Thiết kế sản phẩm cơ điện tử hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG PHÔI TRỤ Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Trường Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 13 Nguyễn Lê Thành 2018604875 Nguyễn Văn Trà 2018602320 Giáp Văn Tuấn 2018603390 Hà nội - Năm 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6061.2 Khóa: 13 Tên nhóm: 13 Họ tên thành viên: Nguyễn Lê Thành 2018604875 Đặng Văn Trà 2018602320 Giáp Văn Tuấn 2018603390 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác định vấn đề - Thiết lập cấu trúc chức - Phát triển cấu trúc làm việc - Lựa chọn cấu trúc làm việc Nội dung 3: Thiết kế cụ thể - Xây dựng bước thiết kế cụ thể - Tích hợp hệ thống - Phác thảo sản phẩm phần mềm CAD và/hoặc vẽ phác Áp dụng công cụ hỗ trợ: Mô hình hóa mơ phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu : Báo cáo thu hoạch tập lớn III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định (từ ngày 25/03/2021 đến ngày 02/05/2021) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống điện tử tài liệu tham khảo Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA CƠ KHÍ TS Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Văn Trường LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, hệ thống điều khiển, giảm sát tự động khơng cịn q xa lạ với Nó đời từ sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống người Vì vậy, điều khiển tự động trở thành nghành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động sản xuất người Những ứng dụng công nghiệp tiêu dùng ngày phân loại sản phẩm sử dụng cách rộng rãi, ứng dụng nhiều ngành tự động hóa, điện tử Việc hiểu ứng dụng giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em thực đề tài thiết kế concept “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc” Thông qua đề tài nhóm em có nhứng điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu bỏ sung vào hành trang đướng chọn Nhận thức tầm quan trọng chúng em làm việc nghiêm túc vận dụng kiến thức sẵn có thân, đóng góp ý kiến bạn bè đặc biệt hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Trường để hoàn thành tập lớn Trong trình thực đề tài có nhiều sai sót hi vọng q thầy thơng cảm giạy cho chúng em, xin chân thành cảm ơm q thầy MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH NỘI DUNG 1.1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LẬP KẾ HOẠCH VÀ LÀM RÕ NHIỆM VỤ 1.1.1 PHÂN TÍCH NHU CẦU THỊ TRƯỜNG 1.1.2 TÌM VÀ CHỌN SẢN PHẨM 1.1.3 LẬP ĐỀ XUẤT SẢN PHẨM 10 1.1.4 LÀM RÕ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 11 1.2 XÂY DỰNG DANH SÁCH YÊU CẦU 13 NỘI DUNG THIẾT KẾ SƠ BỘ 15 2.1 XÁC ĐỊNH CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN 15 2.2 THIẾT LẬP CẤU TRÚC CHỨC NĂNG 17 2.3 PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC LÀM VIỆC 18 2.4 LỰA CHỌN CẤU TRÚC LÀM VIỆC 22 2.5 PHÁT TRIỂN CONCEPT 24 NỘI DUNG 3.1 THIẾT KẾ CỤ THỂ 25 XÂY DỰNG CÁC BƯỚC THIẾT KẾ CỤ THỂ 25 3.1.1 BẮT ĐẦU VỚI GIẢI PHÁP NGUYÊN TẮC VÀ DANH SÁCH YÊU CẦU 25 3.1.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN BIÊN HOẶC KHÔNG GIAN CƯỠNG BỨC CỦA BƯỚC THIẾT KẾ CỤ THỂ 25 3.1.3 XÁC LẬP CÁC LAYOUT THÔ - XÁC ĐỊNH CÁC BỘ PHẬN THỰC HIỆN CHỨC NĂNG CHÍNH 27 3.1.4 PHÁT TRIỂN CÁC LAYOUT SƠ BỘ 28 3.1.5 LỰA CHỌN LAYOUT SƠ BỘ PHÙ HỢP 41 3.1.6 GIẢI PHÁP CHO CÁC CHỨC NĂNG PHỤ TRỢ 41 3.1.7 MỘT SỐ LỖI ĐIỀU HÀNH CÓ THỂ XẢY RA 42 3.1.8 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ KĨ THUẬT 43 3.1.9 BẢN VẼ CHI TIẾT 43 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1:Phễu cấp phôi kiểu giá nâng Hình 1.2:Phễu cấp phơi định hướng khe rãnh Hình 1.3:Phễu cấp phơi định hướng ống quay Hình 1.4:Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa Hình 1.5:Phễu cấp phơi kiểu đĩa quay Hình 1.6:Phễu cấp phơi rung động Hình 1.7: Phơi trụ 11 Hình 1.8: Cấu tạo phễu rung 12 Hình 2.1: Thiết lập cấu trúc chức 17 Hình 3.1: Phễu Rung 28 Hình 3.2: Đế 29 Hình 3.3: Thanh đỡ Phễu 30 Hình 3.4: Bộ Rung 31 Hình 3.5: Máy rung 31 Hình 3.6: Động servo 32 Hình 3.7: Băng tải 33 Hình 3.8: Giảm chấn 34 Hình 3.9: Cảm biến quang SICK – Dịng GTB6-N4211 34 Hình 3.10: Hiển thị 35 Hình 3.11: PLC S7-1200 (6ES7212-1AE40-0XB0) 36 Hình 3.12: AS 1420 - 1973 - M12 x 20 37 Hình 3.15: Gân nhíp 37 Hình 3.16: Giảm chấn 38 Hình 3.17: IS 2269 - M12 x 55 38 Hình 3.19: Lá nhíp 39 Hình 3.20: Lót nhíp 39 Hình 3.22: Nut GB_T 6187.1 M12 39 Hình 3.24: Phễu rung 40 NỘI DUNG PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 LẬP KẾ HOẠCH VÀ LÀM RÕ NHIỆM VỤ 1.1.1 PHÂN TÍCH NHU CẦU THỊ TRƯỜNG Hiện nay,Các trình sản xuất sản phẩm máy cắt kim loại, máy gia công áp lực như: cán, uốn, dập, đột…vv, trình cơng nghệ lắp ráp sản phẩm khí phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày cao Để đảm bảo trình sản xuất ổn định thiết phải có q trình cung cấp phơi xác vị trí khơng gian theo nhịp liên tục theo chu trình hoạt động máy Quy trình hoạt động hệ thống chu trình liên tục khép kín, từ ngun cơng cấp phơi ngun cơng đóng gói sản phẩm đưa vào kho dự trữ hay đưa thị trường tự động hóa Vì q trình cấp phôi yêu cầu cần thiết phải nghiên cứu giải hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao suất lao động ,hiệu để nâng cao chất lượng sản phẩm Khảo sát nhu cầu thị trường hệ thống cấp phôi tự động: + Thị trường quan tâm với hệ thống cấp phôi sử dụng lĩnh vực khí chế tạo +Sử dụng phễu rung cấp phơi tự động +Có kích thước trung bình +Số lượng phôi cấp 300 phôi/phút +Giá thành:100 triệu/hệ thống Lĩnh vực hoạt động hệ thống cấp phôi 28 câu trả lời 18% 25% Y tế Nông nghiệp Xây dựng 29% 28% Cơ khí Phương pháp cấp phơi bạn muốn sử dụng 28 câu trả lời 21.41% 35.71% Phễu rung Định hướng khe rãnh Định hướng đĩa quay Định hướng ống quay 32.14% 10.71% Kích thước hệ thống mong muốn 28 câu trả lời 21.43% 32.14% Nhỏ Trung bình Lớn 46.43% Bạn muốn tốc độ cấp phôi/sản phẩm cho hệ thống 28 câu trả lời 28.57% 35.72% 100 phôi/phút 300 phôi/phút 500 phôi/phút 35.71% Giá thành cho hệ thống cấp phôi 28 câu trả lời 28.57% 20.000.000 vnd 50.000.000 vnd 100.000.000 vnd 64.29% 7.14% 1.1.2 TÌM VÀ CHỌN SẢN PHẨM − Ưu điểm: + Là hàng thương hiệu Siemens Đức có uy tín chất lượng tốt nên lắp tủ tạo yên tâm cho người sử dụng + Độ bền hoạt động với độ tin cậy cao nên thuận tiện cho việc sử dụng máy móc hoạt động liên tục 24/7 + Có kích thước nhỏ gọn, kèm khả mở rộng với nhiều module chức khác Có thể gắn signa board mở rộng cpu + Tích hợp sẵn cổng ehternet để kết nối với ngoại vi chuẩn truyền thông mạng RJ45 Có thể dùng cổng để lập trình download/upload ln + Có thể khóa mật nhiều lớp để bảo vệ chương trình − Nhược điểm: + giá thành cpu module mở rộng cao + Cpu thường tích hợp in/out + Phần mềm lập trình tương đối nặng nên cần máy tính cấu hình trung bình trở lên chạy mượt Hình 3.11: PLC S7-1200 (6ES7212-1AE40-0XB0) 36 3.1.4.14 CÁC CHI TIẾT KHÁC - AS 1420 - 1973 - M12 x 20 (Số lượng 8) Hình 3.12: AS 1420 - 1973 - M12 x 20 - Gân nhíp (Số lượng 4) Hình 3.13: Gân nhíp 37 -Giảm chấn (Số lượng 3) Hình 3.14: Giảm chấn - IS 2269 - M12 x 55 (Số lượng 5) Hình 3.15: IS 2269 - M12 x 55 38 - Lá nhíp (Số lượng 4) Hình 3.16: Lá nhíp - Lót nhíp (Số lượng 8) Hình 3.17: Lót nhíp - Nut GB_T 6187.1 M12 (Số lượng 9) Hình 3.18: Nut GB_T 6187.1 M12 39 3.1.4.15 BẢN VẼ TỔNG THỂ - Phễu rung Hình 3.19: Phễu rung 40 3.1.5 LỰA CHỌN LAYOUT SƠ BỘ PHÙ HỢP 3.1.6 GIẢI PHÁP CHO CÁC CHỨC NĂNG PHỤ TRỢ Nhóm Cơ khí Bộ phận phễu nguyên liệu Chức chứa phôi cần cấp máng đinh hướng định hình dịng chảy cho phơi di chuyển từ đáy phễu băng tải Kích thước:30 x 50cm để vận chuyển dẫn hướng phôi đến khu vực làm việc Kích thước: 1500x40x30cm Băng tải vỏ máy đảm bảo an tồn tính thẩm mỹ Thơng số thiết kế Hình vng (400x400) Vật liệu: Thép CT3 Vật liệu: thép CT3 Sai số chế tạo chi tiết: 0,1÷0,15mm Dung sai lắp ráp chi tiết: 0,05mm 41 Vật liệu: hợp kim thép điện-điện tử động điều khiển Tạo chuyển động rung tịnh tiến để di chuyển Đảm bảo tốc độ ổn định cấp phơi Màn hình AMOLED Thiết bị xử lí trung tâm Máy tính+ phần mềm điều khiển Hiển thị hình ảnh, thơng tin hệ thống Thu thập- tiếp nhận- xử lý- phản hồi tín hiệu Kích thước: 12inch Dòng sản phẩm PLC S7-1200 (6ES72121AE40-0XB0) Điều khiển, thiết lập chế độ thiết bị Hiển thị hình ảnh, thơng tin hệ thống 3.1.7 MỘT SỐ LỖI ĐIỀU HÀNH CÓ THỂ XẢY RA STT Lỗi vận hành có Phôi bị kẹt cấp không liên tục Biện pháp khắc phục Điều khiển phận rung hoạt động công suất lớn Thường xuyên kiểm tra băng tải Bộ phận dẫn hướng Bộ phân rung hoạt kém,phôi cấp Thường cuyên kiểm tra suất không liên tục động hoạt động rung Số lượng phôi cấp không Kiểm tra cảm biến theo yêu cầu Hệ thống thường xuyên có tiếng Kiểm tra phận giảm chân động lạ ồn làm việc chân phễu 42 3.1.8 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ KĨ THUẬT Quy trình bao gồm bước sau theo • xác định tiêu chí đánh giá • đánh giá xem thơng số có đáp ứng tiêu chí đánh giá hay khơng • xác định đánh giá tổng thể • tìm kiếm điểm yếu • loại bỏ điểm yếu, yêu cầu Để đánh giá, chúng tơi sử dụng 15 tiêu chí sử dụng để đánh giá concepts Việc sử dụng trọng số không cần thiết Các thông số dự kiến thơng số tính tốn giàn thử nghiệm đánh giá dựa giải pháp lý tưởng sử dụng dải giá trị 0-4, phù hợp với VDI 2225 Việc đánh giá chi tiết dường không cần thiết.Chỉ xếp hạng kỹ thuật sử dụng tính tốn xếp hạng tổng thể khơng có liệu để đánh giá thức xếp hạng kinh tế: Xếp hạng thấp, cần tìm kiếm điểm yếu Đầu tiên, tham số có giá trị thấp xác định Một đề xuất sau đưa để cải thiện thơng số nhận hai điểm 3.1.9 BẢN VẼ CHI TIẾT + Giá đỡ phễu 43 + Chân đế 44 + Giá đỡ lò xo 45 + Giảm chấn 46 + Lò xo 47 + Nam châm điện 48 + Phễu 49 TỔNG KẾT Tổng kết trình Hiểu thêm cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng hệ thống cấp phôi tự động qua áp dụng chúng vào đồ án tốt nghiệp hay đề tài nghiên cứu khoa học Xây dựng phát triển concept hệ thống cấp phôi tự động Kết luận Hệ thống cấp phôi tự động ứng rộng rãi, cung cấp giải pháp cấp phôi cho máy phay, tiện, lăn ren, chuốt theo yêu cầu khách hàng Cấp sản phẩm cho dây chuyền hệ thống băng tải, tích hợp robot gắp, cấp hàng, cấp phơi cho q trình gia cơng lắp ráp Hệ thống cấp phôi tự động giúp tự động hóa q trình sản xuất, nâng cao suất gia tăng lợi nhuận.Sau thời gian tìm hiểu tài liệu kiến thức có hướng dẫn thầy giáo môn bọn em hoàn thành tập lớn “Thiết kế hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ”, kiến thức khí, chưa có nhiều kinh nghiệm q trình thiết kế dựa nhiều vào lý thuyết áp dụng vào thực tế cịn có nhiều sai sót ngồi ý tưởng ban đầu Vẫn mong muốn nhận tư vấn góp ý thầy giáo bạn sinh viên để làm bọn em hoàn thiện Tài liệu tham khảo G.Pahl, W.Beitz, J.Feldhusen, K.H.Grote Engineering Design Kari T Ulrich, Steven D.Eppinger Product Design and Development Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án dự án: Máy tính 50 ... Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử hệ thống cấp phôi tự động phôi trụ Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác... rung cấp phôi tự động cung cấp thị trường 1.1.4 LÀM RÕ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ A,Nghiên cứu tổng quan lĩnh vực cấp phôi tự động thành phần hệ thống cấp phôi tự động − Lựa chọn phơi:phơi rời hình trụ. .. chọn cấu cấp phôi 11 − CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI -Phễu chứa phôi ổ chứa phôi -Máng dẫn phôi -Cơ cấu định hướng phôi -Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi -Cơ cấu bắt – nắm phôi gá