Bảng 5. 2 Chiều rộng đai răng b 1..........................................................................66 Bảng 5. 3 Các thông số của đai răng 1 ...................................................................671 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Chúng ta đã bước sang thế kỷ XXI thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại.Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống.Điều này cũng được phản ánh một cách rõ ràng trong lĩnh vực lao động sản xuất, Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí vai trò chủ đạo.Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa.Lao động chân tay dần được thay thế bằng máy móc.Điều này có một ý nghĩa vô cùng quan trọng không chỉ giải phóng sức lao động mà còn nâng cao năng suất cũng như chất lượng của các sản phẩm làm ra.Đặc biệt là trong các nghành công nghiệp nặng nhọc và độc hại.6 Trong thời buổi kinh tế thị trường như hiện nay thì việc tự động hoá quá trình sản xuất trở thành một yếu tố sống còn của các doanh nghiệp. Sự thành công hay thất bại của một doanh nghiệp phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó chất lượng sản phẩm và giá thành là hai yếu tố cơ bản nhất. Mà hai yếu tố này lại được quyết định trực tiếp bởi yếu tố công nghệ và khả năng tự động hoá của doanh nghiệp. Một khi sản phẩm được sản xuất một cách tự động hoá thì tính ổn định và chất lượng cũng như năng suất của sản phẩm sẽ tăng từ đó sẽ giảm được giá thành nâng cao khả năng cạnh tranh.6 Ngày nay, ở bất cứ nơi đâu không chỉ trong các nhà máy xí nghiệp mà trong cả đời sống sinh hoạt chúng ta có thể thấy sự hiện hữu của máy móc khắp nơi. Tuy nhiên nhu cầu của con người là vô hạn và nó phát sinh trong những hoàn cảnh nhất định. Do đó máy móc chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong một giai đoạn nhất định nào đó. Nhưng không vì vậy mà con người bớt đi sự tìm tòi sáng tạo. Mà ngược lại việc này còn được hưởng ứng một cách rộng rãi không phân biệt giai cấp. Có thể là trí thức, học sinh sinh viên và thậm chí là người lao động. Hiện trên thị trường đã có nhiều loại máy quấn dây. Đa số là tự chế hoạt động theo nguyên lý khác, cơ cấu khác. Điển hình như máy quấn dây điện, máy quấn dây hàn… phục vụ cho từng nhu cầu của công ty. Dựa theo yêu cầu cấp thiết của công ty IIVI Việt Nam cần chế tạo máy quấn dây diamond tự động để đưa vào máy wire saw sử dụng cho nhu cầu của công ty. Trong khi đó ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu chế tạo máy quấn dây tự động chưa được quan tâm. Đặc biệt là nghiên cứu về máy quấn dây tự động diamond. Máy quấn dây tự động từ khi ra đời đến nay đã được cải tiến và phát triển rất nhiều. Tuy nhiên mỗi máy lại sử dụng cho một công việc nhất định. Nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác nhau. Mỗi máy có ưu nhược điểm riêng. Hiện tại ở công ty IIVI Việt Nam đang sử dụng máy quấn dây tự động diamond tự chế dựa trên hoạt động của máy2 phay với những ưu điểm như việc quấn dây dễ dàng không bị rối dây, thiết kế đơn giản, dễ tháo lắp. Bên cạnh những ưu điểm đó thì nhược điểm là chưa có bộ đếm đếm số vòng quấn. Không điều khiển được vận tốc quấn dây. Căn cứ vào nhu cầu thiết thực đó , nhóm quyết định thực hiện đề tài “ Thiết kế và chế tạo máy quấn dây tự động DIAMOND trong máy cắt wire saw ”.Với đề tài này nhóm hy vọng sẽ góp phần vào việc đáp ứng nhu cầu sản xuất của công ty. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.2.1 Ý nghĩa khoa học  Tạo điều kiện tiền đề cho người nghiên cứu phát triển các kỹ năng, vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống  Tạo ra sản phẩm mới, góp phần vào sự phát triển của công ty Đây cũng sẽ là tiền đề để cải tiến, phát triển sản phẩm và ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác có liên quan. 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn  Đáp ứng nhu cầu sử dụng của công ty  Năng cao năng suất lao động 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài  Tìm hiểu chức năng, nguyên lý,cơ cấu điều khiển và mô hình của máy quấn dây tự động diamond  Thiết kế mô hình 3D bằng phần mềm Solidworks 2017  Tính toán và hoàn chỉnh thiết kế máy cho máy quấn dây tự động diamond  Gia công,lắp ráp mô hình máy quấn dây tự động 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu  Dây kim cương  Các phương án quấn dây  Nguyên lý quấn dây  Máy quấn dây tự động diamond 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Thiết kế, tính toán vả chế tạo mô hình máy quấn dây tự động diamond chỉ sử dụng cho máy cắt dây wire saw3 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học.Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cơ cấu chuyển động, lựa chọn được động cơ, từ đó có sự nhìn nhận đúng hướng trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình máy quấn dây tự động diamond. 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Để thực hiện đề tài này, nhóm sử dụng một số phương pháp sau : Phương pháp nghiên cứu tài liệu : Tham khảo các nguồn tài liệu văn bản, sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ các nguồn tin cậy trên internet, các công trình nghiên cứu …..nhằm xác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu cho máy. Từ đó đưa ra các phương án thiết kế với ưu nhược điểm riêng. Phương pháp thực nghiệm : tiến hành thực nghiệm kiểm tra khối lượng của cuộn dây cấp. Lấy đó làm cơ sở chính trong việc tính toán sơ bộ, thiết kế chế tạo các chi tiết của máy bằng phần mềm Solidworks 2017. Phương pháp phân tích : Sau khi đã tính toán sơ bộ, nghiên cứu tài liệu và có được số liệu cần thiết thì việc phân tích số liệu cũng như các tài liệu liên quan là điều cần thiết.Với mục đích là lựa chọn được cơ cấu điều khiển tối ưu trong môi trường làm việc như động cơ AC 3 pha và động cơ bước. Từ đó xuất ra bản vẽ chế tạo và số lượng các chi tiết để gia công. Phương pháp mô hình hóa : chế tạo được mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thuyết. 1.6 Nội dung đề tài Chương 1: Giới thiệu về đề tài Chương 2 : Trình bày tổng quan nghiên cứu đề tài,bao gồm giới thiệu về máy,kết cấu của máy,các nghiên cứu liên quan Chương 3 : Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài Chương 4 : Đưa ra phương hướng và các giải pháp để thiết kế Chương 5 : Tính toán thiết kế máy, chế tạo mô hình thực nghiệm Chương 6 : Kết luận và kiến nghị.4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu chung Máy quấn dây có nhiều chủng loại khác nhau, nếu phân loại theo chức năng ta có các loại máy điển hình sau: Máy quấn dây cáp điện, máy quấn dây hàn (như dây chuyền H8AVD, W49VD ở nhà máy que hàn Việt Đức), máy quấn dây máy điện quay, máy quấn dây biến áp.6 Hình 2. 1 Máy quấn dây AM3175 6 Hình 2. 2 Máy quấn dây điện 65 2.1.1 Cấu tạo chung của máy quấn dây Một máy quấn dây có thể chia làm những phần chính sau: phần cơ khí, phần điều khiển tự động, phần động cơ. + Phần cơ khí gồm: Cơ cấu quấn dây, Cơ cấu rải dây,..v.v.. + Phần động cơ điện: Động cơ quấn dây, Động cơ rải dây. + Phần điều khiển: Điều khiển bằng biến trở và biến tần 2.1.2 Phương pháp phối hợp và điều khiển các cơ cấu trong máy quấn dây Để quấn dây đều, đẹp, không bị đứt ta phải phối hợp việc điều khiển tốc độ động cơ rải dây và động cơ quấn dây. Nếu tốc độ động cơ quấn chạy với tốc độ nhanh thì động cơ rải dây cũng phải nhanh. Việc rải dây này diễn ra liên tục trong một vòng quấn dây. Còn để dây quấn không bị đứt nhưng vẩn đảm bảo độ căng cần thiết thì ta phải có cơ cấu tạo độ căng dây. Như vậy các động cơ này phải có sự ràng buộc lẫn nhau. 2.2 Kết cấu của máy quấn dây tự động Diamond Phần khung máy : chịu tải trọng , cứng vững và bộ phận để liên kết Cơ cấu quấn dây : dùng để sang dây từ cuộn lớn sang cuộn nhỏ Cơ cấu rải dây : dùng để điều chỉnh sợi dây quấn đều và không bị rối Ngoài ra, còn có các bộ phận khác và mạch điện cấp nguồn cho động cơ. 2.3 Các tồn tại của máy Trên thế giới có rất nhiều loại máy quấn dây với đủ các mẫu mã , kích thước khác nhau. Hầu hết chúng đều được thiết kế tối ưu và đem lại năng suất cao. Tuy nhiên mỗi máy lại sử dụng cho một công việc khác nhau phù hợp với mục đích của từng công ty. Tuy nhiên, việc nhập khẩu các máy nước ngoài về tiêu thụ ở thị trường nhỏ và lẻ ở Việt Nam thì còn tồn tại nhược điểm sau đây: 5 Chi phí nhập khẩu cao 5 Diện tích đặt máy lớn Từ những yêu cầu về kỹ thuật của máy và cách khắc phục, nhóm đề xuất phương án cải tiến như sau : Thiết kế máy quấn dây diamond đơn giản, gọn nhẹ Thuận tiện, an toàn khi sử dụng Chiếm diện tích đặt máy nhỏ Giảm giá thành cho một máy phù hợp với nhu cầu sử dụng.6 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khái quát chung về máy quấn dây tự động Về cơ bản mọi loại máy quấn dây đều có kết cấu cơ khí gần giống nhau, chỉ khác nhau phần điều khiển. Xét về tổng quan các máy quấn dây tự động gồm có kết cấu 2 phần chính: phần điện , phần cơ khí.3 Cấu trúc cơ khí của một máy quấn dây tự động gần giống với các loại máy CNC với truyền động của các trục. Bộ truyền có thể là bộ truyền vít me – trượt hoặc bộ truyền đai. Đặc điểm của truyền động cơ khí trong máy quấn dây là tải trọng tác dụng lên không đáng kể do đó việc thiết kế tương đối đơn giản, kết cấu các trục tương đối gọn nhẹ, các chi tiết lắp ráp không đòi hỏi về khả năng chịu lực không cao do đó có thể sử dụng các chi tiết không cần độ chính xác cao để lắp ráp. Đó cũng là một ưu điểm của các máy quấn dây.6 Phần điện của máy quấn dây có thể chia thành 2 khối: khối điều khiển và khối chấp hành. Khối điều khiển gồm các thành phần như: Vi điều khiển, Board kết nối, Driver. Khối chấp hành gồm các thành phần như: động cơ bước, các cảm biến nhiệt, động cơ servo (nếu có), …. 3.2 Động cơ bước Động cơ bước (stepper motor), thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay.4 Hình 3. 1 Động cơ bước 4 Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài. Động cơ bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào.47 Động cơ bước có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hoặc vòng kín, tuy nhiên khi sử dụng động cơ bước trong hệ điều khiển vòng hở khi quá tải, tất cá các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại.4 Một số đặc điểm của động cơ bước: Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau. Khi có dòng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước làm cho roto của động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ.4 Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển. Góc bước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển động cơ bước.4 Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ.4 Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây.4 Động cơ bước được chia thành 3 loại chính là: Động cơ bước biến từ trở. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Động cơ bước hỗn hợplai. 3.2.1 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có roto là nam châm vĩnh cửu, stato có nhiều răng trên mỗi răng có quấn các vòng dây. Các cuộn dây pha có cực tính khác nhau.4 Hình 3. 2 Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu 48 Nguyên lý hoạt động của động cơ bước nam châm vĩnh cửu có 2 cặp cuộn pha được trình bày ở hình: Ban đầu vị trí của stato và roto đang ở phase A. Khi cấp điện cho 2 cuộn dây pha B và D trong 2 cuộn sẽ xuất hiện cực tính. Do cực tính của cuộn dây pha và roto ngược nhau dẫn đến roto chuyển động đến vị trí như hình phase B on. Khi cuộn dây pha B và D ngắt điện cuộn dây A và B được cấp điện thì roto lại chuyển động đến vị trí như hình phase C on.4 Hình 3. 3 Nguyên lý hoạt động động cơ bước nam châm vĩnh cửu 4 Gọi số răng trên stato là Zs, góc bước của động cơ là Sđc, góc bước của động cơ này được tính theo công thức sau: