thiết kế máy dán màng loa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục đích thiết kế
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
PHẦN I: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MÁY ÉP, DÁN VÀ SẤY MÀNG LOA TỰ
ĐỘNG
1. Cấu tạo màng loa
2. Quá trình sản xuất màng loa
2.1. Quá trình ép
2.2. Quá trình bôi keo
2.3. Quá trình sấy
3. Ý tưởng thiết kế máy ép, dán và sấy màng loa tự động

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 1

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY ÉP,
DÁN VÀ SẤY MÀNG LOA TỰ ĐỘNG
2.1. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA MÁY
1.
2.
-

Yêu cầu kĩ thuật
Lực ép: 15 ÷ 18 (KN)
Bôi keo: Keo bôi đều, bôi đủ.
Thời gian sấy khô keo: 28÷35 (phút)
Sản lượng:
1800 (sản phẩm/1 ca 8 tiếng làm việc)

2.2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CỤM
2.2.1. Xác định thời gian cơ bản cho 1 chu kì T
Theo yêu cầu đề bài: Sản lượng đặt ra là 1800 sản phẩm/1 ca 8 tiếng làm việc.
 Thời gian yêu cầu cơ bản cho 1 chu kì sản phẩm là:
T=

8 × 60 × 60
= 16 (s)
1800

2.2.2. Tính toán, thiết kế cụm ép – dán
2.3.Thông số kĩ thuật cụm ép – dán
Cụm ép – dán phải đảm bảo các thông số kĩ thuật sau:
- Lực ép cần thiết: 15 ÷ 18 (KN)
- Bôi keo: Keo bôi đều, bôi đủ.
- Đảm bảo tương đối hành trình cụm Tcụm

2.4.Trình tự thiết kế
2.4.1.
Tính toán, thiết kế kết cấu cụm ép.
2.4.1.1.Kết cấu chính cho cụm ép
Cụm ép đảm bảo các yếu tố kĩ thuật như sau:
- Lực ép: 15 ÷ 18 (KN)
- Nhiệt độ cần đạt trong quá trình ép: 50 ÷ 80 ℃
 Từ các yêu cầu thiết kế, ta đưa ra mô hình hóa kết cấu cụm ép như sau:

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 2

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Khuôn trên

2.4.1.2.Chọn thiết bị sinh lực ép.
Xuất phát từ yêu cầu thiết kế lực ép cần thiết là 15 ÷ 18 (KN). Chọn thiết bị sinh
lực ép là loại máy ép Servo Presses của hãng Janome. Tra catalog danh mục thiết bị
cũng cấp của hang đối với dòng JP-S Series ta được:

Từ bảng số liệu trên, ta có dòng JP-S2001 sinh ra lực ép tối đa là 20 (KN) > 18
(KN) là yêu cầu thiết kế tối đa và là gần nhất đảm bảo yêu cầu kĩ thuật so với các
dòng khác.
- Chọn hành trình cơ bản cho cơ cấu ép: Từ ý tưởng thiết kế cụm ép-dán và kích
thước khuôn ép đã có, hành trình cơ bản của cơ cấu ép phải đảm bảo vừa ép được sản
phẩm ở công đoạn ép lại vừa đặt chi tiết lên khuôn dán để phục vụ công đoạn dán, và
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 3

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

hành trình đó phải là ngắn nhất để đảm bảo kết cấu gọn nhẹ nhất. Từ các yêu cầu trên
chọn sơ bộ thiết bị sinh lực ép là thiết bị có mã sản phẩm JP-S2001-200 với các thông
số kĩ thuật chi tiết theo như catalog của hãng:

Tính toán thời gian cơ bản cho quá trình ép:
Các thông số có được thông qua catalog:
- Tốc độ cho hành trình ép: v = 0.01~35 (mm/s)
 Chọn chế độ làm việc của thiết bị ở mức vtb=20 (mm/s) thì thời gian cơ bản
cho hành trình ép là: tép =

200
= 10 (s)
20

- Tốc độ cho hành trình thu về: v = 0.01~200 (mm/s)
 Chọn chế độ làm việc của thiết bị ở mức v tb = 100 (mm/s) thiwf thời gian cơ
bản cho hành trình thu về là: tthu về =

200
= 2 (s)
100

- Chọn thời gian trễ cho quá trình ép sản phẩm là ttrễ = 1 (s)
 Tổng thời gian cơ bản cho quá trình ép sản phẩm là:
Tép = tép + tthu về + ttrễ = 10+2+1 = 13 (s)
Theo tính toán ở mục 1 có thể thấy hành trình máy T = 16(s) là quá nhanh, thông
số kĩ thuật cho các cụm sẽ không đảm bảo hành trình Tcụm.
Để đảm bảo tính năng hoạt động của máy, không gian bố trí, kết cấu, kích thước
và điều khiển máy, chọn phương án bố trí nhiều hành trình có cấu trúc và nguyên lí
hoạt động tương tự nhau trên cùng 1 máy.
Các phương án bố trí nhiều hành trình: 2 hành trình, 3 hành trình, 4 hành trình,
…..
Bảng tính toán chu kì T dựa trên phương án nhiều hành trình:
Số lượng hành trình đồng thời
Chu kì T (s)
2
32
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân

0

Page 4

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

3
48
4
64
5 trở lên
80 trở lên
Dựa vào bảng tính toán chu kì T phụ thuộc vào số lượng hành trình đồng thời có
thể thấy kết cấu 2 hành trình với T = 32(s) là hợp lí nhất do đảm bảo kết cấu máy gọn
nhất, chu kì T phù hợp để phân bố chu kì cho từng cụm, điều khiển gọn nhẹ và vẫn
đàm bảo năng suất so với các phương án chọn số hành trình đồng thời lớn hơn.
2.4.1.3.Thiết kế cụm ép trên.
Từ thiết bị đã chọn và các thông số đầu vào cho cụm ép trên, ta thiết kế cụm ép
trên với các chi tiết cơ bản như sau:
(Hình vẽ cụm ép trên chưa hoàn thiện tấm đỡ với khung dưới bàn A3 kẹp vào)

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 5

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.4.1.4.Thiết kế các chi tiết cơ bản cho cụm ép dưới.
a. Chi tiết khuôn ép có sẵn được cung cấp:
b. Thiết kế cơ bản cụm ép dưới:
Từ các yêu cầu đặt ra cũng như kích thước của khuôn ép có sẵn, cụm ép dưới
được thiết kế cơ bản với các chi tiết như sau:
(Bản vẽ cụm ép dưới A3 kẹp vào đây)
Giải thích các chi tiết và vật liệu làm ra các chi tiết ý. Sao lại lằm lắm chi tiết
thế?

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 6

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.4.2.
Tính toán, thiết kế kết cấu cụm dán.
2.4.2.1.Yêu cầu kĩ thuật cho cụm dán.
Cụm dán phải đáp ứng 1 số yêu cầu sau:
- Dán đủ, đều tất cả các vị trí trên đường dán
- Thời gian dán cần đáp ứng nên tương ứng với thời gian cơ bản của quá trình
ép là
Tdán ~ Tép = 13 (s)
2.4.3. Kết cấu cụm dán
2.4.4. Nguyên lí cơ bản của cụm dán
2.4.5. Kết cấu cơ bản của cụm dán theo phương pháp dán theo
đường
2.4.6. Hoàn thiện kết cấu cụm dán
2.5. Hoàn thiện kết cấu cụm ép-dán

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 7

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.2.3. Tính toán, thiết kế cụm cấp phôi
2.2.3.1. Yêu cầu cơ bản của cụm cấp phôi
Sau khi đã thiết kế được cụm ép-dán, thiết kế cụm cấp phôi cần đảm bảo các yêu
cầu sau:
- Tổng thời gian cơ bản cho 1 chi kì cấp sản phẩm không vượt quá thời gian cơ
bản cho 1 hành trình ép-dán để đảm bảo năng suất và tránh hiện tượng chờ
cấp sản phẩm:
Tinput ≤ Tép = 13 (s)
- Thời gian người công nhân thao tác đặt chi tiết lên cụm tính trung bình cho 1
lần sản phẩm là Tcông nhân = 3(s).
- Thao tác của người vận hành phải đơn giản, dễ thao tác.
- Đảm bảo an toàn cho cơ cấu và người vận hành.
- Kích thước phù hợp với kích thước của cụm ép-dán đã thiết kế.
- Cơ cấu gọn nhẹ, đơn giản, hiệu quả.

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 8

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.2.3.2. Thiết kế kết cấu cụm cấp phôi
2.2.3.2.1. Lựa chọn kết cấu phù hợp
Để thiết kế cơ cấu di chuyển sản phầm từ cụm cấp phôi sang cụm ép-dán (Cơ
cấu di chuyển sản phẩm ) 1 cách đơn giản và hiệu quả nhất, thì ý tưởng thiết kế cụm
cấp phôi phải dựa theo nguyên lí cơ bản là sản phẩm sẽ được di chuyển từ cụm cấp
phôi sang cụm ép dán theo 1 đường thẳng theo phương nằm ngang và được mô tả
bằng hình vẽ:

Hình 2.xx: Nguyên lí cấp phôi

Một số dạng thiết kế cho cụm cấp phôi như sau:
- Cụm cấp phôi theo cơ cấu băng tải:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu băng tải

Cơ cấu bang tải có ưu điểm lớn là thiết kế đơn giản. Tuy nhiên nó lại có nhiều
những nhược điểm như: cường độ làm việc cao dây bang dễ hỏng, điều khiển phức
tạp… do đó không phù hợp với ý tưởng thiết kế 1 hệ thống cấp phôi tự động là có
chu kì. Ta sẽ không xét đến phương án này nữa.
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 9

SVTH: Nguyễn Đức Hội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng 2 đĩa đơn:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu dạng 2 đĩa đơn

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng 1 đĩa đôi:

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu 1 đĩa đôi

- Cụm cấp phôi theo cơ cấu dạng băng chuyền:

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 10

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Hình 2.xx: Cấp phôi theo cơ cấu băng chuyền

Ta có bảng so sánh ưu nhược điểm của các cơ cấu dựa trên 1 số tiêu chí đánh giá
chính:
Tiêu chí
Dạng 2 đĩa đơn
Dạng 1 đĩa đôi
Dạng băng chuyền
Điều khiển dễ
x
x
dàng
Kết cấu gọn nhẹ
x
Đảm bảo độ chính
x
xác dễ dàng
Chế tạo đơn giản
x
Bảng 2.xx: Ưu nhược điểm của 1 số cơ cấu cấp phôi

Dựa vào bảng so sánh dựa trên 1 số tiêu chí chính, ta lựa chọn kết cấu cho cụm
cấp phôi có dạng 2 đĩa cấp phôi đơn.

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 11

SVTH: Nguyễn Đức Hội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2.3.2.2.

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Thiết kế cơ bản kết cấu cụm cấp phôi dạng 2 đĩa cấp
phôi đơn

Từ kích thước cơ bản của khuôn ép sản phẩm được cho sẵn theo yêu cầu đề bài,
thiết kế đồ gá phôi cho cụm cấp phôi có kết cấu và kích thước tương tự như sau:

Hình 2.xx: Đồ gá phôi

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 12

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Đồ gá được thiết kế gồm 2 chi tiết: Phần định vị phôi (01) và đế khuôn (02), với
kích thước tương tự như khuôn ép nằm trong cụm ép-dán.
Từ kích thước cơ bản của đồ gá, kết hợp với yêu cầu kích thước phù hợp với
kích thước cụm ép-dán ta bố trí số lượng đồ gá trên 1 đĩa cấp phôi.
2.2.3.2.2.1. Bố trí số lượng đồ gá trên 1 đĩa cấp phôi
Phần chiều rộng sau khi thiết kế của cụm ép-dán là 1110 (mm). Như vậy ta sẽ
thiết kế 2 đĩa và khoảng cách cần thiết từ các đĩa tới khung và khoảng cách giữa các
đĩa là 1110 (mm). Tận dụng tối đa không gian bố trí máy, chọn sơ bộ kích thước đĩa
là ∅500 (mm).
Bố trí số lượng đồ gá đặt phôi lên đĩa: Từ kích thước thiết kế của đồ gá phôi là
∅158 và kích thước chọn sơ bộ của đĩa là ∅500, ta được số khuôn có thể bố trí tối đa
lên đĩa là 6 đồ gá. Như vậy ta có 6 phương án bố trí: 1,2,3,4,5,6 (đồ gá) lên đĩa.
Trong cả 6 phương án trên, ta thấy phương án bố trí 6 đồ gá là hợp lí nhất.
Phương án này đảm bào phù hợp với kích thước yêu cầu thiết kế. 6 đồ gá đưa ra số
vòng quay cần thiết cho 1 lần cấp phôi là

1
(vòng). Số vòng quay cần thiết cho 1
6

524

hành trình nhỏ phù hợp với yêu cầu thiết kế. Số vòng quay đó cũng thuận lợi cho việc
chọn động cơ cung cấp chuyển động quay cần thiết cho cơ cấu.
 Ta chọn phương án bố trí 6 đồ gá trên 1 đĩa.

Hình 2.xx: Phương án bố trí đồ gá trên đĩa

Người công nhân thao tác đặt phôi tại vị trí công nhân đặt phôi lên cụm cấp
phôi, đồng thời cơ cấu di chuyển sản phẩm lấy phôi từ vị trí lấy phôi trên cụm cấp

phôi và thực hiện quá trình hút, di chuyển và thả phôi vào cụm ép. Trong quá trình cơ
cấu di chuyển sản phẩm thực hiện hành trình di chuyển và thả phôi vào cụm ép rồi trở

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 13

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

lại vị trí lấy phôi ban đầu thì đĩa cấp phôi thực hiện quay

1
(vòng) và thực hiện tiếp 1
6

chu kì mới.
2.2.3.2.2.2. Chọn vật liệu và kích thước cơ bản cho đĩa
- Xác định tải trọng cơ bản đặt trên đĩa: Tải trọng cơ bản đặt trên đĩa là tải trọng
của 6 đồ gá được bố trí trên đĩa.
- Xác định khối lượng mỗi đồ gá:
Chi tiết
(01)

(02)

Thể tích V
(cm3)
1107
229

Khối lượng riêng D
(g/cm3)
1,41
2,7

Khối lượng m
(g)
1560
618

Bảng 2.xx: Khối lượng đồ gá phôi

 Khối lượng 1 đồ gá:
mĐG = 618 + 1560 = 2178 (g) ≈2,2 (kg)
 Tổng khối lượng đặt trên 1 đĩa:
m = 2,2 x 6 = 13,2 (kg)
Nhận xét: Khối lượng đặt trên đĩa là 13,2 (kg) không phải là khối lượng lớn.
Đồng thời, ý tưởng thiết kế là đĩa mang theo đồ gá quay. Do đó, vật liệu chế
tạo đĩa phải đảm bảo đủ bền để mang theo khối lượng của đồ gá, đồng thời
phải nhẹ để giảm lực cần thiết làm quay đĩa.
Từ các yêu cầu trên, chọn vật liệu làm đĩa là Nhôm Al6061, chiều dày thiết
kế t = 14 (mm)
2.2.3.2.2.4. Chọn phương án dẫn động cho đĩa

Phương án dẫn động cho đĩa phải đảm bảo yêu cầu làm việc của đĩa là dừng tại
6 vị trí cách đều nhau và theo 1 chu kì xác định (phục vụ cho việc lấy và cấp phôi).
Từ yêu cầu thiết kế ta đưa ra 1 số phương án dẫn động cho đĩa như sau:
+ Động cơ bước
+ Động cơ thường kết hợp bộ truyền xích
+ Động cơ thường kết hợp bộ truyền bánh răng
+ Động cơ thường kết hợp cơ cấu Man
Sử dụng động cơ bước có ưu điểm là điều khiển đơn giản, tuy nhiên lại có
nhược điểm là không khắc phục được sai số do bộ truyền ngoài, do đó trong
quá trình làm việc liên tục có thể gây ra sai số vị trí, ảnh hưởng đến quá trình
lấy phôi của cơ cấu di chuyển sản phẩm. Do đó ta không sử dụng phương án
này.
Sử dụng động cơ thường kết hợp bộ truyền xích có ưu điểm là kết cấu đơn
giản, tuy nhiên tỉ số truyền của xích thường không cao, bộ truyền yêu cầu bôi
trơn và bảo dưỡng liên tục, bánh răng và xích làm việc trong môi trường làm
việc liên tục nhanh bị mòn. Do đó ta cũng không sử dụng phương án này.

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 14

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

-

Sử dụng động cơ thường kết hợp bánh răng có ưu điểm là tỉ số truyền có thể
lớn, tuy nhiên bộ truyền bánh răng hở cũng mắc phải 1 số nhược điểm như bộ
truyền xích là yêu cầu bôi trơn liên tục để chống mòn, kích thước bánh răng có
thể lớn. Do đó ta cũng không sử dụng phương án này.
Phương án sử dụng động cơ thường kết hợp cơ cấu Man: phương án này
hoàn toàn có thể phù hợp với yêu cầu thiết kế. Cơ cấu man tuy có phức tạp về
số lượng chi tiết cơ cấu cũng như chế tạo 1 số chi tiết phức tạp nhưng lại có
nhiều ưu điểm như: biến đổi chuyển động quay liên tục của động cơ thành
chuyển động gián đoạn của đĩa man, các chi tiết có thể hoạt động ở môi trường
làm việc liên tục với yêu cầu bôi trơn đơn giản,… Do đó, ta lựa chọn sử dụng
phương án động cơ thường kết hợp cơ cấu Man.
2.2.3.2.2.5. Chọn phương án điều chỉnh vị trí chính xác cho đĩa
Đặc tính làm việc của cơ cấu là cấp phôi tự động, do đó đòi hỏi yêu cầu vị trí
tương quan chính xác giữa vị trí của phôi nằm trên cụm đầu vào và cơ cấu di chuyển
sản phẩm từ cụm đầu vào sang cụm ép-dán. Điều này yêu cầu vị trí của phôi trên cụm
đầu vào sau mỗi hành trình cấp phôi phải chính xác.
Để đạt được yêu cầu đó, ta thiết kế phương án điều chỉnh chính xác cho đĩa.
 Nguyên lí hoạt động: Dựa trên nguyên lí định vị giữa khối V và chi tiết trục, ta
lựa chọn phương án sử dụng 1 ổ bi tác dụng lên đĩa cấp phôi có vai trò như khối
V. Muốn như vậy ta thiết kế các khối V trên đĩa cấp phôi theo nguyên lí hoạt
động như sau:

Khối V nằm
trên đĩa cấp
phôi

Ổ bi

Hình 2.xx: Nguyên lí điều chỉnh vị trí chính xác đĩa cấp phôi

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 15

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.2.3.3. Tính toán, thiết kế cơ cấu Man
2.2.3.3.1. Tính toán các thông số hình học của cơ cấu Man
- Nguyên lý hoạt động của cơ cấu Man: Cơ cấu Mante là cơ cấu dùng để biến
chuyển động quay liên tục của đĩa O2 thành chuyển động quay gián đoạn của
đĩa O1. Chuyển động gián đoạn của đĩa O1 chính là chuyển động quay phân độ
các vị trí cấp phôi cho cơ cấu Transfer Input. Thường số rãnh trên đĩa Man là
Z = 4,6,8,….. Với hệ thống cấp phôi gồm có 6 vị trí cấp vậy ta cần tính cơ cấu
Man với số rãnh là: Z = 6 (rãnh).
- Với kết cấu của đĩa chứa khuôn gá phôi ta đi tính toán cơ cấu Man với bán
kính của đĩa chọn sơ bộ là R = 150(mm).

O1
R

ψ

L

α

ϕ

β

O2

r

Rc

= const

Hình 2.xx: Thông số hình học của cơ cấu Man

- Điều kiện bắt buộc để chống va đập là:
α + β = 90°
Trong đó góc α được xác định theo số rãnh của đĩa Man là Z = 6 rãnh:
π 180
α= =
= 30°
Z
6
Do đó:

β = 90° − α = 90° − 30° = 60°
Khi thiết kế góc 2αT thực tế nhận được là tích số của góc 2α đã cho trước với tỷ
số truyền động i của cơ cấu Man:
2αT = 2.α.i
ở đây 2 αT là góc quay thực tế.
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 16

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Khi quay góc 2αT sau một thời gian tT thì thời gian của cơ cấu Man tm sau một
góc 2α có thể tính:

tm =

tT
i

Ta có tỷ số giữa thời gian quay của đĩa Man t m và thời gian không quay của nó to
là:

tm Z − 2 6 − 2 1
=
=
=
to Z + 2 6 + 2 2
Khi cần Man quay với tốc độ đều ω = const thì thời gian quay đúng một vòng là:
60
T=
n
Trong đó n: số vòng quay/phút của cần chính là số vòng quay của động cơ
bước.
Ta có:

tm β Z − 2
= =
T π
2Z
Z −2
Z − 2 60
tm =
.T =
.
2Z
2Z n
Z − 2 30
.
n=
(vòng/phút)
Z tm
- Các thông số hình học của cơ cấu Man được xác định:

+ Khoảng cách giữa trục cần và trục đĩa Man L:
R
150
L=
=
= 173 (mm)
cos α cos 30°
Chọn L = 175 (mm)
+ Chiều dài của rãnh đĩa Man:
h = L.(sinα + cosα - 1) + r
Trong đó:
r: bán kính chốt trên cần. Chọn chi tiết sử dụng làm chốt được cũng cấp
bởi hãng MISUMI với catalog như sau:

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 17

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Hình 2.xx: Thông số chốt CAM CFUA8-19

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 18

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Thông số chính của chốt:
Mã sản phẩm: CFUA8-19
Vật liệu: SUJ2
Chiều cao phần làm việc với Man: B=12(mm)
Đường kính phần chốt làm việc: D = 19(mm)
Đường kính phần chốt định vị: d = 8 (mm)
Điều kiện số vòng quay làm việc tối đa: nmax = 14000 (vòng/phút)
Khi đó: bán kính chốt thiết kế là r = 9,5 (mm)
Suy ra:
h = 175.(sin30°+ cos30°- 1) + 9,5 = 73,5 (mm)
Chọn h = 75 (mm)
- Bán kính quỹ đạo cần:
Rc = L.sinα = 175.sin30° = 87,5(mm)
Từ các thông số hình học cơ bản của cơ cấu Man, ta có bản vẽ sơ bộ cơ cấu Man
được thiết kế:

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 19

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Hình 2.xx: Kết cấu cơ cấu MAN

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 20

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.2.3.3.2. Tính toán động học của cơ cấu Man
Xác định góc ψ của đĩa Man khi cần quay được một góc φ:
λ.sin ϕ
tgψ =
1 − λ .cos ϕ
Rc L.sin α
=
= sin α = sin 30° = 0,5
L
L
Vậy tốc độ của đĩa Man có thể viết:

Trong đó: λ =

ωd =

dψ d
λ.sin ϕ
λ.(cos ϕ − λ )
= (arctg
)=
.ω
dt dt
1 − λ.cos ϕ 1 − 2λ cos ϕ + λ 2

ωd =

sin α .(cos ϕ − sin α )
.ω
1 − 2sin α cos ϕ + sin 2 α

Với α = 30° thì:

ωd =

sin 30°.(cos ϕ − sin 30°)
.ω
1 − 2sin 30° cos ϕ + sin 2 30°

ωd =

0,5.(cos ϕ − 0,5)
.ω
1 − cos ϕ + 0, 25

Gia tốc của đĩa Man:

d 2ψ
λ .(1 − λ 2 ).sin ϕ
εd = 2 =
.ω 2
2 2
dt
(1 − 2λ cos ϕ + λ )

εd =

± sin α .cos 2 α .sin ϕ
.ω 2
2

2
(1 − 2sin α cos ϕ + sin α )

Khi bắt đầu và kết thúc thì φ = π/2 – α:

ωd = 0

± sin α .cos 2 α .sin ϕ
εd =
.ω 2 = ±ω 2 .tgα
2
2
(1 − 2sin α cos ϕ + sin α )
Gia tốc lớn nhất của đĩa Man xảy ra khi:

cos ϕ = (

λ2 +1 2
λ 2 +1
) +2 −
4λ
4λ

0,52 + 1 2
0,52 + 1
cos ϕ = (
) +2 −
= 0,921
4.0,5
4.0,5

 ϕ = 22,9°
Vận tốc góc lớn nhất khi φ = 0°
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 21

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ωd =

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

sin α
.ω (rad/s)
1 − sin α

Vậy khi cần Man quay đều với vận tốc góc ω thì đĩa Man sẽ quay không đều với
vận tốc góc ωd và có gia tốc là εd, và có vận tốc lớn nhất khi φ = 0° và gia tốc lớn nhất
khi φ = 22,9° khi đó ψ = 19,83°
Thiết kế cho thời gian để thay đổi 1 vị trí của khuôn cấp phôi liên tiếp là 2(s)
Khi đó gia tốc góc và vận tốc góc của đĩa Man được tính:
tm Z − 2 6 − 2 1
=
=

=
to Z + 2 6 + 2 2
to + t m = 2


to = 1,33( s )
tm = 0, 67( s )

Số vòng quay n của cần được xác định:
Z − 2 30 6 − 2 30
n=
. =
.
= 30 (vòng/phút)
Z tm
6 0, 67
Vận tốc góc của cần ωc:
π .n 30.π
ωc =
=
= 3,14 (rad/s)
30
30
Vận tốc góc và gia tốc góc tại vị trí bắt đầu và kết thúc của đĩa Man:

ωd = 0
ε d = ±ωc 2 .tgα = ±3,142.tg 30o = ±5, 69 (rad/s2)
Gia tốc góc lớn nhất của đĩa Man (tại vị trí ϕ = 22,9°):

± sin α .cos 2 α .sin ϕ

εd =
.ω 2
2
2
(1 − 2sin α cos ϕ + sin α )
± sin 30o.cos 2 30o.sin 22,9o
εd =
.3,142
o
o
2
o 2
(1 − 2sin 30 cos 22,9 + sin 30 )

ε d = ±13, 30 (rad/s2)
Vận tốc góc lớn nhất của đĩa Man khi ϕ = 0°:

ωd =

sin α
.ω
1 − sin α

sin 30o
ωd =
.3,14 = 3,14 (rad/s)
1 − sin 30o
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân

0

Page 22

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

2.2.3.3.3. Tính toán động lực học của cơ cấu Man
Tổng khối lượng được tính cho 1 cụm cấp phôi là:
GT = GĐ + GM + 6GK + GP
Trong đó:
GĐ: Khối lượng của đĩa mang khuôn:
GĐ = VĐ.D = 2530.2,7 = 6831 (g)
GĐ = 6,8 (kg)
GM: Khối lượng đĩa Man: Chọn sơ bộ vật liệu làm đĩa Man là thép:
GM = VM.D = 798.7,8 = 6224 (g)
GM = 6,2 (kg)
GK: Khối lượng của 1 khuôn:
GK = 2,2 (kg)
GP: Khối lượng của các chi tiết phụ, lấy:
GP = 10 (kg)
 GT = GĐ + GM + 6GK + GP
= 6,8 + 6,2 + 6.2,2 + 10 = 36,2 (kg)
Vậy trọng lượng tính cho 1 cụm cấp phôi là:
PT = GT.g = 36,2.9,81 = 335,122 (N)
Xét các lực tác dụng lên đĩa Man trong quá trình làm việc:

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 23

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

O1
Ro

R
Pms

ϕ+ψ

L

α

E

ψ

P
Pd
ϕ

β

Rc

O2

= const

Hình 2.xx: Động lực học cơ cấu Man

Trong đó:
Pd: Lực do cần khi quay tác dụng lên rãnh đĩa Man
Pms: Lực ma sát do trọng lượng của cụm cấp phôi tạo ra
Pms = PT.f = 335,122.0,02 = 6,7 (N)
Với f = 0,02 là hệ số ma sát của ổ côn đỡ chặn
P: Lực của cần
Ro: Bán kính trung bình của ổ côn Ro = 48,5 (mm)
Phương trình cân bằng moomen của đĩa Man ứng với lúc đĩa Man có gia tốc lớn
nhất là:
6.J.εdmax= Pd.E – Pms.Ro
Với:
J: Moomen quán tính do khối lượng của 1 khuôn cấp phôi với đường tâm
đĩa:
J = Jkhuôn + d2.GK

1
9
J = GK .RK2 + 4.GK RK2 = GK .RK2
2
2
GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 24

SVTH: Nguyễn Đức Hội


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN GCVL VÀ DCCN

Với RK: Khoảng cách từ tâm khuôn cấp phôi đến tâm đĩa.
Chọn RK = 165 (mm)

9
9
GK .RK2 = 2, 2.0,1652 = 0, 27 (kg.m2)
2
2
2
εdmax = 13,30 (rad/s ) tại vị trí ϕ = 22,9°
 J=

E = L2 − 2.L.Rc .cos ϕ + Rc 2
E = 1752 − 2.175.87,5.cos 22,9o + 87,52
E = 100 (mm)
Suy ra:
Pd.0,1 = 6.0,27.13,30 + 6,7.0,049
Pd = 218,74 (N)
Mô men tác dụng lên cần gạt:
Mc = P.Rc = Pd.cos(φ+ψ).Rc
= 218,74.cos(22,9°+19,83°).87,5
= 14059,48 (N.mm)
Công suất lớn nhất trên cần:
M c .n
Nc =
9,55.106

=

14059, 48.30
= 0, 044 (kW) = 44 (W)
9,55.106

GVHD: TS.Nguyễn Thị Phương Giang
Nguyễn Văn Tùng
Nguyễn Viết Luân
0

Page 25

SVTH: Nguyễn Đức Hội