Đang tải... (xem toàn văn)
.2.1. Sản phẩm dùng trong công nghiệp Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi dùng để dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất như dẫn dầu,dẫn khí...được ứng dụng trong rất nhiều ngành như đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia... Trong nghành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng đóng vai trò rất quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khoáng sản...góp phần tiết kiệm chi phí trong vận chuyển và sản xuất. I.2.2. Sản phẩm dùng trong sinh hoạt Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được ứng dụng rộng rãi nhưng đòi hỏi tính thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox. Các sản phẩm như: lan can, bàn ghế...
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động MỤC LỤC SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động DANH MỤC HÌNH VẼ Trang H.1.1: Một số sản phẩm uốn 2 H.1.2: Sản phẩm uốn 3 H.1.3: Một số sản phẩm móc áo trên thị trường 4 H.1.4: Các loại máy uốn móc áo theo cơ cấu Cam 5 H.1.5: Máy uốn móc theo cơ cấu dây chuyền 6 H.2.1: Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể 7 H.2.2: Các dạng ứng suất chính 10 H.2.3: Mối quan hệ giữa tính chất cơ học và mức độ biến dạng 13 H.2.4: Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loai 14 H.2.5: Biến dạng của phôi trước và sau khi uốn 16 H.2.6: Phôi ống sau khi uốn 16 H.2.7: Tính đàn hồi khi uốn 17 H.3.1: Mô hình uốn kiểu ép đùn 20 H.3.2: Bộ phận máy uốn ép đùn 20 H.3.3: Mô hình uốn kiểu kéo và quay 21 H.3.4: Mô hình uốn kiểu có chày uốn 21 H.3.5: Máy uốn kiểu dùng chày uốn 22 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động H.4.1: Sơ đồ cơ cấu uốn dưới 25 H.4.2: Sơ đồ cơ cấu kẹp dưới 27 H.4.3: Sơ đồ cơ cấu kẹp trên 29 H.4.4: Sơ đồ cơ cấu uốn trên 31 H.4.5: Sơ đồ bộ nắn thẳng 37 H.4.6: Sơ đồ tính lực con lăn nắn 37 H.4.7: Sơ đồ tính lực con lăn kéo 38 H.4.8: Sơ đồ tính trục 40 H.4.9: Kích thước trục thiết kế 42 H.4.10: kích thước ổ lăn 43 H.5.1: Khung nắn thẳng đã được hoàn thiện 44 H.5.2: Bộ phận nắn thẳng sau khi hoàn thành 45 H.5.3: Sơ đồ bộ phận cắt 46 H.5.4: Bộ phận cắt sau khi hoàn thành 47 H.5.5: Bộ phận uốn móc sau khi hoàn thiện 48 H.5.6: Máy thực tế 49 H.6.1: Biểu đồ trạng thái 50 H.6.2: Cấu trúc cơ bản của PLC 54 H.6.3: PLC 226 55 H.6.4: Truyền thông trong S7-200 57 H.6.5: Module mở rộng CPU 226 58 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động H.6.6: Biểu đồ trạng thái nhóm 1 59 H.6.7: Biểu đồ trạng thái nhóm 2 63 H.6.8: Biểu đồ trạng thái nhóm 3 65 H.6.9: Biểu đồ trạng thái 68 H.6.10: Sơ đồ kết nối PLC 70 H.6.11: Sơ đồ nối dây xilanh, động cơ 71 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM UỐN VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG I.1 Tìm hiểu lịch sử hình thành máy uốn Từ xưa con người đã biết sử dụng những vật thể tròn xoay bằng đá hoặc bằng gỗ để nghiền bột làm bánh, nghiền mía làm đường, ép các loại dầu lạc, hướng dương Những vật thể tròn xoay này dần được thay thế bằng nhôm, thép, đồng thau và từ việc cán bằng tay được thay thế bằng các trục cán để dễ dàng tháo lắp trên các máy có gá trục cán, thế là từ đó các máy cán ra đời, qua thời gian phát triển thì nó ngày càng được hoàn thiện dần ví dụ như ban đầu các trục cán còn dẫn động bằng sức người, nhưng khi sản xuất đòi hỏi năng xuất cao hơn thì máy ngày càng to hơn thì con người không thể dẫn động được các trục cán này thì ta lại dẫn động bằng sức trâu, bò, ngựa Vì vậy ngày nay người ta vẫn dùng công xuất động cơ là mã lực (sức ngựa) Năm 1771 máy hơi nước ra đời lúc này máy cán nói chung được chuyển sang dùng động cơ hơi nước Năm 1864 chiếc máy cán 3 trục đầu tiên được ra đời vì vậy sản phẩm cán, uốn được phong phú hơn trước có cả thép tấm, thép hình, đồng tấm, đồng dây Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu vật liệu thép tấm phục vụ cho công nghiệp đóng tàu, chế tạo xe lửa, ngành công nghiệp nhẹ mà chiếc máy cán 4 trục đầu tiên ra đời vào năm 1870 Sau đó là chiếc máy cán 6 trục,12 trục, 20 trục và dựa trên nguyên lý của máy cán thì máy uốn được ra đời trong các loại máy này có máy uốn ống Từ khi điện ra đời thì máy cán được dẫn động bằng động cơ điện, đến nay có những máy cán có công suất động cơ điện lên đến 7800 (KW) Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật cho nên các máy cán được điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động làm việc theo chương trình điều khiển SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động I.2 Các sản phẩm uốn trong công nghệp và đời sống I.2.1 Sản phẩm dùng trong công nghiệp Trong sản xuất hiện nay các sản phẩm ống được ứng dụng rất rộng rãi dùng để dẫn nhiên liệu phục vụ sản xuất như dẫn dầu,dẫn khí được ứng dụng trong rất nhiều ngành như đóng tàu, sản xuất sữa, sản xuất bia Trong nghành giao thông vận tải hiện nay thì ngành vận tải đường ống cũng đóng vai trò rất quan trọng dẫn dầu, dẫn khí, dẫn khoáng sản góp phần tiết kiệm chi phí trong vận chuyển và sản xuất I.2.2 Sản phẩm dùng trong sinh hoạt Trong sinh hoạt sản phẩm ống cũng được ứng dụng rộng rãi nhưng đòi hỏi tính thẩm mỹ cao nên chủ yếu dùng vật liệu inox Các sản phẩm như: lan can, bàn ghế Một số hình ảnh minh hoạ: SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động Hình 1.1 : Một số sản phẩm uốn Hình 1.2 : Sản phẩm uốn I.3 Nhu cầu sử dụng sản phẩm nhôm uốn I.3.1 Đặt vấn đề Trong cuộc sống hiện nay thì sản phẩm của nhôm uốn được ứng dụng rộng rãi cả trong sinh hoạt lẫn trong công nghiệp đặc biệt là trong công nghiệp thì sản phẩm ống uốn giữ một vai trò quan trọng vì nó được dùng làm để dẫn nhiên liệu cả khí lẫn lỏng, đã có những đường ống dẫn nhiên liệu xuyên quốc gia Trong sinh hoạt thì sản phẩm ống uốn được ứng dụng rộng rãi ví dụ làm lan can, bàn ghế, dùng làm đường ống dẫn nước phục vụ sinh hoạt.còn trong dời sống hằng ngày móc áo nhôm là thứ mà ta thường thấy nhất cùa sãn phẩm nhôm uốn I.3.2 Giới thiệu sản phẩm móc áo và các loại máy uốn hiện có Hiện nay móc áo là một sản phẩm thông dụng và cần thiết trong đời sống sinh hoạt của mọi người, nó xuất hiện trong mọi gia đình, trên mọi quốc gia Móc áo được sử dụng để giữ áo quần và các vật dụng có dạng tấm mỏng để phơi sau khi được làm sạch bằng nước Móc áo cơ nhiều loại với hình dáng, kích thước, vật liệu, công dụng khác nhau, về vật liệu thì ta có móc gỗ, móc nhựa, móc kẽm, móc thép, móc inox,… SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động Hình 1.3: Một số sản phẩm móc áo trên thị trường Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy làm móc áo với nhiều chủng loại, kích thước, cơ cấu hoạt động khác nhau, có máy hoạt động theo có cấu Cam, có máy hoạt động theo dây chuyền, có máy hoạt động uốn bằng cơ cấu khí nén, thủy lực,… SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động Hình 1.4: Các loại máy uốn móc áo theo cơ cấu Cam SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động B- = x x + C = b0 X + = b1 X - = c1 VI.3.2 Rút gọn nhóm 2 X2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 d1 Xilanh D d0 Xilanh E + 14 m 15 16 17 e1 e0 D 13 E _ t E D + - Hình 6.7: Biểu đồ trạng thái nhóm 2 Trong đó: d0, e0, D+, … đã chú thích ở hình 1.1 m là tín hiệu để các xilanh D lùi về Ta có các phương trình logic D+ = d0.e1.x2 (1) (x2 là tín hiệu để xilanh D bắt đầu hoạt động) E- = d1.e1 (2) E+ = d1.e0 (3) D- = d1.e1.m (4) Trùng nhau Nếu bỏ qua tín hiệu m, ta có phương trình (2) và (4) trùng nhau Do đó ta cần y thêm 1 phần tử nhớ trung gian Y gồm 2 tín hiệu ra y và Các phương trình logic được viết lại như sau: y D+ = d0.e1 (1) y - E = d1.e1 (2) E+ = d1.e0.y (3) D- = d1.e1.y (4) Ta có biểu đồ karnough 3 biến: SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 70 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động y y e0 d0 - e1 - e1 + e0 d0 D+ Y d1 E - D d1 Y + E • Rút gọn xilanh D y y e0 d0 - e1 D - e1 D+ D+ e0 y y d0 D+ D d1 D+ d1 y + Ta có: D = D- = e1.y • Rút gọn xilanh E e0 d0 d0 E + E + e1 d1 E - E + e1 d1 E - E + e0 Ta có: E+ = y y - E = d1 • Rút gọn phần tử nhớ Y SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 71 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động y y e0 d0 d0 Y d1 Y d1 Y - - e1 Y + e1 Y + e0 Y - + Ta có: Y+ = e0 Y - = d0 Vậy các phương trình logic sau khi rút gọn là: y D+ = D- = e1.y E+ = y y E = d1 Y + = e0 Y - = d0 VI.3.3 Rút gọn nhóm 3 X3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 m Xilanh A f1 Xilanh F f0 g1 Xilanh G g0 Xilanh H h0 F + G+ G- F - - A H+ h1 H - Hình 6.8: Biểu đồ trạng thái nhóm 3 Trong đó: f0, g0, F+, … đã chú thích ở hình 1.1 Phương trình logic: F+ = f0.g0.h0 x3 (1) (x3 là tín hiệu để nhóm 3 bắt đầu hoạt động) G+ = f1.g0.h0 (2) SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 72 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động G- = f1.g1.h0 (3) F- = f1.g0.h0 (4) H+ = f0.g0.h0 (5) H- = f0.g0.h1 (6) Trùng nhau Ta thấy có 2 cặp phương trình trùng nhau là: (2), (4) và (1), (5) Ta thêm 1 phần tử nhớ trung gian Z gồm 2 tín hiệu ra là z và z Phương trình logic được viết lại như sau: F+ = f0.g0.h0 G+ = f1.g0.h0 z (1) z (2) G- = f1.g1.h0 z (3) F- = f1.g0.h0.z (4) H+ = f0.g0.h0.z (5) H- = f0.g0.h1 z (6) Ta có biểu đồ karnaugh 4 biến: z z f0 F+ H f1 G f1 Z + + z z + Z - H - g0 - g0 - g1 F G f0 g1 h0 h0 h1 h1 • Rút gọn xilanh F SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 73 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động z z z f0 F+ F f1 F+ F - g0 f1 F+ F+ g1 z - - g0 - F F f0 g1 h0 Ta có: F + = h0 h0 h1 h1 z F- = g0.z • Rút gọn xilanh G z z f0 G f1 G f1 G - + + z z - G - G - G - g0 - g1 G G f0 g1 h0 Ta có: G+ = f1 g0 h0 h1 h1 z G- = z • Rút gọn xilanh H SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 74 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động z z f0 H f1 H f1 H - - z z H H + H -+ H - g0 - g1 - f0 Ta có: g0 g1 h0 h0 h1 h1 z z z z H+ = f0.z H- = z • Rút gọn phần tử nhớ Z f0 Z f1 Z f1 Z - - + - - + Z + g0 Z + g1 Z Z f0 g1 h0 Ta có: g0 Z h0 h1 h1 Z + = g1 Z - = h1 Để ý rằng Xilanh H duỗi thẳng sau khi xilanh A lùi về, ta có: H+ = f0.z.a0 Vậy ta có các phương trình logic sau khi rút gọn: F + = h0 z F- = g0.z G+ = f1 z G- = z H+ = f0.z.a0 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 75 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động H- = z Z + = g1 Z - = h1 VI.3.4 Xác định tín hiệu động cơ nắn thẳng (ĐCN) và động cơ xoắn (ĐCX) Ta có biểu đồ trạng thái của toàn bộ qua trình: Start 0 S0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ÐCN a1 Xilanh A a0 Xilanh B b1 b0 c1 Xilanh C c0 d1 Xilanh D d0 e1 Xilanh E e0 ÐCX t f1 Xilanh F f0 g1 Xilanh G g0 Xilanh H h0 h1 0 ÐCN + + A+ B ÐCN - B + C + D E _ ÐCX + + F E ÐCX + G+ - G F - - DCA H+ H - Hình 6.9: Biểu đồ trạng thái ĐCN hoạt động khi bấm nút Start và xilanh H đã lùi về (chạm h0), dừng lại khi chạm công tắc hành trình S0 ĐCX hoạt động khi xilanh E lùi về (chạm e0) và dừng sau 10s kể từ khi xilanh E chạm công tắc hành trình e0 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 76 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động VI.3.5 Xác định tín hiệu trung gian giữa các nhóm Thứ tự hoạt động của các nhóm như sau: ĐCN → nhóm1 → nhóm 2( ĐCX) → nhóm 3 - Tín hiệu từ ĐCN → nhóm 1: Ta thấy nhóm 1 bắt đầu hoạt động khi chạm công tắc - hành trình S0 Do đó x1 = S0 Tín hiệu từ Nhóm 1 → nhóm 2: Nhóm 2 bắt đầu hoạt động khi xilanh C duỗi thẳng - (chạm c1) Vậy x2 = c1 Tín hiệu từ Nhóm 2 → nhóm 3: Nhóm 3 bắt đầu hoạt động khi xilanh E duối thẳng - (chạm e1) và sau khi đã lùi về 1 khoảng thời gian t =10s Vậy x3 = e1.t Tín hiệu m là tín hiệu để các xilanh A, C, D lùi về, như đã rút gọn ở nhóm 3 thì xilanh A lùi về khi xilanh F lùi về Ta có m = x.f0 VI.3.6 Lựa chọn các phần tử điều khiển - Sự dụng van điều khiển xilanh là van điện từ 5/2, tác động bằng rơ le điện từ và lùi về bằng lò xo - Công tắc hành trình là công tắc điện cơ - Rơ le điện 8 chân, 24VDC VI.3.7 Thiết lập sơ đồ kết nối xilanh, động cơ và PLC VI.3.7.1 Sơ đồ kết nối PLC SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 77 Đồ án tốt nghiệp K1 1L 0.0 K2 0.1 K3 0.2 Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động K4 K5 0.3 2L 0.4 K6 0.5 K7 0.6 K8 0.7 K9 120/240VAC Power K10 1.0 3L 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 M L+ DC PLC S7-200 (CPU 226) 1M 0.0 Start 0.1 Stop 0.2 Reset 0.3 S0 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 a1 b0 b1 c0 c1 d0 d1 e0 e1 2M f0 1.5 1.6 f1 1.7 g0 2.0 g1 2.1 h0 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 N L1 h1 24VDC Sensor Power output Hình 6.10: Sơ đồ kết nối PLC VI.3.7.2 Sơ đồ nối dây giữa xilanh, van và rơ le điện từ SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 78 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động a1 - A + A S K1 Xilanh A 24VDC P R K2 E + S P - R F + K5 S P S - R f0 - G + G R S K6 24VDC g1 P e1 Xilanh E 24VDC - Xilanh C 24VDC e0 F g0 K3 d1 Xilanh D 24VDC R P h0 P R Xilanh F h1 M K9 24VDC ÐCN - H + H K7 S 24VDC P R - A + A K8 S P M R K9 24VDC 24VDC ÐCX Xilanh H Xilanh G Hình 6.11: Sơ đồ nối dây xilanh, động cơ VI.3.8 Chương trình điều khiển SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 79 c1 C + C Xilanh B 24VDC E - S c0 b1 B + B d0 K4 b0 f1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động Chương trình được viết trên phần mềm Step7 MicroWin v4.0 SP9 SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 80 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 81 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 82 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 83 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn móc áo tự động SVTH: Trần Doãn Đức - 11CDT1 Nguyễn Đức Anh – 11CDT2 GVHD: ThS Trần Đình Sơn 84