ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ
MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA KHOA CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC
THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG LẮP
RÁP BÚT BI (TL 034)
SVTH : VƯƠNG QUỐC
MSSV : 20001882
SVTH :PHAN ĐÌNH QUANG
MSSV : 20001834
CBHD : Thầy TRẦN ĐẠI NGUYÊN
Thầy HUỲNH HỮU NGHỊ
BỘ MÔN : CAD/CAM/CNC
TP Hồ Chí Minh, 1 / 2005
TP HCM
BK
MỤC LỤC
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU. …………………………………………………………………………………………….…………………………………
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ , SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TỰ ĐỘNG
HOÁ TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY
1.1 Tình hình ngành cơ khí Việt Nam và triển vọng trong tương lai...............................
1.1.1 Những nét cơ bản.............................................................................................
1.2 Khái niệm về tự động hoá sản xuất
1.2.1 Đònh nghóa về tự động hoá
1.2.2 Các hình thức của tự động hoá
1.3 Sự phát triển của tự động hoá
1.4 Thiết kế sản phẩm cho lắp ráp tự động
1.4.1 Tìm hiểu về quá trình lắp ráp sản phẩm
Chương 5: PHÂN TÍCH KHÁI QUÁT DÂY CHUYỀN
5.1 Các phương pháp vận chuyển phôi
5.2 Cơ cấu cấp phôi
5.3 Cảm biến kiểm tra
5.4 Cơ cấu điều khiển
5.5 Bộ phận công tác
Chương 6: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN TRONG DÂY CHUYỀN
6.1 Hệ thống dẫn động
6.1.1 Cơ cấu di chuyển
6.1.1.1 Thiết kế bộ truyền xích từ trục cam đến đầu cơ cấu di chuyển
6.1.1.2 Thiết kế bộ truyền xích từ đầu đến cuối cơ cấu di chuyển
6.2 Tính toán thiết kế phễu rung động
Chương 7: TÍNH TOÁN ,THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT KHÁC TRONG DÂY
CHUYỀN
7.1 Cụm cấp cán
7.2 Cụm cấp ruột
7.3 Cụm cấp tảm
7.4 Cụm vặn tảm
Chương 8: HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN
8.1 Mô tả hoạt động của dây chuyền
8.2 Tính toán hệ thống cam
Chương 9: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ DÂY CHUYỀN
9.1 Hửụựng daón vaọn haứnh
9.2 Baỷo trỡ
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta hiện nay đang trong quá trình phát triển, nhu cầu về tự động
hoá trong hệ thống điều khiển là rất cần thiết. Mức độ tự động hoá ở nước ta
vẫn ở trình độ thấp chưa phát huy hết thế mạnh của nó. Chính vì lẽ đó mà
các sản phẩm làm ra đạt chất lượng kém và năng suất thấp, nhìn chung trình
Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót
trong thiết kế cũng như trong cách trình bày. Rất mong sự chỉ bảo, hướng dẩn thêm
của quý thầy cô.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Trung Thực, Tự động hoá sản xuất, Khoa Cơ Khí-Bộ môn Chế Tạo
Máy-Trường ĐH Bách Khoa TPHCM
2. PTS. Đặng Văn Nghìn, Tự động hoá quá trình sản xuất, Trường ĐH Bách
Khoa TP. Hồ Chí Minh, 1991.
3. Đặng Thế Huy-Nguyễn Khắc Thường, Giáo trình nguyên lý máy, Nhà
xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội, 1982.
4. PGS. Trần Hữu Quế, Vẽ kó thuật cơ khí, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002.
5. Trònh Chất-Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí [1, 2],
Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Nội, 2001.
6. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy (Phần 1), Trường Đại học Bách
Khoa TP. HCM, 2001.
7. KS Lê Ngọc Cương, Hướng dẫn lắp ráp điện dân dụng-Sơ đồ đấu dây,
Nhà xuất bản thống kê 2003.
8. CODIFOR, người dòch TS. Phan Đình Huấn, Kỹ thuật khí nén [1,2,3],
Trung tâm Bảo Dưỡng Công Nghiệp, 2000.
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ ,SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY
Trước khi đi tìm hiểu về vấn đề chính trong chương này là khái niệm
về tự động hóa và sự phát triển của nó trong giai đoạn mới, ta xem sơ lược
về tình hình ngành cơ khí của nước nhà và sự phát triển của nó trong tương
lai để thấy rõ sự cần thiết phải có tự động hoá như thế nào? Việc áp dụng tự
động hoá cho các nhà máy, xí nghiệp trong việc lắp ráp các chi tiết với nhau
là cần thiết hay không ? Có được cái nhìn chung như thế,ta mới nắm vững,
hiểu rõ và phát huy hết tác dụng của nó và áp dụng một cách linh hoạt và
phù hợp với nền sản xuất nước nhà,từng bước cải tiến kỹ thuật, nâng cao
chất lượng sản phẩm.
- Từ sau năm 1975 chưa có một nhà máy cơ khí nào được đầu tư
thiết bò – công nghệ đồng bộ với một hướng sản xuất rõ rệt ban
đầu
- Vốn đầu tư thấp, thiết bò đầu tư lẻ tẻ nhưng lại cố tạo ra một
khả năng khép kín công nghệ nên lại càng non yếu về năng lực
sản xuất về trình độ công nghệ.
- Một vài năm gần đây một số xí nghiệp đã cố đổi mới công
nghệ- thiết bò nhưng rất chật vật trên nền cũ của mình
- Năng lực sản xuất
- Máy động lực và phụ tùng nông ngư nghiệp
- Phụ tùng đơn giản cho làm đất
- Thiết bò chế biến nông lâm sản, thực vật
- Lắp ráp ô tô xe máy
- Đóng xà lang và tàu nhỏ ven biển
- Thiết bò điện: động cơ, máy biến thế
- Cơ khí tiêu dùng: xe đạp, quạt điện, phụ tùng x e gắn máy …
- Giá trò tổng sản lượng 1996, là 200 tỷ đồng
- Năng suất lao động trung bình 40triệu /người /năm
• Qui mô và nhân lực:
- Nhỏ, chủ yếu là sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ
- Tổng tài sản cố đònh: trên 70tỷ rất bé.
- Tổng số công nhân sản xuất trên 3000. Trong đó có hơn 13000
công nhân bậc 4 trở lên.
- Trên 400 cán bộ kỹ thuật có trình độ kỹ sư trở lên, nhưng ít có
cơ hội được đào tạo lại thường xuyên theo sự phát triển của
khoa học – công nghệ
• Về khoa học và công nghệ
- Trong bối cảnh chung của cả nước: lạc hậu khoảng 50năm
- Đặc biệt yếu về các công nghệ vật liệu và tạo phôi
- Đáng chú ý la ømột số xí nghiệp quốc doanh và tư doanh đầu tư
Dùng công cụ CAD: Giúp phân tích thiết kế, tính toán và thể hiện
nhanh, chính xác ; lưu trữ và thay đổi dễ dàng trong khi thiết kế các sản
phẩm. Khi dùng CAD cần hiểu đúng:
tường và những vấn đề thuộc về tư duy linh hoạt thì do người thực
hiện. Những công việc phân tích, so sánh, chọn lựa, tính toán theo một qui
luật xác đònh do máy tính thực hiện tự động
Máy tính thực hiện nhanh việc thể hiện thành bản vẽ 2 hoặc 3 chiều.
Mỗi lónh vực có từng loại CAD chuyên dùng thích hợp mới có sức
mạnh thực thụ cho người dùng.
Dùng công cụ CAM
Trên cơ sơ về dữ liệu về sản phẩm đã thiết kế nhờ CAD.
Với sự quyết đònh cách thức và qui trình gia công của nhà công nghệ.
Tạo ra các máy tính từ máy gia công CNC tự động thực hiện một cách
chính xác quá trình gia công.
Dùng công cụ CIM. Tích hợp các bộ phận của quá trình sản xuất từ
CAD, CAM kiềm tra chất lượng CAQC, kế hoạch sản xuất … Thành một hệ
thống được điều chỉnh nhờ máy tính.
Đònh hướng và khả năng ứng dụng khoa học – công nghệ tiên tiến và
cơ khí tại nước ta:
Đònh hướng về mục tiêu qui hoạch phát triển
Sở công nghiệp thành phố đã đưa ra “ Đònh hướng quy hoạch phát triển
ngành công nghiệp cơ khí Thành Phố thời kỳ 1996 –2000 và 2001 “
• Nội dung cơ bản:
Làm xương sống cho nền kinh tế: Sản xuất lại và trang bò lại cho mình
và các ngành kinh tế.
Đầu tư chiều sâu vào những khâu quyết đònh khả năng cạnh tranh của
sản phẩm.
Đi thẳng vào công nghệ tiên tiến một số lónh vực tạo ra sản phẩm có
chất lượng cao.
Chú trọng xây dựng trung tâm nghiên cứu – phát triển.
Chú ý đầu tư các công cụ thiết bò dùng trong công nghệ tạo mẫu để
năng cao hiệu quả của hệ thống CAD/CAM. Đầu tư máy công cụ điều khiển
số nhờ máy tính CNC.
Cần phân biệt máy công cụ NC và CNC. Năng lực của 2 loại khác
nhau rất nhiều. Chỉ có máy CNC mới dùng công nghệ CAD được và mới
thực sự hiệu quả.
Hiện tại có một cơ sở đã dùng máy này, đáng chú ý là doanh nghiệp tư
nhân lại đầu tư mạnh hơn doanh nghiệp nhà nước.
Cần lựa chọn công nghệ thích hợp của máy cho mặt hàng cụ thể của cơ
sở sản xuất.
Không quên đầu tư cho công việc tạo phôi và xử lý vật liệu, xử lý bề
mặt là khâu kém hiện nay ở TP_HCM
Muốn chất lượng sản phẩm cơ khí được năng cao, không thể thiếu sự
đóng góp đồng bộ các công nghệ truyền thống như gia công các dậng bánh
răng, các bề mặt có dạng có độ chính xác và độ bóng cao bằng công nghệ
mài, nghiền, đánh bóng …
Đào tạo nhân lực cho các công nghệ tiên tiến
• Đào tạo nhân công:
Đủ năng lực vận hành thiết bò tiên tiến, biết phát hiện những bất
thường để kòp xem xét.
• Đào tạo kỹ sư:
Hiểu nguyên lý hoạt động, chọn công nghệ thích hợp, nắm chắc các
phần mềm và thiết bò
Làm chủ, sử dụng các phần mềm và thiết bò để điều khiền và lập trình
một cách hiệu quả.
Có năng lực và công nghệ tốt để quyết đònh qui trình và thông số công
nghệ khi sử dụng CAM.
Khả năng bảo dưỡng thiết bò hiệu quả.
• Khả năng đào tạo trong nước.
Ngoài việc gửi tu nghiệp nước ngoài, hiện nay ở trong nước cũng có
Là dùng năng lượng phi sinh vật ( cơ, điện, điện tử …) để thực hiện một
phần hay toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp
của con người.
Tự động hoá là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống
cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này
bao gồm:
• Những công cụ máy móc tự động.
• Máy móc lắp ráp tự động.
• Người Máy công nghiệp.
• Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động.
• Điều khiển có hồi tiếp và điều khiển quá trình bằng máy tính.
• Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra
quyết đònh để hỗ trợ các hoạt động sản xuất.
1.2.2 Các hình thức tự động hoá
- Tự động hoá cứng:
Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp )
cố đònh trên một cấu hình thiết bò. Các nguyên công trong dây chuyền này
thường đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy
vào một thiết bò làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trưng chính
của tự động hoá cứng là:
• Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bò thiết kế theo đơn đặt hàng.
• Năng suất máy cao.
• Tương đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản
phẩm.
- Tự động hoá lập trình:
Thiết bò sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự
các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.
Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chương trình, tức là một
tập lệnh được mã hoá để hệ thống có thể đọc và diễn dòch chúng.
Những chương trình mới có thể được chuẩn bò và nhập vào thiết bò để
màn múa rối với nhiều loại con rối tự động.
• Đến thế kỹ 17-18 nhiều loại đồ chơi tự động và đồng hồ tự động đã
xuất hiện.
• Sau đó đến thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 trong giai đoạn cách mạng công
nghiệp ở châu âu tự động hoá mới xâm nhập vào thực tế sản xuất.
• Năm 1765 xuất hiện bộ điều chỉnh tự động mức nước trong nồi hơi
của Pondunóp
• Năm 784 bộ điều chỉnh tốc độ trong nồi hơi của Johnoát đã xuất hiện.
• Giai đoạn phát triển này của tự động hoá đã đóng vai trò quan trọng
trong khoa học kỹ thuật, thúc đẩy việc tự động hoá quá trình sản xuất
trong chế tạo máy. Trong quá trình lao động con người đã bắt đầu cải
tiến công cụ thô sơ thành những máy đơn giản chẳng hạn máy tiện gỗ
đặc trưng. Dần dần người ta tiến hành cơ khí hoá, thay lực đặc trưng
bằng động cơ, thay tay người cầm dao tiện bằng bàn dao chạy theo
sống trượt của máy. Tiếp tục bổ sung các bộ phận cơ khí hoá khác,
thêm và cải tiến dần các cơ cấu điều khiển, càng ngày máy càng thay
đổi và càng tiến bộ và trở thành máy bán tự động, rồi tự động.
• Năm 1712 thợ cơ khí người Nga NARTOP đã thiết kế máy tiện chép
hình để tiện các chi tiết đònh hình. Việc chép hình theo mẫu được tiến
hành tự động, chuyển động dọc của bàn dao là do bánh răng – thanh
răng thực hiện. Và đến năm 1798 Henry Nandsley ở nước Anh mới
dùng vít – Đai óc để dòch bàn máy.
• Năm 1873 Spender đã chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục
phân phối với cam đóa và cam thùng.
• Đến năm 1880 thì nhiều hãng trên thế giới như: Pittler, ludwig,
lowe( đức ), RSA( Anh ) … Đã chế tạo máy tiện tự động Rơvonve
dùng phôi thép thanh. Sau đó xuất hiện máy tiện tự động tiên dọc
đònh hình.
• Vào đầu thế kỉ 20 bắt đầu có máy tự động nhiều trục chính, máy tự
động tổ hợp và đường dây tự động.
1.4.1 Tìm hiểu về quá trình lắp ráp sản phẩm
Một trong những trở ngại trong lắp ráp tự động là đã có nhiều phương
pháp lắp ráp truyền thống mô tả ở trên được phát triển khi mà con người là
phương tiện duy nhất để lắp ráp một sản phẩm. Nhiều phương pháp kẹp
chặt cơ khí thường dùng trong công nghiệp ngày nay yêu cầu phài có những
khả năng cảm nhận và hoạt động như con người. Ví dụ, chúng ta hãy xem
xét việc sử dụng một đinh vít, một vòng đệm và một đai ốc để siết chặt hai
miếng kim loại trên phần lắp ráp vỏ máy. Thao tác kiểu này thường được
làm bằng tay trong một tế bào lắp ráp hoặc dây chuyền lắp ráp.
Việc lắp các phần tử trên và việc vặn bằng tay có thể dễ dàng thực
hiện bằng tay, vì con người là một cái máy cực kỳ khéo léo và thông minh.
Tuy nhiên nếu việc này mà tự động hoá thì thật không đơn giản chút nào.
Cái khó nhất là cho đinh ốc vào lỗ ghép hai phần tử, mà đôi khi các lỗ trên
mỗi phần tử chưa chắc đã trùng nhau. Khi lắp bằng tay người lắp có thể
trông thấy được và canh lại vò trí cho khớp, còn khi lắp bằng máy thì việc
này không thể làm được. Khó khăn nữa là sau khi lắp được đinh vít vào lỗ
rồi thì phải lắp vòng đệm và đai ốc.
Người thợ một tay giữ đinh ốc, một tay giữ con tán xoay nhẹ cho con
tán ăn khớp với đinh ốc. Còn đối với máy tự động thì việc này rất khó thực
hiện. Việc vặn chặt ren là việc cuối cùng thì máy có thể làm việc không
khó khăn gì. Chính vì những khó khăn trên khâu lắp ráp các mối lắp ren là
khó tự động hoá nhất. Khâu này thường phải dùng đến con người để lắp sơ
bộ trước sau đó máy sẽ thực hiện việc kẹp chặt. Giá cao của lao động chân
tay dẫn đến phải việc tìm kiếm các công nghệ thích hợp và thiết kế các
thiết bò tự động lắp ráp hoàn hảo.
Sau đây là những chỉ dẫn và những nguyên tắc có thể ứng dụng trong
thiết kế sản phẩm để việc lắp ráp tự động thực hiện dễ dàng.
1.4.2 Nguyên tắc ứng dụng trong thiết kế sản phẩm
• Giảm số lượng khâu lắp ráp:
Nguyên tắc này có thể triển khai trong quá trình thiết kế bằng cách
ngừng hoạt động trong hệ thống tự động .
• Sử dụng các cụm cấp phôi.
Đây là một thuật ngữ để gọi những thiết bò có khả năng đònh ví chi tiết,
tách phôi và nạp phôi vào vò trí lắp ráp. Một trong những chi phí chủ yếu khi
phát triển các hệ thống lắp ráp tự động là mất thời gian cho việc thiết kế
các cụm cấp phôi tự động. Người thiết kế sản phẩm chòu trách nhiệm đảm
hình dáng hình học và những phần tử của các phần tử lắp ráp để việc lắp
ráp được dễ dàng hơn.
Dây chuyền lắp ráp theo đường thẳng gồm một loạt những vò trí tự
động được đặt dọc theo hệ thống vận chuyển theo đường thẳng. Đó là một
biến thể tự động hoá của những dây chuyền lắp ráp bằng tay. Hệ thống vận
chuyển gián đoạn, không đồng bộ.
Nhận xét do đó nhu cầu tự động hoá là rất lớn. Nó góp phần năng cao nâng
suất, giảm tải công việc cho người công nhân.
1.5 Sự cần thiết phải có tự động hoá.
Các công ty hỡ trợ các dự án về vấn đề tự động hoá và CIM vì nhiều
lý do khác nhau. Một số lý do quan trọng gồm:
• Năng cao nâng suất:
Tự động hoá các quá trình hoạt động sản xuất hứa hẹn việc tăng năng
suất lao động. Điều này có nghóa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao
hơn ( đầu ra trên giờ ) so với hoạt động bằng tay tương ứng.
• Chi phí nhân công cao:
Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công
nhân không ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bò tự
động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao
của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người
bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự
động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vò sản phẩm thấp hơn.
• Sự thiếu lao động:
Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao
• Rút ngắn thời gian sản xuất:
Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt
hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm. Điều này tạo cho người
có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dòch vụ khách hàng tốt hơn.
• Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất:
Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho
nhà sản xuất vì nó giữ chặt vốn lại. Hàng tồn kho khi đang sản xuất không
có giá trò. Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm. Tương
tự như nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong
sản xuất. Tự động hoá có xu hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút
ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xưởng
• Nếu không tự động hoá sẽ phải trả giá đắt:
Tự động hoá nhà máy sản xuất sẽ có một ưu thế cạnh tranh quan
trọng. Thuận lợi này không thể phơi bày được dưới hình thức uỷ thác của
công ty. Ưu điểm của tự động hoá thường được thấy một cách bất ngờ và
không lường trứơc, thí dụ như hàng chất lượng cao, bán hàng nhiều hơn
quan hệ lao động tốt hơn. Công ty mà không tự động dễ thấy mình bò bất lợi
với khách hàng, nhân viên của họ và xã hội công cộng.
Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự
động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phươngpháp sản
xuất bằng tay.
Nhận xét: ta thấy để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng
năng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải
xảy ra.
Copyright: Tài liệu đại học ©