Thông tin tài liệu
HỒ VIẾT BÌNH TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (DÙNG CHO SINH VIÊN ĐH, CĐ CÁ C NGÀNH CƠ KHÍ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2004 - Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Lời nói đầu Giáo trình tự động hóa trình sản xuất phục vụ cho môn học tên với thời lượng 30 tiết, nhằm đáp ứng nhu cầu tìm hiểu, phân tích, bảo trì, thiết kế lắp đặt hệ thống tự động hóa lónh vực khí chế tạo ngành công nghiệp liên quan Để học tốt môn học này, học sinh, sinh viên cần học trước môn: điện kỹ thuật, máy cắt kim loại, sở công nghệ chế tạo máy, lý thuyết điều khiển tự động, trang bò điện máy cắt kiến thức thực tế liên quan Cấu tạo giáo trình gồm chương : Chương : Nêu khái niệm liên quan đến tự động hóa Chương : Trình bày tổng thể hệ thống tự động phần tử M n, thiết bò cấu thành nên hệ thống : cảm biến, thiết bò Tđiề u Ckhiể H P huact thiết bò tự động chấp hành Chương giúp bạn thiết Kkế y tđượ am đơn giản u ph S H D ongng cấp phôi tự động, chủ yếu phôi dạng Chương : Giới thiệu© T hệruthố yen rời, cách lựa chọnB,atính n qutoán thiết kế nhằm biến máy bán tự động thành máy tự động Chương : Kiểm tra tự động lónh vực thiếu trình tự động hóa máy trình công nghệ Người học tiếp thu phương pháp kiểm tra tích cực gia công cắt gọt Chương : Một hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh mục đích cao tự động hóa, người học hình dung hệ thống tự động hóa tổng hợp từ lúc cấp liệu sản phẩm chi tiết máy hoàn chỉnh Chương : Hệ thống lắp ráp tự động chi tiết máy thành phận máy hay máy hoàn chỉnh nội dung chương Mặc dù tự động hóa không xa lạ với cần khối lượng kiến thức dễ hiểu phương pháp tiếp cận nhanh chóng Người viết mong nhận góp ý thiết thực, cụ thể đồng nghiệp sinh viên để tàøi liệu có chất lượng Thành phố Hồ Chí Minh Tháng năm 2004 Tác giả Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương KHÁI QUÁT VỀ TỰ ĐỘN G HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.1 Tóm tắt lòch sử phát triển tự động hóa trình sản xuất Đã từ xa xưa, người luô n mơ ước loại máy có khả thay cho trình sản xuất công việc thường nhật khác Vì thế, tự động hóa trình sản xuất lónh vực đặc trưng khoa học kỹ thuật đại kỷ 20, thông tin cấu tự động làm việc không cần có trợ giúp người tồn từ trước công nguyên Các máy tự động học sử dụng Ai Cập cổ Hy Lạp thực múa rối để lôi kéo người theo đạo Trong thời trung cổ người ta biết đến máy tự động khí thực chức người gác cổn g Albert Một đặc điểm chung máy tự động kể chúng ảnh hưởng tới trình sản xuất xã hội thời M Chiếc máy tự động sử dụng côn g tnghiệ P HpC thợ khí T a thumứ người Nga, ông Pônzunôp chế tạo vào năm 1765 Nhờ c nước nồi ymà K am h p u nước Để đo mức nước nồi, giữ cố đònh không phụ thuộc vào lượ ng tiêH u hao D S g n Pônzunô p dùng phao Khi mứ uco nước thay đổi phao tác động lên cửa van, thực © Tr n e y u o nồi Nguyên tắc điều chỉnh cấu sử dụng điều chỉnh lượng nướnc qvà Ba rộng rãi nhiều lónh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, gọi nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp – Giôn Oat Đầu kỷ 19, nhiều cô ng trình có mục đích hoàn thiện cấu điều chỉnh tự động máy nước thực Cuối kỷ 19 cấu điều chỉnh tự động cho tuabin nước bắt đầu xuất Năm 1712 ông Nartôp, thợ khí người Nga chế tạo máy tiện chép hình để tiện chi tiết đònh hình Việc chép hình theo mẫu thực tự động Chuyển động dọc bàn dao bánh – thực Cho đến năm 1798 ông Henry Nanđsley người Anh thay chuyển động bằn g chuyể n động vít me – đai ốc Năm 1873 Spender chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi trục phân phối mang cam đóa cam thùng Năm 1880 nhiều hãng giới Pittler Ludnig Lowe( Đức), RSK(Anh) chế tạo máy tiện rơvônve dùng phôi thép Năm 1887 Đ.G Xtôleoôp chế tạo phần tử cảm quang đầu tiên, phần tử đại quan trọng kỹ thuật tự động hóa Cũng giai đoạn này, sở lý thuyết điều chỉnh điều khiển hệ thống tự động bắt đầu nghiên cứu, phát triển Một nhữn g công trình lónh vực thuộc nhà toán học tiếng P.M Chebưsep Có thể nói, ông tổ phương pháp tính toán kỹ thuật lý thuyết điề u chỉnh hệ thống tự động I.A Vưsnhegratxki, giáo sư toán học tiếng trường đại học công nghệ thực nghiệm Xanh Pêtêcbua Năm 1876 và1877 ông cho đăng công trình “Lý thuyết sở cấu điều chỉnh” “Các cấu điều chỉnh tác động trực tiếp” Các phương pháp đánh giá ổn đònh chất lượng trình độ ông đề xuất dùng tận -5Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Không thể khôn g kể tới đóng góp to lớn nghiệp phát triển lí thuyết điều khiển hệ thống tự động nhà bác học A.Xtôđô người Sec, A.Gurvis người Mỹ, A.K.Makxvell Đ.Paux người Anh , A.M.Lapu nôp người Nga nhiều nhà bác học khác Các thành tựu đạt lónh vực tự động hóa cho phép chế tạo thập kỷ kỷ 20 loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp đường dây tự động liên kết cứng mềm dùng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Cũng khoảng thời gian này, phát triển mạnh mẽ điều khiển học, môn khoa học quy luật chung trình điều khiển truyền tin hệ thống có tổ chức góp phần đẩy mạnh phát triển ứng dụng tự động hóa trình sản xuất vào công nghiệp Trong nhữ ng năm gần đây, nước có công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hóa sản xuất loạt nhỏ Điều phản ánh xu chung nề n kinh tế giới chuyể n từ sản xuất loạt lớn hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ hàn g khối thay đổi Nhờ thành tự u to lớ n công nghệ thông tin lónh vực khoa học khác, ngành công nghiệ p gia công giới năm cuối củaCM kỷ 20 có H P T thay đổi sâu sắc Sự xuất loạt công nghệ mũuianhọ t n kỹ thuật linh hoạt th ymà K (Agile engineering) , hệ thống điều hành sản xuấht aqua n hình (Visual Manufacturing p m u S H Systems) , kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanô cho phép ng D o u r thực tự động hóa toàn phầnnkhô © T ng sản xuất hàng khối mà sản xuất ye u q loạt nhỏ đơn chiếc.BChính thay đổi nhanh sản xuất liên kết chặt chẽ công an nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất loạt thiết bò hệ thống tự động hoá hoàn toàn loại máy điều khiển số, trung tâm gia công, hệ thống điều khiển theo chương trình logic PLC (Programmable logic control), hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing systems), hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh sản phẩm gia công với thời gian chuẩn bò sản xuất nhất, rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt tính thay đổi nhanh sản xuất đại Những thàn h công ban đầu trình liên kết số công nghệ đại khoảng 10, 15 năm vừa qua khẳng đònh xu phát triển Sản xuất trí tuệ kỷ 21 trê n sở thiết bò thông minh Để tiếp cận ứng dụn g dạng sản xuất tiên tiến này, từ hôm nay, phải nghiên cứu , học hỏi chuẩn bò sở vật chất đội ngũ cán kỹ thuật cho Việc bổ sung cải tiến nội dung chương trình đào tạo trường đại học trung tâm nghiê n cứu theo hướng phát triển sản xuất trí tuệ cần thiết 1.2 Một số khái niệm đònh nghóa 1.2.1 Cơ khí hóa Để tạo sản phẩm yêu cầu, trình sản xuất thực việc biến đổi vật chất, lượng thông tin từ dạng sang dạng khác Các trình biế n đổi vật chất thường bao gồm hai dạng sau : -6Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Các trình Các trình phụ Các trình trình liên quan trực tiếp đến việc thay đổi tính chất lí hóa, hình dáng hình học ban đầu phôi liệu để tạo sản phẩm yêu cầu Còn trình phụ trình cần thiết cho trình thực Hầu hết trình sản xuất khí có mục đích cuối làm biến đổi trạng thái lý tính hình dáng hình học ban đầu phôi liệu để tạo chi tiết (sản phẩm yêu cầu ) Trong trình để thực việc biến đổi, tất thiết bò sản xuất khí phải thực hai dạng chuyển động chuyển động chuyển động phụ Trên máy tiện gỗ cổ điển, chuyể n động quay chi tiết chuyển động thực lực đạp chân công nhân Khi thực khí hóa, người ta tiến hành thay lực đạp chân động điện Các chuyển động lại dao công nhân thực bằn g tay Như vậy, khí hóa trình thay tác động bắ pMcủa người HC P T thực trình công nghệ chuyển độ unagt máy Sử dụng y th K khí hóa cho phép nâng cao suất lao động, không thay người am u ph S H D n tiến trình thực chức điều khiển, theo dõnigdiễ uo r T loạt chuyển động phụ trợ nc© quye n a Bn – trình tiện hình 1.1 Chuyển động chuyển Xét ví dụ đơn giả động quay chi tiết chạy dao dao tiện bóc lớp phôi liệu, chuyển động phụ chuyển động chạy dao nhanh tới vò trí ban đầu, gá đặt phôi lên máy trước gia công tháo dỡ sau gia công xong Chi tiết gia công Dao Hình 1.1 Sơ đồ tiện khí hóa Hệ thống nối kết hành động khác chu kì gia công Người thợ phải thực tay chuyển động phụ lùi dao nhanh khỏi bề mặt gia công, đưa dao trở vò trí ban đầu điều chỉnh dao vào vò trí cho chu kì Với ví dụ hình 1.1, sau khí hóa, máy tự thực chuyển động phụ Do để tiếp tục chu kỳ mới, cần có -7Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn tham gia thợ điều khiển Khi áp dụng khí hóa trình sản xuất, việc điều khiển trình người thợ thực 1.2.2 Tự động hó a chu kỳ gia công Để gia công hoàn chỉnh bề mặt hay số bề mặt, phải tiến hành nhiều chu kỳ gia công khác Máy vạn tự động thực nhiệm vụ Tự động hoá chu kỳ gia côn g giai đoạn phát triển sản xuất khí hoá Nó thực phần côn g việc mà khí hóa đảm đương điều khiển thực tự động chuyển độ ng phụ Điều khiển trình sử dụng thông tin để tạo tác động cần thiết tới cấu chấp hành, đảm bảo cho trình vật lí thông tin xảy theo mục đích đònh trước Với nhữn g trình sản xuất côn g nghệ phức tạp, mà số lượng thông số tham gia vào trình lớn có giá trò thay đổi liên tục theo thời gian, khả hoàn thành nhiệm vụ người thợ thực nhiệm vụ điều khiển bò suy giảm đáng kể Vì cần giao nhiệm vụ cho máy M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Dữ liệ u Máy tính Điều khiển Động Hình 1.2 Hình 1.2 Sơ đồ tiện có tự động hóa chu kỳ Ví dụ: máy tiện điều khiển số (hình 1.2) chuyển động phụ máy thực tự động theo chương trình đònh sẵn, chương trình bao gồm nhiều chu kỳ gia côn g hay nhiều đường chuyể n dao khác Con người lúc nhiệm vụ gá đặt phôi, khởi động theo dõi trình làm việc chúng Tuy nhiên, sau gia công xong chi tiết máy ngừng hoạt động thân lấy phôi để tiếp tục gia công chi tiết tiếp theo, máy tạm gọi máy bán tự động Trong giai đoạn sản xuất tự động hóa, nhu cầu điều kiện sản xuất, khả thiết bò, trình sản xuất thường thực theo phương pháp tự động hóa phần Tự động hóa phần tự động hóa số chuyển động hay thao tác đó, mà thao tác cần nhanh nhạy xác, thao tác lại thực tay -8Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 1.2.3 Tự động hó a máy Với máy bán tự động kể trên, muốn chuyển sang gia công chi tiết mới, ngưới phải giúp máy tháo chi tiết gá đặt phôi Mức độ cao tự động hóa máy trang bò hệ thống cấp phôi cho máy Hệ thống tự động tháo chi tiết máy gia công xong thay phôi mới, đồng thời khởi động chu kỳ gia công chi tiết Phễu cấp phôi u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 1.3 Máy tiện tự động Hình 1.3 máy tiện tự động, bỏ vào phễu cấp phôi số lượng phôi đủ lớn, máy tự động gia công hết chi tiết đến chi tiết khác mà không cần tác động trực tiếp công nhân Sự đời kỹ thuật số năm 1955-1956 giúp cho tự động hóa phát triển lên trình độ Các máy NC, CNC MRP (Manufacturing Resourees Planning) đời giai đoạn đặt móng cho xuất năm 1985-1990 hình thức sản xuất – sản xuất tích hợp Trong sản xuất tích hợp (đôi gọi tự động hóa toàn phần), toàn công đoạn nguyên công trình sản xuất, từ phôi liệu tới công đoạn kết thúc kiểm tra, đóng gói v.v , tự độn g hóa 1.2.4 Khoa học tự động hóa Khoa học tự động hóa lónh vực khoa học kỹ thuật Nó bao gồm sở lý thuyết, nguyên tắc sử dụng thiết lập hệ thống điều khiển kiểm tra tự động trình khác để đạt mục đích cuối cùn g mà khôn g cần tới tham gia trực tiếp người -9Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Khoa học tự động hóa cấu thành từ nhiều môn học khác lý thuyết điều khiển tự động ; Lý thuyết mô hình hóa, mô phân tích hệ thống; Điều khiển học; Lý thuyết tối ưu; Lý thuyết truyền tin; Kỹ thuật lập trình v v.Tự động hóa trình sản xuất hướng phát triển khoa học tự động hóa Sự phát triển gắn liền với khoa học liên quan 1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính (CAD-CAM) Với xuất máy điều khiển số, phát triển cao công nghệ thông tin công nghệ máy tính, việc chuẩn bò điề u hành sản xuất thời gian gần có thay đổi Khâu chuẩn bò thiết kế tự động hóa nhờ hệ thống thiết kế tự động có trợ giúp máy tính ( CAD-Computer Aided Design ) Nhờ trang thiết bò tính toán thiết kế máy tính, hình đồ họa, bút vẽ, máy vẽ (Plotter), phần mềm chuyên dùng (Matlab, Catia, CAD) cho phép tạo mô hình sản phẩm không gian ba chiều, thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá sửa đổi nhanh chóng trực tiếp hình Các vẽ CAD lưu giữ , nhân gọi lúc Điều cho phép tiết kiệm nhiều thời gian, vật liệu chi phí khác giai đoạn thiết kế ban đầu trước đưa vào sản xuất M HC P T uat Khâu điều hành chế tạo sản phẩm cũn g tự độ y nthg hóa nhờ hệ thống điều hành K trình chế tạo tự động có trợ giúpSu củ phaammáy tính CAM (Computer Aided H D Manufacturing) CAM rmộ uont g phần hệ CIM (Computer Integrated T enp ©trên sở sử dụng máy tính công nghệ máy tính để Manufacturing) thiế qut ylậ n a thực tất cônBg đoạn trình sản xuất, chế tạo sản phẩm lập kế hoạch sản xuất, thiết kế qui trình công nghệ gia công, quản lý điều hành trình chế tạo kiểm tra chất lượng sản phẩm v v CAM lónh vực cần hỗ trợ nhiều công nghệ kỹ thuật liên quan kỹ thuật CAPP ( Computer Aided Process Planning, công nghệ nhóm GT (Group Technology), kỹ thuật gia công liên kết LAN (Local – Area Network), FMS v…v Do CAM cho phép thực tự động việc lập kế hoạch, điều khiển, hiệu chỉnh kiểm tra nguyên công toàn trình gia công chế tạo sản phẩm, nên dễ dàng kết hợp với hệ thố ng CAD, tạo phương thức sản xuất tiên tiến, hệ thống thiết kế chế tạo tự động có trợ giúp máy tính CIM 1.2.6 Hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM) Hai công nghệ tiên tiến CAD CAM có liên quan chặt chẽ đến hình thành hệ thốn g thiết kế chế tạo tự động có trợ giúp máy tính (CAD /CAM) nối kết hệ CAD với hệ CAM Hệ thống tích hợp CAD/CAM gọi hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM) Các trình sản xuất thực hệ thống gọi trình sản xuất tích hợp Trong hệ thống sản xuất tích hợp, chức thiết kế chế tạo gắn kết nhau, hỗ trợ nhau, cho phép tạo sản phẩm nhanh chóng qui trình sản xuất linh hoạt hiệu Các thiết bò sản xuất tự động máy riêng biệt kết nối với thiết bò truyền tải thông tin tạo thành hệ thống nhất, cho phép khép kín chu trình gia công, chế tạo sản phẩm 1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) - 10 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing Systems) hệ thống bao gồm thiết bò gia công máy điều khiển số, trung tâm gia công, thiết bò gá lắp, tháo dỡ chi tiết dụng cụ tự động, hệ thống cấu đònh hướng chi tiết tự động trình gia công, cấu kiểm tra tự động, cấu vận chuyển tự động, cấu cấp phát dụng cụ tự động, hệ thống điều khiển.v…v thiết kế theo nguyên tắc môđun điều khiển máy tính hệ thống máy tính Trong chừng mực Các thiết bò gia công Robot Đường vậ n chuyển phôi u DH S g n ruo K pham Đường M HCROBOT P T uat y th ©T yen u q BanHình 1.4 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS coi CIM nhỏ Nó thiết kế để làm đầy khoảng trống đường dây tự động dùng sản xuất hàng khối nhóm máy CNC Nó cho phé p chuyển đổi nhanh sản xuất thay đổi sản phẩm với chi phí thời gian tiền bạc nhỏ Theo cấu trúc, hệ thống sản xuất linh hoạt chia thành cấp độ như: Máy linh hoạt, môđun sản xuất linh hoạt, dây chuyền sản xuất linh hoạt, phân xưởng sản xuất linh hoạt nhà máy sản xuất linh hoạt Trên hình 1-4 mô tả dây chuyền tự động linh hoạt hóa nhờ ROBOT tháo chi tiết cấp phôi cho máy 1.2.8 Rôbốt công nghiệp Một lónh vực quan trọng sản xuất trí tuệ rôbốt công nghòêp Rôbốt thiết bò tự động đa chức lập trình cho nhiều công việc điều khiển máy tính Một phận chức rôbốt hệ thống điều khiển, có nhiệm vụ xử lý thông tin nhận để tạo chuỗi lệnh cần thiết Hệ thống điều khiển coi kho chứa trung chuyển liệu ta sử dụng cho công việc khác Các rôbốt thường trang bò hệ thống điều khiển thích nghi, hệ thống điều khiển theo chương trình lôgic PLC (Programmable Logic Control), hệ thống cảm biến để thực chức nghe, nhìn, cảm giác, ngửi v v Vì chúng sử dụng hầu hết lónh vực y tế, dòch vụ, gia công, lắp ráp, lónh vực khác mà máy tự động thông thường - 11 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn thực được.Trong nhữn g trường hợp yêu cầu vận tốc xử lý tình nhanh, xác, lựa chọn tìm kiếm gỉai pháp nhiều phương án, yêu cầu khả suy nghó lôgic phán đoán tình theo bối cảnh sử dụng rôbốt cho hiệu cao Rôbốt thiết bò đáp ứng đặc tính thay đổi nhanh linh hoạt sản xuất đại, mở rộng đáng kể chức thiết bò trình sản xuất với hiệu cao Nghiên cứu, phát triển ứng dụng hệ thống Trí tuệ nhân tạo thiết kế chế tạo hệ rôbôt thông minh xu hướng triển vọng công nghệ robot Các rôbôt thông minh có khả mô lại đặc tính thường thấy xử người học tập, suy luận, giải vấn đề v v Rôbôt thông minh ứng dụng rộng rãi lónh vực mà có chuyên gia giỏi thực khám bệnh, đóng phim, chơi nhạc, huấn luyện vận động viên bóng bàn, bóng đá, cờ tướng, cờ vua v…v Sử dụng rôbôt điều khiển qua vệ tinh nối mạng cho phép thu hẹp hòa nhập không gian làm việc, tiến tới thiết lập sản xuất toàn cầu Để đáp ứng đòi hỏi sản xuất trí tuệ tính linh hoạt, tính tối ưu, vận tốc xử lý tình huống, công nghệ rôbôt tương lai phải giải hàn g loạt vấn đề liên quan đến M HClý xử cấu trúc dẫn động, độ tin cậy, khả tiếp nhận thông tin hệ P T at u h t thống cảm biến, tính vạn ngôn ngữ lập trình y kiểu mới, tính linh hoạt kết am K h p u cấu nhiều vấn đề khác DH S g n ruo © Tđộ 1.3 Vai trò ý nghóa củ a tự ng hóa trình sản xuất n e y qu n a B Tự động hóa trình sản xuất cho phép giảm giá thành nân g cao suất lao động Trong thời đại, trình sản xuất điều khiển theo qui luật kinh tế Có thể nói giá thành yếu tố quan trọng xác đònh nhu cầu phát triển tự động hóa Không sản phẩm cạnh tranh giá thành sản phẩm cao sản phẩm loại, có tính tương đương với hãng khác Trong bối cảnh kinh tế phải đối phó với tượng lạm phát, chi phí cho vật tư, lao độn g, quảng cáo bán hàng ngày tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặt khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm làm tăng mức độ phức tạp trình gia công Khối lượng công việc đơn giản cho phép trả lương thấp giảm nhiều Chi phí cho đào tạo công nhân đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bò tăng theo Đây động lực mạnh kích thích phát triển tự động hóa Tự động hóa trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các trình sản xuất sử dụng nhiều lao động sống dễ ổn đònh giấc, chất lượng gia công suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành quản lý sản xuất Các trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ nhược điểm trê n Đồng thời tự động hóa thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc công nhân, khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp lặp lại nhàm chán, khắc phục dần khác lao động trí óc lao động chân tay Tự động hóa trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất đại Với loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ năm) - 12 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH LẮP RÁP 6.1 Khái niệm trình lắp ráp tự động Lắp ráp khâu cuối trình sản xuất, trình lắp ráp liên kết chi tiết, đơn vò lắp ráp với nhau, hình thành sản phẩm Chất lượng sản phẩm phụ thuộc cách đáng kể vào chất lượng lắp ráp So với trình gia công cắt gọt trình lắp ráp tự động hóa chậm nhiều tỷ lệ côn g lắp ráp so với công chế tạo ngày cao Sở dó lắp ráp trình phức tạp, việc nghiê n cứu thiết kế chế tạo nhữ ng máy tự động lắp ráp khó khăn nhiều so với máy gia công Để việc lắp ráp tự động tiến hành trôi chảy có hiệu cao, phải nâng cao tính công nghệ lắp ráp, phân chia sản phẩm thành đơn vò lắp ráp độc lập với số lượng chi tiết tối ưu, có hình dạng kích thước thuận tiện cho việc đònh hướng tương đối đònh vò vò trí lắp ráp M HC P T t thpuaráp chủ yếu liên quan đến Những công việc thực nguyên cônKgy lắ am phlắ việc di chuyển tương đối chi tiết đơn p Các động tác thực u vò S H D ng tiế trình lắp ráp bao gồm: đònh hướng cárcuochi t, nạp chi tiết, dẫn hướng xác, đònh ©T vò, kẹp chặt, vận chuyển Việ thực hàng loạt chuyển động liên quan với ycen u q Banng thiết bò phức tạp gặp khó khăn vấn đề cô ng nghệ dẫn tới việc chế tạo nhữ thiết kế; chẳng hạn vấn đề đònh hướng tay máy chi tiết, đặt chi tiết lên đồ gá cách xác Để giải vấn đề trên, máy tự động lắp ráp phải có thiết bò so sánh thiết bò đònh hướng Việc xác đònh độ xác lắp ráp kiểm tra độ xác mối ghép thực nhữn g thiết bò kiểm tra tự động Ngoài việc tự động hóa lắp, trình lắp ráp tự động thực nguyên côn g chuẩn bò sau: rửa sấy chi tiết, kiểm tra, phân loại Những nguyên công phụ: kiểm tra chi tiết trước lắp, chia nhóm tách chiếc, vận chuyển đến thiết bò lắp ráp Những nguyên công sau lắp ráp: thử , chạy rà, điều chỉnh, bao gói, làm kín, đếm kiểm kê Những nguyên công chuẩn bò, nguyên công phụ, nguyên cô ng sau lắp ráp phần cấu thành việc tự động hóa toàn trình sản xuất liên quan đến việc tự động hóa trình lắp ráp 6.2 Đònh vò liên kết chi tiết lắp ráp tự động 6.2.1 Đònh vò chi tiết lắp ráp tự động Các chi tiết trình lắp ráp tự động phải đặt vò trí cho chúng lắp ráp dễ dàng với chi tiết khác kích thước nằm phạm vi dung sai cho phép Đây nhiệm vụ quan trọng lắp ráp tự động Có hai phương pháp tính toán thực đònh vò tương đối chi tiết : đònh vò cứng tự đònh vò - 138 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 1- Đònh vò cứng Trên hình 6.1 làvò trí trục bạc trước thực lắp ráp phương pháp đònh vò cứng Trục kẹp vào mặt tì bạc kẹp vào mặt tì khác Khoảng cách mặt tì h Trong trình lắp ráp xuất hiện tượng, điểm a trục chồm qua mép lỗ bạc (vượt điểm b, hình 6.1c) Khi di chuyển xuống, trục tỳ vào mặt đầu lỗ làm cho trình lắp ráp không thực Cần nhấn mạnh rằng, tượng xảy trục bạc chế tạo phạm vi dung sai, nghóa kích thước db trục nhỏ kích thước d0 lỗ, trục dễ dàng chui vào M HC P T d) lỗ lắp ráp phương pháp thủ công huat t y K Khi lắp ráp tự động, nguyên nhân pham u S độ khô ng đồng tâm mặt vớgiDH Hình 6.1 Đònh vò tương đối trục bạc n Truoquá mặt nhiều yếu tố c , mà © n ye n qnu Do đó, chi tiết dùng lắp ráp tự động phải có trình lắp ráp không thựcBahiệ yêu cầu độ xác chặt chẽ Xét điều kiện lắp ráp trục bạc đònh vò cứng Bạc đưa từ lên, trục đưa từ xuố ng Bạc có đường kính D, dung sai H Do đường kính bạc thay đổi từ DM tới D Lỗ có đườn g kính d dung sai b, nên dường kính lỗ thay đổi từ d 0M tới d 0 e độ lệch tâm lỗ với đườn g kính bạc Các mặt tỳ cố đònh bạc trục bố trí từ hai phía đối diện hình (6.1c) phía hình (6.1d) Cần lưu ý rằng, phương án hình (6.1d) thuận lợi lắp dặt cấu dẫn đẩy đầu lắp ráp Vò trí giới hạn điểm bên phải a lỗ xuất bạc có đường kính DM đường kính lỗ d0M bé nhất, độ lệch tâm e đạt giá trò lớn nằm lệch phía bên trái so với đường tâm bạc (hình 6.1a) Với điều kiện khoảng cách tính từ mặt tỳ cố đònh bạc tới điểm cạch bên phải a lỗ (hình 6.1a) có giá trò : h DM DM d OM D d OM M e 2 (6.1) Khi mặt tỳ bố trí theo phương án hình 6.1c, để trình lắp ráp tự động thực được, khoảng cách từ mặt tỳ cố đònh trục tới mặt tỳ cố đònh bạc phải có giá trò h Nếu mặt tỳ trục nằm bên phải điểm a (hình 6.1a), trục di chuyển xuống chạm vào mặt đầu bạc Vò trí giới hạn phải điểm cạnh bên trái b lỗ vò trí ứng với bạc có đường kính lớn D; lỗ bạc có đường kính nhỏ d 0M, độ lệch tâm e đạt - 139 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn giá trò lớn nằm lệch phía bên phải so với đường tâm bạc (h 6.1c) Khoảng cách mặt tỳ cố đònh bạc tới điểm giới hạn phải mép trái lỗ là: h1 D d OM e (6.2) Khi mặt tỳ phân bố phía (h 6.1d), khoản g cách chúng phải có giá trò h1 Khoảng khô ng gian hai điểm avà b [ hình 6.1a,b] khoảng tự kích thước bạc nằm phạm vi dung sai cho phép Do đó, trục có kích thước đường kính d b không lớn giá trò ab, khoảng cách mặt tì có gía trò giá trò tính toán theo công thức [6.1] [6.2}, trình lắp ráp tự động trục bạc thực Xuất phát từ phép tính hình học đại số dễ dàng tìm công thức bảo đảm điều kiện lắp ghép: H 2e (6.3) min – khe hở bé cho phép mối lắp, min = dOM H–CdMO P at T u h t Nếu dung sai chi tiết lắp ráp không đápKù ng công thức (6.3), để có hatmbuộc phải vát mép, độ lớn vát thể thực trình lắp ráp, chiHtiế ut pbắ S D ngdo mép xác đònh từ điều kiện lắp Trárupotự theo công thức sau đây: © n e y qu Ban c H 2e (6.4) Trong thực tế, toán đònh vò tương đối chi tiết lắp ráp toán không gian nhiều chiều, dòch chuyển theo trục tọa độ tồn tượng quay quanh vài trục tọa độ hình (6.2a) chi tiết chế tạo xác, mặt chuẩn chế tạo bò sai lệch (hình 6.2b) Các sai lệch độ nghiêng đường tâm loại bỏ nhờ chuyển động tự hai chi tiết lắp ráp, ví dụ, hình 6.2c,d Việc đònh vò tự động chi tiết có ren cần đặc biệt quan tâm dễ xảy tượng đứt, hỏng ren lắp ráp tự động Sơ đồ lắp ráp tự động mối lắp ren mô tả hình 6.3 Hình 6.2 Khả xảy độ nghiên g lắp - 140 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Đai ốc đònh vò tâm vò trí lắp ráp cấu đàn hồi, cò n vít giữ u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q n Đònh vò chi tiết lắp mối lắp ren Hình Ba6.3 cấu đònh vò Cơ cấu đònh tâm cấu đònh vò lắp đặt đồng tâm với sai số cho phép Trên sơ đồ ta thấy độ dòch chuyển đường tâm chi tiết lắp ráp (hình 6.3a) khâu khép kín chuỗi sai số đònh vò I = I1 + I2 + I3 Trong : I1 – độ không đồng tâm cấu đònh vò đònh hướng; I2 – lượng dòch chuyển lớn tâm vít so với tâm cấu đònh vò tính theo cô ng thức sau: I2 Trong đó: b b p 2 (6.5) b – khe hở yê u cầu cấu đònh vò với vít; b – dung sai đường kính vít; 0p – dung sai đường kính lỗ cấu đònh vò; I3 - Lượng dòch chuyển lớn tâm đai ốc so với tâm cấu đònh vò, tính theo công thức sau: I3 r r 2 - 141 - Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn (6.6) Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trong : r – khe hở yêu cầu lỗ đai ốc chốt đònh vò; r – dung sai đường kính lỗ đai ốc; - dung sai chế tạo chốt đònh vò Lượng dòch chuyển lớn cho phé p đườn g tâm mặt lắp ghép mối lắp ren (không tính tới độ nghiêng đườn g tâm) theo điều kiện khôn g xuất tượng lẹm (cắt chân ren) xác đònh theo công thức: I1 + I2 + I3 = 0,325.P (6.7) Với P bước ren Hình 6.3b tượng cắt chân ren Góc nghiêng giới hạn xuất cắt chân ren max (hình 6.3c) xác đònh từ công thức thực nghiệm sau : tg m Trong đó: P 0,5. cp tg 30 d d1 d-đường kính ren; 0,5.P d (6.8) M P HC uat T dcp-đường kính trung bình ren; h Ky t m a h d1-đườ ng kính ren; Su p H D ng cp-dung sai đườ Trnugo kính trung bình ren; © n uye an q sai đường kính ren 1B-dung 2- Tự đònh vò : Do nhược điểm phương pháp đònh vò cứng, phương pháp tự đònh vò lắp ráp tự động nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Theo phương pháp này, chi tiết kẹp cố đònh, chi tiết lại có khả dòch chuyể n tự không gian mức độ đònh Do lắp ráp, có khả tự đònh vò theo mặt lắp ghép chi tiết cố đònh Ví dụ hình 6.4a sơ đồ tự đònh vò đơn giản Khi cam có prôphin hình sóng quay làm cho chi tiết lắp ráp dao động tự rơi Hình 6.4 Lắp ráp theo phương pháp tự tìm kiếm vào lỗ lắp bạc kẹp cố đònh đồ gá lắp ráp - 142 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 6.4b cấu tự đònh vò dựa nguyên lý rung động Hai nam châm điện bố trí vuông góc với có phần thân cố đònh lắp cứng với thân cố đònh đồ gá lắp ráp Phần di động nam châm gắn vào cấu chấp hành đồ gá Trên cấu chấp hành có chi tiết lắp ráp Cơ cấu chấp hành có khả dòch chuyển theo hai phương tác động nam châm trở vò trí cân nhờ lò xo Chi tiết lắp ráp lại có chyển động theo phương vuô ng góc với mặt phẳng vẽ Khi mạch điều khiển cấp nguồn điện có pha lệch 900, cấu chấp hành có chuyển động theo quỹ đạo trò n elíp, tạo điều kiện cho trình lắp ráp xảy dễ dàng Hình 6.4c d cấu tự đònh vò có cụm công tác di động Để tạo cho đầu lắp ráp có chuyển động yêu cầu, rãnh thân người ta lắp đòn Thanh đòn có khả quay quanh chốt di động có tâm O Một đầu cuả đòn gắn với cấu tạo chuyển động đònh hướng 1, đầu gắn với đồ gá lắp ráp 4, trê n có chi tiết cần lắp Tuỳ thuộc vào dạng chuyển động cấu tạo chuyển động đònh hướn g, quỹ đạo chuyển độ ng đồ gá có dạng xoắn ốc (hình 6.6c) quay (hình 6.6d) Hình 6.5 cấu lắp ráp tự động thiết kế theo nguyêCnMtắc tự đònh vò H TP t a u Quá trình đònh vò h Ky t m a h đồ gá thực Su p H D qua hai giai đoạn ng Truo © n Đầu tiên chi tiết lắp quye an ráp đònh vò sơ Bbộ cách đẩy sát vào mặt tỳ (hình 6.5a) Sau lực lắp ráp PLR dòch chuyển chi tiết theo phương lắp ráp với chi tiết cụm lắp ráp Nếu chi tiết gặp cản trở trình đònh vò sơ chưa xác có sai số 0, chi tiết đònh vò lần cuối nhờ mặt côn đònh vò Hình 6.5 Đầu lắp hoạt động theo nguyên tắc tự đònh vò Tại điểm tiếp xúc K chi tiết xuất lực P0 làm cho chi tiết dòch chuyển theo phương cần thiết để thực lắp ráp Đồ gá tự lựa lắp đặt trạng thái cân trung tâm so với cửa sổ chắn nhờ lò xo bố trí hướn g tâm (hình 6.5b) Khi gá đặt sơ chi tiết lên vò trí lắp ráp máy tự động, bề mặt lắp ghép phải nằm trườ ng tìm kiếm A, nghóa vùng di chuyển đồ gá tự lựa Giá trò tối thiểu trường tìm kiếm Amin biểu diễn hình 6.5c Có thể thay đổi giá trò trường tìm kiếm bằn g cách điều chỉnh lại cấu Giá trò trườn g tìm kiếm A xác đònh theo công thức sau: - 143 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn A > 0; với 0 = C + H Trong đó: (6.9) 0 – sai số đònh hướng tổn g cộng (hình 6.5a) chi tiết cố đònh (mm); C – độ xác đònh hướng sơ chi tiết cố đònh (mm); H – sai số chế tạo chi tiết cố đònh (mm); Thời gian đònh vò xác đònh theo công thức : t Ở đây: A an (6.10) n – số dao động phút; a – biên độ dao động chọn nửa khe hở yêu cầu 3 (hình 6.5c) mối lắp (nếu chi tiết vát mép, đònh lượng tăng) Nếu khe hở mối lắp bé, để thực lắp ráp tự động, yêu cầu độ xác trình đònh vò cao, thiết bò lắp ráp phải chế tạo xác Lắp ráp tự động HCM P atc T khó khăn thực mối lắp mà trongysố hucá t K bề mặt lắp ghép mặt chuẩn ổn ònh tin cậy pham S DH tiết có hình dạng Hiện tượng thường xảy với cá c gchi n o u r ©T không cân xứng, ngắn chưa yenqua gia công v…v Công nghiệp u q n p trường hợp Lắp ráp theo chế tạo dụng cụ thườngBagặ phương pháp tự đònh vò phù hợp cho mối ghép vừa nêu Tuy phương pháp lắp ráp tự đònh vò vừa nêu có nhược điểm trình tìm kiếm làm trùng tâm chi tiết lắp ghép hoàn toàn mang tính ngẫu nhiê n, độ tin cậy khô ng cao Có nhiều phương pháp lắp ráp mà trình làm trùng tâm chi tiết lắp ghép thực nhờ chuyển động có chủ đònh theo quỹ đạo ngắn O 1O2 (hình 6.6a) Hình chiếu đường tâm trục O1 hệ tọa độ chiều đặc trưng đoạn l tạo với trục x góc Hình 6.6 Hình 6.6b sơ đồ lắp ráp dựa nguyê n lý khí động học Nếu đưa dòng khí nén với áp lực đònh qua lỗ từ lên tạo lực R có tác dụng đònh tâm trục với lỗ theo phương O1 O2 Lực tính theo công thức : v2 R SL Với: SL – diện tích mặt cắt ngang trục , SL= LH H – chiều dài dây cung (mn); L – Chiều dài đường sinh trục - 144 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn (6.11) Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 6.2.2 Các phương pháp cấu đònh vò có chủ đích lắp ráp Sử dụng đònh vò cứng làm cho trình lắp ráp khó khăn, độ tin cậy trình đònh vò thấp Do vậy, phương pháp tự đònh vò nghiên cứu phát triển mạnh mẽ Khi lắp ráp phương pháp này, có chi tiết đònh vò kẹp chặt mặt chuẩn cố đònh, chi tiết thứ hai có khả di chuyển tự khoảng không gian đònh Trong trình lắp ráp sản phẩm, phải loại bỏ độ không đồng tâm đường tâm chi tiết lắp ráp Độ không đồng tâm giới hạn vùng đònh loại bỏ nhờ chuyển độ ng tìm kiếm chi tiết tự Do đườn g tâm chi tiết vùng tìm kiếm có vò trí ngẫu nhiên, nên chuyển động tìm kiếm tuân thủ theo quy luật xác suất Do vậy, điều kiện lắp ráp không ổn đònh dẫn tới độ tin cậy trình lắp ráp thấp Tuy nhiên, thực số điều kiện phối hợp đònh, lắp ráp mà không cần trình tìm kiếm kể Chúng ta nghiê n cứu điều kiện Sau lấy khỏi cấu cấp phôi tự động, chi tiết đưa vào cấu đònh vò kẹp chặt Vò trí chi tiết không gian thông thường bò dòch chuyển mặt phẳng XOY hình 6-7 M HC P T uat Coi trục cấu cầm nắm tay máy y th K bạc cấu đònh vò cố đònh có vò trí pham unhư S H g Dng song hình 6.9 Giả sử đường tâm củ uaonchú r T n © ng tâm trục song với nhau, hình chiếu củ aườ quy n a B trí tương đối so với gốc tọa XOY điểm O1 có vò độ O theo bán kính vec tơ r1 , vò trí hình chiếu O2 đường tâm bạc mặt phẳng biểu thò véctơ r2 Độ lệch tâm O1 O2 bán kính vectơ e O1O2 Để đònh vò chi tiết xác cần đảm bảo điều kiện e O1O2 , nghóa tâm O1 O2 phải trùng Trong thực tế, vò trí O1 O2 xác Hình 6.7 Vò trí tương đối đònh thông qua độ lớn vécto e góc tạo với chi tiết lắp ráp cấu trục OY phụ thuộc vào nhiều yếu tố không kẹp trước lắp : 1-Trục; 2-Bạc thể xác đònh xác Nế u tiến hành dòch chuyển điểm O1 tới O2 theo đường ngắn O1 O2, ta loại bỏ trình tìm kiếm Quá trình dòch chuyển hai chi tiết thực đồng thời Để thực chuyể n độn g này, thiết bò phải có giải pháp thiết kế tương ứng Ngoài ra, phải có thêm cấu kiểm tra cấu chấp hành Cơ cấu kiểm tra xác đònh gía trò dòch chuyển tạo lệnh cần thiết để loại bỏ độ không đồng tâm tác động cấu chấp hành Như vậy, thàn h phần cấu đònh vò phải có chuyể n động truyền trung gian, ví dụ, hệ khuyếch đại rơle.v v…để bảo đảm cho chi tiết có vò trí yêu cầu trước lắp ráp - 145 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Đònh vò có chủ đích thực theo ba phương án Trong phương án thứ nhất, cấu kiểm tra tìm giá trò tuyệt đối e góc (hình 6.9) lệnh cho cấu chấp hành thực dòch chuyển Sau thực dòch chuyển , cấu chấp hành cố đònh chi tiết vò trí yêu cầu Trong phương án thứ hai, cấu đònh vò xác đònh giá trò tuyệt đối e, cấu chấp hành dòch chuyển trục tới điểm đường tròn có bán kính O1O2 , sau thực chuyển động quay theo đườn g tròn để tìm kiếm điểm O2 Trong phương án thứ ba cấu kiểm tra xác đònh góc , sau phát lệnh cho cấu chấp hành dòch chuyển theo phương cấu phản hồi xác đònh sai lệch loại bỏ Lúc này, cấu chấp hành nhận lệnh dừng lại thực cố đònh chi tiết Kết cấu thiết bò theo phương án thứ thường phức tạp cần nhớ hai đại lượng e đồng thời Phương án thứ hai khó thực chuyển động quay theo đường tròn có bán kính khác Vì thế, thực hiệ n kỹ thuật, phương án thứ ba sử dụn g rộng rãi Tuỳ thuộc vào nguyê n tắc điều khiển cấu chấp hành, cấu đònh vò có chủ đònh chia làm hai loại: điều khiển theo sai lệch điều khiển theo C kích M thích Khi điều H P T khiển theo sai lệch, cấu chấp hành tự động dừng lại sai t lệch loại bỏ, thua Kny chi điều khiển theo kích thích, lực tổng hợp tác độhnagmlê tiết di động không Su p H sai lệch bò loại bỏ D ng Truo © n Cơ cấu đònh vò cóquchủ ye đích theo n a B phương án thứ ba với hệ thố ng điều khiển theo sai lệch trình bày hình 6-8 Chuyển động từ động qua truyền trục vít lò xo làm cho đầu lắp ráp dòch chuyển theo mũi tê n L Trục gá đầu 7; bạc cần lắp gá đồ gá Động qua khuyếch đại so sánh chế tạo theo nhiều kiểu (cảm ứng, quang điện v.v.v….) Do đường tâm bạc trục không Hình 6.8 Sơ đồ cấu đònh vò trùng nhau, cảm biến CB1 CB2 điều khiển theo sai lệch hình thành nên tín hiệu khác Các tín hiệu so sánh so sánh 3, 1-Động cơ; 2-Bộ khuyếch đại; 3-Bộ so sai lệch chúng khuyếch đại sánh; 4-Đế gá; 5-Bạc cần lắp; 6-Trục; dùng để điều khiển động làm dòch 7-Đầu lắp; 8-Lò xo lá; 9-Bộ truyền trục vít; CB1,CB2 – Bộ cảm biến chuyển đầu lắp ráp theo phương giảm sai lệch Dòch chuyển theo phương T thực tương tự Khi tâm bạc trùng với tâm trục, tín hiệu sai lệch từ cảm ứng không, động tự động dừng lại, trục lắp với bạc nhờ lực F Trong ví dụ này, trình đònh vò thực theo phương - 146 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trong trườn g hợp chung, trình đònh vò cần thực theo nhiều phương với phương thức tương tự Xét cấu đònh vò có chủ đích điều khiển theo kích thích (hình 6.9) dùng để lắp trục với lỗ chi tiết có hình khối V số 17 Đầu lắp ráp gồm khối V số 18 má kẹp 22 Má kẹp 22 kẹp chặt vào khối V số 18 nhờ lò xo 21 Đầu lắp ráp đưa vào vò trí lắp ráp nhờ dẫn động riêng (khô ng biểu diễ n hình 6.11) Trong đầu lắp ráp trục 2, phía có đẩy M Phía dưới, đỡ 16 chi HC P T tiết cần lắp ráp 17 có lỗ lắp uat y th K am với trục Chi tiết 17 đònh vò u ph S H D cố đònh nhờ cấu lắp uong r T phiến gá 11 Cơ cấu đượ nc © quye n a B đònh 15 hình thành từ hai chốt cố tạo với góc 1200 chốt di động lắp trượt 10 Hai chốt cố đònh gá cố đònh thân treo 12 Khi phiến gá 11 chuyển động lên phía theo phương G, trượt 10 tác động lò xo 14 trượt khỏi cám gá chi tiết 13 Lúc chốt 15 Hình 6.9 Cơ cấu đònh vò có chủ đích điều khiển thực đònh vò chi tiết 17 theo thích nghi theo lỗ lắp ráp Nếu tâm lỗ bạc 1-Thanh đẩy; 2-Trục; 3,19-Đường dẫn áp; 4,7,20và trục khôn g trùng nhau, cấu Đầu áp; 5,15-Chốt cố đònh; 6-Van tiết lưu đầu đònh vò có chủ đònh bắt đầu 7; 8-Đai ốc; 9-Cam; 10-Thanh trượt; 11-Phiến gá; làm việc Cơ cấu làm việc 12-Thanh treo; 13-Chi tiết gá; 14,21-Lò xo; 16nhờ hệ thống điều khiển khí nén, Tấm đỡ; 17-Chi tiết cần lắp ráp; 18-Khối V; 22-Má gồm đầu áp Van tiết lưu kẹp đầu áp trục 2, van tiết lưu (cửa khí) đầu áp chi tiết số gắn cứng với trượt 10 gá đai - 147 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hệ thống khí nén liên kết với đầu áp nhờ đường dẫn 3, dùng để đònh vò trục, hệ thống khí nén liên kết với đầu áp đo đườ ng kính D lỗ bạc Hệ thống khí nén liên kết với đầu áp 20 đườn g dẫn 19 dùng để xác đònh đường kính d trục Giá trò d D so sánh với Do , đán h giá giá trò khe hở mối lắp Khe hở Su1 xác đònh vò trí đường sinh bên phải củatrục Còn khe hở Su2 xác đònh đường kính D lỗ vò trí đường sinh bên phải Bằng cách đo Su3 xác đònh giá trò đường kính trục d So sánh Su2 Su3 biết tương quan đường kính D d Còn so sánh Su1 Su2 biết vò trí tương quam đường tâm trục bạc trước lắp ráp Đầu lắp ráp có khối V dòch chuyể n tương đối so với cấu cấp phôi tự động (không vẽ hình) màng đàn hồi M hình 6.12 Hệ thống khí nén điều chỉnh cho trục bạc có kích thước danh nghóa d DN DDN khe hở Su3 Su2 (hình M HC 6.10) Ngoài ra, P T uat đường sinh bên phải y th K am u ph trục bạc nằm S H D đường thẳng, uong r T © khe hở Su1 Su2n quyen a B Trong điều kiện buồn g khí Hình 6.10 Hệ thống điều khiển khí nén cấu với màng đàn hồi M hình 6.12 với trục nằm trạng thái cân Khi Su3 > Su2 trục chưa đạt vò trí cân màng đàn hồi Còn Su1 < Su2 trục nằm đè lên phần mặt đầu chi tiết 17 (hình 6.9) Trong hai trường hợp, buồng đàn hồi dòch chuyển đầu lắp ráp có trục vò trí cân bằn g Thanh đẩy (hình 6.9) đẩy trục vào lỗ chi tiết 17 Sau lắp trục, đầu lắp ráp với khối V số 18 hồi vò bê n trái, mỏ kẹp 22 mở ra, phiến gá 11 hạ xuống làm cho trục xuốn g hết chiều dài lắp yêu cầu cụm lắp đẩy 6.2.3 Sử dụng Robot hệ thố ng lắp ráp 1-Ổ chứa tự động nhiều ngăn; 2-Máng nạp phôi; 3-Phễu cấp phôi rung; 4-Bàn tay; 5Sản phẩm lắp; 6-Robot Hình 6.11 Sơ đồ trung tâm lắp ráp với Robot Skilam - 148 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1:Khái quát tự động hóa trình sản xuất 1.1 Tóm tắt lòch sử phát triển tự động hóa trình sản xuất 1.2 Một số khái niệm đònh nghóa 1.2.1 Cơ khí hóa 1.2.2 Tự động hóa chu kỳ gia công 1.2.3 Tự động hóa máy 1.2.4ù Khoa học tự độ ng hóa 1.2.5 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM 10 1.2.6 Hệ thống sản xúat tích hợp CIM 10 1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 10 1.2.8 Rôbốt công nghiệp 11 1.3 Vai trò ý nghóa tự động hóa trình sản xuất 12 1.4 Phương hướn g phát triển tự độn g hóa Việt nam 14 M HC P T 1.5 Mục đích nội dung giáo trình 14 uat y th K Chương : Các thiết bò hệ thố ng tự độ nagm 15 u ph S H D 2.1 Cảm biến 15 uong r T 2.1.1 Phân loại cảm biếne 16 n© quy n a 2.1.2 Cảm biế n vò B trí 17 2.1.3 Cảm biế n lực tải trọng 27 2.1.4 Cảm biế n nhiệt độ 30 2.1.5 Cảm biế n áp suất 34 2.1.6 Các loại cảm biến khác 37 2.2 Cơ cấu chấp hành 41 2.2.1 Các loại động điện 41 2.2.2 Các loại li hợp 46 2.2.3 Các phần tử thủ y – khí 48 2.3 Thiết bò điều khiển 51 2.3.1 Điều khiển khí 51 2.3.2 Điều khiển khí nén 51 2.3.3 Điều khiển – điện 52 2.3.4 Điều khiển điện – điện tử 53 2.3.5 Hệ thống điều khiển PLC 56 2.3.6 Vi xử lý vi điều khiển 58 2.4 Công cụ mô tả hoạt động thiết bò tự động 60 2.4.1 Mô tả lời văn 60 2.4.2 Mô tả ký hiệu 61 2.4.3 Mô tả ngôn ngữ GRAFCET 62 Chương 3: Cấp phôi tự động 65 3.1 Ý nghóa phân loại 65 150 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 3.1.1 Ý nghóa 65 3.1.2 Hệ thống cấp phôi cuộn 65 3.1.3 Hệ thống cấp phôi 66 3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời 68 3.2 Vấn đề đònh hướng phôi rời 70 3.2.1 Đònh hướng vấu , móc 72 3.2.2 Đònh hướng khe, rãnh 72 3.2.3 Đònh hướng túi, lỗ 73 3.2.4 Đònh hướng ống 74 3.2.5 Đònh hướng lần hai 74 3.3 Cấu tạo phễu cấp phôi 76 3.3.1 Phễu cấp phôi có đóa quay 77 3.3.2 Phễu cấp phôi cánh gạt 78 3.3.3 Phễu cấp phôi giá nâng 80 3.3.4 Phễu cấp phôi móc quay 81 3.3.5 Phễu cấp phôi ống hai nửa 83 M 3.3.6 Phễu cấp phôi đònh hướng bằn g rãnh 85 HC P T t a 3.3.7 Phễu cấp phôi rung động 86 u y th K am 3.4 Cấu tạo máng dẫn phôi 89 u ph S H D 3.4.1 Các loại máng dẫn phôi 89 uong r T 3.4.2 Tính toán thiếtykế n ©máng dẫn phôi 90 qu e n a B c hệ thống cấp phôi 92 3.5 Các cấu 3.5.1 Cơ cấu điều tiết phôi 92 3.5.2 Cơ cấu đưa phôi 93 3.5.3 Cơ cấu đẩy phôi 94 3.5.4 Cơ cấu thay đổi hướng phôi 95 Chương 4: Kiểm tra tự động 98 4.1 Khái quát đo lường kiểm tra tự động 98 4.1.1.Vò trí tác dụng kỉem tra đo lường 98 4.1.2 Các phương pháp cảm nhận kích thước tự độn g 99 4.1.3 Phân loại thiết bò kiểm tra tự động 100 4.2 Thiết bò phân loại tự động 102 4.2.1 Nhiệm vụ cấu tạo tổng quát 102 4.2.2 Giới thiệu số máy chọn tự động .102 4.2.3 Điều chỉnh xác đònh sai số máy chọn 107 4.2.4 Tóm tắt nội dunh trình tự thiết kế máy chọn 109 4.3 Kiểm tra tích cực 110 3.1 Khái niệm 110 4.3.2 Một số dạng thiết bò đo tích cực 111 4.3.3 Phân tích sai số hệ thống kiểm tra tích cực 117 4.3.4 Điều chỉnh xác đònh sai số hệ thống kiểm tra tích cực 118 4.3.5 Mấy điểm thiết kế hệ thống kiểm tra tích cực 119 151 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Hệ thống sản xuất tự động hóa 121 5.1 Dây chuyền sản xuất tự động hóa 121 5.1.1 Khái niệm .121 5.1.2 Cơ cấu vận chuyển phôi dây chuyền 122 5.1.3 Đònh vò chi tiết gia công dây chuyền tự động 122 5.1.4 Dây chuyền gồm máy CNC 123 5.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt .125 5.2.1 Khái niệm phân loại 125 5.2.2 Trung tâm gia công điều khiển theo chương trình số 125 5.2.3 Hệ thống máy tự động linh hoạt điều 127 5.2.4 Tổ chức dòng lưu thông chi tiết tự động 131 5.2.5 Tổ chức dòng lưu thông cấp dao tự độ ng 133 5.3 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM 135 5.3.1 Khái niệm .135 5.3.2 Hệ thống phụ trợ CIM 136 Chương Tự độ ng hóa trình lắp ráp 138 M 6.1 Khái niệm 138 HC P T t a 6.2 Đònh vò liên kết chi tiết lắp tự động 138 u y th K am 6.2.1 Đònh vò chi tiết lắp ráp tự động 138 u ph S H D vò có chủ đích 145 6.2.2 Các phương pháp cấuon đònh u g r T 6.2.3 Sử dụng Rôbốt nlắ© p ráp 148 quye n a B Tài liệu tham khảo 149 Mục lục 150 152 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Văn Đòch – TS Trần Xuân Việt… Tự động hóa trình sản xuất - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –2001 [2] Hồ Viết Bình Tự động hóa trình sản xuất – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1998 [3] Lê Văn Doanh – Phạm Thượng Hàn… Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –2002 [4] B M Kovan Fundamentals of manufacturing engineering - Mir publishers – Moscow 1979 [5] Sensors Handbook – Sabrie Soloman Mc Gnaw – Hill, 1998 [6] TS Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằn g khí nén Nhà xuất giáo dục - 1998 M HC P T [7] B.C Tergan – Cơ sở tự động hóa sản xuất (bản tiếunagt Nga) - 1982 h Ky t [8] Tự động hóa kỹ thuật ( tiếng Đức) -h1993 m a Su p H [9] PGS.TS Trần Văn Đòch D g ruonnxuất tích hợp CIM Tsả Hệ thống sản xuất linh hoạt FMSn © ye quthuậ Nhà xuất khoa học Bvà t Hà nội –2001 ankỹ [10] Trần Doãn Tiến Tự động điề u khiển trình công nghệ - Nhà xuất giáo dục - 1999 [11] R.BOURGEOIS – P.DALLE… Cẩm nang kỹ thuật điện tự độ ng hóa tin học công nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –1999 [12] Ngô Diên Tập – Đo lường điều khiển bằn g máy tính Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội –1997 [13] HERMAN W POLLACK – TOOL DESIGN - 1988 [14] http://www SteppingMoto.Com [15] http://www.ServoMoto Com [16] http://www.Automation Com 149 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn [...]... phép chế tạo các sản phẩm có © Tr n e y kích cỡ và đặc tính khôngnhoặ quc ít thay đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất Ba 5 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết đònh mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích... sản phẩm, thiết kế qui trình công nghệ , lập kế hoạch.v.v để tạo ra hệ thống tự động hóa sản xuất từ thiết kế đến chế tạo Bước đầu nên nhập nhiều các phần mềm CAD và CAM để tạo điều kiện cho cán bộ kỹ thuật nâng cao trình độ 1.5 Mục đích và nội dung của giáo trình Cung cấp một số phương pháp và phương tiện tự động hóa máy công cụ và tự động hóa quá trình sản xuất cơ khí là mục tiêu chính của giáo trình. .. SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v v.thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất 4 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạọ hoàn toàn bởi một nhà sản xuất Thông thường một hãng sẽ sử dụn g nhiều nhà thầu để... một số ngành sản xuất khác như: công nghiệp đóng gói, công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và cả trong đời sống Nội dung của giáo trình gồm: - Các phương tiện tự động hóa côn g việc điều khiển máy - Các phương pháp và phương tiện tự động hóa cấp phôi và thay dao - Các phương pháp và phương tiện tự động hóa kiểm tra - Các phương pháp và phương tiện lắp ráp tự động - Dây chuyền sản xuất tự động hóa - 14 Thu... chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở HCM cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất đònh, làm tăng tiêu tố n thờ i gian cho các quá P T at u h t trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làm ycho các quá trình này không thể am K h p ut vai trò quan trọng trong việc thực hiện thực hiện được Có thể nói tự động hóa giữHmộ D S g n tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuấ tuotự động hóa mới... và khí ép trong các chuyển động chạy dao và kẹp chặt - Lựa chọn nhữ ng máy bán tự động sản xuất hàng loạt để trang bò thêm phần cấp phôi tự động, biến nó thành máy tự động - Nghiên cứu cải tiến một số máy trở thành máy điều khiển chương trình số làm cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo sau này 2- Thiết kế, chế tạo các loại máy bán tự động, máy tự động HCM P atnTtự động và tự động song ubá h t - Tiến hành... chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn Có rất nhiều ví dụ về các nhà sản xuất không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thò trường - 13 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn... lượng lớn trên các dây chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong những trường hợp này là rất cần thiết Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thò trường Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá... 1.4 Phương hướng phát triển tự động hóa ở Việt Nam Nghiên cứu lòch sử phát triển tự động hóa của thế giới, căn cứ vào điề u kiện cụ thể trong nước, có thể sơ lược vạch ra phương hướng phát triển tự động hóa của ngành chế tạo máy nước ta: 1- Cơ khí hóa và tự động hóa các máy vạn năng đang sử dụng - Với các máy vạn năn g hiện có, chúng ta cần cải tiến thành các máy bán tự động Trang bò gá lắp nhanh,... với quá trình cải tiến trên Đồ ng thời tiếp Scậ n vớ i cá c máy NC, CNC bằn g cách nhập u H D g thuật, công nhân, tiến tới làm chủ các thiết bò nkỹ thiết bò và công nghệ để đào tạo cánrbộ T uo © n đó làm tiền đề cho quá trìnhqchế uye tạo máy sau này Ban 3- Tiếp tục nghiê n cứu chế tạo các mun sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất linh hoạt Song song với nó cần từng bước tự động hóa khâu chuẩn bò sản xuất ... Trong giai đoạn sản xuất tự động hóa, nhu cầu điều kiện sản xuất, khả thiết bò, trình sản xuất thường thực theo phương pháp tự động hóa phần Tự động hóa phần tự động hóa số chuyển động hay thao... thiết bò tăng theo Đây động lực mạnh kích thích phát triển tự động hóa Tự động hóa trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các trình sản xuất sử dụng nhiều lao động sống dễ ổn đònh... lớn cách hiệu Ba Tự động hóa trình sản xuất cho phép thực cạnh tranh đáp ứng điều kiện sản xuất Nhu cầu sản phẩm đònh mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp
Ngày đăng: 05/12/2015, 21:51
Xem thêm: Tự động hóa quá trình sản xuất hồ viết bình, Tự động hóa quá trình sản xuất hồ viết bình
