Tính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC

42 13 0
  • Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 18/10/2020, 10:16

Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresvHỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresvHỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresvTính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ Đơn vị chuyên môn: Bộ Môn Cơ Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Họ tên sinh viên : Nguyễn Văn Đức Lớp: Cơ điện tử Khóa: K59 I Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống điều khiển mô đun cấp dao cho hệ thống thay dao tự II động Số liệu cho trước : 1.Hệ thống thay dao cho máy phay đứng 2.Hệ thống tháo kẹp dao: dùng xi lanh chuyển đổi khí nén 3.Loại thay dao (TP): KTM (Không tay máy) 4.Nguồn lực di chuyển cụm chứa dao chạy đến trục (PO1): KN(Khí nén) 5.Nguồn lực quay cụm chứa dao(PO2):ĐC(Động điện) 6.Số lượng ổ chứa dao : N =22 7.Loại côn gắn chuôi dao :BT50 8.Khối lượng dao:M=7 Kg 9.Đường kính lớn dao : Dmax = 80 m 10.Thời gian thay dao gần : T1 = 5s 11.Thời gian thay dao xa : T = 9s III Nợi dung: Phân tích ngun lý thơng số kỹ thuật Thiết kế hệ thống điều khiển Mô hoạt động hệ thống điều khiển Lập trình điều khiển Hà nội,ngày tháng năm 2018 Người nhận Cán bộ hướng dẫn ( Họ tên chữ ký ) ( Họ tên chữ ký ) GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MỤC LỤC Mục lục hình ảnh GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LỜI NÓI ĐẦU Hiện khoa học kĩ thuật phát triển nhanh, mang l ại nh ưng l ợi ích cho người tất lĩnh vực vật chất tinh thần Để nâng cao đ ời sống nhân dân hòa nhập với phát triển chung gi ới, Đảng nhà n ước ta đ ề nh ững m ục tiêu đ ưa đất nước lên thành nước công nghiệp hóa hi ện đại hóa Để th ực hi ện ều m ột ngành cần quan tâm phát triển ngành Cơ khí nói chung ngành C ện t nói riêng đóng vai trị quan trọng vi ệc sản xuấ thi ết b ị công c ụ (máy móc, robot ) ngành kình tế quốc dân Muốn thực hi ện vi ệc phát tri ển ngành c khí c ần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán kĩ thuật có trình độ chuyên môn đáp ứng đ ược yêu c ầu c công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hóa theo dây chuyền sản xuất Tính tốn thiết kế hệ thống Cơ điện tử nội dung thiếu ch ương trình đào tạo kỹ sư Cơ điện tử Đồ án môn học giúp cho sinh viên có th ể h ệ th ống hóa l ại kiến thức môn học như: Chi tiết máy, Vẽ kĩ thuật, Cơ h ọc kĩ thu ật, Nguyên lý máy, S ức b ền vật liệu, Đồng thời giúp chúng em học thêm m ột số phần m ềm c ần thi ết cho vi ệc thi ết kế, mơ Ngồi giúp chúng em làm quen v ới công vi ệc thi ết k ế làm đ án t ốt nghiệp sau Dù có cố gắng hồn thành đồ án với cường độ làm vi ệc cao, s ự h ướng d ẫn nhiệt tình cụ thể thầy môn, hi ểu bi ết h ạn ch ế c ộng v ới chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án không tránh kh ỏi đ ược kh ả thiếu sót bất cập Vì em mong sửa ch ữa góp ý c quý th ầy cô đ ể em rút GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức cho Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm bảo c thầy cô B ộ mơn Cơ Điện Tử, Viện Cơ Khí, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đặc bi ệt h ướng dẫn t ận tình thầy TS Nguyễn Thành Hùng giúp em hoàn thành đồ án GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUN LÍ VÀ THƠNG SỐ KĨ THUẬT 1.1 Ngun lý hoạt động Hình 1- Sơ đồ khối mơ đun thay dao tự động Trong : 1- động 2- hộp giảm tốc 5- đĩa Maltese 6- giá đỡ động 3- khớp nối 7- xylanh - piston 4- cần Maltese 8- giá treo hệ thống GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hệ thống thay dao tự động gá cột đứng máy CNC nhờ giá đỡ Xi lanh khí nén chịu trách nhiệm đưa hệ thống thay dao di chuyển đỡ đến vùng thay/nạp dao vào cụm trục Các dao gá lắp đĩa Maltese nh tay k ẹp Đ ể chọn dược dao cho trước, động quay làm cần Maltese quay gạt vào rãnh đĩa Maltese khiến cho đĩa dao xoay, đưa dao vào vị trí sẵn sàng 1.2 Xác định thành phần hệ thống điều khiển 1.2.1 Lựa chọn động Động quay cấu Man PT = 1862 (N ) trọng lượng Đĩa tích dao J= 728,1.10 (kg.mm ) mơ men qn tính khối lượng dụng c ụ v ới đường tâm c Đĩa tích dao PC = 1467 (N)lực tác dụng lớn lên cần gạt trình thay dao Moomen đầu vào Mv = (Nm) N =539 W công suất lớn cần Vậy ta tra bảng chọn động cơ: GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hình 1- Bảng thơng số động Ta chọn động KY110AS0415-15 1.2.2 Xi lanh di chuyển đài dao Dựa vào thơng số đầu vào gồm hành trình xy lanh, đường kính piton, tra bảng catalogue hãng FESTO chọn xy lanh khí nén có tên DNG-32-250-PPV-A phù hợp với thông số kĩ thuật GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bảng Thông số pit tơng, xi lanh Tên kích thước Kích thước Đường kính xylanh D = 50(mm) Đường kính cần piston d = 20(mm) Hành trình xylanh – piston H = 250 (mm) Thời gian hết hành trình xylanh – piston T = 2(s) Áp suất khoang làm việc P = bar Áp suất khoang khí pa = 1,5 bar Lưu lượng qua van tiết lưu chiều Q1 = 14,72 l/ph Lưu lượng qua van tiết lưu chiều Q2 = 12,36 l/ph 1.2.3 Các thiết bị điều khiển khác + Để lập trình cho hệ thống, sử dụng cảm biến, có cảm biến quang thu – phát để nhận biết dao số 0, cảm biến công tắc hành trình, hoạt động cơng tắc để xác định vị trí mà tang dao di chuyển đến trục chuyển động đến GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hình 1- Các cảm biến hệ thống thay dao S1 Cảm biến hành trình đài dao bên trái (xy lanh 1) S2 Cảm biến hành trình đài dao bên phải (xy lanh 1) S3 Truc_chinh1 Cảm biến hành trình nhận biết vị trí ụ trục phía (vị trí an tồn) S4 Truc_chinh2 Cảm biến hành trình nhận biết vị trí ụ trục phía (vị trí thay dao) S5 Cảm biến hành trình xy lanh bên (đóng kẹp dao) S6 Cảm biến hành trình xy lanh bên (mở kẹp dao) S7 Cảm biến quang nhận biết dao số GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2.1 Xây dựng sơ đồ khối mơ hình tốn học cho mơ đun thay dao tự động 2.1.1.Khái niệm sơ đồ khối thuật toán Phương pháp dùng Sơ đồ khối mơ tả thuật tốn dùng theo sơ đồ mặt bước thuật toán.Sơ đồ khối có ưu điểm trực quan ,dễ bao quát Để mơ tả thuật tốn sơ đồ khối ta cần dựa vào nút sau : Hoạt động thuật toán theo lưu đồ nút đầu tiên.Sau thực thao tác kiểm tra điều kiện nút xử lý theo cung để đến nút khác.Quá trình thực thuật toán dừng gặp nút kết thúc hay nút cuối 10 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Từ thiết kế ,tính tồn hệ thống thay dao tự động ta thiết kế mơ hình 3D phần mềm SOLIDWORK với kích thước tính đồ án ta vẽ chi tiết lắp ghép với file lắp ráp hệ thống hệ thống thay dao tự động hình vẽ: Hình 3- Mơ đun thay dao Các file lắp mơ hình hóa 3D thiết kế môi trường Part phần mềm SOLIDWORK.Một số chi tiết thiết kế mơi trường Part hình vẽ sau: 28 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ - Tay kẹp trái, phải Hình 3- Tay kẹp trái phải Hình 3- cần gạt dao 29 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ - Tang chứa dao, động giá đỡ - Thân máy CNC,pittong silanh Hình 3- tang chưa dao động Hình 3- Xi lạch trục đỡ 30 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Từ chi tiết thiết kế mơi trường Part ta lắp tồn máy CNC môi trường Assembly SolidWorks ta file lắp tồn máy CNC hình vẽ : Hình 3- Hình vẽ hồn thiện 31 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 3.1.3 Mô hoạt động hệ thống thay dao tự động module SolidWorks Motion Dưới trình bày quy trình mơ trình lấy dao Motion Study phần mềm Solidworks,quy trình mơ thay dao trả dao làm tương tự: Bước 1: chuyển bị file lắp ghép chuyển trục Home sau chọn New Motion Study Hình 3- Mơ bước Bước : Tạo chuyển động quay đài dao đến vị trí dao cần lấy: Một cửa sổ tạo cuối hình bảng thuộc tính chuyển động Chúng ta kéo thời gian chọn 4s đài dao chuyển động quay tìm dao cần lấy Hình 3- Mơ ph 32 ỏng bước 2.1 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Chọn đĩa man,giữ chuột trái,kéo cho đĩa man quay đến dao cần lấy có trục trùng với hốc trục (nhìn theo hướng song song với trục chính),sau thả chuột Hình 3- Mơ bước 2.2 33 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bước : Tạo chuyển động tịnh tiến cụm đài dao Chọn giá đỡ động đài dao sau ẩn liên kết với giá đỡ cố định : Hình 3- 10 Mơ bước 3: tạo chuyển động tính tiến 34 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bước Tạo chuyển động trục từ vị trí Home vể vị trí trả dao lấy dao cần thay Hình 3- 11 Mô bước 35 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bước 5.Xuất video mơ Hình 3- 12 Xuất video mô 36 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 3.2 Lập trình điều khiển 3.2.1.Chọn ngơn ngữ lập trình điều khiển Hệ thống thay dao tự động điều khiển điều khiển qua Arduino Mega2560 với chương trình tự động Nên phải sử dụng ngơn ngữ lập trình để viết lên chương trình chạy Để trực quan, đơn giản, dễ hiểu em viết chương trình ngơn ngữ lập trình C sử phần mềm Arduino IDE để tiến hành viết chương trình 3.2.2.Chương trình điều khiển #include // Thư viện điều khiển servo #define S1 // Khai bao ten cac chan su dung #define S2 #define S3 #define S4 #define S5 #define S6 #define RL1 30 #define RL2 31 #define bt_stop 26 #define bt_start 27 // Khai báo đối tượng myservo dùng để điều khiển servo Servo myservo9,myservo10; float i=0,j=0,t; int vong_quay=5; //quay vong quay qua dao //////////////// int PinUp = 9;// Khai bao chân servo 37 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ int PinDao= 10; void PinMode(); void ha_dao(); void nang_dao (); void quay_dai_dao(); void Stop(); /////////////////////////// void setup() { PinMode(); // Setting cac chan chuc nang myservo9.attach(PinUp); // Cài đặt chức điều khiển servo cho chân servoPin myservo10.attach(PinDao); } /////////////////////////// void loop() /////////// Hàm { // KHI CO TIN HIEU THAY DAO ha_dao(); digitalWrite(RL1,HIGH);// Kich van cho dai dao di chuyen vao delay (4000); Stop(); if (digitalRead(S2)==LOW) // Dai dao di het hanh trinh { digitalWrite(RL2,HIGH); // Nhả dao trục chính- kich rơ le nhả tr ục delay(1000); 38 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ nang_dao(); } quay_dai_dao(); ha_dao(); delay(1000); digitalWrite(RL2,LOW); //kẹp dao vào delay(2000); Stop(); nang_dao(); delay(2000); digitalWrite(RL1,LOW); // Đưa đài dao phía bên trái- vị trí ban đầu delay (2000); // Ket thuc qua trinh thay dao } //Hàm Con void PinMode() // ĐỊnh nghĩa chân sử dụng { pinMode (S1,INPUT_PULLUP); pinMode (S2,INPUT_PULLUP); pinMode (S3,INPUT_PULLUP); pinMode (S4,INPUT_PULLUP); pinMode (S5,INPUT_PULLUP); pinMode (S6,INPUT_PULLUP); 39 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ pinMode (bt_stop,INPUT_PULLUP); pinMode (bt_start,INPUT_PULLUP); pinMode(RL1,OUTPUT); pinMode(RL2,OUTPUT); digitalWrite(RL1,LOW) ; // Trang thai tu nhien khong kich Role 1- Dai dao o tan cung ben trai digitalWrite(RL2,LOW); // Ụ trục kẹp dao } void ha_dao() // Hàm hạ trục xuống mặt phẳng thay dao { i=0; // khoi tao gia tri góc quay while (1) { delay(30); i=i+1; myservo9.write(i); Stop(); if (digitalRead (S4)== LOW) // cham cong tac hanh trinh hoac bam nut Stop may se dung break; } } void nang_dao () // Hàm nâng { while (1) { delay(30); 40 GVHD: TS.NGUYỄN THÀNH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ i=i-1; myservo9.write(i); Stop(); if (digitalRead (S3)== LOW||i==0) // Nếu chạm S3 giá trị góc quay break;} } void quay_dai_dao() // Hàm quay đài dao { t=360*vong_quay; // t la số góc quay for(int j=0;j
- Xem thêm -

Xem thêm: Tính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC, Tính toán thiết kế hệ thống điện cho hệ thống thay dao tự động trên máy CNC

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm