TỔNG QUAN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhu cầu làm đẹp từ xưa đến nay luôn tồn tại và ngày càng gia tăng, không chỉ ở phụ nữ mà cả nam giới cũng đang chú trọng đến việc chăm sóc bản thân và giữ gìn vẻ ngoài gọn gàng, chỉnh chu.
Ngành công nghệ make up đang phát triển mạnh mẽ với thị trường rộng lớn, tạo ra nhu cầu cao về dụng cụ làm đẹp Các ứng dụng từ sinh học và hóa học, như phẫu thuật thẩm mỹ và sản phẩm kem dưỡng, đóng vai trò quan trọng trong ngành này Trong số những dụng cụ thiết yếu, kềm cắt da đang ngày càng trở nên phổ biến, thay thế cho dụng cụ bấm móng tay truyền thống nhờ vào tính thẩm mỹ và chuyên dụng của nó Sản phẩm này được ưa chuộng tại các thị trường nước ngoài, đặc biệt là ở Mỹ và Nhật Bản.
Vấn đề gia công kềm vẫn chưa hoàn thiện, với tỷ lệ phế phẩm lên tới 40% – 50% Sai số chủ yếu xảy ra trong quá trình gia công phần mang, hiện tại chủ yếu được thực hiện bằng tay và máy gia công cơ Do đó, việc nghiên cứu và phát triển một máy chuyên dụng tự động hoặc bán tự động để gia công phần mang kềm là rất cần thiết.
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Thiết kế và gia công chi tiết máy phay mang kềm, sau đó tiến hành lắp đặt, vận hành và điều chỉnh máy theo đúng yêu cầu kỹ thuật Cần đảm bảo rằng rãnh phay có kích thước 14mm và độ dày 3,5mm.
Thiết lập hồ sơ bảo trì máy.
GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Máy gia công bán tự động, điều khiển bẳng hệ thống thủy lực khí nén
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa trên những nghiên cứu kỹ lƣỡng về chi tiết gia công, nhóm làm đề tài đã:
Nghiên cứu các phương án gia công giúp xác định phương án tối ưu nhất Dựa trên kết quả nghiên cứu, thiết kế tổng quan máy sẽ được thực hiện để tìm ra cách bố trí phù hợp, đảm bảo hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Thiết kế sơ bộ các chi tiết máy,từ đó tiến hành hình thành kết cấu 3D và mô phỏng chạy thử máy trên phần mềm
Nhóm đã tiến hành tính toán lại vận tốc cần thiết của động cơ và lực gia công để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, từ đó điều chỉnh cho phù hợp.
Nhóm đã tiến hành thiết kế lại và thử nghiệm máy trên phần mềm 3D, nhờ vào kinh nghiệm của thầy hướng dẫn, những thiết kế đã dần trở nên hoàn thiện.
Cuối cùng, sau khi tính toán và chạy thử mô hình, nhóm quyết định gia công và lắp đặt sản phẩm
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Yêu cầu máy đƣợc thiết kế và lắp đặt trong phạm vi
820mm x 720mm x 1200mm Trong phạm vi đó bao gồm cả
- Phần dưới gồm thủy lực khí nén, thùng nước tưới nguội
- Phần trên bao gồm 3 cụm:
+ Cụm bàn dao + Cụm mâm quay
- Gia công mang kềm: rãnh 14 và mặt phẳng đối diện
- Độ chính xác khi gia công rãnh 14 0 0,1 mm Độ nhám bề mặt 𝑅 𝑧2,5
- Thời gian gia công một sản phẩm là 5 giây ( tính từ lúc dao bắt đầu gia công)
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
NGHIÊN CỨU KỀM CẮT DA, BẢN VẼ VÀ THEO MẪU
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG
Phương án 1: Dùng máy bào để bào 1 bào mặt rãnh, và dùng máy bào 2 bào bề mặt còn lại
Gia công đƣợc nhiều chi tiết cùng một lúc
Thời gian gá đặt lâu độ bóng bề mặt không cao
Phương án 2: Dùng dao phay dĩa phay rãnh và dao phay ngón để phay mặt đầu Ƣu điểm: Độ bóng bề mặt cao, dễ tự động hóa
Dùng dao phay ngón dài, dao phay dĩa lớn
Phương án 3: Dùng 2 dao phay ngón phay 2 mặt Ƣu điểm: Độ chính xác cao, độ bóng bề mặt cao
Nhƣợc điểm: Cần dao phay ngón lớn
Phương án 4: Dùng 2 dao phay dĩa phay 2 mặt
Trang 14 Ƣu điểm: Dễ tự động hóa, độ chính xác cao, độ bóng bề mặt cao
Nhƣợc điểm: Cần dao phay dĩa lớn khi phay ở mặt ngoài
Phương án 5 sử dụng dao phay ngón để phay rãnh và dao phay mặt đầu để phay mặt phẳng Ƣu điểm của phương án này bao gồm khả năng gia công dễ dàng, khả năng tự động hóa cao, cùng với độ chính xác và độ bóng bề mặt vượt trội.
CHỌN PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG, HÌNH THÀNH SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC
1 Chọn phương án gia công
Với những ƣu điểm và khuyết điểm ta vừa nêu trên Chọn phương án gia công 5
Sử dụng dao phay ngón để phay rãnh và dao phay mặt đầu để phay mặt phẳng mang lại nhiều ưu điểm Quá trình gia công trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn, đồng thời dễ dàng tự động hóa Đặc biệt, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao là những lợi ích nổi bật khi áp dụng các loại dao phay này trong sản xuất.
2 Sơ đồ bố trí sơ bộ
Hình 1: Máy phay chuyên dung gia công mang kềm cắt da
Cụm A : Cụm mâm quay mang chi tiết gia công
Cụm B: Cụm bàn máy mang dao
Cụm C: Cụm bàn máy đỡ, thủy lực, khí nén, tưới nguội và ụ chứa sản phẩm
THIẾT KẾ CHI TIẾT
TÍNH TOÁN LỰC SƠ BỘ
1 Đối với dao phay mặt đầu:
Z : số rang dao phay Z=2 t : chiều sâu cắt : t = 1,75mm
𝑆 𝑧 : lƣợng chạy dao S = 0,1 mm/vòng
D : đường kính dao D = φ24mm n : số vòng quay cho v = 55 vòng/phút n = 1000.55 3,14.19= 920 vòng/phút
Các thông số mũ ta tra bảng:
2 Đối với dao phay ngón:
Z : số rang dao phay Z=4 t : chiều sâu cắt : t = 1,75mm
𝑆 𝑧 : lƣợng chạy dao S = 0,1 mm/vòng
D : đường kính dao D = φ14mm n : số vòng quay cho v = 55 vòng/phút n = 1000.55
Các thông số mũ ta tra bảng:
II CHỌN PISTON – XILANH KHÍ NÉN
1 Tính P cần thiết, chọn piston đẩy 2 ụ dao
Gọi 𝐴 1 là đường kính tiết diện xylanh đẩy cụm dao phay mặt đầu
Gọi 𝐴 2 là đường kính tiết diện xylanh đẩy cụm dao phay ngón
Chọn sơ bộ A1= A2 = 40mm = 4cm có áp suất 𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 9KG/cm2
G là trọng lƣợng cả cụm mang dao
Đối chiếu 𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 9KG/cm2 ta chọn 2 xylanh
2 Tính Momen, chọn piston quay mâm
Ta có khối lƣợng mâm quay sơ bộ 40Kg
Bán kính cóc quay mâm R= 100mm
==> F = 1000KN chọn sơ bộ piston có tiết diện A3= 40mm =>𝑆 3 = 𝜋 2 2 = 12,56, 𝑃 𝑚𝑎𝑥 9KG/cm2
3 Piston định vị chọn sơ bộ A4= 40mm =>𝑆 4 = 𝜋 2 2 = 12,56 có 𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 9KG/cm2
Sau khi hoàn tất gia công, xylanh kẹp chặt không còn tham gia vào quá trình kẹp, mà chủ yếu sử dụng cơ cấu cam để thực hiện việc kẹp sơ bộ và định vị chi tiết.
Cho nên lực kẹp tương đối nhỏ
Ta có thể chọn ngay piston có tiết diện
Vị trí piston định vị và piston tháo phôi
Ta có công thức tính công suất máy bơm thuỷ lực
HP :công suất máy bơm
P: áp suất ( PSI) lấy 1500 PSI khoảng 30 Bar
0,000583 là hệ số chuyển đổi đơn vị đo
Ta có 1 GPM = 3,785 lit/ phút
Thay tất cả vào ta có:
Vậy chọn động cơ bơm thuỷ lực có công suất = 2HP
Gọi xylanh thuỷ lực kẹp chặt là xylanh 1
Xy lanh thuỷ lực di chuyển cụm máy là xylanh 2
Gọi 𝐹 1 , 𝐹 2 là tiết diện của 2 xylanh trên
Ta có thời gian gia công 1 chi tiết là 5s/ sản phẩm
F = 𝜋𝑅 2 => R = 1,65 => D = 3,3 cm chọn D = 40mm theo tiêu chuẩn
Ta có áp suất xylanh cần kẹp chặt chống đƣợc lực cắt lớn nhất là Pz
Áp suất xylanh đẩy nguyên cụm bàn dao vào
Trang 28 chọn sơ bộ khối lƣợng cả cụm = 100 kg
Vậy chọn 2 xylanh cùng 1 loại có ký hiệu
6 Tính vận tốc xy lanh
Gọi 𝐹 1 , 𝐹 2 là tiết diện của xi lanh
Trong máy tổ hợp thường dùng 𝐹 1 = 2𝐹 2
Nếu nhƣ tải trọng tác dụng lên pittông là P và lực ma sát giữa pittông và xilanh là Pm thì phương trình cân bằng tĩnh của pittông là:
Trên đường ra của cơ cấu chấp hành ta dùng van cản để tạo nên áp suât p2 1 bar
A tiết diện chảy của van tiết lưu
Chọn tiết diện van tiết lưu D = 18mm
Vậy: phút lít phút cm
Chọn động cơ sơ bộ cho vận tốc cắt V = 55 m/ phút
Số vòng quay của dao phay ngón
D : đường kính dao phay ngón mm
Số vòng quay của dao phay mặt đầu
D : đường kính dao phay mặt đầu mm
60 1000 = 0,12 KW Chọn động cơ điện có công suất
Có số vòng quay động cơ n = 1400 vòng/ phút
Chọn đường kính sơ bộ cho 2 bánh đai gắn ở động cơ D1 = D2 = 60 mm
𝑁 1 = 1400/1250 = 1,12 Đường kính bánh đai bị dẫn D1’ = D1 U ( 1-0,02) = 65 mm
Với 0,02 là hệ số trƣợt đai
Tỷ số truyền U= n/ N2 = 1400/920 = 1,52 Đường kính bánh đai bị dẫn D2’ = D2 U ( 1- 0,02) = 90 mm
Với 0,02 là hệ số trƣợt đai
C Ta có 2 động cơ có công suất p = 0,37 KW
III THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Thông Số Gia Công Cơ Bản Dao Phay Ngón Dao Phay Mặt Đầu
Công Suất Động cơ điện 3p ( KW) 0,37 0,37
Số Vòng Quay trục dao ( vòng/phút) 1250 920
Số Vòng Quay ĐCơ ( Vòng/phút) 1400 1400
Tỷ số truyền U 0,59 1 Đường kính bánh đai dẫn (mm) 60 60 Đường kính bánh đai bị dẫn (mm) 65 90 Đường kính dao (mm) 14 19
Vật Liệu dụng cụ Cắt Hợp kim Hợp kim
Lực đẩy cần thiết của xy lanh(KG/cm 2 )
IV THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ BƠM
Thông số cơ bản Động cơ bơm dầu Động cơ bơm nước
Số Vòng Quay ( v/p) 1450 1450 Áp suất bơm ( Bar) 100 50
V THÔNG SỐ KHÍ NÉN - THỦY LỰC
Thông Số cơ bản Piston đẩy 2 bàn dao do ̣c
Piston Đi ̣nh vi ̣ và
Piston tháo phôi Piston Quay mâm
Action way Double acting Double acting Double acting Áp suất cực đại
(Mpa) 0,9 0,9 0,9 Áp Suất cực tiểu
Ký Hiệu Piston TGS40x50-SLB TGS40x50-SLB TGD63x100-
Thông số cơ bản Piston Kẹp Chặt Piston Đẩy Bàn Dao
Action Way Double acting Double acting
Medium Dầu Dầu Áp Suất Cực Đại (Mpa) 9 9 Áp Suất Cực Tiểu (Mpa) 0,3 0,3
Tốc Đô ̣ Piston ( mm/s) 500 Thay đổi theo S
VI THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THỦY LỰC – KHÍ NÉN – PLC
SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN PLC
MẠCH ĐIỂU KHIỂN CHU TRÌNH LÀM VIỆC
MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHI BỊ LỖI
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Thông Số Gia Công Cơ Bản Dao Phay Ngón Dao Phay Mặt Đầu
Công Suất Động cơ điện 3p ( KW) 0,37 0,37
Số Vòng Quay trục dao ( vòng/phút) 1250 920
Số Vòng Quay ĐCơ ( Vòng/phút) 1400 1400
Tỷ số truyền U 0,59 1 Đường kính bánh đai dẫn (mm) 60 60 Đường kính bánh đai bị dẫn (mm) 65 90 Đường kính dao (mm) 14 19
Vật Liệu dụng cụ Cắt Hợp kim Hợp kim
Lực đẩy cần thiết của xy lanh(KG/cm 2 )
THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ BƠM
Thông số cơ bản Động cơ bơm dầu Động cơ bơm nước
Số Vòng Quay ( v/p) 1450 1450 Áp suất bơm ( Bar) 100 50
THÔNG SỐ KHÍ NÉN - THỦY LỰC
Thông Số cơ bản Piston đẩy 2 bàn dao do ̣c
Piston Đi ̣nh vi ̣ và
Piston tháo phôi Piston Quay mâm
Action way Double acting Double acting Double acting Áp suất cực đại
(Mpa) 0,9 0,9 0,9 Áp Suất cực tiểu
Ký Hiệu Piston TGS40x50-SLB TGS40x50-SLB TGD63x100-
Thông số cơ bản Piston Kẹp Chặt Piston Đẩy Bàn Dao
Action Way Double acting Double acting
Medium Dầu Dầu Áp Suất Cực Đại (Mpa) 9 9 Áp Suất Cực Tiểu (Mpa) 0,3 0,3
Tốc Đô ̣ Piston ( mm/s) 500 Thay đổi theo S
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THỦY LỰC – KHÍ NÉN – PLC
SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN PLC
MẠCH ĐIỂU KHIỂN CHU TRÌNH LÀM VIỆC
MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHI BỊ LỖI
BẢO TRÌ, VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH MÁY
AN TOÀN SỬ DỤNG THIẾT BỊ
Phải sử dụng đầy đủ và nghiêm túc, gọn gàng các thiết bị bảo vệ cá nhân đƣợc cấp phát, công nhân nữ không để tóc dài
Kiểm tra thiết bị dụng cụ, dao, gá lắp trước khi làm việc ( phần cơ, điện, các cơ cấu điều khiển, trang bị công nghệ, cơ cấu an toàn.)
1 Phải sử dụng đầy đủ các thiết bị, cơ cấu an toàn, cấm tháo bỏ chúng và thực hiện nghiêm túc nội quy, quy định về sử dụng máy
2 Cần sử dụng đúng loại dao phay nhƣ quy trình công nghệ quy định
3 Các chi tiết ga công cần phải đƣợc kẹp chặt và đặt đúng vị trí định vị, đảm bảo cứng vững, loại trừ khả năng văng bắn trong quá trình gia công
4 Khí máy đang làm việc cấm:
- Tháo lắp chi tiết đang gia công, đồ gá, dao cụ, các bộ phận chi tiết máy,
- Đo kiểm chi tiết, tra dầu mỡ, làm vệ sinh máy
- Dùng tay trực tiêtp lấy phoi sờ mó vào chi tiết đang gia công,
- Dùng tay để kìm hãm các chi tiết, bộ phận của máy
5 Cấm đeo găng tay khi đang làm việc
6 Vị trí làm việc phải gọn gàng, sạch sẽ, chi tiết, dao, gá lắp xếp đúng quy định, phải có đường đi thuận tiện để đề phòng sự cố khi làm việc
1 Hết ca làm việc phải cắt điện vào máy
2 Vệ sinh bôi trơn máy, sắp xếp dụng cụ, gá lắp phôi, sản phẩm theo quy định
3 Bàn dao tình trạng máy cho ca sau theo quy định.
GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG
Máy “Phay gia công mang kềm cắt da” là thiết bị chuyên dụng để gia công phần mang của kềm, hoạt động bán tự động với việc cấp phôi bằng tay Các bộ phận chính của máy bao gồm cụm mang dao, mâm quay chứa phôi, ụ đỡ mâm, hệ thống thủy lực khí nén và hệ thống điện điều khiển, được thể hiện trong hình 1.
Chu trình vận hành có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:
1 Phôi đƣợc gá đặt đúng vị trí và mâm quay sẽ quay phôi vào vị trí gia công bằng pittong khí nén thông qua chuyển động của con cóc
2 Sau khi mâm vào đúng vị trí định vị, cụm mang dao bắt đầu chuỗi hành trình cắt a Bàn đẩy dao tiến vào chuyển động chạy nhanh trong quá trình chạy không b Bàn đẩy dao tiến vào chuyển động chạy chậm, dao bắt đầu quá trình cắt phôi c Kết thúc chuyển động cắt 2 ụ mang dao dồng thời lùi ra xa phôi, đồng thời bàn mang dao lùi về d 2 ụ dao đẩy vào chuẩn bị hành trình chạy dao tiếp theo Ƣu điểm:
Gia công nhanh, thao tác dễ dàng
Công nhân đứng máy dễ nhàm chán
QUY ĐỊNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ - HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ
1 QUY ĐỊNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ
- Tuân thủ theo quy tắc an toàn sử dụng thiết bị
- Vận hành đúng quy trình
- Dừng máy khi gặp sự cố đột ngột
2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ
A Chế độ điều chỉnh bằng tay
Hình ảnh minh họa Hướng dẫn thực hiện
Bước 1 Bật công tắc nguồn
Bật công tắc nguồn bằng cách xoay nút Estop theo chiều kim đồng hồ
Bước 3 Để ở chế độ Man
Bước 4 Bật on bơm dầu
Bước 5 Bật đóng xả áp
Bước 7 Pittong định vị vào
Quay mâm ngƣợc chiều kim đồng hồ đến khi nghe tiếng
“cạch” => mâm đã vào vị trí định vị
Khởi động hai động cơ
Pittong kẹp chặt vào kẹp
Nhấn và giữ nút nhấn A1 để pittong đẩy bàn dao vào
Sau khi gia công xong, nhấn nút nhấn C2 để đẩy 2 cụm dao ra khỏi bề mặt gia công
Nhấn và giữ nút nhấn A2 để pittong đẩy bàn dao ra
17 nhấn C1 để đẩy 2 cụm dao vào bề mặt gia công
Pittong kẹp chặt nhả kẹp
Nhả pittong định vị ra
Hình ảnh minh họa Hướng dẫn
Bật công tắc nguồn bằng cách xoay nút Estop theo chiều kim đồng hồ
Khởi động hai động cơ
Chuyển sang chế độ Auto
Quay mâm ngƣợc chiều kim đồng hồ đến khi nghe tiếng
“cạch” => mâm đã vào vị trí định vị
Chuyển sang ở chế độ n chu kỳ
Bật start để chạy máy, bắt đầu chu trình làm việc
Bước 12 Nhấn STOP để dừng máy
Nhấn reset để máy về lại vị trí ban đầu
Gặp sự cố khẩn cấp nhấn Estop để dừng hẳn máy
ĐIỀU CHỈNH LẮP ĐẶT DAO VÀ ĐIỀU CHỈNH KÍCH THƯỚC
Hình ảnh minh họa Hướng dẫn thực hiện
Tháo vít lục giác chìm M8 gắn omega đẩy ụ dao
Dùng lục giác 4 để mở vít chìm
Dùng tay lấy dao phay ra
2 Lắp và điều chỉnh dao
Hình ảnh minh họa Hướng dẫn thực hiện
Sau khi nới ra ta sẽ thấy nhƣ hình minh họa
Để vặn vít lục giác chìm, bạn cần sử dụng lục giác 6 Quay lục giác theo chiều kim đồng hồ để đẩy dao dài ra, và ngược chiều kim đồng hồ để lùi dao vào Mỗi vòng quay sẽ giúp bạn tiến dao 1,25 mm.
Sau khi diều chỉnh dao cho hợp lý Ta dung khóa lục giác 4 để vặn lục giác chìm 6 Cố định dao
Sau khi điều chỉnh chiều dài của dao Ta sẽ điều chỉnh kích thước chiều sâu dao ăn vào phôi
Dùng chìa khóa 13 nới bolong 13 ra
Sau khi nới ra ta sẽ đƣợc nhƣ hình bên
Sử dụng lục giác 4 để vặn ốc vít lục giác chìm Vặn theo chiều kim đồng hồ để đẩy dao ra xa bề mặt gia công, và ngược chiều kim đồng hồ để đẩy dao vào bề mặt gia công Mỗi vòng quay tương ứng với bước tiến dao là 1,25 mm.
Dùng chìa khóa 13 vặn chặt lại bolong 13
KẾT QUẢ
Nhờ sự nỗ lực của nhóm thực hiện và sự hỗ trợ nhiệt tình từ thầy, chúng tôi đã hoàn thành đề tài Dưới đây là một số hình ảnh của máy "Phay chuyên dùng gia công mang kềm cắt da bán tự động".
A Một số hình ảnh của máy
B Một số hình ảnh của sản phẩm sau khi gia công
