Thành viên:Honhi Linhai/Cơ khí chế tạo máy

Cơ khí chế tạo máy

Cơ khí chế tạo máy là quá trình sản xuất cơ khí bao gồm nhiều công đoạn như chuẩn bị công cụ, dụng cụ để sản xuất, tổ chức sản xuất, bố trí máy móc, nhân công, sản xuất chế tạo và nhiều công đoạn nhỏ đi kèm.

Cơ khí chế tạo máy là thuật ngữ dùng để chỉ hai khía cạnh chính của ngành công nghiệp:

·      Mảng gia công cơ khí

·      Mảng sản xuất chế tạo máy.

Lịch sử

Kỹ thuật cơ khí nổi lên như một lĩnh vực hot trong Cách mạng nông nghiệp ở Châu Âu vào thế kỷ 18. Tuy nhiên, sự phát triển của nó có thể bắt nguồn từ vài nghìn năm trước trên khắp thế giới. Trong thế kỷ 19, sự phát triển của vật lý là một trong những nguyên nhân giúp ngành này phát triển mạnh mẽ hơn. Cùng với đó, sự tiến bộ của ngành khoa học đã phần nào thúc đẩy quá trình tiến bộ của kỹ thuật cơ khí. Nó có thể kết hợp với các lĩnh vực như cơ điện tử, công nghệ nano, kỹ thuật luyện kim,… để đạt được kết quả tốt nhất.

Ứng dụng của kỹ thuật cơ khí có thể được nhìn thấy trong lịch sử ghi chép của xã hội cổ đại và trung đại. Tại Hy Lạp cổ đại, các tác phẩm của Archimedes (287 – 212 TCN) đã ảnh hưởng đến cơ học trong tuyền thống phương Tây và Heron of Alexandria đã tạo ra động cơ hơi nước đầu tiên. Tại Trung Quốc, Zhang Heng (78 – 139 SCN) đã cải tiến đồng hồ nước và phát minh ra máy đo địa chấn; Ja Mun (200 – 265 SCN) phát minh một cỗ bánh xe có những bánh răng khác nhau.

Trong thời kỳ hoàng kim của đạo Hồi Giáo (TK 7 – TK 15), các nhà phát minh Hồi Giáo đã có những đóng góp đáng kể trong lĩnh vực công nghệ cơ khí. Al – Jazari đã viết cuống sách kiến thức về các thiết bị cơ khí và trình bày chi tiết về các mẫu cơ khí. Ông cũng chính là người đầu tiên tạo ra các thiết bị như trục khuỷu và trục cam, vẫn được sử dụng cho tới nay.

Trong thế kỷ 17, ngài Isaac Newton đã xây dựng định luật về chuyển động Newton và phát triển giải tích, cơ sở toán học của vật lý. Đầu TK 19, thiết bị máy móc được phát triển ở Anh, Đức và Scotland. Điều này giúp cho kỹ thuật cơ khí phát triển như một lĩnh vực riêng, độc lập. Năm 1847, Viện Kỹ Sư Cơ Khí được thành lập, được xem là cơ sở đầu tiên chuyên về cơ khí tại Anh. Năm 1848, Johann von Zimmermann đã thành lập nhà máy mài đầu tiên.

Tại Hoa Kỳ, Hiệp Hội Kỹ Sư Cơ Khí Hoa Kỳ được thành lập năm 1880, trở thành một khối kỹ thuật chuyên nghiệp sau Hiệp Hội Kỹ Sư Xây Dựng Mỹ (1852) và Viện Kỹ Sư Khai Thác Mỏ Mỹ (1871).

Như vậy, càng về sau ngành kỹ thuật cơ khí chế tạo máy được coi trọng hơn và trở thành môn học chính thức tại các trường Đại Học. Tại một số trường, đây là ngành đào tạo chính và thu hút được rất nhiều học viên, ví dụ như Học Viện Quân Sự Hoa Kỳ (1871) hay Học Viện Bách Khoa Rensselaer (1825).

Công Nghệ Gia Công Cơ Khí

Ngành công nghệ chế tạo cơ khí truyền thống có thể được chia thành 2 loại cơ bản:

Phương pháp gia công không phôi:

Đây là tên gọi chung dùng để chỉ các phương pháp tác động lên vật liệu biến chúng từ mảng nguyên vật liệu thô sơ chuyển đổi thành khởi phẩm (tên gọi các nguyên vật liệu ở bước tạo hình sơ bộ, kích thước còn thô, bề mặt xù xì…) Các phương pháp gia công không phôi có thể kể đến như đúc, ép, rèn, dập nóng, dập nguội, kéo, cán…

Phương pháp gia công cắt gọt:

Đây là giai đoạn mà các khởi phẩm ở phương pháp 1 được cắt gọt lại, điều chỉnh cho đến khi đạt được hình dạng, kích thước và đặc điểm vật liệu yêu cầu. Đây là quá trình công nghệ quan trọng nhất của ngành cơ khí chế tạo máy, quá trình này thường chiếm từ 50 đến 60% khối lượng lao động trong một nhà máy, công xưởng sản xuất…và là công đoạn chính ảnh hưởng 50% đến giá thành thành phẩm.

Gia công cơ khí tiên tiến chia ra làm 4 loại chính:

Phương pháp gia công điện hóa

Phương pháp điện hóa như như gia công điện hóa, mài điện hóa, mài xung điện hóa. Khoan bằng dòng chất điện phân, khoan bằng mao dẫn, gia công điện phân ống hình. Các phương pháp gia công này cải tiến nhiều so với các phương pháp gia công truyền thống , các vật liệu khó gia công bằng các phương pháp thông thường tỷ lệ lớn áp dụng phương pháp này. Phương pháp này được ứng dụng dụng nhiều vì theo nguyên lý điện ít bị ăn mòn và gia công được các chi tiết phức tạp hơn.

 Phương pháp gia công bằng nhiệt điện

Là phương pháp như gia công bằng xung điện, cắt dây xung điện, mài xung điện, gia công bằng dòng điện tử, gia công bằng tia laze, gia công bằng quang Plasma. Ưu điểm của phương pháp này nói chung là không bị ảnh hưởng bởi các tính chất vật lý của vật liệu bị gia công do đó phương này thường áp dụng để gia công cho vật liệu cứng hoặc mềm.

Cơ chế phương pháp gia công này là lấy vật liệu là cơ chế nhiệt, gia công để loại bỏ phần bị ảnh hưởng vì nhiệt.

 Phương pháp hóa.

Phương pháp này bao gồm quang hóa, phay hóa,…được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất với giá thành thấp vì vật liệu được bóc tách bằng phương pháp hóa học điều này giúp ít gây phá hủy bề mặt vật liêu, tránh gây hư hai nhiều nếu gia công sản phẩm bị lỗi.

 Phương pháp cơ khí

Bao gồm các phương pháp như gia công bằng tia hạt mài, gia công bằng dòng chảy hạt mài. Gia công bằng tia nước, gia công bằng tia nước với hạt mài, gia công bằng siêu âm…

Phương pháp này được ứng dụng để gia công ác vật liệu có độ khó cao như các vật liệu gốm, thủy tinh, vật liệu composite, hay vật liệu hữu cơ,….

    Ngoài ra còn có máy CNC là viết tắt của Computer Numerical Control là một dạng máy được điều khiển tự động dưới sự trợ giúp của máy tính. Các bộ phận trong đó tự động lập trình để hoạt động theo chuỗi sự kiện mà người dùng thiết lập để tạo ra được sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu. Độ chính xác cực cao. Thực tế đã chứng minh phần trăm sai sót trên máy CNC là rất nhỏ. Các loại máy CNC đều đều cắt rất tỉ mỉ có độ chính xác”phần nghìn mm”.

Sản Xuất Chế Tạo Cơ Khí

Quá trình sản xuất cơ khí (hay sản xuất, chế tạo máy) là một mảng riêng biệt của ngành cơ khí mà trong đó sản phẩm tạo thành thành được thực hiện trên cơ sở là một bản vẽ thiết kế. Qua trình sản xuất cơ khí này bao gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn lại yêu cầu trình độ chuyên môn khác nhau. Các giai đoạn sản xuất cơ khí có thể liệt kê như:

·      Tính toán thiết kế, bước đầu xây dựng các phác thảo cơ bản về sản phẩm. Công đoạn này sẽ cho ra bản vẽ kỹ thuật chính của sản phẩm. Bản vẽ mô tả đầy đủ hình dạng, kích thước, vật liệu, mức độ sai số cho phép và các yêu cầu cơ bản của sản phẩm.

·      Quy trình công nghệ để sản xuất ra thành phẩm: Quy trình công nghệ được thực hiện theo những quy tắc và nguyên lý của một quá trình sản xuất chuẩn mực ví dụ như quy trình công nghệ chế tạo chi tiết máy nhằm biến đổi gang thép, quy trình công nghệ nhiệt luyện nhằm thay đổi tính chất vật lý của vật liệu, quy trình công nghệ lắp ráp nhằm liên kết các chi tiết máy để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh…

Tiếp theo có thể kể đến các bước như tổ chức triển khai chế tạo và hoàn thiện các chi tiết. Cuối cùng, là bước kiểm tra, nghiệm thu sản phẩm.

  Các yếu tố quan trọng trong cơ khí chế tạo máy

Làm thế nào để xác định các chỉ tiêu quan trọng trong ngành sản xuất cơ khí chế tạo máy? Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình chế tạo cơ khí là gì. Có 5 yếu tố ảnh hưởng sâu sắc đến ngành sản xuất cơ khí và chế tạo máy nói chung và độ chính xác của sản phẩm nói riêng. Đó là:

·      Độ chính xác gia công: Là mức độ chính xác đạt được khi gia công so với yêu cầu của bản vẽ thiết kế.

·      Dung sai: Khi chế tạo một sản phẩm không thể nào thực hiện được chính xác hoàn hảo 100% yêu cầu thiết kế mà sẽ có những sai số nhất định bị ảnh hưởng bởi độ chính xác của dụng cụ, thiết bị gia công, dụng cụ đo, trình độ tay nghề của công nhân….

·      Chất lượng bề mặt sản phẩm: Yếu tố này ảnh hưởng sâu sắc đến năng suất làm việc và độ bền của chi tiết được gia công.

  Sản phẩm của cơ khí chế tạo máy

Các sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo máy thường là sản phẩm gồm nhiều bộ phận nhỏ, nhiều chi tiết nhỏ tập hợp lại mà thành. Sản phẩm của cơ khí chế tạo rất rộng, từ các vật dụng hàng ngày, các thiết bị linh kiện điện, điện tử cho đến các thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất, kinh doanh dịch vụ, lưu thông hàng hóa, vật tư.

Căn cứ vào yêu cầu và đặc thù của ngành, mà các sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo máy được thiết kế có những chi tiết, hình dạng và kích thước nhất định phù hợp với yêu cầu sử dụng. Ngoài ra các yếu tố đi kèm khác như độ bền, độ cứng vật liệu, độ nhẵn bề mặt…cũng sẽ được đáp ứng thông qua quá trình gia công chi tiết bằng nhiều phương pháp công nghệ khác nhau như phay, tiện, bào, doa, khoan…và sau đó sẽ được lắp ráp thành chi tiết hoàn chỉnh.

Ngành cơ khí máy móc tạo ra một loạt các sản phẩm rất đa dạng.

Sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo máy ở nhiều quốc gia

Nước Đức:

Tại Đức, năm 2011, khoảng 900.000 người đã được tuyển dụng trong ngành công nghiệp máy móc và ước tính khoảng 300.000 người ở nước ngoài. Tổng doanh thu của ngành là 130 tỷ euro, trong đó 60% đến từ xuất khẩu. Có khoảng 6.600 công ty đang hoạt động và 95% những công ty đó làm việc dưới 500 người. Mỗi nhân viên tạo ra trung bình 148.000 Euro. Một số công ty lớn nhất ở Đức là DMG Mori Seiki AG, GEA Group, Siemens AG và ThyssenKrupp.

Pháp

Trong ngành công nghiệp máy móc của Pháp năm 2009, khoảng 650.000 người đã được tuyển dụng và lĩnh vực này đã tạo ra doanh thu 98 tỷ euro. Vì cuộc khủng hoảng, doanh thu của ngành đã giảm 15%. Do chi tiêu tiêu dùng mạnh hơn và nhu cầu tiếp tục từ ngành năng lượng và ngành giao thông, thiệt hại của cuộc khủng hoảng vẫn còn hạn chế. Ngoài ra, một số công ty quyết định tập trung yêu cầu của họ vào thiết bị công nghiệp đã qua sử dụng. Điều này đảm bảo giá hấp dẫn và thời gian giao hàng tốt hơn.

Hà Lan

Tại Hà Lan vào năm 1996, tổng cộng khoảng 93.000 công nhân đã được tuyển dụng trong ngành công nghiệp máy móc, với khoảng 2.500 công ty có mặt. Trong 1000 công ty này đã có từ 20 nhân viên trở lên.Tại Hà Lan, theo Phòng Thương mại trong tiểu ngành này trong năm 2011, khoảng 15.000 công ty đã hoạt động. Một số công ty lớn nhất ở Hà Lan là Lely (công ty), Philips và Stork B.V ..

 Hoa Kỳ

Các ngành công nghiệp máy móc của Hoa Kỳ có tổng doanh số trong nước và nước ngoài là 413,7 tỷ đô la vào năm 2011. Hoa Kỳ là thị trường lớn nhất thế giới về máy móc, cũng như nhà cung cấp lớn thứ ba. Các nhà sản xuất Mỹ chiếm 58,5% thị phần nội địa Hoa Kỳ.

Việt Nam

Đặc biệt tại Việt Nam cơ khí chế tạo máy, thiết bị nông nghiệp, đến nay, ngành cơ khí trong nước đã sản xuất được động cơ, máy kéo công suất đến 30 mã lực (HP), chiếm trên 30% thị phần trong nước; máy liên hợp gặt lúa chiếm 15%. Cả nước hiện có 7.803 doanh nghiệp cơ khí (có 95 doanh nghiệp có vốn trên 500 tỷ đồng) và gần 100 cơ sở chế tạo máy, thiết bị nông nghiệp. Việt Nam đặt ra mục tiêu đứng thứ 10 thế giới vào năm 2030 về lĩnh vực công nghiệp chế biến.

Việc làm

Các kỹ sư cơ khí nghiên cứu, thiết kế, phát triển, xây dựng và thử nghiệm các thiết bị cơ khí và nhiệt, bao gồm các công cụ, động cơ và máy móc.

Các kỹ sư cơ khí thường làm như sau:

Phân tích các vấn đề để xem các thiết bị cơ và nhiệt có thể giúp giải quyết vấn đề như thế nào.

Thiết kế hoặc thiết kế lại các thiết bị cơ và nhiệt sử dụng phân tích và thiết kế hỗ trợ máy tính.

Phát triển và thử nghiệm các nguyên mẫu của các thiết bị mà họ thiết kế.

Phân tích kết quả kiểm tra và thay đổi thiết kế khi cần thiết.

Giám sát quá trình sản xuất cho thiết bị.

Các kỹ sư cơ khí thiết kế và giám sát việc sản xuất nhiều sản phẩm từ thiết bị y tế đến pin mới. Họ cũng thiết kế các máy sản xuất năng lượng như máy phát điện, động cơ đốt trong, và tua bin hơi nước và khí cũng như các máy sử dụng năng lượng, như hệ thống lạnh và điều hòa không khí.

Giống như các kỹ sư khác, các kỹ sư cơ khí sử dụng máy tính để giúp tạo và phân tích thiết kế, chạy mô phỏng và kiểm tra xem máy có khả năng hoạt động như thế nào.

Giấy phép và quy định

Các kỹ sư có thể tìm kiếm giấy phép của chính phủ tiểu bang, tỉnh hoặc quốc gia. Mục đích của quá trình này là để đảm bảo rằng các kỹ sư có kiến ​​thức kỹ thuật cần thiết, kinh nghiệm thực tế và kiến ​​thức về hệ thống pháp lý địa phương để thực hành kỹ thuật ở cấp độ chuyên nghiệp. Sau khi được chứng nhận, kỹ sư được trao danh hiệu Kỹ sư chuyên nghiệp (tại Hoa Kỳ, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc, Bangladesh và Nam Phi), Kỹ sư điều lệ (tại Vương quốc Anh, Ireland, Ấn Độ và Zimbabwe), Kỹ sư chuyên nghiệp Chartered ( ở Úc và New Zealand) hoặc Kỹ sư châu Âu (phần lớn Liên minh châu Âu).

Ở Mỹ, để trở thành Kỹ sư chuyên nghiệp (PE) được cấp phép, một kỹ sư phải vượt qua kỳ thi FE (Nguyên tắc cơ bản) toàn diện, làm việc tối thiểu 4 năm với tư cách là Kỹ sư thực tập (EI) hoặc Kỹ sư đào tạo kỹ sư (EIT) và vượt qua các kỳ thi "Nguyên tắc và Thực hành" hoặc PE (Kỹ sư thực hành hoặc Kỹ sư chuyên nghiệp). Các yêu cầu và các bước của quy trình này được đưa ra bởi Hội đồng khảo thí kỹ thuật và khảo sát quốc gia (NCEES), bao gồm các ban cấp phép khảo sát kỹ thuật và đất đai đại diện cho tất cả các tiểu bang và vùng lãnh thổ của Hoa Kỳ.

Ở Anh, sinh viên tốt nghiệp hiện tại yêu cầu BEng cộng với bằng thạc sĩ phù hợp hoặc bằng MEng tích hợp, tối thiểu 4 năm sau khi tốt nghiệp về phát triển năng lực công việc và báo cáo dự án được đánh giá ngang hàng để trở thành Kỹ sư cơ khí (CEng, MIMechE) thông qua Viện Kỹ sư cơ khí. CEng MIMechE cũng có thể đạt được thông qua một lộ trình kiểm tra do Viện Thành phố và Hiệp hội Luân Đôn quản lý.

Ở hầu hết các nước phát triển, một số nhiệm vụ kỹ thuật nhất định, chẳng hạn như thiết kế cầu, nhà máy điện và nhà máy hóa chất, phải được sự chấp thuận của kỹ sư chuyên nghiệp hoặc kỹ sư điều lệ. "Chẳng hạn, chỉ một kỹ sư được cấp phép mới có thể chuẩn bị, ký, đóng dấu và gửi kế hoạch kỹ thuật và bản vẽ cho cơ quan công quyền phê duyệt hoặc niêm phong công việc kỹ thuật cho khách hàng công cộng và tư nhân." Yêu cầu này có thể được viết thành trạng thái và luật pháp của tỉnh, chẳng hạn như ở các tỉnh của Canada, ví dụ Đạo luật Kỹ sư của Ontario hoặc Quebec.

Ở các quốc gia khác, chẳng hạn như Úc và Vương quốc Anh, không có luật pháp nào như vậy tồn tại; tuy nhiên, thực tế tất cả các cơ quan chứng nhận đều duy trì một bộ quy tắc đạo đức độc lập với pháp luật, rằng họ mong muốn tất cả các thành viên tuân thủ hoặc có nguy cơ trục xuất.

Thống kê tiền lương và lực lượng lao động

Tổng số kỹ sư làm việc tại Hoa Kỳ năm 2015 là khoảng 1,6 triệu. Trong đó, có 278.340 là kỹ sư cơ khí (17,28%), ngành học lớn nhất theo quy mô. Năm 2012, thu nhập trung bình hàng năm của các kỹ sư cơ khí trong lực lượng lao động Hoa Kỳ là 80.580 đô la. Thu nhập trung bình cao nhất khi làm việc cho chính phủ ($ 92,030) và thấp nhất trong giáo dục ($ 57,090). Trong năm 2014, tổng số công việc kỹ thuật cơ khí được dự đoán sẽ tăng 5% trong thập kỷ tới. Tính đến năm 2009, mức lương khởi điểm trung bình là 58.800 đô la với bằng cử nhân.

Phân ngành

Lĩnh vực kỹ thuật cơ khí có thể được coi là một bộ sưu tập của nhiều ngành khoa học kỹ thuật cơ khí. Một vài trong số các phân ngành thường được giảng dạy ở cấp đại học được liệt kê dưới đây, với một lời giải thích ngắn gọn và ứng dụng phổ biến nhất của mỗi phân ngành. Một số phân ngành này là duy nhất cho kỹ thuật cơ khí, trong khi một số khác là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí và một hoặc nhiều ngành khác. Hầu hết các công việc mà một kỹ sư cơ khí thực hiện sử dụng các kỹ năng và kỹ thuật từ một số trong các phân ngành này, cũng như các phân ngành chuyên ngành. Các phân ngành chuyên ngành, như được sử dụng trong bài viết này, có nhiều khả năng là chủ đề của nghiên cứu sau đại học hoặc đào tạo tại chỗ hơn là nghiên cứu sau đại học hoặc đào tạo tại chỗ so với nghiên cứu đại học. Một số phân ngành chuyên ngành được thảo luận trong phần này.

Cơ học

Vòng tròn của Mohr, một công cụ phổ biến để nghiên cứu ứng suất trong một yếu tố cơ học

Cơ học, theo nghĩa chung nhất, là nghiên cứu về lực và ảnh hưởng của chúng đối với vật chất. Thông thường, cơ học kỹ thuật được sử dụng để phân tích và dự đoán gia tốc và biến dạng (cả đàn hồi và dẻo) của các vật thể dưới các lực đã biết (còn gọi là tải) hoặc ứng suất. Phân ngành cơ học bao gồm

thống kê, nghiên cứu về các vật thể không chuyển động dưới tải trọng đã biết, cách các lực tác động đến các vật thể tĩnh

Động lực nghiên cứu về cách các lực ảnh hưởng đến các cơ thể di chuyển. Động lực học bao gồm động học (về chuyển động, vận tốc và gia tốc) và động học (về lực và gia tốc kết quả).

Cơ học của vật liệu, nghiên cứu làm thế nào các vật liệu khác nhau biến dạng dưới các loại ứng suất khác nhau

Cơ học chất lỏng, nghiên cứu về cách chất lỏng phản ứng với các lực

Động học, nghiên cứu về chuyển động của cơ thể (vật thể) và hệ thống (nhóm đối tượng), trong khi bỏ qua các lực gây ra chuyển động. Động học thường được sử dụng trong thiết kế và phân tích các cơ chế.

Cơ học liên tục, một phương pháp áp dụng cơ học giả định rằng các đối tượng là liên tục (chứ không phải rời rạc)

Các kỹ sư cơ khí thường sử dụng cơ học trong các giai đoạn thiết kế hoặc phân tích kỹ thuật. Nếu dự án kỹ thuật là thiết kế của một chiếc xe, các thống kê có thể được sử dụng để thiết kế khung của chiếc xe, để đánh giá nơi căng thẳng sẽ dữ dội nhất. Động lực học có thể được sử dụng khi thiết kế động cơ của xe hơi, để đánh giá các lực trong pít-tông và cam khi động cơ quay vòng. Cơ học của vật liệu có thể được sử dụng để chọn vật liệu phù hợp cho khung và động cơ. Cơ học chất lỏng có thể được sử dụng để thiết kế hệ thống thông gió cho xe (xem HVAC) hoặc để thiết kế hệ thống nạp cho động cơ.

Cơ điện tử và robot

Đào tạo FMS với robot học SCORBOT-ER, bàn làm việc CNC Mill và máy tiện CNC

Cơ điện tử là sự kết hợp giữa cơ khí và điện tử. Đây là một nhánh liên ngành của kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện và kỹ thuật phần mềm có liên quan đến việc tích hợp kỹ thuật điện và cơ khí để tạo ra các hệ thống hybrid. Theo cách này, máy móc có thể được tự động hóa thông qua việc sử dụng động cơ điện, cơ chế servo và các hệ thống điện khác kết hợp với phần mềm đặc biệt. Một ví dụ phổ biến của hệ thống cơ điện tử là ổ đĩa CD-ROM. Các hệ thống cơ học mở và đóng ổ đĩa, quay đĩa CD và di chuyển tia laser, trong khi một hệ thống quang học đọc dữ liệu trên đĩa CD và chuyển đổi nó thành bit. Phần mềm tích hợp kiểm soát quá trình và truyền đạt nội dung của đĩa CD đến máy tính.

Robotics là ứng dụng của cơ điện tử để tạo ra robot, thường được sử dụng trong công nghiệp để thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm, khó chịu hoặc lặp đi lặp lại. Những robot này có thể có hình dạng và kích thước bất kỳ, nhưng tất cả đều được lập trình sẵn và tương tác vật lý với thế giới. Để tạo ra robot, một kỹ sư thường sử dụng động học (để xác định phạm vi chuyển động của robot) và cơ học (để xác định các ứng suất bên trong robot).

Robot được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật công nghiệp. Chúng cho phép các doanh nghiệp tiết kiệm tiền lao động, thực hiện các nhiệm vụ quá nguy hiểm hoặc quá chính xác để con người thực hiện chúng một cách kinh tế và đảm bảo chất lượng tốt hơn. Nhiều công ty sử dụng dây chuyền lắp ráp robot, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và một số nhà máy được robot hóa đến mức họ có thể tự điều hành. Bên ngoài nhà máy, robot đã được sử dụng trong xử lý bom, thám hiểm không gian và nhiều lĩnh vực khác. Robot cũng được bán cho các ứng dụng dân cư khác nhau, từ giải trí đến các ứng dụng trong nước.

Phân tích kết cấu

Phân tích cấu trúc là một nhánh của kỹ thuật cơ khí (và cả kỹ thuật dân dụng) dành cho việc kiểm tra lý do tại sao và làm thế nào các vật thể thất bại và để sửa chữa các vật thể và hiệu suất của chúng. Thất bại cấu trúc xảy ra trong hai chế độ chung: thất bại tĩnh và thất bại mỏi. Lỗi cấu trúc tĩnh xảy ra khi, khi được tải (có lực tác dụng), vật thể được phân tích bị vỡ hoặc bị biến dạng dẻo, tùy thuộc vào tiêu chí cho sự thất bại. Sự mệt mỏi xảy ra khi một vật thể bị hỏng sau một số chu kỳ tải và dỡ tải lặp đi lặp lại. Thất bại mệt mỏi xảy ra do sự không hoàn hảo của đối tượng: ví dụ, một vết nứt siêu nhỏ trên bề mặt của vật thể sẽ phát triển nhẹ theo từng chu kỳ (lan truyền) cho đến khi vết nứt đủ lớn để gây ra sự thất bại cuối cùng.

Thất bại không chỉ đơn giản được định nghĩa như khi một phần bị phá vỡ, tuy nhiên; nó được định nghĩa là khi một phần không hoạt động như dự định. Một số hệ thống, chẳng hạn như các phần trên được đục lỗ của một số túi nhựa, được thiết kế để phá vỡ. Nếu các hệ thống này không bị hỏng, phân tích lỗi có thể được sử dụng để xác định nguyên nhân.

Phân tích kết cấu thường được sử dụng bởi các kỹ sư cơ khí sau khi xảy ra lỗi hoặc khi thiết kế để ngăn ngừa sự cố. Các kỹ sư thường sử dụng các tài liệu và sách trực tuyến như những cuốn sách được xuất bản bởi ASM để hỗ trợ họ xác định loại thất bại và nguyên nhân có thể.

Khi lý thuyết được áp dụng cho thiết kế cơ học, thử nghiệm vật lý thường được thực hiện để xác minh kết quả tính toán. Phân tích cấu trúc có thể được sử dụng trong một văn phòng khi thiết kế các bộ phận, trong lĩnh vực này để phân tích các bộ phận bị hỏng hoặc trong các phòng thí nghiệm nơi các bộ phận có thể trải qua các thử nghiệm thất bại được kiểm soát.

Nhiệt động lực học và khoa học nhiệt

Nhiệt động lực học là một khoa học ứng dụng được sử dụng trong một số ngành kỹ thuật, bao gồm cả kỹ thuật cơ khí và hóa học. Đơn giản nhất, nhiệt động lực học là nghiên cứu về năng lượng, việc sử dụng và biến đổi nó thông qua một hệ thống. Thông thường, nhiệt động lực học kỹ thuật có liên quan đến việc thay đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ, động cơ ô tô chuyển đổi năng lượng hóa học (entanpy) từ nhiên liệu thành nhiệt, và sau đó thành công việc cơ học cuối cùng biến bánh xe.

Nguyên lý nhiệt động lực học được sử dụng bởi các kỹ sư cơ khí trong các lĩnh vực truyền nhiệt, thermofluids và chuyển đổi năng lượng. Các kỹ sư cơ khí sử dụng khoa học nhiệt để thiết kế động cơ và nhà máy điện, hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), bộ trao đổi nhiệt, tản nhiệt, tản nhiệt, điện lạnh, cách nhiệt và các hệ thống khác.

Thiết kế và soạn thảo

Phác thảo hoặc bản vẽ kỹ thuật là phương tiện mà các kỹ sư cơ khí thiết kế các sản phẩm và tạo ra các hướng dẫn cho các bộ phận sản xuất. Một bản vẽ kỹ thuật có thể là một mô hình máy tính hoặc sơ đồ vẽ tay thể hiện tất cả các kích thước cần thiết để sản xuất một bộ phận, cũng như ghi chú lắp ráp, danh sách các vật liệu cần thiết và thông tin thích hợp khác. Một kỹ sư cơ khí của Hoa Kỳ hoặc công nhân lành nghề tạo ra các bản vẽ kỹ thuật có thể được gọi là một người kéo xe hoặc người vẽ phác thảo. Phác thảo trước đây là một quá trình hai chiều, nhưng các chương trình thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) hiện cho phép nhà thiết kế tạo ra ba chiều.

Hướng dẫn sản xuất một bộ phận phải được cung cấp cho các máy móc cần thiết, bằng tay, thông qua các hướng dẫn được lập trình hoặc thông qua việc sử dụng chương trình sản xuất có sự trợ giúp của máy tính (CAM) hoặc chương trình CAD / CAM kết hợp. Tùy chọn, một kỹ sư cũng có thể tự sản xuất một phần bằng cách sử dụng các bản vẽ kỹ thuật. Tuy nhiên, với sự ra đời của sản xuất máy tính điều khiển số (CNC), giờ đây các bộ phận có thể được chế tạo mà không cần đầu vào kỹ thuật viên liên tục. Các bộ phận được sản xuất thủ công thường bao gồm các lớp phủ phun, hoàn thiện bề mặt và các quy trình khác không thể thực hiện bằng kinh tế hoặc thực tế bằng máy.

Phác thảo được sử dụng trong hầu hết các phân ngành kỹ thuật cơ khí, và bởi nhiều ngành kỹ thuật và kiến ​​trúc khác. Các mô hình ba chiều được tạo bằng phần mềm CAD cũng thường được sử dụng trong phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và động lực học chất lỏng tính toán (CFD).

  Các lĩnh vực kiến thức trong ngành cơ khí chế tạo máy

1.  Toán học

2.  Khoa học vật lí cơ bản (bao gồm vật lí và hóa học)

3.  Cơ học lý thuyết

4.  Sức bền vật liệu và cơ học kết cấu

5.   Kỹ thuật vật liệu và composite

6.   Nhiệt động học, truyền nhiệt, biến đổi năng lượng, và HVAC

7.   Nhiên liệu, sự đốt và động cơ đốt trong

8.  Cơ học chất lỏng

9.  Thiết kế máy và cơ cấu

10. Dụng cụ và đo lường

11. Kỹ thuật chế tạo: công nghệ và quá trình

12. Rung động, lý thuyết và kỹ thuật điều khiển

13. Thủy lực và khí nén

14. Cơ điện tử và Rô-bốt học

15. Thiết kế kỹ thuật và thiết kế sản phẩm

16. Vẽ kỹ thuật, CAD và CAM

Ngoài ra, các kỹ sư cơ khí cũng được trang bị kiến thức đại cương về các ngành: hóa học, vật lý, kỹ thuật hóa học, kỹ thuật xây dựng, và kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử để có thể thiết kế, chế tạo, sửa chữa các máy móc, trang thiết bị trong các ngành này.

   Các lĩnh vực liên quan

·      Chế tạo vật liệu copmpsite

·      Kỹ thuật dân dụng

·      Issac Newton