Luận văn:Thiết kế dây chuyền tự động lắp ráp bút bi pot

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ
MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA
KHOA CƠ KHÍ









TP HCM
BK
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC


THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG LẮP
RÁP BÚT BI (TL 034)


SVTH : VƯƠNG QUỐC
MSSV : 20001882
SVTH :PHAN ĐÌNH QUANG
MSSV : 20001834
CBHD : Thầy TRẦN ĐẠI NGUYÊN
Thầy HUỲNH HỮU NGHỊ
BỘ MÔN : CAD/CAM/CNC

TP Hồ Chí Minh, 1 / 2005
M
M
U
U
Ï
Ï
C
C


L
L
U
U
Ï
Ï
C
C


Trang
LỜI NÓI ĐẦU. …………………………………………………………………………………………….…………………………………
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ , SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TỰ ĐỘNG
HOÁ TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY
1.1 Tình hình ngành cơ khí Việt Nam và triển vọng trong tương lai
1.1.1 Những nét cơ bản
1.2 Khái niệm về tự động hoá sản xuất

1.2.1 Đònh nghóa về tự động hoá
1.2.2 Các hình thức của tự động hoá
1.3 Sự phát triển của tự động hoá
1.4 Thiết kế sản phẩm cho lắp ráp tự động
1.4.1 Tìm hiểu về quá trình lắp ráp sản phẩm
1.4.2 Nguyên tắc ứng dụng trong thiết kế sản phẩm
1.5 Sự cần thiết phải có tự động hoá
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ SƠ LƯC VỀ CÁC LOẠI BÚT BI TRÊN THỊ TRƯỜNG
VÀ CÔNG NGHỆ LẮP RÁP CHÚNG
2.1 Nhu cầu sử dụng bút bi
2.2 Sự tiện lợi của bút bi so với bút máy
2.2.1 Bút máy
2.2.2 Bút bi
2.3 Thực trạng,xu hướng lắp ráp bút bi của các công ty hiện nay
2.4 Hệ thống lắp ráp
2.4.1 Lắp ráp bằng tay tại một vò trí
2.4.2 Dây chuyền lắp ráp bằng tay
2.4.3 Dây chuyền lắp ráp tự động
2.5 Sản phẩm
2.5.1 Giới thiệu sản phẩm trên thò trường
2.5.2 Hình ảnh sản phẩm có thể thực hiện quá trình lắp ráp
2.6 Qui trình chung để sản xuất bút bi
2.6.1 Công đoạn lắp ráp bút bi(TL-034)


Chương 3: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
3.1 Đưa ra phương án
3.1.1 Phướng án thứ 1
3.1.2 Phương án thứ 2
3.2 Kết luận nên chọn phương án

3.3 Yêu cầu kỹ thuật
Chương 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG , MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA DÂY CHUYỀN
4.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
4.1.1 Sơ đồ khối
4.1.2 Sơ đồ nguyên lý
4.2 Thiết kế sơ đồ động
4.3 Mô tả hoạt động của dây chuyền
Chương 5: PHÂN TÍCH KHÁI QUÁT DÂY CHUYỀN
5.1 Các phương pháp vận chuyển phôi
5.2 Cơ cấu cấp phôi
5.3 Cảm biến kiểm tra
5.4 Cơ cấu điều khiển
5.5 Bộ phận công tác
Chương 6: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN TRONG DÂY CHUYỀN
6.1 Hệ thống dẫn động
6.1.1 Cơ cấu di chuyển
6.1.1.1 Thiết kế bộ truyền xích từ trục cam đến đầu cơ cấu di chuyển
6.1.1.2 Thiết kế bộ truyền xích từ đầu đến cuối cơ cấu di chuyển
6.2 Tính toán thiết kế phễu rung động
Chương 7: TÍNH TOÁN ,THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT KHÁC TRONG DÂY
CHUYỀN
7.1 Cụm cấp cán
7.2 Cụm cấp ruột
7.3 Cụm cấp tảm
7.4 Cụm vặn tảm
Chương 8: HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN
8.1 Mô tả hoạt động của dây chuyền
8.2 Tính toán hệ thống cam
Chương 9: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ DÂY CHUYỀN
9.1 Hướng dẫn vận hành

9.2 Baûo trì

L
L
Ơ
Ơ
Ø
Ø
I
I


M
M
Ơ
Ơ
Û
Û


Đ
Đ
A
A
À
À
U
U


Nước ta hiện nay đang trong quá trình phát triển, nhu cầu về tự động

hoá trong hệ thống điều khiển là rất cần thiết. Mức độ tự động hoá ở nước ta
vẫn ở trình độ thấp chưa phát huy hết thế mạnh của nó. Chính vì lẽ đó mà
các sản phẩm làm ra đạt chất lượng kém và năng suất thấp, nhìn chung trình
độ tự động còn phụ thuộc nhiều vào sức người, chưa thấy được kết quả mà nó
đem lại. Đồng thời chúng ta cũng tìm hiểu nó một cách đúng đắn. Do đó ở
phần này ta sẽ biết được cách hoạt động, cách điều khiển, cách hoạt động
một cách khái quát mà cụ thể là dây chuyền lắp ráp bút bi tự động.





















L
L

Ơ
Ơ
Ø
Ø
I
I


C
C
A
A
Û
Û
M
M


Ơ
Ơ
N
N


Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn chế tạo
máy, bộ môn kỹ thuật đo lường đã tận tình dạy dỗ chúng em trong thời gian
qua, nhằm giúp chúng em có được kiến thức để có thể hoàn thành luận văn.
Đồng thời chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến thầy TRẦN ĐẠI NGUYÊN và
thầy HUỲNH HỮU NGHỊ đã tận tình giúp đỡ chúng em để hoàn thành luận
văn này. Nhưng do kiến thức còn hạn chế nên trong luận văn này có nhiều

thiếu xót, rất mong sự thông cảm của các thầy cô. Chúng em xin chân thành
cảm ơn.





















K
K
E
E
Á
Á
T

T


L
L
U
U
A
A
Ä
Ä
N
N


Sản xuất bút bi là một ngành công nghiệp được phát triển trên thới giới từ
rất lâu và nó ngày càng được phát triển mạnh mẽ, bởi nhu cầu ngày càng cao và
đa dạng. Ở Việt Nam, công nghệ lắp ráp bút bi tự động trong những năm gần đây
được nhà nước chú trọng và đầu tư rất nhiều càng cho thấy được tầm quan trọng
của nó. Ngày càng có nhiều dự án đang xây dựng và chuẩn bò xây dựng. Chính vì
thế trong tương lai gần Việt Nam sẽ ngày càng phát triển trong ngành sản xuất bút
bi, đáp ứng được nhu cầu thò trường trong nước và hướng ra xuất khẩu.
Nội dung của đề tài là : THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN LẮP RÁP TỰ ĐỘNG
BÚT BI (TL034) NĂNG SUẤT 50 SẢN PHẨM/ PHÚT. Bao tất cả các công đoạn
của qui trình sản xuất. Do đó, đòi hỏi phải đảm bảo được nhiều vấn đề trong tính
hợp lí từ công đoạn bắt đầu đến vấn đề đảm bảo vệ sinh môi trường. Từ đó, mang
lại sự hiệu quả trong sản xuất và mang tính kinh tế cao.
Phần nội dung của đề tài tập trung chủ yếu vào việc đưa ra phương án thiết
kế, từ đó lựa chọn, tính toán để đưa ra phương án thiết kế hợp lí nhất, hiệu quả
nhất.

Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai
sót trong thiết kế cũng như trong cách trình bày. Rất mong sự chỉ bảo, hướng dẩn
thêm của quý thầy cô.















TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Trung Thực, Tự động hoá sản xuất, Khoa Cơ Khí-Bộ môn Chế Tạo
Máy-Trường ĐH Bách Khoa TPHCM
2. PTS. Đặng Văn Nghìn, Tự động hoá quá trình sản xuất, Trường ĐH Bách
Khoa TP. Hồ Chí Minh, 1991.
3. Đặng Thế Huy-Nguyễn Khắc Thường, Giáo trình nguyên lý máy, Nhà
xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội, 1982.
4. PGS. Trần Hữu Quế, Vẽ kó thuật cơ khí, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002.
5. Trònh Chất-Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí [1, 2],
Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Nội, 2001.
6. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy (Phần 1), Trường Đại học Bách
Khoa TP. HCM, 2001.

7. KS Lê Ngọc Cương, Hướng dẫn lắp ráp điện dân dụng-Sơ đồ đấu dây,
Nhà xuất bản thống kê 2003.
8. CODIFOR, người dòch TS. Phan Đình Huấn, Kỹ thuật khí nén [1,2,3],
Trung tâm Bảo Dưỡng Công Nghiệp, 2000.
















Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ ,SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY
Trước khi đi tìm hiểu về vấn đề chính trong chương này là khái niệm
về tự động hóa và sự phát triển của nó trong giai đoạn mới, ta xem sơ lược
về tình hình ngành cơ khí của nước nhà và sự phát triển của nó trong tương
lai để thấy rõ sự cần thiết phải có tự động hoá như thế nào? Việc áp dụng tự
động hoá cho các nhà máy, xí nghiệp trong việc lắp ráp các chi tiết với nhau
là cần thiết hay không ? Có được cái nhìn chung như thế,ta mới nắm vững,
hiểu rõ và phát huy hết tác dụng của nó và áp dụng một cách linh hoạt và
phù hợp với nền sản xuất nước nhà,từng bước cải tiến kỹ thuật, nâng cao

chất lượng sản phẩm.
1.1 Tình hình ngành cơ khí Việt Nam và triển vọng trong tương lai:
1.1.1 Những nét cơ bản về sự hình thành:
Bắt đầu từ năm 1956 có đònh hướng ở miền Bắc:
Nhà máy cơ khí trung, qui mô Hà Nội: Chế tạo máy công cụ.
Nhà máy cơ khí Cẩm Phả: Phục vụ khu mỏ Hòn Gai.
Nhà máy cơ khí xe lửa Gia Lâm. Nhà máy ô tô Trần Hưng Đạo, Hoà
Bình, Diesel Sông Công: Phục vụ giao thông vận tải và sức kéo cho nông
lâm nghiệp.
Các nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, Phà Rừng.
Một loạt các nhà máy qui mô 500tr/năm sản phẩm cơ khí phục vụ công
nghiệp đòa phương và chiến đấu tại chỗ.
Một loạt các nhà máy cơ khí quốc phòng và ngành.
• Những đặc điểm:
Qui mô nhỏ, và nhà máy có qui mô vừa, phục vụ nhu cầu bức thiết
trước mắt trong nước.
Sản xuất sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật không cao
Công nghệ và tổ chức khép kín từ tạo phôi đến lắp ráp thành phẩm.
Công nghệ và thiết bò lạc hậu, hơn 30 năm nay ít được đổi mới.
Hiên nay đang ở trình độ khoa học – công nghệ những năm 40 của thế
kỹ này
• Nhân lực:
Thợ bậc cao, từ bậc 6 trở lên: khoảng 7ngàn nhưng tuổi bình quân trên
40, có hạn chế
Đáng kể có 10 ngàn từ kỹ sư trở lên: Nhưng chưa phát huy tốt tiềm
năng. Tổng tài sản cố đònh toàn ngành khoảng 300 triệu USD là hết sức nhỏ
bé.
Hiện trạng ngành cơ khí thành phố Hồ Chí Minh
• Đặc điểm chung:
- Tiếp nhận từ một ngành cơ khí non yếu chỉ làm dòch vụ sửa

chữa và sản xuất một số phụ tùng đơn giản
- Từ sau năm 1975 chưa có một nhà máy cơ khí nào được đầu tư
thiết bò – công nghệ đồng bộ với một hướng sản xuất rõ rệt
ban đầu
- Vốn đầu tư thấp, thiết bò đầu tư lẻ tẻ nhưng lại cố tạo ra một
khả năng khép kín công nghệ nên lại càng non yếu về năng
lực sản xuất về trình độ công nghệ.
- Một vài năm gần đây một số xí nghiệp đã cố đổi mới công
nghệ- thiết bò nhưng rất chật vật trên nền cũ của mình
- Năng lực sản xuất
- Máy động lực và phụ tùng nông ngư nghiệp
- Phụ tùng đơn giản cho làm đất
- Thiết bò chế biến nông lâm sản, thực vật
- Lắp ráp ô tô xe máy
- Đóng xà lang và tàu nhỏ ven biển
- Thiết bò điện: động cơ, máy biến thế
- Cơ khí tiêu dùng: xe đạp, quạt điện, phụ tùng x e gắn máy …
- Giá trò tổng sản lượng 1996, là 200 tỷ đồng
- Năng suất lao động trung bình 40triệu /người /năm
• Qui mô và nhân lực:
- Nhỏ, chủ yếu là sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ
- Tổng tài sản cố đònh: trên 70tỷ rất bé.
- Tổng số công nhân sản xuất trên 3000. Trong đó có hơn 13000
công nhân bậc 4 trở lên.
- Trên 400 cán bộ kỹ thuật có trình độ kỹ sư trở lên, nhưng ít có
cơ hội được đào tạo lại thường xuyên theo sự phát triển của
khoa học – công nghệ
• Về khoa học và công nghệ
- Trong bối cảnh chung của cả nước: lạc hậu khoảng 50năm
- Đặc biệt yếu về các công nghệ vật liệu và tạo phôi

- Đáng chú ý la ømột số xí nghiệp quốc doanh và tư doanh đầu tư
nhập công nghệ thiết bò hiện đại trong khuôn mẫu. Tỷ trọng
thiết bò tiên tiến chỉ khoảng 15%.
- Vẫn còn thời kỳ cơ khí hoá.
• Tổng quát:
- Mặc dù hết sức năng động, tự vươn lên nhưng vẫn yếu kém về
năng lực sản xuất cả về qui mô và chất lượng sản phẩm.
- Còn khá xa trước nhiệm vụ trang thiết bò lại một phần cơ bản
cho các ngành kinh tế.
- Còn phân tán, tự phát thiếu đồng bộ và cần có qui hoạch chiến
lược tập trung đầu tư đi vào những trọng điểm. Có cơ cấu sản
phẩm đònh hướng hợp lý cho một trung tâm công nghiệp phía
nam.
- Tuy đội ngũ nhân lực khá và năng động nhưng còn thiếu khả
năng đào tạo tiếp cân một cách khoa học công nghệ tiên tiến.
Thành tựu khoa học – công nghệ tiên tiến của thế giới trong lónh vực
cơ khí:
Nhu cầu về một hình thái sản xuất linh hoạt:
Đặc điểm về thời đại về nhu cầu:
Đa dạng về mẫu mả, chủng loại.
Luôn thay đổi thò hiếu.
“ tuồi thọ “ của sản phẩm ngắn, có loại chỉ xuất hiện vài tháng là mất
hết thò trường. Nhà sản xuất đứng trước những biến động khó lường.
Đònh hướng về khoa học – công nghệ:
Trên cơ sở công nghệ tin học tạo ra một nền “ sản xuất linh hoạt” đáp
ứng sự biến động khôn lường của nhu cầu và khả năng cạnh tranh nhờ đổi
mới sản phẩm.
Hiệu quả đặc trưng quan trọng nhất của công nghê tin học là năng lực
giúp cho những ý tưởng của con người – dù có đa dạng và biến động cách
mấy – trở thành hiện thật một cách nhanh chóng nhất, ít tốn công sức nhất

Tự động hoá nhờ kỹ thuật – công nghệ tin học:
Dùng công cụ CAD: Giúp phân tích thiết kế, tính toán và thể hiện
nhanh, chính xác ; lưu trữ và thay đổi dễ dàng trong khi thiết kế các sản
phẩm. Khi dùng CAD cần hiểu đúng:
tường và những vấn đề thuộc về tư duy linh hoạt thì do người thực
hiện. Những công việc phân tích, so sánh, chọn lựa, tính toán theo một qui
luật xác đònh do máy tính thực hiện tự động
Máy tính thực hiện nhanh việc thể hiện thành bản vẽ 2 hoặc 3 chiều.
Mỗi lónh vực có từng loại CAD chuyên dùng thích hợp mới có sức
mạnh thực thụ cho người dùng.
Dùng công cụ CAM
Trên cơ sơ về dữ liệu về sản phẩm đã thiết kế nhờ CAD.
Với sự quyết đònh cách thức và qui trình gia công của nhà công nghệ.
Tạo ra các máy tính từ máy gia công CNC tự động thực hiện một cách
chính xác quá trình gia công.
Dùng công cụ CIM. Tích hợp các bộ phận của quá trình sản xuất từ
CAD, CAM kiềm tra chất lượng CAQC, kế hoạch sản xuất … Thành một hệ
thống được điều chỉnh nhờ máy tính.
Đònh hướng và khả năng ứng dụng khoa học – công nghệ tiên tiến và
cơ khí tại nước ta:
Đònh hướng về mục tiêu qui hoạch phát triển
Sở công nghiệp thành phố đã đưa ra “ Đònh hướng quy hoạch phát triển
ngành công nghiệp cơ khí Thành Phố thời kỳ 1996 –2000 và 2001 “
• Nội dung cơ bản:
Làm xương sống cho nền kinh tế: Sản xuất lại và trang bò lại cho mình
và các ngành kinh tế.
Đầu tư chiều sâu vào những khâu quyết đònh khả năng cạnh tranh của
sản phẩm.
Đi thẳng vào công nghệ tiên tiến một số lónh vực tạo ra sản phẩm có
chất lượng cao.

Chú trọng xây dựng trung tâm nghiên cứu – phát triển.
Qui hoạch và tổ chức lại ngành thành 4 khối lớn.
Đònh hướng các sản phẩm cơ bản.
Đầu tư chiều sâu cho 4 nhà máy.
Đònh hướng ứng dụng công nghệ tiên tiến
ng dụng CAD trong thiết kế cơ khí
Hiện tại chúng ta vẫn dùng phương pháp cổ truyền trong thiết kế. Chưa
sử dụng sự hỗ trở của máy tính và các phần mềm thích hợp. Vì vậy tiềm
năng sáng tạo của người thiết kế chưa phát huy hết tiềm năng về vẽ, tra
cứu, tính toán về thiết kế, ngay cả lúc thành phố HCM đã có nhiều nhu cầu
về thiết kế như: các thiết bò chế biến nông sản, hải sản, thiết bò phục vụ làm
đất thu hoạch trong nông nghiệp; các khuôn mẫu vừa đa dạng vừa luôn luôn
đổi mới, các sản phẩm cơ khí dân dụng.
Người Việt Nam hoàn toàn có khả năng tiếp thu và dùng các phần
mềm thích hợp ở nước ngoài phục vụ mục tiêu của mình. Người Việt Nam
còn có khả năng tận dụng những phần mềm thích hợp của nước ngoài kết
hợp với phần mềm tự xây dựng để phục vụ cho thiết kế cơ khí – chẳng hạn
phần mềm cơ khí BK –CAD của cán bộ khoa học cơ khí trường đại học
Bách Khoa TP.HCM ; Me CAD của trung tâm tin học IDEA của Hà Nội.
Tránh ngộ nhận cần hiểu rõ chức năng của các phần mềm CAD trên
thò trường để dùng khi thiết kế. Không phải CAD nào cũng dùng được cho
thiết kế.
ng dụng CAD trong công nghệ gia công cơ khí.
Hiện cần thiết cho gia công các loại khuôn phức tạp trên các máy công
cụ điều khiển số NC
Hiện có phần mềm CAD/CAM /CIMATRON 90 chuyên dùng, kết hợp
giữa mô hình hoá, tạo bản vẽ cần gia công với việc mô hình hoá, tạo bản vẽ
sản phẩm cần gia công với việc mô hình hoá quá trình gia công lập trình
điều khiển máy CNC và CIMATRON-90 có thể điều khiển quá trình của
công nghệ khoan, phay 2, 5 –5 toạ độ, công nghệ tiện, đột, dập theo đường

và công nghệ cắt bằng dây.
Chú ý đầu tư các công cụ thiết bò dùng trong công nghệ tạo mẫu để
năng cao hiệu quả của hệ thống CAD/CAM. Đầu tư máy công cụ điều khiển
số nhờ máy tính CNC.
Cần phân biệt máy công cụ NC và CNC. Năng lực của 2 loại khác
nhau rất nhiều. Chỉ có máy CNC mới dùng công nghệ CAD được và mới
thực sự hiệu quả.
Hiện tại có một cơ sở đã dùng máy này, đáng chú ý là doanh nghiệp tư
nhân lại đầu tư mạnh hơn doanh nghiệp nhà nước.
Cần lựa chọn công nghệ thích hợp của máy cho mặt hàng cụ thể của cơ
sở sản xuất.
Không quên đầu tư cho công việc tạo phôi và xử lý vật liệu, xử lý bề
mặt là khâu kém hiện nay ở TP_HCM
Muốn chất lượng sản phẩm cơ khí được năng cao, không thể thiếu sự
đóng góp đồng bộ các công nghệ truyền thống như gia công các dậng bánh
răng, các bề mặt có dạng có độ chính xác và độ bóng cao bằng công nghệ
mài, nghiền, đánh bóng …
Đào tạo nhân lực cho các công nghệ tiên tiến
• Đào tạo nhân công:
Đủ năng lực vận hành thiết bò tiên tiến, biết phát hiện những bất
thường để kòp xem xét.
• Đào tạo kỹ sư:
Hiểu nguyên lý hoạt động, chọn công nghệ thích hợp, nắm chắc các
phần mềm và thiết bò
Làm chủ, sử dụng các phần mềm và thiết bò để điều khiền và lập trình
một cách hiệu quả.
Có năng lực và công nghệ tốt để quyết đònh qui trình và thông số công
nghệ khi sử dụng CAM.
Khả năng bảo dưỡng thiết bò hiệu quả.
• Khả năng đào tạo trong nước.

Ngoài việc gửi tu nghiệp nước ngoài, hiện nay ở trong nước cũng có
một số cơ sở có năng lực đào tạo:
Viện máy công cụ tại Hà Nội, trường đại học BK HN
Trường đại học BKTP_HCM khoa Cơ Khí
Trung tâm Việt Đức trường đại học BKTp- HCM
Đang đầu tư trường Lý Tự Trọng
Có thể đào tạo công nhân
Kỹ thuật viên kỹ sư
Cần chú ý đào tạo nhân lực thực hành, dạng Kỹ Sư thực hành mà hiện
tại chúng ta rất cần nhưng các cơ sở đào tạo trong nước lại rất yếu trong việc
này.
• Quan tâm hơn nửa việc đào tạo nhân lực:
Không có con người đủ năng lực thì không tiếp thu và phát huy được
các công nghệ tiên tiên của thế giới dù có tiếp cận về.
Đầu tư trang thiết bò và công nghệ hiện đại, gửi đi đào tạo đội ngũ kỹ
thuật viên và giảng viên ( cho các cơ sở có chức năng đào tạo )
Nhà nước cũng nối tiếp các doanh nghiệp cùng góp cho việc đào tạo
nhân lực cho mình.
Các cơ sở đào tạo trong nước, trong thành phố nên liên kết để bổ sung
cho nhau trong đào tạo, đồng thời hợp tác với nước ngoài trên cơ sơ hai bên
cùng có lợi. Đó là một hiện thực ở một số cơ sở đào tạotrong nước đã làm
được.


Nhận xét: Nhìn chung với xu hướng chung của thế giới, ngành cơ khí nước
nhà cũng đã có sự phát triển vượt bậc trong việc áp dụng tự động hoá ở một
số bộ phận. Xong nó chỉ mang tính chất riêng lẽ, cục bộ chưa phát huy hết
khả năng của nó và sự phát triển thiếu đồng bộ đó cũng do nhiều nguyên
nhân khác gây ra. Do đó để nắm vững và áp dụng nó một cách đúng mức ta
lần lượt đi tìm hiểu về các vần đề sau để có cái nhìn chung về nó và phát

huy một cách hiệu quả nhất để đáp ứng nhu cầu xã hội ngày nay.
1.2 Khái niệm về tự động hoá sản xuất:
1.2.1 Đònh nghóa tự động hoá:
Là dùng năng lượng phi sinh vật ( cơ, điện, điện tử …) để thực hiện một
phần hay toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp
của con người.
Tự động hoá là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống
cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này
bao gồm:
• Những công cụ máy móc tự động.
• Máy móc lắp ráp tự động.
• Người Máy công nghiệp.
• Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động.
• Điều khiển có hồi tiếp và điều khiển quá trình bằng máy tính.
• Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra
quyết đònh để hỗ trợ các hoạt động sản xuất.
1.2.2 Các hình thức tự động hoá
- Tự động hoá cứng:
Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp )
cố đònh trên một cấu hình thiết bò. Các nguyên công trong dây chuyền này
thường đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy
vào một thiết bò làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trưng chính
của tự động hoá cứng là:
• Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bò thiết kế theo đơn đặt hàng.
• Năng suất máy cao.
• Tương đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản
phẩm.
- Tự động hoá lập trình:
Thiết bò sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự
các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.

Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chương trình, tức là một
tập lệnh được mã hoá để hệ thống có thể đọc và diễn dòch chúng.
Những chương trình mới có thể được chuẩn bò và nhập vào thiết bò để
tạo ra sản phẩm mới. Một vài đặc trưng của tự động hoá lập trình là:
+ Đầu tư cao cho những thiết bò có mục đích tổng quát
+ Năng suất tương đối thấp so với tự động hoá cứng.
+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi trong cấu hình sản phẩm.
+ Thích hợp nhất là cho sản xuất hàng loạt.
Tự động hoá linh hoạt là sự mở rộng của tự động hoá lập trình được.
Khái niệm của tự động hoá linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến
30 năm vừa qua. Và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển.
- Tự động hoá linh hoạt:
Là hệ thống tự động hoá có khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm (
hay bộ phận ) khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển
đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất
cho việc lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý ( công cụ đồ gá, máy
móc ). Hậu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất nhiều loại
sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt. Đặc trưng của tự động
hoá linh hoạt có thể tóm tắt như sau:
+ Đầu tư cao cho thiết bò.
+ Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau.
+ Tốc độ sản xuất trung bình.
+ Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế.
1.3 Sự phát triển của tự động hoá
Tự động hoá theo tiếng Hy Lạp có nghóa là: “ Tự chuyển động “ Ở đây
chúng ta hiểu thuật ngữ tự động hoá là thực hiện quá trình sản xuất mà trong
đó tất cả các tác động cần thiết để thực hiện nó, kể cả việc điều khiển quá
trình được tiến hành không có sự tham gia của con người.
Hiện nay tự động hoá được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế
quốc dân, vì thế mà người ta gọi thế kỹ 20 này là thế kỹ của tự hoá và điều

khiển tự động. Nhưng nếu rà theo lòch sử phát triển thì chúng ta thấy nó có
nguồn góc từ thời cổ xưa.
• Vào thế kỹ thứ nhất sau công nguyên. Heron ở Ai Cập đã làm những
màn múa rối với nhiều loại con rối tự động.
• Đến thế kỹ 17-18 nhiều loại đồ chơi tự động và đồng hồ tự động đã
xuất hiện.
• Sau đó đến thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 trong giai đoạn cách mạng công
nghiệp ở châu âu tự động hoá mới xâm nhập vào thực tế sản xuất.
• Năm 1765 xuất hiện bộ điều chỉnh tự động mức nước trong nồi hơi
của Pondunóp
• Năm 784 bộ điều chỉnh tốc độ trong nồi hơi của Johnoát đã xuất hiện.
• Giai đoạn phát triển này của tự động hoá đã đóng vai trò quan trọng
trong khoa học kỹ thuật, thúc đẩy việc tự động hoá quá trình sản xuất
trong chế tạo máy. Trong quá trình lao động con người đã bắt đầu cải
tiến công cụ thô sơ thành những máy đơn giản chẳng hạn máy tiện gỗ
đặc trưng. Dần dần người ta tiến hành cơ khí hoá, thay lực đặc trưng
bằng động cơ, thay tay người cầm dao tiện bằng bàn dao chạy theo
sống trượt của máy. Tiếp tục bổ sung các bộ phận cơ khí hoá khác,
thêm và cải tiến dần các cơ cấu điều khiển, càng ngày máy càng thay
đổi và càng tiến bộ và trở thành máy bán tự động, rồi tự động.
• Năm 1712 thợ cơ khí người Nga NARTOP đã thiết kế máy tiện chép
hình để tiện các chi tiết đònh hình. Việc chép hình theo mẫu được tiến
hành tự động, chuyển động dọc của bàn dao là do bánh răng – thanh
răng thực hiện. Và đến năm 1798 Henry Nandsley ở nước Anh mới
dùng vít – Đai óc để dòch bàn máy.
• Năm 1873 Spender đã chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục
phân phối với cam đóa và cam thùng.
• Đến năm 1880 thì nhiều hãng trên thế giới như: Pittler, ludwig, lowe(
đức ), RSA( Anh ) … Đã chế tạo máy tiện tự động Rơvonve dùng phôi
thép thanh. Sau đó xuất hiện máy tiện tự động tiên dọc đònh hình.

• Vào đầu thế kỉ 20 bắt đầu có máy tự động nhiều trục chính, máy tự
động tổ hợp và đường dây tự động.
Ngày nay nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đường dây tự
động phân xưởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm
hàng loạt lớn, hàng khối như vòng bi, pittong, chốt ắc …
Để áp dụng tự động hoá vào điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và sản
xuất đơn chiếc khi mà số lượng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại lại nhiều,
người ta đã dùng máy điều khiển theo chương trình số. Máy này cho phép
điều chỉnh máy nhanh khi chuyển sang gia công loạt chi tiết khác. Bước
phát triển tiếp theo là sự xuất hiện của trung tâm gia công mà đặc điểm của
nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công.
Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có
khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt. Ưu điểm nổi bật của nó là
hệ số sử dụng thiết bò cao ( 85%), năng suất cao và tính linh hoạt rất cao. Nó
được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô,
máy kéo và công nghiệp hàng không… Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có
thể áp dụng tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự
động chi tiết, thiết kế tự động qui trình công nghệ, thiết kế tự động chương
trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất
lượng sản phẩm …Đây là hình thức tự động hoá tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả
kinh tế rất lớn.
Sau khi đã tìm hiểu nó một cách kỹ lưỡng kết hợp để thiết kế sản phẩm
cho rắp ráp đó cũng là vấn đề cũng quan trọng vì trước khi thiết kế một dây
chuyền sản xuất nào đó người thiết kế phải nắm rõ sản phẩm và các thuộc
tính của nó, ưu điểm như thế nào, kết cấu ra làm sao để việc tự động hoá
sản phẩm được dễ dàng. Do đó ta đi xem xét vấn đề thiết kế sản phẩm cho
rắp ráp tự động.
1.4 Thiết kế sản phẩm cho lắp ráp tự động.
Lắp ráp là nối hai hoặc nhiều bộ phận với nhau để tạo nên một đối
tượng mới.

Đối tượng mới này gọi là cụm lắp ráp, đơn vò lắp ráp hay một tên nào
đó tương tự
1.4.1 Tìm hiểu về quá trình lắp ráp sản phẩm
Một trong những trở ngại trong lắp ráp tự động là đã có nhiều phương
pháp lắp ráp truyền thống mô tả ở trên được phát triển khi mà con người là
phương tiện duy nhất để lắp ráp một sản phẩm. Nhiều phương pháp kẹp
chặt cơ khí thường dùng trong công nghiệp ngày nay yêu cầu phài có những
khả năng cảm nhận và hoạt động như con người. Ví dụ, chúng ta hãy xem
xét việc sử dụng một đinh vít, một vòng đệm và một đai ốc để siết chặt hai
miếng kim loại trên phần lắp ráp vỏ máy. Thao tác kiểu này thường được
làm bằng tay trong một tế bào lắp ráp hoặc dây chuyền lắp ráp.
Việc lắp các phần tử trên và việc vặn bằng tay có thể dễ dàng thực
hiện bằng tay, vì con người là một cái máy cực kỳ khéo léo và thông minh.
Tuy nhiên nếu việc này mà tự động hoá thì thật không đơn giản chút nào.
Cái khó nhất là cho đinh ốc vào lỗ ghép hai phần tử, mà đôi khi các lỗ trên
mỗi phần tử chưa chắc đã trùng nhau. Khi lắp bằng tay người lắp có thể
trông thấy được và canh lại vò trí cho khớp, còn khi lắp bằng máy thì việc
này không thể làm được. Khó khăn nữa là sau khi lắp được đinh vít vào lỗ
rồi thì phải lắp vòng đệm và đai ốc.
Người thợ một tay giữ đinh ốc, một tay giữ con tán xoay nhẹ cho con
tán ăn khớp với đinh ốc. Còn đối với máy tự động thì việc này rất khó thực
hiện. Việc vặn chặt ren là việc cuối cùng thì máy có thể làm việc không
khó khăn gì. Chính vì những khó khăn trên khâu lắp ráp các mối lắp ren là
khó tự động hoá nhất. Khâu này thường phải dùng đến con người để lắp sơ
bộ trước sau đó máy sẽ thực hiện việc kẹp chặt. Giá cao của lao động chân
tay dẫn đến phải việc tìm kiếm các công nghệ thích hợp và thiết kế các thiết
bò tự động lắp ráp hoàn hảo.
Sau đây là những chỉ dẫn và những nguyên tắc có thể ứng dụng trong
thiết kế sản phẩm để việc lắp ráp tự động thực hiện dễ dàng.
1.4.2 Nguyên tắc ứng dụng trong thiết kế sản phẩm

• Giảm số lượng khâu lắp ráp:
Nguyên tắc này có thể triển khai trong quá trình thiết kế bằng cách
kết hợp nhiều chức năng trong cùng một chi tiết nào đó mà trước đây phải
do nhiều chi tiết ghép lại. Việc sử dụng các chi tiết từ chất dẽo là một ví dụ
về nguyên tắc này. Những hình dạng khá phức tạp của một miếng Plastic có
thể thay thế cho một vài chi tiết kim loại, mặc dù vật liệu Plastic có thể đắt
hơn nhưng thời gian tiết kiệm được trong quá trình lắp ráp đã chứngminh nó
có thể thay thế được trong nhiều trường hợp
• Sử dụng kết cấu tổ hợp:
Trong lắp ráp tự động, sự gia tăng số lượng của những bước lắp ráp
riêng lẻ đưa đến kết quả là gia tăng thời gian ngừng máy trong hệ thống.
Reley cho rằng một thiết kế sản phẩm phải có tính tổ hợp, mỗi tổ hợp chỉ
gồm cỡ 11, 12 chi tiết được lắp với nhau trên một hệ thống lắp ráp đơn.
Tương tự, các cụm lắp phải được bố trí chi tiết xung quanh cơ sở để lắp
những chi tiết khác vào.
• Giảm mối ghép ren cần thiết.
Thay vì sử dụng những đinh vít và vòng đệm, đai ốc riêng lẻ, và những
mối ghép tương tự, thiết kế những cơ cấu kẹp chặt ngay trên chi tiết, và
không chỉ kẹp từng cái một mà đồng thời nhiều cái.
• Giảm sự cần thiết phải xử lý đồng thời nhiều linh kiện
Thực tế sử dụng các máy lắp ráp tự động cho thấy là phân chia các
nguyên công tại nhiều vò trí khác nhau thì tốt hơn là lắp chung tại một chỗ.
• Hạn chế số phương lắp ráp cần thiết
Nguyên lý đơn giản này có nghóa là số phương lắp linh kiện mới phải
giảm tới mức tối thiểu.
Nếu tất cả những linh kiện mà được lắp ráp theo phương thẳng đứng từ
trên xuống thì tuyệt vời nhất. Đương nhiên việc này chỉ có thể giải quyết
khi thiết kế sản phẩm.
• Đòi hỏi linh kiện có chất lượng tốt.
Chất lương cao của hệ thống lăp ráp tự động đòi hỏi những linh kiện

lắp ráp tại mỗi vò trí phải có chất lương tốt. Những linh kiện có chất lương
kém là nguyên nhân gâyra ách tắc trong cơ cấu nạp phôi dẫn đến việc máy
ngừng hoạt động trong hệ thống tự động .
• Sử dụng các cụm cấp phôi.
Đây là một thuật ngữ để gọi những thiết bò có khả năng đònh ví chi tiết,
tách phôi và nạp phôi vào vò trí lắp ráp. Một trong những chi phí chủ yếu khi
phát triển các hệ thống lắp ráp tự động là mất thời gian cho việc thiết kế
các cụm cấp phôi tự động. Người thiết kế sản phẩm chòu trách nhiệm đảm
hình dáng hình học và những phần tử của các phần tử lắp ráp để việc lắp
ráp được dễ dàng hơn.
Dây chuyền lắp ráp theo đường thẳng gồm một loạt những vò trí tự
động được đặt dọc theo hệ thống vận chuyển theo đường thẳng. Đó là một
biến thể tự động hoá của những dây chuyền lắp ráp bằng tay. Hệ thống vận
chuyển gián đoạn, không đồng bộ.

Nhận xét do đó nhu cầu tự động hoá là rất lớn. Nó góp phần năng cao nâng
suất, giảm tải công việc cho người công nhân.

1.5 Sự cần thiết phải có tự động hoá.
Các công ty hỡ trợ các dự án về vấn đề tự động hoá và CIM vì nhiều
lý do khác nhau. Một số lý do quan trọng gồm:
• Năng cao nâng suất:
Tự động hoá các quá trình hoạt động sản xuất hứa hẹn việc tăng năng
suất lao động. Điều này có nghóa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao
hơn ( đầu ra trên giờ ) so với hoạt động bằng tay tương ứng.
• Chi phí nhân công cao:
Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công
nhân không ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bò tự
động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao
của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người

bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự
động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vò sản phẩm thấp hơn.
• Sự thiếu lao động:
Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao
động. Chẳng hạn như Tây Đức đã bò ép buộc phải nhập khẩu lao động để
làm tăng nguồn cung cấp lao động của mình.
Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sự phát triển của tự động hoá
• Xu hướng dòch chuyển của lao động về thành phần dòch
vụ:
Xu hướng này đặc biệt thònh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động
được thuê trong sản xuất 20%. Năm 1947, nó vào khoảng 30%. Trước năm
2000, ước lượng làđạt con số khoảng 2%. Chắc chắn là tự động hoá sản
xuất đã tạo ra sự dòch chuyển này. Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội,
đoàn thể chòu trách nhiệm cho xu hướng này. Sự phát triển của lực lượng
lao động văn phòng được thuê được chính phủ liên bang, tiểu bang và đòa
phương đã tiêu thụ một phần lao động mà đáng lẽ đã phải tiêu thụ ở khu
vực sản xuất. Ngoài ra, còn có xu hướng xem công việc là tẻ nhạt, không có
ý nghóa là bẩn thỉu. Quan điểm này đã khiến cho mọi người tìm kiếm việc
làm trong thành phần dòch vụ của nền kinh tế. ( Chính phủ, bảo hiểm, dòch
vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …)
• Sự an toàn:
Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy
từ vò trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn
hơn. Sư an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia
với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp ( 1970). Nó cũng
là sự tự động hoá.
• Giá nguyên vật liệu cao:
Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật
một cách hiệu quả hơn. Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của
tự động hoá.

• Nâng cao chất lượng sản phẩm:
Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so
với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác
đối với các tiêu chuẩn chất lượng.
• Rút ngắn thời gian sản xuất:
Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt
hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm. Điều này tạo cho người
có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dòch vụ khách hàng tốt hơn.
• Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất:
Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho
nhà sản xuất vì nó giữ chặt vốn lại. Hàng tồn kho khi đang sản xuất không
có giá trò. Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm. Tương
tự như nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong
sản xuất. Tự động hoá có xu hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút
ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xưởng
• Nếu không tự động hoá sẽ phải trả giá đắt:
Tự động hoá nhà máy sản xuất sẽ có một ưu thế cạnh tranh quan
trọng. Thuận lợi này không thể phơi bày được dưới hình thức uỷ thác của
công ty. Ưu điểm của tự động hoá thường được thấy một cách bất ngờ và
không lường trứơc, thí dụ như hàng chất lượng cao, bán hàng nhiều hơn
quan hệ lao động tốt hơn. Công ty mà không tự động dễ thấy mình bò bất lợi
với khách hàng, nhân viên của họ và xã hội công cộng.
Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự
động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phươngpháp sản
xuất bằng tay.
Nhận xét: ta thấy để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời
tăng năng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu
phải xảy ra.