tinh toan thiet ke va mo phong he thong cap phoi tu dong su dung pheu rung va tay may cap phoi tu dong cho loai may tien nc takamaz

MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN ..................................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 1
1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................................ 4
1.3 MỤC TIÊU, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU.................................... 4
1.3.1 Mục tiêu................................................................................................................. 4
1.3.2 Khách thể ............................................................................................................... 4
1.3.3 Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................ 5
1.4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................... 5
1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................ 5
Chƣơng 2: PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN
TỐI ƢU.................................................................................................................................. 7

VIII


2.1 PHÔI RỜI..................................................................................................................... 7
2.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI............................ 8
2.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI RỜI .......................................................................................... 9
2.4 ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN.............................................................................................10
2.4.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng .................................................................................10
2.4.2 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng khe và rãnh:.........................................................11
2.4.3 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng ống quay: ............................................................12
2.4.4 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa: ............................................................................13
2.4.5 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay ..................................................................................14
2.4.6 Phễu cấp phôi rung động: ......................................................................................15
2.4.7 Lựa chọn phƣơng án: ............................................................................................17
2.5 GIỚI THIỆU PHỄU RUNG CÓ MÁNG XOẮN VÍT ................................................17
2.5.1 Phân loại phễu tròn: ..............................................................................................18
2.5.1.1 Phân loại theo hình dáng: ...............................................................................18
2.5.2.1 Phân loại theo phƣơng pháp chế tạo: ..............................................................19

2.6 NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN VÍT .............................19
Chƣơng 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ..................................................24
3.1 THỰC TRẠNG Ở CÔNG TY MARUEI VIET NAM PRECISION ............................24
3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ..........................................................24
3.2.1 Đặc điểm cấp phôi cho các máy NC hiện tại..........................................................25
3.2.2 Yêu cầu hệ thông cấp phôi tự đông .......................................................................25
3.2.3 Sơ đồ hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động ........................................................26
3.2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp phôi nguyên liệu tự động ........................................27
3.2.5 Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi .................................................27
Chƣơng 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHỄU RUNG..............................................................28
4.1 TÍNH TOÁN PHỄU ...................................................................................................28
4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo phễu ....................................................................................28
4.1.2 Các thông số hình học của phễu ............................................................................28
4.2 KÍCH THUỚC ĐẾ .....................................................................................................33

IX


4.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN .............................................................33
4.3.1 Giới thiệu về vấn đề định hƣớng phôi rời ..............................................................33
4.3.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn ...............................34
4.3.2.1 Các trạng thái và lƣu đồ di chuyển của phôi nguyên liệu trên máng xoắn........34
4.3.2.2 Thiết kế cơ cấu định hƣớng phôi nguyên liệu trên máng xoắn.........................34
4.4 MÁNG DẪN PHÔI ...................................................................................................36
4.4.1 Cấu tạo máng dẫn phôi ..........................................................................................36
4.4.2 Tính toán máng dẫn phôi: ......................................................................................39
4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KÍCH THƢỚC CÁC CHÂN ..............................................41
4.5.1 Kết cấu của các chân .............................................................................................41
4.5.2 Tính toán các chân ................................................................................................42
4.6 TÍNH TOÁN NAM CHÂM ĐIỆN .............................................................................44

4.6.1 Chọn số nam châm điện từ sử dụng trong cơ cấu rung ...........................................44
4.6.1.1 Khi có một nam châm điện ............................................................................44
4.6.1.2 Khi có bốn nam châm điện ...........................................................................45
4.7 CƠ CẤU RUNG ĐIỆN TỪ ........................................................................................46
4.7.1 Cơ cấu rung điện từ một nhịp ................................................................................46
4.7.2 Cơ cấu rung điện từ hai nhịp .................................................................................47
4.7.3 Tính nam châm điện ...........................................................................................48
4.8 CƠ CẤU GẢM CHẤN ...............................................................................................51
4.9 MÔ HÌNH 3D PHỄU RUNG ......................................................................................54
4.10 ĐIỀU KHIỂN PHỄU RUNG ....................................................................................54
4.11 PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT PHỄU .............................................56
Chƣơng 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ROBOT ......................................................................57
5.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ROBOT ...........................................................57
5.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT ....................................................... 58
5.3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT ...........................................................................59
5.3.1 Thiết lập phƣơng trình động học cơ bản của robot .................................................59
5.3.1.1 Xây dựng các hệ tọa độ .................................................................................59

X


5.3.1.2 Lập bảng thông số Denavit- Hartenberg nhƣ sau: ..........................................59
5.3.1.3 Xác định các ma trận biến đổi........................................................................60
5.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC KHÂU CỦA ROBOT ...............................................62
5.4.1 Khâu cố định.........................................................................................................62
5.4.2 Khâu 1 ..................................................................................................................62
5.4.3 Khâu 2 ..................................................................................................................63
5.4.4 Khâu 3 ..................................................................................................................63
5.4.5 Mô hình 3D của robot ...........................................................................................63
5.5 CƠ CẤU CHẤP HÀNH .............................................................................................64

5.5.1 Giới thiệu sơ lƣợc về xilanh ..................................................................................64
5.5.2 Tính toán và chọn xilanh dẫn động các khâu ........................................................65
5.6. CHỌN CÁC KHỚP ĐỘNG CHO ROBOT .................................................................67
5.6.1 Cấu tạo khớp động của robot .................................................................................67
5.6.2 Chọn khớp1 ..........................................................................................................67
5.6.3 Chọn khớp 2 .........................................................................................................68
5.7 HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN ROBOT ...............................................................................69
5.7.1 Truyền dẫn động robot .................................................................................. 69
5.7.2 Truyền dẫn động khí nén .......................................................................................70
5.7.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống dẫn động khí nén ..............................................70
5.7.4 Thiết kế hệ thống điều kiển robot ..........................................................................71
5.7.4.1 Mạch điều kiển khí nén .................................................................................71
5.7.4.2 Thiết kế sơ đồ trang thái của hệ thống điều khiển ..........................................72
5.7.4.3 Chƣơng trình PLC điều kiển hệ thống ...........................................................72
Chƣơng 6: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ BĂNG TẢI ..................................................................76
6.1 GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................................76
6.2 PHÂN LOẠI BĂNG TẢI ...........................................................................................77
6.3 CHỌN LOẠI BĂNG TẢI .........................................................................................78
6.4 CHỌN CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ...................................................................................78
6.5 THIẾT KẾ BĂNG TẢI ...............................................................................................79

XI


6.6 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KIỂN BĂNG TẢI ......................................................................80
Chƣơng 7 MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI ............................81
7.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ........................................................ 81
7.1.1 Giới thiệu về phần mềm ................................................................................ 81
7.1.2 Giới thiệu về các tính năng mô phỏng của solidworks ................................... 81
7.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG .............................................. 82

7.2.1 Trình tự các bƣớc thực hiện .......................................................................... 82
7.2.2 Kết quả của quá trình mô phỏng ................................................................... 82
7.3 SƠ ĐỒ KHỐI ĐIẾU KIỂN HỆ THỐNG ............................................................. 82
Chƣơng 8: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ ....................................................................................84
8.1 TÓM TẮT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI..........................................................84
8.2 ĐỀ NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................................................85

XII


XIII


Chương 1: Tổng quan

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như: sản
xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm…vv. Các quá trình sản xuất các sản phẩm
trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực như: cán, uốn, dập, đột…vv, các
quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, đều phát triển theo xu hướng
tự động hóa ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì nhất thiết
phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp
(cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy.
Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết phải được nghiên
cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng
suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và
nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng
rộng rãi các hệ thống cấp phôi bằng cơ khí, phối hợp cơ khí- điện, cơ khí – khí nén.
Với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điều khiển tự động và robot đã cho phép đưa
vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được
chương trình một cách linh hoạt thích ứng với kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay
đổi các sản phẩm. Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp
dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất hàng loạt.
Có thể thấy rằng, việc nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động có tính bao quát, bao
hàm nhiều lĩnh vực và liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạo sản phẩm không còn
là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thế giới. Đối với các nước có nền công nghiệp

1


Chương 1: Tổng quan

phát triển thì các hệ thống gia công này được đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ và vô
cùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trong dây chuyền hết sức
linh hoạt. Đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện
cho người sử dụng và có thể dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động của
dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩm khác theo yêu cầu thực tế của thị
trường. Quy trình hoạt động của hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên
công cấp phôi cho đến nguyên công đóng gói sản phẩm đưa vào kho dự trữ hay đưa
ra thị trường đều được tự động hóa.
Với Việt Nam là một quốc gia có nền công nghiệp đang phát triển, đang cố
gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa các công nghệ cao của thế giới. Hiện tại, ở nước ta các
máy gia công chính xác như NC, CNC…đang dần dần được các công ty, các trung
tâm gia công đưa vào để thay thế các máy gia công truyền thống. Do điều kiện kinh
tế, cơ sở vật chất, trình độ con người còn thấp nên các dây chuyền sản xuất tự động

công nghệ cao, các dây chuyền gia công tích hợp CIM chưa được sử dụng rộng rãi. Vì
vậy chúng còn tương đối mới mẻ, xa lạ đối với sinh viên, cán bộ kỹ thuật tại các trung
tâm gia công, các công ty chế tạo. Do vậy việc tính toán, thiết kế và từng bước chế tạo
mô hình cấp phôi tự là rất cần thiết.
Cấp phôi tự động hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng,
nhưng cấp phôi tự động bằng phương pháp rung động là một phương pháp phổ biến, áp
dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau và mang lại hiệu quả cao.
Cấp phôi tự động sử dụng phương pháp rung trên thế giới và trong nước đã có
nhiều đề tài nghiên cứu cho nhiều lĩnh vực khác nhau như:
 Dana R.berkowitz-University of California, Designing Part Feeders Using
Dynamic Simulation. Đây là công trình nghiên cứu về phễu rung dựa vào
việc mô phỏng động năng của chi tiết trong phễu nhằm mục đích khắc phục
những nhược điểm của các thiết kế mới.

2


Chương 1: Tổng quan

 Martin

maher-waterford

institute

of

technology-2010,

The

design

/development of automated programmable orientation tools for vibratory
bowl feeder. Đây là công trình nghiên cứu hiệu quả của phễu rung trong sản
xuất hàng loạt đặc biệt là trong các dây chuyền lắp ráp và ảnh hưởng của
nhược điểm của phễu rung và đề xuất những biện pháp khắc phục những
nhược điểm này.
 Department of mechanical engineering national institute of technologe
Rourkela, Part Feedeing System For FMS. Đề tài nghiên cứu về các hình
thức cầp phôi rung cho các hệ thống sản xuất linh hoạt và phân tích động học
của phễu rung và động học của chi tiết trong phễu rung.
Bên cạnh những nghiên cứu trên thì hiện nay trên thế giới có rất nhiều công ty
chuyên sản xuất các phễu rung cấp phôi. Với nhiều kích cở và công xuất khác nhau.
Trong nước ta, cũng đã có nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng phương pháp rung
động vào việc cấp phôi tự động.
 Luận văn Thạc sĩ của KS. Phan Minh Thanh – trường đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp. HCM – năm 2002, đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình
phễu rung động và cân định lượng điện tử cho máy đóng gói.
 Đề tài tốt nghiệp đại học – trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM –
năm 2008, đã nghiên cứu, thiết kế hệ thống cấp phôi bạc sắt xốp cho dây
chuyền lắp ráp quạt tản nhiệt CPU.
Tuy nhiên, những nghiên cứu trên chưa áp dụng cho các lĩnh vực cấp phôi tự
động cho gia công cắt gọt cơ khí.
Trong gia công cắt gọt cơ khí, phôi rời chiếm số lượng lớn nhất và cũng đa dạng
nhất, các chi tiết dạng rời, nhỏ và có hình dạng đơn giản như: bulông, đai ốc, chốt trụ,
côn, bánh răng loại nhỏ, bạc trụ, các loại trục nhỏ có bậc hoặc trơn…vv, các chi tiết
này thường có số lượng rất nhiều. Mặt khác các chi tiết tiêu chuẩn đó có khối lượng gia
công không nhiều. Tỷ lệ thời gian cấp phôi và thời gian cơ bản cao. Vì vậy thiết kế chế

3


Chương 1: Tổng quan

tạo hệ thống cấp phôi loại này một cách hoàn chỉnh sẽ tăng năng suất đáng kể. Vì vậy
dưới sự giúp đỡ của thầy TS. Lê Hiếu Giang, tác giả chọn lĩnh vực này để làm cơ sở
nghiên cứu và thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp phôi tự
động sử dụng phễu rung và tay máy cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC Takamaz”.

1.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu, tính toán, thiết kế ra một hệ thống cấp phôi tự động là việc làm rất
cần thiết đối với đội ngũ cán bộ kĩ thuật, đặc biệt là đối với đội ngũ cán bộ kĩ thuật
chuyên ngành chế tạo máy. Chế tạo được một hệ thống cấp phôi tự động trong nước
mang lại rất nhiều lợi ích. Đặc biệt là về mặt kinh tế vì giá thành rẻ hơn rất nhiều so với
thiết bị ngoại nhập nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Điều đó cũng khẳng
định được trình độ kĩ thuật công nghệ của chúng ta đang và sẽ theo kịp với thế giới.

1.3 MỤC TIÊU, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
1.3.1 Mục tiêu
Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang
tính tự động từng phần hay toàn phần và không thể có hệ thống sản xuất tự động mà
không có quá trình cấp phôi tự động.
Quá trình cấp phôi tự động cần phải đạt được những mục tiêu sau:
 Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ.
 Chuyển các máy bán tự động trở thành tự động.
 Cải thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: giải phóng cho con
người trong các công việc nhàm chán, trong công việc nặng nhọc.
 Đảm bảo độ chính xác gá đặt.

1.3.2 Khách thể
Do cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến
công nghệ, áp dụng tự động hóa cho các quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và
giảm chi phí sản xuất để giá thành thấp hơn. Vì thế, quá trình cấp phôi là một trong

4


Chương 1: Tổng quan

những yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản
xuất tự động.

1.3.3 Đối tƣợng nghiên cứu
Các đặc trưng cơ bản của một hệ thống cấp phôi tự đông.
Nghiên cứu các thiết bị cơ bản của của hệ thống tự động bao gồm: cơ cấu chấp
hành, các thiết bị điều khiển…vv.

1.4 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động và các thành phần của hệ
thống cấp phôi tự động.
Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực cấp phôi tự động bằng phương pháp rung.
Nghiên cứu thực trạng việc cấp phôi cho các máy NC-Takamaz ở nhà máy.
Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho loại máy tiện NC
–Takamaz.
Sử dụng phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động
này.
Trong sản xuất cơ khí phôi rời chiếm số lượng lớn. Các loại phôi rời có kích
thước nhỏ, vừa này rất đa dạng và phong phú. Do vậy, giới hạn của đề tài chỉ tính toán,
thiết kế hệ thống cấp phôi cho chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ bậc có l ≥ d và có khối

lượng không lớn hơn 0,5 kg.
Việc cấp phôi cho loại này có rất nhiều cách khác nhau, nhưng trong đề tài nghiên
cứu này tác giả chỉ tập trung vào nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống
cấp phôi tự động bằng phương pháp rung. Đề tài chỉ tính toán, thiết kế và mô phỏng
nguyên lý hoạt động của hệ thống mà chưa chế tạo mô hình.

1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa vào thực tiễn và cơ sở lý luận của các thế hệ anh chị đi trước để làm nền tảng
cho việc nghiên cứu lập luận để đưa ra hướng giải quyết đề tài.

5


Chương 1: Tổng quan

Tham khảo các công trình nghiên cứu về phễu rung đã có để nắm được tình hình,
thực trạng.
Tham khảo tài liệu có liên quan đến việc tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự
động sử dụng phễu rung kết hợp tay máy chuyên dùng.
Nghiên cứu các nguyên lý cơ học áp dụng vào việc phân tích, tính toán khi thiết
kế và điều kiển hệ thống.
Nghiên cứu phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi.

6


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

Chƣơng 2

PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG VÀ
CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU
2.1 PHÔI RỜI
Phôi rời là loại phôi sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất hàng loạt và hàng
khối, là loại phôi đa dạng về hình dáng, phong phú về chủng loại và kích thước. Vì
vậy, việc phân loại phôi rời có ý nghĩa rất lớn trong lựa chọn các cơ cấu cấp phôi.
Thông thường, phôi rời được phân loại theo hình dáng. Trong một số trường hợp
dựa vào các tính chất khác của phôi để phân loại.
Một số loại phôi rời mà chúng ta thường gặp trong thực tế sản xuất là:
 Chi tiết hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính (L > D) có 2 dạng sau:
-

Dạng chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc nhau

-

Dạng chi tiết có 1 trục đối xứng

 Chi tiết hình trụ có chiều dài gần bằng đường kính ( L  D /( L=D  20%) ) là
chi tiết có hai trục đối xứng vuông góc

7


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

 Chi tiết có chiều dài nhỏ hơn đường kính L  D ( L  0,8.D) cũng là chi tiết có
hai trục đối xứng vuông góc nhau

 Chi tiết hình trụ có mũ là dạng chi tiết có một trục đối xứng

 Ngoài ra, còn có các chi tiết dạng đĩa, bulông, vít, ốc….

2.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP PHÔI RỜI
Hệ thống cấp phôi đầy đủ cần phải có các thành phần sau đây:
 Phễu chứa phôi hoặc ổ chứa phôi
 Máng dẫn phôi
 Cơ cấu định hướng phôi
 Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi
 Cơ cấu bắt – nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công.
Mỗi thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và phải
được bố trí đồng bộ với nhau trong một thể thống nhất về không gian và thời gian. Tuy
vậy cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng phải có đầy đủ các thành phần
của nó mà tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể mà chỉ cần một trong số chúng. Việc
phân chia hệ thống thành các thành phần như trên chỉ mang tính chất tương đối vì
người ta có thể kết hợp với một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm

8


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

về hình dáng, kích thước của phôi để giảm được kích thước của hệ thống, làm cho việc
thiết kế, chế tạo và lắp ráp đơn giản hơn.
2.3 ĐỊNH HƢỚNG PHÔI RỜI
Trong quá trình tự động cấp phôi rời, định hướng phôi là một vấn đề quan trọng
nhất và cũng khó khăn nhất. Hình dáng, kích thước, trọng lượng của phôi quyết định
khả năng tự định hướng của nó và quyết định phương pháp định hướng của hệ thống
cấp phôi.
Những chi tiết đơn giản thường được chia thành 2 loại:

 Loại phôi có 1 trục đối xứng.
 Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên.
Loại phôi có 2 trục đối xứng trở lên chỉ cần định hướng 1 lần còn những phôi có
1 trục đối xứng thường phải định hướng 2 lần hoặc định hướng kép.
Các phương pháp định hướng:
 Định hướng bằng tay: Đối với các chi tiết trụ dài (L/D từ 5  10), chi tiết trụ
hoặc côn có L/D xấp xỉ bằng 1, các chi tiết khó định hướng tự động.
 Định hướng tự động: cả 2 bước định hướng diễn ra trong phễu hoặc kết hợp
phễu và máng dẫn.
 Định hướng tự lựa: Để cho việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự lựa được dễ
dàng, việc định hướng phôi thường tuân thủ một số nguyên tắc sau:
-

Cơ cấu định hướng phải tạo điều kiện cho phôi tự nhận lấy vị trí ổn định

tự nhiên của nó trong quá trình chuyển động.
-

Tìm cách thu nhận lấy những phôi có vị trí đúng và gạt bỏ hoặc sửa chữa

lại vị trí của những phôi sai yêu cầu.
-

Những phôi bị gạt bỏ phải được vận chuyển ngược về phễu cấp phôi.

-

Nếu cơ cấu định hướng có độ tin cậy không cao thì phải bố trí vài ba cơ

cấu trên đường vận chuyển phôi.

9


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

Chi tiết cần định hướng của đề tài là chi tiết hình trụ tròn có 2 trục đối xứng nên
chỉ cần định hướng 1 lần, dùng phương pháp định hướng tự lựa. Các chi tiết chuyển
động trên máng phễu ở trạng thái nằm

2.4 ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN
Vì đây là phôi rời, trong đề tài là phôi có 2 trục đối xứng nên ta có một số
phương án cấp phôi.
2.4.1 Phễu cấp phôi kiểu giá nâng
Chức năng của nó là dự trữ, bảo quản, định hướng và cung cấp phôi cho máy.
 Cấu tạo:

Hình 2.1 : Phễu cấp phôi kiểu giá nâng [1]
1: Phễu chứa phôi
2: Cơ cấu cam đẩy
3: Cơ cấu định hướng đứng
4: Phôi
5: Máng dẫn
6: Cơ cấu gạt

10


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

 Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu giá nâng:
Phôi (4) được dự trữ và bảo quản trong phễu chứa (1). Nhờ cơ cấu cam (2) mà
phôi (4) được đưa lên máng dẫn (5). Những phôi có trục tâm nằm ngang sẽ lăn vào
máng (5) còn những phôi nghiêng hoặc thẳng đứng sẽ bị cơ cấu (6) gạt trở lại vào
phễu. Sau khi định hướng phôi nằm ngang đi theo máng dẫn (5). Sau đó phôi (4) lại
được định hướng một lần nữa bởi cơ cấu định hướng đứng của máng (5) để chuyển
trạng thái từ nằm ngang sang dọc và đi đến vị trí yêu cầu tiếp theo. Đồng thời, lúc này
cơ cấu cam (2) quay trở xuống tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo.
 Ưu điểm:
 Dễ thiết kế, gọn nhẹ
 Kết cấu đơn giản
 Giá thành chế tạo rẻ
Nhược điểm:
 Năng suất không cao
 Dễ kẹt phôi
2.4.2 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng khe và rãnh:
Dùng để cấp phôi hình trụ ngắn.
 Cấu tạo:

Hình 2.2: Phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh [1]

11


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

 Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi định hướng bằng khe và rãnh:
Hình a: rãnh V được bố trí trên giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên của phễu, khi
giá nâng chuyển động xuống dưới đáy phễu, một chi tiết sẽ lăn vào rãnh V, khi giá
nâng tịnh tiến lên phía trên chi tiết sẽ trượt dọc theo máng ra ngoài. Giá nâng đi xuống

và tiếp tục thực hiện hành trình tiếp theo.
Hình b: giá nâng đặt ở giữa phễu và nguyên lý hoạt động cũng tương tự như hình a.
Hình d: rãnh V đặt bên trái giá nâng nghiêng và đặt sát mặt bên phễu. Nguyên lý
hoạt động tương tự hình a, b.
Hình e: rãnh V đặt ở giữa, 2 giá nâng ở 2 bên lần lượt lên xuống mang phôi đưa vào
rãnh V, năng suất gấp đôi hình d.
Hình c, g không sử dụng rãnh V nhưng dùng khe hẹp có kích thước lớn hơn đường
kính để chi tiết lăn qua khi giá nâng đẩy chi tiết lên cao.
2.4.3 Phễu cấp phôi định hƣớng bằng ống quay
 Cấu tạo:
3

b)

c)

Hình 2.3: Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay [1]
1: Phễu cố định
2: Phễu quay
3: Chốt gạt

12


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

Cấu tạo của ống quay: Ống quay có thể được gắn thêm phễu phụ nhỏ 2 như hình
b, c và bên trên có gắn thêm một cái chốt 3 để đảo phôi tránh cho phôi bị kẹt trong qua
trình định hướng.
 Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi như sau:

Phôi được chứa lộn xộn trong phễu cố định 1. Khi hoạt động thì ống quay 2 sẽ
quay làm xáo trộn phôi và làm cho phôi rơi theo đường ống của phễu quay theo trục
tâm thẳng đứng theo đúng hướng ta mong muốn. Có thể dùng hệ thống bánh răng côn
hộp giảm tốc và động cơ để truyền động cho ống quay 2.
 Ưu điểm:
 Định hướng chính xác
 Không gây kẹt phôi
Nhược điểm:
 Năng suất không cao
 Kết cấu phức tạp, khó thi công
 Giá thành cao
2.4.4 Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa
 Cấu tạo:

Hình 2.4: Phễu cấp phôi kiểu ống hai nửa [1]

13


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

1: Phôi

7: Cam

2: Phễu chứa

8: Thanh gạt

3: Đáy phễu

9,10 : Đế

4: Ống bao

11, 13: Giá đỡ

5: Ống di trượt

12: Buly

6: Ống dẫn

14: Chốt

 Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu ống hai nữa:
Phôi 1 được đỏ lộn xộn vào cốc phễu 2. Hai nửa ống di trượt 5 chuyển động trong
ống bao 4 nhờ hai thanh gạt 8. Hai nửa ống sẽ tác động vào phôi làm cho phôi bị xáo
trộn và rơi vào ống dẫn 6 ra ngoài. Hai thanh gạt 8 được liên kết với hai nửa ống trượt
bằng các chốt 14 và một đầu tì vào các cam 7. Các cam lệch 7 và 7a lắp đồng trục, lệch
nhau 1800 và quay nhờ buly 12. Các giá đỡ 11 và 13 được bắt cứng trên đế 10 và trên
giá đỡ 11 gắn cứng ống bao 4. Ống bao 4 có nhiệm vụ định hướng cho ống trượt và giữ
vững cốc phễu nhờ đáy cốc 3 lắp vừa khít với ống 4. Có thể dùng động cơ và hộp giảm
tốc để truyền động cho cam 7
Đường kính lỗ ống định hướng phải tuân thủ nguyên tắc không để 2 phôi cùng
một lúc rơi vào ống, tránh được khoảng kích thước dễ bị kẹt phôi.
 Ưu điểm:
 Làm việc êm
 Không gây kẹt phôi
 Nhược điểm:

 Kết cấu phức tạp, khó gia công
 Giá thành cao
 Năng suất không cao
2.4.5 Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay
Dùng để cấp phôi chi tiết dạng trụ trơn hoặc trụ có bậc nhưng l ≥ d hoặc các
phôi có dạng đĩa, vòng.

14


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

 Cấu tạo:

Hình 2. 5: Phễu cấp phôi kiểu đĩa quay [1]
 Nguyên lý làm việc của phễu cấp phôi kiểu đĩa quay:
Phôi được đổ lộn xộn vào cốc phễu (1), đĩa (2) quay tròn nhờ hệ thống trục vítbánh vít. Quá trình đĩa quay tròn làm xáo động phôi. Khi rãnh trên đĩa ở vị trí thấp
nhất sẽ có 1 phôi rơi vào, khi rãnh đó quay lên vị trí cao nhất phôi sẽ vận chuyển ra
máng (3). Đĩa gồm nhiều rãnh nên quá trình cấp phôi được diễn ra liên tục.
Để tạo điều kiện cho phôi định hình dễ rơi vào rãnh, trên đĩa có thể bố trí thêm
một số cánh dẫn hướng. Đáy phễu được đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một
góc khoảng 300  450.
 Ưu điểm:
 Làm việc êm.
 Kết cấu đơn giản, dễ gia công.
 Định hướng chính xác.
 Không gây kẹt phôi.
 Nhược điểm:
 Giá thành cao.
 Năng suất thấp

2.4.6 Phễu cấp phôi rung động
 Cấu tạo:

15


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

Hình 2.6: Phễu cấp phôi rung động [1]
1: Phễu

2: Máng xoắn

3: Lò xo lá

4: Phần ứng từ của nam châm điện

5: Đế nam châm

6: Phần cảm ứng từ của nam châm điện

7: Vít

8: Đế

9: Giảm chấn
 Nguyên lý làm việc của phễu rung:
Khi cấp nguồn cho phần cảm từ 6 của nam châm điện, nó sẽ tạo ra dao động kéo
phễu đi xuống, nhưng nhờ có lò xo lá nên khi hệ thống dao động cốc phễu vừa chuyển
động lên xuống, vừa xoay quanh tâm nó một góc rất nhỏ. Phôi đang nằm hỗn độn

trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành phễu và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh
xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đáy phễu lên trên theo mặt phẳng
nghiêng cho tới khi ra khỏi phễu. Khi phôi đã ra khỏi phễu thì sẽ theo máng dẫn vào
vị trí gia công.
 Ưu điểm:
 Năng suất cao
 Không gây kẹt phôi
 Phổ biến trên thị trường

16


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

 Kết cấu đơn giản
 Dễ điều tiết phôi
 Nhược điểm:
 Rung động
 Gây ồn

2.4.7 Lựa chọn phƣơng án
Phương án dùng phễu cấp phôi dạng rung động là hợp lý nhất vì các lý do sau:
 Cấp phôi thuộc dạng phôi rời từng chiếc cho một máy tự động.
 Phễu đơn giản dễ gia công và giá thành để thi công không cao.
 Dễ dàng trong việc điều tiết phôi.
 Cấp phôi đáp ứng được năng suất đề ra.

2.5 GIỚI THIỆU PHỄU RUNG CÓ MÁNG XOẮN VÍT
Cơ cấu cấp phôi rung động có máng xoắn vít được dùng nhiều trong các lĩnh vực
khác nhau như gia công cắt gọt, đóng gói dược phẩm, thực phẩm, lắp ráp…Nó được

dùng để cấp phôi rời từng chiếc cho các máy riêng biệt hoặc các máy trên đường dây
tự động (dây chuyền tự động).
Phễu có chức năng tích trữ, định hướng và vận chuyển phôi đến máng tiếp nhận
và nếu một trong các chức năng này không có thì cơ cấu cấp phôi sẽ hoạt động không
hiệu quả.

Hình 2.7: Cơ cấu cấp phôi rung động

17


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

2.5.1 Phân loại phễu tròn
Phễu tròn là phần cơ bản của cơ cấu cấp phôi rung động. Kết cấu của phễu tròn có
ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của cơ cấu cấp phôi rung động.
Phễu tròn được phân loại theo hình dáng và phương pháp chế tạo.
2.5.1.1 Phân loại theo hình dáng
Phễu tròn hình trụ có máng xoắn vít nằm bên thành trong:

Hình 2.8: Phễu tròn hình trụ [1]
Phễu tròn hình côn có máng xoắn vít nằm bên thành trong:

Hình 2.9: Phễu tròn hình côn [1]

18


Chương 2: Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu

Phễu tổ hợp bao gồm phễu hình côn là ổ tích còn hình trụ và máng xoắn vít ở bên
ngoài có chức năng lấy phôi và vận chuyển phôi tới máng tiếp nhận và vùng gia công:

Hình 2.10: Phễu tổ hợp [1]
2.5.1.2 Phân loại theo phƣơng pháp chế tạo
Phương pháp chế tạo phễu rung: tiện, đúc, hàn.
 Phễu tiện: thường làm từ nhôm, phần đáy thường có kết cấu tháo lắp để có khả
năng điều chỉnh nhanh khi cần cấp phôi loại khác.
 Phễu đúc: thường được chế tạo có hình côn và trụ.
 Phễu hàn: thường dùng thép lá, đồng lá và đura. Chiều dày của vật liệu được
chọn tuỳ thuộc vào kích thước của phễu nằm trong khoảng 1÷5mm.

2.6 NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN PHÔI TRÊN MÁNG XOẮN VÍT
Để nghiên cứu cơ cấu cấp phôi kiểu rung động, người ta xét một hệ cơ cấu 4 khâu
bản lề chuyển động lắc trong mặt phẳng nằm ngang hoặc nằm nghiêng được mô tả trên
hình 2.11 và 2.12.

Hình 2.11: Sơ đồ di chuyển phôi trên
mặt phẳng nằm ngang [2]
19