Nghiên cứu thiết kế chế tạo cánh tay máy scara ứng dụng tạo mẫu nhanh, kết hợp gia công cnc và khắc laser

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁNH TAY MÁY SCARA ỨNG DỤNG TẠO MẪU NHANH, KẾT HỢP GIA CÔNG CNC VÀ KHẮC LASER Ngành : KỸ THUẬT CƠ KHÍ Giảng viên hướng dẫn : Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Thành Trí 1811040211 18DCKA2 Hà Huy Toàn 1811040346 18DCKA2 Nguyễn Văn Hùng 1811041136 18DCKA2 TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu, thiết kế riêng chúng em hướng dẫn Thầy Th.S Phạm Bá Khiển Các nội dung nghiên cứu, thiết kế kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá ghi rõ phần tài liệu tham khảo có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 08 năm 2022 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp đánh dấu việc hoàn thành bốn năm cố gắng học tập nghiên cứu đồ án để đánh giá cuối trình học đại học Để có thành hơm nay, nhóm chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn nhà trường, thầy cô Viện Kỹ Thuật giảng dạy kiến thức chuyên môn làm sở để thực tốt đồ án tốt nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm em hồn tất khóa học Cảm ơn gia đình bạn bè, người ln cố gắng tạo điều kiện để nhóm em có kết tốt học tập Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Viện Kỹ Thuật hỗ trợ giúp đỡ nhóm em trình thực đồ án tốt nghiệp Và nhóm em xin gửi lời cảm ơn thầy Th.S Phạm Bá Khiển giảng viên hướng dẫn trực tiếp cho nhóm em thời gian thực đồ án tốt nghiệp Thầy dành thời gian tận tình dạy, hướng dẫn cho nhóm em thời gian thực đồ án tốt nghiệp vừa qua Nhờ có giúp đỡ thầy nội dung lẫn hình thức mà nhóm em hồn thành đồ án tốt nghiệp cách đầy đủ tốt Tuy nhiên hạn chế kiến thức kinh nghiệm trình làm đề tài Chính có sai sót q trình thực nên mong đóng góp ý kiến, phê bình q thầy để nhóm em có thêm kinh nghiệm vững vàng Cuối cùng, nhóm em xin kính chúc q thầy trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM tồn thể ban lãnh đạo dồi sức khỏe gặt hái nhiều thành công công việc sống ii TĨM TẮT Ngày máy móc dần áp dụng đưa vào thay hỗ trợ người tạo sảm phẩm đạt độ cao Vận dụng kiến thức học nhóm chọn đề tài thiết kế tay máy Robot Scara 1: in 3D, khắc laser kết hợp phay CNC Từ ngày đầu nhóm lên mơ hình solidwork cộng với thiết kế vẽ để gia công tiến hành lắp ráp Phần lớn kết cấu đồ án nhóm sử dụng vật liệu PLA số sử dụng nhơm sắt Từ vật liệu nhóm thiết kế tạo nên mơ hình mong muốn dự định ban đầu đặt Nhóm sử dụng công cụ giúp máy hoạt động: mạch arduno mega 2560 kết nối với động bước Nema 17 liên kết với phần mềm phục vụ chức hoạt động khác cụ thể sau: phần mềm Repetier-Host For Printer 3D phục vụ chức in 3D, Light Burn For Lazer chức khắc Laser Aspire For CNC Milling phục vụ chức phay CNC Từ cơng cụ nhóm đưa tay máy robot scara hoạt động đạt độ xác cao đáp ứng nhu cầu người sử dụng iii ABSTRACT Nowadays, machines are gradually being applied to replace people to help create high-precision products Applying the knowledge they have learned, the group chooses a topic to design a 3-in-1 Scara Robot manipulator: 3D printing, laser engraving and CNC milling From the early days, the group has mode led on solidwork plus designed drawings for processing and assembly Most of the group project structure uses PLA materials and a few uses aluminum and iron From those materials, the team has designed to create the desired model as originally intended The team uses tools to help the machine work: the arduno mega 2560 circuit connects to the Nema 17 stepper motor and links with software as well as serving different operating functions specifically as follows: Repetier softwareHost For Printer 3D for 3D printing, Light Burn For Lazer for laser engraving and Aspire For CNC Milling for CNC milling From the above tools, the group has come up with a 3-in-1 scara robotic manipulator with high accuracy to meet the needs of users iv MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xii LỜI MỞ ĐẦU xiii Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 Đặt Vấn Đề 1.2 Mục tiêu đề tài: 1.3 Nội dung đề tài: 1.4 Phương pháp nghiên cứu: .2 1.5 Kết cấu đồ án: 1.6 Ưu nhược điểm hệ thống SCARA: 1.7 Một số ứng dụng Robot Scara Chương TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1 Tổng Quan Tự Động Hóa .5 2.2 Tầm Quan Trọng Của Tự Động Hóa 2.3 Giải Quyết Vấn Đề 2.3.1 Vấn đề thực trạng 2.3.2 Nguyên lý phương án kết cấu khí máy 2.4 Tình Hình Trong Nước .8 v A 19 12.5 7.50 4x A-A 69 A +0.5 61 - 0.3 35 120 15 R3 4xR5 4x 35 0.2 12x 3.5 0.1 13 25 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn 99 Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí 40 0.2 TẤM ĐẾ XOAY DƯỚI Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 6/20 14 ±0.2 26 39 ±0.5 R5 2xR3.5 2x R1 1.5 6.5 15.5 2xR5.5 11.5 99° 34 +0.5 2xC1 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí TRỤ CỐ ĐỊNH Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 2:1 Số Tờ: 7/20 A B 78 ±0.5 8.5 B 17 18.5 12 2.5 7.5 35 0.2 A 35 0.1 A-A +0.50 53 - 0.30 B-B 12.50 4x 4x 6x 62.50 22 ±0.2 0.2 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 +0.50 - 0.30 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí R4 CỤC XOAY CHIỀU Y Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 8/20 116 A 19 4x 33 120 +0.05 A 33 21.50 10 ±0.2 SECTION A-A 120 ±0.5 99 95 35 22 ±0.2 12x 10 B 15 15 4x +0.5 10 - 0.3 B SECTION B-B Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí NẮP TRÊN TRỤC Z, GẮN Ổ BI TRỤC X Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 9/20 A 19 11 8x ±0.2 39 +0.5 10 - 0.3 +0.3 - 0.2 122 42 R57 6xR5 R42 A A-A 60 78 13.50 4C1 45 4x 19 25 16.50 40 ±0.2 10.50 4x 39 25 4xR12 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí CỤC TRƯỢT NỐI TAY LỚN Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 10/20 22 ±0.2 28 ±0.2 14 ±0.2 2x 4 A 35 ±0.2 B 26 R39 14 42 ±0.2 4xC1 FULL B 16 16 40 4x 29.5 A 2x 8xR2.5 A-A 25 42 52 12 28 12 21 10 B-B 33 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí CÁNH TAY Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 11/20 31 10xR5 10x +0.05 - 0.02 45 41 13 12 3.50 C C C-C 5.50 2xC1 13 H 15 DETAIL H 34 ±0.2 2xR39 +0.05 - 0.02 78 6x 62 144 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí CÁNH TAY Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 12/20 10x 5.50 6xR2.50 40 A 42 7 2xR39 78 12 +0.05 39 - 0.02 22 A A-A 144 10x 2.5 35 ±0.2 25 ±0.2 6x Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí NẮP ĐẬY KHỚP Y Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 13/20 35 0.2 22 11.5 16 10.5 77 ±0.5 A A-A A +0.5 53 - 0.3 4x B B 30 0.1 0.2 R3 B-B 12.5 ±0.2 4x 10x 67.5 22 ±0.2 R4.5 2xR1 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí 2.5 ĐẦU NỐI PASS IN 3D,LAZER,CNC Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 14/20 10x 22 2xR2 24 18 34 78 3xR2 20.50 4xR2 27 7.50 17 8xR2 98 4x 12 78 12 4x Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ 37 Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí PASS ĐẦU LAZER Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:2 Số Tờ: 15/20 10x 78 A A 17 22 12 16 35 4x 4x 16 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí PASS ĐẦU IN Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 16/20 8x A 82 R34.50 +0.5 - 0.3 41 31 42.50 0.2 4xR4 2xR1.5 AA A 49 85 ±0.5 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Tồn Người Vẽ 2x 10 17.50 6xC1 Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí 78 PASS ĐẦU CNC Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 17/20 25 ±0.3 0.1 15.5 99 15.5 4x +0.05 - 0.02 2xR3 18 33 10 120 2x 20 ±0.2 12.5 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 18 Hà Huy Toàn 13 13x Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí TẤM ĐẦU TRÊN Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 18/20 2xR3 ±0.2 20.50 10 B 23 10 B B-B SCALE : 120 0.2 24 4x +0.5 10 - 0.3 4xC1 Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 Hà Huy Toàn Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí NẮP ĐẦU BÊN DƯỚI Kiểm Tra Th.s Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM PLA Tỉ Lệ: 1:1 Số Tờ: 19/20 20 19 18 17 28 32 33 11 22 23 31 10 25 26 30 29 13 22 12 27 14 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 STT Ổ Bi Công tắc hành trình Sắt DK11 Puly PLA Sắt DK11 Vít me Động bước Khung trục Z Ổ Trượt Trơn Tấm chắn Nema 17 Puly Chuyền Dây Đai Nắp trục Z Puly Khớp Cơng tắc hành trình Trục vit me Thanh Trụ Trơn Nắp đậy trục Z Tấm chắn Động Cơ Bước Mặt Bàn Hộp điện Pass gắn đầu gia công Nắp đậy khớp Y Hộp Cánh Tay Hộp Cánh Tay Hộp Giữa Trục Z Gắn ổ bi trục X Cục xoay chiều Y Chốt Cố Định Tấm Đế Xoay Trục Z Đế Khung bàn máy Dây Đai Đế lót chân bàn Ke góc TÊN GỌI PLA Sắt DK11 Cao su PLA Cao Su PLA PLA Sắt Inox 304 PLA Cao su Nhôm PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA Cao Su Cao Su Nhôm VẬT LIỆU 3 3 1 1 1 1 1 1 1 16 SỐ LƯỢNG Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí K18 HK2 2021 - 2022 35 34 15 16 24 Hà Huy Toàn 21 Người Vẽ Nguyễn Văn Hùng Nguyễn Thành Trí BẢN VẼ PHÂN RÃ Kiểm Tra Th.S Phạm Bá Khiển Viện Kỹ Thuật Hutech Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM Tỉ Lệ: 1:5 Số Tờ: 20/20