Mình tự tin khẳng định rằng: 100 phần trăm các bạn kỹ sư vừa mới ra trường không thể tự mình lên được các yêu cầu kỹ thuật như dung sai, độ nhám hay vật liệu cho bản vẽ.
Nhưng có một nghịch lý thế này: Các bạn lại có thể đọc hiểu bản vẽ của người khác rất dễ dàng. Các bạn biết nhìn vào ký hiệu để hiểu chỗ đó cần lắp ghép gì, thậm chí biết rõ phải dùng phương pháp gia công nào (phay, tiện, mài…) để đạt được tiêu chuẩn đó.
Nghe có vẻ vô lý phải không? Theo lẽ thông thường, khi ta đọc hiểu được một thứ gì đó thì ta phải biết cách tạo ra nó. Giống như học tiếng Anh, nếu bạn đọc hiểu tốt thì việc nói hay viết phải là chuyện hiển nhiên. Vậy tại sao trong ngành cơ khí, đặc biệt là thiết kế máy, anh em kỹ sư trẻ lại cực kỳ khó khăn khí phải tự mình ra quyết định về yêu cầu kỹ thuật cho cụm máy mà mình tự tay vẽ ra.
Câu trả lời nằm ở 5 rào cản dưới đây mà trường đại học không thể dạy bạn.
1. Bài toán sự cân bằng
Trong toán học, đáp án là duy nhất. Nhưng trong thiết kế máy, dung sai là một cuộc cân bằng giữa ba đỉnh của tam giác: Chi phí doanh nghiệp – Tiêu chuẩn khách hàng – Khả năng của nhà cung cấp.
Dung sai không đơn thuần là những con số H7/g6 hay cứ ghi đại +/- 0.01 mà nó là tiền.
Ví dụ thực tế:
Bạn thiết kế một trục dẫn hướng cho cơ cấu trượt. Nếu bạn muốn máy chạy “mượt”, lắp ráp dễ dàng, bạn cứ việc siết dung sai thật chặt thì cở nào lắp chẳng vào ( Ví dụ +/- 0.005). Về lý thuyết, thợ lắp ráp sẽ “sướng” vì đặt vào là ăn ngay. Nhưng thực tế sếp sẽ không bao giờ duyệt cho bản vẽ đó đi ra ngoài gia công vì đơn giản
- Chi phí: Giá thành chi tiết tăng vọt vì phải qua công đoạn mài tinh hoặc đánh bóng.
- Nhà cung cấp: Máy CNC hiện nay có thể đạt được độ chính xác rất cao. Một số máy có thể đạt được độ chính xác cao tới +/- 0,0025mm. Tuy nhiên, việc chạy phay một bộ phận trên máy CNC có độ chính xác cao nhất là một công việc tốn kém về kỹ năng nhân sự và tốn nhiều thời gian. Nên không phần đông nhà cung cấp sẽ nhận đơn hàng vừa khó mà vừa số lượng rất ít từ bạn.
- Tiến độ: Bạn phải gửi hàng đi xa hoặc nhập khẩu, làm chậm tiến độ dự án.
Lúc này, bản lĩnh của kỹ sư là phải biết “nhả” dung sai ra. Hạ xuống +/- 0.03mm thì có lắp được không? Có ảnh hưởng đến độ rung không? Hạ bao nhiêu là đủ để vừa túi tiền chủ đầu tư mà máy vẫn chạy tốt? Đó là sự mơ hồ đầu tiên vì thiếu kinh nghiệm thực tế.
2. Đặc thù ngành
Nhiều kỹ sư trẻ mang tư duy của ngành khuôn mẫu áp dụng vào thiết kế máy tự động hóa (Jig & Machine), và đó là một sai lầm chết người về kinh phí.
- Ngành Khuôn mẫu: Đòi hỏi độ chính xác cực cao vì sản phẩm đầu ra (nhựa, dập) phụ thuộc hoàn toàn vào lòng khuôn. Một bộ khuôn vài trăm triệu là chuyện thường, vì sai số một chút là hỏng cả vạn sản phẩm.
- Thiết bị tiêu chuẩn (Động cơ, hộp số): Nhà máy sản xuất hàng loạt hàng triệu chiếc. Họ thiết kế đồ gá chuyên dụng, tối ưu quy trình gia công đến từng giây. Vì sản xuất hàng loạt nên chi phí trên mỗi đơn vị rất rẻ dù dung sai cao.
- Ngành Thiết kế máy (Automation): Đây là ngành “may đo”. Mỗi con máy là một thiết kế riêng biệt cho từng khách hàng, rất hiếm có dự án bạn được sản xuất 1 lúc 10-100 con máy. Bạn không có đặc quyền sản xuất hàng loạt hàng chục nghìn máy để tối ưu chi phí.
Nếu bạn bê nguyên tư duy dung sai của khuôn mẫu vào thiết kế một hệ thống băng tải đơn giản, bạn đang gián tiếp “giết chết” lợi nhuận của công ty mình. Để có bộ dung sai và vật liệu chuẩn cho doanh nghiệp, kỹ sư phải trải qua chu trình lặp đi lặp lại của nhiều dự án để có thể xây dựng riêng cho mình 1 bộ yêu cầu kỹ thuật riêng cho doanh nghiệp của mình
Khi hiểu được quy trình thực hiện chỉ cần có tiêu chuẩn, kiến thức và cách làm sẽ triển khai 1 cách dễ dàng:
Đó là lý do vì sao khóa học “Bóc tách bản vẽ gia công chuẩn Nhật” ra đời
3. Ứng dụng cơ cấu máy
Một con máy có hàng trăm chi tiết. Kỹ sư giỏi là người biết chỗ nào cần “kỹ”, chỗ nào cần “thả”. Nhiệm vụ của bạn là đảm bảo tỷ lệ sai lệch phù hợp với tỷ lệ hư hỏng tổng thể của cả dự án.
Hãy phân tích hai nhóm chi tiết:
- Nhóm quan trọng (Critical parts): Đồ gá Jig, cơ cấu di chuyển linh kiện… Những vị trí này quyết định độ chính xác của sản phẩm đầu ra. Bạn phải ưu tiên dung sai cao nhưng cao đến đâu thì lại phải dựa vào kiến thức của bạn tại mỗi cụm cơ cấu. Tại đây, dung sai chặt là để đảm bảo tỷ lệ lỗi đúng với yêu cầu của khách hàng Nhà Máy.
- Nhóm phụ trợ (Non-critical parts): Cover bảo vệ, khung máy, giá đỡ cảm biến… Những vị trí này không ảnh hưởng đến chuyển động hay độ chính xác. Nhiều bạn kỹ sư mới vẫn quen tay ghi dung sai +/-0.05mm cho một tấm cover bảo vệ bằng thép tấm gia công chấn nữa chứ. Điều này vô nghĩa và gây lãng phí kinh khủng cho bộ phận thu mua và gia công.
Mơ hồ ở đây là vì kỹ sư chưa hiểu sâu về hành trình của lực và chuỗi kích thước trong một cơ cấu. Nếu bạn không biết lực truyền đi đâu, sai số tích lũy thế nào, bạn sẽ có xu hướng “ghi đại” dung sai chặt cho an toàn cho bản thân mình, nhưng lại gây hại cho doanh nghiệp.
4. Sản phẩm chạy trên dây chuyền
Dung sai không do bạn thích mà do sản phẩm chạy trên dây chuyền sản xuất. Mình sẽ lấy 2 ví dụ cho anh em dễ hình dung
Trường hợp 1: Lắp ráp linh kiện điện tử (Sản phẩm nhỏ, tốc độ cao)
Sản phẩm chỉ vài mm, máy chạy với nhịp (cycle time) cực nhanh. Đòi hỏi máy phải có độ ổn định gần như tuyệt đối, độ rung lắc cực nhỏ. Lúc này, bài toán vật liệu cực kỳ quan trọng. Bạn phải biết chọn nhôm 6061 hay 7075 để giảm khối lượng nhưng vẫn giữ được độ cứng vững, hoặc dùng nhựa POM để tự bôi trơn và giảm ma sát. Đây là lúc bản lĩnh kỹ sư thể hiện ở việc cân bằng giữa giá thành và sự ổn định vận hành.
Trường hợp 2: Hệ thống đóng thùng, bao bì (Sản phẩm lớn, tải trọng nặng)
Ngược lại với điện tử, ở đây “dễ thở” hơn về dung sai kích thước (thường chỉ cần +/- 0.1mm đến +/- 0.5mm). Tuy nhiên, bạn lại phải đối mặt với bài toán vật liệu chịu tải và mài mòn. Nếu không biết chọn vật liệu, máy chạy được 1 tháng là mòn vẹt xích hoặc gãy trục.
Sự mơ hồ đến từ việc kỹ sư chưa bao giờ tự tay đi đo đạc sản phẩm của khách hàng để biết rằng: “À, cái bao xi măng này nó lệch 5mm cũng chẳng sao, mình không cần làm đồ gá chính xác đến 0.01mm làm gì cho tốn tiền”.
5. Đặc thù tiêu chuẩn Nhà Máy
Sau khi bạn đã cân bằng được kỹ thuật và chi phí, bạn còn vấp phải một rào cản nữa: Tiêu chuẩn Nhà máy
Các công ty FDI như Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc…có những yêu cầu cực kỳ gắt gao trong tiêu chuẩn máy móc
- Độ ồn: Máy chạy chính xác nhưng kêu như tiếng máy cày là bị “văng” ngay từ vòng gửi xe. Muốn giảm ồn, bạn phải hiểu về dung sai lắp ghép bánh răng, độ nhám bề mặt rãnh trượt.
- Độ an toàn & Thẩm mỹ: Người Nhật cực kỳ coi trọng ngoại quan. Một vết xước trên vật liệu, một góc cạnh không được vát (chamfer) đều có thể dẫn đến việc từ chối nghiệm thu.
- Tính bền vững: Họ yêu cầu máy vận hành 5-10 năm vẫn ổn định. Điều này đòi hỏi kỹ sư phải nắm chắc về nhiệt luyện (tôi, ram, thấm nitơ) để chọn đúng vật liệu cho từng vị trí chịu ma sát.
Anh em nào đã làm việc với các tập đoàn như Samsung, Unilever, Panasonic… thì sẽ hiểu cách làm việc của bọn này. Sự mơ hồ sẽ biến thành áp lực đào thải nếu bạn không nắm vững các tiêu chuẩn quốc tế (JIS, ISO, DIN).
TÓM LẠI: LÀM SAO ĐỂ HẾT MƠ HỒ?
Bản chất của việc lên dung sai và chọn vật liệu không chỉ dựa vào kiến thức lý thuyết thời đại học. Nó là sự tổng hòa của Kỹ thuật – Kinh tế – Trải nghiệm thực tế.
Đó là lý do vì sao HAICOKHI cho ra đời khóa học “Bóc tách bản vẽ gia công chuẩn Nhật”. Để giúp anh em lên được yêu cầu kỹ thuật thực tế cho nghành Thiết Kế Máy
- Nhìn một cơ cấu máy, biết ngay chỗ nào cần H7, chỗ nào chỉ cần tự do.
- Chọn vật liệu S45C, nhôm 6061, nhựa POM hay thép SKD11 cho đúng vị trí để tối ưu giá thành. Đồng thời hiểu rõ các phương pháp xử lý nhiệt để đảm bảo độ bền cho máy khi hoạt động
- Áp dụng tiêu chuẩn độ nhám phù hợp với từng phương pháp gia công: phay, tiện, mài… để nhà cung cấp không “lắc đầu”.
- Đặc biệt, khóa học tập trung sâu vào ngành Thiết kế máy (Automation) cho các tập đoàn Châu Âu, Nhật Bản – nơi khách hàng đòi hỏi tiêu chuẩn máy móc ở mức cực cao.
Link tham khảo khóa học:
