Thiết kế và chế tạo máy khắc hoa văn lên đồ trang sức dạng cầu

LỜI NĨI ĐẦU Hiện với xu hướng tồn cầu hoá đời sống kinh tế tạo hội thách thức doanh nghiệp, buộc doanh nghiệp phải đương đầu với cạnh tranh khơng nước mà phải cạnh tranh gay gắt với thị trường quốc tế Với xu hướng chuyển từcạnh tranh chất lượng sang cạnh tranh giá thànhsản phẩm Vì doanh nghiệp muốn tồn đứng vững thị trường phải giành thắng lợi cạnh tranh mà điều có chất lượng giá sản phẩm doanh nghiệp phải hợp lý Việc đầu tư tự động hóa trình sản xuất để cắt giảm nhân lực lao động tay chân ưu tiên hàng đầu doanh nghiệp để giảm chi phí sản xuất giảm giá thành sản phẩm Cơ điện tử ngành học nước ta, ngày khẳng định vai trò giai đoạn cơng nghiệp hóa đại hóa ngày phát triển đất nước tương lai Đây ngành có hội tụ đúc kết ba chuyên ngành khí, tin học điện tử mà sản phẩm cuối hệ thống tự động hóa góp phần giải phóng sức lao động người Với ngành điện tử không ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa nhiều lĩnh vực khác Sau thời gian học tập nghiên cứu, với dạy bảo tận tình thầy giáo trợ giúp bạn tài liệu có liên quan Chúng tơi hồn thành xong đề tài[Thiết Kế Và Chế Tạo Máy Khắc Hoa Văn Lên Đồ Trang Sức Dạng Cầu] để ứng dụng vào dây chuyền sản xuất thực tế sản phẩm ứng dụng ngành điện tử LỜI CẢM ƠN Để thực đề tài, nhận nhiều dẫn, giúp đỡ động viên quý báu nhiều người, thiếu giúp đỡ làm cho đề tài không đạt kết Chúng vô cảm ơn tất thầy cô Khoa Cơ Khí trường Đại Học Cơng Nghệ Sài Gòn, thầy tham gia q trình đào tạo hướng dẫn chúng tơi suốt q trình học đại học, nhờ thầy cô mà có đủ kiến thức lòng tự tin để thực đề tài nghiên cứu đề tài tương lai Và xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc thầy Nguyễn Đàm Tấn, người thầy hướng dẫn tận tình bảo cho phương pháp nghiên cứu khoa học, phương pháp làm luận văn thầy cung cấp cho nhiều kiến thức chuyên sâu để thực đề tài Dành cho gia đình, xin cảm ơn Ba Mẹ, người thân gia đình ln quan tâm, ủng hộ động viên suốt thời gian học đại học Gia đình chỗ dựa vững Chúng chân thành cảm ơn bạn lớp L16-CDT01 chia sẻ nhiều kiến thức bổ ích liên quan đến đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2018 MỤC LỤC Lời nói đầu……………………………………………………………… i Lời cảm ơn…………………………………………………………….…ii CHƯƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 Giới thiệu trang sức dạng hạt châu 1.2 Tình hình chế tác 1.2.1 Tình hình chế tác hạt châu nước .3 1.2.2 Tình hình chế tác ngồi nước 1.3 Đề xuất nghiên cứu chế tạo máy tự động đề tài 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài .6 1.4.1 Mục tiêu tổng quát .6 1.4.2 Mục tiêu kỹ thuật .6 1.4.3 Nhiệm vụ đề tài 1.5 Nội dung đề tài CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Phân tích lựa chọn nguyên lý .9 2.1.1 Bố trí cụm chức song song 11 2.1.2 Bố trí cụm chức nối tiếp 11 2.1.3 Kết luận 12 2.2 Cụm cung cấp phôi 12 2.2.1 Phân tích lựa chọn kết cấu khí .12 2.2.2 Phân tích lựa chọn cấu định vị hai đầu phôi .14 2.2.3 Xây dựng sơ đồ động học cụm cung cấp phôi 15 2.3 Cụm gá phôi 16 2.3.1 Phân tích lựa chọn nguyên lý 16 2.3.2 Chọn nguồn động lực xoay cánh tay máy 16 2.3.3 Chọn nguồn động lực để nâng hạ phơi vào vị trí 18 2.3.4 Xây dựng sơ đồ động học cụm gá phôi 19 2.4 Cụm kẹp chặt phôi 20 2.4.1 Phân tích lựa chọn nguyên lý 20 2.4.2 Chọn nguồn động lực 20 2.4.3 Xây dựng sơ đồ động học cụm kẹp phôi 21 2.5 Cụm gia công hoa văn 21 2.5.1 Phân tích lựa chọn nguyên lý 21 2.5.2 Chọn nguồn động lực 26 2.5.3 Xây dựng sơ đồ động học cụm gia cơng hoa văn 28 2.6 Phân tích lựa chọn điều khiển .29 2.6.1 Máy tính 29 2.6.2 Vi điều khiển 29 2.6.3 PLC 29 2.7 Kết luận 30 CHƯƠNG TÍNH CHỌN KẾT CẤU CƠ KHÍ 31 3.1 Yêu cầu kỹ thuật .31 3.2 Cụm cấp cung cấp phôi 33 3.3 Tính tồn cụm kẹp phơi 46 3.3.1 Chọn sơ công suất động 46 3.3.2 Tính tốn lựa chọn trục vit me 47 3.3.4 Chọn ray dẫn hướng cho cụn kẹp phôi 50 3.3.5 Chọn khớp nối 52 3.4 Cụm gia công sản phẩm 54 3.4.1 Trục Z 54 3.4.2 Chọn sơ công suất động 54 3.4.3 Tính tốn lựa chọn trục vit me 54 3.4.4 Tính tốn chọn ray trượt dẫn hướng cho trục Z 58 3.4.5 Chọn khớp nối 62 3.5 Tính tốn trục A 63 3.5.4 Chọn sơ công suất động 63 3.5.5 Tính kích thước trục 63 3.5.6 Tính tốn lựa chọn ổ lăn cho lăn .66 CHƯƠNG TÍNH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN, KHÍ NÉN VÀ ĐIỂU KHIỂN 69 4.1 Hệ thống dẫn động điện 70 4.1.1 Mạch động lực Spindle 71 4.1.2 Mạch động lực động kẹp phôi 77 4.1.3 Hệ thống nguồn điều khiển 82 4.2 Hệ thống khí nén 84 4.2.1 Tính chọn xi lanh khí nén 85 4.2.2 Tính chọn van khí nén điều khiển xi lanh 89 4.3 Hệ thống điều khiển .90 4.3.1 Tín hiệu vào PLC 90 4.3.2 Lựa chọn vi điều khiển 92 4.3.3 Lựa chọn hình điều khiển 95 4.3.4 Lựa chọn thiết bị cảm biến 97 4.3.5 Sơ đồ mạch điều khiển 103 4.4 Tổng kết .106 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH 107 5.1 Một số vẽ chi tiết lắp đặt 107 5.1.1 Một số vẽ chi tiết 108 5.2 Q trình gia cơng chế tạo, lắp ráp .114 5.2.1 Quá trình gia công chế tao .114 5.2.2 Quá trình lắp ráp máy 116 5.3 Lắp đặt hệ thống điện điều khiển máy .119 CHƯƠNG KẾT LUẬN .124 6.1 Công việc hoàn thành đề tài ứng dụng đề tài vào thực tiễn 124 6.2 Những hạn chế đề tài .124 6.3 Hướng nghiên cứu 125 CHƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG TỔNG QUAN Tóm tắt chương      Giới thiệu trang sức dạng hạt châu Tình hình chế tác Đề xuất nghiên cứu chế tạo máy tự động đề tài Mục tiêu nhiệm vụ đề tài Nội dung đề tài 1.1 Giới thiệu trang sức dạng hạt châu Hiện xã hội ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao Vấn đề làm đẹp người quan tâm Đối vơi phái đẹp trang sức thứ không thiếu họ Thị trường trang sức ngày đa dạng với nhiều mẫu mã đa dạng như: vòng cổ, nhẫn, vòng đeo tay, khuyên tai, lắc thường làm từ kim loại quý vàng, bạc đá quý Đặc biệt trang sức kim loại có dạng hình cầu thường gọi hạt châu ưa chuộng Một số mẫu trang sức dạng cầu thị trường thường dùng kiểu hoa văn điển hình như: Hình 1.1 Dạng hoa văn kim cương Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN Hình 1.2 Lắc tay hạt châu Hình 1.3 Dây chuyền hạt châu Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN Bảng 1.1 Thơng số sản phẩm Vật liệu Kích thước Đường kính(mm) Vàng Nhỏ Lớn 15 Bạc Đồng 1.2 Tình hình chế tác 1.2.1 Tình hình chế tác hạt châu nước Qua trình tìm hiểu ngành khảo sát số xưởng sản xuất đồ trang sức khâu tạo hoa văn lên hạt châu xưởng thực hồn tồn thủ cơng Cụ thể khâu tạo hoa văn thực gồm bước sau:     Bước 1: Chọn hạt châu theo thông số đường kính (Bảng 1) Bước 2: Định vị tâm lỗ hạt châu Bước 3: Đưa lưỡi cắt vào để tạo hoa văn(hình 1.4) Bước 4: Xử lý bề mặt Hình 1.4 Đưa lưỡi cắt vào để tạo hoa văn Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN  Ưu điểm: Tận dụng nguồn nhân công giá rẻ, giảm bớt khâu bảo trì thiết bị máy móc cơng nghệ, khơng cần cơng nhân có trình độ cao làm việc khâu  Khuyết điểm: - Gồm nhiều nguyên công, đặc biệt dễ gây tai nạn lao động - Sản xuất thủ công nên xuất thấp, tốn nhiều nhân cơng dẫn đến chất lượng khơng ổn định 1.2.2 Tình hình chế tác ngồi nước Hiện cơng đoạn gia cơng tạo hình hoa văn nước tiên tiến chuyển sang gia cơng máy tự động hồn tồn, để giảm bớt nhân cơng, hoa văn sản phẩm đẹp sắc nét làm thủ công Một số máy gia công hạt châu tự động nước ngồi: Hình 1.5 Máy OMPAR DVP S17 ITALY ( giá khoảng 85.000 USD) MÔ TẢ TỔNG QUAN MÁY DVP S17 Chiều rộng, chiều dài, chiều cao : 190x 150x 170 cm Khối lượng : 600 Kg Sử dụng điện : 220 Volt / 50 HZ Công suất động : 4,8 KW Áp suất khơng khí : bar Đường kính phơi lớn : 6mm Đường kính phơi nhỏ : 2mm Trang CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH  Bản vẽ gá trục C Hình 5.14 Bản vẽ gá trục C Trang 113 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH  Bản vẽ layout tủ bảng điều khiển Hình 5.15 Bản vẽ layout bảng điều khiển Trang 114 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH 6.2 Q trình gia cơng chế tạo, lắp ráp 6.2.1 Q trình gia cơng chế tao Bát gá trục kẹp Hình 5.16 Bản vẽ 3D chi tiết bát gá trục kẹp  Q trình gia cơng máy Phay CNC Trang 115 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.9 Chi tiết gia cơng  Bát gá trục Z Hình 5.10 Bản vẽ 3D chi tiết bát gá trục kẹp  Quá trình gia cơng máy Phay CNC Trang 116 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.11 Chi tiết gia cơng 6.2.2 Q trình lắp ráp máy Sau gia công kiểm tra xi mạ tất chi tiết khí Tiến hành lắp chi tiết thành cụm, kết nối cụm thành máy, lắp điện, lập trình điều khiển, cân chỉnh vận hành thử nghiệm Do máy thiết kế theo tiêu chí cụm riêng biệt, nên trình lắp tiến hành song song với cụm, ưu tiên lắp cụm cần cân chỉnh thử nghiệm có đạt u cầu tính tốn khơng Dưới số hình ảnh q trình lắp ráp máy  Cụm gia cơng hoa văn Trang 117 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.17 Các chi tiết hệ trượt cụm Trang 118 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Cụm gia công lắp theo bậc định vị gia công chi tiết kích thước theo dung sai lắp Chú ý, điều chỉnh hệ khung trượt tịnh tiến lên xuống không rơ lắc, chuyển đông quay thành chuyển động tịnh tiến bôi trơn giúp giảm ma sát, hoạt động êm Hình 5.18 Hình cụm sau lắp ráp Trang 119 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.19 Hình ảnh tủ điện thực tế 6.3 Lắp đặt hệ thống điện điều khiển máy Giao diện điều khiển hoạt động máy thiết kế hướng đến người trực tiếp đứng trực máy với tiêu chí:  Giao diện đơn giản dễ sử dụng  Tối giản hóa lượng thao tác để khởi động chạy máy  Hỗ trợ dừng máy theo chu trình dễ dàng Trình tự vận hành máy:  Kiểm tra nút Emergency  Cấp nguồn  Đợi nhiệt cánh tay gấp phơi vị trí  Cài đặt thơng số hình  Nhấn nút Start máy bắt đầu hoạt động chế độ auto  Nhấn nút Stop dừng máy Trang 120 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Các chế độ cài đặt thông số độ lớn phôi, tốc độ hoạt động, lực ép phơi lập trình hình điều khiển Sơ đồ khối trang hình điều khiển xây dựng theo tiêu chí trên, thể qua (Hình 5.19): Hình 5.15 Sơ đồ hình điều khiển  Trang Màn hình Chức năng: Hiển thị nút nhấn start nút cài đặt thơng số Trang 121 CHƯƠNG Q TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.16 Trang hình  Start: kích hoạt máy hoạt động  Setting : cài đặt thông số sản phẩm  Trang Màn hình Chức năng: cài đặt thơng số sản phẩm tốc độ chạy Hình 5.17 Trang hình      Độ lớn hạt : nhập đường kính phơi đơn vị mm Lực kẹp phôi : nhập lực kẹp phù hợp với độ dày phôi, từ 10N đến 500N Speed : cài tốc độ hoạt động cho máy Save: lưu giá trị vừa nhập tạm thời Set: chuyển liệu vào arduino nano Trang 122 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH  Các trang nhập thông số Chức năng: nhập số phơi Hình 5.18 Trang hình cài đặt thơng số  Trang MANUAL Chức năng: Thực thao tác máy nút nhấn bên ngồi Hình 5.19 Trang hình MANUAL  Trang AUTO Chức năng: Thực bước theo quy trình tự động Trang 123 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH Hình 5.20 Trang hình STEP     Đo lực: hiển thị lực kẹp phôi màng hinh Tốc độ: hiển thị tốc độ máy chạy Chế độ: hiển thị chế độ điểu khiển Số lượng: hiển số lượng hạt gia cơng Trang 124 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau kết thúc q trình phân tích, thiết kế, chế tạo, xây dựng hệ thống điện giải thuật điều khiển điều khiển thực nghiệm máy gia công lổ xỏ dây giày chương trình bày cơng việc hoàn thành hạn chế chưa giải trình thực luận văn, đồng thời đề xuất định hướng phát triển đề tài tương lai 7.1 Cơng việc hồn thành đề tài ứng dụng đề tài vào thực tiễn Luận văn hoàn thành nhiệm vụ sau: - Hoàn thành thuyết minh theo nhiệm vụ giao Hoàn thành vẽ kỹ thuật khí, vẽ điện theo - nhiệm vụ giao Báo cáo thời hạn theo yêu cầu Tìm hiểu khâu tự động hóa sản xuất phổbiến - Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế cho thành phần quan trọng máy vớitiêu chí đáp ứng chức - đề với chi phí hợp lý Tiến hành tính tốn, thiết kế gia cơng khí Tiến hành gia cơng chế tạo, lắp ráp, vận hành thử nghiệm Xây dựng hoàn thiện hệ thống điện cho máy Xây dựng lưu đồ giải thuật hoạt động máy Xây dựng chương trình điều khiển Với luận văn đáp ứng nhu cầu sản xuất thực tế , tăng suất công đoạn này, đặt biệt người cơng nhân khơng phải tiếp xúc với khói độc q trình bơi keo sấy khơ tạo sản phẩm, cải thiện lớn vấn đề môi trường làm việc khu vực này, tăng lợi nhuận công ty Trang 125 CHƯƠNG KẾT LUẬN 7.2 Những hạn chế đề tài Một số vấn đề chưa đạt được: - Do thời gian thực có hạn cho phép thầy hướng dẫn chúng - tơi tính tốn số cụm quan trọng máy Do máy có nhiều chi tiết nhỏ đòi hỏi độ xác cao nên việc chế tạo lắp ráp nhiều thời gian Có nhiều chi tiết khơng gia công xưởng mà phải đặt gia công bên đặt mua hàng từ hãng sản xuất nước MISUMI, SMC Nhật Bản Các thiết bị cảm biến động nước chưa có sản xuất phải nhập hàng từ nước Hàn Quốc, Trung Quốc Chính làm cho giá thành máy tăng lên nhiều 7.3 Hướng nghiên cứu Nếu có thêm thời gian kinh phí nhóm tiếp tục nghiên cứu để cải tiến thêm số chi tiết lắp ghép tính tốn lại kết cấu bền chi tiết, đồng thời khơng ngừng nghiên cứu chế tạo tìm kiếm thiết bị nước có giá thành thấp để giảm chi phí chế tạo máy Sẽ nghiên cứu tích hợp thêm chi tiết cho máy với sản phẩm tương đồng sử dụng nhiều chức khác máy để tạo cho máy có tính linh hoạt cao để đáp ứng u cầu cầu sản xuất ngày tăng cao Sẽ thử nghiệm áp dụng công nghệ vào phần điều khiển, Nếu có điều khiện thời gian tính cạnh tranh thay đổi thiết kế nhằm mục đích tăng suất ví dụ cấp lúc hai nhiều dây để tạo nhiều sản phẩm chu trình Đồng hóa với khâu lân cận tạo hệ thống hoạt động theo dây chuyền tự động để giảm bớt nhân công Trang 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển,Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thớng Dẫn Động Cơ Khí Tập 1, Hà Nội: Nxb Giáo Dục, 2007 [2] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển,Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thớng Dẫn Động Cơ Khí Tập 2, Hà Nội: NXB Giáo Dục, 2007 [3] http://indotech.vn/vi/2016/03/02/bang-tra-cac-he-so-ma-sat/ [4] Catalog SKF [5] Catalog biến tần MITSUBISHI [6] Quy Phạm Trang Bị Điện- Phần I- 11 Tcn - 18 – 2006, Hà Nội: NXB Xây Dựng [7] https://vi.wikipedia.org [8] L.V.Tiến Dũng, Điều khiển khí nén thủy lực, 2009 [9] http://www.smcworld.com [10] Trần Hữu Quế, Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí tập 1, Hà Nội: NXB Giáo Dục, 1990, [11]Catalog Autonics [12] FX1S-1N-2N Programming manual, Mitsubishi [13] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi Tiết Máy Tập 1, Hà Nội: NXB Giáo Dục, 2006 [14] PGS.TS Trịnh Văn Địch, Tự Động Hóa Q Trình Sản Xuất, Hà Nội: NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2001 Trang 124 ... chúng em thực " Thiết kế chế tạo máy khắc hoa văn lên đồ trang sức dạng cầu ", với mục đích nâng cao suất chất lượng sản phẩm gia công, đồng thời giảm tai nạn lao động khâu khắc hoa văn, đặc biệt... Đặc biệt trang sức kim loại có dạng hình cầu thường gọi hạt châu ưa chuộng Một số mẫu trang sức dạng cầu thị trường thường dùng kiểu hoa văn điển hình như: Hình 1.1 Dạng hoa văn kim cương Trang. .. linh kiện bảo dưỡng đơn giản  Đầu vào máy hạt châu vàng, bạc đồng chưa có hoa văn (Hình 1.5)  Đầu máy hạt châu khắc hoa văn theo yêu cầu( Hình 1.6)  Máy thiết kế tự động hoàn toàn (bao gồm tự