ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI, TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG MÁY TƯỢNG TỰ HIỆN CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG
Giới thiệu về mô hình phân loại đóng gói
- Mô hình phân loại đóng gói sản phẩm là một hệ thống hoặc phương pháp sử dụng công nghệ để phân loại các sản phẩm dựa trên các đặc điểm hoặc tiêu chí cụ thể và tạo ra đóng gói phù hợp cho từng loại sản phẩm Mô hình này thường được sử dựng các kỹ thuật của trí tuệ nhân tạo, đặc biệt là học máy và xử lý ảnh, để thực hiện nhiệm vụ này
Hình 2.1.Mô hình phân loại thực tế
* Mục tiêu của mô hình:
- Mục tiêu chính của mô hình là phân loại đóng gói sản phẩm là phân loại các sản phẩm dựa trên những đặc điểm như kích thước, hình dạng, màu sắc, trạng thái hoặc các thông tin khác để tạo ra đóng gói tùy chỉnh cho từng sản phẩm
* Sử dụng công nghệ học máy:
- Mô hình này thường sử dụng các thuật toán học máy, bao gồm sâu (deep learning) để hiểu và phân loại các sản phẩm dựa trên dữ liệu hình ảnh hoặc dữ liệu cảm ứng khác
* Điều chỉnh tự động quá trình đóng gói
- Sau khi sản phẩm được phân loại, mô hình có thể gửi tín hiệu đến các máy móc hoặc thiết bị để điều chỉnh quá trình đóng gói theo cách tùy chỉnh Điều này đảm bảo rằng sản phẩm được đóng gói một cách chính xác và hiệu quả
* Giảm lỗi và tối ưu sản xuất:
- Mô hình phân loại giúp giảm sai sót trong quá trình đóng gói sản phẩm, giúp tiết kiệm thời gian và nguyên liệu Điều này có thể dẫn đến sự tối ưu hóa của quá trình sản xuất và giảm chi phí sản xuất
* Ứng dụng của đồ án:
- Đồ án phân loại và đóng gói sản phẩm có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công ngiệp khác nhau bao gồm thực phẩm, y tế, điện tử và nhiều ngành khác
- Mỗi ngành công nghiệp có những yêu cầu cụ thể riêng Đồ án phân loại và đóng gói sản phẩm có thể mạng lại nhiều lợi ích như tăng hiệu suất, giảm chi phí lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Tính cấp thiết của đề tài
- Tình trạng hiện tại: Trong thế giới tiêu dùng ngày nay, đóng gói không chỉ đơn thuần là một phương pháp bảo vệ sản phẩm mà còn là yếu tố quan trọng trong việc tạo ra trải nghiệm cho người dùng tốt hơn, nó được coi là cầu nối gắn kết giữa sản phẩm và người tiêu dùng, mang đến sự tương tác đầu tiên và ấn tượng cuối cùng.Nhu cầu mua sắm trực tuyến ngày càng cao việc bán hàng kinh doanh là một điều tất yếu nên ngày càng nhiều sản phẩm ra đời phục vụ cho việc kinh doanh nhằm giải quyết được thời gian, giảm được chi phí nhân công từ đó tạo ra thu nhập.Vì thế đề tài máy cấp đóng gói hàng ra đời như một điều tất yếu cho xã hội
- Tầm quan trọng: Đề tài này có tầm quan trọng đối với các doanh nghiệp, nhà máy và đặc biệt quan trọng với một số mô hình kinh doanh online giúp đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm, ngăn ngừa tác động bên ngoài và hư hỏng trong quá trình vận chuyển và lưu trữ, tăng cường hiệu suất sản xuất, nâng cao năng suất, quá trình đóng gói nhanh chóng và hiệu quả nhằm tiết kiệm thời gian và nguồn lực
- Khả năng ứng dụng: Sản phẩm nghiên cứu của đề tài này có khả năng ứng dụng trong thực tiễn, đối với ngành thực phẩm, máy đóng gói là một thiết bị không thể thiếu và được ứng dụng rộng rãi, thực phẩm luôn cần phải được bảo quản tốt nhất Các ứng dụng đóng gói thực phẩm có thể kể đến như đóng bao bì cho nông sản: gạo, lúa mì, bột sắn, trà, cà phê Các mặt hàng ăn liền như mì gói, snack, kẹo.Các loại đồ uống như nước ngọt, rượu, bia Các mặt hàng về hóa mỹ phẩm, dược phẩm được ứng dụng đóng gói để bảo quản sản phẩm tốt hơn, đảm bảo chất lượng cũng như độ an toàn của sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi môi trường
- Tiềm năng phát triển: Từ khi công nghệ được phát triển nhu cầu con người ngày càng tăng, mua sắm ngày càng tăng nhất là việc mua sắm trực tuyến trên mạng xã hội thì tất yếu sự ra đời của hệ thống máy cấp đóng hàng tự động góp phần tăng trưởng kinh tế cho các doanh nghiệp, cá nhân
- Sự khác biệt so với những nghiên cứu trước đây: Mô hình của nhóm được thiết kế phù hợp cho các loại hình kinh doanh cỡ nhỏ và tiện gọn, giá thành rẻ hơn so với một số các loại máy trước đây
- Khả năng thực hiện: Từ việc nhóm nghiên cứu, tính toán thiết kế và lên được mô hình Mô hình có thể thực hiện các công việc gắp hủ nhựa thả vào thùng carton cỡ nhỏ và to sau đó dán keo kết thúc.
Tổng quan các hệ thống máy tương tự hiện có trên thị trường
2.3.1 Máy đóng hàng tự động
- Là loại máy đóng gói có thể hoạt hoạt động tự động với đầu vào và đầu ra ổn định, trong quá trình đóng gói không đòi hỏi người vận hành phải thao tác Với việc áp dụng tự động hóa, máy đóng gói tự động giúp ổn định sản lượng, tăng số lượng sản phẩm và tránh được các lỗi do tương tác với người vận hành
- Với sự phát triển của công nghệ, các loại máy đóng hàng tự động ngày càng có nhiều chức năng hơn, hoạt động ổn định hơn Với sự góp mặt của các loại cảm biến có thể gửi thông tin về máy chủ để xử lý, máy còn có thể tự điều chỉnh các thông số để tránh lỗi và hoạt động với hiệu năng tối ưu
Hình 2.2 Máy quấn kiểu tay áo tự động cho nhiều gói hàng
Hình 2.3 Máy đóng đai pallet tự động
2.3.2 Máy đóng hàng bán tự động
- Trong thực tế, không phải lúc nào máy đóng gói tự động cũng là lựa chọn tốt nhất Một số quá trình đóng gói phức tạp hoặc với yêu cầu đặc biệt cần tới sự tham gia của người lao động Trong quá trình tương tác với máy, lao động lành nghề có thể phát hiện và xử lý ngay lập tức các sự cố và dấu hiệu mà không cần chờ đợi thông tin xử lý như đối với trường hợp máy đóng hàng tự động
- Tuy nhiên, sử dụng máy đóng hàng tự động với sự tham gia của nhân công cũng làm tăng nguy cơ mất an toàn, tăng các lỗi do con người và năng suất của máy không ổn định
Hình 2.4 Máy đóng đai nhựa bán tự động
2.3.3 Một số loại máy có trên thị trường
Máy đóng thùng carton
Hình 2.5 Máy đóng thùng carton
Tốc độ băng tải 20m/phút
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy đóng thùng carton
Dây chuyền máy đóng thùng carton
Hình 2.6 Dây chuyền đóng gói thùng carton tự động
Công suất tiêu thụ 2,5 kW
Sản lượng dây chuyền 6-10 thùng/phút
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của dây chuyền máy đóng thùng carton
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Phương án II
- Sơ đồ động học
Hình 3.7 Sơ đồ động học của phương án II
Nguyên lý hoạt động:
- Cấp hủ sản phẩm và hộp carton lần lượt vào băng tải 1 và băng tải 2 Băng tải 1 bắt đầu hoạt động di chuyển hủ qua cảm biến 1 đến vị trí gắp, đồng thời cảm biến 2 và cảm biến 3 nhận diện hộp to và hộp nhỏ (hộp to đựng 2 hủ sp, hộp nhỏ đựng 1 hủ sp) Cụm cơ cấu tay gắp gắp hủ sản phẩm sang băng tải 2 và đặt vào hộp carton Khi hộp có hủ sản phẩm thì băng tải 2 hoạt động đi qua cảm biến 4 để đếm số hộp, và đi qua cụm cơ cấu đóng hộp và dán keo, khi hộp đi qua cảm biến 5 xy lanh 2 di chuyển xuống và cắt keo dán Hộp đã dán keo được băng tải đưa đến vị trí chứa sau cùng.
Phương án III
- Sơ đồ động học
Hình 3.8 Sơ đồ động học của phương án III
Nguyên lý hoạt động:
- Hủ sản phẩm và hộp carton được đặt lần lượt vào băng tải 1 và băng tải 2 Băng tải 1 bắt đầu hoạt động di chuyển hủ qua cảm biến 1 đến vị trí hút đồng thời cảm biến 2 và cảm biến 3 nhận diện hộp to và hộp nhỏ (hộp to đựng 2 hủ sp, hộp nhỏ đựng 1 hủ sp) Cụm cơ cấu vít me đến vị trí hút và xy lanh 1 hạ xuống cơ cấu giác hút chân không hoạt động hút hủ sản phẩm lên, cụm cơ cấu vít me di chuyển sang băng tải 2 và đặt hủ sản phẩm vào hộp Khi hộp có hủ sản phẩm thì băng tải 2 hoạt động đi qua cảm biến 4 để đếm số hộp, và đi qua cụm cơ cấu đóng hộp và dán keo, khi hộp đi qua cảm biến 5 xy lanh 2 di chuyển xuống và cắt keo dán Hộp đã dán keo được băng tải đưa đến vị trí chứa sau cùng
• Sau khi phân tích các phương án trên, nhóm chúng em chọn phương án 3 vì:
- Cơ cấu hoạt động dễ dàng ổn định không quá phức tạp
- Chi phí sản xuất rẻ.
TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC KHÂU CỦA HỆ THỐNG
Tính toán lực và tiết diện thép V
Ta có công thức sau: б = 𝑃
P là lực chịu tác dụng
[б 𝐶ℎ ] : là ứng suất chảy của thép CT3 = 245 mPa
P trong trường hợp quá tải bằng 20 kg = 200 N
Tra bảng thông số thép V ta chọn T= 2 mm
Tính toán chọn trục vít me
𝜋𝑥 (0.2) 6 =5.35 (mm) ≥ 5 mm chọn đường kính trong của trục vít me bằng
Hình 4.2 Mặt cắt trục vít me
Từ đó ta chọn trục vít me có đường kính là 8 mm
Tính lực hút của giác hút chân không khi hút sản phẩm
Hình 4.3 Giác hút chân không khi hút hủ nhựa 0,5 kg
Mà để có thể hút được hủ thì áp suất của van khí phải hơn lực của hủ Áp suất của van khí nén = 8 bar = 8.10 5 Pa
Phân tích lựa chọn hệ thống di chuyển sản phẩm
- Đây là loại thiết bị vận chuyển liên tục có bộ phận kéo là xích hoặc băng tải, dùng để chuyển những vật liệu từ thấp đến cao Bộ phận tải là gầu tải, liên kết với xích hoặc băng tải bằng các bulong
• Gầu tải kiểu tấm: Bộ phận tải là các tấm thép, liên kết với xích bằng các bulong
• Gầu tải kiểu treo: Vật liệu được cho vào những máng và được xích tải vận chuyển lên cao
• Gầu tải kiểu càng: Tức là vật liệu được cho vào những máng và di chuyển nhờ các tấm càng Ưu và nhược điểm của gầu tải:
• Khả năng vận chuyển lớn
• Có khả năng vận chuyển được vật liệu ở nhiệt độ cao
• Có khả năng vận chuyển được vật liệu lên rất cao
• Giá thành chế tạo và lắp đặt cao
• Kết cấu và tải trọng lớn
- Đây là thiết bị vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo Bộ phận chính của nó là trục vít tải, trên đó có mang các cánh xoắn, vật liệu được vận chuyển theo những cánh xoắn này Ưu và nhược điểm của vít tải
• Vật liệu được vận chuyển trong ống nên tránh được bụi
• Chế tạo đơn giản, giá thành thấp hơn so với nhiều máy vận chuyển khác
• Chúng chiếm chỗ rất ít, với cùng nắng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn rất nhiều so với tiết diện ngang của các máy vận chuyển khác
• Trong quá trình vận chuyển vật liệu bị đảo trộn mạnh và một phần bị nghiền nát ở khe hở giữa vách vít và máng
• Chỉ tải được các vật liệu rời và khô
• Chiều dài và năng suất vận chuyển bị giới hạn
• Năng lượng tiêu tốn trên đơn vị nguyên liệu vận chuyển lớn hơn so với các máy khác
- Đây là loại thiết bị vận chuyển liên tục có bộ phận kéo là tấm băng tải, đồng thời là bộ phận mang vật liệu Chuyển động nhờ ma sát giữa tang và tấm băng Chủ yếu vận chuyển vật liệu theo phương ngang hoặc có độ nghiêng so với phương ngang thấp
- Tấm băng là bộ phận chính, kích thước tấm băng thường được tiêu chuẩn hóa
- Về cấu tạo: Bao gồm băng tải PVC, băng tải cao su, băng tải xích inox, băng tải xích nhựa, băng tải con lăn tự do, băng tải đứng, băng tải nghiêng Ưu và nhược điểm của băng tải
• Năng suất vận chuyển lớn và xa
• Có thể áp dụng cho nhiều loại sản phẩm khác nhau như vật liệu rời, vật liệu đơn chiếc hoặc các loạt vật liệu không đồng nhất
• Ít hỏng hóc các chi tiết máy
• Không làm việc ở nhiệt độ cao
• Tiêu tốn năng lượng trên 1 đơn vị khối lượng vận chuyển tương đối cao
• Chiếm nhiều diện tích và không gian lắp đặt
- Đây là loại máy vận chuyển liên tục, vật liệu được vận chuyển trong máng nhờ dòng khí nén do vậy nó chỉ vận chuyển được những vật liệu có kích thước nhỏ
- Ưu điểm: Vật liệu được vận chuyển trong máng kín nên tránh được bụi
- Nhược điểm: Vận chuyển được những vật liệu có kích cỡ rất nhỏ
Lựa chọn phương án cho mô hình
- Do yêu cầu kỹ thuật, sản phẩm ở đây của nhóm chúng em là hủ đựng sản phẩm và hộp carton, nhẹ và có kích thước không quá lớn từ 4 phương án trên thì nhóm chọn phương án hệ thống băng tải PVC xanh là thích hợp nhất vì nó đảm bảo vận chuyển liên tục năng suất cao, vận chuyển vật liệu từ thấp đến cao
- Băng tải cao su: chịu nhiệt, sức tải lớn
Hình 4.4 Băng tải cao su
- Băng tải xích: Khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững chắc
- Băng tải con lăn: phù hợp để vận chuyển sản phẩm có trọng lường từ nhẹ, trung bình đến rất nặng
Hình 4.6 Băng tải con lăn
- Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phương hướng lên thẳng đứng
- Băng tải PVC: tải nhẹ và thông dụng với kinh tế
- Băng tải góc cong: chuyển hướng sản phẩm 30 đến 180 độ
Hình 4.9 Băng tải góc cong
- Băng tải linh hoạt: sử dụng chuyền tải các mặt hàng ở những không gian nhỏ hẹp một cách thuận tiện
Hình 4.10 Băng tải linh hoạt
- Theo yêu cầu vận chuyển hủ nhựa ta chọn băng tải PVC xanh vận chuyển theo phương tịnh tiến
- Bộ phận kéo băng tải: động cơ điện 220V
• Bộ phận dẫn động đặt ở phía trên dẫn động cho băng xích tải trục dẫn động có gắn bánh răng dễ dẫn động cho băng tải xích và một trục nằm ở phần dưới để điều chỉnh căng băng tải xích (khoảng cách giữa 2 trục dẫn động và trục chỉnh căng dây xích là 2000 mm)
• Chọn vận tốc của băng tải PVC xanh: vật liệu là những hủ nhựa dạng khối có kích thước nhỏ (a > 60mm), có tốc độ xích từ 0,6 – 0,8 m/s, ta chọn K=2,2 ÷ 2,7
• Đường kính D của tang dẫn, chọn D = 170 mm
• Số vòng quay của tang dẫn động:
• Bộ phận kéo, tính toán chọn theo lực kéo lớn nhất
Hình 4.11 Phân bố lực căng bộ phận kéo ở xích tải
• Lực căng lớn nhất ở điểm vào tang dẫn không kể trọng tải động, xác định theo công thức:
• Lực căng tính toán lớn nhất của bộ phận kéo là lực căng lớn nhất ở điểm vào tang
H: là chiều cao băng tải 1,29m
1,15: Hệ số kể đến sự phân bố lực căng không đều q0: Trọng lượng đơn vị của 1 mét bộ phận kéo (băng tải xích và thanh cào gạt) 9,6 (kg /m) = 95 (N/m) q: Trong lượng 1 mét vận chuyển, vật liệu là hủ nhựa
Q: năng suất của băng xích tải 150 kg/giờ v: vận tốc kéo băng (0,6 m/s)
𝛾: trọng lượng riêng của hủ nhựa kg/m 3 được tính như sau
• Dung tích của băng tải
𝛹 = 0,8 : hệ số điền đầy băng tải với vật liệu nhỏ và trung bình
𝛾 : trọng lượng riêng của nhôm (kg/m 3 ) b : số gầu trong 1m băng tải xích
• Sức căng Sd tại thời điểm rời tang dưới: 𝑆 𝑑 = 𝑆 𝑚𝑖𝑛 + ∑ 𝑊 (𝑁)
• Lực căng lớn nhất của băng kéo:
• Lực kéo ở đầu ra tang dẫn:
• Lực vòng trên tang dẫn:
• Công suất trên trục tang dẫn:
1000.0,7 = 1,52 (𝑘𝑊) Chọn động cơ kéo băng tải: động cơ điện có công suất Pdc = 2,2 (kW), số vòng quay ndc = 730 vòng/phút.
CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH TỪ HỆ THỐNG
Đặt vấn đề
Để thực hiện sản xuất một sản phẩm đạt được chất lượng và hiệu quả kinh tế ở một điều kiện cụ thể cần phải có quá trình chuẩn bị công nghệ chu đáo Chuẩn bị công nghệ là giai đoạn chuẩn bị về quy trình sản xuất, chuẩn bị trang thiết bị dụng cụ cùng với việc tổ chức sản xuất sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Với sự phát triển không ngừng của các lĩnh vực thiết kế và sản xuất hỗ trợ của máy tính và khối lượng lao động cũng như thời gian chuẩn bị sản xuất giảm đáng kể, mức tin cậy cao hơn trước.
Chọn phương pháp gia công chi tiết
- Phay các mặt phẳng trên máy phay đứng vạn năng 6H12
- Khoan các lỗ trên máy khoan đứng K125
Hình 5.1 Bản vẽ chi tiết gối đỡ
• Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy
• Nguyên công 2: Phay mặt phẳng trên
• Nguyên công 3: Khoan và doa 2 lỗ trụ đường kính ϕ4,5 vuông góc với mặt phẳng đáy
• Nguyên công 4: Khoan và doa lỗ đường kính ϕ22
• Nguyên công 5: Kiểm tra độ song song giữa đường tâm lỗ và mặt đáy
Kiểm tra độ vuông góc giữa mặt bên và mặt đáy
Nguyên công 1: Phay mặt phẳng đáy
- Định vị: Chi tiết được định vị khống chế 3 bậc tự do tại mặt đế A bằng hai phiến tỳ phẳng (khống chế chi tiết xoay theo chiều Ox, Oy và tịnh tiến theo Oz) Mặt bên của đế được khống chế bởi 2 bậc tự do nhờ khối V ngắn cố định, và 1 khối V di động 1 bậc tự do (Khống chế cho chi tiết không quay theo Oz và tịnh tiến theo Ox và Oy) Như vậy, chi tiết chỉ cần khống chế 6 bậc tự do là đủ như hình vẽ
- Kẹp chặt: Sau khi đã định vị xong chi tiết ta tiến hành kẹp chặt chi tiết bằng cơ cấu vít đầu là phiến tỳ phẳng, lực kẹp chặt có hướng thẳng góc với kích thước cần thực hiện
- Chọn máy: Ta chọn máy phay đứng vạn năng 6H12, với công suất của máy Nm = 1,1 (kW)
- Chọn dao: Do lượng dư cần gia công tại mặt phẳng này nhỏ nên tao chọn dao phay mặt đầu lưỡi cắt bằng hợp kim cứng BK8 với các thông số kỹ thuật sau:
(Sách sổ tay công nghệ chế tạo máy bảng 4-96 trang 377 tập 1)
Các bước gia công: ta chia nguyên công làm 2 bước:
- Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng có:
D = 63 mm; L = 197 mm; Z = 6 răng; mác hợp kim BK8
Lương chạy dao răng: Sz = 0,12 mm/răng
Lượng chạy dao vòng: Sv = 0,48 mm/vòng
Tốc độ cắt tra được (bảng 5.127 – STCNCTM tập 2): Vb = 232 (m/phút)
Tốc độ cắt tính toán: Vt = Vb.k1.k2.k3
Trong đó: k1 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công
Tra bảng 5.1 (ST-CNCTM-2) k1 = 1 k2 là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi
Tra bảng 5.5 (ST-CNCTM-2) k2 = 1 k3 là hệ số phụ thuộc vào chất liệu dụng cụ cắt
Tốc độ trụng chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
3,14.100 = 592 (vòng/phút) Chọn tốc độ máy là n = 550 (vòng/phút)
Tốc độ cắt thực tế: 𝑉 = 𝜋.𝐷.𝑛
1000 = 172,7 (m/phút) Lượng chạy dao phút: Sp = 550.0,48 = 264 (mm/phút)
Lượng chạy dao răng: Sz = 0,08 mm/răng
Lượng chạy dao vòng: Sv = 0,08.4 = 0,32 mm/ vòng
Tốc độ cắt tra được (bảng 5.127-STCNCTM-2): Vb = 260 (m/phút)
Tốc độ cắt tính toán: Vt = Vb.k1.k2.k3
Trong đó: k1 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) k1 = 1 k2 là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi
Tra bảng 5.5 (ST CNCTM-2) k2 = 1 k3 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng dụng cụ cắt
Tốc độ trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
3,14.100 = 662 (vòng/phút) Chọn tốc độ máy là: n = 700 (vòng/phút)
Tốc độ cắt thực tế: V = 𝜋.𝐷.𝑛
1000 = 214,1 (m/phút) Lượng chạy dao phút: Sp = 700.0,8 = 560 (mm/phút)
Nguyên công 2: Phay mặt phẳng trên
- Định vị: Chi tiết được định vị khống chế 3 bậc tự do tại mặt đế A bằng hai phiến tỳ phẳng (khống chế chi tiết xoay theo chiều Ox, Oy và tịnh tiến theo Oz) Mặt bên của đế được khống chế bởi 2 bậc tự do nhờ khối V ngắn cố định, và 1 khối V di động 1 bậc tự do (Khống chế cho chi tiết không quay theo Oz và tịnh tiến theo Ox và Oy) Như vậy, chi tiết chỉ cần khống chế 6 bậc tự do là đủ như hình vẽ
- Kẹp chặt: Sau khi đã định vị xong chi tiết ta tiến hành kẹp chặt chi tiết bằng cơ cấu vít đầu là phiến tỳ phẳng, lực kẹp chặt có hướng thẳng góc với kích thước cần thực hiện
- Chọn máy: Ta chọn máy phay đứng vạn năng 6H12, với công suất của máy Nm = 1,1 (kW)
- Chọn dao: Do lượng dư cần gia công tại mặt phẳng này nhỏ nên ta chọn dao phay mặt đầu lưỡi cắt bằng hợp kim cứng BK8 với các thông số kỹ thuật sau:
(Sách sổ tay công nghệ chế tạo máy bảng 4-96 trang 377 tập 1)
Các bước gia công: Ta chia nguyên công ra làm 2 bước
- Dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng có:
D = 63 mm; L = 197 mm; Z = 4 răng; mác hợp kim BK8
Lượng chạy dao răng: Sz = 0,2 mm/ răng
Lượng chạy dao vòng: Sv = 0,2.4 = 0,8 mm/ vòng
Tốc độ cắt tra được: (bảng 5.127-STCNCTM tập 2): Vb = 204 (m/phút)
Tốc độ cắt tính toán: Vt = Vb.k1.k2.k3
Trong đó: k1 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) k1 = 1 k2 là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi
Tra bảng 5.5 (ST CNCTM-2) k2 = 1 k3 là hệ số phụ thuộc vào chất liệu dụng cụ cắt
Tốc độ trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
3,14.100 = 520 (vòng/phút) Chọn tốc độ máy là n = 500 (vòng/phút)
Tốc độ cắt thực tế: V = 𝜋.𝐷.𝑛
1000 = 142 (m/phút) Lượng chạy dao phút: Sp = 470.2 = 940 (mm/phút)
Lượng chạy dao răng: Sz = 0,1 mm/răng
Tốc độ cắt tra được (bảng 5.127- STCNCTM tập 2): Vb = 260 (m/phút)
Tốc độ cắt tính toán: Vt = Vb.k1.k2.k3
Trong đó: k1 là hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) k1 = 1 k2 là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi
Tra bảng 5.5 (ST CNCTM-2) k2 = 1 k3 là hệ số phụ thuộc vào chất liệu dụng cụ cắt
Tốc độ trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
3,14.100 = 662 (vòng/phút) Chọn tốc độ máy là n = 650 (vòng/phút)
Tốc độ cắt thực tế: V = 𝜋.𝐷.𝑛
1000 = 204 (m/phút) Lượng chạy dao phút: Sp = 650.2 = 1300 (mm/phút)
Nguyên công 3: Khoan và doa 2 lỗ trụ đường kính ϕ4,5 vuông góc với mặt phẳng đáy
- Định vị: Chi tiết được định vị khống chế 3 bậc tự do tại mặt đế A bằng hai phiến tỳ phẳng (khống chế chi tiết xoay theo chiều Ox, Oy và tịnh tiến theo Oz) Mặt bên của đế được khống chế bởi 2 bậc tự do nhờ khối V ngắn cố định, và 1 khối V di động 1 bậc tự do (Khống chế cho chi tiết không quay theo Oz và tịnh tiến theo Ox và Oy) Như vậy, chi tiết chỉ cần khống chế 6 bậc tự do là đủ như hình vẽ
- Kẹp chặt: Sau khi đã đinh vị xong chi tiết ta tiến hành kẹp chặt bằng cơ cấu vít có đầu là phiến phẳng, lực kẹp chặt có hướng từ phải qua trái vuông góc với kích thước cần thực hiện
- Chọn máy: Ta chọn máy khoan bàn với số hiệu K125, với công suất của máy Nm 2,8 (kW) (tra sách sổ tay công nghệ chế tạo máy).
- Chọn dao khoan: Ta chọn mũi khoan ruột gà, lưỡi cắt bằng thép gió P18 với các thông số kỹ thuật sau Đường kính mũi khoan D = 4,2 mm
Chiều dài mũi khoan L = 105 mm
Chiều dài phần làm việc l = 40 mm
(theo bảng 4-40 trang 319, Sổ tay công nghệ chế tạo máy I)
- Mũi doa liền khối chuôi trụ có các thông số như sau: Đường kính mũi doa D = 4,5mm
Chiều dài toàn bộ L = 160 mm
Chiều dài phần làm việc l = 52 mm
(tra bảng 4-49 trang 336, Sổ tay công nghệ chế tạo máy I)
- Để có thể tăng cường để cứng vững khi làm việc ta sử dụng bạc hướng dẫn hướng thay thế nhay cho mũi khoan và mũi doa
- Các bước gia công: Ta chia nguyên công ra làm 2 bước
Bước 1: Ta thực hiện khoan lần lượt 2 lỗ ϕ4,5 theo bạc dẫn với lượng chạy dao được tính theo công thức:
𝐻𝐵 0,75 Trong đó: D là đường kính mũi khoan
HB là độ cứng HB của gang
Bước 2: Tiếp tục thực hiện bước doa 2 lỗ ϕ4,5 có thể đạt độ chính xác cấp 6 ÷ 8, độ bóng đạt Rz = 10 ữ 3.2 àm
- Máy khoan đứng K125: Nm = 2,8 kW
- Chọn mũi khoan ruột gà (thép gió P6M5) có: Đường kính mũi khoan: D = 4,2 mm
Chiều dài phần làm việc: l = 40 mm
- Chế độ cắt khi khoan:
190 0,75 = 0,7 (mm/vòng) Vận tốc cắt
- Tra bảng 5.29 (Sổ tay CNCTM tập 2) có:
- Chu kỳ bền T tra bảng 5.30 (Sổ tay CNCTM tập 2) có: T = 60 phút
- Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv tính đến điều kiện cắt thực tế: kv = kmv kuv klv
Trong đó: kmv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công kuv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt klv là hệ số phụ thuộc chiều sâu khoan
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) được kmv = ( 190
190) 1,3 =1 Tra bảng 5.31 (ST CNCTM-2) được klv = 1
Tra bảng 5.6 (ST CNCTM-2) được kuv = 1
Suy ra tốc độ cắt: V = 23,4.12
Số vòng quay trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
𝜋.12 = 663 (vòng/phút) Chọn tốc độ cho máy: nm = 650 (vòng/phút)
Tra bảng 5.32 (ST CNCTM-2) có: Cp = 42,7; qp = 1; yp = 0,8 kp = kmv = ( 190
Tra bảng 5.32 (STCNCTM-2) có: Cm = 0,021; qm = 2; ym = 0,8
- Chế độ cắt khi doa:
Lượng chạy dao: S = CsD’ 0,6 = 0,168.4,5 0,6 = 0,83 (mm)
𝑇 𝑚 𝑆 𝑦𝑣 𝑡 𝑥𝑣 Tra bảng 5.29 (Sổ tay CNCTM tập 2) có:
- Chu kỳ bền T tra bảng 5.30 (Sổ tay CNCTM tập 2) có: T = 60 phút
- Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv tính đến điều kiện cắt thực tế: kv = kmv.kuv.knv.klv
Trong đó: kmv: là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công kuv: là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt klv: là hệ số phụ thuộc chiều sâu doa knv: là hệ số điều chỉnh bổ sung
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) được kmv = ( 190
190) 1,3 =1 Tra bảng 5.31 (ST CNCTM-2) được klv = 1
Tra bảng 5.5 (ST CNCTM-2) được knv = 0,85
Tra bảng 5.6 (ST CNCTM-2) được kuv = 1
Suy ra tốc độ cắt: V = 15,6.4,5
Số vòng quay trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
𝜋.14,5 = 440 (vòng/phút) Chọn tốc độ cho máy: nm = 410 (vòng/phút)
Tra bảng 5.32 (ST CNCTM-2) có: Cp = 23,2 ; qp = 1 ; yp = 0,4; xp = 1,2 kp = kmp = ( 190
Tra bảng 5.32 (STCNCTM-2) có: Cm = 0,085; xm = 0,75 ; qm = 2 ; ym = 0,8
Nguyên công 4: Khoan và doa lỗ đường kính ϕ22 vuông góc với mặt phẳng đáy
- Định vị: Chi tiết được định vị khống chế 3 bậc tự do tại mặt đế A bằng hai phiến tỳ phẳng (khống chế chi tiết xoay theo chiều Ox, Oy và tịnh tiến theo Oz) Mặt bên của đế được khống chế bởi 2 bậc tự do nhờ khối V ngắn cố định, và 1 khối V di động 1 bậc tự do (Khống chế cho chi tiết không quay theo Oz và tịnh tiến theo Ox và Oy) Như vậy, chi tiết chỉ cần khống chế 6 bậc tự do là đủ như hình vẽ
- Kẹp chặt: Sau khi đã định vị xong chi tiết ta tiến hành kẹp chặt bằng cơ cấu vít có đầu là phiến phẳng, lực kẹp chặt có hướng từ phải qua trái vuông góc với kích thước cần thực hiện
- Chọn máy: Ta chọn máy khoan đứng với số hiệu K125, với công suất của máy Nm 2,8 (kW) (tra sách sổ tay công nghệ chế tạo máy)
Ta chọn mũi khoan ruột gà, lưỡi cắt bằng thép gió P18 với các thông số kỹ thuật sau: Đường kính mũi khoan D = 21mm
Chiều dài mũi khoan L = 105 mm
Chiều dài phần làm việc l = 40 mm
(theo bảng 4-40 trang 319, Sổ tay công nghệ chế tạo máy I)
Chiều dài phần làm việc l = 52 mm
Ta chọn mũi doa liền khối chuôi trụ có các thông số như sau: Đường kính mũi doa D = 22 mm
Chiều dài toàn bộ L = 160 mm
Chiều dài phần làm việc l = 52 mm
(tra bảng 4-49 trang 336, Sổ tay công nghệ chế tạo máy I)
- Để có thể tăng cường độ cứng vững khi làm việc ta sử dung bạc dẫn hướng thay thế nhanh cho mũi khoan và mũi doa
- Các bước gia công: ta chia nguyên công ra làm 2 bước
Bước 1: Ta thực hiện khoan lỗ ϕ22 theo bạc dẫn với lượng chạy dao được tính theo công thức:
𝐻𝐵 0,75 Trong đó: D là đường kính mũi khoan
HB là độ cứng HB của gang
Bước 2: Ta tiếp tục thực hiện bước doa lỗ ϕ22 có thê đạt được độ chính xác cấp
- Chế độ cắt khi khoan:
190 0,75 = 0,7 (mm/vòng) Vận tốc cắt
- Tra bảng 5.29 (Sổ tay CNCTM tập 2) có:
- Chu kỳ bền T tra bảng 5.30 (Sổ tay CNCTM tập 2) có: T = 60 phút
- Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv tính đến điều kiện cắt thực tế: kv = kmv kuv klv
Trong đó: kmv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công kuv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt klv là hệ số phụ thuộc chiều sâu khoan
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) được kmv = ( 190
190) 1,3 =1 Tra bảng 5.31 (ST CNCTM-2) được klv = 1
Tra bảng 5.6 (ST CNCTM-2) được kuv = 1
Suy ra tốc độ cắt: V = 23,4.12
Số vòng quay trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
𝜋.12 = 663 (vòng/phút) Chọn tốc độ cho máy: nm = 650 (vòng/phút)
Tra bảng 5.32 (ST CNCTM-2) có: Cp = 42,7 ; qp = 1 ; yp = 0,8 kp = kmv = ( 190
Tra bảng 5.32 (STCNCTM-2) có: Cm = 0,021 ; qm = 2 ; ym = 0,8
- Chế độ cắt khi doa:
Lượng chạy dao: S = Cs.D’ 0,6 = 0,168.4,5 0,6 = 0,83 (mm)
𝑇 𝑚 𝑆 𝑦𝑣 𝑡 𝑥𝑣 Tra bảng 5.29 (Sổ tay CNCTM tập 2) có:
- Chu kỳ bền T tra bảng 5.30 (Sổ tay CNCTM tập 2) có: T = 60 phút
- Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt kv tính đến điều kiện cắt thực tế: kv = kmv.kuv.knv.klv
Trong đó: kmv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công kuv là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt klv là hệ số phụ thuộc chiều sâu doa knv là hệ số điều chỉnh bổ sung
Tra bảng 5.1 (ST CNCTM-2) được kmv = ( 190
190) 1,3 =1 Tra bảng 5.31 (ST CNCTM-2) được klv = 1
Tra bảng 5.5 (ST CNCTM-2) được knv = 0,85
Tra bảng 5.6 (ST CNCTM-2) được kuv = 1
Suy ra tốc độ cắt: V = 15,6.4,5
Số vòng quay trục chính: nt = 1000.𝑉 𝑡
𝜋.14,5 = 440 (vòng/phút) Chọn tốc độ cho máy: nm = 410 (vòng/phút)
Tra bảng 5.32 (ST CNCTM-2) có: Cp = 23,2 ; qp = 1 ; yp = 0,4 ; xp = 1,2 kp = kmp = ( 190
Tra bảng 5.32 (STCNCTM-2) có: Cm = 0,085; xm = 0,75 ; qm = 2 ; ym = 0,8
XÂY DỰNG BẢN VẼ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN, BẢN VẼ NỐI DÂY
TIẾN HÀNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP MÔ HÌNH
Mô phỏng 3D và trình tự thiết kế chế tạo hệ thống phân loại và dán nhãn 47
- Quá trình thiết kế, mô phỏng hệ thống phân loại và dán nhãn được nhóm chúng em vẽ và mô phỏng 3D trên phần mềm Solidworks 2021
Hình 7.1 Mô hình hệ thống phân loại, đóng gói và dán nhãn tự động bằng solidworks
- Quy trình thực hiện thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại, đóng gói và dán nhãn tự động
Hình 7.2 Quy trình chế tạo hệ thống phân loại, đóng gói và dán nhãn
Thiết kế, lựa chọn phần cơ khí
7.2.1 Thiết kế, lựa chọn phần cơ khí
- Quá trình tính toán các kích thước để lựa chọn thép V(3x3) sử dụng cho chế tạo khung máy được dựa trên mục tiêu và yêu cầu của đề tài Các kích thước tính toán bao gồm chiều cao, chiều rộng, chiều dài của máy
- Trục vít me bằng thép không gỉ, đường kính vít me 8mm, bước ren 8mm và dài 500mm và có gắn thêm xy lanh hút dùng để đưa hút sản phẩm tới vị trí để thả hộp được nhóm chúng em vẽ trên solidworks
Hình 7.4 Trục vít me gắn xy lanh hút thả sản phẩm
- Gối đỡ trục vít me
Hình 7.5 Gối đỡ trục vít me
- Khớp nối mềm để gắn vào động cơ
- Áo đai ốc vít me
Hình 7.8 Áo đai ốc vít me
- Cơ cấu dán keo,gấp mí hộp và cắt băng keo
Hình 7.9 Cơ cấu dán keo và cắt keo
- Băng tải 1 chiều dài 80 cm, rộng 25 cm, dùng để di chuyển các hủ sản phẩm
- Băng tải 2 dài 100 cm, rộng 25 cm, dùng để di chuyển các thùng carton sau khi bỏ hủ sản phẩm vào và cắt keo kết thúc công việc
7.2.2 Thiết kế, lựa chọn xy lanh khí nén
- Xy lanh khí nén là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén, là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống máy khí nén Xy lanh khí nén được hoạt động theo nguyên tắc chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng để làm piston của xy lanh chuyển động theo hướng như mong muốn
- Cấu tạo của một số loại xy lanh
Hình 7.12 Cấu tạo của một số loại xy lanh
1 Miếng đệm đầu trục 7 Vỏ bọc mặt trước
2 Nam châm 8 Mặt dẫn khí
3 Đệm ống ngoài 9 Công tắc từ
5 Ống dẫn thanh 11 Vòng chống mòn
Một vài loại xy lanh thông dụng như:
- Xy lanh tác dụng đơn bằng lò xo:
Hình 7.13 Cấu tạo của xy lanh tác dụng đơn bằng lò xo
- Xy lanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn:
Hình 7.14 Cấu tạo của xy lanh tác dụng hai chiều, không có bộ phận giảm chấn
- Xy lanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoang chạy:
Hình 7.15 Cấu tạo của xy lanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn
- Xy lanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ:
Hình 7.16 Cấu tạo của xy lanh tác dụng hai chiều, dùng công tắc từ
- Xy lanh kép có cần piston hai phía (gọi là xilanh đồng bộ), vì diện tích hai mặt piston bằng nhau nên lực tác dụng sinh ra cũng bằng nhau
Hình 7.17 Cấu tạo của xy lanh đồng bộ
- Xy lanh quay điều khiển bằng van 4/2; 5/2 hay 5/3
Hình 7.18 Cấu tạo của xy lanh quay điều khiển bằng van 4/2; 5/2 hay 5/3
- Lựa chọn xy lanh cho đề tài:
Với việc cần 1 xy lanh để hút sản phẩn và 1 xy lanh lên xuống để làm cắt đứt cuộn keo nên nhóm chúng em chọn 2 xy lanh đôi hành trình TN10x100
Hình ảnh và thông số xi lanh như sau:
Hình 7.19 xy lanh đôi hành trình TN10X100
Tên sản phẩm Xy lanh khí nén
Chất liệu Hợp kim và kim loại Đường kính xy lanh 10 mm
Hành trình 100 mm Điều kiện làm việc Không khí Áp suất khí nén 0,15 – 1 Mpa
Kích thước chân ren 5 mm
Bảng 7.1 Thống số kỹ thuật của xy lanh TN10X100
- Van điện từ khí nén hay còn gọi là van đảo chiều là một cơ cấu điều chỉnh hướng điều chỉnh dòng khí nén qua van Van điện từ khí nén có tác dụng đóng hoặc ngắt dòng khí và điều chỉnh hướng của dòng khí
- Hiện nay trong hệ thống khí nén sẽ bao gồm rất nhiều những thiết bị, phần tử cấu tạo nên hệ thống khí nén Việc nắm bắt rõ nguyên lý hoạt động của các phần tử khí nén nói chung và của van điện từ khí nén nói riêng sẽ giúp cho việc thiết kế, chế tạo, lắp đặt hệ thống khí nén một cách dễ dàng, giảm chi phí phát sinh không đáng có và đặc biệt là giúp hệ thống hoạt động ổn định và trôi chảy
Hình 7.20 Một số hình ảnh van điện từ khí nén
- Van 5/2 là một loại van điện từ có 5 cổng và 2 vị trí, bao gồm 1 cổng cấp khí tổng, 2 cổng phân chia khí và 2 cổng xả, thường được sử dụng để điều khiển dòng khí nén cấp cho các cơ cấu chấp hành như bộ truyền động bằng khí nén, xilanh khí nén
- Van 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía có đặc điểm như các van đã giới thiệu- là một phần tử nhớ hai trạng thái
- Van khí nén 5/2 điện từ là Các van đảo chiều 5/2 điện từ điều khiển gián tiếp qua van phụ trợ được sử dụng rộng rãi cho điều khiển đảo chiều xilanh kép, động cơ
- Sở dĩ van được lấy tên 5/2 vì có 5 cổng làm việc (vào (1), ra (2,4) và hai cửa xả riêng cho mỗi trạng thái (3,5), có hai trạng thái
• Cửa số 1 là cửa có vai trò cấp khí (vào)
• Cửa số 2 và 4 đóng vai trò làm việc bình thường (ra)
• Cửa số 3 và 5 là cửa đóng vai trò xả khí
- Các sản phẩm van 5/2 có thể được diều khiển bằng cơ khí, khí nén hay điện từ một phía Có sản phẩm cũng có thể được điều khiển từ cả 2 phía Ngoài ra, điểm chung của loại van này chính là 1 phần tử nhớ 2 trạng thái Đó là lý do mà sản phẩm này được lựa chọn để ứng dụng làm van đảo chiều điều khiển xy lanh tác dụng kép một cách rất hiệu quả
❖ Nguyên lý hoạt động của van 5/2
Van 5/2 được thiết kế và hoạt động bằng cách cấp nguồn điện 220V hoặc 24V Khi có nguồn điện sẽ sinh ra lực từ trường Lực này sẽ hút trục van chuyển động dọc trục và khiến cho các cửa van được mở ra để cho khí nén thông cửa Hoạt động này giúp cho van có thể thực điện nhiệm vụ cấp hoặc đóng dòng khí nén cho thiết bị cần hoạt động
Khi van nằm ở trạng thái bình thường hay còn gọi là ở trạng thái van đóng thì cửa số 1 sẽ được thiết kế thông với cửa số 2 Trong khi đó thì cửa số 4 sẽ được thông với cửa số 5 Nhưng khi van được cấp khí nén khiến cho van nằm trong tình trạng được mơ hoàn toàn thì sẽ có sự thay đổi bắt đầu từ cửa số 1 và số 4 Ở đây sẽ xảy ra hiện tượng đảo chiều và khiến cho cửa số 1 thông với cửa số 4 Trong khi đó thì cửa số
2 thông với cửa số 3 Riêng cửa số 5 sẽ bị chặn lại
Hiện nay, với cấu tạo và tính năng hiện đại thì các sản phẩm van 5/2 đã và đang được lựa chọn ngày càng nhiều để ứng dụng trong lĩnh vực khí nén Đặc biệt, sản phẩm này được lựa chọn nhiều và ứng dụng trong việc đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy ở các hệ thống trên nhà máy công nghiệp Bên cạnh đó thì các sản phẩm này còn được thiết kế để đi kèm theo thiết bị máy móc như máy phun xốp, máy dệt
- Van tiết lưu là thiết bị có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng của dòng chất Đó có thể là dầu, nhớt, nước hay khí hơi Sự kết hợp với các van điều khiển, van tiết lưu sẽ giúp người vận hành có thể đẩy nhanh hoặc làm chậm lại tốc độ làm việc của xi lanh, motor
Thiết kế, lựa chọn phần điện tử
7.3.1 Lựa chọn phương án điều khiển Đối với lựa chọn phương án điều khiển, chúng em dựa trên yêu cầu kỹ thuật của máy đó là:
- Người dùng thay đổi các thông số dễ dàng
- Có khả năng hiển thị đa thông tin để thuận tiện theo dõi
- Tốc độ xử lý cao
- Có khả năng PWN để điều khiển động cơ
Với các yêu cầu trên thì nhóm chúng em lựa chọn bộ điều khiển PLC S7-1200 để lảm lõi điều khiển cho hệ thống bởi các lý do sau:
- Tốc độ xử lý cao
- Số lượng chân điểu khiển IO nhiều
- Thuận tiện cho việc phát triển
- Dễ dàng thay đổi tính năng bằng lập trình
Simatic S7-1200 là bộ điều khiển lập trình PLC cơ bản với thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt PLC S7-1200 hỗ trợ đầy đủ các chức năng điều khiển và truyền thông, thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, phù hợp cho các ứng dụng với quy mô nhỏ tới trung bình
Hình 7.23 Bộ điều khiển PLC S7-1200
❖ PLC S7-1200 bao gồm các mô-đun sau:
• Bộ điều khiển nhỏ gọn với hiệu suất cao gồm 2 mức điện áp AC và DC
• Board mạch mở rộng tín hiệu ( Digital và Analog) có thể gắn trực tiếp trên CPU mà vẫn giữ nguyên không gian lắp đặt, mang đến sự tiện dụng và chi phí thấp
• Các mô-đun tín hiệu Analog và các mô-đun truyền thông processor
• Bộ chuyển mạch Ethernet với 4 cổng để thực hiện các cấu trúc liên kết mạng
• Mô-đun kết nối hệ thống cân SIWAREX
• Mô đun giám sát tình trạng để phát hiện sớm các hư hỏng cơ học
• Bộ nguồn ổn định PS 1207, điện áp đường dây 115/230V AC, điện áp danh định 24V DC
7.3.3 Lựa chọn động cơ bước Ở đề tài này, nhóm chúng em lựa chọn động cơ bước step vì nó có nhiều ưu điểm nổi bật như điều khiển thuận lợi, chính xác vị trí theo nhịp bước, gia tăng momen xoắn, mạch điều khiển đơn giản
Hình 7.24 Động cơ bước 57 dài 54cm
Thông số kỹ thuật của động cơ:
• Điện áp động cơ: 24V DC-50V DC
7.3.4 Lựa chọn các linh kiện điện tử khác:
- Driver điều khiển động cơ bước là một mạch tích hợp nhiều linh kiện làm nhiệm vụ điều khiển động cơ bước quay theo yêu cầu của bộ điều khiển.Với yêu cầu làm việc của máy và điều khiển động cơ bước thì chúng em chọn mạch điều khiển TB6600
• Ngõ vào có cách ly quang, tốc độ cao
• Có tích hợp đo quá dòng đo áp
Hình 7.26 Mạch điều khiển động cơ bước
- Rơ le trung gian là một khí tụ điện có kích thước rất nhỏ.Chúng có cấu tạo gồm nam châm điện và các cặp tiếp điểm.Chức năng của chúng là chuyển mạch tín hiệu điểu khiển hoặc khuếch đại chúng.Trong sơ đồ điều khiển, rơ le trung gian thường được lắp ở vị trí trung gian Đó là nằm giữa thiết bị điều khiển công suất nhỏ với thiết bị công suất lớn
Hình 7.26 Rơ le trung gian
- Cảm biến quang NPN: Để có thể phân loại hộp carton nhỏ và to nhóm chúng em đã sử dụng cảm biến quang để xác định đúng các kích cỡ của hộp carton,khoảng cách phát hiện 10-30cm, thực chất cảm biến là do các linh kiện quang điện tạo thành, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất.Tín hiệu quang được biến đổi thành tính hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ
Hình 7.27 Nguyên lý làm việc của cảm biến quang
Hình 7.28 Cảm biến quang NPN
- Nút ấn START,STOP cho hệ thống thuận tiện cho việc bật/tắt của hệ thống,linh hoạt trong công việc
Hình 7.29 Nút nhấn START, STOP
- Nguồn tổ ong (hay còn gọi là nguồn xung) là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn diện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung
Cấu tạo của nguồn tổ ong:
• IC quang và IC TL431
Hình 7.31 Cấu tạo của nguồn tổ ong
• Điện áp đầu vào: AC 220V (Chân L và Chân N)
• Điện áp đầu ra: DC 24V 5A (Chân dương V+, Chân Mass V-)
• Điện áp ra điều chỉnh: +/-10%
• Phạm vi điện áp đầu vào: 85~132 V AC/ 182~264 V AC
Một số hình ảnh lắp ráp mô hình của nhóm
- Lắp ráp khung thép và băng tải
Hình 7.32 Quá trình làm mô hình của nhóm
- Lắp ráp các cơ cấu còn lại
Hình 7.32 Quá trình làm mô hình của nhóm
KIỂM NGHIỆM KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA MÁY
Kiểm tra
- Kiểm tra độ chính xác của máy: đảm bảo máy được cài đặt chính xác theo thông số kỹ thuật
- Kiểm tra các cảm biến, bộ điều khiển và các phần cứng khác để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách
- Kiểm tra hệ thống đóng gói: đảm bảo hộp carton được đóng đúng cách và an toàn
- Kiểm tra dây chuyền để đảm bảo không có lỗi và hỏng hóc nào gây ra sự cố trong quá trình đóng gói
- Kiểm tra hiệu năng của máy đảm bảo năng suất đề ra
- Kiểm tra khâu hoàn thiện sản phẩm có đạt yêu cầu về chất lượng.
Đo mạch điện khi chưa cấp nguồn
Đấu đúng theo bản vẽ đo thông mạch yêu cầu
Đo mạch điện khi cấp nguồn
Mạch điện sau khi cấp nguồn cho đầu ra ổn định cung cấp cho tải
Chạy thử mô hình
Mô hình chạy ổn định đạt yêu cầu đưa ra
Chạy thử bằng tay
Chạy thử bằng tay tốt
Hướng dẫn vận hành
Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống
Bước 2: Test thử chế độ bằng tay
Bước 3: Cài đặt các thông số theo yêu cầu
Bước 4: Ấn nút Start chạy tự động
Bước 5: Ấn nút Stop để kết thúc
XÂY DỰNG CÁC NGUYÊN TẮC AN TOÀN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
Bảo vệ các thiết bị trong hệ thống
Đảm bảo rằng tất cả các bộ phận của máy được bảo vệ bằng cách sử dụng các thiết bị an toàn như vách ngăn, cảm biến và bảo vệ toàn bộ hệ thống.
Kiểm soát nguy cơ nhiệt độ và chất lỏng
Đối với các máy sử dụng ở nhiệt độ cao hoặc chất lỏng, đảm cảm có các biện pháp an toàn như cảm biến nhiệt độ, van an toàn và hệ thống dẫn chất lỏng an toàn Khi có hiện tượng động cơ quá nóng hãy cho máy nghỉ ngơi, không nên tiếp tục vì có thể gây cháy động cơ gây hư hỏng máy.
Kiểm soát điện và tránh cháy nổ
Đảm bảo rằng hệ thống đóng gói được thiết kế để ngăn chặn và kiểm soát rủi ro, cháy nổ có hệ thống bảo vệ như bộ chống cháy nổ và các biện pháp an toàn điện.
Hệ thống khẩn cấp
Xậy dựng hệ thống khẩn cấp bao gồm nút dừng khẩn cấp và các biển báo hướng dẫn sử dụng trong trường hợp khẩn cấp.
Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn
Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định an toàn cụ thể cho ngành công nghiệp và vị trí làm việc của hệ thống.
Bảo trì định kỳ
Thực hiện bảo trì định kỳ để đảm bảo rằng tất cả các bộ phận của hệ thống đều hoạt động đúng cách và không có sự cố gì.