nghiên cứu tính toán thiết kế mô hình máy phun sơn dạng phẳng tự động ứng dụng trong sản xuất bàn ghế gỗ nội thất

Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế mô hình máy phun sơn dạng phẳng tự động ứng dụng trong sản xuất bàn ghế gỗ nội thất II.. Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế mô hình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn) 1 Thông tin chung:

Nguyễn Thanh Hậu Mã SV: 1911504110108 2 Lớp: 19C1

3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế mô hình máy phun sơn dạng phẳng tự động ứng dụng trong sản xuất bàn ghế gỗ nội thất

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ) ……… ……… 2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

……… ……… 3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

……… ……… 4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

……… ……… 5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

……… ………

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

………

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: …… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) 2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

NHẬN XÉT CỦA DOANH NGHIỆP

Ngoài ra, ngành sơn cũng đóng góp đáng kể vào nền kinh tế và đáp ứng nhu cầu của nhiều lĩnh vực khác nhau, như xây dựng, sản xuất ô tô, tàu thủy, thiết bị điện tử và các sản phẩm công nghiệp khác

Tuy nhiên, việc sản xuất sơn cũng có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, như thải ra các chất độc hại Do đó, ngành sơn cần tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn về môi trường và an toàn lao động để đảm bảo sản xuất sơn đúng cách, bảo vệ môi trường và sức khỏe của người lao động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ths Đào Thanh Hùng

: Nguyễn Thanh Hậu Mã SV: 1911504110108

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế mô hình máy phun sơn dạng phẳng tự động ứng dụng

trong sản xuất bàn ghế gỗ nội thất

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3 Nội dung chính của đồ án:

Lý thuyết: Phần 1: Giới thiệu

Phần 3: Tính toán, lựa chọn, kiểm nghiệm một số chi tiết quan trọng Phần 4: Thiết kế mô phỏng 3d và chế tạo mô hình

Phần 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục vít me

Bảng vẽ chế tạo Bản vẽ nguyên công

4 Các sản phẩm dự kiến

Bảng thuyết minh tổng hợp về thiết kế máy phun sơn tự động Mô hình 3D vẽ trên phần mềm solidworks

Bảng vẽ sơ đồ động máy (A0) Bảng vẽ lắp của máy (A0)

5 Ngày giao đồ án: //2023 6 Ngày nộp đồ án: //2023

Lời Nói Đầu

Hiện nay sự phát triển của nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung, đã và đang dần đổi mới bước vào thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, nước ta đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất… bằng việc sử dụng những máy móc hiện đại, tự động hóa trong các lĩnh vực công nghiệp đã mang lại nhiều lợi ích đáng kể, không chỉ tăng năng suất và hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện chất lượng và đồng nhất trong quy trình sản xuất Trong ngành công nghiệp sơn, máy phun sơn tự động là một trong những phát minh đáng kể, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả không thể chối từ

Chính vì thế nhóm em được giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo máy phun sơn tự động” mục đích nhằm cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứu về các kết cấu và cách thức hoạt động của máy từ đó có thể tính toán và thiết bản vẽ, để đưa ra một quy trình thiết kế và chế tạo máy phun sơn tự động hoàn chỉnh Bài đồ án này tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển một máy phun sơn tự động tiên tiến, nhằm nâng cao khả năng ứng dụng và hiệu suất trong việc sơn các bề mặt Chúng em đã tiến hành một quá trình quan sát kỹ lưỡng, từ việc tìm hiểu về các công nghệ sơn hiện có đến việc thử nghiệm và tinh chỉnh các phương pháp và thiết bị Kết quả là một máy phun sơn tự động, với khả năng tự động hóa nâng cao, giúp tiết kiệm thời gian, công sức và tài nguyên trong quy trình sơn Trong bài đồ án này, chúng em sẽ trình bày chi tiết về thiết kế và hoạt động của máy phun sơn tự động, bao gồm các thành phần chính, cấu trúc và cách thức làm việc Chúng em cũng sẽ đánh giá hiệu suất của máy phun sơn thông qua các thử nghiệm thực tế và so sánh với các phương pháp truyền thống

Lời Cảm Ơn

Trên cơ sở những kiến thức đã học và việc tổng hợp các tài liệu, sách báo, trang mạng bọn em hy vọng đưa ra những nội dung cơ bản nhất, cô đọng nhất về đề tài Trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài này mặc dù đã có sự cố gắng và nổ lực song do trình độ, thời gian, kinh nghiệm còn nhiều hạn hẹp nên đề tài không tránh khỏi những sai sót vì vậy bọn em mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Sau bốn năm ngồi giảng đường đại học, giờ đây với những kiến đã học bọn em xin chân thành cảm thầy cô bộ môn Khoa Cơ Khí và hơn hết là thầy Đào Thanh Hùng người đã tận tâm hướng dẫn giúp bọn em hoàn thành học phần trong thời gian qua

CAM ĐOAN

Em xin được cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo máy phun sơn tự động” là sản phẩm nghiên cứu của nhóm em trong thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo là do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Lời Nói Đầu vii

Lời Cảm Ơn vii

CAM ĐOAN viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH CÁC BẢN, HÌNH VẼ xii

MỞ ĐẦU xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP 6

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU, HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN MÁY PHUN SƠN TỰ ĐỘNG 7

3.3.1 Kết cấu bộ chuyền vít me đai ốc 20

3.6.1 Vậy ta có các thông số kỹ thuật như sau: 29

3.6.2 Tính toán vận tốc duy chuyển 30

3.6.3 Tính thời gian phun sơn 31

Chương 4 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHI TIẾT 32

4.1.1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết 32

4.1.2 Phân tích những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 32

4.1.3 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 32

4.2.1 Xác định dạng sản xuất 33

4.2.2 Phân tích phương án chế tạo phôi, lựa chọn phương án phù hợp 33

4.3.1 Phân tích các phương án gia công 36

4.3.2 Thiết kế các nguyên công theo phương án đã lựa chọn 37

4.3.3 Thiết kế các nguyên công: 37

4.4.1 Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại 44

4.4.2 Chế độ cắt khi tiện được xác định như sau: 47

4.5.1 Phân tích sơ đồ gá đặt nguyên công thiết kế đồ gá 61

4.5.2 Phương pháp định vị 61

4.5.3 Tính toán sai số từ đó đưa ra yêu cầu kỹ thuật của đồ gá 62

CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN 64

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH SÁCH CÁC BẢN, HÌNH VẼ

Hình ảnh 1.1 Công cụ sơn phổ biến ở Việt Nam 1

Hình ảnh 3 Máy phun sơn tự động hóa cao 3

Hình ảnh 4 Phun sơn phủ mặt kính khổ lớn 4

Hình ảnh 5 Sơn phủ chi tiết kim loại 5

Hình ảnh 6 Sơn phủ bảo vệ bề mặt tường, nhà ở 5

Hình ảnh 7 Thanh ray trượt 8

Hình ảnh 24 TB6600 mạch điều khiển động cơ bước 19

Hình ảnh 25 Kể cấu sơ bộ đai ốc vít me bi 20

Hình ảnh 26 Các dạng profin ren vít me và ổ bi 21

Hình ảnh 27Tổng quan kích thước vít me 22

Hình ảnh 28 Kết cấu và kích thước gối đỡ trục vít me đai ốc bi 22

Hình ảnh 29 Cấu tạo thanh dẫn hướng 24

Hình ảnh 30 Sơ đồ phân bố tải trọng 26

Hình ảnh 31 Động cơ bước 57 28

Hình ảnh 32 Sơ đồ đấu dây động cơ bước 57 2 pha - 6 dây 28

Hình ảnh 33 Động cơ bước 42 29

Hình ảnh 34 Sơ đồ đấu dây động cơ bước 42 2 pha - 6 dây 29

Hình ảnh 35 Khoả mặt đầu và khoan lỗ tâm 37

Hình ảnh 48 Sơ đồ mạch điện 66

MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài

Lý do tại sao tôi chọn đề tài "Máy phun sơn tự động" là vì đây là một chủ đề đang rất được quan tâm và phát triển trong ngành công nghiệp sơn Máy phun sơn tự động có thể giúp tăng năng suất, giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm sơn, so với việc phun sơn bằng tay

Ngoài ra, việc nghiên cứu về máy phun sơn tự động cũng đòi hỏi kiến thức chuyên môn về cơ khí, điện tử, điều khiển tự động, v.v Đây là những kiến thức rất hữu ích và cần thiết cho một kỹ sư cơ khí hoặc tự động hóa trong tương lai

Cuối cùng, đề tài "Máy phun sơn tự động" có thể đóng góp đáng kể vào ngành công nghiệp sơn và giúp tôi hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất và ứng dụng của sơn trong cuộc sống hàng ngày

Đó là lý do tại sao tôi quyết định chọn đề tài "Máy phun sơn tự động" cho đồ án tốt nghiệp của mình

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu về máy phun sơn tự động có thể gồm:

- Tìm hiểu về các loại máy phun sơn tự động, cách thức hoạt động, tính năng và ứng dụng của chúng

- Nghiên cứu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun sơn bằng máy phun sơn tự động, như áp lực, lưu lượng, hướng phun, loại sơn, v.v - Đánh giá hiệu suất và chất lượng của máy phun sơn tự động, so sánh với việc

phun sơn bằng tay hoặc các phương pháp khác - Nghiên cứu và phát triển các giải pháp tối ưu hóa quá trình phun sơn bằng

máy phun sơn tự động, nhằm tăng cường năng suất, giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm sơn

- Đề xuất các cải tiến và phát triển mới cho máy phun sơn tự động, nhằm đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp sơn và các yêu cầu khắt khe về hiệu suất và chất lượng

- Tùy thuộc vào mục đích và phạm vi của đề tài nghiên cứu, các mục tiêu trên có thể được điều chỉnh và bổ sung để đáp ứng yêu cầu cụ thể của nghiên cứu

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài "Máy phun sơn tự động" có thể bao gồm: - Các loại máy phun sơn tự động hiện có trên thị trường

động

bao gồm áp lực, lưu lượng, hướng phun, độ nhớt của sơn, v.v

động

gồm tối ưu hóa thiết bị, quá trình phun sơn, đội ngũ nhân công và quản lý sản xuất

triển các loại máy phun sơn tự động thông minh, có khả năng điều chỉnh tự động áp lực và lưu lượng sơn, và tối ưu hóa quá trình phun sơn thông qua việc sử dụng các phần mềm điều khiển tự động

Đối tượng nghiên cứu của đề tài "Máy phun sơn tự động" có thể phong phú và đa dạng, phụ thuộc vào mục đích và phạm vi của nghiên cứu

4 Phạm vi nghiên cứu

Máy phun sơn tự động quy mô nhỏ

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn, quy mô và phạm vi áp dụng

- Ý nghĩa khoa học:

Đề tài "Máy phun sơn tự động" có ý nghĩa trong việc tìm hiểu và áp dụng các kỹ thuật mới, nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng trong quá trình phun sơn

Nghiên cứu này có thể đóng góp vào việc phát triển và cải tiến máy móc phun sơn, đáp ứng được yêu cầu của ngành công nghiệp sơn hiện nay

Đồng thời, nghiên cứu này cũng có thể giúp tăng cường hiểu biết về các kỹ thuật và quy trình phun sơn, cũng như ứng dụng các kiến thức khoa học vào thực tiễn sản xuất

Nghiên cứu này có thể giúp các doanh nghiệp sản xuất sơn tối ưu hóa quá trình sản xuất và giảm thiểu chi phí

- Ý nghĩa quy mô:

Nghiên cứu máy phun sơn tự động tập trung vào quy mô nhỏ, nghiên cứu các yếu tố cụ thể liên quan đến quá trình phun sơn bằng máy phun sơn tự động

Việc tập trung vào quy mô nhỏ giúp tập trung nghiên cứu vào các vấn đề cụ thể, từ đó giúp cho nghiên cứu có tính ứng dụng cao hơn trong thực tế - Ý nghĩa phạm vi áp dụng:

Nghiên cứu máy phun sơn tự động có thể áp dụng trong các lĩnh vực sản xuất và gia công sơn, gỗ, kim loại, v.v

Những kết quả đạt được từ nghiên cứu này có thể được ứng dụng để cải thiện quá trình sản xuất và tăng cường hiệu suất trong các doanh nghiệp sản xuất sơn và các ngành công nghiệp liên quan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Lịch sử nguồn gốc ngành sơn

Tất cả các nền văn minh đều có lịch sử sử dụng sơn Tuy nhiên, các loại sơn được sử dụng trong thời gian đó đều là sơn tự nhiên được làm từ các nguyên liệu như đất sét, tro đất, các loại cây, v.v Thành phần của các loại sơn này rất đơn giản và có thể được tìm thấy dễ dàng Sơn được sử dụng để trang trí các tác phẩm nghệ thuật, tòa nhà và các vật dụng hàng ngày

Trong những năm đầu của thế kỷ 20, công nghệ sản xuất sơn được phát triển mạnh mẽ và các loại sơn mới được ra đời, cho phép sử dụng sơn trong các ứng dụng khác nhau như bảo vệ bề mặt, chống ăn mòn, chịu nhiệt, v.v Các thành phần của sơn cũng được cải tiến và bổ sung thêm, tạo ra các loại sơn mới với tính chất và ứng dụng khác nhau

Ngày nay, ngành công nghiệp sơn là một trong những ngành công nghiệp phát triển nhất và có sự hiện diện ở khắp nơi trên thế giới Nó đóng góp vào nhiều lĩnh vực khác nhau Các sản phẩm sơn hiện đại được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu khắt khe

của các ngành công nghiệp, đảm bảo tính chất bảo vệ và sử dụng hiệu quả các bề mặt

1.2 Đối với lịch sự ngành sơn ở Việt Nam

Ngành sơn ở Việt Nam đã có lịch sử phát triển từ rất lâu đời Người Việt Nam đã sử dụng các loại sơn tự nhiên để trang trí những công trình kiến trúc, các tác phẩm nghệ thuật và đồ dùng sinh hoạt Nhưng chỉ là cách thức sơn truyền thống, sử dụng các con lăn hay cọ để sơn lên các bề

Hình ảnh 1.1 Công cụ sơn phổ biến ở Việt Nam

Sau khi Việt Nam giành độc lập vào năm 1954, ngành sơn đã phát triển mạnh mẽ Nhà máy sơn đầu tiên của Việt Nam được xây dựng vào năm 1956 và được đặt tại khu vực Văn Giang, tỉnh Hưng Yên

Tuy nhiên, những năm gần đây, ngành sơn ở Việt Nam cũng đối mặt với nhiều thách thức Một trong những vấn đề quan trọng đó là sự cạnh tranh gay gắt từ các sản phẩm máy móc nhập khẩu hiện đại, đặc biệt là từ Trung Quốc Điều này đòi hỏi các nhà sản xuất trong nước phải có chiến lược sản xuất và tiếp thị hợp lý để đối phó với sự cạnh tranh này

1.3 Thực trạng máy phun sơn tự động trong nước

Hiện nay, máy phun sơn tự động đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sơn ở Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất ô tô, xe máy và sơn sửa nội thất, tường nhà Các nhà máy đều sử dụng máy phun sơn tự động để tăng năng suất sản xuất và chất lượng sản phẩm Nhưng hầu như là vẫn sữ dụng những loại máy phun sơn bằng tay bởi việc sử dụng máy phun sơn tự động đòi hỏi các doanh nghiệp phải đầu tư chi phí lớn cho máy móc và kỹ thuật, cũng như phải có đội ngũ nhân viên có chuyên môn cao để vận hành

Hình ảnh 1.2 Công cụ phun sơn bằng tay Chúng ta có thể thấy rằng việc sử dụng máy phun sơn tự động không chỉ đem lại hiệu quả kinh tế cao cho doanh nghiệp, mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Sự phổ biến và ứng dụng của máy phun sơn tự

động trong sản xuất sơn cũng đang trở thành một xu hướng toàn cầu tất yếu trong quá trình phát triển ngành công nghiệp sơn tại Việt Nam

1.4 Thực trạng máy phun sơn tự động trên thế giới

Mỹ và Châu Âu là những thị trường chủ chốt của ngành sản xuất máy phun sơn trên thế giới Nhiều công ty sơn lớn như PPG, Sherwin-Williams, AkzoNobel và Axalta đều đã đầu tư vào công nghệ máy phun sơn tự động để tăng cường năng suất và cải thiện chất lượng sản phẩm Đồng thời, các công ty này cũng đang nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong việc sử dụng máy phun sơn tự động

Hình ảnh 2 Máy phun sơn tự động hóa cao Ngoài ra, các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc và Đài Loan cũng là các thị trường sơn quan trọng trên thế giới và việc sử dụng máy phun sơn tự động tại đây cũng rất phổ biến Các doanh nghiệp sơn tại các nước này đều đang nỗ lực để nghiên cứu và phát triển các công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quá trình sản xuất

Tổng hợp lại việc sử dụng máy phun sơn tự động đang trở nên ngày càng phổ biến Các công ty sơn đang đầu tư vào công nghệ này để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải tiến quá trình sản xuất

1.5 Nguyên lí hoạt động của máy phun sơn tự động

Nguyên lý sơ bộ, trước khi bắt đầu quá trình phun sơn, máy được cấp sơn từ nguồn cung cấp Bộ phận phun sơn được lắp đặt trên một hệ thống bản khung tùy theo kích

thước của máy to hay nhỏ Phần khung này có thể di chuyển tịnh tiến được theo hai hướng x và y

Sau khi bật công tắc hoạt động máy phun sơn sẽ tự động di chuyển vòi phun đến vị trí cần phun sơn và bắt đầu phun, đồng thời phần khung x và y di chuyển mang bộ phận phun sơn di chuyển theo lặp đi lặp lại 1 hành trình di chuyển đến khi sản phẩm cần phun được phủ sơn đầy đủ, hết hành trình nó quay lại về vì trí ban đầu Một số máy còn được trang bị các bộ điều khiển hoạt động để tăng cường độ chính xác và tối ưu hóa quá trình phun sơn

Khi phun sơn tự động, người vận hành cần thiết lập các thông số như áp suất phun, lưu lượng sơn và tốc độ di chuyển của máy Điều này giúp đảm bảo chất lượng sơn đồng nhất và tối ưu hóa năng suất sản xuất

1.6 Ứng dụng

Các loại máy phun sơn tự động ngày càng được yêu thích và sử dụng rộng rãi, cho phép phun sơn hiệu quả trên các chất liệu như:

bàn ghế nội thất: Trên các bề mặt phẳng như ván gỗ, tấm nhựa, kính, bề mặt bàn gế máy phun sơn tự động có thể áp dụng lớp sơn một cách đồng nhất và nhanh chóng, cung cấp lượng sơn phù hợp và đảm bảo chất lượng phun đều trên toàn bộ bề mặt, mang lại kết quả sơn đẹp và mịn màng

Hình ảnh 3 Phun sơn phủ mặt kính khổ lớn

2 Ứng dụng sơn bề mặt kim loại các chi tiết máy móc hàng loạt: Máy được sử dụng trong việc phun sơn trên các bề mặt kim loại phẳng như tấm thép hoặc bề mặt kim loại trang trí

Hình ảnh 4 Sơn phủ chi tiết kim loại 3 Sơn vật liệu xây dựng: Được sử dụng trong việc phun sơn lên các vật liệu xây dựng phẳng khác như tấm composite, bê tông, xi măng, ván ép, ván ốp và nhiều loại vật liệu xây dựng khác

Hình ảnh 5 Sơn phủ bảo vệ bề mặt tường, nhà ở

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP

2.1 Mục tiêu

- Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí của máy phun sơn tự động đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, an toàn và thẩm mỹ Từ đây xây dựng được bản vẽ thiết kế máy

- Chế tạo kết cấu cơ khí máy trên bản vẽ thiết kế - Thiết kế và thi công bộ điều khiển hoạt động của máy Lắp ráp và hoàn

thiện máy - Chạy thử và kiểm tra sự chính xác, hiệu quả, độ an toàn của máy đối với

con người và thiết bị xung quanh trong môi trường sống

2.2 Phương pháp

- Phương pháp tính toán lý thuyết áp dụng trong việc tính kết cấu máy - Phương pháp thiết kế cơ khí sử dụng phần mềm Autocad, solisdword - Phương pháp chế tạo chi tiết máy và lắp ráp máy

- Nghiên cứu lập trình hệ thống điện điều khiển máy chuyển động - Phương pháp kiểm tra và đánh giá độ tin cậy của máy

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU, HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÀ

TÍNH TOÁN MÁY PHUN SƠN TỰ ĐỘNG 3.1 Lựa chọn phương án kết cấu của máy

Bao gồm các phần- Khung máy - Thanh trượt trục y - Cụm trục vít me trục y: trục vít me, đai ốc, gối đỡ BK12, gỗi đỡ BF12, gá áo đai

ốc vít me, motor bước 57 - Cụm thanh ngang dây đai trục x: thanh nhôm định hình 20×40, con trượt rãnh

nhôm định hình, dây đai, motor bước 42 - Phần sơn: đầu phun sơn, máy nén khí - Phần điều khiển: điều khiển arduino

3.1.1 Khung máy

Thường được chế tạo từ các vật liệu sắt, nhôm có độ cứng cao và được kiểm nghiệm

❖ Yêu cầu: Phải có độ cứng vững cao ❖ Mục đích:

Đảm bảo độ chính xác Khung máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng cho máy

3.1.2 Thanh trượt

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển động Yêu cầu của hệ thống thanh trươt trượt phải thẳng, có khả năng tải cao độ cứng vững tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt

Hình ảnh 6 Thanh ray trượt

3.1.3 Cụm trục vít me trục y

1 Trục vít me đai ốc

Là sản phẩm cơ khí chính xác mang đến độ ổn định tịnh tiến cao khi hoạt động

do cơ cấu có bi kim loại bên trong đai ốc

+ Hoạt động của Vitme: tiếp xúc giữa vitme bi và đai ốc có đường rãnh được lắp đầy bởi những viên bi thép Khi trục vít xoay, những viên bi lăn tròn trong mối ren của trục vít và đai ốc, điều này nhằm giảm ma sát của chúng Lực đẩy của đai ốc nhẹ nhàng nhờ chuyển động lăn của những viên bi cuộn tròn + Độ chính xác: vận hành khá trơn chu, mịn màng, ma sát thấp

Hình ảnh 8 Cơ cấu hoạt động vít me 2 Gối đỡ BK12, BF12:

Dùng để cố định hai đầu trục vít me chuyển động qua động cơ thông qua khớp nối

Hình ảnh 9 Gối đỡ BK12, BF12 3 Gá áo đai ốc

Áo đai ốc Vitme bi SFU là linh kiện hỗ trợ cố định hệ thống dẫn hướng Ngoài ra phần đế của Áo đai ốc Vitme bi SFU có lỗ để bắt vít cố định vào thân máy, tăng độ chắc chắn cho hệ thống dẫn hướng Áo đai ốc Vitme bi SFU được làm từ nhôm nguyên khối, có

độ cứng cao và chịu tải lớn, giá thành rẻ

Hình ảnh 10 Áo đai ốc nhôm 4 Motor bước

a Động cơ bước là gì:

Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một loại động cơ chạy bằng điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng 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 hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết

b Nguyên lý hoạt động:

Động cơ motor bước làm việc nhờ vào hoạt động của các bộ chuyển mạch điện tử Các mạch điện tử này sẽ đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển chạy vào stato theo số thứ tự lần lượt và một tần số nhất định

Tổng số góc quay của từng con rotor tương ứng với số lần mà động cơ được chuyển mạch Đồng thời, chiều quay và tốc độ quay của con rotor còn phụ thuộc vào số thứ tự chuyển đổi cũng như tần số chuyển đổi của nó

- Ưu điểm: + Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi + Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC

- Nhược điểm: + Giá thành cao, momen xoắn nhỏ, momen máy nhỏ

Hình ảnh 11 Motor bước Thực ra Motor bước chính là một dãy các lá nam châm vĩnh cửu, chúng được sắp xếp chồng lên nhau một cách kỹ lưỡng, cẩn thận Trên các lá nam châm này lại được chia thành các cặp cực sắp xếp đối xứng với nhau

Stato được cấu tạo bằng sắt từ, chúng được chia thành các rãnh nhỏ để đặt cuộn dây

3.1.4 Cụm dây đai thanh ngang trục x

1 Nhôm định hình

+ Khả năng chống tĩnh điện tốt

sáng bóng bề mặt, chống xước, chịu lực tốt

+ Độ bền cao, được sản xuất theo phương pháp đùn ép, nguyên liệu là nhôm A6063-T5, với độ nguyên chất cao, đảm bảo cho nhôm định hình công nghiệp có độ bền cao

dàng

nhôm định hình như con trượt, ke góc để lắp ráp, vì thế có tính linh hoạt cao, có thể tái sử dụng nhiều lần

+ Con trượt rãnh nhôm định hình được sản xuất trên hệ thống dây chuyền hiện đại với độ chính xác tuyệt đối, đáp ứng được các yêu cầu của các khách hàng khó tính nhất

+ Con trượt rãnh nhôm định hình thường được thiết kế có bề mặt nhẵn mịn và không gỉ để tránh bị kẹt hay khó di chuyển trong rãnh nhôm khi lắp ráp Việc lắp ráp hay cố định các thanh nhôm sẽ trở nên dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả

hơn vì chỉ cần đặt con trở vào trong rãnh nhôm rồi cố định lại bằng bu lông có bước ren thích hợp

3 Dây đai Dây đai sử dụng profin bo tròn, đảm bảo các răng của đai khít vừa vặn và chính xác, hoạt động ổn định và tin cậy

Hình ảnh 15 Dây đai

3.1.5 Phần sơn

1 Súng phun sơn

Hình ảnh 16 Súng phun sơnSúng phun sơn thường có cấu tạo gồm 13 bộ phận: 1 Phần nắp chụp

Nắp chụp của súng phun sơn có hai tai nhô lên phù hợp với vùng bề mặt làm việc lớn, khi phun sẽ cho ra hình dạng elip

Nếu nắp chụp có hình tròn sẽ phun ra sơn hình tròn Dạng này phù hợp cho việc phun sơn trên bề mặt làm việc nhỏ

+ Vặn nắp chụp điều chỉnh lượng sơn phun ra ngoài và hình dạng của sơn + Có thể điều chỉnh nắp chụp để tạo vệt vệt sơn hình oval bằng cách nới lỏng, hay siết chặt nắp chụp sẽ tạo ra vệt sơn hình tròn hơn

2 Kim béc hay còn gọi là béc phun 3 Ngõng sơn vào

4 Gioăng chắn sơn 5 Cò súng

Cò súng giúp cho khí và sơn phun ra ngoài theo ý muốn của người sử dụng: + Kéo nhẹ cò thì súng sẽ mở van khí, khi đó chỉ có không khí được phun ra + Kéo cò súng thêm sâu hơn nữa thì kim súng sơn sẽ mở ra và làm cho sơn phun ra cùng với không khí

6 Núm chỉnh gió 7 Đuôi khí vào

8 Thân súng phun sơn 9 Lò xo đẩy kim loại 10 Đuôi súng

11 Gioăng hơi phía sau 12 Núm chỉnh chụm xòe 13 Cụm van khí

2 Máy nén khí Máy nén khí là thiết bị làm tăng áp suất của dòng chất khí, giúp tăng năng lượng cho dòng khí lên nhiều lần Đồng thời, khí được nén lại, từ đó áp suất của khí và nhiệt độ tăng lên

Hình ảnh 18 Máy nén khí PEGASUS Máy nén khí Pegasus 70 lít sử dụng điện áp 220V, sở hữu bộ công suất 1.5 HP, lưu lượng khí nén 120 lít/phút, áp lực làm việc 8 kg/2cm2

3.1.6 Cảm biến

Sử dụng cảm biến tiện cận:

Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm

Vận hành đáng tin cậy ngay cả trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: môi trường ngoài trời hoặc môi trường dầu mỡ)mm Cảm biến tiệm cận thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảm biến khởi động một chức năng khác của máy

1 Đặc điểm+ Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa

nhất tới 30mm + Hoạt động ổn định, chống rung động và chống shock tốt + Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao so với công tắc giới hạn (limit switch) + Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi

+ Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt 2 Nguyên lí hoạt động

Cảm biến tiệm cận hoạt động theo nguyên lý trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm và gặp vật thể thì nó sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý

3 Phân loại

Có hai loại cảm biến tiệm cận chính có thể kể đến Đó là loại cảm ứng từ và loại điện dung

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ:

+ Cảm ứng từ loại có bảo vệ (Shielded): Từ trường được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh, tuy nhiên khoảng cách đo ngắn đi

xung quanh mặt sensor nên khoảng cách đo dài hơn, tuy nhiên dễ bị nhiễu của kim loại xung quanh

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung:

Cảm ứng này phát hiện theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor), có thể phát hiện tất cả vật thể

3.1.7 Phần điều khiển

1 Cụm điều khiển máy arduino

Hình ảnh 19 Cụm Arduino Nano CH340G mini-USB - Cụm điều khiển được hình thành trên cơ sở thiết bị điều khiển điện tử, thiết bị vào

ra và các thiết bị số Nó được coi là trái tim của máy - Lệnh CNC thực hiện bên trong bộ điều khiển sẽ thông báo cho mô tơ chuyển động

quay đúng số vòng cần thiết →trục vit me bi quay đúng số vòng quay tương ứng

- Thiết bị phản hồi ở đầu kia của vit me bi cho phép kiểm soát kết thúc lệnh đúng khi số vòng quay cần thiết được thực hiện

- Cụm điều khiển có nhiệm vụ liên kết các chức năng để thực hiện điểu khiển máy, các chức năng bao gồm:

+ Số liệu vào (Data input) +Xử lý số liệu (Data procesing) + Số liệu ra (Data output) +Ghép nối vào (Machine I/O interface) 2 Module LM2596

Hình ảnh 20 Chíp LM 2596 Dùng để hạ áp, cấp nguồn nuôi mạch Arduino Nano 3 Màn hình LCD

Hình ảnh 21 Màn hình LCD 16×2

4 I2C

Hình ảnh 22 Mạch I2C Dùng để giao tiếp Arduino và màn hình LCD 5 Mạch điều khiển TB6600

Hình ảnh 23 TB6600 mạch điều khiển động cơ bước Dùng để điều khiển 2 động cơ bước 42 trục x và 57 trục y

3.2 Tính toán chọn thiết bị dẫn động

❖ Chọn bộ chuyền dẫn Các thiết bị dẫn động có một vai trò quan trọng trong máy, là nhân tố chính đảm bảo sự vận hành chính xác của máy Việc tính toán lựa chọn các thiết bị dẫn động là một công việc bắt buộc và phức tạp với nhiều công thức cần thiết lập Vì vậy, để thuận tiện cho công việc lựa chọ thiết bị dẫn động, trong chương này chúng ta đi xây dựng

công thức tính toán và chương trình tính chọn các thiết bị dẫn động

Nội dung phần này gồm có: + Tính chọn vít me

+ Tính chọn thanh ray dẫn hướng + Tính chọn động cơ bước

3.3 Lựa chọn vít me 3.3.1 Kết cấu bộ chuyền vít me đai ốc

1 Kết cấu chung:

Bộ truyền vitme – đai ốc thường được dùng trong chuyển động chạy dao của máy công cụ NC, CNC và dùng trong các máy công cụ chính như máy mài, máy doa tốc độ và các loại máy khác Đôi khi còn dùng trong máy tiện, máy tổ hợp, dùng trong truyền dẫn di động xà, trụ và các máy công cụ hạng nặng Ngoài ra còn dùng trong bộ truyền chính của các loại máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi như máy bào giường, máy chuốt

Các ưu điểm: - Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao

- Tổn thất do ma sát bé, hiệu suất bộ truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trượt là 0,2 ÷ 0,4

- Gần như độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh rất bé nên chuyển động êm

Hình ảnh 24 Kể cấu sơ bộ đai ốc vít me bi Kết cấu bộ truyền vít me - đai ốc bi hình trên bao gồm trục vít me, đai ốc, dòng bi chuyển động trong vít me - đai ốc và ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần hoàn liên tục

2 Các dạng profil ren của vitme và đai ốc: Dạng chữ nhật (hình b), dạng hình thang (hình c), dạng nửa cung tròn và dạng rãnh (dạng cung nhọn) Dạng chữ nhật và dạng prôfin ren hình thang có khả năng tải thấp, chỉ dùng khi máy có khả năng chịu tải trọng chiều trục bé và độ cứng vững không cao

Dạng nửa cung tròn (hình d) được sử dụng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2 gần bằng bán kính viên bi R1 sẽ giảm tối đa ứng suất tiếp xúc, có thể chọn r2/r1=0,95÷0,97, giá trị r2/r1 sẽ làm tổn thất do ma sát 1 cách rõ rệt Tại góc tiếp xúc bé thì bộ truyền có độ cứng vững bé và khả năng tải bé, lực hướng kính sẽ lớn Do tăng góc tiếp xúc thì khả năng đảo và độ cứng vững truyền động tăng và hạ thấp tổn thất do ma sát vì vậy khe hở đường kính ∆d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 45° ∆d = 4.(r2 − r1 ).(1 − cos α )

Dạng rãnh cung nhọn (a) có nhiều ưu điểm hơn loại cung tròn, nó còn cho phép truyền động không rơ hoặc chọn được độ dôi của đường kính viên bi Còn ở dạng nửa tròn muốn khử độ rơ và tạo độ dôi đều dùng thêm đai ốc thứ hai để điều chỉnh

Hình ảnh 25 Các dạng profin ren vít me và ổ bi

3.3.1 Lựa chọn vít me 1605

Thông số kĩ thuật + Đường kính vít me: 16 mm

+ Bước tiến: 5mm

Hình ảnh 26Tổng quan kích thước vít me

Hình ảnh 27 Kết cấu và kích thước gối đỡ trục vít me đai ốc bi