Tài liệu Thiết kế và chế tạo hệ thống máy lắp ráp

1 Chương 1 Mở Đầu 1.1 Đặt vấn đề Trong xã hội ngày nay, khi mà sự nghiệp hiện đại hóa là mục tiêu hàng đầu của mỗi quốc gia, sự vượt trội về công nghệ là điều mỗi nước đều theo đuổi nhằm đạt được sự ưu việt nhất trong quá trình sản xuất, không chỉ có ý nghĩa về mặt lợi nhuận mà còn có ý nghĩa khẳng định sự thành công trong thương trường khi áp dụng được những công nghệ tốt nhất. Việc nghiên cứu và tìm ra những thiết bị tốt nhất nhằm phục vụ sản xuất và đời sống chính là mục tiêu cố gắng không ngừng của mỗi quốc gia. Tại Việt Nam khi mà việc áp dụng khoa học công nghệ còn chưa cao và chưa được thực hiện trên quy mô lớn thì việc hiện đại hóa các quy trình sản xuất càng bức thiết hơn bao giờ hết. Thực tế hiện nay tại các doanh nghiệp chúng ta đang sử dụng hàng trăm lao động cho một khâu sản xuất, việc quản lý lao động trở nên phức tạp và sản phẩm làm ra còn tùy thuộc vào lao động như tình trạng sức khỏe, kinh nghiệm, tay nghề. Trong khi đó, những nước phát triển đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với số lượng ta đã làm được chỉ với những thiết bị máy móc và chỉ sử dụng một nhân công duy nhất để trông coi trong trường hợp máy móc bị sự cố kỹ thuật. Việc tự động hóa trong sản xuất sẽ đưa ra những sản phẩm với chất lượng đúng như mong muốn và tiết kiệm chi phí sản xuất. Chính sự khác biệt trong công nghệ đã mang những nước phát triển đến với một tầm cao vượt xa chúng ta. Điều đó không có nghĩa là chúng ta sẽ không đuổi kịp các nước tiên tiến mà đó là động lực thúc đẩy, là mục tiêu cho sự phấn đấu tìm hiểu và phát triển khoa học kỹ thuật để sánh vai cùng các nước tiên tiến trên thế giới. Hiện nay, Việt Nam của chúng ta đang thực hiện nhiều chính sách nhằm thu hút đầu tư từ các doanh nghiệp nước ngoài và đã đạt được những kết quả khả quan. Các công ty có quy mô lớn được hình thành nhưng vẫn gặp phải những hạn chế do khoa học kỹ thuật chưa cao, máy móc thiết bị vẫn còn thô sơ nên không thể đáp ứng 2 được những yêu cầu sản xuất, năng xuất lao động chỉ ở mức trung bình trong khi lợi nhuận lại giảm sút do việc phải thuê một lượng lớn nhân công, và tập đoàn công ty cũng không tránh khỏi thực trạng đó. Tại công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương, tuy đã nhập về một số lượng lớn máy móc thiết bị nhằm phục vụ cho quá trình sản xuất, với mong muốn nâng cao năng suất lao động và tối ưu hóa chất lượng sản phẩm, nhưng công ty vẫn còn nhiều quy trình chưa thể tự động hóa vì chưa có phương án áp dụng do sự yêu cầu từ chất lượng sản phẩm. Điều này đã gây ra những ảnh hưởng không tốt đến năng suất cũng như lợi nhuận của công ty khi mà chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc quá nhiều vào lao động, quy trình sản xuất mang tính thủ công không đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng như số lượng sản phẩm. Từ những thực trạng bất lợi đó, ban lãnh đạo công ty đã cố gắng không ngừng nhằm nâng những quy trình từ sản xuất thủ công trở thành sản xuất tự động hoặc bán tự động, mong muốn tạo được những điều kiện tốt nhất để phục vụ cho sự phát triển của công ty. Từ nhu cầu thiết yếu đó, ban lãnh đạo công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương đã đặt vấn đề với nhóm nghiên cứu. Nghiên cứu “ Thiết kế và chế tạo hệ thống máy lắp ráp móc nhựa tự động ” cho công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương. 1.2 Tổng quan [13] 1.2.1 Giới thiệu công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương Công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương là một công ty chuyên sản xuất các mặt hàng móc công nghiệp, hầu hết các loại sản phẩm về móc công nghiệp. Tiền thân công ty cổ phần nhựa Đông Phương được thành lập từ năm 1982 với các tên gọi: Xí nghiệp nhựa Tân Tiến 1, Xí nghiệp nhựa 6 trực thuộc Sở Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh. Từ năm 2000 công ty chuyển đổi thành "công ty cổ phần Nhựa Đông Phương". Khi mới thành lập công ty chỉ sản xuất các mặt hàng nhựa gia dụng phục vụ cho thị trường trong nước. Sau hơn 10 năm hoạt động, công ty đã mạnh dạn chuyển hướng sang sản xuất các móc quần áo chuyên phục vụ cho ngành may mặc xuất khẩu và gia dụng. Đến nay nhựa Đông Phương đã trở thành nhà cung cấp móc quần áo hàng đầu tại Việt Nam. 3 Bắt đầu với thị trường xuất khẩu Năm 1993 nhựa Đông Phương bắt đầu xuất khẩu sản phẩm móc quần áo sang thị trường Nhật Bản, đây là thị trường nước ngoài đầu tiên của công ty, và cũng là một thị trường được đánh giá rất khó tính. Trước đây Nhật Bản chỉ dùng những móc quần áo được gia công từ các nước như Thái Lan, Malayxia, Phillippin.... Nhưng kết quả thật bất ngờ, mặt hàng móc quần áo của Đông Phương đã được thị trường Nhật Bản chấp nhận. Số lượng sản phẩm xuất đi Nhật ngày càng tăng, có lúc chiếm tới 90% sản lượng xuất khẩu của công ty. Ngoài thị trường Nhật Bản, công ty còn xuất khẩu sang một số nước khác ở Châu Á và Châu Âu. Hình1.1 Công ty Cổ phần nhựa Đông Phương 1.2.2. Mục tiêu và hướng phát triển của công ty Với từng bước đi vững chắc, hiện nay nhựa Đông Phương đã trở thành nhà cung cấp móc quần áo công nghiệp hàng đầu tại Việt Nam. Theo kế hoạch sản xuất từ năm 2012-2017 Nhựa Đông Phương sẽ tiếp tục mở rộng mặt bằng và đầu tư thêm máy móc thiết bị để tăng gấp đôi sản lượng hàng xuất khẩu hiện nay. Mặt khác do nhu cầu móc quần áo phục vụ cho ngành may xuất khẩu ở Việt Nam không ngừng tăng nhanh, nhựa Đông Phương cũng sẽ đẩy mạnh 4 đầu tư thêm nhiều khuôn móc quần áo mới phù hợp với yêu cầu khách hàng nhằm đáp ứng thị trường nội địa đầy tiềm năng. 2.1.1 Quy trình hoạt động sản xuất sản phẩm tại công ty 2.1.1.1 Quy trình hoạt động V T LI U NH P KH U V T LI U TRONG N C V TT NH A Đ T TIÊU CHU N KHÔNG Đ T P NH A Đ T TIÊU CHU N KHO H NG L P RÁP KHÔNG Đ T TH NH PH M Hình 1.2: Quy trình sản xuất chung 2.1.1.2 Giải thích quy trình Tất cả nguyên vật liệu mua về phải nhập kho và hầu hết các sản phẩm của công ty có liên quan đến nhựa, bộ phận ép nhựa sau khi nhận hạt nhựa từ kho sẻ tiến hành ép, sau khi hạt nhựa được ép thành vật tư nhựa sẽ được kiểm tra nếu đạt yêu cầu sẽ được nhập kho trở lại, lúc này bộ phận kho sẽ phải cân đối số nhựa phát ra và vật tư nhựa nhập kho có cân đối hay không, nếu cân đối thì làm thủ tục nhập kho bình thường, còn nếu có sự chênh lệch thì sẽ phải kiểm tra lại. Còn nếu vật tư nhựa sau khi ép ra bị đánh giá không đạt tiêu chuẩn sẽ được trả về khâu đầu tiên để xay và ép lại. 5 Bộ phận lắp ráp sẽ lập phiếu yêu cầu vật tư dựa trên kế hoạch sản xuất chuyển đến bộ phận kho, sau khi bộ phận này duyệt, sẽ bàn giao hàng cho bộ phận lắp ráp và hầu hết vật tư đều được sử dụng hết trong ngày. Thành phẩm sau khi được lắp ráp sẽ được kiểm tra nếu đạt tiêu chuẩn sẽ nhập kho.Nếu bị đánh giá không đạt sẽ được sửa chữa, sau khi sửa chữa nếu đạt sẽ được nhập kho. Trường hợp không thể sửa chữa sẽ được tháo rời, vật tư hỏng sẽ trả về kho, vật tư có thể tái sử dụng sẽ được sử dụng tiếp. 2.1.2. Giới thiệu từng bộ phận sản xuất của công ty 2.1.2.1 Bộ phận Ép nhựa Đây là bộ phận sản xuất các vật tư nhựa cho các loại sản phẩm: các loại móc nhựa v.v...Các thiết bị sản xuất: bao gồm 66 máy ép nhựa, có công suất hoạt động từ 40 đến 280 tấn, 350 khuôn nhựa, 56 máy sấy nhựa, 19 máy xay nhựa, 66 máy điều khiển nhiệt độ khuôn, 36 máy hút nhựa, 61 tay máy gắp sản phẩm. 2.1.2.2 Bộ phận lắp ráp Là bộ phận thực hiện khâu cuối cùng của việc tạo nên sản phẩm hoàn chỉnh. Với đội ngũ nhân viên lành nghề cùng với sự hỗ trợ của máy móc thiết bị hiện đại, các sản phẩm của công ty TNHH Cổ Phần Nhựa Đông Phương sau khi xuất xưởng luôn đạt chất lượng cao phù hợp tiêu chuẩn Nhật Bản cũng như các tiêu chuẩn về kiểm soát chất lượng khác trên toàn thế giới. Các chủng loại sản phẩm: các loại móc nhựa …Các thiết bị sản xuất: bao gồm10 dây chuyền lắp ráp sản phẩm và 2 máy đóng gói tự động. 2.1.3 Giới thiệu sản phẩm chuyên sản xuất của công ty 2.1.3.1Các loại sản phẩm móc công nghiệp Hình 1.3 Móc nhựa 6 Sản phẩm móc nhựa có tên trong ngành sản xuất plastic hanger, hiện là mặt hàng mới đưa vào sản xuất tại công ty từ đầu năm 2010 với số lượng đơn đặt hàng cao. Đây là một trong những sản phẩm thuộc mặt hàng công nghiệp phục vụ nghành may mặc. Hiện tại sản phẩm đã có mặt rộng rãi trên thị trường trong nước và ngoài nước.  Các công đoạn cơ bản hình thành sản phẩm móc nhựa Để hình thành sản phẩm móc nhựa phải trải qua 3 công đoạn cơ bản sản xuất như sau: Ráp chi tiết nhựa và kẹp sắt. Kiểm tra sản phẩm. Hình 1.4: Hình ảnh thực tế công nhân đang làm việc 1.1.3.1Tình hình thực tế Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống lắp ráp tự động, tuy nhiên đối với những mặt hàng thay đổi mẫu liên tục và mang tính đặc thù của từng công ty thì không phải lúc nào cũng có trên thị trường hoặc nếu có thì giá thành rất cao và đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ kỹ thuật nhất định mới có thể vận hành được. Đối với việc lắp ráp chi tiết và kẹp sắt của sản phẩm móc nhựa tại công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương cũng vậy. Hiện tại công đoạn này đang được công nhân lắp ráp thủ công hoàn toàn. Do đó hệ thống lắp ráp móc công nghiêp dùng để lắp ráp cho các sản phẩm của công ty Cổ Phần Nhựa Đông Phương là một hệ thống hoàn toàn mới, phục vụ cho việc lắp ráp chi tiết và kẹp sắt để hình thành sản phẩm móc nhựa của công ty. 7 1.3 Tính cấp thiết  Công đoạn lắp ráp chi tiết và kẹp sắt vào móc Chi tiết nhựa và kẹp sắt là hai chi tiết quan trọng để cấu thành nên sản phẩm móc nhựa.  Chi tiết nhựa: chiều dài 300.6 mm; chiều rộng 150 mm; chiều cao là 13mm.  Chi tiết tấm kẹp sắt : có chiều rộng là 8.5 mm,chiều dài là 29 mm. Hình 1.5a: Chi tiết nhựa Hình 1.5b: Kẹp sắt Hình 1.5c: Thành phẩm Công đoạn lắp ráp này hiện tại đang được lắp ráp thủ công, đòi hỏi công nhân phải dùng tay giữ 2 chi tiết, phân biệt chiều úp – ngửa của chi tiết, dùng lực hai đầu ngón tay để ép mảnh chi tiết vào khớp của móc sau đó dùng tay đẩy kẹp sắt vào chính giữa hai chi tiết để hai chi tiết được kẹp vào nhau.  Lưu đồ biểu diễn công nhân lắp ráp chi tiết và kẹp sắt. Chi tiết kẹp Kẹp sắt giữ chi tiết Tác động lực Thành phẩm Hình 1.6: Cách lắp hai mảnh chi tiết vào kẹp sắt thủ công 8  Lý do chọn giải pháp Để cấu thành nên sản phẩm móc công nghiệp cần trải qua nhiều công đoạn, trong đó lắp ráp chi tiết và kẹp sắt là công đoạn giữ vai trò cơ bản và rất quan trọng, đặc biệt chiếm một số lượng lớn nhân công tham gia sản xuất. Hình 1.7: Hình ảnh thực tế công nhân đang làm việc Công đoạn lắp ráp móc công nghiệp bằng phương pháp thủ công đang tồn tại một số nhược điểm cần phải giải quyết: -Thứ nhất: việc lắp ráp bằng tay có thể xảy ra nhiều sai sót làm giảm chất lượng sản phẩm do trong quá trình lắp ráp người công nhân không hoàn toàn tập trung, vấn đề sức khỏe không tốt nên làm mất lòng tin của người tiêu dùng vào thương hiệu. -Thứ hai: với số lượng đơn đặt hàng ngày càng tăng cao của sản phẩm thì việc sản xuất thủ công không thể đáp ứng được yêu cầu về thời gian. -Thứ ba: với số lượng đơn đặt hàng đang tăng cao đồng nghĩa với việc phải cần đến một lượng lớn nhân công làm tăng chi phí sản xuất. -Thứ tư: do lực bóp trên đầu ngón tay phải đủ lớn hai chi tiết mới ăn khớp với nhau, bên cạnh đó năng xuất của một công nhân cần phải đạt khoảng 1000 sản phẩm/1 ca. Chính vì vậy nhiều công nhân sau một thời gian làm việc đầu ngón tay bưng mủ và rất ngại làm việc tại công đoạn này. 9 Chính những khuyết điểm được phân tích trên đã khiến việc tự động hoá các quy trình đang là vấn đề cấp thiết hàng đầu mà công ty nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và cải thiện môi trường làm việc của người công nhân. 1.4 Mục tiêu của đề tài  Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động thủ công bằng máy móc hiện đại, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất của sản phẩm.  Sau khi cải tiến kĩ thuật, thành phẩm cần đạt những yêu cầu sau: - Tỉ lệ thành phẩm làm ra bị lỗi cho phép là: 1/1000 - Thời gian lắp ráp chi tiết theo yêu cầu là 3 giây/thành phẩm - Một lần cấp 500 chi tiết nhựa và 500 kẹp sắt 1.5 Phương pháp nghiên cứu của giải pháp Đầu tiên, nhóm nghiên cứu xuống thực tế tại phân xưởng sản xuất quan sát quá trình lắp ráp của người công nhân bằng phương pháp thủ công. Từ đó nắm bắt được quy trình lắp ráp, nhóm đã phân tính và lện phương án để lắp ráp hợp lý nhất và xây dựng một mô hình thử nghiệm dựa trên nguyên tắc đảm bảo các thông số kĩ thuật như: số đo về lực, độ chính xác của sản phẩm, khả năng làm việc so với thủ công…). 10 Chi tiết nhựa Khuôn móc Lắp ráp nhựa Lắp ráp chi tiết và hoàn thành sản phẩm Chi tiết kẹp sắt Hình 1.8: Sơ đồ khối lắp ráp tự đồng móc công nghiệp 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là sản phẩm móc nhựa. Hình 1.9: Sản phẩm móc nhựa Để hình thành được sản phẩm móc công nghiệp cẩn trải qua ba công đoạn tuy nhiên nhóm nghiên cứu chỉ đi sâu vào nghiên cứu công đoạn lắp ráp chi tiết nhựa và kẹp sắt. 11 Cấp móc tự động Cấp chi tiết nhựa Lắp ráp chi tiết nhựa Cấp chi tiết sắt Lắp ráp và hoàn thành Hình 1.10: Mô phỏng cấu thành công đoạn lắp ráp 12 Chương 2 Cơ Sơ Lý Thuyết 2.1 Tự động hoá là gì?:[1] 2.1.1 Khái niệm 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 định để hỗ trợ các hoạt động sản xuất. 2.1.2 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 định trên một cấu hình thiết bị. 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 bị 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 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 hoá lập trình: Thiết bị 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 13 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 hoá lập trình là: + Đầu tư cao cho những thiết bị 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 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. 2.1.3 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 phải có những khả năng cảm nhận và hoạt động như con người. Việc lắp các phần tử trên và việc kẹp chặt 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. 14 Cái khó nhất là ghép hai phần tử lai với nhau, mà đôi khi các phần tử trên mỗi phần tử chưa chắc đã trùng nhau. Khi lắp bằng tay người lắp có thể trông thấy được và canh lại vị trí cho khớp, còn khi lắp bằng máy thì việc này không thể làm được. Chính vì những khó khă trên khâu lắp ráp các mối lắp 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 bị tự động lắp ráp hoàn hảo. 2.1.4 Sự cần thiết phải có tự động hoá. Các công ty hỗ 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 nghĩa 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 bị 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 vị sản phẩm thấp hơn.  Sự thiếu lao động: Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớnlực lượng lao động. Chẳng hạn như Tây Đức đã bị 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 dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ: Xu hướng này đặc biệt thịnh 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 15 là đạt con số khoảng 2%. Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sự dịch chuyển này. Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu 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 địa 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 nghĩa là bẩn thỉu. Quan điểm này đã khiến cho mọi người tìm kiếm việc làm trong thành phần dịch vụ của nền kinh tế. Chính phủ, bảo hiểm, dịch 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 vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn. Sự 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 dịch 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 trị. 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 16 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. u 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 bị 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 phương pháp 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. 2.2. Cấp phôi tự động [1] 2.2.1 Khái niệm Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công bằng áp lực như cán, uốn , dập, đột...), các quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra, các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm... đều phát triển theo xu hướng tự động hoá ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của máy một cách tin cậy. Vì thế quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi và phải được đặt trong từng điều 17 kiện làm việc cụ thể của từng máy móc, thiết bị và công đoạn sản xuất. Trong quá trình nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt được đó là hệ thống cấp phôi cần phải hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp phôi một cách kịp thời, chính xác về vị trí trong không gian, đủ số lượng theo năng suất yêu cầu có tính đến lượng dự trữ và thu nhận sản phẩm sau khi sản xuất xong một cách an toàn và chính xác. Trong thực tế hiện nay của các ngành sản xuất nói chung, người ta đang sử dụng khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí, hoặc phối hợp cơ khí - điện, cơ khí- khí nén. Với sự phát triển mạnh của lĩnh vực điều khiển tự động và Robot đã cho phép đưa vào các tay máy, người máy làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cách linh hoạt thích ứng với các kiểu phôi liệu khác nhau khi cần thay đổi các sản phẩm. Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất dạng loạt nhỏ và loạt vừa mà vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao. 2.2.2 Phân loại Như đã nói ở trên, sản phẩm gia công cơ khí rất đa dạng về kích c , hình dạng, đặc tính vật liệu và một số tính chất khác. Các phôi liệu về cơ bản cũng có hình dạng và kích thước gần giống với chi tiết, vì vậy nó cũng rất đa dạng. Trong lĩnh vực gia công cơ khí thì các phôi liệu thường được chế tạo bàng cách đúc, r n, dập, cán, hàn, cắt bằng khí đốt....Do vậy trước hết phải căn cứ vào dạng phôi để phân loại các kiểu hệ thống cấp phôi tự động. Theo đó, có thể phân thành 3 kiểu cấp phôi cơ bản sau đây: - Cấp phôi dạng cuộn - Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm - Cấp phôi dạng rời từng chiếc Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi kiễu cũng đã bao hàm rất nhiều dạng khác nhau. Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà người ta có thể bố trí các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp phôi gián đoạn theo chu kỳ hoặc cấp phôi theo lệnh. 18 2.2.3. ngh a của cấp phôi tự động Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toàn phần và không thể có hệ thống sản xuất tự động mà không có quá trình cấp phôi tự động. Quá trình cấp phôi tự động có những ưu điểm sau: Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ là thời gian gá đặt phôi và tháo sản phẩm sau khi gia công). Đảm bảo được năng suất gia công theo tính toán vì nó đảm bảo được chu kỳ cấp phôi chính xác, không bị ảnh hưởng đến các yếu tố về khách quan như tình trạng tâm sinh lý và trạng thái sức khoẻ của con người. Đảm bảo độ chính xác gá đặt cao vì trước khi phôi đến vị trí để cấp cho máy công tác thì nó đã được định hướng chính xác trong không gian và đúng toạ độ theo yêu cầu, đồng thời tốc độ di chuyển của phôi đã được điều chỉnh để phù hợp với cơ cấu gá đặt. Cải thiện được điều kiện làm việc cho công nhân: Giải phóng cho con người trong các công việc lao động phổ thông nhàm chán như lặp đi lặp lại một động tác có tính đơn giản); Trong các công việc nặng nhọc như di chuyển và gá đặt các phôi có kích thước lớn, khối lượng lớn); Các công việc có thể gây ra nguy hại cho sức khoẻ của người công nhân như các phôi liệu có thể có các cạnh sắc, ví dụ các bavia, rìa mép của các phôi dập, r n, đúc...; Các công việc gây sự m i mệt cho công nhân như phải tập trung chú ý để tìm, chọn, phân loại và định hướng nhất là các chi tiết có hình dạng gần giống nhau hoặc khó phân biệt về hướng). Đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các máy móc thiết bị như: Có thể loại khỏi dây chuyền sản xuất các phôi có nhiều sai số và khuyết tật để đảm bảo sự làm việc ổn định cho thiết bị; Tránh tình trạng máy bị quá tải do lượng dư quá lớn hoặc không đều; Tránh được sự rung động và các tải trọng động có biên độ lớn trong quá trình gia công do các khuyết tật trên phôi. 19 2.2.4 Phễu cấp phôi kiểu rung động [1] Nguyên tắc làm việc của phễu cấp phôi kiểu rung động là dưới tác dụng của lực quán tính của phôi do cơ cấu rung truyền sang sẽ làm cho phôi thực hiện các dịch chuyển cư ng bức trên cơ cấu rung và thực hiện việc cấp phôi. Cơ cấu cấp phôi kiễu phễu rung động có rất nhiều loại như loại máng phẳng nằm ngang, nằm nghiêng, hoặc loại đường xoắn ốc v.v...Kiểu phễu này có nhiều ưu điểm như kết cấu đơn giản, ít xẫy ra hiện tượng tắc hoặc kẹt phôi khi di chuyển. Tốc độ dịch chuyển phôi đều đặn, năng suất cao. Đặc biệt là đối với các phôi có hình dạng phức tạp và khó định hướng, các phôi thô sau khi đúc, r n, dập hoặc cắt, hàn...còn có các ba via và rìa mép. Có thể cấp được các loại phôi có hình dáng và kích thước rất khác nhau và dễ dàng điều chỉnh được năng suất của phôi nhờ việc điều chỉnh biên độ rung động thông qua việc điều chỉnh dòng điện hay khe hở của l i từ. Tuy nhiên với các phôi có khối lượng lớn thì phễu cấp phôi kiểu rung động trong quá trình làm việc sẽ gây ra tiếng ồn lớn. Để nghiên cứu cơ cấu cấp phôi kiểu rung động, người ta xét một hệ cơ cấu bốn khâu bản lề chuyển động lắc trong mặt phẳng nằm ngang hoặc nằm nghiêng được mô tả trên hình 2.1 và hình 2.2 Xét một vật có trọng lượng G đặt trên thanh BC trong mặt phẳng nằm ngang hình 2.1). Khi thanh O1B quay sang phải 1 góc  -1 với tốc độ góc là  thì vật cùng với thanh BC chuyển động song phẳng xuống phía dưới. Hình 2.1 - Sơ đồ mô phỏng phôi trên mặt phẳng nằm ngang Gọi gia tốc chuyển động lớn hất trong hành trình này là a, ta có: 20 Fms = m(g-atđ).f Fqt = - m.an Trong đó atđ là gia tốc theo phương thẳng đứng; an là gia tốc theo phương nằm ngang. Khi tay quay O1B quay sang trái 1 góc -1 với tốc độ góc  thì vật cùng với thanh B chuyển động lên phía trên. Khi đó ta có: F'ms = m (g + a'tđ).f F'qt = - m.a'n Trong đó a tđ và a n là gia tốc theo hướng thẳng đứng và nằm ngang khi vật chuyển động lên phía trên. Nếu ta coi  =  thì về giá trị atđ = a'tđ và an = a'n. Khi đó có thể xẩy ra hiện tượng như sau: Khi vật chuyển động cùng thanh xuống thấp sang phía phải thì nếu Fms < Fqt thì vật sẽ trượt trên thanh BC, hay nói cách khác vị trí của vật BC bây giờ sẽ ở lại ở phía sau, có nghĩa là vật so với thanh có chuyển động tương đối so với thanh BC về phía trái. Khi thanh chuyển động lên phía trên và sang trái, lúc này do Fms tăng lên nên trong trường hợp khi mà Fms > Fqt thì vật được bám chắc vào thanh BC, hay nói cách khác không có sự chuyển động tương đối giữa vật và thanh BC. Tổng hợp một chu trình chuyển động của thanh O1B ta có nhận xét sau đây: Vị trí của vật so với thanh BC đã bị dịch chuyển sang trái một lượng s. Nếu chu trình trên lại tiếp tục thì sau mỗi một chu trình như vậy thì vật lại cứ dịch chuyển sang trái so với thanh BC một lượng S. Quá trình hoạt động của cơ cấu trên là liên tục thì sau một thời gian, vật sẽ di chuyển tương đối với thanh BC và sẽ có xu hướng đi ra khỏi thanh BC. Trong trường hợp khi g < atđ thì Fms < 0, lúc này vật sẽ không còn tiếp xúc với thanh BC nữa mà nó có bước nhãy tương đối so với thanh BC về phía trái. Xét trường hợp thanh BC đặt trong mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang 1 góc  hình 2.2). Cũng phân tích tương tự như trên với chú ý trọng lượng G của vật được phân thành Gn và Gđ tương ứng với phương nằm ngang và phương thẳng đưng, ta có: