THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐỊNH HÌNH NHANG NỤ

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐỊNH HÌNH NHANG NỤ

SVTH :Nguyễn Hữu Sang
Lớp : 02 CLC
GVHD : TS. Phạm Đăng Phước

TÓM TẮT :
Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo một máy định hình “Nhang Nụ” . Sử dụng
vi điều khiển AT89C51 để điều khiển quá trình hoạt động của máy. Máy thiết kế có
thể cho ra những sản phẩm thật. Máy có thể được dùng trong nghiên cứu, học tập của
sinh viên ngành Sản xuất tự động và Cơ
điện tử. Cũng có thể phát triển đề tài để ứng
dụng vào các thiết bị điều khiển tự động khác trong thực tế.
ABSTRACT:

This article presents the results of reseach on designing, manufacturing and
control an automatic squeeze machine used for making “Nhang Nụ”. Machine is
controlled by AT89C51 microcontroller. Machine can squeeze real product. It can be
used for studying and reseach of students. The result of this reseach can be also
applied to other automatic control equipments.
GIỚI THIỆU :
Việc tạo hình bằng tay cho các sản phẩm “Nhang Nụ” tuy đơn giản nhưng năng
suất thấp và chất lượng không đồng đều. Do đó nếu việc tạo hình “Nhang Nụ” được
thực hiện bằng máy kết hợp với việc đưa phôi vào, ép định hình và lấy sản phẩm một
cách tự động sẽ tăng năng suấ
t sản xuất , chất lượng “Nhang Nụ” ổn định, các sản
phẩm đồng đều …. Dẫn đến giá thành của một sản phẩm sẽ giảm.
Máy định hình “Nhang Nụ” được thiết kế và chế tạo dựa trên ý tưởng trên. Tuy
nhiên vì không đủ điều kiện đề chế tạo máy hoàn chỉnh dạng công nghiệp, nên đề tài
chỉ chế tạo một máy ở khâu ép. Tất cả các chuyển động c
ủa máy đều được điều khiển

tự động theo một chu trình chọn trước, đảm bảo quá trình cấp liệu, ép định hình và lấy
sản phẩm ra.
Đề tài nghiên cứu gồm có hai nội dung chính : Phần thiết kế, chế tạo cơ khí và
phần thiết kế điều khiển tự động .
I. THIẾT KẾ CƠ KHÍ :
Trên cơ sở phân tích một chu trình tạo hình của máy, ta có thể tính toán các
thông s
ố động học chủ yếu của máy nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật trong quá
trình máy làm việc.
1.1 Giới thiệu về chu trình ép của máy:
Quá trình thực hiện một chu trình ép như sau :
Đầu tiên phôi được định hình sơ bộ dưới dạng hình trụ và được gim trên bàn
gá, băng tải đưa bàn gá đã có sẵn phôi trụ vào vị trí chuẩn bị ,động cơ (3) được khởi
động làm cánh tay (10) chuyển động đư
a bàn gá vào vị trí ép, sau khi bàn gá phôi vào
đúng vị trí, động cơ (3) chuyển động theo chiều ngược lại về vị trí sẵn sàng, đồng thời
động cơ (1) được khởi động đưa khuôn ép chuyển động xuống thực hiện ép bánh, sau
khi đã ép xong động cơ (1) đảo chiều đưa khuôn chuyển động lên trên, sau đó động cơ
(1) ngừng quay, động cơ (2) được khởi động làm chuyển động cánh tay (9) thực hiện
công việc g
ạt phoi thừa ra khỏi khuôn, sau đó động cơ (2) đảo chiểu để rút cánh tay về
vị trí ban đầu.
§C1
§C2
§C3
3
8
9
10
4

5
6
7
11
2
1


Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy
Chú thích :
1. Động cơ ép
2. Bánh răng được gắn với trục động cơ 1
3. Bánh răng được gắn với trục của vítme
4. Đai ốc
5. Vít me
6. Khuôn ép
7. Bàn chứa sản phẩm ( sau khi định hình xong )
8. Động cơ 2
9. Cánh tay gạt phoi thừa
10. Cánh tay đẩy phôi vào vị trí cần ép định hình
11. Động c
ơ 3

1.2 Các thông số động học chủ yếu của máy.
1.2.1 Tính toán thời gian của một chu kỳ ép định hình.
Giả sử máy đạt năng suất 28 kg/ giờ
Trọng lượng của mỗi “Nhang Nụ” là 29,6 g
Máy được thiết kế mỗi lần ép được 9 “Nhang Nụ”. Vậy số lần ép trong một
phút sẽ là:

75,1
60*9*6,29
1000*28
=
lần / phút
Do vậy, thời gian chu kỳ ép là :

s2,34
75,1
60
T ==


1.2.2 Hành trình và vận tốc của các cơ cấu ép.
Đối với cánh tay đẩy phoi thừa :
Hành trình đi vào và đi ra chiếm khoảng thời gian T
0
= T
1
= 3 s
Vận tốc trung bình
s/mm3,88
3
265
T
L
VV
0
0
10

====

Đối với cánh tay đưa phôi vào :
Hành trình đi vào và đi ra chiếm khoảng thời gian T
2
= T
3
= 7,1 s
Vận tốc trung bình
s/mm33,37
1,7
265
T
L
VV
2
2
32
====

Đối với cơ cấu ép :
Hành trình đi xuống và đi lên chiếm khoảng thời gian T
4
= T
5
= 7 s
Vận tốc trung bình
s/mm4,11
7
80

T
L
VV
4
4
54
====

1.3 Lựa chọn phương án truyền động của máy.
Nếu thiết kế một chiếc máy có thể ứng dụng ngay vào trong sản xuất, ta cần
chọn các cơ cấu chuyển động tịnh tiến đảm bảo được độ chính xác, lực tác dụng lớn và
điều khiển dễ dàng như là : vít me đai ốc (bi), các hệ hệ piston – xi lanh khí nén, thủy
lực…Tuy nhiên với mục đích yêu cầu củ
a đề tài là chế tạo một máy định hình “Nhang
Nụ” có thể làm ra sản phẩm (đề tài vẫn còn mang tính mô hình), đặc biệt là điều kiện
tài chính không cho phép, nên ở đây ngoài cơ cấu ép là vítme đai ốc (thường), còn lại
hai cơ cấu chuyển động tịnh tiến ta sử dụng phương pháp truyền động bằng cách cho
dây xích ăn khớp với đĩa xích trên một bộ trượt. Cơ cấu chuyển động tị
nh tiến như thế
này chuyển động êm, nhưng không được chính xác và đồng thời do dây xích được gá
trên một bộ trượt nên lực truyền động sẽ không lớn lắm, đồng thời không có khả năng
tự hãm (việc sử dụng bộ truyền này chỉ là giải pháp tình thế). Để tăng khả năng tự hãm
của các cơ cấu (khắc phục lực quán tính ở đầu và cuối hành trình ) ta sử dụng m
ột bộ
giảm tốc kiểu bánh vít – trục vít ( tỉ số truyền 1/40 ) được gắn trực tiếp trên trục của
động cơ điện một chiều và truyền chuyển động cho đĩa xích.
Trên cơ sở vận tốc yêu cầu của mỗi khâu tịnh tiến và tỉ số truyền chọn trước
của bộ giảm tốc trục vít – bánh vít, số vòng quay của động cơ một chi
ều, ta tính toán
được đường kính vòng chia của các đĩa xích ăn khớp với các dây xích của các cụm

truyền động.
Căn cứ các loại động cơ điện một chiều hiện có trên thị trường , có số vòng
quay n = 1500 vòng/phút (dùng điện áp 12volts). Bộ truyền trục vít – bánh vít (tỉ số
truyền 1/40 )được được gắn liền với động cơ vì thể khi qua bộ truyền trục vít bánh vít
này thì số vòng quay còn lại là : n’ = 1500/40 = 37,5 vòng/phút
Trên cơ sở
phương án động học đã chọn, đề tài đã tính toán các thông số của
các động cơ, bộ truyền đảm bảo được các yêu cầu truyền động
1.4 Thiết kế kết cấu của máy.
Kết cấu chung của máy như hình 1


Hình 1.4.1: Kết cấu của máy đã thiết kế

Hình 1.4.2 Sản phẩm “Nhang Nụ” được ép bằng máy
II. THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN.
Quá trình thiết kế phần điều khiển gồm các bước chính sau:
+ Chọn vi điều khiển 89C51.
+ Cảm biến được dùng là các công tắc hành trình, vì nó thích hợp cho việc chế
tạo mô hình và đặc biệt là giá thành rẽ.
+ Xác lập giản đồ thời gian.
+ Lập sơ đồ thuật toán.
+ Thiết kế mạch.
+ Viết chương trình điều khiển.
Việc chọn vi điều khiển AT89C51 để điều khiển thiết bị nhằm giảm giá thành
chế tạo. Có thể dùng PLC để điều khiển nhưng giá thành máy sẽ cao (gấp trên
10 lần so với dùng vi điều khiển), không phù hợp với điều kiện tài chính của đề
tài. Hơn nữa, dùng vi điều khiển tạo điều kiện cho việc nghiên cứu, học hỏi
thêm về điều khiển tự động ngoài
các kiến thức đã được học ở

trường.
Trên cơ sở giản đồ thời gian và
sơ đồ thuật toán đi
ều khiển đã
được xác lập, tiến hành thiết kế
mạch. Việc thiết kế vẽ mạch được
tiến hành bằng phần mềm
ORCAD.
Chương trình điều khiển được
viết bằng ngôn ngữ Assembler,
sau đó được dịch và nạp vào
EPPROM của viđiều khiển 89C51. Hình 2.1 Mạch điều khiển
III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.
1. Kết quả
đạt được:
Về mặt khoa học :
• Đề tài đã giải quyết một thiết bị tự động tương đối hoàn chỉnh.
• Vận dụng được những kiến thức mà sinh viên đã được học và nghiên
cứu mở rộng.
Về mặt thực tiễn:
• Đề tài có thể dùng làm mô hình học tập cho sinh viên chuyên ngành
“Sản xuất tự động hóa” và “Cơ đ
iện tử”.
• Nếu tiếp tục được hoàn chỉnh thì đề tài có thể được áp dụng trong sản
xuất.
2. Hướng phát triển.
1. Hoàn thiện hơn về kết cấu cơ khí để có thể áp dụng trong sản xuất
2. Có thể thêm các bộ phận khác để hoàn chỉnh dây chuyền sản xuất
“Nhang Nụ” .

Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất bản giáo dục - 1999
Chi tiết máy (tập 1, 2)
2. Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm, Nhà xuất bản giáo dục - 1999
Thiết kế chi tiết máy
3. Ts.Nguyễn Văn Yến, Nhà xuất bản giao thông vận tải
Thiết lập các bản vẽ trong đồ án chi tiết máy
4. Tống Văn Ôn – Hoàng Đức Hải, Nhà xuất bản lao động - xã hội Hà Nội 2002
Họ
vi điều khiển 8051
5. Ngô Tấn Thông - Nguyễn Thế Tranh, Nhà xuất bản giao thông vận tải
Thiết kế và chế tạo khuôn mẫu với PRO/ENGINEER WILDFIRE 2.0