Thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền động cho máy tôi cao tần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN MÃ SỐ: SV2020-116 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN SV2020 - 116 Chủ nhiệm đề tài: Lê Anh Tú TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TƠI CAO TẦN SV2020 - 116 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Lê Anh Tú Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 161431CL2, khoa đào tạo chất lượng cao Năm thứ: Số năm đào tạo:4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: TS Trần Anh Sơn TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/2020 MỤC LỤC Phần I: Mở đầu 1 Tổng quan tình hình nguyên cứu thuộc lĩnh vực Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nguyên cứu Đối tượng phạm vi nguyên cứu Phần II: Nội dung CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Cơ khí hóa 1.2 Tự động hóa 1.3 Khoa học tự động hóa 1.4 Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính(CAD-CAM) 1.5 Giới thiệu máy cao tần 1.6 Tổng quan động 1.6.1 Động bước 1.6.2 Động servo 11 1.7 Tổng quan hệ thống điều khiển 12 1.7.1 Hệ thống điều khiển 12 1.7.2 Tổng quan PLC 13 1.7.3 Các lệnh lập trình PLC 21 1.8 Thiết bị hiển thị 28 1.8.1 Tổng quan HMI (Human Machine Interface) 28 1.8.2 HMI hỗ trợ người vận hành 30 1.8.2 Các loại HMI 31 1.9 Các thiết bị khác 33 1.10 Nhiệt luyện 34 1.10.1 Khái niệm nhiệt luyện 34 1.10.2 Nhiệt luyện phương pháp cao tần 36 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 39 2.1 Chọn động 39 2.1.1 So sánh ưu nhược điểm loại động 39 2.1.2 Chọn động servo 40 2.2 Chọn hệ thống điều khiển PLC 42 2.3 Chọn hình HMI 43 2.4 Lập trình PLC 45 2.4.1 Giới thiệu phần mềm 45 2.4.2 Tạo file thiết kế 45 2.4.3 Tải chương trình vào PLC 47 2.5 Lập trình hình 51 2.5.1 Giới thiệu phần mềm 51 2.5.2 Tạo file thiết kế 52 2.5.3 Tải chương trình vào HMI 54 2.6 Điều khiển máy 55 2.7 Gia công lắp ráp phận 57 CHƯƠNG VẬN HÀNH THỬ MÁY 61 3.1 Vận hành điều khiển 61 3.2 Tôi cao tần trục 62 3.3 Kết quả, kiểm tra đánh giá 60 3.4 Một vài hình ảnh cấu truyền động cho máy tơi cao tần 63 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN 65 4.1 Kết luận 65 4.2 Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Lệnh Bit - Logic 21 Bảng 2.2: Bộ định thời Timer 22 Bảng 2.3: Bộ định thời Counter 23 Bảng 2.4: Lệnh Load Load Inverse 26 Bảng 2.5: Lệnh OUT 26 Bảng 2.6: Lệnh AND AND INVERSE 26 Bảng 2.7: Lệnh OR, OR INVERSE 27 Bảng 2.8: Lệnh Load Pulse and Load Trailing pulse 27 Bảng 2.9: Lệnh And Pulse, And Trailing Pulse 27 Bảng 2.10: Lệnh OR Pulse ,OR Trailling Pulse 28 Bảng 2.11: Lệnh Load Pulse and Load Trailing pulse 28 Bảng 3.1: So sánh độn bước động servo 40 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANDF: And Falling Pulse ANDP: And Pulse ANI: And Inverse CAD: Computer-Aided Desig CAM: Computer-Aided Manufacturing CNC: Computer Numeric Control CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconducto CTU: Count Up Instructions CTUD: Counter Up Down PTO: Pulse Train Output DC: Direct Current EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory EPROM: Electrically Programmable Read Only Memory HMI: Human Machine Interface CB: Circuit Breaker HSC: High Speed Counter LB: Load LDF: Load Falling Pulse LDI: Load inverse LDP: Load Pulse PT: Preset Time AC: Alternating Current ORI: Or Inverse PLC: Programmable Logic Controller PWM: Pulse Width Modulation RAM: Random Access Memory RST: Reset SCR: Sequence Control Relay TON: Timer On-Delay TONR: Timer On-Delay Retentive USB: Universal Serial Bus SCR: Sequence Control Relay BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo cấu truyền động cho máy cao tần - Chủ nhiệm đề tài: Lê Anh Tú Mã số SV: 16143171 - Lớp:16143CL2 Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Đỗ Trung Nhật 16143110 16143CL2 Đào tạo CLC Nguyễn Viết Thái 16143140 16143CL2 Đào tạo CLC - Người hướng dẫn: TS Trần Anh Sơn Mục tiêu đề tài: Thiết kế, chế tạo cấu truyền động cho máy tơi cao tần tơi phơi kim loại tự động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm suất lao động Tính sáng tạo: Thay sức người việc kim loại thông qua cấu truyền động cho máy cao tần, nâng cao chất lượng, suất sản phẩm Kết nghiên cứu: Chế tạo cấu truyền động cho máy tơi cao tần điều khiển tốc độ ,vị trí theo ý muốn thơng qua hình điều khiển với nút nhấn Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Ứng dụng công nghiệp tự động hóa q trình tơi kim loại, giúp phơi kim loại đạt chất lượng sản phẩm cao hơn, giảm thời gian tăng suất Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) Phần I: Mở đầu Tổng quan tình hình nguyên cứu thuộc lĩnh vực  Trong nước: Hiện nay, doanh nghiệp Việt Nam, đề tài nghiên cứu lĩnh vực tơi có định hướng nghiên cứu tối ưu hóa q trình tơi kim loại nhằm giải tốn chi phí sản xuất ngành kim loại Trong trình tìm hiểu, doanh nghiệp Việt Nam trình khai thác số phần mềm chuyên dùng cho mô q trình gia cơng kim loại như: COMSOL, Moldex3D, CAD – CAM - CAE… Ngoài ra, nghiên cứu, có sách, ngun cứu sâu vào q trình thép như: + Sổ tay nhiệt luyện – Nguyễn Chung Cảng Sách nói phương pháp nhiệt luyện kim loại, dạng thép đặc biệt cao tần Dựa lý thuyết nhiệt luyện kim loại, dạng thép, đặc biết cao tần, sau áp dụng tính taosn, lập trình để tạo sản phẩm kim loại cao tần mong muốn nhờ phần mềm hỗ trợ + Nghiên cứu “ Mơ q trình nung cảm ứng đến trạng thái bán lỏng phôi hệ hợp kim nhơm cơng nghệ tạo hình thixoforming” – nhóm tác giả Nguyễn Vinh Dự, Trịnh Văn Quốc Lưu Minh Phương Kỹ thuật thixoforming yêu cầu gia nhiệt phôi đến trạng thái bán lỏng trước tạo hình cho nhiệt độ phân bố đồng toàn thể tích vật nung Nhóm xử dụng phương pháp lý thuyết truyền nhiệt, phương pháp số kết hợp phương pháp mô phần mềm comsol để xác định chiến lược nung đến trạng thái bán lỏng  Ngoài nước: Hiện nay, linh vực nhiệt luyện kim loại, điều khiển nhiệt độ tối ưu phôi kim loại cách hiệu nhằm định hình sản phẩm, nhiên việc đưa lên nhiệt độ bán lỏng vị trí phơi địi hỏi phải có độ xác cao thơng qua q trình mơ phỏng, ngồi có sách nghiên cứu sâu vào phương pháp thixoforming sách: “Thixoforming: Semi-solid Metal Processing” - Gerhard Hirt 2.5.3 TẢI CHƯƠNG TRÌNH VÀO HMI  Cáp nạp chương trình hình HMI OP320-A H003224 Hình 3.26: Cáp nạp chương trình hình HMI OP320-A H003224  Tải chương trình Khi cắm cáp vào máy tính HMI, để thiết lập kết nối, OP20 Edit Tool chọn File → Comm Port Hình 3.27: Các bước tải chương trình vào HMI 54 Cửa sổ Comm Port lên chọn cổng COM, chọn COM5 Hình 3.28: Các bước tải chương trình vào HMI Sau nhấn nút Download để download vào HMI Hình 3.29: Các bước tải chương trình vào HMI 2.6 ĐIỀU KHIỂN MÁY Sau lập trình PLC thiết lập giao diện hình, ta có giao diện hình hiển thị gồm:  Vi tri thuc: vị trí phơi trục vít-me  Diem bat dau: Vị trí bắt đầu tơi phơi trục vít-me  Do dai mm: Độ dài phôi cần  So lan: số lần di chuyển lên xuống phôi  Van toc Jog: Tốc độ di chuyển phơi từ vị trí thực đến vị trí điểm bắt đầu  Van toc toi: Tốc di chuyển phơi tơi Ta có sơ đồ điều khiển trục vít-me gia tơi: 55 Hình 3.30: Sơ đồ điểu khiển trục vít-me 56 Trong nút nhấn ngồi tủ điện:  Home: đưa phơi vị trí trục vít-me  Auto: chế độ chạy tự động sau nhập thông số  Reset: dừng khẩn cấp có cố Hình 3.31: Màn hình hiển thị thơng số điều khiển 2.7 GIA CÔNG, LẮP RÁP CÁC BỘ PHẬN  Lắp ráp hộp đựng động với trục vit-me Hình 3.32: Sơ đồ lắp ráp hộp đựng động với trục vit-me Hình 3.33: Hộp đựng động với trục vít-me 57  Sau lắp rạp cụm động – vít-me Nhóm thiết kế khung máy phù hợp tiến hành hàn khung máy Hình 3.34: Thiết kế ban đầu khung máy Hình 3.35: Khung máy sau hàn 58 Hình 3.36: Sơn khung máy Hình 3.37: Lắp ráp hộp đựng động với trục vít-me vào khung máy 59  Lắp ráp thiết bị điện vào tủ điện Hình 3.38: Lắp ráp thiết bị điện vào tủ điện  Lắp ráp hình, nút nhấn Hình 3.39: Lắp ráp hình, nút nhấn 60 CHƯƠNG VẬN HÀNH THỬ MÁY 3.1 VẬN HÀNH BỘ ĐIỀU KHIỂN Bước 1: Đo chiều dài trục cần kẹp vào đồ gá Bước 2: Tại hình hiển thị nhập giá trị vị trí cần tơi, độ dài phơi cần tơi, số lần lập lại q trình tơi, vận tốc chạy đến vị trí cần tơi, vận tốc lúc Bước 3: Nhấn nút Home để phôi vị trí trục vít-me Bước 4: Nhấn Auto để máy chạy tự động theo thông số nhập Lưu ý: Trường hợp gặp cố Reset để dừng máy khẩn cấp 3.2 TƠI CAO TẦN TRỤC Kẹp phơi đường kính 20mm, dài 200mm để tơi Hình 3.41: tơi phơi 61 3.3 KẾT QUẢ, KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ Sau phôi ta tháo tay kẹp phôi kết Hình 3.42: Cụm tay kẹp sau tơi 62 3.4 MỘT VÀI HÌNH ẢNH CỦA CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TƠI CAO TẦN Một vài hình ảnh tổng quan máy Hình 3.43: Cơ cấu truyền động cho máy tơi cao tần 63  Một vài hình máy vận hành tơi Hình 3.44: Máy vận hành 64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN 4.1 KỂT LUẬN Sau thời gian thực nguyên cứu khoa học, mục tiêu đề đề tài hoàn thành Một số kết đạt sau:  Chọn trục vít-me  Chọn động servo dirver  Chọn hệ thống điều khiển PLC  Thiết kế khung máy  Lắp ráp thiết bị vào khung máy  Sơn lại máy  Đảm bảo an toàn cho mạch điện Nhóm em thiết kế chế tạo cấu truyền động cho máy cao tần Tuy nhiên có số nhược điểm ảnh hưởng thẩm mỹ máy như: Các mối hàn đạt độ xác chưa cao dẫn đến thẩm mỹ So với mục tiêu ban đầu đề nhóm hồn thành kế hoạch đặt Do lần đầu thực nên sai sót điều khơng tránh khỏi nhóm em rút nhiều kinh nghiệm trình làm việc Ngồi q trình thực nhóm em vận dụng kiến thức học để giải vấn đề củng cố lại kiến thức lần Nếu nghiên cứu tiếp nhóm em phát triển thiết kế máy thẩm mỹ hơn, 4.2 KIẾN NGHỊ Do khả hạn chế điều kiện kinh tế công nghệ chưa đủ Nên cịn khuyết điểm thiếu sót chưa khắc phục như: - Khung máy hàn chưa đạt độ xác cao, nên bị gập ghềnh để máy dàn phẳng - Góc kẹp phơi cụm tay kẹp phơi nhỏ nên khơng kẹp phơi có đường kính lớn - Các nút bấm hình điều khiển cứng nên khó cho việc thao tác vận hành máy 65  Vì vậy, để đề tài hồn thiện nhóm chúng em xin đề xuất phát triển máy sau: - Về khung máy, thực mối hàn có tính thẩm mỹ độ xác cao để gia nhiệt phôi không bị rung lắc tránh tình trạng đụng đến vịng dây cảm ứng điện từ - Thiết kế lại cụm tay kẹp để kẹp loại phôi khác với nhiều kích thước khác - Khi chọn hình, nên chọn hình có nút bấm hoạt dộng tốt - Lắp thêm bánh xe tiện cho việc di chuyển máy 66 CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình mơn học PLC MITSUBISHI Progammable Controllers – Lê Hoàng Vinh – Đào Duy Phương – Võ Thị Ánh Tuyết – Trần Thị Thu Thủy, 2006 [2] Giáo trình vật liệu đại cương - Trần Thế San, Đại học Quốc gia Tp HCM, 2013 [3] Tài liệu động bước động servo, vi.wikipedia.org/wiki/Động_cơ_bước vi.wikipedia.org/wiki/Động_cơ_servo [4] Tài liệu lập trình OP20 software, http://www.imenista.com/pdf/OP20%20software%20manual.pdf [5] Tài liệu Panasoic Instruction Manual AC Servo Motor and Driver 67 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN SV2020 - 116... 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY TÔI CAO TẦN SV2020 - 116... tài: Thiết kế, chế tạo cấu truyền động cho máy tơi cao tần tơi phôi kim loại tự động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm suất lao động Tính sáng tạo: Thay sức người việc kim loại thông qua cấu truyền