(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cấp trục tự động cho máy lăn nhám trục động cơ servo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNGCHO MÁY LĂN NHÁM TRỤC ĐỘNG CƠ SERVO GVHD: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG SVTH: NGUYỄN HỮU THỊNH SKL010316 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG CHO MÁY LĂN NHÁM TRỤC ĐỘNG CƠ SERVO GVHD: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG SVTH: NGUYỄN HỮU THỊNH MSSV: 18146379 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đỗ Thành Trung Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Thịnh MSSV: 18146379 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG CHO MÁY LĂN NHÁM TRỤC ĐỘNG CƠ SERVO Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Thông số chi tiết tiêu chuẩn - Trục có đường kính: Ø8 - Số liệu khác từ nhà sản xuất Nội dung đồ án: - Nghiên cứu qui trình cấp trục tự động cho máy lăn nhám trục động servo - Thiết kế chế tạo máy cấp trục tự động - Lắp ráp thử nghiệm công ty Nidec Servo Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình hình thực tế - Tập vẽ thiết kế - Báo cáo, phân tích Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt Tiếng Việt TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) PGS TS Đỗ Thành Trung TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thịnh MSSV: 18146379 Hội đồng: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG CHO MÁY LĂN NHÁM TRỤC ĐỘNG CƠ SERVO Ngành đào tạo: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Họ tên GV hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Thành Trung Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Nhận xét kết thực ĐATN (không đánh máy) 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2.3 Kết đạt được: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2.4 Những tồn (nếu có): ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Đánh giá: Điểm Điểm TT Mục đánh giá đạt tối đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/ phân tích/ tổng hợp/ đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thịnh MSSV: 18146379 Hội đồng: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG CHO MÁY LĂN NHÁM TRỤC ĐỘNG CƠ SERVO Ngành đào tạo: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Họ tên GV phản biện (Mã GV): Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Kết đạt được: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Những thiếu sót tồn ĐATN: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Câu hỏi: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… TT Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan để tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/ phân tích/ tổng hợp/ đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Điểm đạt 30 10 10 10 50 10 15 15 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT CHƯƠNG MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU III Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VI PHẠM VI GIỚI HẠN VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VII KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG: 1.3.1 Xi-lanh khí nén 1.3.2 Động servo 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 MƠ TẢ QUY TRÌNH LĂN NHÁM THỦ CƠNG 14 2.2 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MÁY CẤP TRỤC TỰ ĐỘNG 15 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 17 3.1 DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 17 3.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .18 3.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .19 3.4 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .20 3.5 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN 21 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÁY 22 4.1 PHẦN CƠ KHÍ 22 4.2.1 THIẾT KẾ CÁC TẤM KIM LOẠI 22 a PHẦN TRỤC X 22 b PHẦN TRỤC Y 27 c PHẦN TRỤC Z .29 4.2.2 CỤM XI LANH KẸP THẢ TRỤC 32 4.2.3 PHẦN MOTOR SERVO 33 4.2.4 TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN VÍT ME - ĐAI ỐC BI 34 a Trục X: 34 b Trục Y: 36 c Trục Z: 38 4.2.5 THIẾT KẾ KHUNG MÁY 40 4.2.6 MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT TIÊU CHUẨN DÙNG TRONG LẮP RÁP MÁY .42 a) Thanh trượt dẫn hướng: 42 b) Khớp nối trục đĩa thép - Nối trục động servo mô ment lớn .43 c) Puli định thời 43 d) Bạc đạn trượt 43 4.2.7 TỔNG QUÁT .44 4.2 PHẦN ĐIỆN 44 a) Thiết bị đóng ngắt ELCB pha 44 b) PLC Mitsu FX3U 64M 45 c) Relay khối 24V .46 d) Cảm biến từ cho xi lanh 46 e) Cảm biến tiệm cận cho khay hàng 47 f) Màn hình HMI 47 g) Nguồn .48 4.3 PHẦN KHÍ NÉN 49 a) CHỌN XI LANH 49 b) VAN KHÍ 50 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH MÁY 51 5.1 CHẾ TẠO 51 5.1.1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ KHI GIA CÔNG 51 5.1.2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CHI TIẾT ĐÃ GIA CƠNG .53 5.2 MƠ HÌNH LẮP RÁP 54 5.2.1 LẮP RÁP CỤM TAY KẸP NHẢ PHÔI .54 5.2.2 LẮP RÁP HỆ THỐNG KẸP NHẢ PHÔI 55 5.2.3 LẮP CỤM DI CHUYỂN KHAY HÀNG THEO TRỤC X 55 5.2.4 LẮP RÁP TOÀN BỘ HỆ THỐNG 56 5.2.5 MỘT SỐ HÌNH ẢNH LẮP RÁP, CANH CHỈNH MÁY THỰC TẾ 56 5.3 THỬ NGHIỆM MÁY 62 5.4 ĐÁNH GIÁ THỬ NGHIỆM .72 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73 6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 73 6.2 KẾT LUẬN .73 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 5.3 THỬ NGHIỆM MÁY Sau lắp ráp hoàn chỉnh phần khí phần điện Bộ phận cơng ty Thế Hải tiến hành lập trình điều khiển vận hành máy Việc lập trình vận hành máy phải đảm bảo tiêu chí: dễ dàng tiếp cận sử dụng, phần điều chỉnh vị trí máy hình HMI phải dễ nhìn, dễ hiểu, điều chỉnh vị trí tốc độ trục cách xác, phần điều chỉnh thơng số có đầy đủ thích Hình 5.43 Một số nút bấm thuận tiện bàn máy Ngồi ra, bàn máy cịn có số nút bấm thuận tiện cho việc khởi động máy dừng máy kịp thời gặp cố: — 62 —  Nút xanh (Start): Nút khởi động máy dùng máy tiếp tục hoạt động tạm dừng  Nút đỏ (Stop): Nút tạm dừng máy  Nút vàng (Reset): Dùng máy chạy trạng thái ban đầu  Nút hình nấm đỏ (Pre-stop): Nút dừng khẩn cấp hoạt động  Đèn hiệu đỏ (Alarm): Phát tín hiệu còi đèn báo hiệu cố máy máy chạy Sau giao diện hình HMI vận hành, điều chỉnh thông số máy: Đây giao diện hình máy khởi động — 63 — Sau nhấn vào giao diện đầu tiên, giao diện thứ hai hình, bao gồm: phần Chạy tự động, phần Điều khiển tay, phần Cài đặt, phần Trạng thái, phần Đổi mật cho máy phần Liên hệ với người sản xuất máy — 64 — Giao diện phần chạy tự động, giao diện gồm:  Phần trạng thái: Hiển thị trạng thái máy Sẵn sàng hay chưa sẵn sàng Hiển thị số lỗi máy với lỗi lỗi khơng có khay, lỗi đầy khay, lỗi servo arlam  Nút xóa lỗi: Xóa hết lỗi có máy, dùng máy trạng thái ban đầu  Phần trục servo: hiển thị vị trí chạy vị trí bắt đầu chạy trục  Phần counter: đếm số phản phẩm hồn thành Hình 5.44 Hình ảnh thông số thực tế máy chạy — 65 — Giao diện phần cài đặt thông số vận tốc gia tốc trục x, y, z Hình 5.45 Hình ảnh thơng số thực tế cài đặt — 66 — Giao diện phần cài đặt khay Dựa theo khay hàng đưa vào sản xuất, cài đặt thơng số máy với thơng số khay ngồi thực tế với số lỗ trục x y, khoảng cách lỗ trục x y, khoảng cách đẩy khay khoảng cách lấy khay Mỗi mẫu trục có loại khay hàng riêng, kích thước riêng cách cài đặt thơng số riêng Hình 5.46 Hình ảnh thơng số cài đặt khay hàng thực tế — 67 — Hình 5.47 Hình ảnh khay hàng thực tế Phần cài đặt vị trí cho cụm xilanh gắp thả trục Những vị trí thiết lập thơng số hoàn tất canh chỉnh máy, trục theo vị trí xác cụm xilanh so với trục lăn nhám — 68 — Hình 5.48 Hình ảnh thơng số thực tế phần cài đặt vị trí Phần điều khiển tay (Manual) Giao diện bao gồm  Phần trạng thái phần báo lỗi — 69 —  Phần điều khiển trục x, y, z tay: Nhấn giữ nút lên xuống qua lại để điều chỉnh chuyển động servo Phần hộp màu xám cho biết vị trí servo Phần hộp màu vàng để nhập vị trí kết hợp với nút Run để servo di chuyển đến vị trí vừa nhập  Phần điều chỉnh vận tốc trục x, y, z chế độ manual — 70 — Phần điều khiển xilanh 2: Để điều chỉnh trạng thái xilanh — 71 — Phần trạng thái cảm biến: Để kiểm tra trạng thái hoạt động cảm biến Chấm màu đỏ sáng đèn cảm biến hoạt động → Dùng để kiểm tra bảo trì cảm biến cách dễ dàng nhanh chóng 5.4 ĐÁNH GIÁ THỬ NGHIỆM Sau lắp ráp hồn chỉnh máy, nhóm chạy thử nghiệm nhiều lần, thay đổi thơng số phù hợp xác nhất, nhóm rút kết 3pcs/phút Nhóm thử nghiệm khay hàng gồm 140pcs kết đạt 100% trục lăn nhám theo u cầu nhà máy Ngồi ra, cịn có tiêu chí đánh giá khác: Bảng 5.1 Bảng đánh giá thử nghiệm Mục tiêu đánh giá Tốc độ hoạt Nhận xét Kết Tốc độ điều chỉnh được, đáp Đạt động ứng sản lượng yêu cầu Độ đồng Đồng Đạt Độ ồn máy Khơng ồn Đạt Màn hình HMI Rõ ràng, dễ sử dụng, xác Đạt Khung máy Chắc chắn, dễ di chuyển Đạt Hệ thống xilanh Nhanh chóng, ổn định Đạt Hệ thống cảm Nhanh chóng, xác Đạt Mức độ an toàn An toàn 10/10 Đạt Mức độ vệ sinh Sạch 8/10 Đạt sản phẩm biến — 72 — CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC  Thiết kế chế tạo thành công máy cấp trục cho máy lăn nhám trục động servo  Thực nghiệm thành công với kết máy hoạt động ổn định đáp ứng yêu cầu, điều kiện nhà máy sản xuất  Kết máy đạt hiệu mong đợi 6.2 KẾT LUẬN Được hướng dẫn hỗ trợ thầy Đỗ Thành Trung Công ty Thế Hải đến nhóm hồn thành vấn đề sau: – Ý tưởng, phương pháp giải vấn đề phù hợp – Hoàn chỉnh thiết kế 3D 2D cho máy – Lựa chọn chi tiết, thiết bị lắp ráp phù hợp – Gia cơng hồn chỉnh chi tiết khí – Đấu nối, lập trình hệ thống điều khiển qua PLC – Lắp ráp máy thử nghiệm – Thực nghiệm nhà máy, rút sai số điều chỉnh – Hoàn thiện máy, máy hoạt động tốt bàn giao máy cho Công ty NIDEC SERVO Khu Công Nghệ Cao Tuy nhiên, thiếu kinh nghiệm kiến thức lĩnh vực nên tránh khỏi mặt yếu Sau nhìn nhận lại tồn q trình làm việc, nhóm rút số ưu nhược điểm đề tài thực sau: Ưu điểm: + Tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nhân cơng + Tự động hóa hồn tồn q trình cấp phơi + Hạn chế tối đa phế phẩm Nhược điểm: + Về việc sữa chữa cịn khó khăn + Khó vệ sinh thiết bị — 73 — 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau thời gian thực đồ án, yêu cầu đề ban đầu hoàn thành Tuy nhiên, để phát triển cấu cấp phơi tự động tương lai, có vài điểm cần cải thiện như: – Máy nhỏ gọn đảm bảo tính độ bền – Hạn chế lỗi trình hoạt động lâu – Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cấp phôi cách tối ưu — 74 — TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ninh Đức Tốn – Nguyễn Thị Xuân Bảy, “Giáo trình dung sai lắp ghép kỹ thuật đo”, Nhà xuất giáo dục.(2006) [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – tập 1.- PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, NXB Giáo Dục [3] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – tập 2.- PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, NXB Giáo Dục [4] Nguyễn Hữu Lộc, “Cơ sở thiết kế máy”, Nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh.(2008) [5] Nguyễn Đắc Lộc – Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Việt, “Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập 1”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật.(2007) [6] Nguyễn Đắc Lộc – Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Việt, “Sổ tay công nghệ chế tạo máy – Tập 2”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật.(2005) [7] Phạm Sơn Minh – Trần Minh Thế Un, “Giáo trình Cơng Nghệ Gia Cơng Tấm “, Nhà xuất đại học quốc gia TPHCM.(2015) [8] Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Hồ Viết Bình – Phan Minh Thanh, NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM [9] https://advancecad.edu.vn/quy-trinh-thiet-ke-may-thong-dung-hien-nay/ [10] https://kanavn.vn/thiet-ke-may-la-gi-phan-loai-va-quy-trinh.html — 75 — S K L 0