Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 1

Lời nói đầu
Trong thời gian gần đây, nền kinh tế của đất nước ta đang trong thời kỳ phát triển
rất mạnh mẽ . Vấn đề hội nhập của nước ta đang được dư luận cả trong nước cũng
nh trên thế giới đặc biệt quan tâm .Việt Nam đang nỗ lực cố gắng để được gia nhập tổ
chức thương mại thế giới WTO. Để đạt được điều đó đòi hỏi Việt Nam phải tận dụng
đựơc tối đa các nguồn lực hiện có cũng nh các cơ hội của việc mở cửa để có thể cạnh
tranh với các cường quốc trên thế giới. Chính vì vậy tất cả các nghành của nước ta
không những phải tiếp tục phát huy những điểm mạnh của mình mà còn phải luôn
luôn cập nhật, tiếp thu những công nghệ mới, hiện đại. Nghành Cơ Khí của chúng ta
không phải là một ngoại lệ.
Phát triển công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triển
nguồn nhân lực và đầu tư trang bị hiện đại .Hiện nay trong các nghành kinh tế nói
chung và nghành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được
đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản sâu và rộng ,đồng thời phải biết vận dụng những
kiến thức đó để giải quyết những vấn đề thường gặp trong sản suất .
Công nghệ phát triển, việc chỉ sử dụng các máy công cụ truyền thống để gia công
các chi tiết Cơ khí đã không đáp ứng đựơc nhu cầu của sản xuất. Việc kết hợp giữa
công nghệ cổ điển với công nghệ hiện đại sẽ tạo ra được khối lượng hành hoá và năng
suất tăng lên rất nhiều lần so với chỉ sử dụng công nghệ cổ điển .Do đó đòi hỏi chúng
ta phải nghiên cứu, ứng dụng những công nghệ tiên tiến hơn. Một trong số những
công nghệ đó là các sản phẩm cơ điện tử. Có thể ví dụ một số sản phẩm cơ điện tử nh-
: máy điều khiển số CNC, các loại máy dập tự động, máy hàn tự động, các loại Robot
công nghiệp ,các hệ thống sản suất linh hoạt FMS, hệ thống CIM (Computer
integrated Manufacturing System)…

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 2

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp này bọn em nghiên cứu ,tìm hiểu ,ứng dụng bộ
điều khiển khả lập trình PLC vào sản suất tự động chi tiết vành xe máy . Đó là máy

cần phải thiết kế sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của máy ,ở đây phương án thiết
kế là các lỗ lắp nan hoa chính xác và có độ xiên so với tâm vành( trên thực tế thường là
6
o
so với phương ngang và 15,5
o
so với phương dọc là tốt nhất ) (như hình 1.2)

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 4

1
5
.
5
°
1
5
.
5
°
H×nh 1.2 : ®uêng t©m c¸c lç l¾p nan hoa nghiªng 15,5 so víi t©m vµnh
o
2. Quy trình công nghệ chế tạo vành xe máy
• NC1: cắt phôi thành dạng tấm

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 5

• NC2: dập định hình
• NC3: uốn phôi thành dạng tròn
• NC4: hàn nối thành vòng tròn

PLC
Hệ thống thuỷ
lực khí nén
Đột vành
Hỡnh 1.3
4. Phõn tớch phng ỏn ch to ca mỏy thit k
a) Phng ỏn gỏ t:
+nh v : gia cụng c vnh ,cn phi khng ch c sỏu bc t do . Ta cn
phi khng ch c sỏu bc t do vỡ cỏc l ca chi tit vnh cn cú v trớ tng
quan chớnh xỏc vi cỏc l khỏc
Di õy l phng ỏn gỏ t chi tit vnh :
-Ta dựng ba qu lụ nm trờn mt phng ngang khng ch ba bc t do ,
-Sỏu mỏ kp cỏch u v i xng nhau khi bung ra va kp cht va nh
v hai bc t do mt trong ca vnh
-L chõn van nh v mt bc t do
+Kp cht :
- chi tit khụng b bin dng ta dựng 6 mỏ gn trờn cỏc cng t cỏch nhau
60
o
, khi banh cỏc cng ra thỡ va cú th nh v, va kp cht. C cu gỏ t
phi c thit k sao cho cú th gỏ t c cỏc loi vnh cú ng kớnh khỏc
nhau.

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 7

3 Qu¶ l«
6 M¸ kÑp
§Þnh vÞ lç
ch©n van
Hình 1.4: phương án định vị

T
A
I
Y
O
)
90°
1
5
,
5
°
1
5
,
5
°
6
°
6
°
5
0
°
5
0
°
16
0
S

có tín hiệu của cảm biến vị trí ). Nh hình 1.5

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 9

C¶m biÕn vÞ trÝ
§éng c¬ g¾n liÒn
hép gi¶m tèc
G¾n 9 ®iÓm
Hình 1.5
c) Phương án đột : để đột được lỗ chính xác ta chia ra làm hai bước là đột lồi
và đột thủng. Bước đột lồi được thực hiện bằng mũi đột lồi, tiếp sau đó là
bước đục thủng được thực hiện bằng mũi đục thủng đều dùng thuỷ lực. Để
điều khiển được các quá trình này ta dùng các cữ hành trình và các van điều
khiển bằng các cuộn hút. Nh hình 1.6
Chµy ®ét thñng
Chµy ®ét låi
§e
Chi tiÕt
Hình 1.6

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 10

d) Phương án điều khiển :để cho máy có thể hoạt động một cách tự động ,ở
đây ta dùng bộ điều khiển khả lập trình PLC để điều khiển phối hợp các
hoạt động của máy.
Hiện nay có nhiều loại PLC của các hãng khác nhau:
Bộ PLC ALLEN-BRADLEY SLC500 của hãng AMATROL Mỹ.
Họ các bộ PLC Simatic S5, Simatic S7 của hãng Siemens, cộng hoà liên bang Đức.
Các họ PLC Series 90 TM của hãng Fanme, Nhật Bản.
Các họ PLC CQM1, CPM1, CPM1A và SRM1 của hãng OMRON, Nhật Bản.

Má kẹp bung ra
Cảm biến vị trí
Trục kẹp đi
xuống
Hỡnh 1.8

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 12

-Sau khi định vị lỗ chân van đã lùi vào, chạm phải cữ hành trình của xi lanh khí nén sẽ
báo cho PLC biết để PLC phát tín hiệu mở van thuỷ lực của các đe làm cho cả 4 đe đi
vào để định vị lên vành .(hình 1.9)
§e ®i vµo
1
60
S
-1
R
6
S
D
5
0
N
5
0
B
F
2
IY
O
)
Hình 1.9
_Đe đi vào định vị sẽ gặp cữ hành trình của nó ,báo cho PLC phát lệnh mở xi lanh thuỷ
lực của các chày đột lồi để các chày đột này vào đột lồi vành (hình 1.10)

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 13

§ét låi tiÕn vµo
§ét låi tiÕn vµo
§ét låi tiÕn vµo
§ét låi tiÕn vµo
16
0
S
-
1R
6
S
D
5
0
N
5
0
B
F
2


IY
O
)
Hình 1.10
-Sau khi đột lồi xong chày đột lồi sẽ gặp phải cữ hành trình của nó , phát tín hiệu báo cho
PLC đÓ PLC phát lệnh mở xi lanh thuỷ lực của các chày đột thủng làm cả 4 chày này
cùng vào đột thủng vành một lúc .(hình 1.11)

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 14

Chi tiÕt
§e
Chµy ®ét låi
Chµy ®ét thñng
hình 1.11
_Sau khi đột thủng sau ,chày đột thủng sẽ gặp phải cữ hành trình của nó , báo cho PLC
để PLC phát tín hiệu đóng van thuỷ lực của xi lanh đột thủng . Xi lanh này loại có khả
năng tự hồi về (hồi về bằng lò xo ) sẽ làm cho chày đột thủng rút về ngay lập tức .
-Khi chày đột thủng rút về nó sẽ gặp cữ hành trình của nó ,báo cho PLC biết để PLC
phát tín hiệu mở van thuỷ lực của xi lanh đột lồi làm cho chày đột lồi lùi ra
- Khi đột lồi lùi ra nó sẽ báo cho PLC biết để PLC phát tín hiệu mở van thuỷ lực của xi
lanh đe làm cho đe lùi ra vị trí ban đầu .
-Khi đe lùi ra nó sẽ gặp phải cữ hành trình của nó , báo cho PLC biết để PLC phát tín
hiệu cho động cơ phân độ quay .(hình 1.12)

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 15

Hình 1.2
Quay gãc 40°°
0

cụng tip theo

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 17

PHẦN II: PHẦN ĐIỀU KHIỂN
Ứng dụng hệ thống điều khiển điện tử (bao gồm các phần tử trong điều khiển nh
cảm biến , bộ điều khiển khả lập trình PLC…) để điều khiển quá trình làm việc của
máy.
I. Chuyên đề : Giới thiệu một số thiết bị trong phòng thí nghiệm
1- Một Số loại cảm biến (Sensors)
1- Một Số loại cảm biến (Sensors)


Trong một hệ thống điều khiển tự động hay trong các thiết bị đo cảm biến là một
Trong một hệ thống điều khiển tự động hay trong các thiết bị đo cảm biến là một
thành phần quan trọng nhất .
thành phần quan trọng nhất .


Cảm biến ( sensor ) được định nghĩa là một thiết bị cảm nhận và đáp ứng các tín
Cảm biến ( sensor ) được định nghĩa là một thiết bị cảm nhận và đáp ứng các tín
hiệu và các kích thích
hiệu và các kích thích


Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến là biến đổi các đại lựơng vật lý và
Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến là biến đổi các đại lựơng vật lý và
các đại lượng không điện thành các đại lựơng điện .
các đại lượng không điện thành các đại lựơng điện .


1V
• PNP:điện áp tải đầu ra nhỏ nhất (khả năng cung cấp) 2,5V, dòng tải tối
đa 200mA
– Có mạch bảo vệ chống ngược cực tính và quá dòng
• Phương pháp kết nối
– Dây xanh nối vào cực âm của nguồn , dây nâu nối vào cực dương của nguồn
(12-24V)
– Tuỳ thuộc vào đầu vào của các thiết bị kết nối với cảm biến ta có thể chọn
dây trắng (đầu ra PNP) dây đen ( đầu ra NPN ) kết hợp với mạch giao diện
sao cho phù hợp với các chỉ tiêu về điện áp , công suất , dòng điện …
–
Tr¾ng
§en
Xanh
N©u
Autonics
(PNP)
(NPN)
• Các ứng dụng
– Phát hiện ra các vật mờ đục, đường kính nhỏ nhất 6mm
– Kết nối với bộ xử lý ( ví dụ PLC hay các vi mạch ) , để điều khiển các cơ
cấu chấp hành trong các hệ thống tự động thông qua các chương trình đã
được lập trình sẵn .
–
C¬ cÊu chÊp
hµnh
C¶m biÕn
chu¬ng tr×nh
Bé vi xö lý



C¬ cÊu chÊp
hµnh
C¶m biÕn
chu¬ng tr×nh
Bé vi xö lý
1.1.3 Cảm biến kiểu thu phát : là loại cảm biến gồm nguồn phát và cảm biến. ví dụ loại
có kí hiệu BEN300-TDT
• Nguyên lý hoạt động : nguồn phát phát ra tín hiệu quang đến cảm biến. Cảm biến
nhận tín hiệu quang và chuyển thành tín hiệu điện.

Autonics Autonics
• Các đặc tính kỹ thuật sau :
– Có sẵn bộ khuyếch đại
– Chức năng tự động cảm nhận vật thể
– Khoảng cách nhận 3m
– Nguồn cấp 12 đến 24VDC
– Hoạt động đèn sáng hoặc tắt
– Ngõ ra điều khiển 1 đầu ra collector hở NPN
• NPN :điện áp tảI tối đa 30VDC ,dòng tảI tối đa 200mA,điện áp d tối
đa 1V
– Có mạch bảo vệ chống ngợc cực tính và quá dòng
– Có thể phát hiện được mục tiêu là các vật thể đục có đờng kính nhỏ nhất là
6mm
• Phương pháp kết nối

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 21

– Dây xanh nối (của cả đầu thu và đầu phát) vào cực âm của nguồn , dây nâu
(của cả đầu thu và đầu phát) nối vào cực dơng của nguồn (12-24V)

nối vào cực dương của nguồn (5-24V)
– Đầu khắc ” 0 “ ( đầu ra NPN ) kết hợp với mạch giao diện sao cho phù hợp
với các chỉ tiêu về điện áp , công suất , dòng điện …

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 22 • Các ứng dụng
– Sử dụng rất nhiều để định cữ hoạt động của các khớp quay ( ví dụ nh trong
các robot trong phòng thí nghiệm
– Kết nối với bộ xử lý ( ví dụ nh PLC hay các vi mạch ) , để điều khiển các cơ
cấu chấp hành trong các hệ thống tự động thông qua các chương trình đã
đựơc lập sẵn .
1.2. Cảm biến từ (Pro cimity sensor)
• Cảm biến từ là loại cảm biến mà dạng kích thích đựơc tạo nên bởi các hiệu ứng từ (
hiệu ứng Hall, định luật Faraday, hiệu ứng GMS …) còn cảm biến là các linh kiện
có thể biến đổi từ thành tín hiệu điện . Dưới đây là một số loại cảm biến từ :
1.2.1 Cảm biến từ sử dụng dòng 1 chiều 2 dây (ví dụ loại có kí hiệu PRCMT12-2DO)
• Các đặc tính kỹ thuật sau :
– Chuẩn mục tiêu vật kích thước 12x12x1mm ( vật liệu sắt)
– Khoảng cách nhận 2mm
– Nguồn cấp (điện áp hoạt động cho phép ) 24VDC (10- 30VDC)
– Ngõ ra điều khiển 1 đầu ra dòng tảI ra 2-50mA
– Có mạch bảo vệ chống ngựơc cực tính và quá dòng
• Phương pháp kết nối
– Đầu 4 ( Dây xanh ) nối vào cực âm của nguồn , đầu1 ( dây nâu ) nối vào cực
dơng của nguồn (12-24V)

Đồ án tốt nghiệp ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy 23


– Xác định vị trí của trục hoặc bàn máy
– Có thể kết nối với các bộ vi xử lý để điều khiển các cơ cấu công tác
• Phân loại :
– Theo thước đo có encoder thẳng và encoder tròn .
• Encoder thẳng cần đo các chuyển động dài bao nhiêu thì thứơc đo
phải dài bằng đó
• Encoder tròn có thước đo tròn có thể đo trực tiếp các chuyển động
quay ,còn khi đo các chuyển động thẳng thì cần chuyển chuyển động