các quá trình gia công

1
CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG
PGS.TS. Nguyễn Văn Dự
Thai Nguyen University of Technology
(© Fundamentals of Modern Manufacturing; Materials, Processes and Systems,
by M. P. Groover)
Chương 1. GIỚI THIỆU
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất
2
Thai Nguyen University of Technology – 2014
3
2
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
1. Gia công là gì?
Khái niệm gia công
Gia công hiện đại
4
Thai Nguyen University of Technology – 2014

1. “Gia công” là gì

The word manufacture is derived from two Latin
words manus (hand) and factus (make); the
combination means “made by hand” – Chế tạo bằng
tay (Nhân tạo);

Manufacturing is the production of goods for use or
sale using labor and machines, tools, chemical and
biological processing, or formulation.

“Chế tạo”/ “Gia công?” là quá trình tạo ra sản phẩm,
sử dụng sức lao động; máy móc; công cụ; xử lý hóa
học, sinh học hay tạo hình.
5
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công & Công nghệ

Gia công là một quá trình công nghệ:

Tác động của quá trình vật lý/ hóa học làm thay đổi hình
dáng/ tính chất/ tình trạng của vật liệu (phôi), biến chúng
thành sản phẩm.

Gia công là một chuỗi các tác động công nghệ
6
Hình 1.1.
Gia công
Gồm
Chuỗi

Các
Tác động
Công
nghệ
3
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công và kinh tế

Gia công làm tăng giá trị kinh tế cho vật liệu (phôi) ban
đầu;
7
Hình 1.1 (b) Gia công với vai trò như một quá trình kinh tế
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công hiện đại

Được thực hiện một cách Cơ khí hóa và Tự động hóa,
do con người quản lý, điều khiển.

Quan tâm đến 3 yếu tố:

Vật liệu

Quá trình

Hệ thống
8
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?

2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất
9
4
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
2. Vai trò của gia công
Gia công hiện thực hóa công nghệ
Gia công làm tăng giá trị kinh tế
10
Thai Nguyen University of Technology – 2014
2. Vai trò của gia công

Hiện thực hóa công nghệ

Công nghệ <Technology>:

Áp dụng tiến bộ khoa học, kỹ thuật nhằm cung cấp sản phẩm
chất lượng cao, làm cuộc sống tốt đẹp, tiện nghi hơn.

Gia công là quá trình làm cho công nghệ mới trở thành hiện
thực;


Sản phẩm công nghệ cao không thể có nếu không thể gia
công, chế tạo ra chúng (!)

Làm giàu

Mang lại thu nhập cho nền kinh tế
11
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất
12
5
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
3. Gia công và Sản xuất
Khái niệm, ảnh hưởng tương tác
Sản lượng sản xuất
Mức độ biến động của sản phẩm
13
Thai Nguyen University of Technology – 2014

3. Gia công và sản xuất

Phân biệt:

Gia công (Manufacturing): QUÁ TRÌNH tác động TRỰC
TIẾP lên vật liệu để tạo ra SẢN PHẨM. Quan tâm đến các
hành động, tiến trình (sequence).

Sản xuất (Production): QUÁ TRÌNH hoạt động tạo ra sản
phẩm từ các nguyên liệu khác nhau. Quan tâm đến quá
trình, tổ chức, kế hoạch.

Ví dụ:

Gia công (chế tạo) vỏ điện thoại, gia công vỏ xe ô tô;

Sản xuất bánh mì, sản xuất gạo, sản xuất ô tô.

Sản lượng sản xuất, tính ổn định của sản xuất: ảnh
hưởng đến cách tổ chức, cách thức gia công (???)
14
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Sản lượng sản xuất

Thuật ngữ “Production Quantity, Q”

Sản lượng hàng năm của một cơ sở sản xuất
 Loạt nhỏ: 1 – 100 sản phẩm;

Loạt vừa: 100 – 10.000 sản phẩm


Loạt lớn: 10.000 – hàng triệu sản phẩm

Có ảnh hưởng lớn đến tổ chức, trang thiết bị, vận hành
và quản lý sản xuất
15
6
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Mức độ biến động sản phẩm

Thuật ngữ “Product Variety, P”

Mức độ sai khác kiểu dáng, chủng loại sản phẩm trong
kế hoạch sản xuất

Số lượng kiểu, loại sản phẩm NHIỀU  Mức độ biến
động LỚN.

Ví dụ liên hệ P-Q:

1 công ty chỉ sản xuất 2 loại găng tay, mỗi loại sản lượng 5
triệu đôi găng tay/ năm. Công ty có P nhỏ, Q lớn.

Hãng Boing sản xuất vài ba máy bay mỗi năm (Q nhỏ);
chủng loại chi tiết RẤT đa dạng (P lớn).
16
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Quan hệ P- Q
17
Thai Nguyen University of Technology – 2014

Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất
18
7
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
4. Vật liệu gia công
Các loại vật liệu đượ c gia công trong chế tạo cơ khí: Kim loại,
Gốm, Chất dẻo
19
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Vật liệu được gia công

Hầu hết các vật liệu kỹ thuật được xếp vào một trong 3
nhóm:

Kim loại (Metals)

Gốm (Ceramics)


Chất dẻo (Polymers)

Composites

Các vật liệu khác nhau về CƠ TÍNH, HÓA TÍNH, LÝ
TÍNH

Đặc tính khác nhau của vật liệu dẫn đến cách thức gia
công chúng KHÁC NHAU.
20
Thai Nguyen University of Technology – 2014
4.1. Kim loại

Kim loại nguyên chất (Gọi tắt là kim loại) và Hợp kim

Hợp kim: Hợp chất của một hay nhiều kim loại với một
số chất khác

Sắt và Hợp kim đen - Các hợp kim chứa sắt, 75% sản
lượng kim loại.

Thép: Fe+C; C = 0,02 ÷ 2%;

Gang: Fe+C; C = 2 ÷ 4%

Kim loại và Hợp kim màu - Các hợp kim của các kim
loại khác: Al, Cu, Cr, Mn, Zn, Ti, W …
21
8
Thai Nguyen University of Technology – 2014

4.2. Gốm (Ceramics)

Hợp chất của kim loại với các
vật liệu tinh thể vô cơ
 Cứng, dòn, chịu mài mòn, chịu
nhiệt, chịu axit, kiềm.
22
Thai Nguyen University of Technology – 2014
4.3. Chất dẻo (Polymers)

Hợp chất cao phân tử –
các nguyên tử dùng
chung electron, tạo thành
phân tử lớn;

Bị biến dạng khi chịu tác
động của nhiệt, áp
suất; giữ được biến
dạng khi hết tác động;

Bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều
màu sắc (đẹp)
23
Thai Nguyen University of Technology – 2014
4.4. Composites

Tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau; tính năng
hơn hẳn các vật liệu ban đầu
24
9

Thai Nguyen University of Technology – 2014
25
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất
26
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
5. Các quá trình gia công
27
10
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Tóm tắt

Quá trình tạo ra sản phẩm gồm 2 giai đoạn chính:

Gia công chế tạo

Từng bước hoàn thiện chi tiết để hình thành sản phẩm;
 Sau mỗi bước, sản phẩm thay đổi hình dạng, kích thước, tính

chất theo ý đồ gia công.

Gia công lắp ráp

Ghép nối hai hay nhiều chi tiết đã chế tạo hoàn chỉnh để hình
thành máy hay bộ phận máy.
28
Thai Nguyen University of Technology – 2014
29
Gia công
Chế tạo
Tạo hình
Hóa ran
Thiêu, ép
Gia công biến dạng
Gia công cat gọt
Cải thiện tính chất
Xử lý nhiệt
Xử lý bề mặt
Làm sạch, xử lý
Phun phủ
Lap ráp
Lap cố định
Hàn
Đinh tán
Lap tháo đượ c
Ren
Then
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công chế tạo


Tạo hình

Biến đổi hình dạng đối
tượng gia công

Cải thiện tính chất

Nâng cao tính chất lý học
của đối tượng, không thay
đổi hình dạng đối tượng

Xử lý bề mặt

Làm sạch, tăng bền, phun
phủ, mạ … lớp bề mặt bên
ngoài đối tượng gia công
30
11
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Tạo hình
1.
Hóa rắn (
Solidification processes):
Phôi liệu (Input)
ở trạng thái lỏng  Sản phẩm rắn
2.
Thiêu, ép: (Particulate processing): Phôi liệu dạng
hạt, bột.
3.

Gia công biến dạng (Deformation processes) Tạo
hình bằng cách gây biến dạng vật liệu
4.
Gia công cắt gọt (Material removal processes) –
Cắt bỏ một phần vật liệu để tạo hình
31
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công hóa rắn

Phôi liệu được nung đến trạng thái chảy lỏng  tạo
hình theo khuôn

Ví dụ: Đúc kim loại, Ép nhựa
32
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Thiêu, ép

Phôi liệu (Kim loại, gốm) ở dạng hạt

Gồm 2 giai đoạn: Ép  Nung đến trạng thái chảy dẻo
(Sintering)  các hạt dính vào nhau
33
12
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công biến dạng (Gia công áp lực)

Tác động lực lên phôi liệu gây biến dạng dẻo  tạo
hình

Ví dụ: Dập khuôn (a); Kéo (b)

34
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công cắt gọt

Cắt bỏ vật liệu thừa thành hình dạng mong muốn
 Ví dụ: Tiện (a); Khoan (b); Phay (c) …
35
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Máy, thiết bị gia công

Quá trình gia công thường được thực hiện bằng máy
(machines), dụng cụ (tools) gia công và con người;

Máy móc:

Máy cắt gọt (Machine tools);

Máy rèn, máy dập, máy hàn … - tên máy theo chức năng

Dụng cụ:

Công dụng chung: dao tiện, dao phay, đá mài…

Công dụng riêng: chuyên dụng gia công một loại sản
phẩm
36
13
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Một số thiết bị, dụng cụ
37

Thai Nguyen University of Technology – 2014
Lãng phí trong gia công cắt gọt

Thực trạng: Cắt bỏ phần vật liệu thừa  gây lãng phí
vật liệu, công sức

Mong muốn: Gia công không phoi (đúc, ép, thiêu
kết…) ít lãng phí hơn.

Giải pháp:

Tạo hình sản phẩm chính xác bằng gia công không phoi;

Tạo hình phôi ít sai lệch nhất so với sản phẩm cuối cùng
 hạn chế gia công cắt gọt
38
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Nội dung chính
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.
Hệ thống sản xuất

39
14
Nguyễn Văn Dự – Thai Nguyen University of Technology – 01.2014
6. Hệ thống sản xuất
40
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Khái quát

Hệ thống sản xuất bao gồm: Con người, thiết bị và hệ
thống chức năng phục vụ cho việc tổ chức gia công.

Hệ thống bao gồm 2 yếu tố chính yếu:
1.
Trang thiết bị gia công

Máy móc, thiết bị

Cách bố trí, dây chuyền
2.
Hoạt động hỗ trợ gia công

Kỹ thuật gia công

Kế hoạch, quản lý gia công
 Quản lý chất lượng
41
Thai Nguyen University of Technology – 2014
6.1. Trang thiết bị gia công (Facilities)

Bao gồm: Máy móc, dụng cụ, đồ gá, xưởng phục vụ gia

công

Các trang thiết bị tác động trực tiếp lên chi tiết gia
công

Cách bố trí các trang thiết bị để phù hợp với cách thức,
loại hình sản xuất, gọi là bố trí nhà xưởng (plan layout).

Nhóm các trang thiết bị đã được bố trí gọi là “hệ thống
gia công” – Manufacturing system.
42
15
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Bố trí xưởng tùy thuộc sản lượng

Sản lượng và loại hình sản xuất:

Loạt nhỏ, đơn chiếc: 1-100 SP:

Sản phẩm nhỏ: Xưởng sản xuất (Job shop);
 Sản phẩm lớn:

Xưởng theo sản phẩm (Fixed position layout)

Xưởng tiến trình (Process layout)

Loạt vừa: 100 – 10.000 SP

Sản xuất theo đợt (Batch production)


Nhóm thiết bị (cellular manufacturing)

Loạt lớn, hàng khối (High/ mass production): > 10.000 SP

Sản xuất theo lô (quantity production)

Dây chuyền (Flow line production)
43
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Bố trí gia công loạt nhỏ 1 – Job shop

Một sản phẩm được chế tạo
hoàn chỉnh trong 1 xưởng

Nhiều loại máy trong xưởng;

Máy vạn năng

Công nhân lành nghề

Sản phẩm đa dạng

Sản phẩm không quá nặng,
cồng kềnh

Thuật ngữ: job production,
jobbing, one-off production
44
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Bố trí gia công loạt nhỏ 2 -

Fixed position layout

Sản phẩm cố định suốt quá
trình được chế tạo

Mang thiết bị, con người đến
làm việc tại nơi đặt thiết bị

Ví dụ: máy bay, tàu thủy, đầu
máy xe lửa…
45
16
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Bố trí gia công loạt nhỏ – xưởng tiến trình

Các chi tiết của các sản phẩm cồng
kềnh được gia công tại các xưởng
tiến trình (
Process layout
)

Các máy cùng loại được bố trí
thành cụm, theo chức năng
(function)

Các chi tiết luân chuyển từng loạt
giữa các cụm theo tiến trình công
nghệ

Tiến trình mềm dẻo cho các loại chi

tiết khác nhau

Đáp ứng được sự biến động lớn về
loại sản phẩm
46
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công loạt vừa (Batch production)

Máy/ thiết bị A gia công
số lượng nhỏ chi tiết 
chuyển sang thiết bị B.

Thay đổi đồ gá, dao…
trên thiết bị A, tiếp nhận
số lượng nhỏ chi tiết loại
khác. Gia công xong
chuyển số chi tiết đó sang
B hoặc C tùy yêu cầu.

Thiết bị thường bố trí theo
kiểu Process-layout.
47
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Gia công loạt vừa (Batch production)
48
17
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Loạt vừa – Cellular manufacturing

Thiết bị được bố trí

thành từng cụm/
khu vực (Cell)
 Khác với xưởng
tiến trình, mỗi cell
gồm các thiết bị
đáp ứng gia công,
lắp ráp một loại sản
phẩm

Giảm thời gian di
chuyển phôi liệu
49
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Loạt lớn – hàng khối

Sản lượng trên 10.000 sản phẩm/ năm

Có 2 cách tổ chức sản xuất:

Quantity production:

Một sản phẩm được gia công hoàn toàn trên 1 hay vài máy
chuyên dụng

Máy và dụng cụ chuyên dụng cho sản phẩm

Flow line production
 Các máy móc bố trí thành dây chuyền theo trình tự gia công
sản phẩm
50

Thai Nguyen University of Technology – 2014
51
18
Thai Nguyen University of Technology – 2014
6.2. Hệ thống hỗ trợ

Bao gồm nhân lực, chia thành 3 nhóm sau:

Kỹ thuật gia công: quyết định cách thức gia công sản
phẩm; bố trí hệ thống gia công

Kế hoạch và quản lý sản xuất: lập kế hoạch, mua vật tư,
cân đối khả năng thiết bị đáp ứng nhu cầu sản xuất…

Quản lý chất lượng: triển khai các biện pháp đảm bảo,
nâng cao chất lượng sản phẩm
52
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Kết luận chương
1.
“Gia công” là gì?
2.
Vai trò của gia công
3.
Gia công và Sản xuất
4.
Vật liệu gia công
5.
Giới thiệu các quá trình gia công
6.

Hệ thống sản xuất
53
Thai Nguyen University of Technology – 2014
Practice?

Tìm kiếm các thông tin chi tiết về các quá trình gia
công:

Thiết bị?

Khả năng gia công (vật liệu, kích cỡ sản phẩm, năm sản
xuất của thiết bị?)

Hình dạng chi tiết/ vật phẩm có thể gia công được?

Báo cáo/ chia sẻ?
54