Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy lắp ráp tự động cụm gối đỡ động cơ DC cỡ nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VÕ VĂN HUY

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

VÀ CHẾ TẠO MÁY LẮP RÁP TỰ ĐỘNG

CỤM GỐI ĐỠ ĐỘNG CƠ DC CỠ NHỎ

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

Mã số :

60.52.01.03

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2015

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN YẾN

Phản biện 1: TS BÙI MINH HIỂN

Phản biện 2: PGS.TS LÊ VIẾT NGƯU

Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp

Thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 5 tháng 12

năm 2015

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

- Ngành công nghiệp sản xuất mô tơ không chỉ giữ một vị

trí quan trọng trong việc thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát

triển mà còn đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải, góp phần phát triển

sản xuất và kinh doanh thương mại.

- Đứng trước thực trạng trên, đề tài “Nghiên cứu thiết kế và

chế tạo cụm gối đỡ dùng cho động cơ DC cỡ nhỏ ” là rất cần thiết,

ứng dụng thực tế trong điều kiện hiện nay không chỉ tại công ty mà

có còn thể ứng dụng cho cả các công ty, nhà máy sản xuất, lắp ráp

trên một phần công đoạn v.v…

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tính toán,thiết kế máy lắp ráp comi ở Công ty TNHH

Mabuchi Đà Nẵng

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

- Phạm vi nghiên cứu:

4. Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp phương pháp khảo sát, lý thuyết và thực nghiệm:

Phương pháp khảo sát: Khảo sát các máy, thiết bị tương tự,

tham khảo các ý kiến khoa học từ thực tiễn của các chuyên gia.

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Ứng dụng các lý thuyết

đã có sẵn tiến hành tính toán thiết kế máy, thiết kế các chi tiết, bộ

phận máy.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Quan sát mô hình mô

phỏng, thử nghiệm các ý tưởng trên thực tế lắp ráp cụm gối đỡ tại

nhà máy.

2

5. Ý nghĩ khoa học thực tiễn

Vận dụng lý thuyết cơ học vào thực tiễn tính toán, vươn lên

để làm chủ việc thiết kế độc lập tại công ty. Vấn đề này có ý nghĩa

thực tiễn cho các doanh nghiệp, để tiến hành việc công nghiệp hóa

các công đoạn lắp ráp thành phẩm và vừa có thể tự chế tạo máy để

làm chủ được công nghệ kỹ thuật theo nguyên tắc lý thuyết và thực

tiễn trong nghiên cứu chế tạo máy tự động.

6. Kết luận đề tài

Chế tạo máy lắp ráp tự động, do việc lắp ráp, chế tạo,

nghiệm thu được thực hiện tại công ty nên phần chế tạo máy như

thuyết minh đề tài sẽ không có mà được đặt tại công ty. Tôi đảm

trách phần thiết kế máy, nên để đảm bảo tính minh bạch, tính thống

nhất do vậy chỉ đảm bảo được phần bản vẽ lắp ráp thiết bị, các bản

vẽ chi tiết, bản vẽ sơ đồ đấu hơi và các van khí nén.

7. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục

trong luận văn gồm có các chương như sau :

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. THỰC TRẠNG, XU HƯỚNG LẮP RÁP CÁC VẬT NHẸ,

NHỎ TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TẠI NHÀ

MÁY

Ngày nay với việc xã hội hóa ngày càng phát triển, công

nghệ ngày nay càng được cải tiến và nâng cao thì yêu cầu của con

người có trình độ khoa học kĩ thuật chuyên môn cũng ngày càng cao,

việc sử dụng máy móc sẽ giúp con người tập trung vào những việc

đòi hỏi có tính sáng tạo hơn, những công việc nguy hiểm, nặng nhọc,

tỉ mỹ, lắp ráp các linh kiện nhỏ .v.v..

1.1.1. Quá trình tiến hành thiết kế

Máy gắn các linh kiện comi tự động sẽ giảm bớt khó khăn và

thời gian sản xuất tăng lên. Việc đầu tiên làm đó là nghiên cứu kỹ

lưỡng các linh kiện đơn thể này, đây là những linh kiện rất phức tạp

về kích thước cũng như hình dạng. Sau nghiên cứu 3 linh kiện đơn

thể này thì nhận thấy không thể thiết kế máy lắp ráp ngay một lúc

mà phải nghiên cứu từng giai đoạn lắp ráp của sản phẩm, phân ra

từng khu, mỗi khu có một nhiệm vụ riêng, mỗi nhiệm vụ riêng đó sẽ

có chức năng cấu thành một bộ phận.

1.1.2. Nguyên tắc ứng dụng trong thiết kế sản phẩm

Đây là một thuật ngữ để gọi những thiết bị có khả năng định vị

chi tiết, tách phôi và nạp phôi vào vị trí lắp ráp. Một trong những chi

phí chủ yếu khi phát triển các hệ thống lắp ráp tự động là mất nhiều

thời gian cho việc thiết kế các cụm cấp phôi.

4

1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHỄU CẤP PHÔI

Mục tiêu của một hệ thống tự động hóa sản xuất công nghiệp là

mang lại giá trị tăng thêm cho nguyên liệu, cho bán thành phẩm hoặc

cho một tổ hợp thành phẩm … tạo ra những sản phẩm có giá trị cao

hơn. Cấp vận chuyển và lưu giữ phôi tụ dộng phải được giải quyết

trên cơ sở của các quá trình gia công cụ thể, chức năng thiết bị và độ

chính xác yêu cầu. Theo các số liệu khảo sát thì có đến 70 ~ 73 %

lượng phôi thuộc nhóm phôi rời. Với luận văn là ‘ Nghiên cứu thiết

kế và chế tạo máy lắp ráp tự động cụm gối đỡ động cơ DC cỡ nhỏ.

1.2.1. Cơ cấu cấp phôi kiểu phễu và máng tải ( ổ chứa )

1.2.2. Cơ cấu cấp phôi kiểu lồng phôi vào móc vào chốt

1.2.3. Cơ cấu cấp phôi dạng ổ tích

Cơ cấu cấp phôi dạng ổ tích là tổ hợp các cơ cấu chấp hành để

thực hiện việc cấp phôi rờ từng chiếc từ ổ tích tới vị trí gia công.

Hình 1.1. Các cơ cấu tiếp liệu dạng ổ tích

Tùy thuộc vào dạng chuyển động của khâu tiếp liệu, cơ cấu

tiếp liệu được chia làm nhóm chuyển động tịnh tiến khứ hồi, và

5

nhóm chuyển động dao động khứ hồi, chuyển động quay và chuyển

động phức tạp.

Hình 1.2. Các cơ cấu tiếp liệu dạng ổ tích

Hình 1.3. Các cơ cấu tiếp liệu dạng đĩa(a, b), dạng xích (c),

dạng xoắn ốc (d, e)

6

Cơ cấu ngắt liệu là cơ cấu điều chỉnh số lượng phôi được cấp

từ ổ tích tới cơ cấu tiếp liệu.

Hình 1.4. Các cơ cấu ngắt liệu dạng chuyển động khứ hồi

1.2.4. Cơ cấu cấp phôi dạng rung động

Nguyên lý như sau:

Cốc phễu 2 đặt lên trên 3 trụ và được lồng 3 lò xo. Ba lò xo

này gắn trên 6 bệ nặng 9 và nhờ giá 10, bên tròn phễu có một đường

máng 2 xoắn nghiêng vòng theo máng cốc. Phôi được đổ tự do và

chứa trong cốc phễu 2 có dạng hình cung. Muốn chuyển động dao

động người ta cho dòng điện 220V qua cuộn dây nam châm 8, nó sẽ

hút khung điện gắn chặt ở đấy cốc,

nhờ thế cốc phễu 2 sẽ chuyển động về

phía dưới một ít. Đồng thời nhờ tác

dụng uốn của lò xo phẳng 1 cốc 2 còn

có chuyển động quay theo tiết diện

quy định. Muốn có lực kéo sản phẩm

lớn hơn nhiều ta làm ba thanh nam châm đặt ở 3 góc, góc nghiêng

của các lò xo thường khoảng 60 ~70⁰. Góc nghiêng của máng dẫn

7

phôi 2,5 ~ 4⁰dòng điện xoay chiều có chỉnh lưu Xelen một chu kỳ,

tần số thường 50Hz ; tương ứng với một dao động của cốc phễu thì

phôi dịch chuyển từ 2 ~3 mm nghĩa là v = 7 ~ 8 [m/phút]. Cốc chứa

phôi dao động từ 3000 ~ 3500 lần trong một phút ( vặn đi, vặn lại,

lắc ). Mỗi lần dao động cốc tụt xuông 0,02 ~ 0,05mm do quá tính nên

phôi không tụt xuống ngay với cốc, sau khi tụt xuống lò xo đẩy cốc

lên vị trí cũ, phôi được đưa lên một quãng trong không gian dao

động, nhiều lần như vật phôi sẽ bò dần lên theo đường xoắn ốc mà

hình dạng của cốc đã được gia công.

Hình 1.6. Cơ cấu định hướng phôi trong phễu tròn

8

Piezo Feeder

PEF-150iL

SANKI

Hình 1.7. Cụm cơ cấu phễu rung dẫn phôi ra ngoài

theo biên dạng đã định

Hình 1.8. Cụm cơ cấu phễu rung dẫn phôi ra ngoài

theo biên dạng đã định

9

Và

Phễu chứa

Motor xoay

Hình 1.9. Cụm cơ cấu phễu rung dẫn phôi ra ngoài

theo biên dạng đã gia công

1.3. CƠ SỞ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA TỰ ĐỘNG HÓA

1.3.1. Khái quát về cơ khí hóa và tự động hóa

1.3.2. Mục đích của cơ khí hóa và tự động hóa

1.3.3. Tính toán năng suất lao động

1.3.4. Nhiệm vụ của tự động hóa

1.3.5. Hiệu suất làm việc của máy tự động và đường dây

tự động

1.3.6. Hiệu quả kinh tế trong tự động hóa

10

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN, KHÍ NÉN TRONG CÁC

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

2.1.1. Lý thuyết về điều khiển tự động

2.1.2. Các nguyên tắc điều khiển

Nguyên tắc này giữ tín hiệu ra y = y(t) theo một chương

trình đã được định sẵn. Để có một tín hiệu ra nào đó thực hiện theo

chương trình, cần sử dụng máy tính hay các thiết bị khác có lưu trữ

chương trình. Hai thiết bị thông dụng chứa chương trình điều khiển

là:

1: PLC (Programmable Logic Controller )

2: CLC (Computerized Mumerical Control )

2.1.3. Nguyên tắc điều khiển theo chương trình

2.1.4. Phân loại theo hệ thống điều khiển tự động

2.1.5. Phép biến đổi Laplace

Giả sử có hàm f (t) liên tục, khả tích. Ảnh Laplace của

f (t) qua phép biến đổi Laplace ký hiệu là F( p)

.

Để thuận lợi trong việc phân tích, giải quyết các bài toán

điều khiển, người ta mô tả toán học các phần tử và hệ thống bằng

hàm truyền đạt ( transfer fuction ), phương trình trạng thái ( state

space ), v.v…. Hàm truyền đạt của một khâu ( hay hệ thống ) là tỉ số

giữa tín hiệu ra với tín hiệu vào biểu diễn theo toán tử Laplace, kí

hiệu là W ( p) với điều kiện ban đầu triệt tiêu.

Y( p)

U( p)

W ( p)

11

2.1.6. Lý thuyết về khí nén trong các cơ cấu chấp hành

2.1.7. Lý thuyết về cấp phôi tự động theo nguyên lý rung

Hình 2.1. Ảnh hưởng của góc , tỷ số gia tốc, tần số f, góc

nâng , hệ số ma sát lên vận tốc vận chuyển của phôi

Để đánh giá sự ảnh hưởng của tần số rung đến quá trình động học

của phôi, ta tiến hành làm thực nghiệm đẻ đánh giá.

12

Hình 2.2 Mô hình lắp ghép của cơ cấu và ứng xuất của

thiết bị cấp phôi

Hình 2.3. Tổng quan các bowl rung của máy

13

2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.2.1. Các phương án

 Phương án 1

 Phương án 2

2.2.2. Chọn lựa phương án tối ưu và hiệu quả

.

N

y

o

P r o p e r t

o . N e n t p m q u E i

O R M O T C H I M A B U

.

N o a l i

S e r

O

T

O

R

I

M

B

U

C

M

H

A

N o .

n t

E q u i p m e

M O T O R

U C H M I A B

.

o

O R

N

P r o p e r t y

M A B U C H I M O T

.

R

N o

T O O

a

i

l

e r S

U C H I

M M A B

0 ° 9

0

5

0

5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

L

S O

0

1

2

3

4

1 S O

?

5

A A - 0 - A 0

?

Hình 2.5. Bản vẽ tổng thể của máy

2.2.3. Sơ đồ điều khiển

14

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY

1.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG KẾT CẤU MÁY, CÁC

BỘ PHẬN TRONG QUÁ TRÌNH THAO TÁC

3.1.1. Tính kết cấu khung máy

3.1.2. Các bộ phận trong quá trình thao tác

a. Cụm cấp bản comi vào khuôn

BOWL rung

(feede bowl)

Mô hình hóa cơ cấu có:

Khâu bị

dẫn

Khâu dẫn

Hình 3.1. Mô hình hóa kết cấu

15

b. Cụm xoay comi

3

2

1

4

Hình 3.2. Bản vẽ kết cấu cụm xoay comi

16

c. Cụm xoay di chuyển comi

2

1

2

3

5

6

7

Hình 3.3. Bản vẽ kết cấu cụm xoay di chuyển comi

d. Cụm cơ cấu bốc và di chuyển

Hình 3.4. Bản vẽ 3D cụm cơ cấu bốc và di chuyển

17

Hình 3.5. Bản vẽ kết cấu cụm cơ cấu bốc và di chuyển

18

e. Cụm xoay gắp vòng đệm ra

200

Hình 3.6. Bản vẽ kết cấu cụm xoay gắp vòng đệm ra

f. Cụm lấy vòng đệm cao su

360

54