LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ TUYỂN

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP

CHUYÊN NGÀNH : CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
MÃ SỐ NGÀNH : 2.01.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 1


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

PGS. TS. NGUYỄN THANH NAM

Cán bộ chấm nhận xét 1:

PGS. TS. TRẦN DOÃN SƠN

Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. NGUYỄN HỮU LỘC

Luận văn thạc só được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày 02 tháng 12 năm 2003
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 2


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh phúc


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ TUYỂN
Ngày tháng năm sinh: 01/04/1960
Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo máy
Khóa: 12 (năm trúng tuyển: 2001)
VII- TÊN ĐỀ TÀI:

Phái: Nam
Nơi sinh : Hà nội

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
•
•
•
•

Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng phần mềm thư viện lựa chọn phương pháp lắp ráp.
Thiết lập các qui tắc hướng dẫn thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp.
Thành lập các bước thực hiện việc phân tích thiết kế và xây dựng phần mềm thư viện
phân tích thiết kế cho các phương pháp lắp ráp.
Ứng dụng thiết kế một sản phẩm cơ khí đảm bảo khả năng lắp ráp.

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/03/2003
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/09/2003
V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS. TS. NGUYỄN THANH NAM

VI- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:


PGS. TS. TRẦN DOÃN SƠN

VII- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:

TS. NGUYỄN HỮU LỘC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS. NGUYỄN THANH NAM

CÁN BỘ NHẬN XÉT 1

PGS. TS. TRẦN DOÃN SƠN

CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

TS NGUYỄN HỮU LỘC

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

TRƯỞNG PHÒNG QKKH-SĐH

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Ngày 27 tháng 11 năm 2003
CHỦ NHIỆM NGÀNH

Trang 3



LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn,
các thầy cô giảng viên Khoa Cơ khí trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí
Minh, cơ quan công tác của tôi, bạn bè cùng lớp và gia đình. Xin chân thành
cảm ơn đến tất cả những tập thể và cá nhân đã giúp tôi trong thời gian vừa qua:
• Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
• Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
• Phòng Quản lý Khoa học Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa TP.
Hồ Chí Minh.
• Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh.
• TS. Nguyễn Thanh Nam đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi
những kiến thức, kinh nghiệm trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
• Các thầy cô giảng viên trường Đại học Bách Khoa đã trang bị kiến thức
cho tôi trong những năm học vừa qua.
• Ban Giám hiệu, các thầy cô, các đồng nghiệp trường Cao đẳng Công
nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện, động viên và
giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học và thời gian thực hiện đề
tài.
• Các bạn học viên lớp cao học Cơ khí chế tạo máy khóa 12 đã nhiệt tình
giúp đỡ, động viên tôi trong suốt khóa học.
Vì thời gian thực hiện đề tài không nhiều, kiến thức bản thân còn hạn chế,
hơn nữa đây là một đề tài mới mẻ, ít tài liệu tham khảo nên chắc chắn không
tránh khỏi những thiếu xót. Kính mong q thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp chỉ
bảo, đóng góp ý kiến để tôi nhận thức được những thiếu xót và cố gắng sửa
chữa, hoàn thiện hơn.

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả những tập thể và cá nhân đã
hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành
luận văn này.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 09 năm 2003.

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 4


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

TÓM TẮT
Một trong những công đoạn rất quan trọng của quy trình sản xuất đó là quá
trình lắp ráp những chi tiết, cụm chi tiết với nhau để tạo thành sản phẩm hoàn
chỉnh. Nếu quá trình gia công cơ khí là giai đoạn chủ yếu của quá trình sản
xuất, thì quá trình lắp ráp là giai đoạn cuối cùng của qui trình sản xuất ấy. Sau
quá trình lắp ráp, sản phẩm đạt được chất lượng yêu cầu và vận hành ổn định,
thì qui trình sản xuất mới có ý nghóa, các sản phẩm mới có tác dụng thiết thực
cho nền kinh tế quốc dân.
Thiết kế đảm bảo khả năng lắp ráp nhằm đánh giá tính thuậän tiện trong việc
lắp ráp một sản phẩm. Do hầu như tất cả sản phẩm đều được lắp ráp từ nhiều
chi tiết và việc lắp ráp tốn kém thời gian, người ta khuyến khích chế tạo sản
phẩm càng dễ lắp ráp càng tốt. Vì vậy, kỹ thuật “Thiết kế sản phẩm đảm bảo
khả năng lắp ráp“ được nghiên cứu trong luận văn này có liên quan đến việc
giảm bớt giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất lắp ráp thông qua sự đơn
giản hóa mô hình thiết kế. Cách tốt nhất để đạt được điều đó, trước tiên là giảm
bớt số chi tiết riêng lẻ và số lọai chi tiết được lắp ráp lại, đồng thời đảm bảo

rằng các chi tiết còn lại phải dễ dàng chế tạo và lắp ráp.
Khả năng giảm chi phí và nâng cao năng suất lắp ráp được quyết định nhiều
nhất ở giai đoạn thiết kế và do vậy, khi thiết kế cần nhận thức được bản chất tự
nhiên của các quá trình lắp ráp. Khi gặp phải những điều kiện ràng buộc, đòi
hỏi phải chế tạo những chi tiết riêng lẻ thì mới phải cân nhắc còn không thì nên
thiết kế gộp chung lại thành một chi tiết, chi phí lắp ráp sẽ thấp hơn. Khi thiết
kế cũng luôn nhớ rằng, mỗi sự kết hợp của hai chi tiết thành một sẽ loại ra ít
nhất một hoạt động trong việc lắp ráp.
Sau một thời gian nghiên cứu hoàn thành đề tài, luận văn đã đạt được một
số kết quả như sau:
1. Xây dựng phần mềm thư viện lựa chọn phương pháp lắp ráp.
2. Thiết lập các qui tắc chung hướng dẫn thiết kế sản phẩm đảm bảo khả
năng lắp ráp.
3. Xây dựng trình tự các bước thực hiện việc phân tích một thiết kế và xây
dựng phần mềm thư viện phân tích thiết kế đối với các phương pháp lắp
ráp.
4. Ứng dụng thiết kế sản phẩm điển hình đảm bảo khả năng lắp ráp và
phân tích tính hiệu quả của nó.
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 5


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

ABSTRACT
One of the most impotant stage of production processing is assembly
process parts and group of parts together to form fully products. If the process

of mechanical manufacture is the main stage of the production processing, the
assembly process is the last stage of them. The production processing just has
sence and the products have practical effect to the national economy, only
when the products achieved required quality and equipments operated stable
after assembly process.
Design for assembly is estimated advantageousness a product in assembly.
Because almost all products are assembled from many parts and the assembly
wastes a lot of time, it is encouraged manufacturing product that assembly is as
easier as possible is better. Thus, “Product Design for Assembly” technique
described in this subject is concerned with reducing the cost of a product
through simplification of its design. The best way to achieve this cost reduction
is first to reduce the number of individual parts that must be assembled and
then to ensure that the remaining parts are easy to manufacture and assemble.
Assembly cost is largely detemined at the design stage. The designer
should be aware of the nature of assembly processes and should always have
sound reasons for requiring separate parts, and hence higher assembly costs,
rather than combining several parts into one manufactured item. The designer
should always keep in mind that each combination of two parts into one will
eliminate at least one operation in assembly.
After a time searching and finishing the subject, this thesis was achieved
following results:
1. Building the library software for choice assembly methods.
2. Establishing the common rules for leading product design for assembly.
3. Summarising the order of practising steps for analysing a design and
building the library software for analysing design to assembly methods.
4. Applying the optimal product design for assembly and analysing its
effect.

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12


Trang 6


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

MỤC LỤC
Trang
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn
Mục lục

3
4
5
7

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP
1.1. Giới thiệu tổng quan
1.2. Lịch sử phát triển của quá trình lắp ráp
1.3. Thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp
1.3.1. Giới thiệu
1.3.2. Mục đích nghiên cứu
1.4. Mục tiêu của luận văn
1.5. Phạm vi, giới hạn của luận văn

1

2
10
10
14
14
15
16
16

Chương 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP
2.1. Mục đích
2.2. Các phương pháp lắp ráp
2.2.1. Lắp ráp bằng tay
2.2.2. Phương pháp lắp ráp tự động
2.2.3. Phương pháp lắp ráp bằng robot
1. Trạm lắp ráp robot một cánh tay
2. Trạm lắp ráp robot hai cánh tay
3. Hệ thống lắp ráp robot nhiều trạm
2.2.4. Phương pháp lắp ráp bán tự động
2.3. Lựa chọn phương pháp lắp ráp
2.3.1. Các yêu cầu khi lựa chọn phương pháp lắp ráp
2.3.2. Lựa chọn phương pháp lắp ráp bằng biểu đồ
1. Lựa chọn phương pháp lắp ráp theo biểu đồ 2−1
2. Lựa chọn phương pháp lắp ráp theo biểu đồ 2−2
3. Điều kiện cho việc ứng dụng các hệ thống lắp ráp
2.4. Xây dựng phần mềm thư viện lựa chọn phương pháp lắp
ráp
2.4.1. Cơ sở lý thuyết

12

18
18
19
19
20
20
21
21
22
23
23
24
25
25
25
15
27
27

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 7


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

2.4.2. Sơ đồ cấu trúc chương trình
2.4.3. Giao diện chính của chương trình

2.4.4. Ví dụ ứng dụng
Chương 3. NHỮNG QUI TẮC THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP
3.1. Giới thiệu
3.2. Những qui tắc thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp
3.2.1. Thiết kế giảm bớt số chi tiết và loại chi tiết
3.2.2. Thiết kế sản phẩm có một chi tiết cơ sở để lắp đặt
những chi tiết khác
3.2.3. Thiết kế loại bỏ bớt sự điều chỉnh
3.2.4. Thiết kế công việc gắn chi tiết theo một đường lắp ráp
liên tục, xuất phát từ một hướng
3.2.5. Thiết kế các chi tiết tự đặt vào đúng vị trí
3.2.6. Thiết kế khoảng không gian và tầm nhìn rõ ràng khi
lắp ráp
3.2.7. Thiết kế tránh những tính chất làm cản trở khả năng
lấy chi tiết ra
3.2.8. Thiết kế đảm bảo sự dễ dàng khi xử lý các chi tiết có
kích thước lớn, sắc cạnh
3.2.9. Thiết kế loại bỏ việc phải định hướng lại trong quá
trình lắp ráp
3.2.10. Thiết kế các chi tiết không thể cài đặt sai
3.2.11. Thiết kế những chi tiết có tính chất đối xứng giữa hai
đầu
3.2.12. Thiết kế những chi tiết đối xứng quanh trục lắp của nó
3.2.13. Thiết kế những chi tiết không đối xứng quanh trục lắp
hay bất đối xứng một cách rõ ràng
3.3. Qui trình áp dụng các quy tắc thiết kế sản phẩm đảm bảo
khả năng lắp ráp
Chương 4. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP

4.1. Phân tích hiệu quả thiết kế
4.1.1. Xác định thời gian xử lý bằng tay
4.1.2. Xác định thời gian lắp ráp bằng tay
4.1.3. Phương pháp phân tích thiết kế
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

28
28
29
17
17
18
31
31
32
34
34
35
37
38
41
42
42
43
43
44
45
46

29

29
48
48
57
Trang 8


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

4.1.4. Phương pháp phân tích thiết kế lại
4.2. Ứng dụng phân tích thiết kế
4.2.1. Xét thiết kế xilanh – pittông khí nén
4.2.2. Nhận xét
4.3. Xây dựng phần mềm thư viện phân tích thiết kế để lắp ráp
4.3.1. Cơ sở lý thuyết
4.3.2. Cấu trúc chương trình
4.3.3. Giao diện cập nhật dữ liệu
1. Giao diện chính và giao diện cập nhật dữ liệu
2. Xác định mã xử lý bằng tay của chi tiết
3. Xác định mã lắp đặt bằng tay của chi tiết
4. Giao diện phân tích đối với lắp ráp bằng tay
5. Giao diện thư viện
6. Bảng kê kết quả phân tích
Chương 5. ỨNG DỤNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP
5.1. Giới thiệu
5.2. Phân tích thiết kế
5.3. Kết quả phân tích

5.4. Kết quả phân tích bằng phần mềm
5.5. Hiệu quả của phân tích thiết kế lại
KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Phụ lục
Tài liệu tham khảo

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

57
61
62
62
67
67
67
71
71
71
74
76
80
80
82
1
2
83
84
89
90
92

95
98
114

Trang 9


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM
ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP
1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Kể từ đầu thế kỷ XIX, nhu cầu về hàng hóa gia tăng với số lượng ngày càng
lớn, đặc biệt trong nền công nghiệp vũ khí quốc phòng đã đặt ra yêu cầu phải
nghiên cứu và phát triển những qui trình sản xuất mới. Kết quả của sự phát
triển những quy trình sản xuất này đã nâng cao chất lượng sản phẩm, đặc biệt là
hạ thấp giá thành sản phẩm, yếu tố mà khách hàng rất quan tâm. Một trong
những công đoạn rất quan trọng của quy trình sản xuất đó là quá trình lắp ráp
những chi tiết, cụm chi tiết với nhau để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh.
Lịch sử phát triển của những phương pháp lắp ráp có liên quan mật thiết với
lịch sử phát triển của các quy trình sản xuất. Có thể nói, người đưa ra các quy
trình sản xuất cũng đồng thời là người tìm ra những công nghệ lắp ráp hiện đại.
Ý tưởng và quan điểm của họ đã mang lại sự cải tiến đáng kể về các phương
pháp lắp ráp và những quy trình sản xuất hàng loạt với khối lượng lớn.
Trong lónh vực chế tạo máy, quá trình chế tạo các chi tiết đã được cải tiến
với việcï đưa vào các hệ thống sản xuất tự động, công nghệ lắp ráp ráp cũng

phát triển theo nhưng vẫn còn có một khoảng cách đáng kể. Thực tế ở các quốc
gia có nền công nghiệp phát triển cho thấy, nguồn lao động dành cho quá trình
lắp ráp thay đổi từ 20% trong sản xuất máy nông nghiệp tới 60% trong chế tạo
thiết bị điện thọai và telegraph. Do vậy, giá thành lắp ráp chiếm gần 50% tổng
chi phí sản xuất.
Trong vài thập niên qua, với những cố gắng làm giảm giá thành lắp ráp
bằng việc sử dụng các hệ thống lắp ráp tự động với tốc độ cao và gần đây là sử
dụng robot lắp ráp. Tuy nhiên, sự thành công cũng có giới hạn nên việc lắp ráp
thủ công bằng tay vẫn còn giữ một vai trò quan trọng.

1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH LẮP RÁP
Trước đây, việc chế tạo, lắp ráp và kiểm tra được thực hiện bởi người công
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 10


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

nhân bằng các biện pháp thủ công, mỗi chi tiết phải được thiết kế phù hợp với
từng bộ phận và cần có những chuyên gia về lónh vực này. Hơn nữa, phải mất
thời gian dài để đào tạo một đội ngũ công nhân có tay nghề cao. Vào thời kỳ
này, mức độ sản xuất bị hạn chế bởi phụ thuộc trình độ tay nghề của người công
nhân.
Lịch sử phát triển của quá trình lắp ráp bắt đầu từ nhu cầu về vũ khí trong
các cuộc chiến tranh. Năm 1798, quân đội Mỹ cần một số lượng lớn súng,
nhưng lúc đó ngành công nghiệp vũ khí quốc phòng của Mỹ không thể đáp ứng
được. Eli Whitney là một trong những người khởi xướng về sản xuất, ông đã ký

hợp đồng với Mỹ nhận chế tạo 10.000 khẩu súng trong thời gian 28 tháng. Mặc
dù phải mất hơn 10 năm để hoàn thành hợp đồng, nhưng những ý tưởng về sản
xuất của Whitney đã tạo tiền đề cho sự phát triển sau này. Ýù tưởng của ông là
xây dựng những nhà máy chuyên dùng để chế tạo một loại sản phẩm nào đó và
hầu hết công việc được thực hiện nhờ vào máy móc, những công việc còn hạn
chế ở máy móc thì được thực hiện bởi công nhân. Ví dụ đơn giản sau đây sẽ cho
thấy điều này, mối ghép bulon để kẹp hai tấm kim loại với nhau, nếu quá trình
lắp ráp được thực hiện bằng tay thì rất đơn giản, nhưng nếu tự động hóa việc
này thì trở nên khó hơn. Khó khăn thứ nhất là việc cho bulon vào lỗ ghép trên
hai tấm kim loại bởi vì hai lỗ có thể chưa khớp với nhau, khi lắp bằng tay ta có
thể chỉnh lại cho khớp. Khó khăn thứ hai là việc lắp vòng đệm vào bulon, khi
lắp bằng tay thì công nhân có thể một tay giữ vòng đệm, một tay vặn đai ốc vào
còn đối với máy thì khó thực hiện thao tác này. Công việc cuối cùng là xiết chặt
mối ghép, việc này thì máy có thể làm một cách dễ dàng. Trong trường hợp
này, để việc tự động hóa được thực hiện dễ dàng hơn thì cần có một khâu thực
hiện bằng tay để lắp sơ bộ trước. Ý tưởng này cho phép rút ngắn thời gian sản
xuất, gia tăng số lượng sản phẩm được lắp ráp.
Quan điểm của Oliver Evans về việc vận chuyển vật liệu từ nơi này đến nơi
khác mà không cần sử dụng tay chân, đã đưa đến sự phát triển xa hơn về lắp
ráp tự động. Năm 1793, Evans sử dụng các loại phương tiện vận tải trong một
nhà máy mà chỉ cần hai người vận hành ở đầu và cuối công đoạn. Tất cả quá
trình vận hành được tiến hành một cách tự động, các phương tiện vận tải sẽ
mang vật liệu từ nơi này đến nơi khác.
Đóng góp đáng kể cho sự phát triển các phương pháp lắp ráp là những ý
tưởng của Elihu Root. Năm 1849, Root tham gia vào dự án sản xuất mới của
công ty, ông phân chia công việc lắp ráp thành những cụm riêng lẻ, mỗi vị trí
đảm nhận một chức năng riêng sao cho có thể hoàn thành sớm nhất và ít mắc
lỗi nhất. Phôi liệu, bán thành phẩm được vận chuyển từ vị trí làm việc này đến
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12


Trang 11


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

vị trí kế tiếp nhờ vào hệ thống vận chuyển tự động. Sự phân chia này đã hạn
chế được phần nào sự di chuyển trong suốt quá trình lắp ráp và thời gian đào
tạo đội ngũ công nhân cũng được rút ngắn, nâng cao hiệu quả sản xuất.
Frederick Winshow Taylor là người đầu tiên giới thiệu những phương
pháp lắp ráp có đề cập đến thời gian. Quan điểm này đã tiết kiệm được thời
gian và nguồn nhân lực nhờ việc sắp xếp các công việc vào những vị trí thích
hợp nhất.
Henry Ford là người đã đóng góp đáng kể cho sự phát triển của những
phương pháp lắp ráp và sản xuất hiện đại. Ông đưa ra quan điểm của mình
trước hết là về công cụ và sau đó là con người trong điều kiện vận hành để sắp
xếp các công đoạn ở một vị trí thích hợp nhất trong quy trình lắp ráp.
Trong hệ thống lắp ráp dây chuyền, khi một người công nhân thực hiện xong
phần việc của mình, họ luôn đặt từng bộ phận vào những nơi tương ứng để thực
hiện dễ dàng, thuận tiện nhất. Những bộ phận này sẽ được chuyển đến công
đoạn kế tiếp nhờ hệ thống vận chuyển tự động. Nguyên tắc này dần dần được
áp dụng trong quy trình sản xuất tự động hóa kiểu T. Ford.
Kỹ thuật lắp ráp hiện đại lần đầu tiên được ứng dụng để lắp ráp bộ phận
đánh lửa trong động cơ đốt trong. Theo những phương pháp cũ, một người thao
tác phải mất 20 phút để hoàn thành công việc này. Tuy nhiên, khi quy trình lắp
ráp trên được phân thành 29 nơi hoạt động riêng lẻ, thực hiện bởi nhiều công
nhân tại những vị trí làm việc khác nhau trong hệ thống, thời gian lắp ráp giảm
xuống còn 13 phút 10 giây. Khi chiều cao của hệ thống lắp ráp tăng lên khoảng
210 mm, thời gian giảm xuống còn 5 phút, chỉ bằng 1/4 thời gian đòi hỏi ở quy

trình lắp ráp cũ. Kết quả trên đã giúp Henry Ford quyết định sử dụng hệ thống
lắp ráp này trong việc lắp ráp những bộ phận xe hơi. Quá trình sản xuất đạt
được những kết quả khả quan, chất lượng sản phẩm được cải tiến đáng kể, mặc
dù sản phẩm lắp ráp đôi khi khác với tiêu chuẩn ban đầu của những hàng mẫu
được làm bằng tay. Ford đã xây dựng một nhà máy lắp ráp thử nghiệm, sử dụng
những dụng cụ, khuôn mẫu, thiết bị giống nhau, thậm chí kỹ năng làm việc
cũng giống nhau cho quy trình sản xuất hàng loạt. Phương pháp này ngày nay
đã trở thành tiêu chuẩn làm việc cho tất cả những nhà máy lắp ráp lớn.
Lúc đầu hệ thống lắp ráp trên thường chỉ như là một hệ thống lắp ráp bằng
tay đối với những sản phẩm được sản xuất hàng loạt hoặc hàng khối. Tuy nhiên,
đầu thế kỷ XX, những người thợ lắp ráp bằng tay được thay thế bằng những
thiết bị máy móc, rồi tiến đến dùng thiết bị lắp ráp tự động và sử dụng robot
trong lắp ráp.
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 12


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

Những hệ thống lắp ráp hiện đại thường chỉ dùng cho quy mô sản xuất lớn
bởi chi phí đầu tư khá cao. Sự phát triển của hệ thống lắp ráp này có quan hệ
chặt chẽ với nền công nghiệp, đặc biệt trong các lónh vực như vũ khí quốc
phòng, xe hơi, đồng hồ và những sản phẩm tiêu dùng khác. Một thống kê vào
lúc đó cho thấy, những hàng hóa được sản xuất bằng máy móc chiếm khoảng
15 ÷ 20% và chỉ khoảng 5% sản phẩm được lắp ráp tự động, còn lại được lắp
ráp bằng tay. Điều này có nghóa là phương pháp lắp ráp bằng tay vẫn giữ vai
trò quan trọng trong sản xuất. Kể từ thế chiến thứ II, các nhà sản xuất đã chú

tâm vào khả năng dùng robot trong lắp ráp và nhận thấy rằng, robot có tính linh
hoạt cao, chúng có thể được áp dụng đối với sản xuất nhỏ và trung bình.
Năm 1954, George Deval đã sáng chế một thiết bị có thể thay đổi chương
trình, thiết bị này được ứng dụngï chủ yếu trong robot công nghiệp hiện đại.
Năm 1962, thử nghiệm Unimate Mark 1 đã được triển khai và vào năm 1965,
robot công nghiệp hiện đại đầu tiên được cấp giấy phép đi vào sản xuất.
Lúc đầu, việc ứng dụng robot công nghiệp nhằm thay thế những công việc
được thực hiện bằng tay trong điều kiện khó khăn như quy trình đổ khuôn kim
loại, đục lỗ v.v… Và đến năm 1968, người ta đã bắt đầu sử dụng robot để lắp
ráp.
Qua mỗi giai đoạn lịch sử, quy trình lắp ráp đã được cải tiến và hoàn thiện
nhằm mang lại hiệu quả tốt nhất. Từ ý tưởng xây dựng một nhà máy chuyên
dùng để lắp ráp một chủng loại sản phẩm nhất định đến ý tưởng sử dụng hệ
thống vận chuyển tự động trong quá trình lắp ráp, phân chia, sắp xếp các công
đoạn trong quá trình lắp ráp. Từ những dây chuyền lắp ráp thủ công đến hệ
thống lắp ráp tự động rồi đến việc ứng dụng robot để lắp ráp là một sự phát
triển về công nghệ lắp ráp. Mặc dù các phương pháp lắp ráp sau được cải tiến
từ những phương pháp lắp ráp trước đó nhưng không có nghóa là nó hoàn toàn
thay thế cho nhau. Mỗi phương pháp lắp ráp đều có một phạm vi ứng dụng nhất
định, nếu ứng dụng không thích hợp, không những không mang lại hiệu quả mà
có thể làm cho hiệu quả giảm xuống.
Mặt khác, những người tiên phong trong lónh vực này còn nhận thức được
rằng giai đoạn thiết kế có tác động đáng kể đến quá trình lắp ráp, họ đã nghiên
cứu để thiết kế những sản phẩm dễ dàng cho việc lắp ráp và họ cũng đã bắt đầu
quan tâm đến thời gian lắp ráp.

1.3. THIẾT KẾ SẢN PHẨM ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LẮP RÁP
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 13



LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

1.3.1. Giới thiệu
Thiết kế đảm bảo khả năng lắp ráp là đánh giá tính thuậän tiện trong việc lắp
ráp một sản phẩm. Do hầu như tất cả sản phẩm đều được lắp ráp từ nhiều chi
tiết và việc lắp ráp tốn kém thời gian, người ta khuyến khích chế tạo sản phẩm
càng dễ lắp ráp càng tốt.
Kỹ thuật “Thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp“ được nghiên cứu
trong luận văn này có liên quan đến việc giảm bớt giá thành sản phẩm thông
qua sự đơn giản hóa mô hình thiết kế. Cách tốt nhất để giảm bớt giá thành sản
phẩm, trước tiên là giảm bớt số chi tiết riêng lẻ và số loại chi tiết được lắp ráp
lại, đồng thời đảm bảo rằng các chi tiết còn lại phải dễ dàng chế tạo và lắp ráp.
Vì vậy, việc phân tích thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp phải có tính
hệ thống và là một quá trình xây dựng từng bước một.
Khả năng giảm chi phí lắp ráp được quyết định nhiều nhất ở giai đoạn thiết
kế và do vậy, người thiết kế cần nhận thức được bản chất tự nhiên của các quá

Lự a chọ n
phương phá p
lắ p ráp

Phâ n tích theo
lắ p rá p
bằng tay

Phân tích theo lắ p

ráp tự động tốc
độ cao

Phân tích theo
lắp ráp
bằng robot

Cải tiế n mô hình
thiế t kế và
phâ n tích lạ i

Hình 1−1. Các bước phân tích một thiết kế đảm bảo khả năng lắp ráp

trình lắp ráp. Khi gặp phải những điều kiện ràng buộc, đòi hỏi phải chế tạo
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 14


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

những chi tiết riêng lẻ thì mới phải cân nhắc còn không thì nên thiết kế gộp
chung lại thành một chi tiết, chi phí lắp ráp sẽ thấp hơn. Khi thiết kế cũng luôn
lưu ý rằng, mỗi sự kết hợp của hai chi tiết thành một sẽ loại ra ít nhất một hoạt
động trong việc lắp ráp bằng tay hoặc một phần của máy khi lắp ráp tự động.
Thiết kế đảm bảo khả năng lắp ráp phải được xem xét trong tất cả các giai
đoạn của quá trình sản xuất. Khi người thiết kế đã hình thành những hướng giải
quyết khác nhau và bắt đầu ghi lại những suy nghó của mình, sẽ có nhiều

phương án xem xét nhằm đơn giản hóa việc lắp ráp sản phẩm hoặc lắp ráp các
cụm chi tiết.
Hình 1−1 giới thiệu sơ đồ khối các bước phân tích một thiết kế đảm bảo khả
năng lắp ráp và có thể tóm tắt như sau:
Bước 1. Lựa chọn phương pháp lắp ráp: Căn cứ vào bản vẽ thiết kế sản
phẩm, tổng số chi tiết trong thiết kế, số chi tiết được lắp ráp, sản lượng của sản
phẩm trong một năm và thời gian hoàn vốn trang thiết bị để lựa chọn một trong
ba phương pháp lắp ráp bằng tay, tự động với tốc độ cao hay bằng robot.
Bước 2. Sau khi đã lựa chọn được một phương pháp lắp ráp thích hợp trong
số ba phương pháp kể trên, bước tiếp theo phải tiến hành phân tích thiết kế để
đánh giá được hiệu quả của phương pháp lắp ráp đó và khả năng cải tiến của
thiết kế.
Bước 3. Cải tiến mô hình thiết kế và phân tích lại: Mục đích của bước này
nhằm giảm bớt thời gian và chi phí lắp ráp tới mức thấp nhất.
1.3.2. Mục đích nghiên cứu
Nếu một sản phẩm thiết kế không đánh giá được khả năng đảm bảo cho chế
tạo và lắp ráp, thì kỹ thuật hiện đại áp dụng chỉ có thể làm giảm thiểu những
khiếm khuyết của thiết kế. Việc cải tiến thiết kế ở giai đoạn này không còn giá
trị nữa bởi đã tốn nhiều thời gian và tiền bạc trong quá trình sản xuất mới nhận
ra nhược điểm của thiết kế. Vì vậy, kỹ thuật chế tạo và lắp ráp cần được xem
xét ngay ở giai đoạn thiết kế ban đầu, thì việc cải tiến thiết kế mới có ý nghóa
nhằm mang lại hiệu quả kinh tế.
Ba chỉ tiêu để xác định hiệu quả của một phương pháp thiết kế là: giá thành,
chất lượng và thời gian. Mối quan tâm chính ở đây là giá thành và thời gian, bởi
quá trình lắp ráp có liên hệ trực tiếp đến hai chỉ tiêu này. Thời gian và chi phí
lắp ráp phụ thuộc vào hai yếu tố. Trước hết, bản thân thiết kế đó có dễ dàng
cho việc lắp ráp hay không, điều này phụ thuộc vào quá trình thiết kế. Thứ hai,
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 15



LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

việc lựa chọn một phương pháp lắp ráp thích hợp sẽ giảm bớt thời gian và chi
phí lắp ráp. Không nên nghó rằng, việc lựa chọn phương pháp lắp ráp không có
mối liên hệ nào với giai đoạn thiết kế. Thực ra, từ khi hình thành ý tưởng đến
khi đi vào thiết kế, người thiết kế phải suy nghó đến việc sản phẩm thiết kế của
mình sẽ được lắp ráp như thế nào, sử dụng phương pháp nào. Như vậy, một
thiết kế có xem xét đến tất cả các yếu tố trên mới có thể là một thiết kế hoàn
chỉnh.
Mặc dù có nhiều cách để tăng hiệu quả chế tạo (cải tiến vật liệu, công cụ,
qui trình, cách bố trí dây chuyền sản xuất trong nhà máy…), nhưng xem xét việc
chế tạo và lắp ráp trong suốt giai đoạn thiết kế sản phẩm giữ vai trò rất lớn, nó
quyết định phần lớn chi phí sản xuất của sản phẩm. Việc cải tiến quy trình chế
tạo và lắp ráp sẽ cho phép giảm đáng kể chi phí sản xuất và làm tăng hiệu quả
sản xuất.
Ở Việt nam, công nghệ lắp ráp nói riêng và công nghệ cơ khí chế tạo máy
nói chung còn non yếu, qui mô nhỏ, chỉ sản xuất các sản phẩm có yêu cầu kỹ
thuật không cao, công nghệ và tổ chức khép kín (từ tạo phôi đến lắp ráp), v.v…
Có thể nói khoa học về công nghệ lắp ráp chưa có gì đáng kể, hoàn toàn mới
mẻ hay nói cách khác công nghệ lắp ráp chưa được phát triển. Trong những
năm gần đây, một số xí nghiệp đã cố gắng đổi mới công nghệ và thiết bị, nhưng
cũng chỉ một vài xí nghiệp có công nghệ lắp ráp thủ công hay bán tự động (lắp
ráp xe hơi, xe hai bánh gắn máy…), còn hầu hết vẫn sử dụng công nghệ lắp ráp
bằng tay.
Chính vì vậy, việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng thiết kế đảm
bảo khả năng lắp ráp sản phẩm cơ khí” là rất cần thiết và bổ ích, thiết thực

với tình hình chung hiện nay ở nước ta trong giai đọan công nghiệp hóa, hiện
đại hóa.
1.4. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu, ứng dụng thiết kế đảm bảo khả
năng lắp ráp sản phẩm cơ khí sao cho đạt hiệu quả cao.
1.5. PHẠM VI, GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN
Trong phạm vi đề tài nghiên cứu của luận văn, ta quan tâm đến các khía
cạnh:

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 16


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

• Lựa chọn phương pháp lắp ráp.
• Thiết lập các qui tắc chung hướng dẫn thiết kế sản phẩm đảm bảo khả
năng lắp ráp.
•

Trình tự các bước thực hiện việc phân tích thiết kế và xây dựng phần
mềm thư viện phân tích thiết kế cho các phương pháp lắp ráp với sự trợ
giúp của máy tính.

• Ứng dụng thiết kế sản phẩm cơ khí điển hình đảm bảo khả năng lắp ráp
và phân tích tính hiệu quả của nó.
Như vậy, trong đề tài nghiên cứu này sẽ không đi sâu vào các vấn đề khác

như: thiết kế sản phẩm đảm bảo độ bền, độ tin cậy, hợp lý về động lực học hay
tối ưu hóa kết cấu v.v…

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 17


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

Chương 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP
2.1. MỤC ĐÍCH
Chi phí cho việc lắp ráp một sản phẩm có liên quan đến giá thành của sản
phẩm và các phương pháp lắp ráp được sử dụng trong quá trình sản xuất. Chi
phí thấp nhất có thể đạt được bằng cách thiết kế sản phẩm sao cho dễ lắp ráp
và sử dụng một phương pháp lắp ráp thích hợp nhất. Vì vậy, việc lựa chọn
phương pháp lắp ráp là vấn đề quan trọng cần sớm giải quyết trong giai đoạn
ban đầu của quá trình thiết kế. Trên cơ sở đó, chi phí dành cho lắp ráp sẽ là
thấp nhất.
Ví dụ, khi lắp ráp sản phẩm với số lượng khoảng vài nghìn trong một năm
thì chỉ cần lắp ráp bằng tay. Còn khi sản xuất với số lượng vài triệu sản phẩm
hàng năm thì đòi hỏi phải trang bị những dụng cụ chuyên dùng và phải được tự
động hóa bằng dây chuyền lắp ráp tự động với tốc độ cao, và dó nhiên chi phí
đầu tư ban đầu để làm việc này sẽ cao hơn. Khi số lượng sản phẩm lớn hơn nữa
mà với việc lắp ráp bằng robot có thể mang lại hiệu quả kinh tế thì tốt nhất là
chúng ta lựa chọn phương pháp lắp ráp này.

Như ta đã biết, những yêu cầu thiết kế sản phẩm đảm bảo khả năng lắp ráp
bằng tay khác xa với trường hợp lắp ráp tự động hay robot, nó tùy thuộc vào
khả năng, trình độ tay nghề của người công nhân. Ngược lại, một hoạt động lắp
ráp dễ dàng đối với người công nhân, nhưng có thể robot hay một thiết bị lắp
ráp chuyên dùng lại không thực hiện được.
Để lựa chọn được một phương pháp lắp ráp hữu hiệu đối với sản phẩm cơ
khí của mình, phải xem xét nhiều mặt, phân tích hiệu quả của thiết kế đối với
mỗi phương pháp lắp ráp và phải dựa vào khả năng sẵn có của nhà máy, xí
nghiệp. Nếu là phương pháp mà nhà máy, xí nghiệp chưa trang bị máy móc thì
xem xét có nên trang bị hay không?

2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP
Để đảm bảo năng suất và độ chính xác khi lắp ráp trong các nhà máy, xí
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 18


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

nghiệp, thường sử dụng các phương pháp lắp ráp sau đây:
– Phương pháp lắp ráp bằng tay.
– Phương pháp lắp ráp tự động.
– Phương pháp lắp ráp bằng robot.
Ngòai ra, phương pháp lắp ráp bằng tay khi kết hợp với lắp ráp tự động hay
bằng robot còn được gọi là lắp ráp bán tự động.
2.2.1. Lắp ráp bằng tay
Phương pháp lắp ráp bằng tay chủ yếu sử dụng những công cụ đơn giản

trong quá trình lắp ráp và dùng cho sản xuất có quy mô nhỏ, chủng loại sản
phẩm không ổn định, trong đó công việc được chia ra thành những công đoạn
nhỏ. Các công đoạn nhỏ này được giao cho từng vị trí làm việc trong dây
chuyền. Một trong những thuận lợi của phương pháp này là có sự chuyên môn
hóa lao động khi giao cho mỗi công nhân một số nhiệm vụ cụ thể có tính lặp
lại, nhờ vậy họ làm việc với tốc độ nhanh hơn và chất lượng cao hơn. Chất
lượng sản phẩm theo phương pháp này phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công
nhân. Sử dụng phương pháp này có thể thay đổi chủng loại, loại sản phẩm mà
không mất nhiều thời gian.
Có các kiểu dây chuyền lắp ráp bằng tay sau:
• Dây chuyền lắp ráp kiểu đơn : dây chuyền này được chuyên môn hóa để
thích ứng với việc sản xuất những sản phẩm cùng một kiểu.
• Dây chuyền lắp ráp kiểu loạt : loại này dùng cho việc sản xuất hai hoặc
nhiều kiểu sản phẩm. Mỗi kiểu được lắp ráp một loạt trên dây chuyền và
các kiểu sản phẩm thường giống nhau về quy trình lắp ráp.
• Dây chuyền lắp ráp kiểu hỗn hợp : loại này cũng dùng để lắp ráp hai hay
nhiều kiểu sản phẩm. Tuy nhiên, các kiểu khác nhau nằm hỗn hợp trên
dây chuyền sao cho cùng một lúc có thể lắp ráp nhiều kiểu khác nhau
chứ không theo loạt.
2.2.2. Phương pháp lắp ráp tự động
Việc lắp ráp được thực hiện hoàn toàn bởi máy móc trong dây chuyền, có
thể là dây chuyền đồng bộ hay dây chuyền không đồng bộ. Thiết bị cấp phôi tự
động sẽ cung cấp phôi cho hệ thống. Những dây chuyền này thường chỉ dùng
để lắp ráp một loại sản phẩm và dùng trong sản xuất với quy mô lớn. Phương
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 19


LUẬN VĂN CAO HỌC


GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

pháp này khó thay đổi chủng loại sản phẩm.
2.2.3. Phương pháp lắp ráp bằng Robot
Phương pháp lắp ráp này cũng giống như lắp ráp tự động nhưng có tính linh
hoạt cao hơn.
1. Trạm lắp ráp robot một cánh tay (hình 2−1)
Hệ thống này bao gồm một cánh tay robot riêng lẻ, bộ phận cố định và một
vài trang thiết bị chuyên dùng như máng cấp phôi rung, ổ chứa phôi, các cơ cấu
cài, kẹp chặt hay những đầu kẹp chuyên dùng. Kiểu một cánh tay robot đơn
giản được trang bị đầu kẹp đa năng để sử dụng cho việc gá đặt, kẹp chặt chi
tiết. Kiểu này đòi hỏi tối thiểu phải có bốn bậc tự do: tịnh tiến theo ba phương
X, Y, Z và quay xung quanh trục Z giúp cho robot định hướng được các chi tiết
theo phương thẳng đứng để cài vào đúng vị trí. Khi sự gá đặt của chi tiết không
theo phương thẳng đứng thì cần phải có một cấu hình robot khác với 6 bậc tự
do. Trạm làm việc robot một cánh tay được giới thiệu như ở hình 2−1.

Hình 2−1. Trạm làm việc robot một cánh tay [1]
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 20


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

2. Trạm lắp ráp robot hai cánh tay (hình 2−2)
Trong hệ thống lắp ráp này một thiết bị điều khiển trung tâm có nhiệm vụ

điều khiển sự vận động của hai cách tay robot cùng một lúc. Những cánh tay,
đầu kẹp đa năng và các trang thiết bị khác cũng giống như trong hệ thống máy
lắp ráp robot một cánh tay. Có hai ưu điểm chính trong việc sử dụng hai cánh
tay robot ở một trạm lắp ráp. Trước hết, một cánh tay robot có thể kiểm soát
hoạt động đi xuống nhờ các cảm biến vị trí, trong khi đó một cánh tay khác của
robot làm nhiệm vụ cài đặt chi tiết. Ưu điểm thứ hai là thời gian lắp ráp sẽ giảm
nhiều khi sử dụng cùng lúc hai cánh tay robot mà trên lý thuyết thì sự sắp xếp
này sẽ chia đôi thời gian của chu kỳ lắp ráp.

Hình 2−2. Trạm làm việc robot hai cánh tay [1]

3. Hệ thống lắp ráp robot nhiều trạm (hình 2−3)
Hệ thống này thích hợp với những lắp ráp có chu kỳ ngắn hơn so với hai loại
trên. Về cơ bản các trạm robot một cánh tay khi được nối với nhau thành một
dây chuyền sẽ tạo thành hệ thống robot nhiều trạm, mỗi trạm sẽ có các thiết bị
giống với trạm lắp ráp robot một cánh tay. Để giảm thời gian chết của hệ thống
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 21


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

gây ra bởi trục trặc kỹ thuật ở một trạm nào đó, những thành phần dự trữ sẽ
được đặt vào giữa các trạm. Sử dụng các robot ở dạng này cho năng suất cao và
tạo ra sự linh hoạt trong quá trình lắp ráp.

Hình 2−3. Hệ thống lắp ráp robot nhiều trạm [1]


2.2.4. Phương pháp lắp ráp bán tự động
Thực chất của phương pháp lắp ráp này là sự kết hợp giữa phương pháp lắp
ráp bằng tay và phương pháp lắp ráp tự động, đôi khi với cả phương pháp lắp
ráp bằng robot. Sự kết hợp này nhằm mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất cho
việc lắp ráp. Điều này cũng dễ hiểu bởi vì một sản phẩm hoàn chỉnh được lắp
ráp từ nhiều bộ phận, nhiều chi tiết khác nhau, mà không phải tất cả những bộ
phận hay chi tiết này đều thích hợp với một phương pháp lắp ráp nào đó. Chẳng
hạn, có những bộ phận, chi tiết thích hợp với việc lắp ráp bằng tay, cũng có
những bộ phận, chi tiết thích hợp với lắp ráp tự động… Vì vậy, vấn đề cần giải
quyết là làm sao có thể kết hợp hài hòa giữa các phương pháp lắp ráp trên.
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 22


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

Thực tế, phương pháp lắp ráp này được dùng phổ biến ở các nhà máy sản
xuất và lắp ráp hiện đại.

2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP
2.3.1. Các yêu cầu khi lựa chọn phương pháp lắp ráp
Lựa chọn phương pháp lắp ráp phù hợp với một sản phẩm có liên quan đến
nhiều yếu tố. Trước tiên, ta xét đến qui mô sản xuất. Như phần đầu đã nói, để
sản xuất một sản phẩm với số lượng nhỏ (qui mô sản xuất nhỏ) thì không thể
trang bị một quy trình lắp ráp tự động hay robot được vì chi phí cho việc này
khá cao và không mang lại hiệu quả kinh tế, trường hợp này nên lắp ráp bằng

tay. Kế tiếp là điều kiện kỹ thuật hiện có của nhà máy, xí nghiệp và chi phí
dùng để lắp ráp sản phẩm đó.
Khi sự lựa chọn phương pháp lắp ráp theo mức độ sản xuất với những điều
kiện kỹ thuật không rõ ràng thì sản phẩm đó có thể được phân tích theo nhiều
phương pháp lắp ráp. Qua đó, sơ bộ xác định thời gian và chi phí lắp ráp rồi mới
so sánh kết quả của các phương pháp, cuối cùng ta sẽ tìm được phương pháp lắp
ráp thích hợp nhất.
Trong thực tế, những hệ thống lắp ráp có thể là sự kết hợp của một hay
nhiều phương pháp lắp ráp. Chẳng hạn trong lắp ráp bằng tay, một vài bộ phận
có thể được định hướng trước với sự trợ giúp của thiết bị chuyên dùng. Những
hệ thống lắp ráp nhiều trạm làm việc lại có sự kết hợp của các trạm tự động,
trạm robot và trạm bằng tay với những mục đích khác nhau.
Trước khi tiến hành lựa chọn phương pháp lắp ráp, ta cần tìm hiểu bản chất
của từng phương pháp.
Trong phương pháp lắp ráp bằng tay, những dụng cụ dùng cho việc lắp ráp
nói chung là đơn giản và giá cả không cao nhưng chi phí cho việc lắp ráp bằng
tay cũng không thấp, khó xác định và độc lập với khối lượng lắp ráp. Phương
pháp lắp ráp này có sự linh hoạt và thích ứng cao, nhưng chất lượng sản phẩm
lại phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề của người công nhân.
Những máy móc trang bị trong hệ thống lắp ráp tự động cùng với các thiết bị
vận chuyển đi kèm thường được dùng để lắp ráp một loại sản phẩm nào đó. Hệ
thống này bao gồm một cơ cấu di chuyển hoạt động theo nguyên tắc nhất quán
(hệ thống đồng bộ) hay hoạt động tự do (hệ thống không đồng bộ). Những hệ
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 23


LUẬN VĂN CAO HỌC


GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

thống kiểu này có giá thành khá cao và có liên quan đến sự phát triển của khoa
học kỹ thuật. Những thiết bị này thường có một chu kỳ làm việc nhất định, do
vậy không nên sử dụng nữa khi nó đã hết thời gian làm việc ổn định.
Khi thay thế một hay vài đầu làm việc của hệ thống lắp ráp tự động bằng
các cơ cấu di chuyển tự do thì hệ thống này trở thành dây chuyền lắp ráp robot
nhiều trạm. Sự thay đổi này cho phép có nhiều hơn một hoạt động lắp ráp được
thực hiện tại một trạm làm việc, tạo ra sự linh hoạt cho quá trình sản xuất, thích
ứng với những thay đổi kiểu sản xuất. Đối với qui mô sản xuất nhỏ, một trạm
làm việc robot một hay hai cánh tay riêng lẻ là thích hợp nhất.
2.3.2. Lựa chọn phương pháp lắp ráp bằng biểu đồ
Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm, người ta xây dựng các biểu đồ
giúp cho việc lựa chọn phương pháp lắp ráp được dễ dàng và nhanh chóng hơn
[1]. Với các biểu đồ này, khi đã biết số lượng sản phẩm sản xuất trong năm, số
lượng chi tiết trong sản phẩm đó và thời gian hoàn vốn trang thiết bị, chúng ta
sẽ lựa chọn được một phương pháp lắp ráp thích hợp nhất.
Có hai dạng biểu đồ:
– Dạng một dùng cho những sản phẩm hay những quá trình lắp ráp chỉ có
một loại.
– Dạng hai dùng cho những sản phẩm hay những quá trình lắp ráp có nhiều
loại.
Mỗi dạng có ba biểu đồ được áp dụng đối với những giai đoạn hoàn vốn
trang thiết bị khác nhau (các giai đoạn hoàn vốn này được tính theo năm).
Người thiết kế và chế tạo qua kinh nghiệm thực tế phải tính toán được giai đoạn
hoàn vốn để phân tích hiệu quả kinh tế của từng phương pháp lắp ráp.
Trong biểu đồ có sử dụng các ký hiệu:
+ SL : khối lượng sản xuất hàng năm (tính theo nghìn đơn vị) của việc lắp
ráp các kiểu sản phẩm trong suốt giai đoạn hoàn trả vốn trang thiết bị.
+ Na : số chi tiết được lắp ráp.

+ N0 : tổng số chi tiết trong thiết kế.

HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khóa 12

Trang 24


LUẬN VĂN CAO HỌC

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam

1. Lựa chọn phương pháp lắp ráp theo biểu đồ 2−1 (hình 2−4)

Hình 2−4. Biểu đồ dạng 1 [1]

2. Lựa chọn phương pháp lắp ráp theo biểu đồ 2−2 (hình 2−5)
3. Điều kiện cho việc ứng dụng các hệ thống lắp ráp
Nếu những điều kiện giới hạn nằm trong phạm vi lắp ráp bằng tay thì
HVTH: Võ Tuyển – Cơ khí CTM khoùa 12

Trang 25