Bài giảng Tự động hoá quá trình sản xuất - ĐH Phạm Văn Đồng

UBND TỈNH QUẢNG NGÃI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG<br /> -------------------<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> <br /> TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ<br /> TRÌNH SẢN XUẤT<br /> DÀNH CHO BẬC ĐẠI HỌC TÍN CHỈ (30 tiết)<br /> Biên soạn: ThS.Trần Thanh Tùng<br /> <br /> Quảng Ngãi, tháng 5 năm 2014<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Tự động hóa quá trình sản xuất là xu hướng phát triển tất yếu trong giai đoạn hiện<br /> nay, tất cả các cải tiến, phát minh sáng chế trong kỹ thuật đều nhằm mục đích giải<br /> phóng con người khỏi sự tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất.<br /> Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các ngành khoa học về điều khiển,<br /> công nghệ thông tin, tự động hóa, thì việc áp dụng các thành tựu của các ngành vào<br /> việc cải tiến các máy móc, dây chuyền sản xuất để tăng khả năng tự động hóa là yêu<br /> cầu cấp thiết hiện nay đối với nền sản xuất trong nước cũng như trên thế giới. Bên cạnh<br /> đó, việc áp dụng tự động hóa quá trình sản xuất sẽ đem lại những lợi ích to lớn cho con<br /> người như: tăng năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản<br /> phẩm….<br /> Tự động hóa quá trình sản xuất là môn học nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư<br /> cơ khí ở các trường đại học kỹ thuật, môn học nhằm cung cấp cho người học những<br /> kiến thức cơ bản về các cơ cấu tự động hóa, hệ thống thiết bị chính của dây chuyền sản<br /> xuất tự động, các hệ thống sản xuất tự động hiện đại ngày nay đang được sử dụng.<br /> Bài giảng được biên soạn trên cơ sở tham khảo các tài liệu chuyên ngành tự động<br /> hóa trong nước và quốc tế, cập nhật những kiến thức mới về lĩnh vực tự động hóa được<br /> áp dụng trong thực tế. Ngoài ra, bài giảng dựa trên những hiệu chỉnh thiếu sót trước<br /> đây trong quá trình giảng dạy môn học này và trong các bài giảng trước. Bài giảng là<br /> tài liệu tham khảo chính cho sinh viên, giáo viên giảng dạy môn Tự động hóa quá trình<br /> sản xuất.<br /> Trong quá trình biên soạn bài giảng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Mọi<br /> phản hồi góp ý cho tác giả xin gửi về Bộ môn cơ khí - Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Đại Học Phạm Văn Đồng.<br /> <br /> Tác giả<br /> <br /> Chương 1<br /> CHƯƠNG 1<br /> TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT<br /> Sau khi học xong chương này sinh viên cần nắm được những nội dung sau:<br /> + Lịch sử và sự ra đời của tự động hóa quá trình sản xuất.<br /> + Các khái niệm cơ bản về tự động hóa và cách phân biệt các dạng tự động<br /> hóa, hiểu được tại sao cần phải tự động hóa sản xuất trình các ngành sản xuất, hiệu<br /> quả mang lại của việc tự động hóa quá trình sản xuất.<br /> + Cấu trúc cơ bản của một hệ thống sản xuất tự động gồm những thành phần<br /> chính nào.<br /> 1.1 Lịch sử phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất<br /> Tự động hóa theo tiếng Hy lạp có nghĩa là “ tự chuyển động ”. Ở đây chúng ta<br /> hiểu thuật ngữ tự động hóa là thực hiện quá trình sản xuất mà trong đó tất cả các tác<br /> động cần thiết để thực hiện nó, kể cả việc điều khiển quá trình được tiến hành<br /> không có sự tham gia của con người.<br /> Hiện nay tự động hóa đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất và<br /> trong công nghiệp người ta nói thế kỷ 21 này là thế kỷ của tự động hóa và điều<br /> khiển tự động .<br /> Nhưng nếu nhìn nhận kỹ nguồn gốc thì ta thấy TĐH có nguồn gốc từ cổ xưa.<br /> + Vào thế kỷ thứ nhất sau công nguyên, Heerron ở Ai Cập đã làm những màn<br /> múa rối với nhiều loại con rối tự động.<br /> + Đến thế kỷ 17-18 nhiều loại đồ chơi tự động và đồng hồ tự động đã xuất hiện.<br /> + Sau đó đến thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 trong giai đoạn cách mạng công nghiệp ở<br /> Châu Âu tự động hóa mới thâm nhập vào thực tế sản xuất.<br /> + Năm 1765 xuất hiện bộ điều chỉnh tự động mức trong nồi hơi của Pôndunnop<br /> + Năm 1784 bộ điều chỉnh tốc độ trong nồi hơi của Giôn Oát đã xuất hiện.<br /> + Năm 1798 Henry Nandsley ở nước Anh mới dùng vít-đai ốc để dịch bàn máy.<br /> + Năm 1873 Spender đã chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục phân phối<br /> với cam đĩa và cam thùng.<br /> Đến năm 1880 thì nhiều hãng trên thế giới như Pittler Ludwig Lowe (Đức),<br /> RSA (Anh) …đã chế tạo máy tiện tự động Rowvonve dùng phôi thép thanh. Sau đó<br /> xuất hiện máy tiện tự động tiện dọc định hình.<br /> <br /> Tự động hóa quá trình sản xuất<br /> <br /> 1<br /> <br /> Chương 1<br /> Vào đầu thế kỷ 20 bắt đầu có máy tự động nhiều trục chính máy tự động tổ<br /> hợp đường dây tự động liên kết mềm và liên kết cứng dùng trong sản xuất hàng loạt<br /> hàng khối. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của điều khiển học và các quy luật<br /> chung của quá trình điều khiển và truyền tin trong các hệ thống có tổ chức đã góp<br /> phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hóa các quá trình sản xuất<br /> vào công nghiệp.<br /> Trong những năm gần đây, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành<br /> rộng rãi tự động hóa trong sản xuất loạt nhỏ. Điều này phản ánh xu thế chung của<br /> một nền kinh tế thế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn và hàng khối sang sản xuất loạt<br /> nhỏ và hàng khối thay đổi.<br /> Nhờ những thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các lĩnh vực khoa học<br /> khác, ngành công nghiệp gia công cơ của thế giới trong những năm cuối của thế kỷ<br /> 20 đầu thế kỷ 21 đã có những thay đổi sâu sắc.<br /> 1.2 Các khái niệm tự động hóa<br /> Tự động hóa quá trình sản xuất là một công nghệ sản xuất sử dụng các hệ<br /> thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động và điều khiển quá trình sản xuất. Tự<br /> động hóa quá trình sản xuất chia ra làm hai mức:<br /> 1.2.1 Tự động hóa từng phần.<br /> Tự động hóa từng phần là tự động hóa từng nguyên công riêng biệt, ví dụ<br /> nguyên công trên các máy có điều khiển tự động các máy CNC.<br /> 1.2.2 Tự động hóa toàn phần.<br /> Tự động hóa toàn phần là tự động hóa quá trình gia công, kiểm tra lắp ráp nhờ<br /> các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing systems).<br /> Máy tự động là một cơ cấu tác động độc lập hoặc tổ hợp các cơ cấu có khả<br /> năng thực hiện tất cả các quá trình như tiếp nhận, truyền tải và sử dụng năng lượng<br /> mà không có sự tham gia trực tiếp của con người.<br /> Các thiết bị công nghệ tự động hiện đại được dùng để hình thành kích thước,<br /> hình dáng và tính chất của chi tiết đồng thời cũng có khẳ năng hình thành thông tin<br /> (chương trình gia công, kết quả kiểm tra kích thước của chi tiết v…v) Với sự tăng<br /> lên của mức độ tự động hóa vai trò của các quá trình thông tin trong sản xuất cũng<br /> <br /> Tự động hóa quá trình sản xuất<br /> <br /> 2<br /> <br /> Chương 1<br /> tăng theo đó chính là nguyên nhân tăng mức độ sử dụng máy tính để thiết kế và điều<br /> khiển sản xuất.<br /> Trong tự động hóa hoàn toàn thì công đoạn sản xuất, phân xưởng sản xuất và<br /> nhà máy sản xuất hoạt động như một khối thống nhất. Tự động hóa hoàn toàn có<br /> tính ưu việt trong điều kiện sản xuất phát triển ở trình độ cao trên cơ sở các phương<br /> pháp công nghệ tiên tiến và các phương pháp điều khiển có sự trợ giúp của máy<br /> tính.<br /> <br /> Hình 1.1: Mô hình hệ thống sản xuất linh hoạt<br /> 1.2.3 Dây chuyền sản xuất: Dây truyền là hệ thống các máy móc được lắp đặt<br /> cạnh nhau hoạt động độc lập với nhau, còn chi tiết gia công được chuyển từ máy<br /> này sang máy khác để thực hiện tất cả các nguyên công. Máy của dây chuyền về<br /> nguyên tắc thường là máy bán tự động, do đó việc cấp tháo phôi, vận chuyển phôi<br /> giữa các máy và kiểm tra chi tiết được thực hiện bằng tay.<br /> <br /> Hình 1.2: Mô hình một dây chuyền tự động<br /> Tự động hóa quá trình sản xuất<br /> <br /> 3<br /> <br />