Đề tài thiết kế chế tạo mô hình MPS phục vụ giảng dạy

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG LỜI CÁM ƠN Chúng con xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, người đã sinh thành, nuôi dưỡng, chăm sóc và tạo mọi điều kiện để chúng con được cắp sách đến trường. Chúng tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến Th.S Phạm Văn Toản đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm thực tế và cung cấp tài liệu tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiệ n đề tài nghiên cứu khoa học này. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo, ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện trường Đại học Lạc Hồng đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học này. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giảng viên khoa Cơ Điện trường Đại Học Lạc Hồng đã tận tình giảng dạy và truyề n đạt những kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt quá trình học Đại Học. THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 PHẦN NỘI DUNG 2 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .2 1.1 Mặt hàng thủ công mỹ nghệ .2 1.1.1 Nguyên vật liệu của mặt hàng thủ công mỹ nghệ .2 1.1.2 Sản phẩm thủ công mỹ nghệ. 2 1.2 Quy trình sản xuất sản phẩm: kệ hoặc vali .4 1.3 Quy trình khi người công nhân khoan gỗ bằng tay 5 1.4 Kiến thức cơ bản về vật liệu gỗ 5 1.5 Quá trình cắt và các yếu tố cắt khi khoan .7 1.6 Lý thuyết về khí nén .13 1.6.1 Cấu trúc của hệ thống truyền động bằng khí nén 13 1.6.2 Các yêu cầu về khí nén 14 1.7 Hệ thống khí nén. .15 1.7.1 Máy nén khí .15 1.7.2 Xilanh tác động đơn. .15 1.7.3 Xilanh tác động kép 17 1.7.4 Van đảo chiều 5/2 20 1.7.5 Van tiết lưu 21 1.8 Các thiết bị chỉ báo .23 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG TẠI DOANH NGHIỆP .24 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG 28 3.1 Cơ sở thiết kế hệ thống khoan gỗ trong sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ .28 3.2 Phương án thiết kế cơ khí .29 3.2.1 Phương án thiết kế cơ cấu cấp gỗ 29 3.2.2 Phương án thiết kế cơ cấu kẹp gỗ 34 3.2.3 Phươ ng án thiết kế cơ cấu khoan gỗ 36 3.2.4 Phương án thiết kế cơ cấu gạt gỗ .39 3.3 Lựa chọn thiết bị .44 3.3.1 Xilanh đẩy gỗ 44 3.3.2 Xilanh kẹp gỗ 44 3.3.3 Xilanh đẩy dàn khoan 45 3.3.4 Xilanh gạt gỗ .46 3.3.5 Động cơ khoan 47 3.3.6 Động cơ kéo băng tải .47 3.3.7 Cảm biến từ dùng cho xilanh và công tắc hành trình 48 3.4 Thiết kế phần điều khiển. .48 3.5 Ưu - nhược điểm khi khoan gỗ bằng máy khoan tự động 51 3.6 So sánh năng suất – hiệu quả kinh tế 52 3.7 Một số hình ảnh thực tế của hệ thống máy khoan gỗ tự động 53 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU A. HÌNH ẢNH Hình 1.1 Nguyên vật liệu từ cây mây – tre – lá. 2 Hình 1.2 Các sản phẩm: kệ, vali 3 Hình 1.3 Các sản phẩm: giỏ đựng hoa quả .3 Hình 1.4 Laptop có vỏ ngoài làm từ tre thiên nhiên .4 Hình 1.5 Sơ đồ khối các công đoạn chính hoàn thành sản phẩm kệ hoặc vali .4 Hình 1.6 Sơ đồ khối các công đoạn khoan hai lỗ cho thanh gỗ bằng tay. 5 Hình 1.7 Nguyên liệu gỗ. . 7 Hình 1.8 Các yếu tố của chế độ cắt khi khoan. .7 Hình 1.9 Lực cắt khi khoan 9 Hình 1.10 Máy nén khí .15 Hình 1.11 Ký hiệu xilanh tác động đơn .16 Hình 1.12 Tải trọng lên cần Piston 19 Hình 1.13 Trạng thái 0 của van 5/2 .20 Hình 1.14 Trạng thái van 5/2 có tín hiệu tác động 20 Hình 1.15 Cấu tạo van tiết lưu hai chiều có tiết diện thay đổi 21 Hình 1.16 Cấu tạo và ký hiệu van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay 22 Hình 1.17 Hình dạng thực tế van tiết lưu một chiều của hãng Festo 22 Hình 2.1 Khoan gỗ bằng máy khoan bàn tại DNTN Kim Long .24 Hình 2.2 Các thanh gỗ có kích thước 20 x 20 x 300 mm .25 Hình 2.3 Dùng máy khoan bàn hoặc khoan tay để khoan lỗ .25 Hình 2.4 Người thợ mất nhiều thời gian canh chỉnh cữ. .26 Hình 2.5 Thanh thép chữ U được bắt vào thanh gỗ 26 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG Hình 2.6 Khung kệ hoàn chỉnh 27 Hình 2.7 Thợ thủ công đang thực hiện công đoạn đan lát. .27 Hình 3.1 Thanh gỗ dùng làm khung kệ 28 Hình 3.2 Kích thước và các hình chiếu của thanh gỗ 28 Hình 3.3 Cơ cấu cấp gỗ .30 Hình 3.4 Bản vẽ tách chi tiết cơ cấu cấp gỗ. .30 Hình 3.5 Kích thước của phễu cấp gỗ. 31 Hình 3.6 Cơ cấu băng tải .31 Hình 3.7 Cơ cấu băng tải có gai dọ c .32 Hình 3.8 Xilanh đẩy gỗ 32 Hình 3.9 Thanh dẫn hướng 32 Hình 3.10 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu cấp gỗ .33 Hình 3.11 Cơ cấu kẹp gỗ .34 Hình 3.12 Bản vẽ lắp ráp các chi tiết của cơ cấu kẹp gỗ. .34 Hình 3.13 Hai thanh sắt vuông lồng vào nhau 35 Hình 3.14 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu kẹp gỗ .35 Hình 3.15 Bộ khung của cơ cấu khoan 36 Hình 3.16 Cơ cấu khoan gỗ. 36 Hình 3.17 Bản vẽ tách chi tiết cơ cấu khoan gỗ. .37 Hình 3.18 Bộ phận khoan 37 Hình 3.19 Bản vẽ tách chi tiết bộ phận khoan .38 Hình 3.20 Nguyên lý hoạt động của c ơ cấu khoan gỗ .38 Hình 3.21 Cơ cấu gạt gỗ đã khoan 39 Hình 3.22 Bản vẽ tách chi tiết cơ cấu gạt gỗ đã khoan .39 Hình 3.23 Rãnh dẫn hướng thanh gỗ .40 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG Hình 3.24 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu gạt gỗ 40 Hình 3.25 Hệ thống máy khoan gỗ tự động hoàn chỉnh 41 Hình 3.26 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khoan gỗ tự động 41 Hình 3.27 Bản vẽ tách chi tiết hệ thống máy khoan gỗ tự động 42 Hình 3.28 Khung bàn đặt hệ thống 42 Hình 3.29 Các hình chiếu và kích thước khung bàn đặt hệ th ống .43 Hình 3.30 Xilanh đẩy gỗ. .44 Hình 3.31 Xilanh kẹp gỗ. .45 Hình 3.32 Xilanh đẫy dàn khoan. 46 Hình 3.33 Xilanh gạt gỗ .46 Hình 3.34 Động cơ khoan 47 Hình 3.35 Động cơ kéo băng tải 47 Hình 3.36 Cảm biến từ dùng cho xilanh và công tắc hành trình .48 Hình 3.37 Biểu đồ trạng thái của hệ thống. 50 Hình 3.38 S ơ đồ mạch khí nén .50 Hình 3.39 Sơ đồ mạch điều khiển. .51 Hình 3.40 Sơ đồ mạch động lực .51 Hình 3.41 Hình ảnh thực tế của hệ thống đã được thiết kế .53 Hình 3.42Xilanh đẩy gỗ .53 Hình 3.43 Phễu cấp gỗ 53 Hình 3.44 Thanh gỗ được đẩy vào vị trí kẹp .53 Hình 3.45 Thanh gỗ được kẹp bởi Xylanh kẹp. .53 Hình 3.46 Động cơ khoan lỗ 54 Hình 3.47 Xilanh gạt gỗ ra thùng chứa .54 Hình 3.48 Tủ điện điều khiển .54 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG B. BẢNG BIỂU Bảng đơn vị thứ nguyên tính lực 16 Bảng mã màu VDI/ VDE 0113/57113 .23 - 1 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG PHẦN MỞ ĐẦU Mặt hàng thủ công mỹ nghệ hiện nay đang rất phát triển tại Biên Hòa và nhiều nơi khác có giá trị xuất khẩu cao. Trong đó để làm ra các sản phẩm như: kệ, vali, … phải thông qua công đoạn làm khung. Trong công đoạn này phải tiến hành các bước như cắt cây, khoan cửa, ghép khung…. Và hầu hết các doanh nghiệp đang sản xuất dưới hình thức là thủ công. Vì vậy năng suất thấp đồng thời gây ra sai số lớn đặc biệt là công đoạn khoan cửa kệ hoặc vali. Khi khoan cửa người công nhân thường dùng máy khoan bàn và tốn rất nhiều thời gian cho việc khoan, làm cử. Thiết kế hệ thống máy khoan gỗ tự động từ khâu cấp liệu đến khoan hai lỗ cho thanh gỗ cung cấp cho các công đoạn tiếp theo, hệ thống còn có thể thay đổi khoảng cách giữa hai lỗ một cách nhanh chóng. Do đó việc tăng năng suất sản xuất, nâng cao độ chính xác, giảm tối thiểu các sai lệch trong quá trình khoan gỗ là yêu cầu cần thiết đối với các doanh nghiệp sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ. Được sự chấp thuận của Hội đồng khoa học và đào tạo khoa Cơ Điện trường Đại học Lạc Hồng, đề tài được mang tên: “Thiết kế hệ thống máy khoan gỗ tự động”. Đề tài được tiến hành dưới sự h ướng dẫn của Th.S Phạm Văn Toản, các sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Chung và Lưu Đăng Khoa. Nội dung thực hiện của đề tài là ứng dụng tự động hóa để thực hiện công việc khoan hai lỗ cho thanh gỗ cung cấp cho các doanh nghiệp sản xuất mặt hàng thủ công mỹ nghệ. Hệ thống sẽ đảm bảo độ chính xác của hai lỗ khoan trên thanh gỗ cao hơn so với các thanh gỗ sau khi được người công nhân ti ến hành khoan bằng tay. Mục đích của đề tài là nâng cao độ chính xác của hai lỗ khoan trên thanh gỗ và nâng cao năng suất. - 2 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mặt hàng thủ công mỹ nghệ 1.1.1 Nguyên vật liệu của mặt hàng thủ công mỹ nghệ. [12] Các làng nghề truyền thống ở nước ta rất đa dạng và phong phú, nổi bật nhất là các ngành nghề chạm trổ, điêu khắc gỗ, đan mây - tre - lá … đang rất thịnh hành, đặc biệt ở Biên Hòa, tạo ra nhiều sản phẩm như: kệ, vali, túi xách, bình hoa, bàn ghế, … từ nguồn nguyên vật liệu dân dã nh ư: lá bèo, dây chuối sứ, lục bình khô, dây đai, cói, tre trúc, rơm rạ, … các nghệ nhân tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế và nghệ thuật cao, được thị trường các nước: Mỹ, Pháp, Đức, Ý, Hàn Quốc, … rất ưa chuộng. Hình 1.1 Nguyên vật liệu từ cây mây – tre – lá. - 3 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY KHOAN GỖ TỰ ĐỘNG 1.1.2 Sản phẩm thủ công mỹ nghệ. [12] Sau khi nguyên liệu thô từ thân cây đay, lục bình được người dân thu hoạch, xử lý sơ bộ trở thành nguyên liệu chính để sản xuất các mặt hàng thủ công mỹ nghệ. Nguyên liệu được chuyển đến tay nghệ nhân để tạo ra các sản phẩm xuất khẩu. Hình 1.2 Các sản phẩm: kệ, vali. Hình 1.3 Các sản phẩm: giỏ đựng hoa quả.