Đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG Hải Dương, tháng 8/2017 Sinh viên thực hiện : Vương Quốc Đức Lớp : CNKTCK3-DK04 Khoá : 2013-2017 Ngành : Công nghệ kỹ thuật cơ khí Giảng viên hướng dẫn : Mạc Văn Giang BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG Hải Dương, tháng 8/2017 Sinh viên thực hiện : Vương Quốc Đức Lớp : CNKTCK3-DK04 Khoá : 2013-2017 Ngành : Công nghệ kỹ thuật cơ khí Giảng viên hướng dẫn : Mạc Văn Giang BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: : Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động Sinh viên thực hiện : Vương Quốc Đức Lớp : CNKTCK3-DK04 Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Khoa : Khoa cơ khí Giảng viên hướng dẫn : Mạc Văn Giang Học hàm, học vị: Thạc sĩ Đơn vị công tác: : Khoa cơ khí NỘI DUNG NHẬN XÉT 1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: Hiện nay trong ngành xây dựng và nội thất đang phát triển mạnh, đòi hỏi năng suất, chất lượng sản phẩm ngày càng cao, trong đó vai trò của các thiết bị máy móc đã không ngừng làm tăng hiệu quả của sản xuất. Thực trạng hiện nay tại Việt Nam quá trình pha sơn chủ yếu dưới dạng thủ công dẫn tới chất lượng sơn pha còn hạn chế, mặt khác gây mất vệ sinh cho người lao động. Đề tài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động đã góp phần giải quyết vấn đề trên, đồng thời tổng hợp kiến thức cho sinh viên trong quá trình học tập tại trường trước khi các em tốt nghiệp ra trường, trong quá trình thực hiện đề tài sinh viên đã ứng dụng các công cụ tính toán, thiết kế hiện đại vào việc thiết kế mô hình máy, lập trình gia công chi tiết máy trên trung tâm gia công đứng VMC 0641 tại trường Đại học Sao Đỏ. Chế tạo được 01 mô hình máy pha sơn tự động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật: tính thẩm mỹ, bền, làm việc ổn định và đảm bảo năng suất. 2. Bố cục và hình thức trình bày: Đồ án được trình bày đúng theo quy định hiện hành, gồm ..... trang A4 đánh máy, các hình vẽ, bản vẽ, bảng biểu rõ ràng, trình bày đúng quy định và có đầy đủ chú thích, cấu trúc đầy đủ các phần theo mẫu quy định 3. Kết quả đạt được: Nội dung đồ án đã nghiên cứu tổng quan về công nghệ pha sơn, giới thiệu một số loại máy pha sơn hiện đại trên thế giới. Đã đưa ra được cơ sở và tính toán, thiết kế, phân tích bền và biến dạng của máy với sự trợ giúp của phần mềm, xây dựng được tiến trình công nghệ lắp ráp, lập chương trình gia công trên phần mềm và truyền chương trình gia công vào máy và tiến hành gia công. 4. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đồ án, khóa luận: Trong quá trình thực hiện đồ án tác giả đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu, đã ứng dụng được các công cụ hỗ trợ và thiết bị hiện đại( phần mềm Autodesk Inventor 2018 bản quyền, MasterCam 2018, SSCNC 6.45, trung tâm gia công đứng VMC0641, máy hàn Tig) để chế tạo hoàn thiện mô hình máy pha sơn tự động 5. Kết luận: Tuy còn một số tồn tại nêu trên song không làm mất đi tính khoa học và thực tiễn của đề tài, kết quả đề tài đã đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra góp phần thực hiện tốt mục tiêu đào tạo của Trường Đại học Sao Đỏ. Đề tài đủ điều kiện bảo vệ trước hội đồng. 6. Điểm đánh giá:.............................................................................................................. Hải Dương, ngày 18 tháng 8 năm 2017 Người hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ và tên) Mạc Văn Giang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sự hướng dẫn của Th.s Mạc Văn Giang, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác giả khác. Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký tên và ghi rõ họ tên) Vương Quốc Đức Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức MỤC LỤC Chương I. TỔNG QUAN VỀ MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG ..................................... 1 1.1. Khái quát chung về máy pha sơn tự động .............................................................. 1 1.2. Công nghệ pha màu và các thành phần .................................................................. 1 1.2.1. Công nghệ pha màu............................................................................................ 1 1.2.2. Sơn gốc .............................................................................................................. 2 1.2.3. Công thức màu ................................................................................................... 2 1.3. Giới thiệu về một số loại máy pha sơn tự động hiện nay ....................................... 3 1.3.1. Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo.................................................. 3 1.3.2. Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức ......................................................... 3 1.3.3. Hệ thống máy pha màu PaintPro ........................................................................ 4 1.3.4. Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật ......................................................................... 4 1.4. Cơ sở lý thuyết về máy pha sơn tự động ................................................................ 5 1.4.1. Sơ đồ nguyên lý ................................................................................................. 5 1.2.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................ 5 Chương II. THIẾT MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG SDU ............................................ 7 2.1. Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động ............................................................ 7 2.2. Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí máy .................................................................... 7 2.2.1. Chọn kích thước máy ......................................................................................... 7 2.2.2. Tính toán thiết bị khuấy trộn .............................................................................. 7 2.2.3. Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng .................................................................. 8 2.2.4. Tính toán thiết kế trục ........................................................................................ 9 2.2.5. Phân tích ứng suất, biến dạng khung máy theo phương pháp phần tử hữu hạn.... 9 2.2.6. Mô hình 3D của máy pha sơn tự động SDU ..................................................... 11 2.2.7. Mô phỏng nguyên lý làm việc của máy ............................................................ 12 2.3. Chọn mạch điều khiển giới thiệu về vi điều khiển ARM STM32 ........................ 20 Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức 2.3.1. Khái quát về vi điều khiển ARM STM32 ........................................................ 20 2.3.2. Đặc điểm của STM32...................................................................................... 21 2.3.3. Bộ xử lý và đơn vị xử lý trung tâm CORTEX .................................................. 21 2.3.4. Mô hình lập trình ............................................................................................. 21 2.3.5. Các chế độ hoạt động ....................................................................................... 22 Chương III. LẮP RÁP KẾT CẤU CƠ KHÍ ........................................................... 24 3.1. Đặc điểm công nghệ của tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí .................................... 24 3.2. Tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí .......................................................................... 24 Chương IV. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT GỐI ĐỠ .. 34 4.1. Phân tích chức năng chi tiết và chọn đường lối công nghệ .................................. 34 4.1.1. Phân tích chức năng của chi tiết ....................................................................... 34 4.4.2. Chọn phôi và đường lối công nghệ ................................................................... 34 4.2. Tiến trình công nghệ ........................................................................................... 35 4.4. Lập chương trình gia công trên phần mềm MasterCam 2018 .............................. 36 4.4.1. Tổng quan về phần mềm MasterCam 2018 ...................................................... 36 4.4.2. Trình tự chung khi lập trình trên MasterCam 2018 ........................................... 37 4.4.2. Lập trình gia công chi tiết trên phần mềm MasterCam 2018 ............................. 37 4.4.3. Mô phỏng gia công trên SS-CNC ..................................................................... 42 4.5. Gia công chi tiết trên trung tâm gia công VMC 0641 .......................................... 45 4.5.1. Truyền chương trình gia công .......................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 50 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 51 Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ........................................................... 2 Hình 1.2: Công thức màu ................................................................................. 2 Hình 1.3: Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo ................................ 3 Hình 1.4: Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức ....................................... 3 Hình 1.5: Hệ thống máy pha màu PaintPro ....................................................... 4 Hình 1.6: Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật ....................................................... 5 Hình 1.7: Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................... 5 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động ........................................ 7 Hình 2.2. Phân tích ứng suất .......................................................................... 10 Hình 2.3. Phân tích biến dạng......................................................................... 10 Hình 2.4. Phân tích hệ số an toàn và tính ổn định của hệ thống ...................... 11 Hình 2.5. Mô hình 3D kết cấu cơ khí của máy pha sơn tự động SDU ............. 11 Hình 2.6. Khởi tạo phần mềm ........................................................................ 12 Hình 2.7. Mở file............................................................................................ 12 Hình 2.7. Vào module mô phỏng.................................................................... 13 Hình 2.8. Chọn chế độ mô phỏng Studio ........................................................ 13 Hình 2.9. Ch ọn Camera t ạo h ư ớng nh ìn .................................................... 14 Hình 2.10. Chọn mặt chuẩn theo hướng nhìn ................................................. 14 Hình 2.11. Chọn Camera 1 ............................................................................. 15 Hình 2.12. Chọn góc nhìn của Camera ........................................................... 15 Hình 2.13. Cài đặt thời gian xoay góc nhìn của Camera ................................. 16 Hình 2.14. Chọn chế độ zoom gần, zoom xa .................................................. 16 Hình 2.15. Chọn thời gian tối đa mô phỏng .................................................... 16 Hình 2.16. Chọn đối tượng mô phỏng ............................................................ 17 Hình 2.17. Cài đặt thời gian và số vòng quay hoặc khoảng cách tịnh tiến của đối tượng mô phỏng ....................................................................................... 17 Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức Hình 2.18. Render video, chọn kích thước khung hình và chọn Camera quay 18 Hình 2.19. Chọn đường dẫn nơi lưu file video và bật chế độ “Preview: No render” ........................................................................................................... 18 Hình 2.20. Chọn chế độ hiển thị của vật thể ở mức cao nhất .......................... 19 Hình 2.21. Chọn chế độ đầy đủ khung hình .................................................... 19 Hình 2.22. Quá trình render bắt đầu ............................................................... 20 Hình 2.6. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển STM32 ......................................... 21 Hình 2.7. Mô hình lập trình ............................................................................ 22 Hình 4.1. Bản vẽ chi tiết ................................................................................. 34 Hình 4.2. Mô hình 3D của chi tiết và thiết lập điểm gốc ................................. 38 Hình 4.3. Chọn máy gia công(Milling), thiết lập phôi .................................... 38 Hình 4.4. Chọn kiểu gia công ......................................................................... 39 Hình 4.5. Chọn dụng cụ cắt ............................................................................ 40 Hình 4.6. Thiết lập chế độ cắt ......................................................................... 40 Hình 4.7. Thiết lập thông số vị trí ................................................................... 41 Hình 4.8. Bật chế độ tưới nguội...................................................................... 41 Hình 4.9. Xuất đường chạy dao ...................................................................... 42 Hình 4.10. Xuất, sửa mã lệnh Gcode .............................................................. 42 Hình 4.11. Giao diện ban đầu trên phần mềm SSCNC .................................... 43 Hình 4.12. Mô phỏng gia công chi tiết gối đỡ trên SSCNC ............................ 45 Hình 4.13. Góc màn hình trung tâm gia công đứng VMC ở trạng thái chờ nhận chương trình ................................................................................................... 46 Hình 4.14. Lựa chọn thông số truyền chương trình sang VMC0641 ............... 47 Hình 4.15. Lựa chọn thông số đầu ra máy tính ............................................... 47 Hình 4.16. Cài đặt cấu hình máy CNC .......................................................... 48 Hình 4.17. Truyền trực tiếp chương trình gia công vào máy CNC .................. 48 Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1: Chọn cánh Turbine ......................................................................................... 8 Bảng 2: Các đặc tính của máy pha sơn SDU .............................................................. 12 Bảng 3: Tiến trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ ................................................ 35 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SDU: Đại học Sao Đỏ USA: Hợp chủng quốc Hoa Kỳ CAD: Computer-aided design CAM: Computer Aided – Manufacturing SSCNC: SwanSoft Computer Numerical Control Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang SV Thực hiện: Vương Quốc Đức LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, sự đa dạng của các linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động, các công nghệ cũ đang dần dần được thay thế bằng các công nghệ hiện đại. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi xử lý, PLC các thiết bị điều khiển từ xa đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, các dây chuyền sản xuất. Trong nền sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp nhu cầu định lượng thành phần của các hỗn hợp là rất lớn. Trong thực tế, có rất nhiều thiết bị và phương pháp để định lượng thành phần các chất, nhưng để có một hệ thống điều khiển quá trình định lượng với giá cả thích hợp là rất cần thiết trong điều kiện Trong điều kiện hiện nay, việc kết hợp giữa thông tin là một giải pháp để tăng tính cạnh tranh của một sản phẩm công nghiệp đó là sản phẩm của cơ điện tử. Để tăng năng suất quá trình định lượng và khuấy trộn thì vấn đề áp dụng điều khiển tự động là không thể thiếu được. Thế nhưng vấn đề lựa chọn thiết bị cũng như phương pháp điều khiển sao cho đáp ứng được yêu cầu đặt ra đồng thời tăng năng suất của quá trình là một vấn đề phức tạp đòi hỏi người thiết kế am hiểu về cơ khí cũng như kiến thức về điều khiển tự động. Với nhu cầu trên, em được giao đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động của trường Đại Học Sao Đỏ” để giúp cho các sinh viên hiểu rõ thêm về vấn đề này. Do điều kiện thời gian không cho phép nhóm chúng em khi làm luận án còn nhiều sai sót kính mong thầy cô bỏ qua. Để hoàn thành Luận án này chúng em đã được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình từ các thầy cô trong bộ môn. Chúng em xin cảm ơn thầy giáo Mạc Văn Giang bằng kinh nghiệm và vốn kiến thức dầy giặn đã giúp chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Một lần nữa, chúng em kính chúc các thầy cô trong khoa luôn luôn mạnh khỏe và công tác tốt. Em xin cảm ơn. SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Vương Quốc Đức Đồ án tốt nghiệp Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 1 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức Chương I. TỔNG QUAN VỀ MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG 1.1. Khái quát chung về máy pha sơn tự động Hiện nay, đất nước bước vào thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, để quá trình này phát triển chúng ta cần đầu tư vào các dây truyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra các sản phẩm chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hóa là việc ứng dụng PLC vào các dây truyền sản xuất . Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên bộ điều khiển này đang được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay là ngành xây dựng, và việc ứng dụng công nghệ PLC vào ngành xây dựng là một việc làm sẽ mang lại hiệu quả cao và rất phù hợp, mà công đoạn chúng ta muốn nói ở đây là công nghệ pha chế sơn. Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ, chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan trọng hàng đầu. Đa số việc pha sơn hiện nay trên thị trường được thực hiện bằng phương pháp thủ công ( theo kinh nghiệp là chủ yếu ). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo ý muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, đầu tư kinh phí... Để loại bỏ những đặc điểm trên. Cũng như để tạo ra các sản phẩm theo ý muốn, chỉ một vài thao tác nhỏ và một cái “click” đơn giản bằng việc đưa bộ điều khiển PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động: “ Hệ thống pha sơn tự động” 1.2. Công nghệ pha màu và các thành phần Thực tế không chỉ ở Việt Nam mà ngay trên thế giới, công nghệ pha màu tự động cũng đang rất phát triển, trong đó điển hình là công nghệ pha sơn PaintPro. 1.2.1. Công nghệ pha màu Công nghệ pha màu của PaintPro được phát triển dựa trên 4 nền tảng cơ bản, mang lại sự lựa chọn phong phú về màu sắc, với độ bền màu cao