Lắp ráp cơ khí là gì? Các loại, thiết bị và hướng dẫn ngành

Các kỹ thuật sản xuất đã chuyển từ việc tạo ra các sản phẩm đơn giản sang các kỹ thuật lắp ráp các bộ phận khác nhau thành các thiết bị chức năng. Khi nghe thuật ngữ lắp ráp cơ khí, người ta có thể nghĩ rằng nó đơn giản. Tuy nhiên, thực tế đây là một trong những loại sản xuất phức tạp và tự động hóa nhất và cũng là một trong những loại ít được biết đến nhất. Trong bài viết này, người đọc sẽ làm quen với khái niệm định nghĩa lắp ráp cơ khí, các loại của nó, các lĩnh vực ứng dụng, thiết bị sử dụng trong quá trình và cách nó khác với lao động thủ công.

Lắp ráp cơ khí đề cập đến việc kết nối các bộ phận và thành phần khác nhau thông qua các công cụ hoặc thiết bị như bu lông, vít, v.v. Việc này có thể được thực hiện theo các thông số kỹ thuật thiết kế đã sử dụng. Có ba loại lắp ráp cơ khí. Phương pháp này là một phần quan trọng trong sản xuất, đặc biệt trong ngành sản xuất xe cộ, hàng điện tử hoặc thiết bị gia dụng. Tự động hóa lắp ráp cơ khí giúp tăng hiệu quả sản xuất sản phẩm từ 2 đến 10 lần so với quy trình thủ công cũng như đảm bảo độ tin cậy của sản phẩm, dữ liệu về các giai đoạn sản xuất và giảm chi phí cần thiết trong các quy trình được thực hiện liên tiếp.

Lắp ráp cơ khí là gì

Lắp ráp cơ khí là một phần của quá trình sản xuất biến các bộ phận riêng biệt thành sản phẩm hoàn chỉnh. Các bộ phận riêng lẻ (được gia công, đúc hoặc dập) được kết hợp để tạo thành các cụm phụ và sau đó là sản phẩm hoàn chỉnh theo các bản vẽ kỹ thuật và hướng dẫn làm việc. Người lắp ráp không cần phải sáng tạo; họ chỉ cần ghép các bộ phận lại với nhau đúng cách và sử dụng các phương pháp cố định phù hợp.

Yếu tố phân biệt quan trọng đối với người tiêu dùng và kỹ sư: lắp ráp cơ khí có nghĩa là nối các bộ phận thực tế với nhau, khác với lắp ráp điện tử (tức là hàn các bộ phận lên bảng mạch cần thiết), mặc dù ngày nay sản phẩm thường cần cả hai loại lắp ráp. Ví dụ, các bộ ngắt mạch vừa được lắp ráp cơ khí (vì chúng có các chi tiết như lò xo, tiếp điểm, cần gạt, v.v.) vừa được điều chỉnh điện để hoạt động. Các tiêu chuẩn và logic chất lượng đằng sau việc biến các thành phần thành sản phẩm được chứng nhận được đề cập trong hướng dẫn máy lắp ráp tự động tùy chỉnh, nơi hướng dẫn cách quy trình lắp ráp sản phẩm được thiết kế ngay từ đầu.

Các loại lắp ráp cơ khí

Có hai loại lắp ráp cơ khí: một loại được phân loại theo mức độ tự động hóa và loại còn lại được phân loại theo cấu trúc.

Về mặt kỹ thuật, lựa chọn công nghệ tự động hóa là một quyết định kinh tế hơn là một quyết định về uy tín. Các kỹ thuật thủ công chiếm ưu thế trong các ứng dụng sản xuất với khối lượng thấp và đa dạng cao trong khi tự động hóa hoàn toàn chiếm ưu thế ở khối lượng lớn khi chi phí cố định có thể được phân bổ trên hàng triệu đơn vị sản xuất. Logic đánh đổi — và khi nào mỗi cấp độ mang lại lợi ích — được trình bày trong so sánh tự động hóa hoàn toàn và bán tự động, một quyết định mà mọi nhà máy đều phải đối mặt trước khi mua thiết bị.

Quy trình và Kỹ thuật Lắp ráp

Lắp ráp cơ khí là quá trình kết nối các thành phần khác nhau thông qua các kỹ thuật cụ thể. Một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong lắp ráp cơ khí là bắt vít ren, sử dụng các yếu tố như vít, bu lông hoặc đai ốc. Các phương pháp khác được sử dụng bao gồm:

• Lắp ghép ép là khi một trục được đẩy vào một lỗ có đường kính nhỏ hơn, theo cách này không cần sử dụng các bộ phận cố định.
• Đinh tán đơn giản là sự thay đổi tính chất vật lý của đinh tán để cố định.
• Lắp ghép chốt là việc kết nối các phần tử nhựa chỉ bằng cách nhấn chúng lại với nhau.
• Dán keo là việc sử dụng keo để giữ các mối nối.
• Hàn, hàn thiếc và hàn mềm là các quá trình kết nối kim loại nhằm tạo ra sự liên kết chắc chắn giữa các bộ phận khác nhau.

Mỗi phương pháp có các đặc điểm riêng như mô-men xoắn cần thiết cho bắt vít ren, lực ép cần thiết cho phương pháp ép, thời gian chu trình cho dán keo, điều này cho phép các nhà sản xuất thực hiện kiểm tra ngay lập tức trong quá trình lắp ráp thay vì kiểm tra chất lượng sau khi hoàn thành. Đối với các sản phẩm điện có khối lượng lớn, kỹ thuật quy trình này chính là những gì được áp dụng trong dây chuyền tự động: việc lắp ráp, hiệu chuẩn và kiểm tra bộ ngắt mạch thu nhỏ diễn ra trên máy móc sản xuất chuyên dụng, loại được mô tả trong sản xuất MCB tự động bài viết.

Thiết bị và Dụng cụ

Các thiết bị lắp ráp cơ khí có thể bao gồm từ các công cụ thông thường đến các trạm làm việc robot hoàn chỉnh.

• Dụng cụ cầm tay và nơi làm việc — các công cụ để lắp ráp và cắt, tua vít, v.v.
• Đồ gá — bất kỳ thiết bị nào được sử dụng để hướng dẫn nguyên liệu thô trong quá trình lắp ráp.
• Trạm dụng cụ bắt vít tự động — các hệ thống cung cấp và đặt dụng cụ vào vị trí.
• Máy ép — máy ép khí nén hoặc thủy lực được thiết kế cho các hoạt động lắp ráp.
• Robot và hệ thống xử lý vật liệu — các thiết bị robot được sử dụng để chuyển các thành phần.
• Thiết bị thị giác và kiểm tra — các hệ thống giám sát quá trình lắp ráp.
• Hệ thống Tesla — các thiết bị băng tải được sử dụng để vận chuyển vật liệu.

Đối với người mua, quyết định thiết bị giảm xuống còn hai câu hỏi: thời gian chu trình và khối lượng yêu cầu là bao nhiêu, và các thao tác nào cần kiểm tra mô-men xoắn/lực/quan sát? Các câu trả lời xác định liệu một bàn làm việc, một cell bán tự động hay một dây chuyền tự động hoàn toàn là lựa chọn phù hợp — và hệ sinh thái thiết bị đằng sau một dòng sản phẩm thực sự, từ lắp ráp đến kiểm tra, là chủ đề của hướng dẫn mua dây chuyền sản xuất tự động.

Các ngành công nghiệp phụ thuộc vào nó

Lắp ráp cơ khí là yếu tố cơ bản cho hầu hết tất cả các ngành công nghiệp vật lý.

Trong tất cả các ngành, mô hình này được lặp lại: lắp ráp cơ khí kết hợp các bộ phận mua hoặc sản xuất thành sản phẩm cuối cùng của người mua, trong khi hiệu suất của dây chuyền lắp ráp ảnh hưởng đến chi phí kinh doanh. Các ngành có sản lượng cao và thiết kế ổn định (ô tô, thiết bị điện, v.v.) dựa nhiều vào tự động hóa; các ngành có sản lượng thấp hoặc có sự khác biệt lớn về quy định (máy bay, thiết bị y tế) dựa vào lắp ráp thủ công chuyên biệt với tài liệu đầy đủ. Hiểu vị trí sản phẩm của bạn trên phổ này là bước đầu tiên để chọn cách lắp ráp nó — và hướng dẫn giải pháp tự động hóa sản xuất định hình lựa chọn đó trên các ngành.

Lắp ráp tự động so với thủ công

Khi so sánh sản xuất thủ công và tự động, điều quan trọng là nhận ra kết quả cuối cùng:

Số lượng đơn vị sản xuất là yếu tố quan trọng: sản xuất thủ công có lợi khi sản lượng dây chuyền thấp, trong khi sản xuất tự động có ưu thế lớn khi sản lượng vượt điểm hòa vốn. Điều mà tự động hóa không thể loại bỏ là yếu tố con người: dây chuyền cần được thiết lập, hỗ trợ, cũng như kỹ thuật, và người lắp ráp tương lai sẽ sử dụng robot thay vì công cụ.

Xu hướng phát triển

Có ba khía cạnh chính ảnh hưởng đến lĩnh vực lắp ráp cơ khí trong nửa cuối thập kỷ 2020.

• Cobots – robot giúp dễ dàng triển khai tự động hóa cho các quy trình logistics với sản lượng thấp hơn trước đây vì khu vực này cho phép sử dụng máy móc mà không cần hàng rào an toàn.
• Thị giác hỗ trợ AI – việc xác minh quy trình lắp ráp đã chuyển từ phương pháp dựa trên chuẩn định sẵn sang các hệ thống tự học, nhờ đó có thể phát hiện các vấn đề mà camera dựa trên quy tắc truyền thống không thể ghi nhận.
• Bản sao số và dây chuyền linh hoạt – phần mềm cho phép kỹ sư thử nghiệm dây chuyền lắp ráp và các thay đổi trên dây chuyền mà không cần sử dụng máy móc thực tế, từ đó giảm bớt rào cản truyền thống trước đây đối với quy trình lắp ráp thủ công.

Xu hướng cho thấy lĩnh vực lắp ráp vẫn đang trải qua sự chuyển đổi từ quy trình thủ công sang tự động hóa. Trước hết, kỹ năng ngày càng trở nên tinh vi hơn, vì khả năng lập trình và bảo trì máy móc thay vì chỉ có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp lặp đi lặp lại trở nên vô cùng giá trị trong ngành công nghiệp. Trong bối cảnh này, công ty benlongkj đang chiếm lĩnh thị trường ngách của mình, hoạt động trong lĩnh vực sản xuất các quy trình lắp ráp tự động.

Câu hỏi thường gặp

Người lắp ráp cơ khí làm gì?

Công việc của người lắp ráp cơ khí bao gồm lắp ráp sản phẩm và các bộ phận phụ thông qua việc đọc bản vẽ và quy trình lắp ráp, sắp xếp các thành phần, sử dụng các bộ phận cố định hoặc các quy trình kết nối khác với mô-men xoắn và áp lực phù hợp, và kiểm tra xem các thông số kỹ thuật có được đáp ứng hay không. Tùy thuộc vào ngành công nghiệp, người lắp ráp cơ khí có thể cần sử dụng các dụng cụ cầm tay, máy ép, dụng cụ hàn hoặc làm việc với các trạm làm việc tự động và kiểm tra xem toàn bộ quá trình lắp ráp có được thực hiện đúng cách hay không.

Bạn có thể cho tôi một ví dụ về lắp ráp cơ khí không?

Đây là một ví dụ đơn giản: tạo ra vỏ hộp số — đặt các bánh răng và trục bên trong bộ vỏ, lắp vòng bi, niêm phong bộ lắp ráp, xoay các bánh răng đến mức mô-men xoắn quy định và thực hiện kiểm tra vận hành. Một ví dụ tiêu dùng có thể là cầu dao — lắp đặt các thành phần không cơ khí vào thân sản phẩm. Gần như bất kỳ sản phẩm nào có các bộ phận chuyển động hoặc được lắp ráp đều là ví dụ về lắp ráp cơ khí.

Công việc của người lắp ráp cơ khí có khó không?

Ở một số khía cạnh, công việc có thể được coi là đòi hỏi: công việc yêu cầu sức lực thể chất, độ chính xác và sự chú ý lớn đến chi tiết. Nhưng thực tế, nó không thách thức về mặt trí tuệ, vì nhân viên được đào tạo và có kinh nghiệm phù hợp trong quá trình làm việc. Mặt khác, việc lặp đi lặp lại các chức năng lắp ráp có thể khá mệt mỏi, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất thường có xu hướng tự động hóa quy trình trong nhiều trường hợp.

Người lắp ráp cơ khí kiếm được bao nhiêu ở California?

Mức thu nhập của người lắp ráp cơ khí ở California khoảng $49600 mỗi năm ($24/giờ), các vị trí cấp nhập môn bắt đầu từ $37000 và những người làm việc tại các công ty lớn có thể kiếm tới $56000.

Tài liệu tham khảo

• SalaryExpert — Mức lương của người lắp ráp cơ khí tại California
• PathScorer — Mức lương của người lắp ráp máy (BLS SOC 51-2031)
• International Federation of Robotics — Thống kê dân số robot
• McKinsey — Tương lai của công việc
• Assembly Magazine — Tin tức về công nghệ và quy trình lắp ráp

Phần kết luận

Việc hiểu biết về lắp ráp cơ khí cho thấy sự hoàn chỉnh của các thao tác được thực hiện để biến đổi các bộ phận trong sản phẩm sản xuất với việc sử dụng tất cả các loại kết nối có thể trong suốt các quy trình lắp ráp cơ khí thủ công và tự động như siết chặt, dán keo, đóng đinh, nén, v.v., cùng với các khía cạnh kinh tế của chúng vì lắp ráp thủ công được biện minh trong sản xuất sản lượng thấp và quản lý sản xuất linh hoạt trong khi tự động hóa được biện minh trong quá trình sản xuất khi đầu tư vào công nghệ bắt đầu thu hồi vốn và nhu cầu chuẩn hóa quy trình phát sinh với việc áp dụng các công nghệ hiện đại như robot và AI cũng như bản sao số. Số lượng lớn các lĩnh vực đã chứng minh hiệu quả của lắp ráp cơ khí trong quá trình sản xuất, nhưng nó đòi hỏi các nghiên cứu thực nghiệm sẽ dẫn đến giải pháp công nghệ lắp ráp; lắp ráp cơ khí hiệu quả phụ thuộc vào lao động con người.