1. Tính cấp thiết của nội dung ý tưởng đề xuất:

Giàn không gian (Space Frame Structure) là hệ có kết cấu chịu lực theo nhiều chiều trong không gian, được thiết kế phỏng theo mô hình kết cấu phân tử hóa học của Natri, Cacbon, kim cương…

Giàn có ưu điểm vượt trội là kết cấu vững chắc, kiến trúc đẹp, độc đáo và được sử dụng nhiều trong việc xây dựng các công trình công cộng trên thế giới do tận dụng tối đa khả năng làm việc của các phần tử thanh (chịu lực dọc) dẫn đến tiết kiệm vật liệu và an toàn trong sử dụng.

Sơ đồ chi tiết:

1. Nút cầu.

2. Ống lồng.

3. Đầu côn.

4. Thanh giàn.

5. Bu lông.

Khi chế tạo nút cầu giàn không gian đòi hỏi độ chính xác cao. Các lỗ liên kết với thanh giàn so với góc bổ của nút cầu khi gia công phải đạt kích thước quy định. Khi gia công các nút cầu thường làm trên các máy phay CNC có 3 trục, hoặc 5 trục. Tuy nhiên, khi thực hiện quy trình công nghệ này đòi hỏi phải có máy, thuyết bị chuyên dụng nên không phù hợp kinh tế và trang thuyết bị của công ty. 

Từ những yêu cầu kỹ thuật trên, chúng tôi đã đề xuất ý tưởng “Nghiên cứu và thiết kế, chế tạo đồ gá khoan nút cầu giàn không gian trên máy phay đứng vạn năng”. Tận dụng được máy và thuyết bị hiện có tại công ty. Vẫn bảo đảm được tiến độ và sản xuất kinh doanh của công ty.

2. Phương pháp triển khai thực hiện ý tưởng:

Các bước tạo phôi, cắt định hình các chi tiết được thực hiện tương tự như tạo phôi cho kết cấu thép bình thường và gia công bảo đảm yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế.

Các bước lắp ráp, gá tổ hợp phần tấm mã đế được thực hiện hoàn toàn trên đồ gá với trình tự gá tổ hợp lần lượt các tấm mã đã được định trước. Trên mã vạch các đường tâm và các đường trục để xác định vị trí lắp ghép. Sau khi gá, tiến hành hàn các tấm mã liên kết tạo được đồ gá nghiêng 30º so với bàn máy phay đứng.

 

Thiết kế các vị trí bắt đồ gá trên băng máy phay, vị trí lỗ khoan bắt bàn phân độ nằm ngang trên đồ gá, tấm mã có gia công lỗ nằm trên bàn phân độ vạn năng. Tiến hành khoan các vị trí lấy dấu trên bảo đảm yêu cầu kỹ thuật.

Kiểm tra độ thẳng độ phẳng tương quan giữa các tấm mã, lấy dấu xác định vị trí định vị đồ gá. Định vị bàn phân độ vạn năng nằm ngang trên đồ gá (trên mặt phẳng nghiêng 30º so với băng máy). Định vị đầu phân độ vạn năng trên bàn phân độ vạn năng nằm ngang.

Tiến hành lắp ghép trên các vị trí định vị, kẹp chặt đồ gá, bàn, đầu phân độ trên băng máy phay đứng vạn năng và gá nút cầu giàn không gian trên đầu phân độ. Sau đó gia công thử và kiểm tra các thông số kích thước theo bản vẽ đến khi đạt chuẩn sẽ sản xuất hàng loạt các nút cầu với các góc độ khác nhau. 

Hình ảnh nút cầu giàn không gian.

3. Tính khả thi, khả năng áp dụng và nhân rộng:

- Nghiên cứu, chế tạo thành công đồ gá chuyên dụng khoan nút cầu giàn không gian là bước tiến mới trong quy trình công nghệ gia công chi tiết. Với đề xuất thiết kế đồ gá trên máy phay đứng vạn năng, chúng ta gia công khoan được các góc độ trên nút cầu giàn không gian, đồ gá gia công chi tiết hàng loạt. Đây cũng là tính mới của ý tưởng so với giải pháp cũ chỉ khoan được các góc độ chẵn trên nút cầu. Năm 2015 quy trình công nghệ này đã được Công ty cổ phần Cơ khí xây dựng số 2 Hà Bắc áp dụng khi chế tạo giàn không gian công trình Ga Ninh Bình, trạm thu phí trên đường cao tốc đoạn Hà Nội - Hòa Bình...

Ý tưởng đề xuất này đã được áp dụng thành công ở nhiều công trình, dự án mái che giàn không gian khác nhau, tận dụng được các máy phay đứng vạn năng sẵn có. Giúp cho các doanh nghiệp cơ khí chế tạo mái che giàn không gian, không cần đầu tư mua máy phay CNC 3 trục, 5 trục, tiết kiệm được chi phí đầu vào.

4. Dự kiến hiệu quả (về khoa học, kinh tế và hiệu quả xã hội) của ý tưởng khi triển khai:

Việc thiết kế hoàn chỉnh đồ gá chuyên dùng trong sản xuất hàng loạt bảo đảm độ chính xác, dễ dàng, thuận tiện gá lắp nhanh chóng. Với đồ gá, khoan nút cầu giàn không gian được áp dụng khi thi công Ga Ninh Bình trên máy phay đứng đã được các chuyên gia người Nhật Bản đánh giá cao khi kiểm tra tiến độ chế tạo dự án tại công ty. 

Với giàn không gian việc gia công nút cầu trước đây khi không có đồ gá, công ty chỉ thi công được những giàn không gian đơn giản, góc độ của nút cầu thường là chẵn. Do đó khi chế tạo giàn không gian tại Ga Ninh Bình, khi so sánh phương án kinh tế giữa mua máy CNC 5 trục và nghiên cứu thiết, kế đồ gá trên máy phay đứng vạn năng cho thấy:

- Đối với kế hoạch mua máy CNC 5 trục của hãng Kusuga do Đài Loan (Trung Quốc) sản xuất để phục vụ dự án chế tạo giàn không gian Ga Ninh Bình với giá: 750 triệu đồng.

- Việc nghiên cứu thiết kế đồ gá hoàn chỉnh với giá khoảng 50 triệu đồng.

Như vậy, tại công trình Ga Ninh Bình, khi ý tưởng được áp dụng vào sản xuất thành công, công ty tiết kiệm được số tiền là: 750.000.000 - 50.000.000 =700.000.000 triệu đồng

Để việc sản xuất giàn không gian trong các doanh nghiệp sản xuất cơ khí có thể phát triển, tận dụng được máy móc sẵn có, thuận tiện khi vận hành, qua đó tạo việc làm, nâng cao thu nhập cho người lao động. 

Người đề xuất ý tưởng

Nguyễn Đình Huy và Đào Hải Ninh