A. Lý thuyết trọng tâm

I. Khái quát về quá trình sản xuất cơ khí

Quá trình sản xuất cơ khí thực chất là quá trình con người tác động lên vật liệu cơ khí, thông qua các công cụ sản xuất để tạo thành những sản phẩm hoàn chỉnh – phục vụ cho cả hoạt động sản xuất lẫn nhu cầu đời sống.

Hầu hết mọi đối tượng xung quanh ta đều là sản phẩm của sản xuất cơ khí: các phương tiện giao thông (ô tô, xe máy, xe đạp, máy bay…), đồ dùng dân dụng phục vụ sinh hoạt hằng ngày (xoong nồi, đồ nhựa…), hay máy móc và thiết bị công nghiệp phục vụ sản xuất (robot, dây chuyền tự động…).

Quá trình sản xuất cơ khí thường gồm nhiều bước, mỗi bước tương ứng với nhiều công đoạn được thực hiện tại các nhà máy, phân xưởng, bộ phận… có chức năng chuyên môn khác nhau. Tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp và yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm mà quy trình có thể thay đổi. Hình 11.2 SGK trình bày sơ đồ tổng quát của quá trình sản xuất cơ khí.

II. Các giai đoạn của quá trình sản xuất cơ khí

1. Chế tạo phôi

Phôi là thuật ngữ kĩ thuật mang tính quy ước, dùng để chỉ đối tượng đầu vào của một quá trình sản xuất. Tên gọi “phôi” và “sản phẩm” có tính chất tương đối: một đối tượng có thể là sản phẩm đầu ra của quá trình này nhưng đồng thời lại là phôi hoặc bán thành phẩm ở công đoạn kế tiếp.

Yêu cầu: Phôi cần đảm bảo các yêu cầu về vật liệu, hình dáng hình học và cơ tính để phù hợp với các bước gia công phía sau.

Kiểm tra phôi: Sử dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng như kiểm tra ngoại quan (hình dáng, kích thước…), kiểm tra chất lượng bên trong (phát hiện rỗ khí, ứng suất dư…) nhằm đánh giá phôi sau khi chế tạo.

Một số phương pháp chế tạo phôi phổ biến: đúc, gia công áp lực, và hàn.

2. Gia công tạo hình sản phẩm

Bản chất: Đây là quá trình sử dụng các phương pháp gia công vật liệu tác động vào phôi nhằm tạo thành chi tiết, sản phẩm đạt đúng yêu cầu kĩ thuật về hình dáng, kích thước và độ nhẵn bóng bề mặt.

Yêu cầu: Cần lựa chọn được phương pháp gia công phù hợp, phối hợp các phương pháp gia công khác nhau để đạt được yêu cầu kĩ thuật lẫn hiệu quả kinh tế.

Kiểm tra: Sử dụng các thiết bị đo như thước cặp, panme, đồng hồ đo… để đo và đánh giá các thông số: kích thước, hình dạng, vị trí tương quan, độ bóng bề mặt…

Một số phương pháp gia công tạo hình phổ biến:

• Phương pháp gia công tiện
• Phương pháp gia công phay
• Phương pháp gia công khoan
• Phương pháp gia công áp lực (rèn, dập nóng, dập nguội, cán, kéo…) – dùng để tạo hình các chi tiết không quá phức tạp

3. Xử lí cơ tính và bảo vệ bề mặt chi tiết

Bản chất: Là quá trình áp dụng các biện pháp kĩ thuật khác nhau nhằm thay đổi cơ tính và nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết, đảm bảo chi tiết và sản phẩm cơ khí đạt đúng yêu cầu kĩ thuật đề ra.

Yêu cầu: Đảm bảo cơ tính như độ cứng, chiều sâu lớp cứng, độ lớn và chiều của ứng suất dư; đảm bảo chất lượng bề mặt như độ nhẵn bóng hoặc chất lượng lớp bảo vệ.

Kiểm tra: Sử dụng các phương pháp như máy đo độ cứng, máy đo nhám bề mặt… để kiểm tra chất lượng sản phẩm sau xử lí.

Một số phương pháp xử lí cơ tính và bảo vệ bề mặt chi tiết:

• Xử lí cơ tính: Tuỳ theo yêu cầu mà có thể sử dụng phương pháp xử lí nhiệt (tôi, ram, ủ…) hoặc phương pháp hoá học (thấm carbon, cyanide…).
• Xử lí bảo vệ bề mặt: Một số phương pháp phổ biến gồm sơn, mạ kim loại…

4. Lắp ráp sản phẩm

Bản chất: Sau khi các chi tiết máy được gia công hoàn thiện trong phân xưởng cơ khí, chúng sẽ được liên kết lại với nhau để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. Quá trình lắp ráp gắn bó chặt chẽ với quá trình gia công tạo hình – bởi các chi tiết càng được gia công chính xác thì việc lắp ráp sẽ càng nhanh chóng, dễ dàng và ít phải sửa chữa.

Yêu cầu: Đảm bảo yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm sau lắp, đồng thời đạt năng suất lắp ráp cao.

Kiểm tra: Các sản phẩm lắp được kiểm tra về chất lượng vị trí tương quan giữa các chi tiết bằng các dụng cụ và kĩ thuật đo thích hợp.

Một số phương pháp lắp ráp:

• Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn: Lấy bất kì một chi tiết nào đó đem lắp vào vị trí của nó trong sản phẩm lắp mà không cần sửa chữa hay điều chỉnh gì mà vẫn đảm bảo mọi tính chất lắp ráp theo yêu cầu thiết kế. Phương pháp này đơn giản, năng suất cao, không đòi hỏi trình độ công nhân cao, thuận tiện cho áp dụng tự động.
• Phương pháp lắp chọn: Thực hiện bằng cách đo đạc, phân loại các chi tiết thành nhóm đảm bảo yêu cầu của mối lắp để tiến hành quá trình lắp ráp.
• Phương pháp lắp sửa: Thực hiện bằng cách sửa chữa kích thước của chi tiết để đảm bảo yêu cầu của mối lắp.

5. Đóng gói sản phẩm

Bản chất: Là công đoạn cuối cùng nhằm bao bọc, cố định vị trí sản phẩm trong các vật chứa, phục vụ cho việc bảo quản, vận chuyển an toàn và tiện lợi.

Một số yêu cầu cho công đoạn đóng gói:

• Bảo vệ sản phẩm trước tác động của các yếu tố bên ngoài (môi trường, va đập khi vận chuyển…)
• Thuận tiện cho quá trình vận chuyển
• Không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Một số phương pháp đóng gói thường gặp:

• Đóng gói thủ công: Được thực hiện bằng tay
• Đóng gói tự động: Thực hiện bằng các máy tự động, robot công nghiệp…

B. Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng: Phân tích quá trình sản xuất cơ khí qua ví dụ thực tế

Phương pháp giải:

• Quan sát hoặc tìm hiểu một cơ sở sản xuất cơ khí cụ thể (xưởng cửa sắt, xưởng nhôm kính, xưởng bàn ghế…).
• Mô tả các hoạt động diễn ra tại cơ sở đó.
• Liên hệ từng hoạt động với các giai đoạn trong sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí (Hình 11.2): Chế tạo phôi → Gia công tạo hình → Xử lí và bảo vệ bề mặt → Lắp ráp → Đóng gói.
• Trình bày dưới dạng sơ đồ khối hoặc mô tả tuần tự các bước.

Bài tập 1 (Vận dụng – SGK): Quan sát xung quanh nơi em sinh sống, hãy lấy ví dụ về một cơ sở sản xuất cơ khí và mô tả các hoạt động trong cơ sở đó. Liên hệ với các bước của quá trình sản xuất cơ khí như Hình 11.2.

Lời giải:

Ví dụ: Xưởng sản xuất khung cửa sắt

Các hoạt động và liên hệ với quá trình sản xuất cơ khí:

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 1: Chế tạo phôi                                       │
│ → Cắt phôi từ phôi thanh (thép hộp, thép ống)              │
│   theo kích thước thiết kế                                  │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 2: Kiểm tra phôi                                      │
│ → Làm sạch phôi, kiểm tra kích thước                       │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 3: Gia công tạo hình                                   │
│ → Hàn các thanh thép lại thành khung cửa theo bản vẽ       │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 4: Kiểm tra                                            │
│ → Kiểm tra kích thước, độ vuông góc, độ phẳng              │
│   của khung cửa                                             │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 5: Xử lí và bảo vệ bề mặt                             │
│ → Sơn phủ chống gỉ cho khung cửa                           │
└──────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bước 6: Đóng gói                                            │
│ → Đóng gói, vận chuyển đến nơi lắp đặt                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Bài tập 2 (Trắc nghiệm – Luyện tập):

Câu 1: Không xử lí bề mặt sẽ làm cho sản phẩm:

A. Không đảm bảo được chất lượng, dễ hư hỏng, hay hoen gỉ ✔️

B. Sản phẩm chất lượng hơn

C. Sản phẩm được sản xuất ra nhiều hơn

D. Cả 3 đáp án đều sai

→ Đáp án: A. Nếu bề mặt không được xử lí, sản phẩm sẽ không đảm bảo chất lượng, dễ bị hư hỏng và hoen gỉ.

Câu 2: Quá trình tạo ra sản phẩm cơ khí là?

A. Vật liệu cơ khí → Gia công cơ khí → Chi tiết → Lắp ráp → Sản phẩm cơ khí ✔️

B. Vật liệu cơ khí → Chi tiết → Lắp ráp → Gia công cơ khí → Sản phẩm cơ khí

C. Vật liệu cơ khí → Chi tiết → Gia công cơ khí → Lắp ráp → Sản phẩm cơ khí

D. Tất cả đều đúng

→ Đáp án: A. Đúng trình tự: Vật liệu → Gia công → Chi tiết → Lắp ráp → Sản phẩm.

Câu 3: Đâu là sản phẩm cơ khí?

A. Cái kim khâu

B. Chiếc đinh vít

C. Chiếc ô tô

D. Cả 3 đáp án trên ✔️

→ Đáp án: D. Tất cả đều là sản phẩm được tạo ra qua quá trình sản xuất cơ khí, từ đơn giản (kim khâu, đinh vít) đến phức tạp (ô tô).

Câu 4: Sau khi thực hiện xong quá trình gia công tạo hình sản phẩm, người ta sử dụng thiết bị nào để kiểm tra chất lượng sản phẩm?

A. Thước đo, đồng hồ đo, compa đo

B. Thước cặp, compa đo, panme

C. Thước cặp, panme, thước dây

D. Thước cặp, panme, đồng hồ đo ✔️

→ Đáp án: D. Thước cặp, panme, đồng hồ đo là bộ ba dụng cụ đo kiểm chuẩn dùng trong giai đoạn gia công tạo hình.

Câu 5: Trong ba phương pháp chế tạo phôi, phương pháp nào có điều kiện làm việc vất vả nhất?

A. Gia công áp lực ✔️

B. Đúc

C. Hàn

D. Không có phương pháp

→ Đáp án: A. Gia công áp lực (rèn, dập) đòi hỏi người thực hiện phải làm việc trong môi trường nhiệt độ cao, sử dụng lực lớn, điều kiện lao động vất vả nhất trong ba phương pháp.

Câu 6: Đóng gói sản phẩm có mấy phương pháp?

A. 1

B. 2 ✔️

C. 5

D. 6

→ Đáp án: B. Hai phương pháp đóng gói: đóng gói thủ công (bằng tay) và đóng gói tự động (bằng máy, robot công nghiệp).

Câu 7: Quá trình sản xuất cơ khí gồm bao nhiêu giai đoạn?

A. 3

B. 4

C. 5 ✔️

D. 6

→ Đáp án: C. Gồm 5 giai đoạn: Chế tạo phôi → Gia công tạo hình sản phẩm → Xử lí cơ tính và bảo vệ bề mặt chi tiết → Lắp ráp sản phẩm → Đóng gói sản phẩm.

C. Sơ đồ tư duy

                                ┌─ Bản chất: Tác động vật liệu CK
               ┌─ I. KHÁI QUÁT ┤  qua công cụ SX → sản phẩm
               │                └─ Gồm nhiều bước, tuỳ mức độ
               │                   phức tạp của sản phẩm
               │
               │                ┌─ Phôi = đối tượng đầu vào
               │                ├─ Yêu cầu: vật liệu, hình dáng,
               ├─ 1. CHẾ TẠO   │  cơ tính phù hợp
               │   PHÔI        ├─ Kiểm tra: ngoại quan + bên trong
               │                └─ PP: Đúc, Áp lực, Hàn
               │
               │                ┌─ Bản chất: Gia công vật liệu
               │                │  vào phôi → chi tiết đạt YCKT
               ├─ 2. GIA CÔNG  ├─ Yêu cầu: chọn PP phù hợp,
  QUÁ TRÌNH   │   TẠO HÌNH    │  kết hợp nhiều PP
  SẢN XUẤT    │                ├─ Kiểm tra: thước cặp, panme,
  CƠ KHÍ      │                │  đồng hồ đo
               │                └─ PP: Tiện, Phay, Khoan, Mài,
               │                   Gia công áp lực
               │
               │                ┌─ Bản chất: Thay đổi cơ tính,
               │                │  nâng cao chất lượng bề mặt
               ├─ 3. XỬ LÍ     ├─ Yêu cầu: độ cứng, ứng suất dư,
               │   CƠ TÍNH &   │  nhẵn bóng, lớp bảo vệ
               │   BỀ MẶT      ├─ Kiểm tra: máy đo độ cứng,
               │                │  máy đo nhám
               │                └─ PP: Nhiệt luyện (tôi, ram, ủ),
               │                   Hoá học (thấm C), Sơn, Mạ
               │
               │                ┌─ Bản chất: Liên kết chi tiết
               │                │  → sản phẩm hoàn chỉnh
               ├─ 4. LẮP RÁP  ├─ Yêu cầu: đạt YCKT + năng suất
               │   SẢN PHẨM   ├─ Kiểm tra: vị trí tương quan
               │                │  giữa các chi tiết
               │                └─ PP: Lắp lẫn hoàn toàn,
               │                   Lắp chọn, Lắp sửa
               │
               │                ┌─ Bản chất: Bao bọc, cố định SP
               │                │  để bảo quản, vận chuyển
               └─ 5. ĐÓNG GÓI ├─ Yêu cầu: bảo vệ SP, thuận
                   SẢN PHẨM    │  tiện vận chuyển, giữ chất lượng
                                └─ PP: Thủ công, Tự động

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám