đồ án tốt nghiệp Khảo sát máy may CNC và chế tạo máy cấp phôi

Ví thế những ứng dụng của nó được ứng dụng nhiều vào các lĩnh vực, trong đó phát triển nhất là các ngành công nghiệp nặng và nhẹ.Ví dụ trong ngành công nghiệp may mặc, đời sống của con n

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU

rong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước đang bước thời kỳ công nghiệp hoá- hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi phát triển và những khó khan thách thức lớn Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề đất nước đang cần sức lực và trí tuệ cũng như những trí thức trẻ, trong đó là những kĩ sư, cử nhân tương lai Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện- điện tử- tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng ngày

T

Trong đó ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG là một trong những lĩnh vực đa dạng và phát

triển nhanh trong ngành điều khiển và tự động hoá Ví thế những ứng dụng của nó được ứng dụng nhiều vào các lĩnh vực, trong đó phát triển nhất là các ngành công nghiệp nặng và nhẹ.Ví dụ trong ngành công nghiệp may mặc, đời sống của con người ngày càng phát triển nên nhu cầu ăn mặc của họ cũng phát triển theo chiều hướng hiện đại và sành điệu hơn, do đónguồn cầu càng lúc càng tăng nhanh chóng song do phương tiện và máy móc còn phụ thuộc vào sức người nên lượng cung vẫn không đủ cho lượng cầu Do đó cần đưa điều khiển tự

động vào trong việc sản xuất, nhất khi Trường Đại Học Nguyễn Tất Thành là một trong

trường thuộc Tập đoàn May của Việt Nam, song với lí do chúng em được thực ở công ty

Nhất Tinh củng là một công ty có lịch sử về máy may cũng khá lâu Do đó với sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS.Ngô Mạnh Dũng và anh Lê Anh Tuấn đã giúp đở chúng em với

đề tài :

“KHẢO SÁT MÁY MAY CNC VÀ CHẾ TẠO MÁY CẤP PHÔI” đã đạt nhiều mục tiêu

đặt ra, hoàn thành đúng thời gian

Vì trong thời gian nghiên cứu và điều kiện thực hiện hạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh được sai sót Rát mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ thầy cô và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Lời đầu tiên, em xin cảm ơn tất cả quý Thầy/Cô khoa Cơ khí cũng như quý Thầy/Cô

Trường Đại học NGUYỄN TẤT THÀNH TP HCM đã trang bị những kiến thức quý báu

và đã giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy NGÔ MẠNH DŨNG, người đã tận

tình chỉ dạy cũng như giúp đỡ, cung cấp rất nhiều kiến thức và định hướng cho chúng em và các bạn sinh viên trong nhóm thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp và nghiên cứu khoa học Trong quá trình làm luận văn, em đã tiếp thu từ Thầy rất nhiều điều quý báu, đó là hành trangcho chúng em bước vào quá trình làm việc sau này

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy/Cô đã dành thời gian quý báu để nhận xét và chấm Luận văn tốt nghiệp Đây sẽ là những đóng góp rất quý giá cho chúng em để hoàn thiện đề tài luận văn, giúp chúng em vận dụng các kiến thức đã học vào quá trình làm việc

Xin gửi lời cám ơn đến các bạn trong nhóm luận văn do thầy NGÔ MẠNH DŨNG

hướng dẫn cùng tập thể lớp 10CCD01 đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập

và quá trình làm luận văn

Sau cùng, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, là động lực cho chúng

em nỗ lực cố gắng trong suốt những năm tháng học tập tại trường và trên những bước đường tiếp theo trong cuộc sống

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Máy may CNC là máy thực hiện công việc may các đường chỉ theo biên dạng mẫu được cài đặt sẵn hoặc được điều chỉnh theo nhu cầu của người sử dụng Máy may CNC được đặt hàng để cải tiến, nâng cấp cùng với việc chế tạo thêm bộ cấp phôi tự động để tăng năng suất trong việc may

Đề tài luận văn này tập trung vào việc khảo sát máy may CNC và thiết kế bộ cấp phôi (thun) tự động cho máy, trên nền tảng xây dựng phương án gia công chế tạo máy theo yêu cầu của khách hàng, đồng thời tìm hiểu và lập sơ đồ điện- khí nén, sơ đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển hoạt động của máy theo chức năng yêu cầu

Lời mở đầu i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt luận văn iii

Mục lục iv

Danh sách hình vẽ vii

Danh sách bảng biểu viii

Chương I: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu về máy CNC 4

1.1.1 Giới thiệu máy CNC 4

1.1.2 Nguyên lý hoạt động 5

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài 15

1.3 Tổ chức luận văn 15

CHƯƠNG II :Ý TƯỞNG, THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA BỘ CẤP THUN16 2.1 Khảo sát phân tích thiết kế máy may CNC 16

2.1.1 Phân tích động lực học của máy may cnc 16

2.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý bộ cấp thun 17

2.2.1 Phân tích động lực học 16

2.2.2 Phân tích kết cấu của máy cấp phôi 18

2.2.2.1 Ý tưởng sáng tạo 19

2.2.2.2 Thiết kế ý tưởng 20

2.2.3 Phân tích và thiết kế tủ điện 22

2.2.4 Phân tích và tính toán cho chi tiết máy 23

2.3 Thiết kế cơ cấu cơ khí 23

2.3.1 Thiết kế các cụm và lắp ghép 23

2.3.2 Thiết kế các chi tiết cơ khí tiêu chuẩn 27

2.3.3 Lắp rắp hoàn chỉnh kết cấu 3D 29

2.4 Phân tích và lựa chọn phương pháp gia công 30

2.5 Kết luận 34

CHƯƠNG III : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐIỆN-KHÍ NÉN,GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 35

3.1 Xây dựng sơ đồ cấp nguồn động lực, sơ đồ tác động khí nén 35

3.2 Xây dựng giải thuật điều khiển 41

iv

3.3 Kết luận 46

CHƯƠNG IV : TỔNG KẾT 47

4.1 Nhiệm vụ của đề tài 47

4.2 Hướng phát triển của đề tài 47

4.3 Hướng khắc phục và nâng cấp đề tài 47

Phụ lục 52

Tài liệu tham khảo 48

Hình 1.1 Máy tiện CNC 3

Hình 1.2 Máy cắt dây CNC 3

Hình 1.3 Máy phay 5 trục 4

Hình 1.4 Máy may CNC 5

Hình 2.1 Cấu tạo toàn bộ máy may 16

Hình 2.2 Mũi kim may và bộ kẹp 17

Hình 2.3 Cụm XY dụng để kẹp phôi và di chuyển phôi 18

Hình 2.4 2 động cơ STEP điều khiển cụm XY 18

Hình 2.5 Sơ đồ 2D của máy CNC và bộ cấp phôi tự động 21

Hình 2.6 Tủ điện trong quá trình hoàn thành 22

Hình 2.7 PLC Mitsubishi FX2C-64MT 22

Hình 2.8 Xilanh CQSB20-15DCM 23

Hình 2.9 Cụm nâng bộ kẹp 24

Hình 2.10 Cụm dao cắt 24

Hình 2.11 Cụm RULO 25

Hình 2.12 Cụm kẹp phôi 25

Hình 2.13 Cụm định hướng 27

Hình 2.14 Cụm điều hướng 27

Hình 2.15 Các chi tiết tiêu chuẩn 29

Hình 2.16Máy cấp phôi 28

Hình 2.17 Kết cấu toàn bộ máy 3D 29

Hình 2.18 Kết cấu toàn bộ máy 2D 29

Hình 2.19 Cụm RULO dưới 44

Hình 2.20 Cụm RULO trên 44

Hình 2.21 Bát đỡ cụm RULO khi hoàn thành 31

Hình 2.22 Đầu kẹp phôi 32

Hình 2.23 Bộ quay kẹp phôi 33

Hình 2.24 Đầu kẹp 33

Hình 2.25 Cụm kẹp hoàn chỉnh 34

vii

Hình 3.1 Kết cấu của máy cấp phôi 35

Hình 3.2 Động cơ STEP 36

Hình 3.3 Động cơ AC servor 36

Hình 3.4 Động cơ DC servor 36

Hình 3.5Sơ đồ khí nén 40

Hình 3.6 Mạch khởi động 46

Hình 3.7 Mạch điều khiển Step 42

Hình 3.8 Lưu đồ giải thuật 43

Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển xung 44

Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển động cơ 44

Hình 3.11 Điều khiển động cơ 44

Hình 3.12 Set các cảm biến 45

Hình 3.15 Điều khiển động cơ bằng timer 45

Bảng 3.1 Bảng thông số các loại xi lanh SMC 37 Bảng 3.2 Bảng kê các loại van 39 Bảng 3.3 Qui ước các đầu ra PLC 40

viii

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU MÁY CNC

GIỚI THIỆU & KHẢO SÁT VỀ CNC

CNC – viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển bằng máy

tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản

xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụngcác chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã

G CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệm

Servomechanism của trường MIT

Mô tả:

Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu

Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúpngười thao tác có thời gian cho các công việc khác Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác

Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi

là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn)

Nguyên lý hoạt động :

Các công đoạn thực hiện của máy CNC bao gồm :

 Khảo sát sản phẩm

 Đặc Điểm Cấu Trúc Của Máy Công Cụ Điều Khiển CNC

 Đặc Điểm Của Các Động Cơ Truyền Động

Truyền động chính :

Động cơ chính thường dung động cơ dòng một chiều hoặc dòng điện xoay chiều

Truyền động chạy dao :

Động cơ dòng một chiều và dòng điện xoay chiều với bộ vitme/đai ốc/bi cho từng trục, chạy dao độc lập X, Y, Z

Thường sử dụng động cơ dòng một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá trình gia tốc và quá trình phanh hãm, mômen quán tính nhỏ, độ chính xác điều chỉnh cao cho những đoạn đường chuyển chính xác

Bộ víme/đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không có khe

hở khi truyền với tốc độ cao Để có thể dịch chuyển chính xác trên các biên dạng, các trục truyền dẫn không được phép có khe hở và cũng không được phép có hiệu ứng stick-slip(hiện tượng trượt lùi do lực cản ma sát) Bộ vítme/ đai ốc/ bi là giải pháp kỹ thuật đảm bảo được yêu cầu đó

Phương thức tác dụng của vítme/ đai ốc/ bi:

Các viên bi nằm trong rãnh vítme và đai ốc đảm bảo truyền lực ít ma sát từ trục vítme qua đai ốc vào bàn máy nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài giữa chúng có vòng cách, có thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối ngược

Trong một số giải pháp kết cấu nâng cao của bộ truyền này, bước nâng của rãnh vít trên trục và trên đai ốc có giá trị khác nhau

Việc dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờ các rãnh dẫn hướng bố trí bên trong hoặc cácống dẫn hồi bi bao ngoài trục.

Truyền dẫn chạy dao không khe hở trên các máy phay CNC cho phép cắt theo chu kỳ phay thuận mà vẫn êm

2

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

Một Vài Loại Máy CNC Hiện Nay :

Hình 1.1 MORISEIKI LATHE (Máy Tiện CNC)

Máy tiện CNC được sử dụng trong ngành công nghiệp chế tạo máy, thường dung để tiện các trục hoặc khoét lỗ cho các chi tiết

Máy hoạt động theo cơ cấu chuyển động quay tròn, điều khiển chuyển động bằng

Hình 1.2 WIRE CUT EXAMPLES ( Máy cắt dây CNC)

Máy cắt dây CNC được dung trong công nghiệp chế tạo máy và cơ khí, máy sử dụng một cuộn dây đồng dẫn dòng điện qua để cắt kim loại góc cắt nhỏ nhất là R=0.5

Máy được sử dụng nhiều nhất trong việc cắt các chi tiết với góc cắt nhỏ nhất,thuận lợicho việc gia công các loại chi tiết nhỏ

3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

Hình 1.3 5 AXIS DECKEL MAHO MACHINING CENTER

Máy phay CNC 5 trục thường được sử dụng trong ngành công nghiệp chế tạo máy, máy sử dụng cấu tạo xoay tròn dùng dao cắt gọt kim loại

Máy được sử dụng trong việc gia công các chi tiết kim loại theo bản vẽ của từng chi tiết gia công

1.1 Giới thiệu về máy may cnc :

Ngày nay, thời trang đã là một lĩnh vực không thể thiếu trong cuộc sống của con người, đi kèm với nó là những xu hướng luôn được cập nhật, những mẫu trang phục mới liên tục được tạo ra, đáp ứng cho hàng tỷ người trên toàn thế giới

Chính vì lẽ đó, chúng ta không thể không nhắc đến lợi ích của những chiếc máy may Hiện nay máy may đã được nâng cấp, ngày càng nhỏ gọn, tiện lợi giúp cho ai cũng có thể sở hữu và tự thiết kế riêng cho mình những bộ quần áo chất lượng, không đụng hàng

Trong ngành may CNC cũng bắt đầu được ứng dụng phục vụ cho nhu cầu của công việc và con người Hệ thống CNC tự đông hóa sẽ giúp cho việc may được hoàn thiện hơn, chính xác hơn, các đường may nhìn đẹp mắt hơn, giúp giảm thiểu tối đa thời

4

chúng em đã chọn máy may CNC JUKI có xuất xứ từ NHẬT BẢN của hãng xản xuất máy

may nổi tiếng JUKI sản xuất và lắp ráp để khảo sát, chỉnh sửa lại, thiết kế và chế tạo bộ cấp

phôi cho máy để làm đề tài tốt nghiệp của chúng em

Sau đây là một vài hình ảnh của máy may CNC :

Hình 1.4 Máy may CNC của JUKI (Nhật Bản)

1.2 Nguyên lý hoạt động :

Nguyên lý hoạt động của máy được viết theo sơ đồ khối như sau :

Sơ đồ 1 : Quá trình khởi động 6

Sơ đồ 2 : Các bước chuẩn bị hoạt động của máy 8

Sơ đồ 3 : Các bước hoạt động máy may 10

Sơ đồ 4 : Thực hiện các công đoạn máy 10

Sơ đồ 5 : Qui trình kiểm tra hoạt động của máy11-13

5

lần may của kim

Điều chỉnh kích thước độ rộng trên bảng điều

khiển và số lần may6

Sao lưu dữ liệu ?

Cho đĩa mềmvào khay đĩa

Đọc dữ liệu và tuỳ chỉnh thông số

cho cụm XY

2

Bật nút khởi động

Sơ đồ 1

6

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

Quay về vị tr í ban đầu

Máy may bắt đầu vị trí home

Khung kẹp dở lênĐèn SẲN SÀNG bật

Máy có quay đúng chiều

Chân vịt trung gian hạ xuống

Đầu máy quay

2

Khung kẹp kẹp xuống

Các bước chuẩn bị cho máy may

Sơ đồ 2

8

Máy có dừng lại do lỗi

“E” hay không ?

Tắt công tắc bộ đánh chỉ suốt

Khung kẹp dở lên

3

1

Khung kẹp đi xướng

Gạt công tắc khoá/mở đầu máy

sang ONChỉ có khung kẹp chyển động

Thực hiện công đoạn may

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

YES

NO

YESNO

Dừng lại

Kết thúc

8

Bật công tắc dừngCắt chỉ

Đầu máy dừngGạt chỉ

Có thay đổi thông số cài đặt hay không ?

Bật công tắc SẴN SÀNG

6

4

Quay về vị trí ban đầu

Đẩy sản phẩmtheo hướng thuận/nghịch

Bật công tắc hướng thuận/nghịch

Ấn công tắc quay về ban đầu

Máy quay về vị trí ban đầu

Chân vịt phụ hạ xuống

7Điều chỉnh kích thước

5

YES NO (Nhảy bước)

YES NO

Mũi may hoạt động ?

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài :

Do nhu cầu đặt hàng của khách hàng đề ra, muốn rút ngắn thời gian sản xuất cắt giảm lượng công nhân dư thừa trong quá trình sản xuất (quá trình cắt dây thun) vì thế nhiệm vụ đề

ra là muốn công ty chế tạo ra một bộ cấp thun tự động nhằm tăng năng suất lao động, độ chính xác trong từng mũi may và hoạt động liên tục trong nhiều giờ thậm chí trong nhiều ngày Thời gian làm việc ngắn, chính xác và hiệu quả

1.4 Tổ chức luận văn :

Nội dung luận văn được tổ chức và sắp xếp vào các chương sau :

Chương 2 : Ý tưởng, thiết kế kết cấu cơ khí của bộ cấp thun

Chương 3 : Xây dựng sơ đồ điện- khí nén, giải thuật điều khiển.

Chương 4 : Quá trình thực nghiệm và đánh giá kết quả.

Chương 5 : Tổng kết.

15

CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ

CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ

Trong chương này sẽ tiến hành phân tích và thiết kế cơ khí dựa trên khảo sát máy mayCNC và chế tạo máy cấp phôi sao cho đảm bảo các yêu cầu về chức năng hoạt động của máy,của các cụm cơ cấu, từ đó triển khai việc chọn phương án gia công lắp ráp máy Đồng thời thiết kế cải tiến hợp lý một số cơ cấu để thỏa mãn khả năng gia công, khả năng điều chỉnh khilắp ráp

2.1 Khảo sát, phân tích kết cấu máy :

Quá trình khảo sát, phân tích kết cấu máy mẫu là giai đoạn đầu tiên, giữ vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng đến kết quả ở giai đoạn thiết kế trong dự án thiết kế lại máy, quá trình khảo sát bao gồm 3 phần:

- Khảo sát kết cấu cơ: phác họa trên giấy kết cấu đơn giản của máy, ghi lại cáckích thước, vị trí tương đối của các bộ phận, cụm cơ cấu

- Khảo sát hệ thống khí nén: thống kê, ghi thông số và đặc điểm các loại van khí,van hơi, xi lanh khí

- Khảo sát hệ thống điện điều khiển: thống kê các khí cụ điện, loại PLC, motorđược sử dụng, loại màn hình điều khiển, nút nhấn, tủ điện, các sensor, …

2.2 Khảo sát máy may CNC, phân tích kết cấu cơ khí của máy cấp phôi :

Hình 2.1 Cấu tạo toàn bộ máy may

16

CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ

Máy may CNC Juki hoạt động theo cơ cấu có một động cơ chạy để cho mũi kim hoạtđộng, bên cạnh đó ưu điểm lớn nhất của của máy may CNC là được điều khiển bằng bo mạchđiện tử, có khả năng điều khiển 2 động cơ Step để thực hiện các thao tác chính xác các cử động dù là nhỏ nhất

Máy may CNC cỏ thể lập trình được kiểu mẫu trên màn hình nhỏ được lắp đặt theo máy,các thông số kỹ thuật được lập trình tạo cho ta các kiểu mẫu mà ta đã chọn

Ví dụ :

Ta nhập thông số là chiều dài : 100

chiều rộng : 100VXL sẽ xữ lý sau đó nó sẽ gửi tín hiệu điều khiển về 2 động cơ STEP,hai động cơ sẽ bắt đầu chạy theo tín hiệu điều khiển của VXL di chuyển cụm X Y sao cho đường may đủ kích thước mà mình đã cài đặt

Hình 2.2 Mũi kim may và bộ kẹp

Mũi kim may thực hiện các động tác lên xuống do một môtơ hoạt động theo nó

Bên cạnh đó bộ kẹp được chế lại để việc kẹp phôi dễ dàng hơn

Kim được chuyển động để thực hiện động tác may bằng bộ truyền động cam và môtơ chính