NguyÔn tiÕn sü BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Ngun tiÕn sü ThiÕt kÕ hƯ thèng cấp phôi tự động CÔNG NGHệ CƠ KHí cho máy ®ét d©p Md 160 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ngành: công nghệ khí 2006 - 2008 H NI - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Ngun tiÕn sü ThiÕt kÕ hƯ thèng cÊp phôi tự động cho máy đột dâp Md 160 Chuyên ngành: công nghệ chế tạo máy LUN VN THC S KHOA HC ngành: công nghệ khí hướng dẫn khoa häc: PGS.ts nguyÔn träng doanh HÀ NỘI - 2008 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ tên: Nguyễn Tiến Sỹ Ngày, tháng, năm sinh: Giới tính: 27.07.1977 Nam Nơi sinh: Thái Bình Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Giảng viên Đơn vị cơng tác: Khoa khí trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Chỗ riêng địa liên lạc: Khoa khí trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Điện thoại quan: … Nhà riêng: 04.22416228/ 22407214 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Trung học chuyên nghiệp: Khơng Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy,Thời gian đào tạo từ: 1998 Nơi học: đến 2003 ĐHBK-HN Nghành học: Chế tạo máy Tên đồ án: Thiết kế QTCN chế tạo khuôn ép sản phẩm nhựa Ngày nơi bảo vệ đồ án: 29/05/2003 Người hường dẫn: TS Nguyễn Trọng Doanh Thạc sỹ: Thời gian đào tạo từ: 10/2006 Nơi học: đến 11/2008 Trường Đại học bách khoa Hà Nội – Hà Nội Nghành học: Công nghệ Chế tạo máy Tên luận văn: … Ngày nơi bảo vệ luận văn: 14/11/2008 Khoa khí - Trường ĐHBK Hà Nội Người hường dẫn: TS Nguyễn Trọng Doanh Trình độ ngoại ngữ: Anh văn, trình độ C III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công vic m nhim 11/2003 ĐHCN-HN Giáo viên Đến Nt nt IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CƠNG BỐ … Ngày 06 tháng 11 năm 2008 NGƯỜI KHAI KÝ TấN Nguyn Tin S Lời cảm ơn Trước tiên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tíi PGS.TS Ngun träng doanh ngêi híng dÉn khoa häc đà tận tình bảo suốt trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lÃnh đạo Khoa Cơ khí, Trung tâm Việt Nhật Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, công ty TNHH Chế tạo khí Đức Nhật bạn bè đồng nghiệp đà tạo điều kiện giúp đỡ qúa trình nghiên cứu Hà nội, ngày 30 tháng 10 năm 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung luận văn trung thực công trình nghiên cứu Hà nội, ngày 30 tháng 10 năm 2008 Học viên Nguyễn Tiến Sỹ Lời nói đầu Ngày kỹ thuật tự động hoá xâm nhập phát triển mạnh mẽ vào nhiều lĩnh vực hoạt động đời sống xà hội Tự động hoá đem lại hiệu qủa rõ rệt sản xuất như: tăng suất lao động, nâng cao tính đồng chất lượng sản phẩm, tiết kiệm vật liệu, cải tiến điều kiện lao động môi trường độc hại, thay động tác đơn thuần, lặp lại người ứng dụng tự động hoá ngành nghề chế tạo máy với kỹ thuật điều khiển theo chương trình số đà cho đời hệ thống máy công cụ CNC mở bước phát triển cho gia công khí, hệ thèng CAD/CAM cho phÐp thiÕt kÕ kÕt cÊu lËp tr×nh tự động gia công với trợ giúp m¸y vi tÝnh Nhê sù ph¸t triĨn cđa kü tht điện tử, thiết bị điều khiển logic có khả lập trình PLC đà xuất vào năm 1969 thay hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC trở nên hoàn thiện đa Các PLC ngày có khả thay hoàn toàn thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà có khả thay thiết bị điều khiển tương tự Các PLC sử dụng réng r·i c«ng nghiƯp mét sè lý sau: - Tốn không gian: Một PLC cần không gian máy tính tiêu chuẩn hay tủ ®iỊu khiĨn r¬ le ®Ĩ thùc hiƯn cïng mét chøc - Tiết kiệm lượng: PLC tiêu thụ lượng mức thấp, tất máy tính thông thường - Giá thành thấp: Một PLC giá tương đương cỡ đến 10 rơ le, có khả thay hàng trăm rơ le - Khả thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ PLC làm từ vật liệu cứng, có khả chống chịu bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động nhiễu nhờ CPU PCL cách ly với hệ thông bên - Giao diện trực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có hệ thống phức tạp để giao tiếp với môi trường công nghiệp Trong c¸c PLC cã thĨ giao diƯn trùc tiÕp nhê c¸c mô đun vào I/O - Lập trình dễ dàng: Phần lớn PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình sơ đồ thang, tương tự sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển rơ le thông thường - Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển PLC thay đổi nhanh chóng dễ dàng cách nạp lại chương trình điều khiển vào PLC lập trình trực tiếp, thẻ nhớ, truyền qua mạng Vận dụng kiến thức đà học trường ĐHBK-HN công tác thực tế víi sù híng dÉn nhiƯt t×nh cđa TS Ngun Träng Doanh Em đà tổng hợp khối lượng kiến thức định ứng dụng công nghệ điều khiển PLC vào việc cải tiến hệ thống cấp phôi tự động cho máy đột dập MD160 phục vụ thiết thực cho sản xuất thực tế công tác giảng dạy chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy trường ĐHCN-HN Vì điều kiện nghiên cứu kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý thầy, cô bạn! Em xin trân thành cảm ơn ! Học viên Nguyễn Tiến Sỹ Phụ lục TT Danh mục 0B Chương1: Nghiên cứu lý thuyết máy công cụ Trang điều khiển theo chương trình số 1.1:Tổng quan máy công cụ cnc 1.1.1 Nghiên cứu tổng quan hệ máy công cụ điều khiển theo chương trình sè 1.1.2 Sơ đồ nguyên tắc cấu trúc máy CNC 1.1.3 Kết luận yêu cầu kỹ thuật máy công cụ CNC 1.2: Nghiên cứu hệ thống điều khiển máy ®ét dËp cnc S¬ ®å hƯ thèng Ph©n tÝch hƯ ®iỊu khiĨn 1.2.1.1 Khèi m¸y tÝnh 1.2.1.2 Khèi giao tiÕp RS232 13 1.2.1.3 Khối mạch logic công suất 15 1.2.1.4 Khối cảm biến vi điều khiển 25 1.2.1 1.2.1.5 Khèi MCU 43 1.3: Phân tích cấu trúc điều khiển máy đột dập CNC (loại CP-1250 hÃng Taift, đài loan) 1.3.1 Thông số kỹ thuật máy đột dập CNC CP-1250 44 1.3.2 Tính điều khiển máy đột dËp CNC CP-1250 47 1.3.3 Ph©n tÝch cÊu tróc ®iỊu khiĨn cđa m¸y ®ét dËp CNC 50 1.3.3.1 Hệ thống dịch chuyển phôi 50 1.3.3.2 Hệ thống thay đổi chày cèi ®ét 53 1.3.3.3 HƯ thèng ®iỊu khiĨn ỉ quay tù ®éng 55 1.3.3.4 HƯ thèng ®iỊu khiĨn trơc 57 Chương 2: phân tích tính toán yêu cầu kỹ thuật 61 hệ thống cấp phôi 2.1 Cơ sở việc nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp phôI 61 2.1.1 Khảo sát sản phẩm nhà máy 61 2.1.2 Khảo sát kết cấu máy 61 2.1.3 Kh¶o sát hệ thống cấp phôI 61 2.2 Những ưu điểm thiết kế hệ thèng cÊp ph«I sư dơng kü tht PLC 2.3 TÝnh toán thiết kế hệ thống cấp phôi 62 2.3.1 HƯ thèng trun ®éng vÝt me ®ai èc bi (ball screw) 63 2.3.2 §éng dẫn động 65 2.3.3 Hệ thống đo đường dịch chuyển 66 2.3.4 HÖ thèng dẫn động định hướng 68 2.3.5 Hệ thống kẹp chặt phôi 68 2.3.6 TÝnh to¸n thiÕt kÕ hệ thống bàn đỡ phôi 69 62 Chương 3: Chương trình điều khiển PLC 3.1 Lựa chọn hệ thống điều khiển truyền động 3.2 Thông số thiết bị hệ thống điều khiển 75 3.3 Chương trình điều khiÓn 82 KÕt luËn chung 73 106 ` 107 Chương trình 108 109 110 111 112 Chương trình 113 114 115 Kết luận Sau kết nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp phôi tự động, ứng dụng công nghệ ®iỊu khiĨn PLC S7-200 cho m¸y ®ét dËp MD160 T¸c giả có nhận xét sau Về yêu cầu kỹ thuật - Hệ thống đảm bảo kết nối hoàn chỉnh thiết bị hệ thống cấp phôi - Đảm bảo độ xác gia công nhờ việc sử dụng cấu chấp hành có độ xác cao cấu truyền động vít me bi, ®éng bíc dÉn ®éng chun ®éng - KÝch thíc gia công đảm bảo nhờ hệ thống đo lường, giám sát dich chuyển điện tử - ứng dụng công nghệ tiên tiến theo hướng tự động hóa trình sản xuất Về giá trị kinh tế - Hệ thống cấp phôi sau cải tiến đáp ứng yêu cầu cao trình sản xuất đặt đa dạng hóa sản phẩm nhà máy Khai thác tối đa thời gian máy móc thiết bị - Chi phí đầu tư cho việc cải tiến hệ thống 40,000,000VND thời điểm Tuy nhiên hệ thống cấp phôi lại mang đầy đủ đặc tính kỹ thuật giống máy điều khiển số - Nâng cao suất gia công rút ngắn thời gian gá đặt phôi - Cải thiện điều kiện cho người lao động Về giá trị khoa học kỹ thuật - Luận văn đà xây dựng hồ sơ kỹ thuật làm phong phú thêm mảng tự động hóa trình sản xuất - Luận văn gắn kết hướng nghiên cứu kết hợp với sản xuất thực tế giải nhu cầu doanh nghiệp Mang lại lợi ích cho doanh nghiệp xà hội - Luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho cán kỹ thuật chuyên ngành đột dập tự động, đồng thời giúp cho người bước vào lĩnh tự động hóa có nhìn tổng quát Tài liệu tham khảo Máy công cụ CNC Tạ Duy Liêm, ĐHBK Hà Nội Công nghệ gia công máy công cụ CNC Nguyễn Đắc Lộc, ĐHBK Hà Nội Công nghệ CNC Trần Văn Địch, ĐHBK Hµ Néi Computer Numerical Control – Prentice Hall, 2000 CAD/CAM Technology – Prentice Hall, 2000 NỊn s¶n xuất CNC TS Vũ Hoài Ân Viện máy công cụ IMI Hà Nôị Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Tuý (2001), Nguyên lý gia công vật liƯu, NXB Khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi Đào Văn Hiệp, ứng dụng điều khiển thích nghi để nâng cao hiệu sử dụng máy công cụ điều khiển số, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ năm 2003, Học viện Kỹ thuật quân sự, Bộ Quốc phòng PGS, TS Nguyễn Đắc Lộc; PGS, TS Lê Văn Tiến; PGS, TS Ninh Đức Tốn; TS Trần Xuân Việt (2001), Sổ tay công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật 10 Trần Văn Địch (2003),Nghiên cứu độ xác gia công thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật , Hà Nội 11 Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lưu Văn Nhang(2001), Tự động hoá trình sản xuất, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 12 Tăng Huy, Nguyễn Đắc Lộc(1999), Điều khiển số công nghệ máy ®iỊu khiĨn sè CNC, NXB Khoa häc vµ kü tht, Hà Nội 13 Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến (2002), Giáo trình cảm biến, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 14 Võ Thanh Bình(2000), Xây dựng phương pháp thiết kế công nghệ gia công chi tiết khí theo hướng linh hoạt hoá sản xuất, ứng dụng kỹ thuËt CAD/CAM, LuËn ¸n tiÕn sü kü thuËt 2000 15 Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú (2001), Kỹ thuật đo lường kiểm tra chế tạo khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 16 Bùi Minh Trí, Bùi Thế Tâm (1997), Giáo trình tối ưu hoá, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 17 Trịnh Minh Tứ, Nguyễn Đắc Lực Lựa chọn chế độ cắt tối ưu cho qui trình công nghệ gia công cơ; Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 20 - Đại học Bách khoa Hà Nội; Tháng 10/2006 18 Trần Xuân Việt(2006), Những khái niệm gia công CNC, Bài giảng cao học 2006 19 Tài liệu hướng dẫn sử dụng vận hành máy đột dập CNC (loại CP-1250 hÃng Taift, đài loan) Phụ lục ... luận văn ứng dụng kỹ thuật điều khiển PLC để cải tiến hệ thống cấp phôi cho máy đột dập MD1 60 Thiết kế hệ thống truyền động khí, bàn đỡ phôi hệ thống đo lường dịch chuyển iii đối tượng phạm vi nghiên... kỹ thuật 61 hệ thống cấp phôi 2.1 Cơ sở việc nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp phôI 61 2.1.1 Khảo sát sản phẩm nhà máy 61 2.1.2 Khảo sát kết cấu máy 61 2.1.3 Khảo sát hệ thèng cÊp... tối ưu cho doanh nghiệp theo hướng tự động hoá trình sản xuất Do việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển PLC việc cải tiến hệ thống cấp phôi cho máy đột dập truyền thống yêu cầu thiết thực cần thiết