87
XI.2 Phương án thiết kế
Nguồn động lực tại xuưởng chủ yếu là điện và khí nén nên phương án thiết kế được quyết định như sau:
Sử dụng một xi lanh khí nén để tạo lực kéo 15 – 20 N, bằng cách điều chỉnh mức áp suất khí cấp vào xi lanh, ta tạo ra được lực kéo theo yêu cầu.
Một xi lanh kẹp được dùng để kẹp giữ phần lông chổi. Việc kẹp giữ lông chổi phải đảm bảo hai yêu cầu:
Một là, xi lanh kẹp phải tạo ra lực kẹp đủ lớn để chổi không bị tuột khỏi ngàm kẹp khi bị kéo.
Hai là, biên dạng của má kẹp phải đảm bảo lông chổi khơng bị đứt hoặc gãy sau q trình kẹp.
Việc lựa chọn xi lanh kẹp cũng như biên dạng của má kẹp sẽ được quyết định bằng thực nghiệm để thỏa mãn hai yêu cầu trên.
Một bàn máy được dùng để di chuyển chổi đến đúng vị trí test. Dưới đây là sơ đồ máy:
Xi lanh kéo
Xi lanh kẹp
Ngàm kẹp
Chổi CF
Bàn máy
88
XI.3 Thiết kế cơ khí
Mơ hình 3D của thiết bị được thiết kế như Hình XI.3:
Xi lanh kéo
Xi lanh kẹp
Chổi CF Bàn máy
Ngàm kẹp
Hình XI.3: Mơ hình 3D của thiết bị test
Lợi dụng đặc điểm hình học của cán chổi, chổi được định vị trên bàn máy bằng hai ngàm, ăn khớp khe trên cán chổi.
Ngàm giữ cán chổi trên bàn máy ăn khớp với khe trên cán chổi Khe trên cán chổi
89
XI.4 Điều khiển
Với xy lanh kéo đã chọn (Mã CXSM10 - 10, công ty SMC), tra theo thông số của nhà sản xuất, dưới đây là biểu đồ lực kéo do xy lanh sinh ra tương ứng với mức áp suất khí nén (sau khi đã trừ đi phần khối lượng của xi lanh kẹp và ngàm kẹp). Ta dựa vào đây để điều chỉnh lực kéo mong muốn.
Hình XI.5: Biểu đồ lực kéo tương ứng với áp suất của xy lanh kéo
Khi kéo, nếu chổi hỏng (lơng chổi tuột khỏi cán) thì xy lanh kéo sẽ đi hết hành trình. Ta dựa vào dấu hiệu này để phát hiện chổi hỏng hay tốt.
Dưới đây là giải thuật điều khiển thiết bị:
8 18 28 38 48 58 0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 L ỰC KÉO (N ) ÁP SUẤT (BAR) B I Ể U Đ Ồ L Ự C K É O T Ư Ơ N G Ứ N G V Ớ I Á P S U Ấ T K H Í N É N
90
Begin
Khởi tạo: 1. Bàn máy về Home
2. Xi lanh kéo: Pull 3. Xi lanh kẹp: Nhả
Ban máy di chuyển vị trí test thứ nhất trên chổi đến vị trí kẹp Nhấn nút Start?
Xy lanh kẹp: kẹp Xy lanh kéo: pull
Giữ 0,5s
Xy lanh kéo: push Xy lanh kẹp: nhả
Đã là vị trí test cuối cùng? Ban máy di
chuyển vị trí test tiếp theo trên chổi đến
vị trí kẹp
Bàn máy về HOME Xy lanh kéo đi hết
hành trình? Báo chổi tốt End Bàn máy về HOME Báo chổi hỏng No Yes Yes Yes Gá chổi vào bàn máy
Xy lanh kéo: push
No
91
XI.5 Chế tạo thiết bị kiểm tra độ bền giữa lơng và thân chổi
Sau khi tính tốn và thiết kế xong, nhóm thực hiện đề tài tiến hành gia công và lắp ráp thiết bị kiểm nghiệm độ bền kéo. Kết quả thể hiện ở hình sau:
92
XII. NỘI DUNG 12: Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh
XII.1 Phương pháp đo lường và đánh giá
Bảng 12.1: Thông số và phương pháp đo lường
Thông số Đơn vị Tiêu chuẩn Phương pháp kiểm tra
Khối lượng keo bôi lên sản phẩm mg 10 ±1 Cân tiểu li (đơn vị 1mg)
Độ bền kéo N 17 ±2 Thiết bị kiểm tra độ bền kéo
Hành trình bơi keo mm 5-20 ±1 Thước thẳng (đơn vị 0,5mm)
XII.2 Chạy thử nghiệm lần 1
Sau khi lắp ráp hồn chỉnh, nhóm thực hiện đề tài tiến hành chạy thử nghiệm lần 1 với số bảng thông số sau: Bảng 12.2: Thơng số mơ hình thử nghiệm lần 1
Thông số đầu vào Đơn vị Giá trị Phương pháp điều chỉnh
Số mẫu thử nghiệm/lần cái 100 -
Số lần thử nghiệm lần 30 -
Áp suất bơm keo bar 4 Đồng hồ chỉnh áp (đơn vị 0,1 bar)
Áp suất hút chân không bar 5 Đồng hồ chỉnh áp (đơn vị 0,1 bar)
Thời gian bơm keo đầu chổi s 1 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Thời gian hút chân không bơm keo đầu s 1 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
93 Thời gian hút chân không bơm keo cạnh chổi s 2 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Hành trình bơi keo cạnh mm 5 Phần mềm (đơn vị 0,1mm)
Tốc độ bôi keo cạnh mm/s 2 Phần mềm (đơn vị 0,1mm/s)
Kết quả Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn (đăng ký)
Thời gian hoàn thành h 520 500
Thời gian dừng máy h 20 25
Hiệu suất % 96.2 95
Tỷ lệ sản phẩm khô keo % 100 -
Tỷ lệ phế phẩm % 3 Chưa đăng ký lúc đầu do phát sinh
khi chạy thử nghiệm. Nhận xét:
Hệ thống tự động cấp phôi, bôi keo và sấy khô đã đạt các thông số kỹ thuật và mục tiêu chất lượng đặt ra. Tuy nhiên cần phải phân tích nguyên nhân và thực hiện cải tiến để giảm tỷ lệ phế phẩm do yêu cầu từ phía khách hàng.
Phân tích:
Nguyên nhân dừng máy: Cơ cấu gạt phôi từ cụm cấp phôi vào đĩa xoay bị kẹt do phôi bị cong. Công nhân phải dùng tay để lấy phôi bị kẹt ra và chạy lại máy.
Tình trạng lỗi của phế phẩm: phế phẩm có tình trạng bơi thiếu keo hoặc keo được bơi khơng đúng vị trí.
Tình trạng lỗi chỉ xảy ra trên những sản phẩm bị cong, qua thảo luận với phía khách hàng, tỷ lệ phế phẩm cần đạt được là
94
XII.2 Cải tiến - thử nghiệm lần 2
Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành cải tiến ở 2 điểm sau:
Tăng lực kẹp ở ngàm định vị, gắn thêm cơ cấu mở ngàm kẹp khi xy lanh gạt phôi vào đĩa xoay. Lực kẹp được tăng lên sẽ giúp nắn lại những phôi bị cong ở 2 mép rãnh bôi keo.
Hình XII.1: Cải tiên lực kẹp phôi
95 Thêm cơ cấu nắn lại phôi bị cong trước khi bôi keo 2 cạnh, giúp cụm bơi keo cạnh thao tác chính xác lên vị trí cần bơi keo đối với
những phơi bị cong vênh.
Hình XII.2: Cơ cấu định vị lại phôi cụm bôi keo cạnh
Định vị lại phôi Xy lanh tác động
96 Sau khi tiến hành cải tiến, nhóm thực hiện đề tài tiến hành chạy thử nghiệm lần 2 với số bảng thông số sau:
Bảng 12.3: thơng số mơ hình thử nghiệm lần 2
Thơng số đầu vào Đơn vị Giá trị Phương pháp điều chỉnh
Số mẫu thử nghiệm/lần cái 100 -
Số lần thử nghiệm lần 10 -
Áp suất bơm keo bar 4 Đồng hồ chỉnh áp (đơn vị 0,1 bar)
Áp suất hút chân không bar 5 Đồng hồ chỉnh áp (đơn vị 0,1 bar)
Thời gian bơm keo đầu chổi s 1 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Thời gian hút chân không bơm keo đầu s 1 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Thời gian bơm keo cạnh chổi s 2 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Thời gian hút chân không bơm keo cạnh chổi s 2 Timer phần mềm (đơn vị 0,1 s)
Hành trình bơi keo cạnh mm 5 Phần mềm (đơn vị 0,1mm)
Tốc độ bôi keo cạnh mm/s 2 Phần mềm (đơn vị 0,1mm/s)
Kết quả Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn (đăng ký)
Thời gian hoàn thành h 173 167
Thời gian dừng máy h 6 8.3
Hiệu suất % 96.5 95
97
Tỷ lệ phế phẩm % 1 Chưa đăng ký lúc đầu do phát sinh khi
chạy thử nghiệm. Nhận xét:
Hệ thống tự động cấp phôi, bôi keo và sấy khô đã đạt các thông số kỹ thuật và mục tiêu chất lượng đặt ra và đạt yêu cầu về tỷ lệ phế phẩm phát sinh do lỗi của phôi đầu vào.
XIII. NỘI DUNG 13: Viết báo cáo và hoàn chỉnh hồ sơ.
o Ngày 18/9/2015: Họp xét tuyển nhiệm vụ
o Ngày 10/6/2016: Họp giám định đề tài
o Ngày 01/09/2016: Họp nghiệm thu cấp cơ sở
o Ngày 04/09/2016: Họp Nghiệm thu cấp cơ sở
99
C. TỰ NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SO VỚI VỚI HỢP ĐỒNG VÀ THUYẾT MINH BAN ĐẦU ĐỒNG VÀ THUYẾT MINH BAN ĐẦU
1. Về số lượng:
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và khảo sát ở nội dung 1 và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm R&D cho các cụm chức năng chính ở nội dung 2. Sau đó nhóm đã đúc kết các kinh nghiệm lý thuyết và thực nghiệm để xây dựng được sơ đồ động học tổng quát và sơ đồ động học cho các khối chính ở nội dung 3 và triển khai tính tốn lựa chọn cho các linh kiện của hệ thống ở nội dung 4. Tiến hành triển khai thiết kế cơ khí chi tiết cho hệ thống ở nội dung 5 và tiến hành gia cơng lắp đặt. Sau đó nhóm triển khai xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển cho hệ thống và các hạng mục con ở nội dung 6 và tiến hành lập trình ở nội dung 7. Nhóm đã triển khai chạy thử nghiệm tại xưởng lắp ráp của Công Ty và vận hành tại nhà máy. Thơng qua các số liệu thu thập được nhóm đã tổng hợp và phân tích ngun nhân, tìm ra phương án giải quyết để đạt được thông số kỹ thuật ban đầu đã đề ra về mặt chiến thuật “Kinh Tế -Kỹ Thuậ” trong cả thiết kế chế tạo và bảo dưỡng bảo hành vớ bảo trì.
Nhóm Nghiên cứu đã bám khá sát các tiêu chí và nội dung đặt ra trong hợp đồng và thực hiện đầy đủ các nội dung. Tuy nhiên, qua qúa trình nghiên cứu và thiết kế R&D và chế tạo nhiều lần để đạt được phiên bản 01 đạt được các thông số ban đầu đặt ra. Nhóm cũng đã học hỏi được rất nhiều từ thực tế để khơi nguồn sang tạo và sức lan toả của ý tưởng cũng như kinh nghiệm nếu triển khai sản xuất thử nghiệm cho các phiên bản tiếp theo. Hơn nữa, thông qua hội đồng khoa học nhóm cũng đã học hỏi và ghi nhận được rất nhiều ý kiến rất quý báu của các Thành Viên trong hội đồng trong việc nâng cao trình độ thiết kế và chế tạo các Thiết Bị cho ngành phụ trợ..
2. Về chất lượng
Vì nhóm nghiên cứu tiến hành theo phương pháp kết hợp từ “nhu cầu thực tế (cụ thể là Công ty TsuChiYa)” + “kết hợp lý thuyết” + “dựa trên kinh nghiệm tích lũy được” + “Thực nghiệm cho việc R&D” chất lượng của từng khối cụm của hệ
thống đã đạt được hàm lượng kỹ nghệ cũng như đầu tư kỹ năng cao. Do đó chất lượng hệ thống cấp phôi và bôi keo, sấy khô cho chổi khử tĩnh điện ngay từ Phiên bản đầu đã đạt được các thông số dự kiến ban đầu về “Kinh Tế - Kỹ Thuật” như sau:
100
o Máy phải chạy tự động hoàn toàn liên tục được 20 phút cho một lần nạp phôi
o Bơi keo tại 6 vị trí: 2 vị trí đầu và 4 vị trí cạnh bên (Keo khơng được dính lên phần
lông, lượng keo phải được rải đều trên cả chiều dài, khơng cho phép tình trạng dồn keo hoặc ứ đọng tại một vị trí)
o Tổng lượng keo bơi lên chi tiết có thể điều chỉnh được, sai số ≤ 10mg.
o Chiều dài và tốc độ bơi keo cạnh bên có thể điều chỉnh được trong phạm vi từ 5 – 20 mm, sai số kích thước ≤ 1mm
o Sản phẩm đầu ra của máy phải được sấy khô keo tại các vị trí bơi keo mà khơng bị ảnh hưởng đến chất lượng của các sợi lông tổng hợp
o Chất lượng sản phẩm sau cùng đạt chỉ tiêu độ bền kéo (10N-15N)
o Năng suất 6 sản phẩm/phút.
o Kích thước dự kiến tổng thể của sản phẩm (dài x rộng x cao: 2.500 x 1.200 x 1.700)
o Hiệu suất tối thiểu 95%
Có màn hình giao diện điều khiển thân thiện, dễ dàng thao tác cài đặt thông số và vận hành máy.
Máy vận hành tự động hồn tồn, có chức năng báo hiệu khi hết phôi và hết keo
Máy sử dụng trong môi trường công nghiệp
Thành phẩm của hệ thống phải được đưa vào thùng chứa
Về Kinh Tế:
Thiết bị có chức năng cấp phôi tự động với chất lượng ổn định và năng suất cao hơn nhiều lần so với thực hiện bằng công nhân. Với năng suất máy đạt được 6 sản phẩm/phút thì thiết bị tương đương thay thế 4 cơng nhân của một dây chuyền sản xuất.
Giá trị hệ thống ước tính (giá trị so sánh với công lao động theo tiêu chí thời gian khấu hao tương đối ngắn, trong thực tế để đánh giá hiệu quả đầu tư thiết bị khách hàng thường chọn thời gian khấu hao thu hồi vốn là 3 năm)
Giá trị hệ thống ước tính số cơng nhân tương đương (4 cơng nhân)
chi phí lương cơng nhân /năm (50.000.000 đ)
số năm thu hồi vốn (3 năm)
o Giá trị hệ thống ước tính = 4*50.000.000*3 = (giá ước trính)= 600.000.000 VNĐ
o Giá bán HT ước tính: 70%* (giá ước trính) = 70%*600.000.000 = 420.000.000 VNĐ
101
= (giá bán HT ước tính) – (chi phí quản lý + bán hàng) – (lợi nhuận)
trong đó: * chi phí quản lý + bán hàng = 25%*(giá bán hệ thống ư/t)
* lợi nhuận = 35%*(giá bán hệ thống ư/t)
3. Về tiến độ: Nhóm tự đánh giá tiến độ tổng thể vượt 100% tiến độ đặt ra ban đầu theo Thuyết minh – Hợp đồng.
4. Các vấn đề khác: khơng có.
5. Tình hình sử dụng kinh phí tính đến ngày báo cáo (tham khảo phần phụ lục 1 Quyết Tốn kinh phí)
5.1. Kinh phí ngân sách:
a. Tổng kinh phí được duyệt 780 triệu đồng. Tổng kinh phí đã cấp: 780 triệu đồng. Kinh phí đã sử dụng: 780.000.000 đồng. Kinh phí chưa sử dụng: 0 đồng.
5.2. Kinh phí đã chi từ nguồn khác 770.921.961 đồng. 6. Kết luận và kiến nghị:
6.1. Kết luận
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện tốt các nội dung đề ra theo thuyết minh hợp đồng đã ký kết.
6.2. Kiến nghị:
Đề nghị hội đồng thơng qua và cho nhóm nghiệm thu thanh lý hợp đồng
Chủ nhiệm Đề tài (Họ tên, chữ ký) Chủ tịch Hội đồng (Họ tên, chữ ký) Đơn vị Chủ trì (Họ tên, chữ ký, đóng dấu)
Cơ quan Quản lý
102
103
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Geoffray Boothroyd. (2005). Assembly Automation and Product Design. CRC, Taylor and Francis group.
[2] Samick. Principle of Linear System, Linear Bushing. [3] Hiwin, Linear Guideway Technical Information.
[4] Nguyễn Hữu Lộc. (2005). Cơ sở thiết kế máy. Giáo trình giảng dạy mơn Chi tiết máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
[5] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển. (2007). Tính tốn thiết kế hệ truyền động cơ khí, tập 1. Nhà xuất bản giáo dục.