Đang tải... (xem toàn văn)
Ở Việt Nam, việc cấp nắp chai đa số được làm bằng thủ công. Tuy nhiên điều này không đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn. Tự động hóa là yêu cầu bắt buộc và cấp thiết. Hiện nay có một số máy đã được sản xuất và đang được bán trên thị trường, tuy nhiên vẫn còn nhiều điều cần được khắc phục. Chính vị vậy mà nhóm thiết kế đã chọn đề tài “Máy cấp nắp chai tự động” với hy vọng sẽ tạo ra một bản thiết kế có thể góp phần cải thiện tình hình hiện tại.
LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vô cùng mạnh mẽ, việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật là điều bắt buộc. Việc làm đó không chỉ đơn thuần là giải phóng sức lao động của con người, mà hơn nữa là tăng năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm lảm ra. Ở Việt Nam, việc cấp nắp chai đa số được làm bằng thủ công. Tuy nhiên điều này không đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn. Tự động hóa là yêu cầu bắt buộc và cấp thiết. Hiện nay có một số máy đã được sản xuất và đang được bán trên thị trường, tuy nhiên vẫn còn nhiều điều cần được khắc phục. Chính vị vậy mà nhóm thiết kế đã chọn đề tài “Máy cấp nắp chai tự động” với hy vọng sẽ tạo ra một bản thiết kế có thể góp phần cải thiện tình hình hiện tại. Đề tài “Thiết kế máy cấp nắp chai tự động” do nhóm thực hiện sẽ áp dụng các bước của quá trình thiết kế và công cụ được trình bày trong môn học Thiết kế và phát triển sản phẩm để đưa ra một thiết kế có chất lượng. Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Thanh Nam đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập lớn này. I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 1. Thành lập nhóm thiết kế: Để phù hợp với công việc được giao và thuận tiện cho công việc thiết kế, cả nhóm chúng tôi tiến hành trắc nhiệm tính cách của các thành viên trong nhóm. Sau đây xin giới thiệu các thành viên trong nhóm và đặc điểm tính cách từng người. Sinh viên 1: Hoàng Việt Đức. +Sở thích: nghiên cứu khoa học công nghệ, làm những công việc mang tính sáng tạo, tự do +Tính cách: sống có kỹ luật, có tổ chức, tự chủ, kiềm chế A B C D E F G H 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2 0 5 1 0 0 0 4 0 3 1 2 1 0 1 2 1 2 4 1 1 1 2 1 1 2 1 5 2 2 1 1 1 0 1 2 6 0 1 2 2 2 1 1 1 7 1 1 3 1 1 0 2 1 Bảng kết luận: C W CC SH PL RI M E T W CF 1 G 2 D 1 F 0 C 2 A 2 H 1 B 0 E 2 2 A 0 B 5 E 0 G 4 C 1 D 0 F 0 H 0 3 H 2 A 1 C 1 D 0 F 2 G 1 E 1 B 2 4 D 2 H 1 B 1 E 2 G 2 C 1 A 1 F 1 5 B 2 F 0 D 1 H 2 E 1 A 2 C 1 G 1 6 F 1 C 2 G 1 A 0 H 1 E 2 B 1 D 2 7 E 1 G 2 A 1 F 0 D 1 B 1 H 1 C 3 Tổng 10 12 5 10 10 8 5 11 Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người điều phối (12 điểm), người kết thúc (11 điểm), người làm việc (10 điểm), người phát kiến (10 điểm), người khám phá (10 điểm) Sinh viên 2: Dương Xuân An. +Sở thích: hay giúp đỡ người khác, tìm hiểu cái mới, nghiên cứu khoa học, các chương trình vẽ ứng dụng +Tính cách: điềm tĩnh, lạc quan, đôi khi sống nội tâm A B C D E F G H 1 2 3 2 0 1 1 1 1 2 1 2 3 0 2 1 1 0 3 1 2 1 2 1 1 1 1 4 2 3 1 3 0 0 0 1 5 1 1 0 2 2 3 1 0 6 1 0 2 1 0 4 1 1 7 1 2 2 1 1 1 1 1 Bảng kết luận: C W C C SH PL RI M E T W CF 1 G 1 D 0 F 1 C 2 A 2 H 1 B 3 E 1 2 A 1 B 2 E 2 G 1 C 3 D 0 F 1 H 0 3 H 1 A 1 C 1 D 2 F 1 G 1 E 1 B 2 4 D 3 H 1 B 3 E 0 G 0 C 1 A 2 F 0 5 B 1 F 3 D 2 H 0 E 2 A 1 C 0 G 1 6 F 4 C 2 G 1 A 1 H 1 E 0 B 0 D 1 7 E 1 G 1 A 1 F 1 D 1 B 2 H 1 C 2 Tổng 12 10 11 7 10 6 8 7 Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người điều phối (12 điểm), người kết thúc (11 điểm), người làm việc (10 điểm), người phát kiến (10 điểm), người khám phá (10 điểm) Sinh viên 3: Tân. +Sở thích: nghiên cứu khoa học công nghệ, làm những công việc mang tính sáng tạo, tự do +Tính cách: sống có kỹ luật, có tổ chức, tự chủ, kiềm chế A B C D E F G H 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2 0 5 1 0 0 0 4 0 3 1 2 1 0 1 2 1 2 4 1 1 1 2 1 1 2 1 5 2 2 1 1 1 0 1 2 6 0 1 2 2 2 1 1 1 7 1 1 3 1 1 0 2 1 Bảng kết luận: C W CC SH PL RI M E T W CF 1 G 2 D 1 F 0 C 2 A 2 H 1 B 0 E 2 2 A 0 B 5 E 0 G 4 C 1 D 0 F 0 H 0 3 H 2 A 1 C 1 D 0 F 2 G 1 E 1 B 2 4 D 2 H 1 B 1 E 2 G 2 C 1 A 1 F 1 5 B 2 F 0 D 1 H 2 E 1 A 2 C 1 G 1 6 F 1 C 2 G 1 A 0 H 1 E 2 B 1 D 2 7 E 1 G 2 A 1 F 0 D 1 B 1 H 1 C 3 Tổng 10 12 5 10 10 8 5 11 Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người làm việc (12 điểm), người lập kế hoạch (11 điểm), người điều phối (10 điểm), người khám phá (10 điểm) Theo bảng thang điểm cho các vai trò, nhóm quyết định phân công vai trò cho từng thành viên như sau: - Hoàng Việt Đức: người điều phối, người kết thúc, người phát kiến, người đánh giá - Dương Xuân An: người làm việc, người lập kế hoạch, người khám phá, người chăm sóc nhóm - Tân: người điều phối, người kết thúc, người phát kiến, người đánh giá 2. Phát biểu bài toán thiết kế: - Mô tả tóm lược: + Ý tưởng thiết kế là máy cấp nắp chai tự động trong các dây chuyền tự động của nhà máy, xý nghiệp. - Mục đích thương mại: + Tự động hóa hoàn toàn dây chuyền sản xuất. + Giải phóng sức lao động. + Nâng cao năng suất. + Giảm chi phí sản xuất. -Thị trường kinh doanh: + Các dây chuyền sản xuất cần cấp phôi là nắp chai của các nhà máy sản xuất, các hộ kinh doanh sản xuất các thành phẩm đựng trong chai với số lượng lớn. II. LẬP KẾ HOẠCH THIẾT KẾ SẢN PHẨM: Thực gian thực hiện 14 tuần, nhóm gồm 3 thành viên cùng thực hiện nhiều mảng công việc khác nhau. Cụ thể như sau: • Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu, khảo sát các máy có trên thị trường: + Công việc: Tìm kiếm trên internet các nhà cung cấp máy cấp nắp chai (bao gồm cả trong và ngoài nước). Sau đó tiến hành thu thập thông số máy do các nhà cung cấp này bán, nếu thông tin vẫn chưa đầy đủ thì liên hệ trực tiếp. + Nhân lực: Hoàng Việt Đức + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 2: Gặp gỡ, thực hiện thăm dò nhu cầu khách hàng: + Công việc: Tiếp xúc với khách hàng bao gồm có các nhà máy sản xuất nước giải khát, nước mắm…, các hộ kinh doanh sản xuất các thành phẩm đựng trong chai. + Nhân lực: Hoàng Việt Đức + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 3: Xác định các yêu cầu kĩ thuật + Công việc: Tiến hành tóm gọn những yêu cầu của khách hàng, sau đó dùng kiến thức đã học chuyển đổi từ yêu cầu mang tính định tính thành thông số mang tính định lượng. Bên cạnh đó xoáy mạnh vào phân tích các máy có sẵn để nắm được hạn chế cũng như ưu điểm của các máy này. Trên cơ sở đó đưa ra các thông số giới hạn cho máy đang thiết kế. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần. • Nhiệm vụ 4:Phân tích các chức năng của máy thành các chức năng con + Công việc:Xác định từng cụm chức năng lớn, khổi chức năng. Sau đó tiến hành phân tích cụ thể từng cụm chức năng thành chức năng con (trong quá trính đó có dựa vào các thiết kế có sẵn trên thị trường) + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần. • Nhiệm vụ 5: Đánh giá và lựa chọn ý tưởng cho sản phẩm thiết kế + Công việc: Trên cở sở những ưu điểm, khuyết điểm của các loại máy trên thị trường, những mong mỏi từ khách hàng. Tiến hành chọn lọc lại các chức năng con và đưa ra quyết định cho ý tưởng thiết kế cuối cùng. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 6: Xây dựng sơ đồ nguyên lí và sơ đồ động cho máy + Công việc: trên cơ sở kiến thức môn học Chi tiết máy, tiến hành lập ra sở đồ truyền động hợp lí. Xem xét nhiều lần để tối ưu hóa sơ đồ vì đây là bước rất quan trọng. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 7: Thiết kế kiểu dáng máy + Công việc: Căn cứ vào đối tượng sử dụng máy, xác định máy được dùng nhiều ở nơi nào: nhà máy hay là các cửa hàng nhỏ lẻ, từ đó mà quyết định hình dáng máy cho phù hợp. Nói chung kiểu dáng máy phải đảm bào các yêu cầu từ khách hàng, có tính bắt mắt. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 8: Tính toán thiết kế các cụm chi tiết, chi tiết máy + Công việc:Áp dụng kiến thức từ môn học Chi tiết máy tính toán kích thước và kiểm tra điều kiện bền cho các chi tiết đã thiết kế. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 3 tuần • Nhiệm vụ 9: Thực hiện bản vẽ tổng thể, bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết + Công việc: Xây dựng bản vẽ từ các tính toán trên bước 8. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 10: Mô hình hóa hình học sản phẩm + Công việc: Vẽ mô hình 3D sản phẩm từ bước 9 bằng Solid Works. + Nhân lực: Lê Minh Khánh. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 11: Đánh giá máy + Công việc: So sánh giữa máy đã thiết kế với máy có sẵn trên thị trường, từ đó đưa ra các kết luận về khả năng làm việc, khả năng chế tạo và ưu nhược điểm và tính kinh tế của máy. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 1 tuần • Nhiệm vụ 12: Hoàn thành bài báo cáo + Công việc: Viết thuyết minh toàn bộ các công việc đã thực hiện. + Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức. + Thời gian: 2 tuần Bước 4: Sắp xếp trình tự công việc ST T Nội dung công việc Thực hiện 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 Tìm hiểu, khảo sát các máy có trên thị trường Đức 2 Gặp gỡ, thực hiện thăm dò nhu cầu khách hàng Đức, Khánh 3 Xác định các yêu cầu kĩ thuật từ yêu cầu khách hàng Đức, Khánh 4 Phân tích các chức năng của máy thành các chức năng con Đức, Khánh 5 Đánh giá và lựa chọn ý tưởng cho sản phẩm thiết kế Đức, Khánh 6 Xây dựng sơ đồ nguyên lí và sơ đồ động cho máy Đức, Khánh 7 Thiết kế kiểu dáng máy Đức, Khánh 8 Tính toán thiết kế các cụm chi tiết, chi tiết Đức, Khánh 9 Thực hiện bản vẽ tổng thể, bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết Đức, Khánh 10 Mô hình hóa hình học sản phẩm Đức, Khánh 11 Đánh giá máy Đức, Khánh 12 Hoàn thành bài báo cáo Khánh Bước 5: Ước tính chi phí thiết kế sản phẩm. Biểu đồ nhân công cho thấy kế hoạch thực hiện thiết kế sản phẩm là 14 tuần. Nếu mức lương trung bình cho mỗi thành viên trong một tháng là 10 triệu. Vậy phí tổng công cho nhóm thiết kế là trung bình 2.125.000 ngàn (chưa kể chi phí cho thiết bị, phương tiện). III. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG: Bước 1 : xác định thông tin cần thiết • Xác định các thông tin về những sản phẩm cùng loại hiện có trên thị trường như: các thông số kỹ thuật, khả năng cạnh tranh, khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng… • Khách hàng: xí nghiệp, nhà máy, phân xưởng sản xuất, các đình, chùa lớn. o Chi phí sản xuất và giá thành < 15 triệu. o Chế tạo được mẫu có kích thước 400x500 o Sản phầm hoạt động ổn định, lâu dài. o Kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn, an toàn. o Dễ lắp đặt, sửa chữa, thay thế, bảo trì. o Di chuyển và vệ sinh dễ dàng. o Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng : + Xí nghiệp có nhu cầu sử dụng sẩn phẩm : 10 xí nghiệp. + Nhà cung cấp , phân phối sản phẩm : 5 cơ sở. Bước 3 : xác định câu hỏi cá nhân Các câu hỏi tập trung vào sản phẩm thiết kế là máy rung cấp phôi , bao gồm các nội dung chính sau: - Năng suất. - Độ ổn định và tốc độ. - Giá thành. - Độ ồn. - Khả năng bảo quản và thay thế. - Tuổi thọ. Bước 4: Thiết kế các câu hỏi: STT NỘI DUNG CÂU HỎI TRẢ LỜI 1 Theo bạn, yêu cầu kỹ thuật nào là quan trọng nhất đối với máy rung cấp phôi (nắp chai) Năng suất cao Tốn ít năng lượng khi vận hành Kích thước nhỏ, gọn 2 Bạn nghĩ rằng kết cấu máy cấp phôi rung như thế nào là phù hợp nhất? Nhỏ gọn, dễ di chuyển Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì Che chắn tốt 3 Bạn cần máy cấp phôi rung hoạt động như thế nào? Tự động hoàn toàn Bán tự động 4 Theo bạn, có thật sự cần thiết khi thiết kế thêm những bộ phận an toàn cho máy không? Rất cần thiết Máy phải dừng lại khi có sự cố xảy ra Cần có những thiết bị che chắn các bộ phận nguy hiểm 5 Bạn nghĩ là máy cấp phôi rung nên sử dụng năng lượng gì? Điện 1 pha Điện 3 pha Xăng, dầu Dạng năng lượng khác (gió, nước, mặt trời.) 6 Năng suất máy cấp phôi rung trong 1 giờ nên là bao nhiêu? Dưới 200 chi tiết/phút Từ 200-300 chi tiết/phút Trên 300 chi tiết/phút [...]... • • • • Mức 1: thiết kế hoàn toàn không đáp ứng nhu cầu Mức 2: thiết kế đáp ứng chút ít nhu cầu Mức 3: thiết kế đáp ứng nhu cầu về một số mặt Mức 4: thiết kế hầu như đáp ứng nhu cầu Mức 5: thiết kế hoàn toàn đáp ứng nhu cầu Mức độ yêu cầu Sản phẩm trên thị trường được lấy làm chuẩn Chỉ tiêu thiết kế Kích thước nhỏ gọn 4 4 3 Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì 3 4 4 Máy có khả năng bán tự động An toàn 3 2... bán tự động Cần có những thiết bị che chắn các bộ phận nguy hiểm Sử dụng nguồnđiện 1 pha Năng suất từ 200-300 chi tiết/phút Giá thành từ 10 tới 15 triệu đồng IV XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ: Bước 1: Xác định khách hàng Thị trường mục tiêu của sản phẩm là tất cả Nhà thiết kế/ sản xuất máy, các xí nghiệp cần cung cấp phôi tự động Bước 2: Xác định yêu cầu của khách hàng Qua kết... do dùng động cơ điện Cao nhờ sử dụng mạch nam châm để tạo chuyển động rung Dễ lắp đặt- bảo trì Phức tạp hơn Đơn giản hơn An toàn Ngang nhau Ngang nhau Khả năng tự động hóa Bán tự động Bán tự động 4 Bước 4: Tính điểm, xếp hạng các ý tưởng • • Sau khi đánh giá ý tưởng theo các mức trên, nhóm thiết kế tính tổng số các điểm +1, –1, 0 và điểm tổng cộng của từng ý tưởng Xếp hạng các ý tưởng theo kết quả... Cụmtruyền động Nam châm Bộ điều khiển Tín hiệu Điều khiển lực hút Hệ thống dẫn động Nam châm Và lo xo Cụmdẫn hướng Hệ thống dẫn hướng Rãnh phễu Dẫn hướng Di chuyển phôi Bớc 3: Thiết lập bố trí hình học thô: Thành phễu Máng nghiên VIII Thiết kế chi tiết sản phẩm Yêu cầu kỹ thuật: • • 1 Năng suất : 500 chi tiết/giờ Máy chịu được khối lượng phôi trong 20 phút Lò xo lá Tính năng suất cấp phôi của phễu rung. .. cao nhất Chọn phương án 2 để thiết kế là phù hợp nhất VII Thiết kế hệ thống cho sản phẩm Bước 1: Lập sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy Thiết kế cấu trúc máy Nam châm Bộ điều khiển Tín hiệu Điều khiển lực hút Hệ thống dẫn động Nam châm Và lo xo Hệ thống dẫn hướng Rãnh phễu Hệ thống sẽ bao gồm những cụm sau: - Cụm điều khiển Cụm truyền động Cụm dẫn hướng Dẫn hướng Di chuyển phôi Bước 2: Nhóm các yếu tố... hỏi: • Các câu hỏi thăm dò đối tượng là Nhà thiết kế/ sản xuất máy, các xí nghiệp có nhu cầu, … + + Nhà thiết kế/ sản xuất máy: bao gồm câu 1, câu 2, câu 3, câu 4, câu 5, câu 6 Các xí nghiệp có nhu cầu: bao gồm câu 3, câu 4, câu 5, câu 6, câu 7 • Các câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách + Các rung cấp phôi trên thị trường có những ưu và nhược điểm gì? + Một rung cấp phôi phải như thế nào mới hiệu quả nhất?... giảm chấn h = 0,015(m) = 15(mm) TÀI LIỆU THAM KHẢO : [1] PGS.TS Trần Văn Địch, Tự động hóa quá trình sản xuất”, Nhà xuất bản giáo dục Việt, Năm 2012 [2].Th.S Võ Anh Huy, “Cơ sở lý thuyết tính toán máng rung , Bài giảng môn tự động hoá trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh [3] PGS.TS Nguyễn Thanh Nam, “Phương pháp thiết kế kỹ thuật” , NXB ĐHQG TPHCM, Năm 2010 ... Kích thước khung máy Tốc độ cấp phôi 9 Điện 1 pha Tốc độ cấp phôi 9 An toàn 9 V ĐƯA RA Ý TƯỞNG: 1 Phân tích chức năng a Tìm ra chức năng chung • • • • Đối với hệ thống cấp nắp chai, chức năng quan trọng nhất là là cấp nắp chai tự động , thông tin này được đặt ở hộp đen hình bên dưới Dù chưa rõ năng lượng sẽ sử dụng là gì trong máy nhưng nguồn năng lượng đi vào máy bao gồm: Lực rung và lực ma sát Còn dòng... trong khoảng thời gian bộ phận cấp liệu cho phễu dừng tmax = 20 phút Đường kính trong của máng rung: Chu vi đường tròn trong của máng rung ( chi tiết sẽ đặt liền nhau trên chu vi này): Số chi tiết đặt trên 1 vòng của máng rung: Số vòng máng rung cần thiết để đảm bảo đủ số chi tiết trong 20p là: =>Ta chọn N = 3 vòng Chiều cao của phễu : 2.2 Xác định biên độ rung động: Trên phễu rung có các rãnh xoắn với... các thiết kế liên quan: phần định hướng Nắp được định hướng b Triển khai ý tưởng cho từng chức năng Các ý tưởng trong danh sách này đưa ra từ sự hiểu biết, tìm hiểu các thiết kế có sẵn trên thị trường và sáng tạo của nhóm thiết kế Xây dựng các ý tưởng hình dạng phễu : Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3 Côn Trụ Dạng bước Xây dựng các ý tưởng cơ cấu rung : Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3 Ý tưởng 4 Động cơ rung