Thiết kế và chế tạo cơ cấu cấp phôi gỗ tấm mdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU CẤP PHÔI GỖ TẤM MDF GVHD: ThS DƯƠNG THẾ PHONG SVTH: TRẦN TRUNG KIÊN VÕ TẤN LUÂN ĐẶNG NGUYỄN MINH TIẾN S K L Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU CẤP PHÔI GỖ TẤM MDF GVHD: ThS DƯƠNG THẾ PHONG SVTH: MSSV TRẦN TRUNG KIÊN 19146346 VÕ TẤN LUÂN 19146354 ĐẶNG NGUYỄN MINH TIẾN 19146401 NGÀNH: CNKT CƠ ĐIỆN TỬ LỚP: 191462A KHĨA: 2019 - 2023 TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II/ năm học: 2022-2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS Dương Thế Phong Sinh viên thực hiện: Trần Trung Kiên Võ Tấn Luân Đặng Nguyễn Minh Tiến MSSV: 19146346 MSSV: 19146354 MSSV: 19146401 Điện thoại: 0326808813 Điện thoại: 0708936255 Điện thoại: 0569014570 Mã số đề tài: 22223DT112 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo Cơ cấu cấp phôi gỗ MDF Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Số liệu đầu vào: gỗ MDF kích thước tối đa 2400x1200(mm) - Tài liệu Thiết kế hệ thống khí - Tài liệu Xylanh khí nén Nội dung đồ án: - Tính tốn, thiết kế chế tạo cấu cấp phôi gỗ MDF - Thiết kế, xây dựng hệ thống điều khiển tự động bán tự động Các sản phẩm dự kiến - Bản vẽ 3D 2D Solidworks Autocad - Cơ cấu thực tế sau chế tạo - Thuyết minh chi tiết Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 15/07/2023 Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Anh   Tiếng Việt Tiếng Việt   TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) i LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế Chế tạo cấu cấp phôi gỗ MDF - GVHD: ThS Dương Thế Phong - Sinh viên thực hiện: Trần Trung Kiên MSSV: 19146346 Võ Tấn Luân MSSV: 19146354 Đặng Nguyễn Minh Tiến MSSV: 19146401 - Lớp: 191462A - Địa sinh viên: Số Võ Văn Ngân, P Linh Chiểu, TP Thủ Đức, TP.HCM - Số điện thoại liên lạc: 0326808813 - Email: 19146346@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 24/07/2023 - Lời cam kết: “Chúng tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … Tháng 07 năm 2023 Ký tên Trần Trung Kiên Võ Tấn Luân Đặng Nguyễn Minh Tiến ii LỜI CẢM ƠN Qua trình nghiên cứu, thực hồn thành đồ án tốt nghiệp nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy ThS Dương Thế Phong – GVHD đề tài Nhờ có hướng dẫn tận tình, tận tâm, lúc thầy, chúng em dễ dàng tiếp thu kiến thức, hiểu đề tài cách sâu sắc, chất giải vấn đề kịp thời Đồng thời, chúng em biết ơn quan tâm, hỗ trợ thầy để chúng em hồn thành đề tài Q thầy giảng dạy Khoa Cơ khí Chế tạo máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giảng dạy, truyền đạt kiến thức sở ngành, chuyên ngành suốt thời gian học tập trường để chúng em có tảng kiến thức vững hỗ trợ trình thực đồ án tốt nghiệp Kính gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho em sinh viên trường học tập rèn luyện Gia đình bạn bè đồng hành hỗ trợ, động viên, khuyến khích q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án thực việc thiết kế chế tạo cấu cấp phôi gỗ MDF giai đoạn quy trình sản xuất, gia cơng với vật liệu gỗ MDF Mục tiêu thực đề tài thiết kế chế tạo cấu cấp phơi hiệu quả, tự động, xác, liên tục an tồn Trong giai đoạn nghiên cứu, nhóm tham khảo nghiên cứu yêu cầu tiêu chuẩn gỗ MDF q trình cấp phơi sản xuất, gia cơng Dựa tảng này, nhóm tiến hành thiết kế cấu cấp phôi gỗ MDF với chức cấp phôi gỗ cách tự động Q trình chế tạo cấu nhóm áp dụng kiến thức, vận dụng kỹ trình học tập, thực tập nhằm đảm bảo việc chế tạo theo thiết kế, không sảy sai sót Nhóm thực kiểm tra đánh giá hiệu suất cấu cấp phôi gỗ MDF, đảm bảo khả vận hành hiệu quả, liên tục an toàn Kết đồ án việc hoàn thành thiết kế chế tạo cấu cấp phôi gỗ MDF Qua thử nghiệm cấu hoạt động theo yêu cầu thiết kế Quá trình thực đề tài cung cấp cho nhóm nhiều kỹ kinh nghiệm quý giá việc thiết kế, chế tạo kiểm tra sản phẩm thực tế Tóm lại, với việc thực đồ án tốt nghiệp đề tài “Thiết kế chế tạo cấu cấp phơi gỗ MDF” nhóm tiến hành thực nội dung: - Phân tích lựa chọn phương án cấp phôi phù hợp gỗ MDF - Tính tốn, thiết kế phận máy - Kiểm tra tiến hành gia công chế tạo - Lựa chọn mạch điện để điều khiển máy - Lắp ráp, chạy thử khắc phục lỗi phát sinh iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG HIỆU viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Kết cấu ĐATN 1.4 Giới hạn đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2.2 Đối tượng nghiên cứu 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Cơ sở pháp luân 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 2.4 Các loại cấu, máy cấp phơi có thị trường 2.4.1 Máy cấp phôi gỗ Trans-U 2.4.2 Máy cấp phôi gỗ Fuma 2.4.3 Máy cấp phôi gỗ Pama CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Tổng quan gỗ MDF 3.1.1 Gỗ MDF gì? 3.1.2 Đặc tính gỗ MDF 3.1.3 Công dụng gỗ MDF 3.2 Tổng quan hệ thống cấp phôi 10 3.2.1 Hệ thống cấp phôi 10 3.2.2 Cấp phôi gỗ 11 v 3.3 Tổng quan điều khiển PLC 11 3.3.1 Khái niệm 11 3.3.2 Nguyên lý hoạt động chương trình 12 3.4 Tổng quan hình HMI 12 3.5 Giao thức truyền thông RS232 12 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14 4.1 Yêu cầu kỹ thuật 14 4.2 Phân tích phương án thiết kế phận công tác 15 4.2.1 Phương án 15 4.2.2 Phương án 16 4.3 Lựa chọn phương án 17 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CƠ CẤU 18 5.1 Năng suất máy 18 5.2 Tính tốn lựa chọn Xylanh, giác hút chân khơng 19 5.2.1 Tính tốn giác hút chân không 19 5.2.2 Tính tốn Xylanh 20 5.3 Tính tốn, kiểm nghiệm bền ngang C-beam 21 5.4 Tính tốn trục bánh răng: 25 5.5 Tính tốn khung chính: 26 5.6 Tính tốn lựa chọn ray dẫn hướng: 28 5.7 Tính chọn động 30 5.8 Tính tốn truyền xích 32 5.9 Chọn gối đỡ ổ bi 34 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 35 6.1 Yêu cầu thiết kế 35 6.2 Sơ đồ khối cấu 35 6.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển 36 6.3.1 Bộ điều khiển trung tâm 36 6.3.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển động 38 6.3.3 Các thiết bị khác 40 6.4 Tủ điện 43 6.5 Sơ đồ đấu nối layout tủ điện 43 vi 6.6 Sơ đồ điều khiển Xylanh 46 6.7 Sơ đồ điều khiển giác hút chân không 46 6.8 Lưu đồ giải thuật 47 6.9 Giao diện điều khiển HMI 48 6.10 Chương trình 52 CHƯƠNG 7: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 53 7.1 Quá trình chế tạo lắp đặt 53 7.2 Kết chế tạo cấu cấp phôi gỗ MDF 54 7.3 Thông số kĩ thuật 55 7.4 Thực nghiệm với cấu cấp phôi chế tạo 55 7.4.1 Mục tiêu thực nghiệm 55 7.4.2 Tiến hành thực nghiệm 55 7.4.3 Nhận xét trình chế tạo, thực nghiệm 56 7.4.4 Vấn đề an toàn 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 I Kết luận 58 II Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 vii DANH MỤC BẢNG HIỆU Bảng 3.1 Độ dày, khối lượng MDF theo diện tích Bảng 3.2 Một số kích thước tiêu chuẩn phổ biến Bảng 4.1 Bảng yêu cầu kỹ thuật 14 Bảng 5.1 Tính tốn tuổi thọ danh nghĩa 30 Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật động 31 Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật Board PLC Mitsubishi FX3U-24MT-6AD-2DA 37 Bảng 6.2 Bảng thông số kỹ thuật biến tần INVT GD20-2R2G-S2 39 Bảng 6.3 Bảng tổng hợp thiết bị điện khác 42 Bảng 6.4 Bảng chức chân Input PLC 45 Bảng 6.5 Bảng chức chân Output PLC 45 Bảng 7.1 Thông số kỹ thuật máy sau chế tạo 55 viii Hình 7.5 Tủ điện điều khiển 7.3 Thông số kĩ thuật STT Mô tả Thông số 01 Chiều dài (mm) 3200 02 Chiều rộng (mm) 2000 03 Chiều cao (mm) 1500 04 Kích thước gỗ tối đa (mm) 05 Năng suất (tấm/phút) 06 Điện áp hoạt động 2400x1200x15 220V/50hz Bảng 7.1 Thông số kỹ thuật máy sau chế tạo 7.4 Thực nghiệm với cấu cấp phôi chế tạo 7.4.1 Mục tiêu thực nghiệm - Kiểm tra độ cứng vững khung cấu - Kiểm tra hoạt động cấu - Kiểm tra độ ổn định vận hành với hệ thống điều khiển - Kiểm tra hệ thống khí 7.4.2 Tiến hành thực nghiệm Quy trình thực nghiệm máy gồm có: - Bước 1: Chuẩn bị phơi - Bước 2: Cấp nguồn khí cho hệ thống 55 - Bước 3: Bật nguồn điện - Bước 4: Tiến hành vận hành máy - Bước 5: Động đưa tay cơng tác vào vị trí tiếp nhận phôi - Bước 6: Cảm biến phát phôi gỗ, xylanh hạ hút chân không xuống, hút nâng phôi lên - Bước 7: Động đưa tay công tác kèm theo phơi đến vị trí nhả phơi nhả phôi xuống - Bước 8: Sau nhả phôi phận cơng tác lại vị trí tiếp nhận phơi Hình 7.6 Thử nghiệm với vật có khối lượng tương đương gỗ 7.4.3 Nhận xét trình chế tạo, thực nghiệm Trong trình thực chế tạo, lắp ráp có số phận, chi tiết giá thành cao có thị trường nên nhóm linh hoạt thay chi tiết có cơng tương tự Về điều khiển: trình thực nghiệm kiểm tra cấu hoạt động với thuật toán điều khiển đưa Về kết cấu khung: khung cấu đáp ứng tải trọng q trình hoạt động, khơng gây biến dạng Về phận công tác: qua trình thực nghiệm cho thấy nhả phơi nhanh dẫn đến việc tay công tác bị rung theo hướng lên xuống 56 7.4.4 Vấn đề an toàn Để cấu vận hành an tồn với quy trình sản xuất cần ý lưu ý: - Có biện pháp bảo vệ an tồn có rào chắn bảo vệ, có đèn cảnh bảo - hoạt động Thực kiểm tra hệ thống điện, khí trước cho vận hành - Khơng cho cấu hoạt động định mức thiết kế Thực kiểm tra, bảo trì định kì Thực việc dừng hoạt động phát bất thường máy trình vận hành 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Trong trình thực nhóm tiến hành thực quy trình chặt chẽ việc thiết kế chế tạo sản phẩm việc tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích, đánh giá yêu cầu sản phẩm từ lên kế hoạch xây dựng khung công việc đầy đủ, phân chia giai đoạn để đảm bảo tiến độ chất lượng công việc “Học đôi với hành” – Bằng việc vận dụng kiến thức thầy truyền đạt q trình học, nhóm thực việc tính tốn, thiết kế cách xác dẫn đến việc chế tạo theo yêu cầu, hạn chế gây sai sót, rủi ro q trình chế tạo Việc thực đồ án cịn giúp nhóm trải nghiệm thực tế công việc từ thiết kế, lên vẽ, gia công chi tiết tự thân khảo sát thị trường, mua chi tiết, thiết bị để hoàn thành việc chế tạo máy Khoảng thời gian thực đồ án tốt nghiệp ngày đầy vất vã, gian nan tràn đầy niềm vui ln nhận giúp đỡ từ người xung quanh Niềm vui đến từ lúc khó khăn ln có thầy cơ, bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, lối Vui thân cố gắng đến cuối để hoàn thành đồ án Tổng kết lại, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế chế tạo cấu cấp phơi cho gỗ MDF” nhóm đạt kết sau: - Đưa cấu cấp phôi gỗ MDF - Tính tốn thiết kế chi tiết, cấu tính tốn trục, ổ lăn, hệ dẫn động xích, cơng suất động cơ,… Chế tạo, hoàn thành chạy thử cấu máy theo thiết kế Nâng cao kĩ sử dụng phần mềm thiết kế Solidworks, Autocad Thành thạo lập trình điều khiển hệ thống PLC, HMI xử lý lỗi phát sinh trình thực nghiệm Bên cạnh cịn hạn chế sau: - Hạn chế việc việc tìm tài liệu với tiêu chuẩn thực tế gây trở ngại việc thiết kế chi tiết xác phần mềm - Do nguồn kinh phí cịn hạn chế nên nhóm chưa thể tối ưu máy cách hồn hảo II Kiến nghị - Trong trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo số hạn chế nhóm cịn thiếu kinh nghiệm việc nghiên cứu, tính tốn Vì vậy, nhóm có số kiến nghị sau: - Điều chỉnh lại phận công tác để giảm rung lắc nhả phôi Bổ sung thêm phận chứa phôi bàn nâng thủy lực để tối ưu quy trình điều khiển 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn Thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, NXB Giáo Dục Việt Nam [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn Thiết kế hệ dẫn động khí tập 2, NXB Giáo Dục Việt Nam [3] Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Bùi Cơng Thành cộng Giáo trình sức bền vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [4] PGS.TS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng Sổ tay Thiết kế khí tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật [5] PGS.TS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng Sổ tay Thiết kế khí tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật [6] PGS.TS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng Sổ tay Thiết kế khí tập 3, NXB Khoa học kỹ thuật 59 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH START 61 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH STOP 61 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH RESET 62 PHỤ LỤC 4: CHƯƠNG TRÌNH VÀO VỊ TRÍ TIẾP NHẬN PHƠI 62 PHỤ LỤC 5: CHƯƠNG TRÌNH MANUAL 63 PHỤ LỤC 6: CHƯƠNG TRÌNH AUTO 64 PHỤ LỤC 7: CHƯƠNG TRÌNH NGÕ OUTPUT 67 PHỤ LỤC 8: CHƯƠNG TRÌNH ALARM 68 60 PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH START PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH STOP 61 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH RESET PHỤ LỤC 4: CHƯƠNG TRÌNH VÀO VỊ TRÍ TIẾP NHẬN PHƠI 62 PHỤ LỤC 5: CHƯƠNG TRÌNH MANUAL 63 PHỤ LỤC 6: CHƯƠNG TRÌNH AUTO 64 65 66 PHỤ LỤC 7: CHƯƠNG TRÌNH NGÕ OUTPUT 67 PHỤ LỤC 8: CHƯƠNG TRÌNH ALARM 68 S K L 0