GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, công ty Tosok vẫn sử dụng phương pháp thủ công để cắt bavia cho chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo, trong khi nhu cầu sử dụng loại khung này tại Việt Nam đang gia tăng Để nâng cao năng suất sản xuất và giảm giá thành sản phẩm, việc cải tiến quy trình cắt bavia là cần thiết nhằm tăng tính cạnh tranh trên thị trường.
Đề xuất sử dụng máy cắt bavia là một giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao năng suất trong quá trình chế tạo chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo Để đáp ứng nhu cầu này, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế máy cắt bavia chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo” đã được chọn làm nội dung chính cho Đồ Án.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trong bối cảnh phát triển của nền kinh tế thị trường và hội nhập quốc tế, ngành công nghiệp nặng đóng vai trò quan trọng trong xã hội Tự động hóa sản xuất ngày càng được áp dụng rộng rãi, kết hợp với công nghệ thông tin, giúp nâng cao năng suất, chất lượng và độ chính xác của máy móc Các thiết bị máy móc hiện đại ngày càng đa dạng, dễ vận hành, giảm bớt sức lao động và có giá cả hợp lý Do đó, việc thiết kế máy cắt bavia cho chi tiết động cơ servo tại các nhà máy sản xuất khung quạt làm mát động cơ servo trở nên cần thiết.
- Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự của quy trình thiết kế chế tạo một sản phẩm mới
- Hạn chế được số lượng lao động, tăng năng suất, đảm bảo an toàn lao động
- Góp phần tạo điều kiện phát triển kinh tế nước nhà
- So sánh với việc cắt bavia hiện tại thì máy có những ưu điểm nổi bật:
+ Giảm bớt số lượng lao động
+ Nhanh gọn, vận hành đơn giản
Tăng năng xuất, giá thành hạ và giúp tăng lợi nhuận.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Tìm hiểu khung quạt làm mát động cơ servo
- Tìm hiểu các phương pháp làm sạch bavia
- Đề xuất phương án cắt bavia nguội hay nóng
- Thực nghiệm xác định lực cắt bavia cần thiết
- Đề xuất cơ cấu cắt bavia
- Tính toán, thiết kế máy cắt bavia quạt làm mát động cơ servo
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Khung quạt làm mát động cơ servo có kích thước vuông 126mm, cao 37mm
- Các phương pháp làm sạch bavia
- Thiết kế, tính toán máy cắt bavia chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
- Thử nghiệm bằng phần mền solisworks lực cắt bavia cần thiết.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận:
- Dựa vào nhịp sản xuất chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
- Dựa vào nhu cầu về năng xuất cần sản xuất
- Dựa vào khả năng công nghệ có thể chế tạo máy cắt bavia chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
- Dựa vào nhu cầu sử dụng máy cắt bavia
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể:
- Tiến hành thu thập tài liệu về khung quạt làm mát động cơ servo như: sách, tập chí, video…
- Tiến hành thu thập dữ liệu trực tiếp từ nhà máy sản xuất chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
- Nghiên cứu các tài liệu và xử lý các số liệu có được trước đó
- Tính toán thiết kế máy
1.6 Kết cấu của Đồ Án Tốt Nghiệp:
Chương 3: Cơ sở lý thuyết
Chương 4: Phương hướng và giải pháp
Chương 5: Tính toán, thiết kế máy cắt bavia chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
Chương 6: Kết luận và kiến nghị.
Kết cấu của ĐATN
Chương này sẽ trình bày chi tiết về khung quạt làm mát cho động cơ servo, cùng với các nghiên cứu liên quan đến chủ đề này cả trong và ngoài nước.
2.1 Giới thiệu chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo:
Tùy thuộc vào hình dáng và kích thước của từng loại động cơ servo, có nhiều loại chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo với các kích thước khác nhau như 120x120x38 mm, 120x120x25 mm, 135x135x25 mm, và 92x92x38 mm.
- Tùy theo nguồn điện sử dụng mà ta có các loại sử dụng các nguồn điện khác nhau: 50V(dc)-1.15A, 48V (dc)-1.45A, 54V(dc)-1.2A……
Nguồn:[http://www.thegioicnc.com]
2.1.2 Nhiệm vụ và chức năng khung quạt làm mát động cơ servo:
Khung quạt làm mát động cơ servo là một bộ phận quan trọng, giữ vai trò gắn quạt làm mát cho động cơ trong quá trình hoạt động Chi tiết này giúp duy trì sự ổn định của động cơ và kéo dài tuổi thọ của nó.
2.2 Các nguyên cứu có liên quan đến đề tài:
2.2.1 Các nguyên cứu ngoài nước:
Hiện nay, việc loại bỏ bavia là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất, tương tự như các công đoạn trước đó Các phương pháp làm sạch bavia hiện có bao gồm: làm sạch bằng điện hóa, công nghệ phun bi, phương pháp thủ công và công nghệ phun tia nước áp lực cao.
2.2.2 Các nguyên cứu trong nước:
Để theo kịp sự phát triển toàn cầu, Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp làm sạch bavia hiện đại Tuy nhiên, chi phí vẫn còn cao đối với các doanh nghiệp nhỏ và chưa có phương pháp cụ thể nào cho việc loại bỏ bavia trên các chi tiết đúc Hiện nay, việc loại bỏ bavia cho các chi tiết vật đúc chủ yếu vẫn được thực hiện thủ công.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Giới thiệu chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo
Tùy thuộc vào hình dáng và kích thước của từng loại động cơ servo, có nhiều loại chi tiết khung quạt làm mát động cơ servo với các kích thước khác nhau như 120x120x38 mm, 120x120x25 mm, 135x135x25 mm, 92x92x38 mm, và nhiều kích thước khác.
- Tùy theo nguồn điện sử dụng mà ta có các loại sử dụng các nguồn điện khác nhau: 50V(dc)-1.15A, 48V (dc)-1.45A, 54V(dc)-1.2A……
Nguồn:[http://www.thegioicnc.com]
2.1.2 Nhiệm vụ và chức năng khung quạt làm mát động cơ servo:
Khung quạt làm mát động cơ servo là một bộ phận quan trọng, giữ vai trò gắn quạt làm mát cho động cơ trong quá trình hoạt động Phần này giúp đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ của nó.
2.2 Các nguyên cứu có liên quan đến đề tài:
2.2.1 Các nguyên cứu ngoài nước:
Hiện nay, việc loại bỏ bavia đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất, tương tự như các nguyên công trước đó Các phương pháp làm sạch bavia hiện có bao gồm: làm sạch bằng điện hóa, công nghệ phun bi, phương pháp thủ công và công nghệ phun tia nước áp lực cao.
2.2.2 Các nguyên cứu trong nước:
Để theo kịp sự phát triển toàn cầu, Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp làm sạch bavia Tuy nhiên, chi phí vẫn còn cao đối với các doanh nghiệp nhỏ và chưa có phương pháp cụ thể nào để loại bỏ bavia cho các chi tiết đúc Hiện nay, việc loại bỏ bavia cho các chi tiết vật đúc vẫn chủ yếu được thực hiện bằng tay.
Hình 2.1 Minh họa việc loại bỏ bavia chi tiết bằng tay tại công ty Nidec Sanhky
Tôi đã nghiên cứu máy cắt bavia cho khung quạt làm mát động cơ servo nhằm đáp ứng nhu cầu cơ khí hóa, tăng năng suất và giảm thiểu nguồn lao động.
Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
Chương này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc làm sạch bavia, đồng thời trình bày các phương pháp và cơ cấu liên quan đến quy trình làm sạch bavia.
3.1 Tầm quan trọng về làm sạch bavia: Việc xử lý bề mặt là một quá trình tưởng như đơn giản nhưng lại rất phức tạp, chính công đoạn làm sạch bavia này tạo nên màu sắc, và ngoại quan của sản phẩm, sản phẩm có gia công cơ khí tốt với chất liệu phôi số 1 nhưng bề ngoài màu sắc và độ bóng sáng không rõ ràng thì cũng không thu hút người sử dụng Vì vậy việc xử lý bề mặt chiếm phần lớn quyết định đến người tiêu dùng, chúng ta cần phải quan tâm nhiều hơn cho sản phẩm của mình
3.2 Các phương pháp làm sạch bavia hiện nay:
3.2.1 Làm sạch bavia bằng điện hóa: Là một phương pháp gia công điện hóa trong việc tách kim loại trong các máp hay góc của chi tiết bằng cách hòa tan anod
- Phân loại: Có hai cách làm sạch bavia bằng điện hóa
Đánh bavia trong bể điện phân là phương pháp hiệu quả tương tự như đánh bóng điện hóa, tận dụng hiện tượng điện trường tập trung tại các góc cạnh, nơi có mật độ điện cao nhất, giúp loại bỏ bavia nhanh chóng Bavia ở các bề mặt không bị che khuất cũng được xử lý, nhưng với mức độ thấp hơn Đối với bavia có chiều cao từ 0,2 đến 0,3 mm, phương pháp này cho phép tẩy bavia hàng loạt với năng suất cao Một trong những ưu điểm nổi bật của kỹ thuật này là khả năng tẩy bavia trên các bề mặt phức tạp với hình dạng đa dạng.
Đánh bavia trên thành phẩm là phương pháp hiệu quả, có năng suất cao gấp 3 đến 4 lần so với việc tẩy bavia bằng bề mặt điện phân Dụng cụ tẩy bavia được kết nối vào cực âm và thiết kế sao cho tạo ra khe hở nhỏ khi đặt dọc bavia Dung dịch điện phân được phun qua rãnh với tốc độ cao, giúp loại bỏ bavia nhanh chóng.
Hình 3.1 Sơ đồ làm sạch bavia bằng điện hóa.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tầm quan trọng về làm sạch bavia
Công đoạn làm sạch bavia là yếu tố quan trọng quyết định màu sắc và ngoại quan của sản phẩm Dù sản phẩm được gia công cơ khí tốt với chất liệu phôi số 1, nhưng nếu bề ngoài không có màu sắc và độ bóng sáng rõ ràng, sẽ khó thu hút người tiêu dùng Do đó, việc xử lý bề mặt cần được chú trọng hơn, vì nó ảnh hưởng lớn đến sự lựa chọn của khách hàng Chúng ta cần nâng cao sự quan tâm đến chất lượng sản phẩm của mình để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Các phương pháp làm sạch bavia hiện nay
3.2.1 Làm sạch bavia bằng điện hóa: Là một phương pháp gia công điện hóa trong việc tách kim loại trong các máp hay góc của chi tiết bằng cách hòa tan anod
- Phân loại: Có hai cách làm sạch bavia bằng điện hóa
Đánh bavia trong bể điện phân là phương pháp tương tự như đánh bóng điện hóa, tận dụng hiện tượng điện trường tập trung ở các cạnh góc, nơi có mật độ điện lớn nhất, giúp loại bỏ bavia một cách nhanh chóng và hiệu quả Bavia trên các bề mặt không bị che lấp cũng được xử lý, nhưng với mức độ ít hơn Đối với bavia có độ cao từ 0,2 đến 0,3 mm, phương pháp này cho phép tẩy hàng loạt với năng suất cao Điểm mạnh nổi bật của kỹ thuật này là khả năng tẩy bavia trên các bề mặt phức tạp với hình dạng bất kỳ.
Đánh bavia trên thành phẩm mang lại năng suất cao gấp 3 đến 4 lần so với phương pháp tẩy bavia bằng điện phân Dụng cụ tẩy bavia được kết nối với cực âm và được thiết kế để tạo ra khe hở nhỏ khi đặt dọc bavia Dung dịch điện phân được phun qua khe hở với tốc độ lớn, giúp loại bỏ bavia nhanh chóng.
Hình 3.1 Sơ đồ làm sạch bavia bằng điện hóa
- B Tẩy bavia trên bề mặt răng
- Ưu điểm: + Tốc độ hớt bavia không phụ thuộc vào độ cứng, độ bền và các thuộc tính khác của vật liệu cần cắt gọt
+ Vật liệu làm dụng cụ điện cực không cần có độ cứng cao hơn vật liệu của chi tiết cần cắt bavia
+ Loại bỏ bavia ở mọi vị trí trên chi tiết cần cắt bỏ bavia
- Nhược điểm: + Giá thành đắt tiền và chiếm nhiều diện tích nhà xưởng
+ Dung dịch điện phân sẽ ăn mòn các thiết bị khác
+ Ô nhiễm môi trường do phát sinh chất thải trong quá trình loại bỏ bavia
+ Dễ phát nổ do sự tích tụ khí hydrô
+ Công nhân phải được bảo hộ một cách khắt khe để tránh bị nhiễm độc
+ Cần có khu nhà xưởng riêng biệt dành cho làm sạch bavia bằng điện hóa
3.2.2 Làm sạch bavia bằng công nghệ phun bi:
Sử dụng hạt bi thép nhỏ có kích thước từ 0.8-1.2 mm, phương pháp này bắn chúng với vận tốc cao vào bề mặt chi tiết cần làm sạch Lực tác động liên tục và va đập mạnh giúp làm sạch hiệu quả bề mặt chi tiết.
Tùy thuộc vào hình dáng, kết cấu và kích thước của sản phẩm, có nhiều kiểu máy phun bi khác nhau như máy phun bi kiểu treo, máy phun bi kiểu băng tải và máy phun bi kiểu thùng quay Bên cạnh đó, cũng có thể sử dụng phương pháp phun tay trong buồng kín cho những trường hợp đơn giản.
3.2.2.1 Máy phun bi kiểu treo:
Máy có cấu trúc buồng phun kín đứng với 2-4 họng phun dọc theo thân máy, sử dụng họng phun dạng cánh ly tâm vận hành bằng motor điện để tạo ra vận tốc cao cho hạt bi thép Vách chắn bên trong được làm từ thép đúc đặc biệt chống mài mòn Máy còn trang bị giá treo ở giữa, cho phép xoay tròn trong quá trình làm sạch, đảm bảo vệ sinh toàn bộ sản phẩm Ngoài ra, bộ phận hút bụi giúp loại bỏ sạch bụi trong buồng phun.
Hình 3.2 Máy phun bi kiểu treo
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phun bi kiểu treo
- Đặc tính cơ bản: sử dụng phương pháp làm sạch đa điểm với tốc độ cao
- Ưu điểm: Sản phẩm không va chạm vào nhau khi làm sạch, hầu như tất cả tất cả các vị trí của sản phẩm đều được làm sạch
- Nhược điểm: Sản phẩm phải có chỗ để treo được, nên đôi khi thiết kế đồ gá khó khăn, Khối lượng sản phẩm không thể quá lớn được
3.2.2.2 Máy phun bi kiểu băng tải:
Máy có buồng phun kín và băng tải cao su, thiết kế khay chứa sản phẩm giúp chuyển động liên tục, tạo ra sự khấy đảo trong quá trình phun bi để làm sạch Thiết bị này phù hợp cho các chi tiết nhỏ có khả năng chịu va đập, với sản phẩm được đổ trực tiếp vào buồng phun để được làm sạch hiệu quả.
Hình 3.4 Máy phun bị kiểu băng tải
- Ưu điểm: Sản lượng nhiều trong một mẻ phun, không phải thiết kế đồ gá phức tạp, sản phẩm làm sạch điều các mặt
Sản phẩm có nhược điểm là dễ bị xước bề mặt do va chạm, vì vậy không phù hợp cho những sản phẩm yêu cầu bề mặt cao Hơn nữa, kích thước của sản phẩm cũng không nên quá lớn.
3.2.2.3 Máy phun bi kiểu thùng quay:
Máy phun dạng lồng hình trụ có cấu trúc đặc biệt, hoạt động quay trong quá trình phun Thiết bị này rất phù hợp cho các sản phẩm dài và những sản phẩm có thể xếp chồng lên nhau trong quá trình phun.
Hình 3.5 Máy phun bi kiểu thùng quay
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý phun bi kiểu thùng quay
3.2.2.4 Máy phun bi kiểu băng tải con lăn:
Máy phun làm sạch thép kết cấu được thiết kế dạng thùng hở với đầu vào và đầu ra, cùng băng tải ở hai đầu, phù hợp cho các sản phẩm có chiều dài lớn Hệ thống dẫn động con lăn giúp sản phẩm di chuyển liên tục qua buồng phun, đảm bảo bề mặt thanh thép được làm sạch hoàn toàn từ mọi phía.
Hình 3.7 Máy phun bị kiểu băng tải con lăn
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý phun bi kiểu băng tải con lăn
3.2.3 Làm sạch bavia bằng phương pháp thủ công:
Dùng những dụng cụ hổ trợ như: dũa, chuổi lấy bavia, dao cạo bavia Để làm sạch bavia trong những vị trí cần làm sạch bavia của chi tiết
- Một số hình ảnh dụng cụ làm sạch bavia:
Hình 3.9 Dũa làm sạch bavia
Hình 3.11 Chổi lấy bavia 3.2.4 Công nghệ làm sạch bavia bằng tia nước áp lực cao:
- là công nghệ dùng nước dưới áp lực cao từ 1.800 bar (1800kg/cm 2 ) trở lên, để phun trực tiếp trên bề mặt cần làm sạch bavia
Công nghệ này nổi bật với tính sạch sẽ và thân thiện với môi trường, giúp giảm đến 98% chất thải rắn và hoàn toàn không gây ô nhiễm không khí, với độ phát tán hạt bụi chỉ trong vòng 2-3 mét Nó cũng không làm ô nhiễm đất và nước, đồng thời tận dụng nguồn nước sẵn có, trong đó một số máy UHP có khả năng sử dụng nước biển, giúp tiết kiệm chi phí nhập khẩu và xử lý hạt Nix.
- Tuy nhiên, công nghệ này cũng có một số hạn chế là:
Đầu tư ban đầu cao: giá một máy bắn nước 3 vòi khoảng 3-4 tỷ đồng Một nhà máy đóng tàu ít nhất cần phải có từ 5-10 máy
Công nhân vận hành máy phải được đào tạo, huấn luyện
Phải sử dụng các loại sơn tương thích với bề mặt ẩm, ướt, không có độ nhám
Hình 3.12 Máy bắn tia nước áp lực cao làm sạch bavia dùng bằng tay
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý máy bắn tia nước áp lực cao làm sạch bavia dùng bằng tay
Khi tác động vào cò súng, nước dưới áp lực cao sẽ được phun ra nhờ bơm áp lực, và khi thả cò, nước sẽ trở về bình chứa Nếu chế độ tuần hoàn nước kéo dài quá 2 phút, nhiệt độ nước có thể tăng đến mức nguy hiểm, gây hỏng hóc cho máy bơm Để bảo vệ thiết bị, van xả nhiệt sẽ tự động mở khi nhiệt độ bên trong máy bơm quá cao, xả ra một lượng nước nhỏ để giảm nhiệt độ và sau đó tự đóng lại.
- Ưu điểm: + Dụng cụ đơn giản, Giá thành dụng cụ cắt bavia thấp so với việc sử dụng cắt bavia bằng phương pháp khác
+ Chiếm diện tích nhà xưởng ít
- Nhược điểm: + Sẽ gặp khó khăn nếu chi tiết gia công có các bề mặt phức tạp hoặc khó tiếp cận
+ Không khả thi với các chi tiết lớn hoặc chi tiết được chế tạo từ vật liệu khó gia công
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ CẮT BAVIA CHI TIẾT
Một số phần mềm sử dụng trong đề tài
Solisworks simulation: Mô phỏng nguyên lý hoạt động, phân tích mô phỏng độ bền chi tiết
FluidSIM-P (Demo - Version): Mô phỏng nguyên lý làm việc của xylanh và vẽ mạch điện điều khiển.