Lý thuyết môn Công nghệ sản xuất và lắp ráp ô tô | Trường Đại học Nam Cần Thơ

3. Công nghệ chế tạo lắp ráp động cơ ô tô.
Động cơ ô tô là một thiết bị cơ học chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên
liệu thành năng lượng cơ học. Năng lượng cơ học này được sử dụng để quay
bánh xe, giúp ô tô di chuyển.
Có hai loại động cơ ô tô chính: động cơ đốt trong và động cơ điện.
• Động cơ đốt trong đốt cháy nhiên liệu, tạo ra nhiệt năng, sau đó biến đổi
nhiệt năng thành công cơ học.
• Động cơ điện sử dụng năng lượng điện để tạo ra lực điện từ, sau đó biến
đổi lực điện từ thành công cơ học.
Với sự phát triển của công nghệ, công nghệ lắp ráp động cơ ô tô cũng đang
ngày càng được hiện đại hóa. Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực đầu tư vào
công nghệ lắp ráp tự động để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Công nghệ lắp ráp động cơ ô tô là quá trình lắp ráp các bộ phận của động cơ ô
tô thành một động cơ hoàn chỉnh. Quá trình này bao gồm nhiều công đoạn, tùy
thuộc vào loại động cơ và nhà sản xuất.
Với sự phát triển của công nghệ, công nghệ lắp ráp động cơ ô tô cũng đang
ngày càng được hiện đại hóa. Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực đầu tư vào
công nghệ lắp ráp tự động để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Và sau đây là một số công nghệ chế tạo và lắp ráp động cơ ô tô:
3.1. Robotic Assembly (lắp ráp bằng robot)
Lắp ráp bằng robot, hoặc còn gọi là "robotic assembly" trong tiếng Việt, là quá
trình sử dụng robot để thực hiện việc lắp ráp sản phẩm hoặc các thành phần
trong quy trình sản xuất. Ứng dụng của robot trong lĩnh vực lắp ráp rất phổ biến
trong các ngành công nghiệp như ô tô, điện tử, hàng không vũ trụ và nhiều
ngành khác, nơi độ chính xác và hiệu suất cao là rất quan trọng.
Robot được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ lắp ráp chính xác và lặp lại.
Chúng có thể được lập trình để thực hiện các công việc như gắn đinh, lắp đặt
các linh kiện nhỏ và kiểm tra chất lượng.
• Có độ chính xác cao: Robot được lập trình để tuân theo các chỉ thị chính
xác, đảm bảo rằng từng thành phần được đặt hoặc lắp ráp với độ chính xác cao.
• Tốc độ và hiệu xuất: Robot có thể làm việc với tốc độ nhanh hơn so với
con người, giúp tăng cường khả năng sản xuất.
• Khả năng lặp lại: Robot có thể lặp lại một nhiệm vụ mà không bị mệt
mỏi hoặc biến đổi, dẫn đến mức độ lặp lại cao.
• Linh hoạt: Hệ thống lắp ráp bằng robot có thể được lập trình và điều
chỉnh dễ dàng để thích ứng với thay đổi trong thiết kế sản phẩm hoặc yêu cầu sản xuất.
• Hiệu quả chi phí: tăng hiệu suất sản xuất và cải thiện chất lượng sản
phẩm, dẫn đến tiết kiệm chi phí theo thời gian.
Sử dụng robot trong lắp ráp động cơ ô tô không chỉ giúp tăng hiệu suất và chất
lượng mà còn mang lại tính linh hoạt cao, đặc biệt là khi cần thay đổi sản phẩm
hoặc quy trình sản xuất.
3.2. CNC Machining (chế tạo máy CNC):
Máy CNC (Computer Numerical Control) được sử dụng để chế tạo các linh
kiện động cơ với độ chính xác cao. Chúng có thể tạo ra các bộ phận với độ
phức tạp cao và chất lượng ổn định.
Trong CNC machining động cơ ô tô, các chi tiết động cơ được cắt từ phôi bằng
cách sử dụng các dụng cụ cắt kim loại. Các dụng cụ cắt này được điều khiển
bởi máy CNC theo một chương trình được lập trình sẵn.
Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về việc sử dụng CNC machining trong sản xuất động cơ ô tô:
• Tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp: CNC machining có thể được sử
dụng để tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp,
• Tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao: CNC machining có thể tạo ra các
chi tiết có độ chính xác cao, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của động cơ ô tô
• Tạo ra các chi tiết có độ cứng cao: CNC machining có thể được sử dụng
để tạo ra các chi tiết có độ cứng cao, chẳng hạn như các chi tiết của hệ thống truyền động.
CNC machining đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các bộ phận chính
xác và phức tạp của động cơ ô tô, mang lại sự linh hoạt và chính xác trong quá trình sản xuất.
3.3. Công nghệ Đúc:
Đúc là một trong những công nghệ chế tạo động cơ ô tô lâu đời nhất và phổ
biến nhất. Trong quá trình đúc, vật liệu nóng chảy được đổ vào khuôn để tạo
thành hình dạng mong muốn. Các vật liệu đúc phổ biến cho động cơ ô tô bao gồm gang, thép và nhôm.
• Tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp: Đúc có thể tạo ra các chi tiết có
hình dạng phức tạp mà không thể tạo ra bằng các phương pháp chế tạo
truyền thống, chẳng hạn như rèn và ép. Điều này có thể giúp cải thiện
hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ.
• Tạo ra các chi tiết có trọng lượng nhẹ: Đúc có thể tạo ra các chi tiết có
trọng lượng nhẹ hơn so với các phương pháp chế tạo truyền thống. Điều
này có thể giúp cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ.
• Tạo ra các chi tiết có độ bền cao: Đúc có thể tạo ra các chi tiết có độ bền
cao. Điều này rất quan trọng đối với các chi tiết động cơ chịu lực lớn,
chẳng hạn như trục khuỷu và trục cam.
Quá trình này có thể có sự biến động tùy thuộc vào công nghệ và phương pháp
sản xuất cụ thể của từng nhà máy và mô hình động cơ ô tô.
3.4. 3D Printing (In 3D):
In 3D là một quá trình chế tạo tạo ra các vật thể từ một mô hình 3D kỹ thuật số.
In 3D đang được sử dụng ngày càng nhiều trong sản xuất động cơ ô tô, mang
lại nhiều lợi ích tiềm năng.
• Các chi tiết kết cấu: In 3D có thể được sử dụng để tạo ra các chi tiết kết
cấu chính của động cơ, chẳng hạn như thân máy, nắp máy và hộp số. Các
chi tiết này cần có độ bền cao để chịu được lực và nhiệt độ cao của động cơ.
• Các chi tiết chuyển động: In 3D có thể được sử dụng để tạo ra các chi tiết
chuyển động chính của động cơ, chẳng hạn như trục khuỷu, trục cam và
piston. Các chi tiết này cần có độ bền cao và độ chính xác cao để hoạt
động trơn tru và hiệu quả.
• Các chi tiết điện tử: In 3D có thể được sử dụng để tạo ra các chi tiết điện
tử nhỏ của động cơ, chẳng hạn như các chi tiết của hệ thống phun nhiên
liệu và hệ thống đánh lửa. Các chi tiết này cần có độ chính xác cao và độ
cứng cao để hoạt động hiệu quả.
Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng việc áp dụng công nghệ in 3D trong sản xuất
động cơ ô tô vẫn đang trong quá trình phát triển, và nhiều thách thức vẫn cần
được vượt qua, bao gồm độ bền của vật liệu, chi phí sản xuất và quy trình chứng nhận.
3.5. Forging Technology (Công nghệ rèn):
Công nghệ rèn là một quá trình chế tạo kim loại sử dụng nhiệt và lực để tạo
hình phôi thành hình dạng mong muốn. Công nghệ rèn được sử dụng để tạo ra
nhiều loại sản phẩm kim loại, bao gồm cả chi tiết động cơ ô tô.
Công nghệ rèn được sử dụng để tạo ra nhiều loại chi tiết động cơ ô tô, bao gồm:
• Các chi tiết kết cấu, chẳng hạn như thân máy và nắp máy.
• Các chi tiết chuyển động, chẳng hạn như trục khuỷu và trục cam.
Hiện nay, công nghệ rèn chế tạo động cơ ô tô đang ngày càng được phát triển và
ứng dụng rộng rãi. Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực đầu tư vào công nghệ
rèn để nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất động cơ ô tô.
3.6. Công nghệ lắp ráp động cơ ô tô thủ công ?
Công nghệ lắp ráp động cơ ô tô thủ công là phương pháp lắp ráp truyền thống
sử dụng lao động thủ công. Phương pháp này có ưu điểm là linh hoạt và có thể
điều chỉnh cho phù hợp với các loại động cơ khác nhau. Tuy nhiên, phương
pháp này tốn kém thời gian và nhân lực.
Động cơ ôtô được tạo thành từ rất nhiều chi tiết, trong đó phần dễ nhìn thấy và
chiếm nhiều không gian nhất là thân máy, vốn được tạo ra như một bộ khung để
bảo vệ và chứa đựng những chi tiết bên trong.
Thân máy tùy từng hãng, từng xe mà có thể sử dụng vật liệu khác nhau, nhưng
phổ biến nhất là nhôm, hợp kim nhôm và gang. Việc đúc thân máy được tiến
hành theo các bước dưới đây.
• Nấu nóng chảy vật liệu. Vật liệu dưới dạng khối sẽ được nấu nóng chảy thành dạng chất lỏng.
• Đổ vào khuôn bằng cát. Khuôn để chứa chất lỏng kim loại chính là cát,
với lợi thế là chi phí rẻ, mịn và dễ dàng thao tác.
• Tạo hình. Sau khi vào khuôn và nguội, thân máy sẽ thành hình. Khối này
được đưa vào phòng riêng để chụp lại tất cả các góc cạnh để theo dõi.
• Rửa sạch. Thân máy sau đó được đưa vào bồn rửa sạch bụi cát, bụi nhôm
bằng nước áp lực cao và các dụng cụ rửa.
• Kiểm tra bằng mắt thường. Sau khi rửa sạch, các kỹ thuật viên sẽ tận mắt
kiểm tra với sự hỗ trợ của đèn chiếu sáng mini.
• Lắp chi tiết. Các chi tiết khác như piston, trục cam, nắp máy... được hoàn
thiện riêng rồi lắp lên thân máy.
• Hoàn chỉnh. Khối này sẽ chuyển tới bộ phận lắp các chi tiết nhỏ khác để
thành một động cơ hoàn chỉnh.
• Chụp hồng ngoại. Khi đã lắp cùng hệ thống điện, động cơ sẽ được chụp
nhiệt hồng ngoại, phương pháp để phát hiện các sai sót trong hệ thống
điện bởi các bộ phận hỏng hoặc sắp hỏng sẽ sinh nhiệt.
• Thử nghiệm. Cuối cùng động cơ được mang tới trung tâm chạy thử dưới
tần suất cao để kiểm tra xem có sự cố gì hay không, nếu có sẽ được hiệu
chỉnh. Tới đây, động cơ hoàn thiện chuyển tới nhà máy lắp ráp ôtô. Tại
nhà máy lắp ráp, động cơ sẽ được kiểm tra lại và chạy thử theo xác suất
để đảm bảo vận hành ổn định nhất.
Trong quá trình lắp ráp động cơ ô tô thủ công, các công nhân cần có tay
nghề cao và tuân thủ các quy trình an toàn lao động nghiêm ngặt.
Sau đây là quá trình lắp ráp động cơ ô tô thủ công hiện nay: