Journal of Science of Lac Hong University Special issue (11/2017), pp 12-16 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số đặc biệt ( 11/2017), tr.12-16 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÙN DÂY BÁN TỰ ĐỘNG Design and manufacture of automatic wire extrusion machine Hồng Văn Kh 1, Huỳnh Hữu Trí2, Phạm Văn Toản3 vankhue13dc@gmail.com,2huynhhuutri1994@gmail.com, 3toanlhu@gmail.com Khoa Cơ điện – Điện tử, Trường Đại học Lạc Hồng, Đồng Nai, Việt Nam Đến tòa soạn: 08/06/2017; Chấp nhận đăng: 14/06/2017 Tóm tắt Bài báo trình bày kết thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy đùn dây tự động Sản phẩm ứng dụng cho công ty Lixil Việt Nam Nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềmSolidworks để tính tốn thiết kế, mơ tìm thơng số chế tạo máy Việc thực nghiệm để đánh giá suất chất lượng sản phẩm Máy sau đưa vào dây chuyền sản xuất giúp cơng ty tự động hóa số thao tác dùng tay xỏ dây cao su, cố định nhôm, cắt dây, máy hoạt động hoàn toàn tự động Số lượng sản phẩm làm tăng 1,4– 1,6 lần, sản phẩm lỗi giảm, chất lượng sản phẩm tăng cao không phụ thuộc vào trình độ tay nghề Kết nghiên cứu tạo sản phẩm có hiệu quả, hoạt động đáp ứng yêu cầu, khả ứng dụng cao Từ khóa: Đùn dây; Điều khiển tự động Abstract This article presents the results of the design, fabrication and testing of automatic wire extrusion machines Products applied to Lixil Vietnam The team used Solidworks software to calculate designs, simulations and find machine fabrication parameters Experimental to evaluate productivity and product quality The machine after the production line helps the company to automate some of the operations of hand-strapped coin rope, fixed aluminum bar, cut rope automatically.The number of products goes up to 1.4 to 1.6 times, while reducing defective product, product quality increased due to independent of skill level The results of the research have made the product effective, the operation meets the requirements, the ability to apply high Keywords: Wire extrusion; Automatic control GIỚI THIỆU Trongnhững năm gần ngành sản xuất cửa nhôm nước ngày phát triển Các công ty sản xuất cửa nhôm trang bị thêm nhiều máy, thiết bị để nâng cao suất chất lượng sản phẩm Qua khảo sát quy trình sản xuất thực tế cơng ty Lixil Việt Nam, nhóm nhận thấy khâu xỏ dây, đặc biệt phận xỏ dây cao su làm thủ công ảnh hưởng đến suất, chất lượng sản phẩm mức độ an toàn lao động Từ nhu cầu thiết yếu đó, Ban Lãnh đạo cơng ty Lixil Việt Nam liên hệ với nhóm nghiên cứu trường Đại học Lạc Hồng “Thiết kế chế tạo máy đùn dây tự động” Bài báo trình bày giải pháp kết thực nghiên cứu VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu chế tạo Nhóm nghiên cứu lựa chọn vật liệu chế tạo có độ bền cao nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm Cụ thể phận đùn dây phay CNC, phận khung máy thiết kế xác cắt lazer 2.2 Phương pháp 2.2.1 Phương pháp chế tạo Máy chế tạo theo cụm chi tiết Những thiết bị phổ biến tính tốn, lựa chọnphù hợp mua thị trường như: ống khí, xy lanh, PLC, biến tần… nhiều chi tiết thiết kế tính tốn gia cơng máy tiện, phay CNC 2.2.2 Phương pháp kiể m nghiệm -Kiểm tra điều chỉnh làm việc ổn định đùn dây tự động, kiểm tra tốc độ ổn định máy cho nhơm khác 12 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt - Kiểm tra chất lượng thông số kỹ thuật máy như: phận đùn dây, phận cố định nhôm, phận kẹp dây phận cắt dây THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 3.1 Lựa chọn giải pháp Qua q trình nghiên cứu thự c tế cơng ty, phương án thiết kế máy đưa Yêu cầu thiết bị phải nhỏ gọn, an toàn, lắp đặt dễ dàng, thời gian sản xuất rút ngắn 3.2 Nguyên lý làm việc Máy gồm cụm cấu chính: - Cụm cấu cố định nhơm: cố định vị trí nhơm, giữ cho nhơm khơng bị xê dịch trình làm việc - Cụm cấu đùn dây: đùn dây cao su vào đường dẫn có sẵn nhơm cố định - Cụm cấu kẹp dây: có nhiệm vụ giữ chặt dây cao su sau đùn - Cụm cấu dao cắt: cắt dây cao su đùn qua nhôm sau đạt độ dài yêu cầu Ngun lí hoạt động Khi nhơm cố định Người công nhân mồi dây vào dẫn hướng Dây cao su lăn nhám đùn qua nhôm Sau đùn dây qua hết nhôm cấu kẹp họat động, kẹp dây cho động chạy ngược lại, giúp q trình đùn khơng bị dư dây q nhiều Sau cụm cấu dao cắt cắt dây kết thúc trình Thiết kế chế tạo máy đùn dây bán tự động Hình Quy trình đùn dây thủ cơng (1) Thanh nhơm; (2) Dây cao su; (3) Đùn dây; (4) Cắt dây Hình4 Cụm cấu cố định nhơm § Cơ cấu trượt Hình Máy sau thiết kế (1) Cụm cấu cố định; (2) Cụm cấu đùn dây; (3) Cụm cấu kẹp dây; (4) Cụm cấu dao cắt Là phần nhỏ cụm cố định Cơ cấu trượt có nhiệm vụ thay đổi độ dài cụm cố định cho phù hợp với loại nhơm Do nhơm có nhiều kích thước khác đểđáp ứng u cầu nhóm nghiên cứu đưa giải pháp sử dụngcơ cấu trượt trượt chuyển động tùy theo chiều dài nhôm Ưu điểm cấu trượt không tiếng ồn, ổn định độ bền cao, dễ dàng lắp đặt thay 3.3 Cụm cấu cố định nhơm Nhơm có nhiều biên dạng hình học có kích thước khác nhau, u cầu cố định nhôm không bị xê dịch, đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm sau đùn, sử dụng cho nhiều kích thước Hình Cơ cấu trượt 3.4 Cụm cấu đùn dây Hình Biên dạng chiều dài nhôm Việc thiết kế phương án cố định gặp nhiều khó khăn, có nhiều nhược điểm: khó gia cơng, cần độ xác cao, sai lệch không đặt nhôm lên nhơm bị trầy xước q hẹp Ngược lại rộng nhôm bị xê dịch trình đùn dây Với yêu cầu đùn sợi dây cao su qua nhôm, đâylà cụm cấu phức tạp nhất, đòi hỏi yêu cầu phải gia cơng thật chi tiết Nhóm đưa nhiều giải pháp sử dụng cấu kẹp dây để kéo dây cao su, dùng bánh sử dụng cấu bánh lăn nhám để đùn dây Sau thử nghiệm, nhóm nhận thấy sử dụng cấu kẹp để kéo dây khơng khả thi, chiếm nhiều diện tích, không phù hợp với yêu cầu công việc Sử dụng bánh lớn để đùn dây làm biến dạng dây cao su, việc đùn dây trở nên Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt 13 Hoàng Văn Kh, Huỳnh Hữu Trí, Phạm Văn Toản khó khăn hơn, khơng đáp ứng u cầu bên phía cơng ty đưa Hình Bánh Giải pháp sử dụng lăn nhám đảm bảo chức đùn dây mà không làm ảnh hưởng tới biên dạng dây cao su Hình 10 Cơ cấu bánh ăn khớp 3.5 Cụm cấu kẹp dây Cụm kẹp dây cụm hỗ trợ cho việc cắt dây xác Do có nhiều vấn đề sau dây đùn qua nhôm dây dư nhiều bị trùn g khoảng nhơm Hình Bánh lăn nhám Hình Cụm cấu đùn dây sử dụng lăn nhám Cụm điều chỉnh khoảng cách lăn nhám Đây phần quan trọng thiếu cấu đùn dây Nhiệm vụ điều chỉnh độ ma sát lăn nhám dây cao su, tạo độ bám định để lăn nhám đùn dây mà khơng làm biến dạng Sử dụng đai ốc để điều chỉnh khoảng cách Hình 11 Cơ cấu kẹp dây cao su Hướng dây cao su; Cơ cấu kẹp dây ; Khoảng cách kẹp dây; Cơng tắc hành trình Hình Cơ cấu điều chỉnh khoảng cách lăn nhám (1): Vị trí ốc điều chỉnh khoảng cách Truyền động bánh lăn nhám phụ thuộc vào hoạt động quay bánh từ trục sang trục khác Bánh nối với động cơ, bánh phụ thuộc vào bánh Ta điều chỉnh độ ăn khớp bánh truyền lực xác Hình 12 Quá trình hoạt động cấu kẹp dây Cụm cấu kẹp dây cố định theo cấu trượt trượt Hoạt động xi lanh khí nén, cụm cơng tắc hành 14 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt Thiết kế chế tạo máy đùn dây bán tự động trình Dây sau đùn qua nhôm, không bị dư thiếu đạt hiệu cao, dây thẳng, giá trị thẩm mỹ cao, dây khơng bị trùn Hình 12 biểu diễn hoạt động cụm cấu kẹp dây 3.6 Cụm cấu cắt dây Cụm cấu có nhiệm vụ cắt dây sau q trình đùn dây hồn thành, bao gồm xi lanh hành trình 20mm, đầu xi lanh gắn dao cắt Hành trình xi lanh quan trọng Trong trình cắt, hành trình q ngắn khơng thể đến vị trí cần cắt dây, q dài dễ gây gãy dao cắt làm trầy xước nhôm Sau sản phẩm hoàn thành, tiến hành kiểm tra chất lượng Dựa vào độ dư dây sau đùn qua nhơm góc cắt dây phải ln 90 cắt dây góc nghiêng làm trầy xước nhơm Việc thực cắt dây thủ công mang lại hiệu độ xác cao giải pháp tự động phụ thuộc vào tay nghề tình trạng sức khỏe người công nhân làm ảnh hưởng đến chất lượng Hình 15 thể kết so sánh chất lượng sản phẩm thủ công tự động Dựa vào kết biểu đồ cho thấy suất chất lượng sản phẩm làm thủ công phụ thuộc vào tâm trạng, tay nghề người công nhân Máy đùn dây bán tự động giúp cho suất chất lượng sản phẩm khơng phụ thuộc vào người công nhân Máy tăng suất gấp 1,5 lần so với sản xuất thủ công Máy dễ dàng tháo lắp, vệ sinh thuận tiện đảm bảo an toàn cho người công nhân vận hành sản phẩm lỗi giảm đáng kể Đạt tất yêu cầu phía cơng ty đưa KẾT LUẬN Hình 13 Cơ cấu cắt dây Trước việc cắt dây thực tay, suất khơng cao, tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho công nhân làm việc Việc thực cắt dây tự động tăng suất 1.5 lần so với thủ cơng đảm bảo an tồn cho người lao động tuân thủ quy định an toàn lao động sản xuất THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Bài báo đưa thiết kế, từ chế tạo thành cơng máy Đùn Dây tự động.Qua q trình thử nghiệm,sản phẩm đạt thơng số yêu cầu công ty đề Sản phẩm chuyển giao cho công ty Lixil Việt Nam.Việc cải tiến quy trình thủ cơng thành tự động giúp cơng ty cải thiện suất chất lượng sản phẩm nhiều Ngồi ra,sản phẩm loại bỏ tất vấn đề an toàn lao động làm việc máy lắp bảo vệ che chắn vùng có nguy gây thương tích cho người cơng nhân khu vực dao cắt 4.1 Ảnh hưởng trình tự động lên suất Sau hồn thành máy, nhóm tiến hành thử nghiệm so sánhgiữa thủ cơng tự động Hình 14 thể số lượng sản phẩm hoàn thành ngày làm việc cơng nhân Hình16 Máy đùn dây bán tự động đưa vào dây chuyền sản xuất Hình 14 So sánh suất thủ cơng tự động 4.2 Ảnh hưởng q trình tự động lên chất lượng Sau sản phẩm đưa vào hoạt động ổn định linh hoạt, máy cần công nhân vận hành, đảm bảo an tồn cho cơng nhân, dễ tháo lắp, vệ sinh thuận tiện Trong thời gian tới nhóm đề xuất ban lãnh đạo công ty cải tiến cấu đùn dây hoàn toàn tự động nhằm giúp suất chất lượng sản phẩm tính thẩm mỹ đạt 100% không phụ thuộc vào công nhân LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô Khoa Cơ điện – Điện tử Trường Đại học Lạc Hồng, phòng ban thí nghiệm, bạn sinh viên khối kỹ thuật giúp đỡ, tạo điều kiện cho nhóm nghiên cứu chế tạo thành cơng máy Đùn Dây tự động.' TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 15 So sánh tỉ lệ sản phẩm lỗi thủ cơng tự động Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt 15 Hoàng Văn Khuê, Huỳnh Hữu Trí, Phạm Văn Toản [1] Châu Phạm Lực,Phạm Văn Song -Trang bị công nghệ cấp phôi tự động-Trường Đại học Đà Nẵng, 2003 [2] Lưu Đức Bình, Giáo trình cơng nghệ chế tạo máy, khoa Cơ Khí, Trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng, 2002 [3] Võ Anh Huy–Tự động hóa sản xuất -Trường Đại học Đà Nẵng, 2003 [4] Công ty Visumatic: http://visumatic.com [5] Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị tự động dán kẹo sáo TIỂU SỬ TÁC GIẢ Huỳnh Hữu Trí Sinh năm 1994 Anh sinh viên Khoa Cơ điện - Điện tử Trường Đại học Lạc Hồng Hướng nghiên cứu thiết kế thi công lắp đặt hệ thống tự động hóa cơng nghiệp Hồng Văn Kh Sinh năm 1995 Anh sinh viên Khoa Cơ điện - Điện tử Trường Đại học Lạc Hồng Hướng nghiên cứu thiết kế thi cơng lắp đặt hệ thống tự động hóa cơng nghiệp Phạm Văn Toản Sinh năm 1979 Anh nhận Đại học Cơ điện tử trường Đại học Lạc Hồng năm 2004 Từ năm 2004 đến 2009 anh giảng viên Bộ môn Cơ điện tử Anh nhận Thạc sỹ Kỹ thuật Cơ khí Trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh năm 2009 Hiện anh Phó trưởng khoa Khoa Cơ Điện - Điện tử Trường Đại Học Lạc Hồng Hướng nghiên cứu thiết kế thực hệ thống tự động, điều khiển, hệ thống cơng nghiệp 16 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt .. .Thiết kế chế tạo máy đùn dây bán tự động Hình Quy trình đùn dây thủ cơng (1) Thanh nhôm; (2) Dây cao su; (3) Đùn dây; (4) Cắt dây Hình4 Cụm cấu cố định nhơm § Cơ cấu trượt Hình Máy sau thiết. .. dây Cụm cấu kẹp dây cố định theo cấu trượt trượt Hoạt động xi lanh khí nén, cụm cơng tắc hành 14 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Số Đặc Biệt Thiết kế chế tạo máy đùn dây bán tự động trình Dây sau đùn. .. Truyền động bánh lăn nhám phụ thuộc vào hoạt động quay bánh từ trục sang trục khác Bánh nối với động cơ, bánh phụ thuộc vào bánh Ta điều chỉnh độ ăn khớp bánh truyền lực xác Hình 12 Q trình hoạt động