Nhiệm vụ của bộ phận này là dẫn hướng chuyển động của miếng đỡ giác hút và cảm biến. Bộ dẫn hướng gờm 2 thanh trượt trịn 12mm bằng sắt, 4 gối đỡ và 2 con trượt được làm bằng nhôm.
- Khi đó ta tính được thể tích của thanh trượt dựa vào kích thước như hình trên V = π..h = πxx100 = 113,1()
- Với khối lượng riêng của sắt là 7,85 g/ nên ta có được khối lượng của 2 thanh trượt: = 2x113,1x7,85 = 1775,67 (g)
- Tính thể tích của gối đỡ:
V = l.w.h = 0,6x4,1x1,4+ 1,4x2,7x1,8- πxx1,4- 2xπxx0,6 = 9,2 ()
- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của 4 gối đỡ: Hình 3.13: Gối đỡ bộ dẫn hướng
= 4x2,7x9,2 = 99,36 (g)
- 2 con trượt của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhơm ngun khối, khi đó ta tính được thể tích của con trượt:
V = l.w.h = 1,8x3x3,4+ 0,4x1,5x3- 4xπxx1,8 = 19,65 ()
- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của 2 con trượt: = 2x2,7x19,65 = 106,11 (g)
- Như vậy tổng khối lượng của bộ dẫn hướng sẽ là: M = + + = 99,36 + 106,11 + 1775,67 = 1981,14 (g)
3.2.2 Khung chính
Khung chính là xương sống của hệ thống, có nhiệm vụ kết nối và cố định các phần cịn lại của hệ thống lại với nhau. Từ đó giúp chúng hoạt động theo một chu trình đã định trước.
Phần này, ta cũng sử dụng nhơm định hình để thực hiện bộ phận này để giảm khối lượng toàn bộ máy, chiều dài và chiều rộng của khung chính sẽ phải bằng chiều dài và chiều rộng của khung băng tải, từ đó ta kết nối khung băng tải và khung chính của máy lại với nhau.
Ngồi ra trên khung chính cịn là nơi đặt xylanh nâng hạ, làm nền cho xylanh nâng hạ có thể nâng hạ bàn in.
3.2.3 Cơ cấu in
Cơ cấu in có nhiệm vụ in hình đã được tạo sẵn lên phôi in thông qua 2 xylan
h gạt mực và bàn in. 2 xylanh gạt mực này cũng có khả năng chạy qua lại thơng qua Hình 3.15: Mơ phỏng khung chính
thơng qua xylanh nâng hạ để khơng làm ảnh hưởng đến hoạt động của băng tải chuyển phơi đang làm việc phía dưới.
Có thể chia cơ cấu in ra làm 4 thành phần chính, đó là hệ thống dao in, hệ thống nâng hạ hệ thống di chuyển qua lại, và khung bàn in. Cấu tạo cũng như kích thước chi tiết của tửng phần sẽ được liệt kê dưới đây.
a. Khung bàn in
Khung in bao gồm các lưới in được đan với nhau tạo thành cá lỗ nhỏ gọi là các điểm ơ vng, sau đó người ta dùng keo để bít các lỗ khơng cần thiết chỉ để lại các lỗ theo tấm phim đã lên hình họa tiết cần in sẵn để tạo hình muốn in. Từ những khe hở tạo hình đó, thơng qua hệ thống dao in đẩy mực in tràn xuống những khe hở này, qua đó tạo ra hình dạng mong muốn ở trên phơi.
Về kích thước của khung in này, có phải đảm bảo ít nhất phải bằng hoặc lớn hơn kích thước của phơi. Vậy nên chiều rộng của khung bàn in sẽ lấy 300mm, còn chiều dài lấy 400mm, bằng chiều rộng của băng tải, toàn bộ khung bàn in sẽ được làm bằng gỗ.
- Từ đó ta tính được thể tích của khung bàn in là: V = l.w.h = 2x30x2x2+ 2x36x2x2= 528 ()
- Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/ nên ta có khối lượng khung bàn in là: = 528x1,12 = 591,36(g)
b. Hệ thống dao in
Thành phần đầu tiên của hệ thống dao in là lưỡi dao in, có vai trị qt với mực in trên bàn in để tạo thành hình ảnh mong muốn ở trên phơi.
Do kích thước của miếng gạt mực khá nhỏ, vậy nên dao in nhơm khơng có kích thước tiêu chuẩn, vậy nên đờ án này phải tạo ra miếng này bằng cao su. Kích thước của miếng gạt này phải nhỏ hơn chiều rộng của toàn bộ nội dung in 300mm, vậy nên chọn 200mm là chiều dài của miếng gạt mực, chiều dày miếng gạt là 5mm, chiều cao 40mm
- Từ đó ta tính được thể tích của miếng gạt là: V = l.w.h = 20x0.5x4= 40 ()
- Với khối lượng riêng của cao su là 1,1 g/ nên ta có được khối lượng miếng gạt mực là:
= 40x1,1 = 44 (g)
c. Thanh kẹp dao
Miếng gạt mực sẽ được cố định lại bằng vít vào thanh U bằng nhơm - Từ đó ta tính được thể tích của tấm kẹp là:
V = l.w.h = 20x2x3 = 120()
- Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12g/ nên ta có khối lượng tấm kẹp là: Hình 3.20: Mơ phỏng thanh kẹp chữ U
= 120x1,12 = 134,4(g)
d. Trục giữ dao in
Trục giữ dao in có nhiệm vụ giữ thăng bằng cho dao in trong quá trình làm việc của xylanh trượt lên xuống tác động lên dao in và được làm bằng nhơm đặc. Số lượng 4 cái.
- Từ đó ta tính được thể tích của trục giữ là: V = π..h = π..10 = 20,1 ()
- Với khối lượng riêng của inox là 7,93g/ nên ta có khối lượng trục giữ là: = 7,93x20,1 = 159,4 (g)
e. Con trượt trịn có đầu chặn
Hình 3.22: Ảnh thực tế trục giữ dao
Ng̀n: https://nshopvn.com/product/truc-tron-8mm-ty-thanh-truot-tron-ma-crom-400mm/ Hình 3.21: Ảnh mơ phỏng trục giữ dao in
Vì khi xylanh di chuyển lên xuống thì trục giữ cũng phải đi theo, vậy nên chúng ta sẽ sử dụng 4 bạc trượt đóng vai trị cố định để cho trục giữ có thể trượt lên xuống thơng qua nó.
Ở đây sử dụng 4 con trượt trịn có đầu chặn được đúc bằng bạc nguyên khối có bán
sẵn ngồi thị trường LMK10UU có các thơng số cơ bản như: - Đường kính trong 10mm
Hình 3.23: Mơ phỏng con trượt trịn có đầu chặn
Hình 3.24: Cấu tạo chi tiết con trượt trịn có đầu chặn
Ng̀n: https://ngophangroup.com/vi/tin-tuc/co-khi/tat-tan-tat-thong-tin-ve-con-truot-tron- chan-dau-lmk-ngo-phan-384.html
- Đường kính ngồi 19mm
- Khối lượng 78g. Vậy tổng khối lượng của 4 con trượt trịn có đầu chặn là 312g.
f. Khung đỡ xylanh dao in
Xylanh cùng với bạc trượt là những bộ phận cần chuyển động để kéo theo chuyển động của dao in, vậy nên chúng cần có 1 bộ phận cố định để chúng di chuyển. Bộ phận cố định đó chính là khung đỡ hệ thống dao in.
Thể tích tồn bộ khung đỡ xy lanh:
V = l.w.h = 14x20x1 + 12x22x1 + 2x(4x22 + 3x4 + 12x3x0,5)- 2xπxx1- 4xπ.x1 - 2xπxx1 - 8xπxx1= 749,01 ()
Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/ nên ta có khối lượng bộ khung đỡ xy lanh: = 749,01x1,12 = 838,9 (g)
g. Miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ
Thể tích miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ: V = l.w.h = 13x2,5x1 = 32,5 ()
Hình 3.25: Khung đỡ xylanh dao in
Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12 g/ nên ta có khối lượng miếng cố định xylanh dao in và 2 trục giữ:
= 32,5x1,12 = 36,4 (g)
Miếng cố định này được tạo ra nhằm cố định hệ thống dao in vào hệ thống di chuyển ngang, qua đó hệ thống dao in có thể thực hiện được chuyển động quét dao in ngang.
h. Tính tốn xylanh dao in
Xylanh dao in sẽ có nhiệm vụ kéo dao gạt mực, thanh gá dao gạt mực lên xuống, vậy nên tổng khối lượng làm việc của xylanh này là:
M = 44 + 134,4 + 159,4x2 + 78x2 + 36,4 = 689,6 (g) = 0,69(kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:
F = 0,69x10 = 6,9 (N)
Máy nén khí áp suất thơng dụng p = 6 (kgf/) - Tính tốn đường kính lựa chọn xylanh: D = = = 1,2 (cm) = 12(mm)
Vậy ta lựa chọn xylanh CQ2B25x20DZ có các thơng số: - Kích thước nịng: 25mm
- Hành trình: 20mm
- Kiểu tác động: hai tác động, 1 trục - Áp suất phá hủy: 1MPa
- Áp suất hoạt động tối đa: 0,7MPa - Áp suất hoạt động tối thiểu: 0,06MPa - Tốc độ piston: 50~750mm/s
- Số lượng 2 cái - Lực đẩy/kéo:
i. Xy lanh di chuyển qua lại của dao in
Hình 3.27: Xy lanh di chuyển qua lại của dao in
Bộ phận này bao gờm bộ dẫn hướng có nhiệm vụ có định quỹ đạo di chuyển của hệ thống dao in là đường ngang.
Khối lượng phần di chuyển qua lại:
M = 44x2 + 134,4x2 + 159,4x4 + 78x4 + 838,9 + 36,4x2 = 2219,1 (g) = 2,2 (kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:
F = 2,2x10 = 22(N)
Máy nén khí áp suất thơng dụng p = 6 (kgf/) - Tính tốn đường kính lựa chọn xylanh: D = = = 2,16 (cm) = 21,6(mm)
Vậy ta lựa chọn xylanh MAL25x250-CA có các thơng số: - Kích thước nịng: 25mm
- Hành trình: 250mm
- Kiểu tác động: hai tác động, 1 trục - Áp suất phá hủy: 1MPa
- Áp suất hoạt động tối đa: 0,7MPa - Áp suất hoạt động tối thiểu: 0,06MPa - Tốc độ piston: 50~750mm/s
- Số lượng 1 cái - Lực đẩy/kéo:
j. Hệ thống nâng hạ cơ cấu in
Hệ thống này giúp cho cả hệ thống dao in và hệ thống di chuyển qua lại có thể nâng lên hạ xuống băng tải để thực hiện in lên trên phơi ở đây. Hệ thống này bao gờm khung chính của cơ cấu in, tấm giữ khung chính, bộ dẫn hướng và xylanh nâng hạ.
Khung chính của cơ cấu in
Khung được làm bằng các thanh nhơm định hình, có nhiệm vụ kết nối hệ thống dao in và hệ thống di chuyển qua lại, giúp chúng hoạt động một cách có liên kết với nhau.
Hình 3.28: Mơ phỏng hệ thống nâng hạ cơ cấu in
- Từ đó ta tính được thể tích của các khung nhơm là: = l.w.h = 2x50x2x4x0,5+40x2x4x0,5 = 560 ()
- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng cá thanh nhôm cơ cấu cấp phôi:
= 560x2,7 = 1512 (g) = 1,5kg - Thể tích của khung gỗ là:
= l.w.h = 37x5x1 + 2x10x1 + 2x8x1 + 37x5x1 + 6x6x1 + 2x8x1= 458 ()
- Với khối lượng riêng của gỗ là 1,12g/ nên ta có khối lượng cá thanh nhơm cơ cấu cấp phôi:
= 458x1,12 = 513 (g) = 0,51kg
Suy ra tổng khổi lượng khung là: M = 1,5 + 0,51 =2,01 kg
Bộ dẫn hướng
Nhiệm vụ của bộ phận này là dẫn hướng chuyển động của hệ thống dao in. Bộ dẫn hướng gồm 2 thanh trượt, 4 cục đỡ và 4 cục trượt được làm bằng nhơm.
89 ______________________________________________________________________________________
- Khi đó ta tính được thể tích của thanh trượt dựa vào kích thước như hình trên V = π..h = π.x50 = 39,3()
- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của 2 thanh trượt: = 2x39,3x2,7 = 212,22 (g)
4 gối đỡ của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhôm nguyên khối. Ta có khối lượng của 4 gối đỡ: = 4x24 = 96g
Hình 3.31: Gối đỡ bộ dẫn hướng
- 6 con trượt của bộ dẫn hướng cũng được làm bằng nhôm nguyên khối. - Khối lượng của 4 con trượt: = 6x92 = 552 (g)
- Như vậy tổng khối lượng của bộ dẫn hướng sẽ là: M = + + = 96+ 552+ 212,22 = 860,22(g)
k. Tính tốn xylanh nâng hạ
Xylanh dao in sẽ có nhiệm vụ kéo đẩy hệ thống dao in, 1 khung mang cơ cấu in và khung in lên xuống, vậy nên tổng khối lượng làm việc của xylanh này là:
M = 0,59 + 2,2 + 2,01 + 0,86 = 5,66 (kg) - Suy ra lực nâng cần thiết là:
F = 5,66x10 = 56,6(N)
Máy nén khí áp suất thơng dụng p = 6 (kgf/)
Vậy nên ta chọn xylanh khí nén SC32x50-S có các thơng số như sau: - Đường kính 32mm
- Hành trình 50mm
- Áp suất vận hành: 0.1~0.9Mpa (1~9kgf/) - Áp suất tối đa : 1.35Mpa (1.35kgf/) Lực đẩy/kéo:
3.2.4 Thiết kế cơ khıı́ phần nâng phôi
Phần khung sắt sẽ sử dụng sắt hộp. Các kích thước sẽ đươc ̣ thiết kế tính dựa trên yêu cầu kích thước của phơi in và có thể thay đổi linh động.
Hình 3.33: Mơ hình phần nâng hạ phơi.
a. Pulley truyền động và dây curoa
Dẫn động bằng pulley truyền động và dây curoa, pulley truyền động và dây curoa được lực từ động cơ Step qua đó cung cấp chuyển động qua lại cho hệ thống cấp phơi.
Ưu điểm khi sử dụng loại có răng là khi truyền động khơng bị trượt.
Trong đồ án này, sử dụng 2 pulley giống nhau có d = 15mm, 20 răng gắn vào trục động cơ và dây curoa cao su chu vi 2000 mm rộng 10 mm.
Đầu tiên là pulley truyền động được làm bằng nhơm, có kích thước d = 15mm, dày 10mm.
- Khi đó ta tính được thể tích pulley: V = π..h = π..1- π..1 = 1 ()
- Với khối lượng riêng của nhơm là 2,7 g/ nên ta có khối lượng của cảm biến: = 1x2,7 = 2,7 (g)
- Đi chung với pulley là dây đai bằng cao su có kích thước 2000x10x2mm. Từ đó ta có thể tích của dây đai cao su là:
V = l.w.h = 200x1x0,2 = 40()
- Với khối lượng riêng của cao su là 1,1 g/ nên ta có được khối lượng: = 40.1,1 = 44(g)
- Như vậy 1 bộ pulley và dây đai sẽ có khối lượng: M = + = 2x2,7+ 44= 49,4 (g)
b. Tính tốn cơ cấu vít me
- Thể tích tấm đỡ bộ vít me: = l.w.h = 20x5x1= 100()
= 1,12x100 = 112g = 0.112(kg) - Khối lượng bộ vít me là: = 1,5kg Thể tích thanh ngang gắp phơi là: = l.w.h = 30x2x2= 120()
- Khối lượng riêng của gỗ là 1,12(g/ nên khối lượng tấm đỡ bộ vít me là: = 1,12x120 = 134,4g = 0.134(kg)
- Như vậy hệ thống di chuyển qua lại sẽ có tổng khối lượng là: M= 49,4 + 112 + 1500 + 134,4 = 1795,8 (g) = 1,795(kg)
Tính tốn lựa chọn động cơ cho hệ thống di chuyển qua lại của cơ cấu gắp phôi
- Động cơ truyền động là thành phần dẫn động chính của hệ thống. Thơng qua việc tính tốn vận tốc, moment xoắn, cơng suất dựa trên yêu cầu về năng suất đã đề ra ta có thể chọn được động cơ truyền động thích hợp.
- Do chiều cao nâng hạ khơng có yếu tố ràng buộc cụ thể nên chọn khoảng cách di chuyển qua lại của hệ thống cấp phôi là 400mm.
- Thời gian di chuyển qua lại của hệ thống gắp phôi là 5s. - - Do đó, vận tốc di chuyển qua lại của hệ thống gắp phơi là: - = 4800 (mm/phút)
- Đường kính pully là = 15mm và độ dày dây đai là 10mm. - - Vậy chu vi pully là:
- C = .π = 15.3,14 = 47,1 (mm)
- Do truyền qua pulley cùng kích thước nên tỉ số truyền sẽ được giữ nguyên là 1:1 nên vận tốc cần thiết của dây curoa cũng là vận tốc cần thiết của động cơ.
- (vòng/phút)
- Khối lượng của những bộ phận mà động cơ phải kéo là tổng khối lượng của các bộ phận của hệ thống dao in nặng 1,795kg như đã tính ở phần trước.
- Dây đai quay coi như vành tròn đờng chất có moment qn tính khối lượng đối với tâm của dây đai là = m.(trong đó R là bán kính tâm quay của dây đai), nhưng do động cơ đặt ở một đầu pully nên ta phải dùng công thức chuyển trục song song để tính, khi đó moment qn tính của cả hệ sẽ được tính bằng:
- I = + m. (Trong đó d là khoảng cách từ tâm của dây đai đến vị trí đặt động cơ) - Từ chiều dài dây đai 1000mm ta xác định được R = = 500mm và d = 500- 7,5 =