thiết kế dây chuyền tự động lắp ráp bút bi, chương 3 pptx

Chương 3:
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.