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

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

BK
TP HCM

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


MỤC LỤC
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

1.2

Những nét cơ bản................................................................................................

Khái niệm về tự động hoá sản xuất
1.2.1

Định nghĩa về tự động hoá

1.2.2

Các hình thức của tự động hố

1.3

Sự phát triển của tự động hố

1.4

Thiết kế sản phẩm cho lắp ráp tự động

1.5

1.4.1

Tìm hiểu về quá trình lắp ráp sản phẩm

1.4.2

Nguyên tắc ứng dụng trong thiết kế sản phẩm

Sự cần thiết phải có tự động hoá

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ SƠ LƯỢC 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 vị 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 thị trường
2.5.2 Hình ảnh sản phẩm có thể thực hiện q trình lắp ráp
2.6 Qui trình chung để sản xuất bút bi
2.6.1 Cơng 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 TỐN, 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 tốn thiết kế phễu rung động

Chương 7: TÍNH TỐN ,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 Mơ 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 Bảo trì



LỜI MỞ ĐẦU
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 hố 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 cịn 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.


LỜI CẢM ƠN
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 hồn 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 cịn hạn chế nên trong luận văn này có nhiều
thiếu xót, rất mong sự thơng cảm của các thầy cô. Chúng em xin chân thành
cảm ơn.

KẾT LUẬN
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 bị 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 thị 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, địi hỏi phải đảm bảo được nhiều vấn đề trong tính hợp
lí từ cơng đoạn bắt đầu đến vấn đề đảm bảo vệ sinh mơi 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 tốn để đưa ra phương án thiết kế hợp lí nhất, hiệu quả nhất.
Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên khơng 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 hố sản xuất, Khoa Cơ Khí-Bộ môn Chế Tạo
Máy-Trường ĐH Bách Khoa TPHCM

2. PTS. Đặng Văn Nghìn, Tự động hố q trình sản xuất, Trường ĐH Bách
Khoa TP. Hồ Chí Minh, 1991.
3. Đặng Thế Huy-Nguyễn Khắc Thường, Giáo trình ngun lý máy, Nhà xuất
bản Nơng Nghiệp, Hà Nội, 1982.
4. PGS. Trần Hữu Quế, Vẽ kĩ thuật cơ khí, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002.


5. Trịnh Chất-Lê Văn Uyển, Tính tốn 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 dịch 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 hố 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 định hướng ở miền Bắc:
Nhà máy cơ khí trung, qui mơ Hà Nội: Chế tạo máy cơng cụ.
Nhà máy cơ khí Cẩm Phả: Phục vụ khu mỏ Hịn Gai.
Nhà máy cơ khí xe lửa Gia Lâm. Nhà máy ơ tơ Trần Hưng Đạo, Hồ
Bình, Diesel Sơng Công: Phục vụ giao thông vận tải và sức kéo cho nơng 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 cơng
nghiệp địa phương và chiến đấu tại chỗ.
Một loạt các nhà máy cơ khí quốc phịng và ngành.
 Những đặc điểm:
Qui mô nhỏ, và nhà máy có qui mơ vừa, phục vụ nhu cầu bức thiết trước
mắt trong nước.
Sản xuất sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật khơng cao
Cơng nghệ và tổ chức khép kín từ tạo phôi đến lắp ráp thành phẩm. Công
nghệ và thiết bị lạc hậu, hơn 30 năm nay ít được đổi mới.
Hiên nay đang ở trình độ khoa học – cơng nghệ những năm 40 của thế kỹ
này
 Nhân lực:
Thợ bậc cao, từ bậc 6 trở lên: khoảng 7ngàn nhưng tuổi bình qn 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 định 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 dịch 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 bị – cơng nghệ đồng bộ với một hướng sản xuất rõ rệt ban
đầu


-

Vốn đầu tư thấp, thiết bị đầu tư lẻ tẻ nhưng lại cố tạo ra một khả
năng khép kín cơng nghệ nên lại càng non yếu về năng lực sản
xuất về trình độ cơng nghệ.

-

Một vài năm gần đây một số xí nghiệp đã cố đổi mới cơng nghệthiết bị 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 bị chế biến nông lâm sản, thực vật

-

Lắp ráp ơ tơ xe máy

-

Đóng xà lang và tàu nhỏ ven biển

-

Thiết bị điện: động cơ, máy biến thế

-

Cơ khí tiêu dùng: xe đạp, quạt điện, phụ tùng x e gắn máy …

-

Giá trị tổng sản lượng 1996, là 200 tỷ đồng

-

Năng suất lao động trung bình 40triệu /người /năm

 Qui mơ và nhân lực:
-

Nhỏ, chủ yếu là sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ

-

Tổng tài sản cố định: trên 70tỷ rất bé.

-

Tổng số công nhân sản xuất trên 3000. Trong đó có hơn 13000
cơng 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 phơi

-

Đáng chú ý la ømột số xí nghiệp quốc doanh và tư doanh đầu tư
nhập công nghệ thiết bị hiện đại trong khuôn mẫu. Tỷ trọng thiết

bị tiên tiến chỉ khoảng 15%.

-

Vẫn cịn thời kỳ cơ khí hố.

 Tổng qt:


-

Mặc dù hết sức năng động, tự vươn lên nhưng vẫn yếu kém về
năng lực sản xuất cả về qui mơ và chất lượng sản phẩm.

-

Cịn khá xa trước nhiệm vụ trang thiết bị 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 định hướng hợp lý cho một trung tâm cơng 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 lĩnh 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 thị hiếu.
“ tuồi thọ “ của sản phẩm ngắn, có loại chỉ xuất hiện vài tháng là mất hết
thị trường. Nhà sản xuất đứng trước những biến động khó lường.
Định hướng về khoa học – cơng 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 cơng sức nhất
Tự động hố nhờ kỹ thuật – công nghệ tin học:
Dùng công cụ CAD: Giúp phân tích thiết kế, tính tốn 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:
Yù tường và những vấn đề thuộc về tư duy linh hoạt thì do người thực
hiện. Những cơng việc phân tích, so sánh, chọn lựa, tính tốn theo một qui luật
xác định do máy tính thực hiện tự động
Máy tính thực hiện nhanh việc thể hiện thành bản vẽ 2 hoặc 3 chiều.


Mỗi lĩnh vực có từng loại CAD chun dùng thích hợp mới có sức mạnh
thực thụ cho người dùng.
Dùng cơng cụ CAM
Trên cơ sơ về dữ liệu về sản phẩm đã thiết kế nhờ CAD.

Với sự quyết định cách thức và qui trình gia cơng của nhà cơng nghệ.
Tạo ra các máy tính từ máy gia cơng CNC tự động thực hiện một cách
chính xác q trình gia cơng.
Dùng cơng cụ CIM. Tích hợp các bộ phận của q 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.
Định hướng và khả năng ứng dụng khoa học – cơng nghệ tiên tiến và cơ
khí tại nước ta:
Định hướng về mục tiêu qui hoạch phát triển
Sở công nghiệp thành phố đã đưa ra “ Định hướng quy hoạch phát triển
ngành cơng 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 bị lại cho mình và
các ngành kinh tế.
Đầu tư chiều sâu vào những khâu quyết định khả năng cạnh tranh của sản
phẩm.
Đi thẳng vào công nghệ tiên tiến một số lĩnh 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.
Định hướng các sản phẩm cơ bản.
Đầu tư chiều sâu cho 4 nhà máy.
Định hướng ứng dụng công nghệ tiên tiến
Ưùng 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
tốn về thiết kế, ngay cả lúc thành phố HCM đã có nhiều nhu cầu về thiết kế

như: các thiết bị chế biến nông sản, hải sản, thiết bị 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 hồn tồn có khả năng tiếp thu và dùng các phần mềm
thích hợp ở nước ngồi phục vụ mục tiêu của mình. Người Việt Nam cịn có
khả năng tận dụng những phần mềm thích hợp của nước ngồi 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 thị
trường để dùng khi thiết kế. Không phải CAD nào cũng dùng được cho thiết
kế.
Ưùng dụng CAD trong công nghệ gia công cơ khí.
Hiện cần thiết cho gia cơng các loại khn phức tạp trên các máy cơng cụ
điều khiển số NC
Hiện có phần mềm CAD/CAM /CIMATRON 90 chuyên dùng, kết hợp
giữa mô hình hố, tạo bản vẽ cần gia cơng với việc mơ hình hố, tạo bản vẽ sản
phẩm cần gia cơng với việc mơ hình hố q trình gia cơng lập trình điều khiển
máy CNC và CIMATRON-90 có thể điều khiển q trình của cơng 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 bị 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 cơng cụ NC và CNC. Năng lực của 2 loại khác nhau
rất nhiều. Chỉ có máy CNC mới dùng cơng 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 cơng 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, khơng thể thiếu sự
đóng góp đồng bộ các cơng nghệ truyền thống như gia công các dậng bánh


răng, các bề mặt có dạng có độ chính xác và độ bóng cao bằng cơng 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 bị tiên tiến, biết phát hiện những bất thường
để kịp xem xét.
 Đào tạo kỹ sư:
Hiểu nguyên lý hoạt động, chọn cơng nghệ thích hợp, nắm chắc các phần
mềm và thiết bị
Làm chủ, sử dụng các phần mềm và thiết bị để điều khiền và lập trình một
cách hiệu quả.
Có năng lực và cơng nghệ tốt để quyết định qui trình và thông số công
nghệ khi sử dụng CAM.
Khả năng bảo dưỡng thiết bị 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 cơng 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:
Khơng có con người đủ năng lực thì khơng tiếp thu và phát huy được các
cơng nghệ tiên tiên của thế giới dù có tiếp cận về.
Đầu tư trang thiết bị 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 Định nghĩa tự động hoá:
Là dùng năng lượng phi sinh vật ( cơ, điện, điện tử …) để thực hiện một
phần hay tồn bộ q trình cơng nghệ mà ít nhiều khơng cần sự can thiệp của
con người.
Tự động hố 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 q trình bằng máy tính.
 Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra quyết
định để hỗ trợ các hoạt động sản xuất.
1.2.2 Các hình thức tự động hố
-

Tự động hố cứng:

Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp ) cố
định trên một cấu hình thiết bị. Các ngun cơng trong dây chuyền này thường
đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy vào một
thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trưng chính của tự động
hố cứng là:
 Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bị 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 hố lập trình:

Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các
ngun cơng 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 hố để hệ thống có thể đọc và diễn dịch chúng.

Những chương trình mới có thể được chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo
ra sản phẩm mới. Một vài đặc trưng của tự động hố lập trình là:
+ Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng qt
+ 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 hố 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 cịn đang phát triển.
-

Tự động hố linh hoạt:

Là hệ thống tự động hố 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 hố linh hoạt có thể
tóm tắt như sau:
+ Đầu tư cao cho thiết bị.
+ 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 hố
Tự động hố theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là: “ Tự chuyển động “ Ở đây
chúng ta hiểu thuật ngữ tự động hố là thực hiện q trình sản xuất mà trong đó


tất cả các tác động cần thiết để thực hiện nó, kể cả việc điều khiển q trình

được tiến hành khơng 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 lịch 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 hố đã đóng vai trị quan trọng
trong khoa học kỹ thuật, thúc đẩy việc tự động hố q 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 hố, 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 hố 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 định 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 dịch bàn máy.
 Năm 1873 Spender đã chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phơi và trục
phân phối với cam đĩa 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
phơi thép thanh. Sau đó xuất hiện máy tiện tự động tiên dọc định 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 cơng 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 bị 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 hố tồn bộ q trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, thiết
kế tự động qui trình cơng nghệ, thiết kế tự động chương trình gia cơng, tự động
điều khiển q 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 vị lắp ráp hay một tên nào đó
tương tự
1.4.1

Tìm hiểu về q 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 mơ 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 cơng 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 vịng 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 hố thì thật khơng 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 trơng thấy được và
canh lại vị trí cho khớp, cịn khi lắp bằng máy thì việc này khơng thể làm được.
Khó khăn nữa là sau khi lắp được đinh vít vào lỗ rồi thì phải lắp vịng 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. Cịn 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 khơng khó khăn gì.
Chính vì những khó khăn trên khâu lắp ráp các mối lắp ren là khó tự động hố
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 cơng nghệ thích hợp và thiết kế các thiết bị 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 q 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 ngun
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 q 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 vịng 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 vị 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 nghĩa 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.
 Địi 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 vị 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 bị có khả năng định ví chi tiết,
tách phơi và nạp phơi vào vị 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 chịu 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 vị 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 hố là rất lớn. Nó góp phần năng cao nâng
suất, giảm tải cơng việc cho người cơng nhân.
1.5 Sự cần thiết phải có tự động hoá.