thiết kế máy dán màng loa

Từ các yêu cầu trên chọn sơ bộ thiết bị sinh lực ép là thiết bị có mã sản phẩm JP-S2001-200 với các thông số kĩ thuật chi tiết theo như catalog của hãng: Tính toán thời gian cơ bản cho q

LỜI NÓI ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Mục đích thiết kế

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

PHẦN I: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MÁY ÉP, DÁN VÀ SẤY MÀNG LOA TỰ ĐỘNG

1 Cấu tạo màng loa

2 Quá trình sản xuất màng loa

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY ÉP,

DÁN VÀ SẤY MÀNG LOA TỰ ĐỘNG

2.1 THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA MÁY

1 Yêu cầu kĩ thuật

- Lực ép: 15 ÷ 18 (KN)

- Bôi keo: Keo bôi đều, bôi đủ

- Thời gian sấy khô keo: 28÷35 (phút)

2 Sản lượng:

- 1800 (sản phẩm/1 ca 8 tiếng làm việc)

2.2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CỤM

2.2.1 Xác định thời gian cơ bản cho 1 chu kì T

Theo yêu cầu đề bài: Sản lượng đặt ra là 1800 sản phẩm/1 ca 8 tiếng làm việc

 Thời gian yêu cầu cơ bản cho 1 chu kì sản phẩm là:

- Bôi keo: Keo bôi đều, bôi đủ

- Đảm bảo tương đối hành trình cụm Tcụm

- Nhiệt độ cần đạt trong quá trình ép: 50 ÷ 80 ℃

 Từ các yêu cầu thiết kế, ta đưa ra mô hình hóa kết cấu cụm ép như sau:

Khuôn trên

2.4.1.2.Chọn thiết bị sinh lực ép

Xuất phát từ yêu cầu thiết kế lực ép cần thiết là 15 ÷ 18 (KN) Chọn thiết bị sinh lực ép là loại máy ép Servo Presses của hãng Janome Tra catalog danh mục thiết bị cũng cấp của hang đối với dòng JP-S Series ta được:

Từ bảng số liệu trên, ta có dòng JP-S2001 sinh ra lực ép tối đa là 20 (KN) > 18

hành trình đó phải là ngắn nhất để đảm bảo kết cấu gọn nhẹ nhất Từ các yêu cầu trên chọn sơ bộ thiết bị sinh lực ép là thiết bị có mã sản phẩm JP-S2001-200 với các thông

số kĩ thuật chi tiết theo như catalog của hãng:

Tính toán thời gian cơ bản cho quá trình ép:

Các thông số có được thông qua catalog:

- Chọn thời gian trễ cho quá trình ép sản phẩm là ttrễ = 1 (s)

 Tổng thời gian cơ bản cho quá trình ép sản phẩm là:

Tép = tép + tthu về + ttrễ = 10+2+1 = 13 (s)Theo tính toán ở mục 1 có thể thấy hành trình máy T = 16(s) là quá nhanh, thông

số kĩ thuật cho các cụm sẽ không đảm bảo hành trình Tcụm

Để đảm bảo tính năng hoạt động của máy, không gian bố trí, kết cấu, kích thước

và điều khiển máy, chọn phương án bố trí nhiều hành trình có cấu trúc và nguyên lí hoạt động tương tự nhau trên cùng 1 máy

Các phương án bố trí nhiều hành trình: 2 hành trình, 3 hành trình, 4 hành trình,

…

Bảng tính toán chu kì T dựa trên phương án nhiều hành trình:

Số lượng hành trình đồng thời Chu kì T (s)

2.4.1.4.Thiết kế các chi tiết cơ bản cho cụm ép dưới.

a Chi tiết khuôn ép có sẵn được cung cấp:

b Thiết kế cơ bản cụm ép dưới:

Từ các yêu cầu đặt ra cũng như kích thước của khuôn ép có sẵn, cụm ép dưới được thiết kế cơ bản với các chi tiết như sau:

(Bản vẽ cụm ép dưới A3 kẹp vào đây)

Giải thích các chi tiết và vật liệu làm ra các chi tiết ý Sao lại lằm lắm chi tiết thế?

2.4.2 Tính toán, thiết kế kết cấu cụm dán.

2.4.2.1.Yêu cầu kĩ thuật cho cụm dán

Cụm dán phải đáp ứng 1 số yêu cầu sau:

- Dán đủ, đều tất cả các vị trí trên đường dán

- Thời gian dán cần đáp ứng nên tương ứng với thời gian cơ bản của quá trình

ép là

Tdán ~ Tép = 13 (s)2.4.3 Kết cấu cụm dán2.4.4 Nguyên lí cơ bản của cụm dán2.4.5 Kết cấu cơ bản của cụm dán theo phương pháp dán theo đường

2.4.6 Hoàn thiện kết cấu cụm dán2.5 Hoàn thiện kết cấu cụm ép-dán

2.2.3 Tính toán, thiết kế cụm cấp phôi

2.2.3.1 Yêu cầu cơ bản của cụm cấp phôi

Sau khi đã thiết kế được cụm ép-dán, thiết kế cụm cấp phôi cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tổng thời gian cơ bản cho 1 chi kì cấp sản phẩm không vượt quá thời gian cơ bản cho 1 hành trình ép-dán để đảm bảo năng suất và tránh hiện tượng chờ cấp sản phẩm:

Tinput ≤ Tép = 13 (s)

- Thời gian người công nhân thao tác đặt chi tiết lên cụm tính trung bình cho 1 lần sản phẩm là Tcông nhân = 3(s)

- Thao tác của người vận hành phải đơn giản, dễ thao tác

- Đảm bảo an toàn cho cơ cấu và người vận hành

- Kích thước phù hợp với kích thước của cụm ép-dán đã thiết kế

- Cơ cấu gọn nhẹ, đơn giản, hiệu quả

2.2.3.2 Thiết kế kết cấu cụm cấp phôi

2.2.3.2.1.Lựa chọn kết cấu phù hợp

Để thiết kế cơ cấu di chuyển sản phầm từ cụm cấp phôi sang cụm ép-dán (Cơ cấu di chuyển sản phẩm ) 1 cách đơn giản và hiệu quả nhất, thì ý tưởng thiết kế cụm cấp phôi phải dựa theo nguyên lí cơ bản là sản phẩm sẽ được di chuyển từ cụm cấp phôi sang cụm ép dán theo 1 đường thẳng theo phương nằm ngang và được mô tả bằng hình vẽ:

Hình 2.xx: Nguyên lí cấp phôi

Một số dạng thiết kế cho cụm cấp phôi như sau:

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu băng tải:

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng 2 đĩa đơn:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu dạng 2 đĩa đơn

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng 1 đĩa đôi:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu 1 đĩa đôi

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng băng chuyền:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu băng chuyền

Ta có bảng so sánh ưu nhược điểm của các cơ cấu dựa trên 1 số tiêu chí đánh giá chính:

Tiêu chí Dạng 2 đĩa đơn Dạng 1 đĩa đôi Dạng băng chuyềnĐiều khiển dễ

Bảng 2.xx: Ưu nhược điểm của 1 số cơ cấu cấp phôi

Dựa vào bảng so sánh dựa trên 1 số tiêu chí chính, ta lựa chọn kết cấu cho cụm cấp phôi có dạng 2 đĩa cấp phôi đơn

2.2.3.2.2 Thiết kế cơ bản kết cấu cụm cấp phôi dạng 2 đĩa cấp

phôi đơn

Từ kích thước cơ bản của khuôn ép sản phẩm được cho sẵn theo yêu cầu đề bài, thiết kế đồ gá phôi cho cụm cấp phôi có kết cấu và kích thước tương tự như sau:

Hình 2.xx: Đồ gá phôi

Đồ gá được thiết kế gồm 2 chi tiết: Phần định vị phôi (01) và đế khuôn (02), với kích thước tương tự như khuôn ép nằm trong cụm ép-dán.

Từ kích thước cơ bản của đồ gá, kết hợp với yêu cầu kích thước phù hợp với kích thước cụm ép-dán ta bố trí số lượng đồ gá trên 1 đĩa cấp phôi

2.2.3.2.2.1 Bố trí số lượng đồ gá trên 1 đĩa cấp phôi

Phần chiều rộng sau khi thiết kế của cụm ép-dán là 1110 (mm) Như vậy ta sẽ thiết kế 2 đĩa và khoảng cách cần thiết từ các đĩa tới khung và khoảng cách giữa các đĩa là 1110 (mm) Tận dụng tối đa không gian bố trí máy, chọn sơ bộ kích thước đĩa

là ∅500 (mm)

Bố trí số lượng đồ gá đặt phôi lên đĩa: Từ kích thước thiết kế của đồ gá phôi là

∅158 và kích thước chọn sơ bộ của đĩa là ∅500, ta được số khuôn có thể bố trí tối đa lên đĩa là 6 đồ gá Như vậy ta có 6 phương án bố trí: 1,2,3,4,5,6 (đồ gá) lên đĩa

Trong cả 6 phương án trên, ta thấy phương án bố trí 6 đồ gá là hợp lí nhất Phương án này đảm bào phù hợp với kích thước yêu cầu thiết kế 6 đồ gá đưa ra số vòng quay cần thiết cho 1 lần cấp phôi là 1

6 (vòng) Số vòng quay cần thiết cho 1 hành trình nhỏ phù hợp với yêu cầu thiết kế Số vòng quay đó cũng thuận lợi cho việc chọn động cơ cung cấp chuyển động quay cần thiết cho cơ cấu

 Ta chọn phương án bố trí 6 đồ gá trên 1 đĩa

Hình 2.xx: Phương án bố trí đồ gá trên đĩa

lại vị trí lấy phôi ban đầu thì đĩa cấp phôi thực hiện quay 1

6 (vòng) và thực hiện tiếp 1 chu kì mới

2.2.3.2.2.2 Chọn vật liệu và kích thước cơ bản cho đĩa

- Xác định tải trọng cơ bản đặt trên đĩa: Tải trọng cơ bản đặt trên đĩa là tải trọng của 6 đồ gá được bố trí trên đĩa

- Xác định khối lượng mỗi đồ gá:

Từ các yêu cầu trên, chọn vật liệu làm đĩa là Nhôm Al6061, chiều dày thiết

kế t = 14 (mm)

2.2.3.2.2.4 Chọn phương án dẫn động cho đĩa

Phương án dẫn động cho đĩa phải đảm bảo yêu cầu làm việc của đĩa là dừng tại

6 vị trí cách đều nhau và theo 1 chu kì xác định (phục vụ cho việc lấy và cấp phôi)

Từ yêu cầu thiết kế ta đưa ra 1 số phương án dẫn động cho đĩa như sau:

+ Động cơ bước

+ Động cơ thường kết hợp bộ truyền xích

+ Động cơ thường kết hợp bộ truyền bánh răng

+ Động cơ thường kết hợp cơ cấu Man

- Sử dụng động cơ bước có ưu điểm là điều khiển đơn giản, tuy nhiên lại có nhược điểm là không khắc phục được sai số do bộ truyền ngoài, do đó trong quá trình làm việc liên tục có thể gây ra sai số vị trí, ảnh hưởng đến quá trình lấy phôi của cơ cấu di chuyển sản phẩm Do đó ta không sử dụng phương án này

- Sử dụng động cơ thường kết hợp bộ truyền xích có ưu điểm là kết cấu đơn giản, tuy nhiên tỉ số truyền của xích thường không cao, bộ truyền yêu cầu bôi trơn và bảo dưỡng liên tục, bánh răng và xích làm việc trong môi trường làm việc liên tục nhanh bị mòn Do đó ta cũng không sử dụng phương án này

- Sử dụng động cơ thường kết hợp bánh răng có ưu điểm là tỉ số truyền có thể lớn, tuy nhiên bộ truyền bánh răng hở cũng mắc phải 1 số nhược điểm như bộ truyền xích là yêu cầu bôi trơn liên tục để chống mòn, kích thước bánh răng có thể lớn Do đó ta cũng không sử dụng phương án này.

- Phương án sử dụng động cơ thường kết hợp cơ cấu Man: phương án này hoàn toàn có thể phù hợp với yêu cầu thiết kế Cơ cấu man tuy có phức tạp về

số lượng chi tiết cơ cấu cũng như chế tạo 1 số chi tiết phức tạp nhưng lại có nhiều ưu điểm như: biến đổi chuyển động quay liên tục của động cơ thành chuyển động gián đoạn của đĩa man, các chi tiết có thể hoạt động ở môi trường làm việc liên tục với yêu cầu bôi trơn đơn giản,… Do đó, ta lựa chọn sử dụng phương án động cơ thường kết hợp cơ cấu Man

2.2.3.2.2.5 Chọn phương án điều chỉnh vị trí chính xác cho đĩa

Đặc tính làm việc của cơ cấu là cấp phôi tự động, do đó đòi hỏi yêu cầu vị trí tương quan chính xác giữa vị trí của phôi nằm trên cụm đầu vào và cơ cấu di chuyển sản phẩm từ cụm đầu vào sang cụm ép-dán Điều này yêu cầu vị trí của phôi trên cụm đầu vào sau mỗi hành trình cấp phôi phải chính xác

Để đạt được yêu cầu đó, ta thiết kế phương án điều chỉnh chính xác cho đĩa

 Nguyên lí hoạt động: Dựa trên nguyên lí định vị giữa khối V và chi tiết trục, ta lựa chọn phương án sử dụng 1 ổ bi tác dụng lên đĩa cấp phôi có vai trò như khối

V Muốn như vậy ta thiết kế các khối V trên đĩa cấp phôi theo nguyên lí hoạt động như sau:

Hình 2.xx: Nguyên lí điều chỉnh vị trí chính xác đĩa cấp phôi

Khối V nằm trên đĩa cấp phôi

Khối V nằm trên đĩa cấp

2.2.3.3 Tính toán, thiết kế cơ cấu Man

2.2.3.3.1 Tính toán các thông số hình học của cơ cấu Man

- Nguyên lý hoạt động của cơ cấu Man: Cơ cấu Mante là cơ cấu dùng để biến chuyển động quay liên tục của đĩa O2 thành chuyển động quay gián đoạn của đĩa O1 Chuyển động gián đoạn của đĩa O1 chính là chuyển động quay phân độ các vị trí cấp phôi cho cơ cấu Transfer Input Thường số rãnh trên đĩa Man là

Z = 4,6,8,… Với hệ thống cấp phôi gồm có 6 vị trí cấp vậy ta cần tính cơ cấu Man với số rãnh là: Z = 6 (rãnh)

- Với kết cấu của đĩa chứa khuôn gá phôi ta đi tính toán cơ cấu Man với bán kính của đĩa chọn sơ bộ là R = 150(mm)

Hình 2.xx: Thông số hình học của cơ cấu Man

- Điều kiện bắt buộc để chống va đập là:

α + β = 90°

Trong đó góc α được xác định theo số rãnh của đĩa Man là Z = 6 rãnh:

180

306

Khi thiết kế góc 2αT thực tế nhận được là tích số của góc 2α đã cho trước với tỷ

số truyền động i của cơ cấu Man:

2αT = 2.α.i

ở đây 2 αT là góc quay thực tế

Khi quay góc 2αT sau một thời gian tT thì thời gian của cơ cấu Man tm sau một góc 2α có thể tính:

T m

t t

=Trong đó n: số vòng quay/phút của cần chính là số vòng quay của động cơ bước

Ta có:

22

m

βπ

Z t

−

- Các thông số hình học của cơ cấu Man được xác định:

+ Khoảng cách giữa trục cần và trục đĩa Man L:

cos cos30

R L

r: bán kính chốt trên cần Chọn chi tiết sử dụng làm chốt được cũng cấp bởi hãng MISUMI với catalog như sau:

Hình 2.xx: Thông số chốt CAM CFUA8-19

Thông số chính của chốt:

Mã sản phẩm: CFUA8-19Vật liệu: SUJ2

Chiều cao phần làm việc với Man: B=12(mm)Đường kính phần chốt làm việc: D = 19(mm)Đường kính phần chốt định vị: d = 8 (mm)Điều kiện số vòng quay làm việc tối đa: nmax = 14000 (vòng/phút)Khi đó: bán kính chốt thiết kế là r = 9,5 (mm)

Suy ra:

h = 175.(sin30°+ cos30°- 1) + 9,5 = 73,5 (mm) Chọn h = 75 (mm)

- Bán kính quỹ đạo cần:

Rc = L.sinα = 175.sin30° = 87,5(mm)

Từ các thông số hình học cơ bản của cơ cấu Man, ta có bản vẽ sơ bộ cơ cấu Man được thiết kế:

Hình 2.xx: Kết cấu cơ cấu MAN

2.2.3.3.2 Tính toán động học của cơ cấu Man

Xác định góc ψ của đĩa Man khi cần quay được một góc φ:

302sin cos sin 03

Thiết kế cho thời gian để thay đổi 1 vị trí của khuôn cấp phôi liên tiếp là 2(s)Khi đó gia tốc góc và vận tốc góc của đĩa Man được tính:

2

m o

0,67( )

o m

2.2.3.3.3 Tính toán động lực học của cơ cấu Man

Tổng khối lượng được tính cho 1 cụm cấp phôi là:

PT = GT.g = 36,2.9,81 = 335,122 (N)Xét các lực tác dụng lên đĩa Man trong quá trình làm việc:

Hình 2.xx: Động lực học cơ cấu Man

Trong đó:

Pd: Lực do cần khi quay tác dụng lên rãnh đĩa Man

Pms: Lực ma sát do trọng lượng của cụm cấp phôi tạo ra

Pms = PT.f = 335,122.0,02 = 6,7 (N)Với f = 0,02 là hệ số ma sát của ổ côn đỡ chặnP: Lực của cần

Ro: Bán kính trung bình của ổ côn Ro = 48,5 (mm)Phương trình cân bằng moomen của đĩa Man ứng với lúc đĩa Man có gia tốc lớn nhất là:

Với RK: Khoảng cách từ tâm khuôn cấp phôi đến tâm đĩa.

Công suất lớn nhất trên cần:

6

.9,55.10

c c

M n

N =

14059, 48.306

0, 0449,55.10

2.2.3.3.4 Tính chọn động cơ cho cơ cấu

Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, công suất cần chọn của động cơ được tính là:

Số vòng quay đầu ra: n = 42 (vòng/phút)

Mô men lớn nhất có thể chịu: M = 190,9 kgfcm = 19090 (N.mm)

Kích thước thiết kế:

Hình 2.xx: Kích thước thiết kế động cơ DKM

Số vòng quay của động cơ được chọn là n = 42 (vòng/phút) cao hơn số vòng quay yêu cầu thiết kế theo tính toán Điều này giúp động cơ không phải làm việc với công suất tối đa, đồng thời tăng phạm vi điều chỉnh về dải tốc độ của động cơ nhằm phục vụ việc điều chỉnh thời gian làm việc cần thiết của mỗi cơ cấu sau này

Để giải quyết vấn đề số vòng quay của động cơ cao hơn số vòng quay yêu cầu thiết kế, ta sử dụng bộ biến tần thay đổi tốc độ của động cơ:

Hình 2.xx: Thông số chính biến tần DSA-006D

Hình 2.xx: Kích thước thiết kế biến tần DSA-006D

2.2.3.3.5 Lựa chọn, tính toán ổ lăn cụm bị động

Với kết cấu của hệ thống cấp phôi cụm cấp phôi, ta sử dụng một ô lăn dạng ổ bi

đỡ một dãy và một ổ lăn dạng ổ đũa côn Ổ bi chỉ chịu tác dụng của lực hướng tâm, còn ổ côn chịu tác dụng của lực hướng tâm và lực dọc trục Ở đây lực hướng tâm không lớn lắm so với lực dọc trục nên ta chỉ tính toán cho ổ côn còn ổ bi ta lấy theo kích thước của ổ côn

Hình 2.xx: Ổ lăn được lắp với trục

 Lựa chọn loại ổ lăn:

Với kết cấu của cơ cấu chứa dao ta thấy ổ lăn chỉ phải chịu tác dụng của lực dọc trục, còn lực hướng tâm khá nhỏ nên ta có thể bỏ qua.Vậy ta dùng ổ đũa côn đỡ chặn

 Chọn sơ bộ kích thước ổ:

Với kết cấu của đĩa cấp phôi ta lựa chọn ổ đũa côn được cung cấp bởi hãng NSK với các thông số như sau:

Đường kính trong d= 35 (mm)

Đường kính ngoài D = 62 (mm)

Khả năng tải động Cr = 43,5 (kN)

Khả năng tải tĩnh Cor= 55,5 (kN)

 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

Nhận xét: ổ chỉ chịu tác dụng của trọng lượng của đĩa và khuôn cấp phôi được

gá đặt trên đĩa Với hệ thống cấp phôi này không hoạt động liên tục, đĩa quay với vận tốc lớn nhất là ω = 0,7 rad/s, số vòng quay n = 6,67 vòng/phút,với mỗi lần hoạt động đĩa chỉ quay 1/6 (vòng), nên ta chỉ kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh cho ổ Cor

PT = 335,122 (N): trọng lượng của cơ cấu

Fo: phản lực tại ổ đũa côn

Ta kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ theo điều kiện sau:

k.PT ≤ CoVới:

QT: Tải trọng tĩnh được tính theo công thức:

QT = X.Fr+ Y.Fa

X,Y: Hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục

Fr: lực hướng tâm: Fr ≈ 0

Fa: lực dọc trục Fa = PT = 335,122 (N)Khi đó: a

 Lựa chọn ổ bi đỡ 1 dãy:

Với các thông số của ổ đũa côn: d= 35 (mm), D = 62 (mm)

Ta lựa chọn ổ bi đỡ một dãy được cung cấp bởi hãng NSK với các thông số như sau:

Hình 2.xx: Thông số ổ bi đỡ 1 dãy được cung cấp bởi hãng NSK

Mã sản phẩm: 6007-ZZ-VV-DDU

Thông số chính:

d = 35 (mm), D = 62 (mm), B = 14 (mm), C = 16, (kN), Co = 10,3 (kN)