Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÍNH TỐN HỆ THỐNG CẤP PHƠI VÀ TẢO
ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: TRẦN ĐÌNH CHUNG

Đà Nẵng, 2019


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

TÓM TẮT
Tên đề tài : Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động
Sinh viên thực hiện : Trần Đình Chung
Số thẻ SV : 101140217

Lớp : 14C1VA

Hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động bao gồm hệ thống cấp phôi tự động sử
dụng phễu rung điện từ và hệ thống taro đi ốc tự động sử dụng mũi taro chuôi cong.
Sau khi phôi đƣợc cho vào phễu rung thì phễu rung hoạt động và đƣa phôi từ từ di
chuyên lên, chạy qua cơ cấu loại bỏ các phôi sai để đi vào 1 đƣờng dẫn đến đầu 1 xi

C
C

lanh đẩy đai ốc vào mũi taro để taro ren. Sau khi taro hồn thành thì đai ốc tự động
chạy theo chiều dài của mũi taro chuôi cong ra khỏi máy và đến nơi tập kết sản phẩm.

R
L
T.

Mũi taro ở đây đƣợc gắn vào trục chứa dao trong cụm máy gồm có động cơ quay làm
trục quay, từ đó có thể taro đƣợc đai ốc mà không cần đổi chiều quay của động cơ khi

U
D

đai ốc tự động chạy vào trục chứa dao rồi ra nơi tập kết.

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy

ii


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

C
C

R
L
T.

U
D

i

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trần Đình Chung
Số thẻ sinh viên: 101140217
Lớp: 14C1VA
Khoa: Cơ khí
. Ngành: Cơ khí chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Taro đai ốc M14
Năng suất 5000ct/ca
Phễu rung điện từ, xi lanh thủy lực
Động cơ công suất 0.78kW – số vòng quay 1370 v/ph
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Lý thuyết:
- Tổng quan về các phƣơng pháp cấp phôi và taro đai ốc tự động
- Cơ sở lý thuyết về các phƣơng pháp cấp phôi và taro đai ốc tự động
Tính tốn:
- Tính tốn năng suất làm việc của máy
- Tính tốn hệ thống cấp phơi
- Thiết kế cụm dao
Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết trục chứa dao.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Gồm 7 bản vẽ A0: 1 bản vẽ sơ đồ nguyên l
2 bản vẽ mơ hình tổng qt
3 bản vẽ trục chứa dao
1 bản vẽ quy trình cơng nghệ gia cơng trục chứa dao
5. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Xuân Tùy

C
C

R
L
T.

U

D

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

……../……./2019.

7. Ngày hoàn thành đồ án:

……../……./2019.
Đà Nẵng, ngày

Trƣởng Bộ môn

tháng

năm 2019

Ngƣời hƣớng dẫn

i

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển nhƣ vũ bão. Nhiều thành tựu khoa

học kỹ thuật đã và đang đƣợc ứng dụng vào thực tiễn và đem lại những lợi ích to lớn,
tạo ra nhƣng bƣớc ngoặt cho nền cơng nghiệp. Ngày nay, cơ khí truyền thống đã và
đang đƣợc thay thế bởi các hệ thống máy móc thơng minh và linh hoạt.
Với Việt Nam, cơ khí tự động hố ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi vào sản
xuất trong các nhà máy. Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu và nâng cao trình độ
hiểu biết từ đó áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế, em đã thực hiện đề tài : Tính
tốn, thiết kế hệ thống cấp phơi và taro ren đai ốc

C
C

R
L
T.

Sản phẩm làm ra là sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và triển khai thực tế .
Để thực hiện đề tài này em đã đi từ cơ khí, tự động hố , đó là tính chất của

U
D

chun ngành đào tạo Cơ khí chế tạo máy tại ĐH Bách Khoa Đà Nẵng . Để nghiên cứu
thiết kế thành công máy taro ren tự động trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã
nghiên cứu và giải quyết các vấn đề sau:
- Tìm hiểu một số mẫu máy,sản phẩm : kết cấu cơ khí (hệ thống cấp phơi tự động,
thanh truyền và dao cắt).
- Phân tích và xây dựng kết cấu máy, Tính tốn thiết kế hệ thống.
- Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình.
Trong q trình hồn thành sản phẩm , em cịn thiếu kiến thức thực tế nên không
thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của

các thầy cơ và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Tùy đã tận tình hƣớng dẫn và giúp
đỡ em hoàn thành tốt đề tài này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ
Khí đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

ii

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

CAM ĐOAN
Em xin cam kết thực hiện nghiêm túc đạo đức, liêm chính trong q trình thực hiện và
hồn thành đồ án tốt nghiệp, tuân thủ nghiêm túc luật sở hữu trí tuệ .
Sinh viên thực hiện

Trần Đình Chung

C
C

R
L
T.

U

D

iii

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án

i

Lời nói đầu và cảm ơn

ii

Lời cam đoan liêm chính học thuật
Mục lục

iii
iv
Trang

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP CẤP PHÔI VÀ TARO

ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG........................................................................................................ 1
1.1. HỆ THỐNG CẤP PHÔI ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG............................................................ 1
1.1.1. Khái niệm ........................................................................................................ 1
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động ...................................... 2
1.1.3. Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động ........................................................... 2
1.1.4. Một số hệ thống cấp phôi tự động ................................................................... 3
1.1.4.1. Hệ thống cấp phôi tự động băng tải .......................................................... 3
1.1.4.2. Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn ............................................................. 4
1.1.4.3. Hệ thống cấp phôi bằng robot ................................................................... 5
1.1.4.4. Hệ thống cấp phôi rung động .................................................................... 5
1.2. HỆ THỐNG TARO ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG.................................................................. 6
1.2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống taro ren tự động ....................................... 7
1.2.2. Cấu tạo của hệ thống taro ren tự động............................................................. 7
1.2.3. Một số cơ cấu taro ren tự động ........................................................................ 7
1.2.3.1. Động cơ đảo chiều .................................................................................... 7
1.2.3.2. Cơ cấu động cơ không đảo chiều .............................................................. 9
CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO
ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG...................................................................................................... 10
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI RUNG ĐỘNG ĐIỆN TỪ ............... 10
2.1.1. Nguyên lý cấp phôi tự động .......................................................................... 10
2.1.2. Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động ......................................................... 12
2.1.2.1. Cấu tạo cơ cấu cấp phôi rung động ......................................................... 12
2.1.2.2. Cơ cấu máng dẫn phôi ............................................................................ 17
2.1.2.3. Cơ cấu đinh hƣớng phôi .......................................................................... 18
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỤM TARO ....................................................................... 19

C
C

R

L
T.

U
D

iv

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

2.2.1. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 19
2.2.2. Cấu tạo ........................................................................................................... 20
CHƢƠNG 3: :TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI VÀ TARO ĐAI
ỐC M14 TỰ ĐỘNG ..................................................................................................... 21
3.1. TÍNH TỐN NĂNG SUẤT LÀM VIỆC CỦA MÁY ................................................. 21
3.1.1. Tính tốn tốc độ cắt ren khi taro ................................................................... 21
3.2. TÍNH TỐN HỆ THỐNG CẤP PHƠI ................................................................... 22
3.2.1. Tính tốn thiết kế phễu .................................................................................. 23
3.2.1.1. Xác định các thơng số hình học của phễu:.............................................. 23
3.2.1.2. Xác định khối lƣợng của phễu ................................................................ 24
3.2.1.2.1. Khối lƣợng phần phễu trên ............................................................... 24
3.2.1.2.2. Khối lƣợng phần đế dƣới: ................................................................. 26
3.2.1.3. Xác định mômen tác dụng lên phễu: ...................................................... 28
3.2.2. Xác định chế độ chuyển động của chi tiết:.................................................... 29
3.2.2.1. Tính lị xo: ............................................................................................... 29

3.2.2.2. Tính nam châm điện: .............................................................................. 33
3.2.2.3. Kiểm tra độ bền của chân (lị xo lá) ........................................................ 36
3.2.2.4. Xác định kích thƣớc của đế..................................................................... 36
3.2.2.5. Xác định kích thƣớc của giảm chấn cao su. ............................................ 37
3.2.2.6. Xác định tần số dao động: ....................................................................... 38
3.2.3. Tính tốn máng dẫn phơi: .............................................................................. 40
3.2.4. Thiết kế tính tốn hệ thống loại phơi và sủa phôi đúng ................................ 41
3.2.5. Thiết kế máng dẫn phôi ................................................................................ 42
3.3. THIẾT KẾ CỤM DAO ...................................................................................... 43
3.3.1. Gia công ren bằng taro ................................................................................. 43
3.3.1.1. Đặc diểm và khả năng công nghệ ........................................................... 43
3.3.1.2. Biên pháp nâng cao năng suất ................................................................. 43
3.3.2. Thiết kế cụm dao ........................................................................................... 44
3.3.2.1. Thiết kế mũi taro ..................................................................................... 44
3.3.2.2. Thiết kế cụm chứa dao ............................................................................ 46
3.3.2.2.1. Tính tốn phần trục chứa cụm dao ................................................... 46
3.3.3. Thiết kế hệ thống dịch chuyển phôi .............................................................. 48
3.3.3.1. Bộ truyền đai thang. ................................................................................ 48
3.3.3.2. Tính tốn xilanh ...................................................................................... 51
3.3.3.2.1. Lực .................................................................................................... 52
3.3.3.2.2. Tốc độ truyền động của xilanh ......................................................... 53

C
C

R
L
T.

U

D

v

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

CHƢƠNG 4: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT TRỤC CHỨA
DAO ............................................................................................................................... 55
4.1. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT .......................................... 55
4.1.1. Tính cơng nghệ trong kết cấu ........................................................................ 56
4.1.2. Xác định dạng sản xuất ................................................................................. 57
4.1.3. Tính chế độ cắt cho một ngun cơng và tra chế độ cắt cho các ngun cơng
cịn lại. ............................................................................................................................ 58
4.1.3.1. Nguyên công I: Dập phôi ........................................................................ 58
4.1.3.2. Nguyên công II: Khỏa mặt đầu và khoan tâm ........................................ 58
4.1.3.3. Nguyên công III: Tiện thô trục 40, 60, 120 ................................... 64
4.1.3.4. Nguyên công IV: Tiện thô trục 60 ....................................................... 66
4.1.3.5. Nguyên công V: Tiện tinh trục 60 120 và vát mép C0.5x450........... 68
4.1.3.6. Nguyên công VI : Tiện tinh trục 40, 60và vát mép C0.5x450 .......... 69
4.1.3.7. Nguyên công VII: Phay rãnh then .......................................................... 70
4.1.3.8. Nguyên công VIII: Khoan_Khoét lỗ 27 nhét dao ............................... 72
4.1.3.9. Nguyên công IX:Khoan_Khoét lỗ 27 nhét dao .................................. 73
4.1.3.10. Nguyên công X: Tổng kiểm tra ............................................................ 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 78

C
C

R
L
T.

U
D

vi

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

C
C

R
L
T.

U
D

vii

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP CẤP PHÔI VÀ TARO
ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG
1.1. Hệ thống cấp phôi đai ốc tự động
1.1.1. Khái niệm
Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia
công bắng áp lực (nhƣ cán, uốn , dập, đột...), các q trình cơng nghệ lắp ráp sản phẩm
cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các ngành cơng nghiệp nói chung nhƣ
sản xuất phân bố, vật liệu xây dựng, thực phẩm... đều phát triển theo xu hƣớng tự động
hoá ngày càng cao. Để đảm bảo đƣợc quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có
q trình cung cấp phơi chính xác về vị trí trong thời gian theo đúng nhịp và liên tục

C
C

theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy.

R
L
T.

Vì thế q trình cấp phơi là một trong nhƣng yêu cầu cần thiết cần phải đƣợc

nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao

U
D

năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả
nhất và nâng cao chất lƣợng sản phẩm.

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt
để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi và phải đƣợc đặt trong từng điều kiện làm
việc cụ thể của từng máy móc, thiết bị và cơng đoạn sản xuất. Trong q trình nghiên
cứu hệ thống cấp phơi tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt đƣợc đó là hệ thống cấp
phơi cần phải hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp phơi
một cách kịp thời, chính xác về vị trí trong thời gian, đủ số lƣợng theo năng suất u
cấu có tính đến lƣơng dƣ trữ và thu nhận sản phẩm sau khi sản xuất xong một cách an
tồn vỏ chính xác.
Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, ngƣời ta đang sử dụng
phổ biến với các cơ cấu cấp phơi bằng cơ khí, hoặc phối hơp cơ khí - điện, cơ khí- khí
nén. Với sự phát triển mạnh của lĩnh vực điều khiển tự động và Robot đó cho phép đƣa
vào các tay máy, ngƣời máy làm việc theo chƣơng trình và dễ dàng thay đổi đƣợc
chƣơng trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiệu phơi liệu khác nhau khi cần
thay đổi các sản phẩm. Đây là mơt trong nhƣng tính chất rất quan trong mà nhờ nó có
1

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xn Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

thể áp dụng công nghệ tiện vào trong quá trình sản xuất dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà
vẫn có thể mang lai hiệu quả kinh tế cao.
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phơi tự động

Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động

C
C

Phôi đƣợc đƣa vào phễu máng phôi đƣợc kẹp chặt ép sát với thành phễu phần làm

R
L
T.

việc của phễu đƣợc thiết kế nghiêng để dƣới tác dụng của các cơ cấu đƣa phơi lên vị
trí. Trong qua trình dịch chuyển phôi sẽ dƣợc đi qua các cơ cấu loại phôi sai và cơ cấu

U
D

định hƣớng phôi, di chuyển phôi, cân chỉnh tốc độ phôi. Những phôi đúng sẽ đi qua cơ
cấu và đến cơ cấu bắt giữ phôi và đƣa phơi vào vị trí máy gia cơng khi gia công xong
phôi sẽ đƣợc đƣa vào kho chƣa phôi.
1.1.3. Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động
Để đảm bảo yêu cầu của một hệ thống cấp phôi tự động, có nghĩa là phải đảm bảo
đƣợc việc cung cấp đủ về số lƣợng phôi cho máy công tác để hệ thống hoạt động một
cách liên tục có tính điện lƣơng dự trự, cấp phơi đúng thời điểm với độ chính xác về vị
trí và định hƣớng trong tên gian với độ tin cậy cao. Hệ thống cấp phôi đầy đủ cần phải

có các thành phần sau đây:
1.Phễu chứa phơi hoặc ổ chứa phôi
2.Mang dấn phôi
3.Cơ cấu định hƣớng phôi
4.Cơ cấu phần chia phôi
5.Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi
6.Cơ cấu bắt - nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia cơng xong.
2

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Mỗi một thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và
phải đƣợc bố trí đồng bộ với nhau trong một thể thống nhất về mặt không gian và thời
gian. Tuy vậy cũng cần thấy rằng khơng nhất thiết lúc nào cũng phải có mặt đầy đủ các
thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể mà chỉ cần một số trong
chúng. Việc phân chia hệ thống thành các thành phần nhƣ trên cũng chỉ là tƣơng đối vì
ngƣời ta có thể kết hợp một số thành phần trong chúng lại với nhau theo đặc điểm về
hình dạng, kích thƣớc của phơi để giảm đƣợc kích thƣớc khn khổ của hệ thống, làm
cho việc thiết kế và chế tạo và lắp đặt đơn giản hơn...
1.1.4. Một số hệ thống cấp phôi tự động
1.1.4.1. Hệ thống cấp phôi tự động băng tải

C
C

Nguyên lý: Phôi đƣợc di chuyển trên băng tải, băng tải chuyển động nhờ hệ thống

R
L
T.

quay đƣa phôi đến vị trí đƣa phơi vào gia cơng

U
D

Hình 1. 2: Hệ thống băng tải
Ƣu điểm: dễ thiết kế, không tốn nhiều chi phí , chuyển phơi tƣơng đối đơn giản
và dễ dàng
Nhƣợc điêm: tốc độ cấp phôi chậm
Hệ thống máy cồng kềnh nhiều bộ phận
Bố chí các hệ thống chỉnh phơi loại phơi khó khăn
Năng suất cấp phơi thấp
3

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Khó lắp đặt hệ thống loại phơi và sửa phơi đúng
Kết luận: thích hợp với q trình gia cơng phơi chậm có dạng thanh dạng cuộn
1.1.4.2. Hệ thống cấp phôi cơ cấu con lăn

Nguyên lý: phôi đƣợc di chuyển đến vị trí gia cơng nhờ hệ thống quay liên tục
của cụm con lăn

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 1. 3:Hệ thống cấp phơi cơ cấu con lăn
Ƣu điểm : cơ cấu cấp phôi tƣơng đối đơn giản nhanh
Nhƣợc điểm: khó lắp các cơ cấu loại phôi sai và sửa phôi đúng, không cung cấp
đƣợc phơi có hình dạng nhỏ biên dạng phức tạp
Khó chuyển các phơi có kích thƣớc và khối lƣợng q lớn

4

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

1.1.4.3. Hệ thống cấp phôi bằng robot
Nguyên lý hoạt đông: sử dụng robot làm việc nhờ vào hệ thống điều khiển tự

động

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 1. 4:Hệ thống cấp phơi bằng robot
Ƣu điểm: robot có thể thay đổi linh hoạt nhờ hệ thống thay đổi linh họa của hệ
thống tay cầm robot
Có thể làm việc chính xác năng suất cao tƣơng đƣơng với nhiều ngƣời
Có thể làm việc trong mơi trƣờng khắc nghiệt mà con ngƣời không thể làm đƣợc
Nhƣợc điểm:
Giá thành lắp đặt vận hành lớn, yêu cầu có đội ngũ làm việc có trình độ cao
Giá thành sản phẩm cao nên chỉ phù hợp với các ngành có quy mơ lớn u cầu độ
chính xác cao nhƣ hàng khơng…
1.1.4.4. Hệ thống cấp phôi rung động
Nguyên lý :Trong số các thiết bị cấp phơi dạng phễu, nhóm các thiết bị cấp phơi
rung động có một vị trí rất quan trọng. Dịch chuyển của phôi trong các thiết bị này
đƣợc thực hiện nhờ lực quán tính và ma sát xuất hiện khi máng dẫn phơi có chuyển
động rung. Dẫn động của các thiết bị cấp phơi dạng này có thể là các đầu rung điện từ,
bánh lệch tâm, khí nén hoặc thuỷ lực. Thông dụng nhất là các đầu rung điện từ. Chúng
5

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

cho phép điều chỉnh vô cấp năng suất cấp phơi.Chi tiết từ phễu dịch chuyển đến vị trí
làm việc dọc theo máng và dƣới tác động của trọng lực. Nếu máng đã chứa đầy thì chi
tiết sẽ tự động dừng chuyển động và tự động dịch chuyển khi một chi tiết đƣợc cấp ra
ngoài thay đổi điện áp của biến thế tự ngẫu.

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 1. 5: Hệ thống cấp phơi rụng động
 Ƣu điểm: cấp phơi rung động có kích thƣớc nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt
Tốc độ chuyển phôi nhanh
Dễ dàng lắp đặt các cơ cấu định hƣớng phôi loại phơi sai và sửa phơi đúng
Có năng suất cấp phơi rất cao
Cung cấp đƣợc nhƣng phơi có kích thƣớc nhỏ có biên dạng phức tạp
Thích hợp trong các trƣờng hợp chi thiết phôi gia công nhanh yêu cầu cấp phôi
liên tục
 Nhƣợc điểm: chỉ phù hợp với các phôi có kích thƣớc vừa và nhỏ

Cấu tạo tƣờng đối phức tạp chi phí sản xuất cao
Kết luận: dựa trên đề tài được giao là taro tự động đai ốc M14 và dựa trên yêu
cầu năng suất cung cấp phôi 5000ct/ca ta lựa chon phương pháp cấp phôi bằng
phương pháp rung động diện từ
1.2. Hệ thống taro đai ốc tự động
 Khái niệm
6

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Quá trình sản xuất các sẩn phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bắng áp
lực (nhƣ cán, uốn , Hiện nay, các quá dập, đột...), các q trình cơng nghệ lắp ráp sản
phẩm cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các ngành cơng nghiệp nói
chung nhƣ sản xuất phân bố, vật liệu xây dựng, thực phẩm... đều phát triển theo xu
hƣớng tự động hoá ngày càng cao. Để đảm bảo đƣợc quá trình sản xuất ổn định thì cần
thiết phải có q trình cung cấp phơi chính xác về vị trí trong thời gian theo đúng nhịp
và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy.
Vì thế quá trình taro tự động là một trong nhƣng yêu cầu cần thiết cần phải đƣợc
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 lƣợng sản phẩm.

C
C

R
L
T.

Nghiên cứu hệ thống taro ren tự động là giải quyết vấn đề taro ren một cách triệt
để về hoàn toàn tự động gia cơng nhanh chóng an tồn và tin cậy

U
D

Hiện tại gia công taro đai ốc tự động đang rất phát triển đang đƣợc đẩy cao, tất cả
các quá trình thực hiện đều đƣợc nâng cao với sự phát triển mạnh của cơng nghệ tự
động hóa máy móc và robot

1.2.1. Ngun lý hoạt động của hệ thống taro ren tự động
Sau khi phơi đƣợc đƣa từ máng dẫn xuống vị trí chờ, nhờ vào những cơ cấu đẩy
phôi đẩy dao để thực hiện đƣa phôi hoặc đƣa dao để thực hiện quá trình taro ren. Sau
khi taro xong phơi sẽ đƣợc di chuyển để đƣa vào kho chứa.
1.2.2. Cấu tạo của hệ thống taro ren tự động
 Hệ thống taro ren gồm những bộ phận chính
-

Cum chứa dao

-

Cụm chứa phơi

-

Hệ thống cơ khí dịch chuyển

-

Hệ thống chuyển phơi vào kho chứa

1.2.3. Một số cơ cấu taro ren tự động
1.2.3.1. Động cơ đảo chiều
7

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

C
C

R
L
T.

Hình 1. 6: Động cơ đảo chiều

Nguyên lý hoạt động: khi phơi đƣợc đƣa vào vị trí chờ gia công dao taro đang

U
D

hoạt động sẽ di chuyển đến và gia công sau khi gia công xong dao sẽ đảo chiều và lui
về vị trí ban đầu phơi sẽ đƣợc di chuyển đến kho chứa

 Ƣu điểm: có các cơ cấu tự động và bán tự động để lựa chon phù hợp cho mơ
hình taro
 Nhƣợc điểm: động cơ đảo chiều dẫn đến tình trạng thay đội vận tốc động cơ đột
ngột dẫn đến tuổi thọ của động cơ thấp
Khi đảo chiều đẫn đên thời gian dao thay đổi tốc độ và đảo chiều là thời gian thừa
làm năng suất của hệ thống bị giảm không đƣợc cao
Khi dao đảo chiều đồng nghĩa với thiết kế cụm dao dịch chuyển , thời gian dao
dịch chuyển chậm là tăng thời gian gia công
Tổng thể khi thời gian gia công cao tuổi thọ máy thấp làm gia thành sản phẩm cao
không phù hợp

8

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

1.2.3.2. Cơ cấu động cơ không đảo chiều
Nguyên lý hoạt động: sau khi phơi đƣợc đƣa vào vị trí chờ gia cơng sẽ có cơ cấu
đẩy phơi vào vị trí dao đang hoạt động sau khi taro xong phơi sẽ đƣợc đẩy qua mũi taro
vào chuôi dao và đƣợc đƣa vào kho chứa

C

C

R
L
T.

 Ƣu điểm:

U
D

Tự động hóa hồn tồn q trình sản xuất khơng cần nhờ đến sự trợ giúp của
công nhân
-Động cơ hoạt động ổn định, tuổi thọ động cơ cao.
- Động cơ không đảo chiều dẫn đến giảm thời gian hành trình lùi dao của máy,
tăng năng suất gia cơng.
Gia cơng liên tục ít thời gian phụ
Kết luận: Dựa trên đề tài được giao là taro tự động đai ốc M14, năng suất cung
cấp phôi 5000ct/ca ta lựa chọn phương pháp taro khơng đảo chiều.

9

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ TARO

ĐAI ỐC TỰ ĐỘNG
2.1. Cơ sở lý thuyết của hệ thống cấp phôi rung động điện từ
2.1.1. Nguyên lý cấp phôi tự động
 Đối với đồ án đó cho ta nghiên cứu Phễu cấp phơi kiễu rung động điện từ
Trong số các thiết bị cấp phôi dạng phễu, nhóm các thiết bị cấp phơi rung động có
một vị trí rất quan trọng. Dịch chuyển của phơi trong các thiết bị này đƣợc thực hiện
nhờ lực quán tính và ma sát xuất hiện khi máng dẫn phơi có chuyển động rung. Dẫn
động của các thiết bị cấp phôi dạng này có thể là các đầu rung điện từ, bánh lệch tâm,
khí nén hoặc thuỷ lực. Thơng dụng nhất là các đầu rung điện từ. Chúng cho phép điều

C
C

chỉnh vô cấp năng suất cấp phôi.

R
L
T.

Phễu cấp phôi rung động có đầu rung điện từ đƣợc thể hiện trên hình.
Thiết bị gồm phễu hình trịn, bên trong hoặc bên ngồi phễu có các máng lăn chạy theo

U
D

đƣờng xoắn vít với góc nghiêng  = 1o35’. Liên kết với phễu là ba cơ cấu treo, đặt
0

nghiêng 25 so với mặt phẳng thẳng đứng. Rung động đƣợc 3 nam châm điện tạo ra.
Nguồn cấp cho 3 nam châm điện này là nguồn xung một chiều đƣợc tạo thành bằng

cách nắm 1/2 chu kỳ dòng xoay chiều. Để đồng bộ hoạt động cả ba nam châm điện
đƣợc nối song song, còn bộ nắn dòng mắc nối tiếp với chúng. Tần số dao động - 3000
trong một phút. Chi tiết từ phễu dịch chuyển đến vị trí làm việc dọc theo máng và dƣới
tác động của trọng lực. Nếu máng đã chứa đầy thì chi tiết sẽ tự động dừng chuyển động
và tự động dịch chuyển khi một chi tiết đƣợc cấp ra ngoài. Điều chỉnh năng suất của
phễu bằng cách thay đổi điện áp của biến thế tự ngẫu. Năng suất từ (4 - 120)
chiếc/phút, cơng suất 50 ốt. Cũng có phễu cấp phơi loại này chỉ dùng một nam châm
điện.

10

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

 Nguyên lý kết cấu

Hình 2. 1: Sơ đồ ngun lý cơ cấu cấp phơi rung động

C
C

R
L
T.

U

D

Hình 2. 2: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cơ cấu cấp phôi rung động điện từ
Ba đầu rung điện từ đƣợc kẹp trên giá treo 5. Giá treo đƣợc gá trên thân 8. Cũng
trên thân 8, ngƣời ta lắp ba giá đỡ 7 có các khối treo đàn hồi 6 với ngàm dùng để
truyền dao động cho phễu. Phễu gồm thùng chứa 1 có máng dẫn xoắn ốc làm bằng
nhơm và thân 2 chế tạo từ tectôlit. Các bộ giảm chấn cao su 9 dùng để cách ly rung
động của phễu với chung quanh.

11

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

2.1.2. Cấu tạo của hệ thống cấp phôi tự động
2.1.2.1. Cấu tạo cơ cấu cấp phơi rung động

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 2. 3:Cơ cấu cấp phơi rung động có đầu rung điện từ
1. Thùng chưa; 2. Thân thùng; 3. Ngàm; 4. Đầu rung điện từ; 5. Giá treo; 6. Khối
treo đàn hồi; 7. Giá đỡ; 8. Thân; 9. Cao su đàn hồi (giảm chấn).
 Vận tốc dịch chuyển yêu cầu của phôi trong máng dẫn đƣợc tính theo cơng
thức sau:
V yc  Q.l ph .

(3.4)

Trong đó: Q: năng suất của cơ cấu.
lph : chiều dài (hoặc đƣờng kính phơi).
 : hệ số an tồn có tính đến độ khơng ổn định khi chuyển động, sai
sót khi định hƣớng...

12

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Cũng xin lƣu ý rằng, khi góc nghiêng  tăng, vận tốc Vyc sẽ giảm. Với  = 2o vận
tốc giảm (10 - 15)%. Góc nghiêng tối ƣu của khối treo ở chế độ cấp liên tục là:
tg 

206
f md .Vvc

(3.5)

Trong đó: fmd: tần số giao động của máng dẫn;   5  35

o

Các thơng số hình học của thùng chứa trên phễu phụ thuộc vào góc nâng của
máng dẫn , dung tích và tỷ lệ khối lƣợng giữa phần rung với đế.
Thể tích thùng chứa của phễu sẽ điều hồ và bù trừ các hỏng hóc của máy, bảo
đảm cho năng suất không đổi. Trọng lƣợng của đế máy phải lớn hơn 5  7 lần so với
trọng lƣợng phần rung. Góc nghiêng của máng đƣợc xác định theo công thức sau:
 max  arctg  l2 .tg 

C
C

(3.6)
Trong đó:  - hệ số ma sát giữa phôi và máng dẫn. Với phôi thép, máng nhôm

R
L
T.

2
l

 l2 = 0,3.

U

D

Khi biết kích thƣớc thùng chứa, cũng có thể xác định góc nghiêng máng theo
cơng thức:
tg 

t
 .D

(3.7)

Trong đó: t - bƣớc xoắn.
D - đƣờng kính trong của phễu.
Biên độ dao động của máng dẫn khi vận tốc dịch chuyển phôi cho trƣớc và số
khối treo n = l sẽ đƣợc xác định theo công thức:
xn 

g.  2 . p 2  l

 2 .tg

(3.8)
Trong đó: p - số chu kỳ rung của máng dẫn mà trong thời gian đó, phơi đang nằm
trong khơng gian ở trạng thái rơi tự do.
g - gia tốc trọng trƣờng.
 và fmd - lấy theo công thức (3.5).
  2. . f md - tần số vịng của máng dẫn

13

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Khi chọn khối treo, nên lƣu ý để tần số dao động riêng của hệ lớn hơn tần số dao
động của lực kích thích khoảng 10%. Chiều dày a của các khối treo dạng tấm phẳng
lắp ghép có thể xác định theo chiều dài và chiều rộng của chúng:
a

1 3 G. 2
372 n.i.b

(3.9)

Trong đó: l - chiều dài cơng tác của lò xo.
G - trọng lƣợng phần rung.
 = 1,1.fmd - tần số dao động riêng của hệ, với fmd - tần số dao động của
máng dẫn.
n - số khối treo.

C
C

i - số lò xo trong một khối treo.

R
L

T.

b - chiều rộng lò xo.
 Lực kéo của đầu điện từ P:

U
D

x H .E.b.a 3 .i
P 3
l .. cos

(3.10)

Trong đó: xH - biên độ dao động của máng dẫn (công thức 3.8).
E - mơđun đàn hồi.
b - chiều rộng lị xo.
a - chiều dầy của các khối treo (tính theo cơng thức 3.9).
i - số lị xo trong một khối treo.
l - chiều dài lị xo.
 lấy theo cơng thức (3.5).
 - hệ số động,  

l
 f
l   md
  






2





2

Chúng ta hãy xem xét chuyển động của chi tiết trên máng ngang. Khi sử
dụng dẫn động điện từ, máng nhận đƣợc dao động điều hoà theo qui luật sau:

14

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy


Thiết kế hệ thống cấp phôi và taro đai ốc tự động

Quãng đƣờng dịch chuyển của máng: S m 
Tốc độ chuyển động của máng: vm 
Gia tốc chuyển động của máng: j m 


2

2

1  cost 

sin t

 2
2



cost

Trong đó:
 - biên độ dao động, mm.
 = 2fm - Tần số dao động góc, 1/s.
fm - Tần số dao động của máng, 1/s.

C
C

t - Thời gian, tính theo giây s.

Các lực tác động lên chi tiết nằm trên máng gồm: lực ma sát F, đây là lực cố gắng

R
L
T.

duy trì chuyển động của chi tiết cùng với máng; lực qn tính mjm; trọng lực mg.

U
D

Hình 2. 4: Sơ đồ tính tốn cơ cấu cấp phơi rung động
Lực qn tính đƣợc tính nhƣ sau:
F = R. = (mg  mjmsin)
Trong đó:  - Góc nghiêng của giá đỡ phễu
R - Phản lực tác động lên máng.
 - Hệ số ma sát tĩnh của phôi với máng.
Khi phôi chuyển động về phía trƣớc, tức là sang bên phải:
R = mg - mjmsin. Do đó F = R. = (mg - mjmsin)
Điều kiện để chi tiết trƣợt sang phải so với máng là lực quá tính lớn hơn lực ma
sát: mjmcos > (mg - mjmsin)
15

SVTH: Trần Đình Chung

GVHD: Trần Xuân Tùy