LỜI NÓI ĐẦU Trong một thế giới hội nhập có rất nhiều cơ hội và không ít thách thức đặt ra để đất nước ta phát triển sâu rộng. Quá trình công nghiệp hóa đất nước phải đi tắt đón đầu để hội nhập bắt kịp xu thế phát triển của thế giới. Trong đó nghành công nghiệp cơ khí nói chung và nghành cơ khí tự động nói riêng có vai trò rất quan trọng nhằm đưa đất nước thoát khỏi nền sản xuất lạc hậu, thủ công để tiến nền sản xuất tự động, nâng cao năng suất và giải phóng sức lao động cho con người. Với một thế giới đang phát triển mạnh trong nhiều lĩnh vực với nhiều thành tựu mà khoa học đạt được thúc đẩy phát triển nền công nghiệp hiện đại hơn. Song cũng không ít thách thức và khó khăn đặt ra. Đứng trước thực tế của nền sản xuất đang đổi mới từng ngày đòi hỏi những kỹ sư, các cán bộ khoa học kỹ thuật phải nghiên cứu để có kiến thức sâu rộng, tiếp thu nhanh các tiến bộ của khoa học kỹ thuật và đổi mới công nghệ bắt nhịp cùng nền sản xuất hiện đại. Đối với sinh viên thì việc tiếp xúc với thực tế sản xuất còn nhiều hạn chế vẫn còn là mới mẽ và gặp nhiều bỡ ngỡ khi ra trường. Vì vậy đồ án môn học điều khiển tự động sẽ là cơ hội tốt để sinh viên nắm bắt và vận dụng kiến thức vào thực tế đồng thời giúp sinh viên sáng tạo, giải quyết mọi vấn đề kỹ thuật trong từng trường hợp cụ thể. Khả năng sáng tạo phát triển tư duy về kỹ thuật sẽ được giải quyết triệt để nhờ vào kiến thức, hiểu biết của từng sinh viên. Với đề tài “ Thiết kế hệ thống cấp phôi và khoan tự động” không những là nhiệm vụ còn cũng cố kiến thức toàn diện của em trước khi ra trường. Trong quá trình hoàn thành đồ án thiết kế với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy ‘Lưu Đức Bình”, cùng với nổ lực của các thành viên trong nhóm đã hoàn thành đồ án này. Do kiến thức vẫn còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn. Đà nẵng Ngày12 tháng 5 năm2015 Sinh viên thực hiện Văn CảnhVăn Chiến MỤC LỤC Lời nói đầu Phần 1. Tổng quan về khoan lỗ tự động. 1.1. Giới thiệu 1.2. Vấn đề nghiên cứu về khoan lỗ tự động. Phần 2. Phân tích chọn phương án thiết kế hệ thống. 2.1. Giới thiệu chung. 2.2. Phân tích chọn phương án truyền động cho đầu dao. 2.2.1. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy lực …. 2.2.2. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy khí nén … 2.2.3. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng vitmeđai ôc… 2.3. Kết luận Phần 3. Xác định các thông số cơ bản. 3.1. Xác định các thông của máy. 3.1.1. Tính chọn phôi. 3.1.2. Tính lực cắt khi khoan. 3.1.3. Vận tốc cắt khi khoan. 3.1.4. Công suất cắt gọt.3.2 Tính lực kẹp chặt phôi khi khoan. 3.3. Tính chon động cơ.Phần 4 . Thiết kế sơ đồ kết cấu và sơ đồ động học máy 4.1. Sơ đồ kết cấu của máy.4.2. Kích thước và vật liệu chế tạo các chi tiết máy. 4.3. Các phần tử khí nén và điện khí nén được sử dụng . 4.3.1. Cơ cấu chấp hành. 4.3.2. Van đảo chiều. 4.3.3. Van tiết lưu. 4.3.4. Rơle trung gian. 4.3.5. Công tắc hành trình. Phần 5 . Thiết kế hệ thống điều khiển và mạch điều khiển. 5.1. Thiết kế mạch điều khiển bằng điện khí nén. 5.2. Mạch điện khí nén. 5.3 .Mạch điều khiển. 5.4. Sơ đồ lắp ráp mạch điện khí nén. Chương 6. An toàn và vận hành máy. 6.1. trước khi làm việc. 6.2. Trong khi lam việc. 6.3. Sau khi làm việc. CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ KHOAN LỖ TỰ ĐỘNG 1.1.GIỚI THIỆU Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạo sản phẩm không còn là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thế giới. Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì các hệ thống gia công này được đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ và vô cùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trong dây chuyền hết sức linh hoạt. Và đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng và có thể dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động của của dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩm khác theo yêu cầu thực tế của thị trường. Quy trình hoạt động của hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên công cấp phôi cho đến nguyên công đóng gói sản phẩm đưa vào kho dữ trữ hay đưa ra thị đều được tự động hóa.Với Việt Nam là một quốc gia có nền công nghiệp đang phát triển, đang cố gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa các công nghệ cao của thế giới. Hiện tại ở nước ta các máy gia công chính xác như NC, CNC … đang dần dần được các công ty, các trung tâm gia công đưa vào để thay thế các máy gia công truyền thống. Do điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất, trình độ con người còn thấp nên các dây chuyền sản xuất tự động công nghệ cao, các dây chuyền gia công tích hợp CIM chưa được sử dụng rộng rãi. Vì vậy, chúng còn tương đối mới mẻ, xa lạ với học sinh, sinh viên cũng như các trung tâm gia công, các công ty chế tạo. Do vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình khoan nhiều lỗ tự động trong cùng một chu trình là cần thiết. Hình 1.9. Máy khoan cần Z3050x20. Bảng 1.2 : Các thông số kỹ thuật của máy khoan cần.ModelZ3040x121 Z3050x161 Z3080x25 Z30125x40Đường kính lỗ lớn nhất Ø40 Ø50 Ø80 Ø125Khoảng cách từ tâm trục chính đến trục đứng350÷1250 mm350÷1600 mm500÷2500 mm600÷4000mmKhoảng cách từ mặt đầu trục chính đến mặt đế bàn gia công350÷1250 mm320÷1220 mm550÷2000 mm750÷2500 mmHành trình trục chính315mm315mm450mm560mmPhạm vi chuyển động của trục chính 25÷2000 rmin25÷2000 rmin 16÷1250 rmin6,3÷800 rminKích thước bàn gia công 500x630 mm 500x630 mm 800x1000 mm800x1250 mmHành trình đầu trục 900 mm 1250 mm 2000 mm 3400 mmĐộng cơ chính 3kw 4kw 7,5kw 18,5kwKích thước ngoài của máy2150x1070x2655 mm2150x1060x2655 mm3730x1400x3825 mm5817x2151x5120 mm 1.2.VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA VIỆC KHOAN LỖ TỰ ĐỘNG Trong quá trình hiện đại hóacông nghiệp hóa đất nước vấn đề tự động hóa sản xuất là một trong những lĩnh vực hang đầu. Sau một thời gian ngắn tìm hiểu về khoan lỗ tự động để tang năng suất, tang độ chính xác,giảm sai số nhiều lần gá đặt và nhằm tăng tính cạnh tranh trên thi trường.thì vịc thiết kế hệ thống khoan nhiều lỗ tự động trong một chu trình là rất cần thiết. Hiện nay ở các nước phát triển về tự động hóa đã sản xuất ra nhiều máy khoan lỗ tự động khác nhau Ví dụ: máy khoan từ tự đông AUTOMAB của BDS sản xuất tại Đức với khả năng tự ăn phôi Thông số kỹ thuật máy:Đường kính cắt được 18~35mmĐộ sâu cắt được : 30mmCông suất động cơ: 1080WĐiện áp : 220V 50 HzHành trình trục chính: 77mmKích thước bán từ: 90x180x48mmTrọng lượng : 17 kgĐầu gắn mũi khoan từ trực tiếpTốc độ: 360 vòngphút + Ưu điểm: Khi làm cần khoan với số lượng lớn và những tấm thép lớn thì người công nhân có thể vận hành nhiều máy cùng một lúc rất tiết kiệm chi phí cho đầu tư. Vì thế sau thời gian đã nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống khoan tự động chúng em quyết định khoan hai lỗ vuông góc tự động nhằm đáp ứng nhu cầu về việc lắp ghép các chi tiết vuông góc với nhau,dẫn dầu vào hệ thống làm việc. PHẦN 2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG2.1. Giới thiệu chung.Lưạ chọn một phương án truyền động hợp lý, phù hợp với điều kiện thực tế sẽ đáp ứng tính công nghệ trong kết cấu đồng thời mang lại hiệu quả và năng suất cao. Máy thiết kế phải thõa mãn được những chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật, có khả năng ứng dụng cao.Một phương án truyền động hợp lý cần thõa mãn các yêu cầu sau.Máy và chi tiết máy phải có kết cấu hợp lý.Tùy theo chức năng và điều kiện làm việc của từng chi tiết máy mà ta chọn vật liệu chế tạo phù hợp, vật liệu phải dễ tìm kiếm có thể sản xuất trong nước.Giá thành chế tạo và lắp đặt là thấp nhất có thể mà vẫn đảm bảo được tính công nghệ và chức năng làm việc của kết cấu máy.Máy thiết kế phải có kết cấu nhỏ gọn, độ tin cậy cao.2.2. Phân tích phương án truyền động cho đầu dao.Dựa vào chuyển động tạo hình để cắt gọt của đầu khoan ta có thể phân tích phương án lựa chọn hợp lý. Chuyển động của mũi khoan khi cắt gọt bao gồm. Chuyển động chạy dao (s) là chuyển động tịnh tiến. chuyển động cắt gọt là chuyển động quay của mũi khoan. 2.2.1. Chuyển động tịnh tiến cho đầu khoan bằng xilanh thủy lực và chuyển động quay của mũi khoan nhờ vào động cơ điện.Ưu điểm của nó:Truyền động với công suất cao và tải trọng lớn, cơ cấu đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao.Dễ thực hiện tự động hóa, có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn, tự động hóa đơn giản kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử chuẩn hóa…Nhược điểm:Tổn thất đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hiệu suất và phạn vi sử dụng.Khó giữ vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính đàn hồi của dầu, khi mới khởi động nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt chất lỏng thay đổi.1Bơm dầu2Van tràn và van an toàn3Bộ ổn tốc4Van đảo chiều 525Piston thủy lực6Van cản7Bộ lọc8Động cơ 19Động cơ 2Hình 2.1. Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động quay.2.2.2. Chuyển động tịnh tiến của đầu khoan bằng xilanh khí nén và chuyển động quay của mũi khoan nhờ động cơ điện.Ưu điểm :Có nguồn khí nén không giới hạn và có thể thải ra môi trường mà không gây ô nhiễm.Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén.Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van…) có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi…Nhược điểm :Lực truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp.Khi tải trọng hệ thống thay đổi thì vận tốc củng thay đổi theo, do khả năng đàn hồi của khí nén lớn.1Van đảo chiều 522Van tiết lưu3Xilanh khí nén4Động cơHình 2.2.sơ đồ khí nén tạo chuyển động quay.2.2.3. chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng vitmeđai ôc, và chuyển động quay của mũi khoan nhờ vào động cơ điện. Ưu điểm của bộ truyền vít đai ốc Bộ truyền vít đai ốc có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành không cao. có kích thước nhỏ gọn, tiện sử dụng. Bộ truyền có khả năng tải cao, làm việc tin cậy. Không gây tiếng ồn. Có tỷ số truyền rất lớn. Tạo ra được lực dọc trục lớn, trong khi chỉ cần đặt lực nhỏ vào tay quay. Có thể thực hiện được di chuyển chậm, chính xác cao. Nhược điểm của bộ truyền vít đai ốc Hiệu suất của bộ truyền rất thấp. Ren bị mòn nhanh, nên tuổi bền không cao, nhất là khi phải làm việc với tốc độ lớn.1Động cơ 12Trục vitme3Động cơ 24Hộp tốc độ1 Động cơ 12Trục vitme3Động cơ 24Hộp tốc độ Hình 2.3. Sơ đồ truyền động bằng trục vitmeđai ôc.2.3 Kết luận. Qua những phân tích ở trên mặc dù cơ cấu truyền động bằng khí nén vẫn có nhược điểm là truyền tải trọng nhỏ nhưng đối với máy khoan thì phạm vi sử dụng và khả năng điều khiển và tự động hóa đơn giản, thiết bị rẻ tiền dễ tìm mua trên thị trường. Có thể ổn định vận tốc bằng thiết bị phản hồi hoặc các phần tử điều chỉnh khác. Mặt khác đối với máy khoan thì vận tốc chạy dao không cần chính xác lắm. Vì vậy đây là phương án tối ưu nhất. PHẦN 3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN3.1. Xác định các thông số của máy.Hình 3.1. sơ đồ khoan lỗ đặc và mỡ rộng lỗ3.1.1. Tính chọn phôi.Chọn phôi hình khối lập phương có tiết diện theo 3 phương: 65x65x65 (mm). Vậy thể tích của phôi là V=274625 (mm¬¬¬¬3). 65 65 65Hình 3.2. kích thước của phôi.3.1.2. Tính lực cắt khi khoan. Tổng lực theo chiều trục tác dụng lên mũi khoan là.: P0 = 2PX + 2Pxn(3.1)Trong thực tế thì 2PX chiếm khoảng 40% P0, 2Pxn chiếm khoảng 57% P0 và còn lại 3% là lực chiều trục trên hai lưỡi cắt phụ.Tổng momen lực đối với trục X (đây là momen xoắn khi cắt) của mũi khoan là.Mx = 2PZ¬¬¬øR + 2PZ R2 (3.2)Hình 3.3. các thành phần lực cắt khi khoan.Nhưng theo công thức thực nghiệm thì ta có :P0 = CPo.Dxp.Syp.Kp (3.3)Mx = CM.DxM.SyM.KM (3.4)Các hệ số CPo, CM , các số mũ xp, yp, xM, yM và các hệ số điều chỉnh lấy theo (cơ sở CGKL). Ta có : P0 = 68.61.0,350,8.0,85 = 150 (KG) Mx= 0,034.61.0,350,7.0,85 = 0,083 (KGmm)Trong đó: CM, xM, yM, xP, yP, CPo . 0,034 1 0,7 1 0,8 68 Tra ở bảng (73) chế độ cắt GCCK.S= 3,88. D0,81s0,94 = 0,35 (mmvòng) ( gia công thép có sb < 60 KGmm2).Chọn đường kính mũi khoan D= 6mm, mũi khoan thép gió.Kp = KM = (sb75)np=0,85 với np= 0,35 tra bảng (113) chế độ cắt GCCK.3.1.3. Vận tốc cắt khi khoan.V = Cv.DZv.Kv¬Tm.tXv.SYv (m phút).Tra sách chế độ cắt GCCK ta có:Theo bảng (33) : Cv = 9,8 , Zv = 0,4, Xv = 0, Yv= 0,51, m= 0,2.Tra bảng (43) : T = 45’, chiều sâu cắt t = D2 = 3 (mm).Bảng (53) :Kmv = 1,25, bảng (71) Knv= 1, bảng (63) Klv = 0,75, bảng (81) Kuv= 1.Kv = Kmv.Knv.Klv.Kuv = 0.94 Vậy vận tốc cắt V = (9,8.60,4.0,94.0,94)450,2.30.0,350,51 = 35,72 (m phút).Số vòng quay trục chính : n= 1000.v π.D = 1000.35,72 π.6 = 1896 (vòngphút).Trong trường hợp này ta chọn : n= 900 (vòngphút) Hình 3.4. Kết cấu của mũi khoan rãnh xoắn.Bảng 3.1. Giá trị của góc 2φ và cho mũi khoan để gia công vật liệu khác nhau. Vật liệu gia công200Thép B 700 Nmm2116 11830Thép B = 700 1000 Nmm212025Thép B > 1000 Nmm212520Thép không gỉ12025Gang116 12025 30Đồng đỏ12534 45Đồng thau13025 30Đồng thanh HB 10013515 20Đồng thanh HB < 1001258 12Hợp kim nhôm130 14035 45Chất dẻo60 1008 12Bạc80 9010 153.1.4. Công suất cắt gọt.N = M.n975 = 0,083.1896975 = 0,16 (KW)So với công suất của máy vẫn làm việc đảm bảo.3.2. Tính lực kẹp chặt phôi khi khoan.Giả sử ta có sơ đồ kẹp chặt chi tiết như hình vẽ .Hình 3.2. Sơ đồ kẹp chặt chi tiết khi khoan.Lực kẹp được tính theo công thức sau: W ≥ K.Mcf.L.Do có trọng lượng của chi tiết thì lực kẹp tổng cộng Wtổng= W+P0+GTrong đó: f : là hệ số ma sát giữa cơ cấu kẹp và chi tiết. (f= 0,1÷0,15).K: hệ số an toàn có thể lấy K= 1,2.Mc: momen cắt Mc= Mx= 0,083 KGmm.P0: lực cắt khi khoan P0= 150 KG.L = 25 mm.Do chi tiết có khối lượng nhỏ nên ta có thể bỏ qua trọng lượng G.Vậy lực kẹp là: Wtổng = (1,2.0,0830,15.25) + 150 = 150,03 KG. PHẦN 4. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT CẤU VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY4.1. Sơ đồ kết cấu của máyMáy khoan thiết kế bao gồm một khối tổng thể được gắn trên bàn :Hệ thống cấp phôi tự động.Cụm chi tiết mang đầu khoan gồm xillanh và động cơ điện.Bàn đỡ chứa xilanh đẩy phôi, gắn hệ thống cấp phôi và các chi tiết khác như van điều khiển, rơle … 1Xylanh đẩy phôi ra2Hệ thống cấp phôi tự động3Xylanh đưa phôi vào4Xylanh kẹp chặc5Hệ thống đầu khoan và động cơ6Xylanh khoan lỗ thứ nhất7Xylanh khoan lỗ thứ hai8Hệ thống đầu khoan và động cơ9Phôi4.2. Kích thước và vật liệu chế tạo các chi tiết máy.Ta chọn kích thước của khung khối máy khoan như hình 4.2. Xylanh hành trình 75mm, 100mm, 150mm, 200mm, đường kính làm việc 20mm. Thanh trượt bi có chiều dài 200mm động cơ 24 V ván ép (gỗ ép) làm mặt bàn. Sử dụng vật liệu nhôm tiết diện hình vuông kích thước 76x25mm, 50x25mm, 25x25mm Mối ghép sử dụng + Đinh tán + Bulong – đai ốc.4. 3.Các phần tử khí nén và điện khí nén được sử dụng4.3.1. Cơ cấu chấp hành. Biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học, ở đây ta dùng xilanh tác dụng 2 chiều.Hình 5.9. Xilanh tác dụng 2 chiều.4.3.2. Van đảo chiều Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3).Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), lúc này nòng van sẽ dịch chuyển về phía phải, cửa (1) nối với của (2) và cửa (3) bị chặn. Trong trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác dụng của lò xo, nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu.Hình 5.10. Nguyên lí hoạt động của van đảo chiều. Ở đây ta sử dụng van đảo chiều 52, tín hiệu tác động là nam châm điện từCửa nối van được kí hiệu như sau:1 Cửa nối với nguồn khí2,4,6…Cửa nối làm việc3,5,7…Cửa xả khí12,14…Cửa nối với tín hiệu điều khiển4.3.3. Van tiết lưu Dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng khí.Hình 5.11. Van tiết lưu 1 chiều.4.3.4. Rơle trung gian4.3.5. Công tắc hành trìnhCông tắc hành trình điện cơ : công tắc hành trình có các loại đó là công tắc thường đóng, công tắc thường mỡ và công tắc chuyển mạch. Công tắc thường mở Công tắc thường đóngHình 5.12. Công tắc hành trình điện cơ.CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN5.1. Thiết kế mạch điều khiển bằng điện khí nén.Ta có biểu đồ trạng thái làm việc như sau :Giản đồ trạng thái: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a 1A a0 b 1B b 0 c 1C c 0 d 1D d 0 e 1E e 0.5.3. Mạch điều khiển. Từ phương trình logic đơn giản (5.1) ta thiết kế được sơ đồ mạch điện điều khiển với phần tử nhớ (Z) là rơle. Hình 5.8. Sơ đồ mạch điện điều khiển. PHẦN 6. AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁYTuổi thọ và hiệu quả sử dụng máy phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp sử dụng và bảo quản máy móc. Nếu tổ chức sử dụng và bảo quản một cách hợp lý, máy có thể làm việc được lâu dài hơn. Do đó việc sử dụng và bảo quản máy, ngoài tính chất kỹ thuật còn có ý nghĩa về kinh tế.Để máy khoan làm việc được an toàn và hiệu quả kinh tế cao đòi hỏi người công nhân vận hành máy phải nghiên cứu kỹ về máy qua bản hướng dẫn vận hành máy, nghĩa là :Biết điều khiển các chức năng của máy một cách thành thạo.Nắm được các kiến thức cơ bản về vật liệu khoan.Bảo quản và sử dụng máy hợp lý.6.1. Trước khi làm việc.Trước khi làm việc người công nhân phải kiểm tra toàn bộ máy, tức là kiểm tra các bộ phận truyền động có làm việc an toàn hay không.Kiểm tra các thiết bị điều khiển.Kiểm ta hệ thống van điều khiển, hệ thống cung cấp khí, đồng hồ đo áp suất, đông cơ..Ấn nút khởi động động cơ, cho máy chạy thử khi chưa có phôi khoan, sau đó kiểm tra lại hệ thống đã làm việc được chưa. Khi đảm bảo các yêu cầu mới được vận hành máy.6.2. Trong khi làm việc.Trong quá trình làm việc người công nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động đúng quy định, phải đặt phôi đúng vị trí trên bàn cấp phôi, phải chú ý tới các vật liệu khoan cho phép cắt, mới tiến hành khoan.Vị trí làm việc phải gọn gàng sạch sẽ tạo điều kiện cho việc thao tác được dễ dàng.Khi phát hiện có sự cố phải dừng máy, ngắt cầu dao chính của máy và báo ngay cho người có trách nhiệm để kiểm ta, sửa chữa.6.3. Sau khi làm việc.Tuổi thọ của máy sẽ được kéo dài thêm và các hỏng hóc sẽ được loại trừ nhờ vào việc bảo dưỡng thường xuyên và đúng lúc.Sau khi nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an toàn.Phải thu dọn phoi và bỏ sản phẩm đúng quy định, lau chùi sạch sẽ bàn máy và xung quanh máy làm việc, lau sạch dầu mỡ..Phải có chu kỳ bảo dưỡng hợp lýĐặc biệt khi ngừng máy để sửa chửa phải treo biển báo. TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí – Trần Xuân Tùy, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải. Khoa cơ khí, Trường đại học bách khoa Đà Nẵng. 2. Giáo trình Điều khiển thủy khí lập trình PLC – Khoa cơ khí, Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng. 3. Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt – Trần Đình Sơn. Khoa cơ khí, Trường đại học bách khoa Đà Nẵng. 4. Giáo trình Chi tiết máy – Nguyễn Văn Yến. Khoa SPKT, trường Đại học bách khoa Đà Nẵng. 5. Giáo trình Hệ thống điều khiển tự động trong lĩnh vực cơ khí – Trần Xuân Tùy. Khoa cơ khí, Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng. 6. Giáo trình Trang bị công nghệ và cấp phôi tự động – Phạm Văn Song, Châu Mạnh Lực. Trường đại học bách khoa Đà Nẵng.
Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình LỜI NÓI ĐẦU Trong một thế giới hội nhập có rất nhiều cơ hội và không ít thách thức đặt ra để đất nước ta phát triển sâu rộng. Quá trình công nghiệp hóa đất nước phải đi tắt đón đầu để hội nhập bắt kịp xu thế phát triển của thế giới. Trong đó nghành công nghiệp cơ khí nói chung và nghành cơ khí tự động nói riêng có vai trò rất quan trọng nhằm đưa đất nước thoát khỏi nền sản xuất lạc hậu, thủ công để tiến nền sản xuất tự động, nâng cao năng suất và giải phóng sức lao động cho con người. Với một thế giới đang phát triển mạnh trong nhiều lĩnh vực với nhiều thành tựu mà khoa học đạt được thúc đẩy phát triển nền công nghiệp hiện đại hơn. Song cũng không ít thách thức và khó khăn đặt ra. Đứng trước thực tế của nền sản xuất đang đổi mới từng ngày đòi hỏi những kỹ sư, các cán bộ khoa học kỹ thuật phải nghiên cứu để có kiến thức sâu rộng, tiếp thu nhanh các tiến bộ của khoa học kỹ thuật và đổi mới công nghệ bắt nhịp cùng nền sản xuất hiện đại. Đối với sinh viên thì việc tiếp xúc với thực tế sản xuất còn nhiều hạn chế vẫn còn là mới mẽ và gặp nhiều bỡ ngỡ khi ra trường. Vì vậy đồ án môn học điều khiển tự động sẽ là cơ hội tốt để sinh viên nắm bắt và vận dụng kiến thức vào thực tế đồng thời giúp sinh viên sáng tạo, giải quyết mọi vấn đề kỹ thuật trong từng trường hợp cụ thể. Khả năng sáng tạo phát triển tư duy về kỹ thuật sẽ được giải quyết triệt để nhờ vào kiến thức, hiểu biết của từng sinh viên. Với đề tài “ Thiết kế hệ thống cấp phôi và khoan tự động” không những là nhiệm vụ còn cũng cố kiến thức toàn diện của em trước khi ra trường. Trong quá trình hoàn thành đồ án thiết kế với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy ‘Lưu Đức Bình”, cùng với nổ lực của các thành viên trong nhóm đã hoàn thành đồ án này. Do kiến thức vẫn còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn. Đà nẵng Ngày12 tháng 5 năm2015 Sinh viên thực hiện Văn Cảnh-Văn Chiến SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình MỤC LỤC Lời nói đầu Phần 1. Tổng quan về khoan lỗ tự động. 1.1. Giới thiệu 1.2. Vấn đề nghiên cứu về khoan lỗ tự động. Phần 2. Phân tích chọn phương án thiết kế hệ thống. 2.1. Giới thiệu chung. 2.2. Phân tích chọn phương án truyền động cho đầu dao. 2.2.1. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy lực …. 2.2.2. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy khí nén … 2.2.3. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng vitme-đai ôc… 2.3. Kết luận Phần 3. Xác định các thông số cơ bản. 3.1. Xác định các thông của máy. 3.1.1. Tính chọn phôi. 3.1.2. Tính lực cắt khi khoan. 3.1.3. Vận tốc cắt khi khoan. 3.1.4. Công suất cắt gọt. 3.2 Tính lực kẹp chặt phôi khi khoan. 3.3. Tính chon động cơ. Phần 4 . Thiết kế sơ đồ kết cấu và sơ đồ động học máy 4.1. Sơ đồ kết cấu của máy. 4.2. Kích thước và vật liệu chế tạo các chi tiết máy. 4.3. Các phần tử khí nén và điện khí nén được sử dụng . 4.3.1. Cơ cấu chấp hành. 4.3.2. Van đảo chiều. 4.3.3. Van tiết lưu. 4.3.4. Rơle trung gian. 4.3.5. Công tắc hành trình. Phần 5 . Thiết kế hệ thống điều khiển và mạch điều khiển. 5.1. Thiết kế mạch điều khiển bằng điện khí nén. SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình 5.2. Mạch điện khí nén. 5.3 .Mạch điều khiển. 5.4. Sơ đồ lắp ráp mạch điện khí nén. Chương 6. An toàn và vận hành máy. 6.1. trước khi làm việc. 6.2. Trong khi lam việc. 6.3. Sau khi làm việc. SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ KHOAN LỖ TỰ ĐỘNG 1.1.GIỚI THIỆU Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạo sản phẩm không còn là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thế giới. Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì các hệ thống gia công này được đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ và vô cùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trong dây chuyền hết sức linh hoạt. Và đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng và có thể dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động của của dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩm khác theo yêu cầu thực tế của thị trường. Quy trình hoạt động của hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên công cấp phôi cho đến nguyên công đóng gói sản phẩm đưa vào kho dữ trữ hay đưa ra thị đều được tự động hóa. Với Việt Nam là một quốc gia có nền công nghiệp đang phát triển, đang cố gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa các công nghệ cao của thế giới. Hiện tại ở nước ta các máy gia công chính xác như NC, CNC … đang dần dần được các công ty, các trung tâm gia công đưa vào để thay thế các máy gia công truyền thống. Do điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất, trình độ con người còn thấp nên các dây chuyền sản xuất tự động công nghệ cao, các dây chuyền gia công tích hợp CIM chưa được sử dụng rộng rãi. Vì vậy, chúng còn tương đối mới mẻ, xa lạ với học sinh, sinh viên cũng như các trung tâm gia công, các công ty chế tạo. Do vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình khoan nhiều lỗ tự động trong cùng một chu trình là cần thiết. SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình Hình 1.9. Máy khoan cần Z3050x20. Bảng 1.2 : Các thông số kỹ thuật của máy khoan cần. Model Z3040x12/1 Z3050x16/1 Z3080x25 Z30125x40 Đường kính lỗ lớn nhất Ø40 Ø50 Ø80 Ø125 Khoảng cách từ tâm trục chính đến trục đứng 350÷1250 mm 350÷1600 mm 500÷2500 mm 600÷4000mm Khoảng cách từ mặt đầu trục chính đến mặt đế bàn gia công 350÷1250 mm 320÷1220 mm 550÷2000 mm 750÷2500 mm Hành trình trục chính 315mm 315mm 450mm 560mm Phạm vi chuyển động của trục chính 25÷2000 r/min 25÷2000 r/min 16÷1250 r/min 6,3÷800 r/min Kích thước bàn gia công 500x630 mm 500x630 mm 800x1000 mm 800x1250 mm Hành trình đầu trục 900 mm 1250 mm 2000 mm 3400 mm Động cơ chính 3kw 4kw 7,5kw 18,5kw Kích thước ngoài của máy 2150x1070x26 55 mm 2150x1060x26 55 mm 3730x1400x38 25 mm 5817x2151x51 20 mm SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình 1.2.VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA VIỆC KHOAN LỖ TỰ ĐỘNG Trong quá trình hiện đại hóa-công nghiệp hóa đất nước vấn đề tự động hóa sản xuất là một trong những lĩnh vực hang đầu. Sau một thời gian ngắn tìm hiểu về khoan lỗ tự động để tang năng suất, tang độ chính xác,giảm sai số nhiều lần gá đặt và nhằm tăng tính cạnh tranh trên thi trường.thì vịc thiết kế hệ thống khoan nhiều lỗ tự động trong một chu trình là rất cần thiết. Hiện nay ở các nước phát triển về tự động hóa đã sản xuất ra nhiều máy khoan lỗ tự động khác nhau Ví dụ: máy khoan từ tự đông AUTOMAB của BDS sản xuất tại Đức với khả năng tự ăn phôi SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình Thông số kỹ thuật máy: Đường kính cắt được 18~35mm Độ sâu cắt được : 30mm Công suất động cơ: 1080W Điện áp : 220V 50 Hz Hành trình trục chính: 77mm Kích thước bán từ: 90x180x48mm Trọng lượng : 17 kg Đầu gắn mũi khoan từ trực tiếp Tốc độ: 360 vòng/phút SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình + Ưu điểm: Khi làm cần khoan với số lượng lớn và những tấm thép lớn thì người công nhân có thể vận hành nhiều máy cùng một lúc rất tiết kiệm chi phí cho đầu tư. Vì thế sau thời gian đã nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống khoan tự động chúng em quyết định khoan hai lỗ vuông góc tự động nhằm đáp ứng nhu cầu về việc lắp ghép các chi tiết vuông góc với nhau,dẫn dầu vào hệ thống làm việc. SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình PHẦN 2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1. Giới thiệu chung. Lưạ chọn một phương án truyền động hợp lý, phù hợp với điều kiện thực tế sẽ đáp ứng tính công nghệ trong kết cấu đồng thời mang lại hiệu quả và năng suất cao. Máy thiết kế phải thõa mãn được những chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật, có khả năng ứng dụng cao. Một phương án truyền động hợp lý cần thõa mãn các yêu cầu sau. - Máy và chi tiết máy phải có kết cấu hợp lý. - Tùy theo chức năng và điều kiện làm việc của từng chi tiết máy mà ta chọn vật liệu chế tạo phù hợp, vật liệu phải dễ tìm kiếm có thể sản xuất trong nước. - Giá thành chế tạo và lắp đặt là thấp nhất có thể mà vẫn đảm bảo được tính công nghệ và chức năng làm việc của kết cấu máy. - Máy thiết kế phải có kết cấu nhỏ gọn, độ tin cậy cao. 2.2. Phân tích phương án truyền động cho đầu dao. Dựa vào chuyển động tạo hình để cắt gọt của đầu khoan ta có thể phân tích phương án lựa chọn hợp lý. Chuyển động của mũi khoan khi cắt gọt bao gồm. - Chuyển động chạy dao (s) là chuyển động tịnh tiến. - chuyển động cắt gọt là chuyển động quay của mũi khoan. 2.2.1. Chuyển động tịnh tiến cho đầu khoan bằng xilanh thủy lực và chuyển động quay của mũi khoan nhờ vào động cơ điện. Ưu điểm của nó: - Truyền động với công suất cao và tải trọng lớn, cơ cấu đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao. - Dễ thực hiện tự động hóa, có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. - Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn, tự động hóa đơn giản kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử chuẩn hóa… Nhược điểm: SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: Lưu Đức Bình - Tổn thất đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hiệu suất và phạn vi sử dụng. - Khó giữ vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính đàn hồi của dầu, khi mới khởi động nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt chất lỏng thay đổi. 1- Bơm dầu 2- Van tràn và van an toàn 3- Bộ ổn tốc 4- Van đảo chiều 5/2 5- Piston thủy lực 6- Van cản 7- Bộ lọc 8- Động cơ 1 9- Động cơ 2 Hình 2.1. Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động quay. 2.2.2. Chuyển động tịnh tiến của đầu khoan bằng xilanh khí nén và chuyển động quay của mũi khoan nhờ động cơ điện. Ưu điểm : - Có nguồn khí nén không giới hạn và có thể thải ra môi trường mà không gây ô nhiễm. - Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén. - Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van…) có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp. - Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi… Nhược điểm : SVTH: Văn Cảnh-Văn Chiến 7 2 6 3 4 5 p 1 P 2 P 0 Q 0 8 9 1 [...]... thy khớ Trn Xuõn Tựy, Trn Minh Chớnh, Trn Ngc Hi Khoa c khớ, Trng i hc bỏch khoa Nng [2] Giỏo trỡnh iu khin thy khớ & lp trỡnh PLC Khoa c khớ, Trng i hc bỏch khoa Nng [3] Nguyờn lý ct v dng c ct Trn ỡnh Sn Khoa c khớ, Trng i hc bỏch khoa Nng [4] Giỏo trỡnh Chi tit mỏy Nguyn Vn Yn Khoa SPKT, trng i hc bỏch khoa Nng [5] Giỏo trỡnh H thng iu khin t ng trong lnh vc c khớ Trn Xuõn Tựy Khoa c khớ, . cho đầu dao. 2.2.1. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy lực …. 2.2.2. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng xilanh thủy khí nén … 2.2.3. Chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng. động cho đầu dao. Dựa vào chuyển động tạo hình để cắt gọt của đầu khoan ta có thể phân tích phương án lựa chọn hợp lý. Chuyển động của mũi khoan khi cắt gọt bao gồm. - Chuyển động chạy dao (s) là. nén 4- Động cơ Hình 2.2.sơ đồ khí nén tạo chuyển động quay. 2.2.3. chuyển động tịnh tiến cho đầu dao bằng vitme-đai ôc, và chuyển động quay của mũi khoan nhờ vào động cơ điện. * Ưu điểm của bộ