(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo máy đóng dấu tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG DẤU TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI Sinh viên thực hiện: HUỲNH BÁ HIỀN Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy in chữ cho ngƣời mù Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Số thẻ SV: 101140026 Lớp: 14C1A Trong thời kỳ công nghệ điều khiển số ngày phát triển, máy móc tự động đƣợc ứng dụng rộng rãi nƣớc Phần lớn nƣớc Việt Nam nhập từ nƣớc với mức giá cao Mỗi ngày, bệnh viện ung bƣớu Đà Nẵng phát cháo miễn phí cho bệnh nhân nghèo, với số lƣợng lớn suất ăn đƣợc phát ngày Với mục đích tạo máy có giá thành rẻ nhằm giúp cho việc đóng dấu vào phiếu suất ăn đƣợc thuận lợi, nhanh chóng Chúng em thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động C C Máy đƣợc điều khiển Arduino Máy đóng dấu với tổng cộng 20 (4x5) vị trí khổ giấy A4 DU R L T ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Bá Hiển Lớp: 14C1A Khoa: Cơ khí Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 101140026 Ngành: CN Chế tạo máy Thiết kế, chế tạo máy đóng dấu tự động Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận /sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Tự chọn Nội dung phần thuyết minh tính tốn: 3.1 Tổng quan vấn đề liên quan tính cấp thiết đề tài; 3.2 Thiết kế ngun lý tính tốn động học máy: Phân tích & thiết kế sơ đồ nguyên lý máy; lựa chọn hệ truyền động tính tốn động học máy; 3.3 Tính tốn sức bền thiết kế kết cấu máy: Hệ thống dẫn hƣớng khung chịu lực, hệ thống dẫn động hiệu chỉnh bố trí kết cấu máy; 3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển: Tổng quan thiết bị điều khiển; lập chu trình điều khiển, thiết kế lắp ráp mạch điều khiển; thuật tốn chƣơng trình điều khiển; 3.5 Chế tạo máy thiết kế Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): Bản vẽ phƣơng án: 1A0 C C R L T DU Bản vẽ kết cấu máy: Bản vẽ hệ thống điều khiển: Ảnh chụp máy chế tạo: 5 Họ tên người hướng dẫn: 2-3A0 1-2A0 1A0 Phần/ Nội dung: Trần Ngọc Hải Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./2019 Ngày hoàn thành đồ án: … … /……./2019 Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn Chế tạo máy tháng năm 2019 Người hướng dẫn TRẦN NGỌC HẢI Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động LỜI NĨI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học nói chung ngành khí nói riêng Địi hỏi ngƣời cán kỹ thuật phải nắm vững kiến thức tƣơng đối rộng Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức học suốt năm để giải vấn đề cụ thể thƣờng gặp sản xuất, sửa chữa sử dụng Do đồ án tốt nghiệp mục đích giúp hệ thống lại kiến thức học trƣớc lúc trƣờng Cùng với phát triển thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa ngành khí, nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc độ xác cao Nhằm đáp ứng nhu cầu đóng dấu vào phiếu suất ăn miễn phí bệnh viện, chúng em làm mơ hình tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động” Đề tài đƣợc hồn thành với hƣớng dẫn tận tình thầy giáo hƣớng dẫn Ths Trần Ngọc Hải thầy khoa Vì vấn đề tƣơng đối lớn, ngƣời sinh viên, không tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy Trƣớc hết nhóm thực đồ án chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ths Trần Ngọc Hải Dù bận rộn với công việc giảng dạy nhƣng Thầy dành thời gian để hƣớng dẫn bảo thiếu sót khó khăn q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp C C R L T DU Đồng thời nhóm xin cảm ơn Thầy, Cơ khoa Cơ khí trƣờng Đại Học Bách Khoa truyền dạy kiến thức bổ ích suốt thời gian học tập làm việc trƣờng Và em xin chân thành cảm ơn tất Thầy cô ban lãnh đạo nhà trƣờng tạo lập môi trƣờng học tập văn minh, đại, điều kiện học tập tốt nhất, kỹ luật thân thiện luyện chúng em thành ngƣời xã hội văn minh với đức tính kỹ cần thiết để trƣờng làm việc mơi trƣờng văn minh, góp phần đƣa ngành cơng nhiệp Việt Nam lên Ngồi ra, cha mẹ, gia đình, bạn bè nguồn động lực hỗ trợ thiếu, ngƣời điều kiện tối đa mặt vật chất nhƣ động viên mặt tinh thần giúp chúng em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải i Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động CAM ĐOAN Với hƣớng dẫn tận tình giáo viên hƣớng dẫn tham khảo nguồn tài liệu liên quan, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin cam kết đề tài thiết kế riêng em Tuân thủ quy định nhà trƣờng đề cách thức trình bày đồ án Các số liệu, cơng thức trích dẫn từ tài liệu tham khảo đáng tin cậy Khơng trích dẫn, chép từ nguồn tài liệu chƣa đƣợc đồng ý nhƣ tài liệu vi phạm pháp luật Đà Nẵng, ngày 31 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực C C R L T DU Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải ii Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu ngành điều khiển tự động 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Tổng quan máy CNC hệ điều khiển CNC 1.3.1 Khái niệm máy CNC 1.3.2 Lịch sử phát triển máy CNC 1.3.3 Bản chất điều khiển số C C 1.3.4 Mã hóa thơng tin 1.4 Các hệ điều khiển số R L T 1.4.1 Hệ điều khiển NC (Numerical Control) 1.4.2 Hệ điều khiển CNC DU 1.4.3 Hệ điều khiển DNC (Direct Numerial Control) 1.4.4 Điều khiển thích nghi 1.5 Một số đặc điểm máy CNC 1.6 Điều khiển máy CNC Chƣơng 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY 10 2.1 Phân tích động học máy 10 2.2 Thiết kế động học máy 10 2.2.1 Chọn phƣơng án dẫn động 10 2.2.2 Chọn phƣơng án đẩy dấu để đóng dấu lên sản phẩm 12 2.2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 12 2.3 Chọn hệ thống truyền động 14 Chƣơng 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY - LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG 16 3.1 Kết cấu máy 16 3.1.1 Phần chấp hành 16 3.1.2 Phần thao tác 20 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải iii Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động 3.1.3 Phần điều khiển 22 3.2 Tính tốn, lựa chọn phần tử hệ thống 24 3.2.1 Tính tốn hệ truyền động vitme 24 3.2.2 Hệ thống kéo giấy từ vào 26 3.2.3 Hệ thống chuyền giấy 28 3.2.4 Chọn xi lanh 29 3.2.5 Chọn van điều khiển 31 3.2.6 Hệ thống dẫn hƣớng 32 Chƣơng 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 34 4.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 34 4.1.1 Chọn phƣơng án điều khiển 34 C C 4.1.2 Chọn phƣơng án xác vị trí cần dừng lại 34 4.1.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển 34 R L T 4.2 Lựa chọn phần tử mạch vi điều khiển 36 4.2.1 Bo mạch Arduino mega 2560 36 DU 4.2.2 Driver điều khiển TB6560 39 4.2.3 Mạch điều khiển L298N 42 4.2.4 Module đọc thẻ nhớ SD 44 4.2.5 Mạch tăng áp 5A - XL6009 45 4.3 Thiết lập sơ đồ mạch điều khiển 46 4.4 Thuật tốn chƣơng trình điều khiển 47 4.4.1 Thuận toán 47 4.4.2 Chƣơng trình điều khiển 48 Chƣơng 5: CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ 50 5.1 Thiết kế máy đóng dấu tự động 50 5.2 Chế tạo mơ hình 51 5.2.1 Nhựa mica suốt 51 5.2.2 Chọn lăn 51 5.2.3 Khớp nối mềm 52 5.2.4 Ổ bi đỡ 52 5.2.5 Kẹp trục trơn SHF 8A 52 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải iv Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động 5.2.6 Kẹp trục vít me KFL08 53 5.2.7 Bi trƣợt Sc8uu 54 5.2.8 Gá đai ốc Ø8 54 5.2.9 Trục vít me - đai ốc 55 5.2.10 Động bƣớc 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 C C R L T DU Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải v Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 4.1 Một số câu lệnh thƣờng gặp Bảng 5.1 Các thông số máy Hình 1.1 Hệ điều khiển DNC Hình 2.1 Sơ đồ động hệ dẫn động dùng vít me bi kết hợp lăn Hình 2.2 Sơ đồ động hệ dẫn động dùng trục vít me trƣợt Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý truyền động Hình 2.4 Kết cấu hệ thống truyền động Hình 3.1 Cơ cấu đóng dấu C C Hình 3.2 Động bƣớc Hình 3.3 Cấu tạo động bƣớc nam châm vĩnh cửu R L T Hình 3.4 Cấu tạo động bƣớc có từ trở thay đổi Hình 3.5 Cấu tạo động bƣớc hỗn hợp DU Hình 3.6 Con dấu ngày tháng năm Hình 3.7 Trục vít me Hình 3.8 Trục trơn Hình 3.9 Sơ đồ bố trí kết cấu máy Hình 3.10 Biểu đồ tần số thời gian động bƣớc Hình 3.11 Sơ đồ động truyền hoạt động Hình 3.12 Phƣơng án dẫn động phận kéo giấy vào Hình 3.13 Phân tích lực cấu kéo giấy Hình 3.14 Tính tốn lực lị xo Hình 3.15 Phƣơng án dẫn động hệ thống chuyền giấy Hình 3.16 Phân tích lực Hình 3.17 Xi lanh đơi Hình 3.18 Kí hiệu xi lanh tác dụng chiều Hình 3.19 Van điện khí nén 5/2 Hình 3.20 Kí hiệu cửa nối van 5/2 Hình 3.21 Ổ bi dẫn hƣớng trục trơn Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải vi Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động Hình 4.1 Các thành phần vi điều khiển Hình 4.2 Bo mạch điều khiển (Arduino) Hình 4.3 Các chân chức Arduino Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý Arduino Hình 4.5 Driver TB6560 điều khiển động bƣớc Hình 4.6 Sơ đồ nối dây Module TB6560 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý driver động bƣớc TB6560 Hình 4.8 Mạch điều khiển L298N Hình 4.9 Điều khiển động với L298N Hình 4.10 Sơ đồ mạch điện L298N Hình 4.11 Sơ đồ nối dây van 5/2 C C Hình 4.12 Kết nối SD Card với Arduino Hình 4.13 Mạch tăng áp XL6009 R L T Hình 4.14 Sơ đồ lắp ráp hệ thống điều khiển Hình 4.15 Sơ đồ khối DU Hình 4.16 Phần mềm Arduino Hình 5.1 Hình ảnh 3D Hình 5.2 Nhựa Mica Hình 5.3 Con lăn Hình 5.4 Khớp nối Hình 5.5 Ổ bi Hình 5.6 Kẹp trục trơn Hình 5.7 Kẹp trục vít me Hình 5.8 Bi trƣợt Hình 5.9 Gá đai ốc Hình 5.10 Trục vít me - đai ốc Hình 5.11 Động bƣớc Hình 5.12 Cơ cấu cam Sinh viên thực hiện: Huỳnh Bá Hiển Hƣớng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải vii Thiết kế chế tạo máy đóng dấu tự động pinMode(steY2,OUTPUT); digitalWrite (23,LOW); pinMode(enZ,OUTPUT); pinMode(in1,OUTPUT); pinMode(in2,OUTPUT); pinMode(A0,INPUT_PULLUP); //start xac dinh A0 la chan vao } void loop() { C C while (a==0){ R L T Serial.println("nhap "); if (digitalRead(A0)==HIGH) a=1 ; //doc gia tri digital tai chan A0 } while (a==1){ DU delay (1000); for(y=y; y