Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo phần khung và mạch điều khiển cho máy đột lỗ tôn tự động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.98 MB, 95 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN KHUNG VÀ
MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY ĐỘT LỖ TÔN TỰ ĐỘNG
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Định
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chánh
Mã số sinh viên: 58131777 Lớp: 58CDT
Khánh Hòa, ngày 08 tháng 08 năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN KHUNG VÀ
MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY ĐỘT LỖ TÔN TỰ ĐỘNG
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Định
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Chánh
Mã số sinh viên: 58131777 Lớp: 58CDT
Khánh Hòa, ngày 08 tháng 08 năm 2020
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa: Cơ khí
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA của sinh viên)
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN KHUNG VÀ MẠCH ĐIỀU
KHIỂN CHO MÁY ĐỘT LỖ TÔN TỰ ĐỘNG
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử
Họ và tên sinh viên: LÊ VĂN CHÁNH
Mã sinh viên: 58131777
Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ và tên): TH.S NGUYỄN VĂN ĐỊNH
Cơ quan công tác: Bộ môn Cơ – Điện tử, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang
Phần đánh giá và cho điểm của người hướng dẫn (tính theo thang điểm 10)
Tiêu chí
đánh giá
Trọng
số
(%)
Xây dựng đề cương
nghiên cứu
10
Tinh thần và thái độ
làm việc
10
Kiến thức và kỹ
năng làm việc
5
Nội dung và kết quả
đạt được
50
Kỹ năng viết và trình
bày báo cáo
25
Mơ tả mức chất lượng
Giỏi
Khá
Đạt yêu cầu
Không đạt
9 - 10
7-8
5-6
<5
Điểm
ĐIỂM TỔNG
Ghi chú: Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ.
Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành ĐA/KLTN):
…………………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….………
Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:
Khánh Hòa, ngày 08 tháng 08 năm 2020
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa: Cơ khí
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho cán bộ chấm phản biện)
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN KHUNG VÀ MẠCH ĐIỀU
KHIỂN CHO MÁY ĐỘT LỖ TÔN TỰ ĐỘNG
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử
Họ và tên sinh viên: LÊ VĂN CHÁNH
Mã sinh viên: 58131777
Người phản biện (học hàm, học vị, họ và tên): TS. VŨ THĂNG LONG
Cơ quan công tác: Bộ môn Cơ – Điện tử, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang
I. Phần đánh giá và cho điểm của người phản biện (tính theo thang điểm 10)
Tiêu chí
đánh giá
Trọng
số
(%)
Hình thức
bản thuyết minh
15
Nội dung bản
thuyết minh
20
Kết quả
nghiên cứu
50
Mức độ trích dẫn
và sao chép
15
Mơ tả mức chất lượng
Giỏi
Khá
Đạt yêu cầu
Không đạt
9 - 10
7-8
5-6
<5
Điểm
ĐIỂM TỔNG
Ghi chú: Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ.
Kết luận
Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:
Khánh Hòa, ngày 08 tháng 08 năm 2020
Cán bộ chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)
iii
II. Phần nhận xét cụ thể (dựa theo phiếu chấm điểm và khung tiêu chí đánh giá theo
Rubric)
II.1. Hình thức thuyết minh (tỉ trọng 15%)
* Trình bày (Rõ ràng, mạch lạc? Biểu bảng, hình vẽ trình bày rõ ràng, đúng quy cách?…)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
* Bố cục và lập luận (Bố cục hợp lý? Tỉ trọng giữa các phần? Cơ sở lập luận?...)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
* Văn phong (Gọn gàng, súc tích hay rườm rà, khó hiểu? Lỗi văn phạm và chính tả?…)
…………………………………………………………………………………………
II.2. Nội dung thuyết minh (tỉ trọng 20%)
* Mục tiêu nghiên cứu (Trình bày rõ ràng? Ý nghĩa khoa học và thực tiễn? Tính khả thi?...)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
* Tổng quan tài liệu (Phân tích và đánh giá? Độ tin cậy và chất lượng nguồn tài liệu?…)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
* Phương pháp nghiên cứu (Hiện đại? Phù hợp với mục tiêu và nội dung nghiên cứu? Mô tả?
Đánh giá và so sánh với các phương pháp khác?…)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
II.3. Kết quả nghiên cứu (tỉ trọng 50%)
* Kết quả đạt được (Độ tin cậy? Tính sáng tạo? Giá trị khoa học và thực tiễn?...)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
* Kết luận (Đáp ứng mục tiêu nghiên cứu? Quan điểm của cá nhân? ...)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
II.4. Mức độ trích dẫn và sao chép (tỉ trọng 15%)
* Mức độ trích dẫn (Đúng quy định? Trung thực, đầy đủ, rõ ràng?Sắp xếp tài liệu tham
khảo?...)
…………………………………………………………………………………………
* Mức độ sao chép (Tỉ lệ sao chép? Hình thức sao chép?...)
…………………………………………………………………………………………
iv
LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN VỀ LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi và được sự hướng dẫn của
Th.S Nguyễn Văn Định. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực.
Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn trên cơ sở các số liệu thực tế
và được thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Đồ án được thực hiện hồn
tồn mới, là thành quả của nhóm tơi, khơng sao chép theo bất cứ tài liệu tương tự nào.
Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu trong báo
cáo và danh mục tài liệu tham khảo. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của
nhà trường, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm.
v
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ đóng góp
ý kiến chỉ bảo của các thầy cơ, gia đình và bạn bè.Với lòng biết ơn sâu sắc cho phép em
gửi lời chân thành cảm ơn đến tất cả mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ em trong q trình
hồn thành đồ án.
Trước hết em xin gửi lời chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy Th.S Nguyễn Văn
Định đã quan tâm tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho chúng em rất nhiều kinh nghiệm,
những định hướng giúp em có thể hoàn thiện đồ án. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn
đến tất cả các thầy cô trong bộ môn Cơ điện tử đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình
thực hiện đồ án này. Em cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả gia đình bạn bè đã tạo
điều kiện, cho em những lời khuyên bổ ích trong suốt thời gian qua.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế, đồ án này khơng thể
tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ dạy, đóng góp ý kiến của
các thầy cơ để có thể bổ sung nâng cao trình độ, kinh nghiệm của bản thân để phục vụ
tốt hơn cho thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
vi
TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Chương 1: Tổng quan về mơ hình hệ thống đột lỗ tơn tự động
Chương này trình bày tổng quan về các mơ hình, sản phẩm máy đột lỗ tơn trong
và ngồi nước. Đồng thời rút ra các nhận xét, đánh giá về các kết quả đạt được, những
hạn chế của các mơ hình và sản phẩm trên. Từ cơ sở đó để xây dựng phương pháp và
nội dung nghiên cứu cho đồ án “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy đột lỗ tôn tự động”.
Chương 2: Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Chương này trình bày ngắn gọn về các khái niệm, thuật ngữ và các cơ sở lý thuyết
có liên quan đến mơ hình máy đột lỗ tơn tự động. Phân tích, giải thích lý do áp dụng các
cơ sở lý thuyết đã nêu để phục vụ cho quá trình thực hiện các nội dung trong đồ án.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thử nghiệm
Trình bày những nội dung có liên quan đến q trình thực hiện các nội dung nghiên
cứu để giải quyết vấn đề đặt ra. Tiến hành thử nghiệm mơ hình với các giá trị thông số
khác nhau (tốc độ đột, khoảng cách các lỗ đột). Phân tích các số liệu thực nghiệm để tìm
ra những sai số của máy khi vận hành, từ đó có điều chỉnh các giải pháp để khắc phục.
Chương 4: Kết luận và đề xuất
Chương này trình bày tổng hợp về các kết quả đã đạt được từ mơ hình và dựa trên
cơ sở đó phân tích, đánh giá về những đóng góp của đề tài về mặt thực tiễn đối chiếu
với kết luận trong phần tổng quan chương 1. Bên cạnh đó, nhóm cũng đưa ra một số hạn
chế của mơ hình, từ đó đề xuất những kiến nghị để sản phẩm hoàn thiện hơn.
Các phụ lục
Phụ lục 1: Chương trình điều khiển.
Phụ lục 2: Bảng tra lực đẩy xylanh.
vii
MỤC LỤC
Trang
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...............i
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................... ii
LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN VỀ LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ............iv
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................v
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ....................................................................................................vi
MỤC LỤC ................................................................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................................x
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... xiii
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................1
Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................2
1.1 Đặt vấn đề....................................................................................................2
1.2 Tổng quan về hệ thống máy đột lỗ tôn tự động ..........................................2
1.2.1 Cơ cấu cấp tôn tự động .......................................................................2
1.2.2 Cơ cấu dẫn hướng tôn .........................................................................4
1.2.3 Cơ cấu đột lỗ tôn.................................................................................5
1.3 Một số mơ hình đột lỗ tơn ...........................................................................6
1.3.1 Mơ hình đột lỗ tơn điều khiển bằng tay ..............................................6
1.3.2 Mơ hình đột lỗ tôn điều khiển tự động ...............................................7
1.4 Kết luận .......................................................................................................7
Chương 2.
PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .........................9
2.1 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................9
2.2 u cầu mơ hình .........................................................................................9
2.3 Phương án thiết kế .......................................................................................9
2.3.1 Phần khung máy .................................................................................9
2.3.2 Cơ cấu dẫn hướng tôn vào, ra ...........................................................11
2.3.3 Cơ cấu ép và làm phẳng tôn bằng rulo .............................................12
viii
2.3.4 Cơ cấu đột lỗ .....................................................................................13
2.3.5 Lựa chọn hệ thống truyền động cho hệ thống ..................................16
2.3.6 Xác định công suất động cơ..............................................................21
2.3.7 Tính chọn xylanh cho hệ thống ........................................................24
2.3.8 Tính chọn công suất nguồn cho cả hệ thống ....................................26
2.3.9 Phần điện khí nén .............................................................................27
2.3.10 Phần cơ khí .....................................................................................31
2.3.11 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách bố trí các thiết bị ................40
2.3.12 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm ..................................................47
2.3.13 Thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiển ..........................................49
2.3.14 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển .............................................57
2.3.15 Lưu đồ giải thuật .............................................................................59
Chương 3.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..............................62
3.1 Kiểm tra hệ thống trước khi thử nghiệm ...................................................62
3.1.1 Kiểm tra phần cơ khí ........................................................................62
3.1.2 Kiểm tra phần điện ...........................................................................62
3.1.3 Kiểm tra phần xylanh, khí nén..........................................................63
3.2 Thử nghiệm điều chỉnh các thơng số cơ khí .............................................64
3.2.1 Thử nghiệm lúc khơng có tải ............................................................64
3.2.2 Thử nghiệm lúc có tải .......................................................................64
3.3 Thử nghiệm phần điện và lập trình ...........................................................67
3.3.1 Thử nghiệm lần 1 ..............................................................................67
3.3.2 Thử nghiệm lần 2 ..............................................................................68
3.4 Thử nghiệm toàn bộ hệ thống ...................................................................69
3.4.1 Thử nghiệm lần 1 ..............................................................................69
3.4.2 Thử nghiệm lần 2 ..............................................................................70
Chương 4.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................71
4.1 Kết quả đạt được .......................................................................................71
ix
4.1.1 Phần cơ khí .......................................................................................71
4.1.2 Phần điện và lập trình .......................................................................71
4.1.3 Toàn bộ hệ thống ..............................................................................71
4.2 Những vấn đề chưa đạt được ....................................................................71
4.3 Những đề xuất và kiến nghị ......................................................................71
x
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cơ cấu kẹp bằng khí nén.........................................................................3
Hình 1.2. Máy đột lỗ bằng CNC .............................................................................4
Hình 1.3. Bộ “chày”, “cối” đột lỗ ...........................................................................5
Hình 1.4. Mơ hình đột lỗ tơn bằng tay dùng xylanh khí nén ..................................6
Hình 1.5. Mơ hình đột lỗ tơn tự động dùng xylanh khí nén ...................................7
Hình 1.6. Sơ đồ khối của mơ hình máy đột lỗ tơn tự động.....................................8
Hình 2.1. Nhơm định hình ....................................................................................10
Hình 2.2. Thép vng 30 x 30 (mm) ....................................................................11
Hình 2.3. Cơ cấu dẫn hướng chế tạo từ thép hộp .................................................11
Hình 2.4. Rulo sắt .................................................................................................12
Hình 2.5. Rulo nhựa ..............................................................................................13
Hình 2.6. Cơ cấu đột lỗ dạng đầu đột tách rời với đầu xylanh. ............................13
Hình 2.7. Khe hở cắt cho phép .............................................................................14
Hình 2.8. Bộ “cối”, “chày” đột lỗ tơn ...................................................................14
Hình 2.9. Cơ cấu cối chày gắn trực tiếp vào đầu xylanh ......................................16
Hình 2.10. Bộ truyền đai.......................................................................................16
Hình 2.11. Bộ truyền xích.....................................................................................17
Hình 2.12. Động cơ DC ........................................................................................18
Hình 2.13. Động cơ AC Servo ..............................................................................19
Hình 2.14. Động cơ bước......................................................................................20
Hình 2.15. Biên dạng tơn uốn từ rulo ...................................................................21
Hình 2.16. Tôn nhôm (bên trái) và tôn thép (bên phải) ........................................24
Hình 2.17. Lực đột cần thiết .................................................................................24
Hình 2.18. Lực xylanh sinh ra ..............................................................................25
Hình 2.19. Máy nén khí ........................................................................................27
Hình 2.20. Van điện từ khí nén 5/2 ......................................................................28
Hình 2.21. Cấu tạo van điện từ 5/2 .......................................................................28
Hình 2.22. Cấu tạo van điện từ 5/2 có lị xo .........................................................29
Hình 2.23. Đầu chia khí nén .................................................................................29
Hình 2.24. Van tiết lưu khí nén ............................................................................30
Hình 2.25. Van giảm thanh khí nén ......................................................................30
Hình 2.26. Mơ phỏng xylanh trong phần mềm FESTO FluidSIM .......................31
Hình 2.27. Xylanh hoạt động trong phần mềm FESTO FluidSIM.......................31
xi
Hình 2.28. Tổng quan mơ hình máy đột lỗ tơn .....................................................33
Hình 2.29. Thiết kế khung sườn ...........................................................................33
Hình 2.30. Kích thước cụ thể của khung máy ......................................................34
Hình 2.31. Khung sắt sau khi gia cơng .................................................................34
Hình 2.32. Thiết kế hộp điều chỉnh khe hở rulo ...................................................35
Hình 2.33. Kích thước của hộp tăng chỉnh rulơ....................................................35
Hình 2.34. Cơ cấu tăng chỉnh rulo ........................................................................36
Hình 2.35. Kích thước của đế tăng chỉnh rulơ ......................................................36
Hình 2.36. Cố định cơ cấu tăng chỉnh rulo vào đế đỡ ..........................................37
Hình 2.37. Đế tăng giảm độ chùng của xích.........................................................37
Hình 2.38. Đế đỡ trục nhơng gối đỡ tăng giảm độ chùng xích ............................37
Hình 2.39. Cơ cấu tăng chỉnh độ chùng của xích .................................................38
Hình 2.40. Gối đỡ nhơng tăng moment ................................................................38
Hình 2.41. Gối đỡ nhơng tăng moment sau khi gia cơng .....................................39
Hình 2.42. Đế đỡ các chi tiết trên bản thiết kế (trái) và sau khi gia cơng (phải) ..39
Hình 2.43. Encoder ...............................................................................................40
Hình 2.44. Tín hiệu xung của Encoder .................................................................40
Hình 2.45. Cảm biến quang ..................................................................................41
Hình 2.46. Sơ đồ cảm biến quang phản xạ ...........................................................42
Hình 2.47. Cảm biến từ .........................................................................................42
Hình 2.48. Sơ đồ nguyên lý cảm biến từ ..............................................................43
Hình 2.49. Driver TB6600 ....................................................................................44
Hình 2.50. Bố trí Encoder .....................................................................................46
Hình 2.51. Cố định Encoder vào khung máy........................................................46
Hình 2.52. Bố trí cảm biến quang .........................................................................47
Hình 2.53. Bố trí cảm biến từ ...............................................................................47
Hình 2.54. Arduino Uno .......................................................................................47
Hình 2.55. PLC S7 – 1200 SIEMENS ..................................................................48
Hình 2.56. Nút nhấn nhả 2 cặp tiếp điểm .............................................................50
Hình 2.57. Nút nhấn nhả 1 tiếp điểm (thường hở)................................................50
Hình 2.58. Nút dừng khẩn cấp ..............................................................................51
Hình 2.59. Cơng tắc xoay 3 vị trí LA38 ...............................................................51
Hình 2.60. Đèn hiển thị đỏ, xanh, vàng ................................................................52
Hình 2.61. Màn hình hiển thị LCD .......................................................................52
xii
Hình 2.62. Modul I2C ...........................................................................................53
Hình 2.63. Cổng Terminal ....................................................................................54
Hình 2.64. Vị trí bảng giao diện và tủ điện trên máy ...........................................54
Hình 2.65. Bố trí khu vực làm việc của các thiết bị và mạch điện .......................55
Hình 2.66. Bấm nhãn các đầu dây ........................................................................55
Hình 2.67. Tủ điện của hệ thống...........................................................................56
Hình 2.68. Bảng giao diện điều khiển ..................................................................56
Hình 2.69. Sơ đồ nguyên lý tồn bộ hệ thống ......................................................58
Hình 2.70. Mơ hình thực tế ...................................................................................59
Hình 2.71. Lưu đồ giải thuật .................................................................................60
Hình 3.1. Kiểm tra độ chùng của xích ..................................................................62
Hình 3.2. Kiểm tra nguồn cấp cho các thiết bị .....................................................63
Hình 3.3. Điều khiển xylanh bằng nút nhấn .........................................................63
Hình 3.4. Thử nghiệm trên giấy mơ hình .............................................................65
Hình 3.5. Gắn thêm 2 que dẫn ..............................................................................66
Hình 3.6. Gắn ổ bi vào thanh dẫn hướng ..............................................................66
Hình 3.8. Lắp tụ chống nhiễu ...............................................................................68
Hình 3.9. Khoảng cách các lỗ đột sau khi đã được hiệu chỉnh .............................68
xiii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Độ lớn của khe hở cắt ...........................................................................15
Bảng 2.2. Bảng tính các giá trị moment ...............................................................23
Bảng 2.3. Các dụng cụ chính hỗ trợ chế tạo phần cơ khí .....................................32
Bảng 2.4. Cài đặt dịng điện driver .......................................................................44
Bảng 2.5. Cài đặt vi bước cho driver ....................................................................45
Bảng 2.6. Bảng thống kê các chân tín hiệu...........................................................57
Bảng 3.1. Các thơng số khi thử nghiệm lần 1 .......................................................69
Bảng 3.2. Các thông số khi thử nghiệm lần 2 .......................................................70
1
PHẦN MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết, cũng như lý do vì sao lựa chọn nghiên cứu đề tài này
Ngày nay, khoa học và công nghệ càng phát triển làm cho nhu cầu gia công các
chi tiết ngày càng được các ngành cơng nghiệp chú trọng. Trong số đó, những lỗ đột
xuất hiện phổ biến trong các chi tiết gia công của hầu hết các hệ thống xây dựng hay bất
cứ máy móc nào. Với sự gia cơng chính xác của các lỗ đột này, các hệ thống máy móc
cũng như các sản phẩm hiện nay ngày một trở nên hoàn thiện hơn về mặt kỹ thuật qua
đó giúp năng suất lao động được tăng cao. Máy đột lỗ là loại máy chuyên dụng để đột
lỗ (gia công lỗ) trên những vật liệu mỏng như tôn, thép tấm, inox tấm,... được sử dụng
rất phổ biến trong cơng nghiệp, các xưởng cơ khí, cơng trình xây dựng,... giúp người sử
dụng tiết kiệm được thời gian và sức lao động.
Với những lý do trên, em đã quyết định thiết kế và chế tạo máy đột lỗ tôn tự động
để phục vụ cho nhu cầu gia công lỗ đột hiện nay.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu của đồ án sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết về nghiên
cứu máy, củng cố những kiến thức đã học.
Kết quả nghiên cứu của đồ án sẽ được ứng dụng vào trong quá trình học tập, nghiên
cứu và đáp ứng nhu cầu trong cuộc sống.
Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy đột lỗn tơn tự động kích thước tối thiểu:
1000 x 500 (mm).
- Có thể cài đặt khoảng cách giữa các lỗ đột.
- Cài đặt và hiển thị các thông số qua LCD.
- Tốc độ dập nhanh nhất là: 3s/lần.
Đối tượng nghiên cứu
Máy đột lỗ tôn tự động.
Phạm vi nghiên cứu
Máy đột lỗ tôn tự động (tôn nhôm), dạng lỗ đột đơn, bề rộng tấm tôn lớn nhất là
100 (mm), bề dày tơn lớn nhất máy có thể đột là 10 (zem).
2
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay, các ngành công nghiệp sản xuất đang phát triển mạnh hơn bao giờ hết.
Việc gia công những lỗ trịn, vng, oval,...là một trong những cơng đoạn trong nhiều
ngành. Máy đột lỗ ra đời giúp tạo ra những lỗ trịn, vng, oval,...với nhiều kích thước
khác nhau trên những tấm kim loại như nhôm, tôn, sắt tấm,...Trước kia, khi cần gia công
các lỗ, ta thường sử dụng các loại máy khoan. Những loại máy này chỉ có thể đột được
những lỗ có kích thước nhỏ, mất nhiều thời gian của người lao động. Không những vậy,
chi tiết sau khi đột khơng đảm bảo u cầu, có độ chính xác khơng cao và có nhiều
những vết gờ xung quanh lỗ đột. Vì vậy, máy đột lỗ tự động ra đời để đáp ứng cho công
việc đột lỗ. Nhờ vào hệ thống tự động, người vận hành không cần mất quá nhiều thời
gian mà vẫn có thể đột lỗ một cách dễ dàng, tốc độ đột khá nhanh giúp công việc đột lỗ
được nhanh hơn và sản phẩm có độ chính xác cao, ít xảy ra sai số trong kỹ thuật. Dựa
vào những nền tảng sẵn có nhóm đã quyết định để cùng nhau làm ra “Máy đột lỗ tôn tự
động”. Bởi vì trong thực tế, các nhà máy xí nghiệp đang có nhu cầu rất cao về việc đột
lỗ cho tôn tự động để tiết kiệm được thời gian và nhân công lao động. [7]
1.2 Tổng quan về hệ thống máy đột lỗ tôn tự động
1.2.1 Cơ cấu cấp tôn tự động
Cơ cấu rulo
Rulo được sử dụng rộng rãi trong các băng tải, băng chuyền, máy cán tôn, máy kéo
chỉ dệt vải, palang cầu trục,...
Rulo có cấu tạo rất đơn giản:
- Trục rulo: Tùy theo lực mà rulo phải chịu tải mà chúng ta chọn cốt đặc hay ống.
- Ống rulo: Thép ống là lựa chọn hàng đầu tùy theo nhu cầu sử dụng có thể lựa
chọn ống dày hay ống mỏng. Ngồi ra, chúng ta có thể chọn nhựa PVC, nhơm,... để gia
cơng ống rulo.
- Mặt bích: Là những miếng kim loại hình trịn độ dày theo nhu cầu, đường kính
thì tỷ lệ với ống rulo.
Các rulo đặc biệt được bọc cao su bên ngoài để giảm lực tác động được gọi là rulo
giảm chấn.
Ưu điểm
-
Cấu trúc bền vững.
3
-
Kích thước đa dạng.
-
Được ứng dụng rộng rãi.
Nhược điểm
-
Độ ma sát kém.
-
Phần trục và mặt bích liên kết yếu cần phải gia cơng chính xác.
-
Khó gia cơng.
Cơ cấu đầu kẹp khí nén
Cơ cấu đầu kẹp khí nén là cơ cấu được dùng phổ biến ở các máy đột lỗ tự động
trong công nghiệp. Cơ cấu giúp đưa tôn vào vị trí đột nhanh và chính xác, ít sai số khi
vận hành.
Ưu điểm
-
Tôn được đưa vào liên tục.
-
Tốc độ đưa tôn vào nhanh và chính xác.
-
Cho năng suất lớn.
-
Kẹp chặt được tơn.
Nhược điểm
-
Khó chế tạo.
-
Phát sinh nhiều phụ kiện kèm theo như xylanh, đầu khí,...
Hình 1.1. Cơ cấu kẹp bằng khí nén [21]
4
Cơ cấu cấp phôi tự động bằng CNC
Trước khi đột lỗ tôn sẽ được định vị, kẹp chặt và việc di chuyển lỗ đột sẽ được cơ
cấu CNC đảm nhận. Tôn luôn luôn được kẹp chặt nên không xảy ra hiện tượng xê dịch
lệch vị trí.
Hình 1.2. Máy đột lỗ bằng CNC
Ưu điểm
-
Máy có thể đột được các lỗ có hình dạng 3D.
-
Sản phẩm được tạo ra có tính thẩm mỹ cao.
-
Các lỗ đột có độ chính xác cao.
-
Đầu đột có thể di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trên phơi đột.
Nhược điểm
-
Máy cồng kềnh khó vận chuyển qua lại giữa các nhà máy.
-
Khó chế tạo.
-
Người vận hành cần phải hiểu biết về máy CNC.
1.2.2 Cơ cấu dẫn hướng tôn
Sau khi tôn được cấp vào tự động, tôn bị lệch hướng khơng đi đúng vào vị trí đột.
Do đó, cơ cấu dẫn hướng sẽ điều chỉnh hướng di chuyển của tôn.
5
Đối với những cơ cấu cấp phôi tự động như CNC, đầu kẹp khí nén, thì tơn được
định vị một cách chính xác và khơng cần phải có cơ cấu dẫn hướng. Tuy nhiên, đối với
rulo thì cơ cấu dẫn hướng đóng vai trị quan trọng do khe hở rulo không đồng đều.
1.2.3 Cơ cấu đột lỗ tôn
Bộ “chày”, “cối” đột lỗ có nhiều hình dạng khác nhau như: trụ trịn, oval, vng,
chữ nhật là chi tiết dành cho máy đột lỗ cầm tay, máy đột di động đầu chữ C nguồn rời
và các máy đột lỗ bằng thủy lực. Chày cối đột lỗ được gia công đặc biệt cho phép đột lỗ
trên các loại vật liệu như thép, sắt, inox.
Chày cối đột lỗ có những kích thước khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng mà sử
dụng kích thước cho phù hợp.
Hình 1.3. Bộ “chày”, “cối” đột lỗ
“Chày” có tác dụng là dập, đột kèm theo đó cấu tạo của mép chày khá mảnh. Vì
vậy khi lực va đập lớn nếu cả chày và cối cùng có độ đứng quá cao thì việc nứt hay vỡ
mép là vấn đề hồn tồn có thể xảy ra. Do đó, ngồi độ cứng chúng cịn cần độ dẻo dai
để khơng bị nứt, vỡ nhưng vẫn đủ bền để chịu được mài mòn.
“Cối” là nơi tạo ra những hình dạng lỗ đột theo mong muốn, có phần chắc chắn
hơn với chày, ít bị tác động bởi lực do va đập mà yêu cầu đặt ra là chịu được ma sát
trong quá trình chày dập, đột liên tục. Vì vậy, chi tiết này cần độ cứng cao để khơng bị
mài mịn nhanh chóng.[8]
Ưu điểm
- Nhỏ gọn, dễ tháo lắp.
- Có nhiều kích thước để lựa chọn.
- Giá thành rẻ, dễ gia công.
Nhược điểm
- Bị mòn nhanh.
- Dễ bị nứt hoặc vỡ mép nếu hoạt động liên tục.
6
1.3 Một số mơ hình đột lỗ tơn
1.3.1 Mơ hình đột lỗ tơn điều khiển bằng tay
Hình 1.4. Mơ hình đột lỗ tơn bằng tay dùng xylanh khí nén [22]
Ưu điểm
-
Bộ cối, chày có thể thay đổi linh hoạt.
-
Mơ hình được thiết kế dễ dàng sử dụng.
-
Thao tác đột lỗ nhanh chóng.
Nhược điểm
-
Khơng có khả năng tự động.
-
Mất nhiều thời gian cho q trình đột lỗ.
-
Lỗ đột có tính thẩm mỹ nhưng độ chính xác khơng cao.
-
Năng suất đột lỗ không cao.
7
1.3.2 Mơ hình đột lỗ tơn điều khiển tự động
Hình 1.5. Mơ hình đột lỗ tơn tự động dùng xylanh khí nén [20]
Ưu điểm
-
Mơ hình có hệ thống tự động.
-
Khơng mất nhiều thời gian khi gia công sản phẩm.
-
Cho năng suất cao.
Nhược điểm
-
Khơng có cơ cấu tăng chỉnh rulo.
-
Sản phẩm khơng có tính thẩm mỹ cao.
-
Chưa có phần điện hồn chỉnh.
-
Máy hoạt động trên công suất nhỏ.
1.4 Kết luận
Sau khi khảo sát và phân tích qua các phương án thiết kế một cách tổng thể, dựa
vào năng lực và để hạn chế những khó khăn gặp phải trong q trình thiết kế và thi cơng
sau này, nhóm chúng em quyết định “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mơ hình máy đột
lỗ tôn tự động” dựa trên phương án sau:
❖ Cơ cấu dẫn hướng: Chế tạo từ thép ống và thanh ty.
8
❖ Cơ cấu cuốn tôn vào, dẫn tôn ra: Cơ cấu rulo, gia công từ nhựa PVC.
❖ Cơ cấu đột lỗ tôn: Đầu đột được gắn trực tiếp trên đầu xylanh, khí nén.
❖ Sơ đồ khối của mơ hình
Hình 1.6. Sơ đồ khối của mơ hình máy đột lỗ tơn tự động
9
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Phương pháp nghiên cứu
❖ Nghiên cứu lý thuyết:
-
Tham khảo các mô hình đột lỗ tơn trong và ngồi nước.
-
Nghiên cứu mơ hình của nhóm, so sánh ưu nhược điểm với các mơ hình
khác để đưa ra những giải pháp tối ưu.
-
Tìm hiểu và lựa chọn các phương án cho trục rulo, cơ cấu truyền động, cơ
cấu đột lỗ.
-
Tìm hiểu cách lắp đặt, bố trí tủ điện, giao diện điều khiển cho hệ thống.
❖ Phương pháp thực nghiệm:[3]
-
Thực nghiệm, kiểm tra và hồn thiện hệ thống để đảm bảo: Phần khung cơ
khí, cơ cấu tăng chỉnh khe hở rulo, bộ “cối”, “chày”, xylanh tiến – lùi,… đã
hoạt động ổn định, chính xác, linh hoạt trong quá trình lắp đặt và hiệu chỉnh
sau này.
-
Cho mơ hình chạy thử để xác định các thơng số có phù hợp với giả thuyết
khơng, từ đó có những giải pháp hiệu chỉnh phù hợp.
-
Lưu lại các thông số, kết quả để dễ dàng hiệu chỉnh và thay đổi.
2.2 u cầu mơ hình
-
Kích thước tối thiểu của khung máy dài x rộng là: 1000 x 500 (mm).
-
Có thể điều chỉnh được khoảng cách và tốc độ đột.
-
Tốc độ đột nhanh nhất là 3s/lần.
-
Hiển thị các thông số qua LCD.
2.3 Phương án thiết kế
2.3.1 Phần khung máy
Phương án 1: Dùng nhơm định hình gắn lại với nhau tạo thành khung.
Ưu điểm
-
Nhơm định hình dễ tháo lắp, khơng bị oxy hóa nên bền bỉ theo thời gian.
-
Khối lượng nhẹ, ít bị cong vênh, tính thẩm mỹ cao.
-
Phổ biến trên thị trường, đa dạng nhiều loại dễ dàng tìm mua và thay thế
cho việc bảo trì sau này.
10
Nhược điểm
-
Khi sử dụng nhơm định hình, phần khối lượng cơng việc để gia cơng cơ khí
sẽ bị giảm xuống, hạn chế khả năng thực hành các dụng cụ gia cơng trong
q trình chế tạo.
-
Giá thành cao.
-
Các thanh nhơm định hình được kết nối với nhau bằng bulong – đai ốc, các
kết nối này sẽ bị hở ra do các lực sinh ra trong q trình đột lỗ.
Hình 2.1. Nhơm định hình
Phương án 2: Sử dụng thép vng 30 x 30 (mm)
Ưu điểm
-
Thép được sử dụng rộng rãi phổ biến, dễ mua, dễ tìm, giá thành rẻ.
-
Dễ gia cơng.
-
Trong q trình gia cơng sẽ tạo điều kiện để thực hành gia công: cắt, khoan,
mài, hàn,…
Nhược điểm
-
Các mối hàn nhanh bị oxy hóa, gỉ sắt, dẫn đến tính thẩm mỹ khơng cao.
-
Các mối hàn sau khi hàn rất khó tháo lắp.
