KPE idomfejlesztés a Poliext Csövek Kft.-nél

Átírás

1 KPE idomfejlesztés a Poliext Csövek Kft.-nél Zakar Róbert * fröccsüzemvezet!, Simon Viktor * m"szaki tervez! 1. Bevezetés A mai gazdasági környezetben a piaci versenyképesség és fejl!dés fenntartása érdekében elkerülhetetlen a fejlesztés. A POLIEXT CSÖVEK KFT. Magyarországon egyedüli gyorsköt! idomgyártó cégként is ezekkel a célokkal kezdte meg a KPE idomok fejlesztését, így napjainkban kiváló min!ség" terméket ad partnerei kezébe. A külföldi gyártókkal való folyamatos konkurenciaharc, piacmegtartás és -szerzés miatt átfogó fejlesztésekkel próbáljuk tartani a lépést, minél jobban megfelelni a követelményeknek és vev!ink igényeinek. Az energia- és az alapanyagárak drasztikus emelkedése mellett kell megtalálni az irányelveket, amelyek hatására versenyképes árú, min!ségi termék kerülhet a piacra, a vev!k kezébe. Ezen irányelvek jegyében történt meg a KPE idomcsalád továbbfejlesztése, a szerszámok tervezése és gyártása, valamint a fröccsönt! géppark fejlesztése és b!vítése. Az új gépek beszerzésénél fontos hangsúly volt az energiatakarékosság, ezért Magyarországon el!ször hozzánk kerültek az ENGEL Ecodrive fröccsönt! gépei (1. áb - ra). A másik fontos szempont, amelyek miatt e gépek mellett döntöttünk, az oszlopnélküli technológia, ami nagyban megkönnyíti a szerszámok cseréjét, nem beszélve a hidraulikus magbontású szerszámokról, amelyek azok cseréjét és m"ködtetését is egyszer"síti. 2. KPE idomok A KPE idomokat f!képp polietilén és fém anyagú, földbe fektetett vízvezetékeken, mechanikus cs!csatlakozások létesítésére használják szabványos polietilén és polietilén, vagy polietilén és fémcsövek között. Az idomokat öntözéshez, ivóvízvezetékekhez és az épületgépészetben alkalmazzák. A KPE termékek típusait a 2. ábra szemlélteti: #KPE átmenet küls! menettel, #KPE átmenet bels! menettel, #KPE toldó idom, #KPE sz"kít! toldó, #KPE záró idom, #KPE könyökidomok küls! menettel, #KPE könyökidomok bels! menettel, #KPE könyökidom, #KPE T elágazók küls! menettel, #KPE T elágazók bels! menettel, #KPE T elágazók, #KPE szelepes záró idom. Szerszámtervezés 2. ábra. KPE idomok 1. ábra. Engel Victory 160 Ecodrive fröccsönt! gépek A termék alkatrészei a 3. ábrán láthatók, a test (E), a sapka (A) és a leszorító gy"r" (C) anyaga polipropilén, a * Poliext Csövek Kft., 6034 Kecskemét-Matkó, II. ker évfolyam 5. szám 171

2 #Ellenállás kihúzással szemben: 20 C-on, 1 órán keresztül a következ! képlet szerint számított húzóer!vel kell vizsgálni: F = 1,5 " e n # t (d n e n ) (1) 3. ábra. KPE idom alkatrészei. A: Sapka; B: Roppanó gy$r$; C: Leszorító gy$r$; D: Tömít!gy$r$; E: Idomtest roppanó gy"r"ké (B) POM, a tömít!gy"r"ké (D) NBR 70 gumi. A KPE idomokon (4. ábra) az alábbi vizsgálatokat kell elvégezni. #Bels! nyomásállóság: a gyorsköt! idomokat 20 Cos vízfürd!ben, 1 órán keresztül tartó 2,5 PN, tehát PN16 üzemi nyomásnál 40 bar bels! túlnyomásnak kell kitenni. #Bels! nyomásállóság 1000 óra: a gyorsköt! idomtestet 40 C-os vízfürd!ben, 1000 órán keresztül 0,8 PN, tehát PN16 üzemi nyomásnál 12,8 bar bels! túlnyomásnak kell kitenni. #Bels! nyomásállóság hajlításnál: a próbatestet 20 C-os vízzel feltöltve, 1 órán keresztül 1,8 PN, tehát PN16 üzemi nyomásnál 28,8 bar (20 DN hajlítási sugárral) bels! túlnyomásnak kell kitenni. 4. ábra. Összeszerelt KPE idom ahol e n a cs!fal vastagságának átlagos értéke, # t az adott cs!re vonatkozó, annak 1000 órás (tartós) bels! nyomásállósági vizsgálatához tartozó gy"r"feszültség értéke, d n a cs! névleges küls! átmér!je. #Ellenállás küls! víznyomással szemben: a próbatesteket 20 C-os vízfürd!ben, 1 órán keresztül 0,1 bar, ezt követ!en 1 órán át 0,8 bar küls! víznyomásnak vagy vákuumnak kell kitenni. A gyorsköt! idom alkatrészein nem megengedett a sorja, felszínüknek simának, tisztának, repedés-, beszívódás- és a testnek üregmentesnek kell lennie. Különös figyelmet kell fordítani a gyenge helyeknek, legf!képp az összecsapási helyeknek. A KPE idom kialakítása és a szerszámok konstrukciója miatt valamennyi terméken jelentkezik ez a probléma. A termékkel szemben támasztott magas követelményeknek és az összetett igénybevételeknek köszönhet!en az összecsapási front min!sége felértékel!dik. Ezzel a problémával már kezdetben, a terméktervezéskor számolni kell. 3. Termékfejlesztés A POLIEXT CSÖVEK KFT. célja, az eddig említetteken kívül, a KPE gyorsköt! idomcsalád átmin!sítése P névl = 10 bar-ról P névl = 16 bar üzemi nyomásra. Ezek együttesen egy összetett fejlesztési folyamatot jelentenek (5. ábra). Termék-, majd a szerszámtervezésnél figyelembe kell venni, hogy a termék megfeleljen a vele szemben támasztott követelményeknek. A szerszámtervezésben és - gyártásban az egyik legfontosabb kérdés az id! lerövidítése. A mai tervez!programok segítségével rengeteg id!t és pénzt lehet megtakarítani, és többféle szimulációs modul segíti a tervez! munkáját a kiváló min!ség" termék létrehozásában. Egy ilyen tervez!program folyamatba Célok, igények felmérések Termékfejlesztés Terméktervezés Szerszámtervezés Szerszámgyártás PN 16 bar min!sítés megszerzése. Gazdaságosabb gyárthatóság. Konstrukciós változások ne legyenek. Vev!k igényeinek felmérése. Konkurencia termékek elemzése. Meglév! hibák feltárása, elemzése. Termék optimalizálás. Funkcionalitás. Gyárthatóság. Megfelel!ség a követelményeknek. A termékkel szemben támasztott követelmények figyelembe vétele. Betétes szerszámházak. Szisztematikus felépítés. Többfészkes, gazdaságos szerszámok. Megfelel! technológia alkalmazása a min!ség és a gazdaságosság érdekében. Biztonságos üzemeltethet!ség. Nagy pontosságú megmunkálás. Méretpontosság tartása. 5. ábra. A KPE gyorsköt! idomcsalád fejlesztési folyamata évfolyam 5. szám

3 6. ábra Plastic Advisor kitöltési id! 7. ábra Plastic Advisor a gát legjobb helye integrálásának segítségével egy programon belül oldható meg a terméktervezés, a szerszámtervezés és a szerszámgyártás. A dinamikus tervezés egyik formája a parametrikus modellezés, ami lehet!vé teszi a dimenziók változtathatóságát, módosíthatóságát. A parametrikus tervezés során a modellt méret- és geometriai kényszerek alapján határozzuk meg. E kényszerek egymásra utalásával lehetséges a tervezéskor bekövetkez! változtatás, annak vonzataival együtt. A kényszerek bonyolult egymásra utalásokat, szül!-gyermek kapcsolatokat, hierarchiákat képeznek, ezeket a kapcsolatokat fogja össze a tervez!- szoftver. A szül!-gyermek kapcsolatok hatékony eszközöket biztosítanak a tervez! szándékának. A teljes parametrikusság lehet!vé teszi a folyamat bármely szakaszában a beavatkozást, végigvezetve a folyamaton a kezdetekt!l a termékmodellekt!l a végéig, a megmunkálási szakaszban is. A Pro/Engineer egy ilyen teljes kör" megoldást nyújt a moduláris felépítésnek köszönhet!en a terméktervezést!l a szerszámtervezésen, fröccsszimuláción (Plastic Advisor) át a megmunkálásig. A fröccsszimuláció segítségével már a tervezés korai szakaszában lehet vizsgálni a termék jellemz!it. A Plastic Advisor az anyag jellemz! tulajdonságai mellett figyelembe veszi az ömledék és a szerszám h!mérsékletét, valamint a fröccsnyomást. Vizsgálni lehet vele a kitöltést, a kitöltési id!t, az összecsapási frontok helyét, a fröccsid!t, a fröccsnyomást, a nyomásesést, az ömledékfront h!mérsékletét, a h"lés min!ségét, a beszívódásokat, a légzárványokat és a kitöltés min!ségét (6. és 7. ábra). Az optimális termék tervezésekor kerülni kell az eltér! falvastagságokat, a felesleges anyagtöbbleteket, a feszültséggy"jt! helyeket (éles sarkok helyett lekerekítéseket kell alkalmazni), az alámetszéseket, és megfelel! kúposságokat kell használni. A fröccsönt! szerszámok tervezésénél számolni kell a m"anyagok fajtérfogat-változásával, a zsugorodással, ez a KPE idomoknál különösen a Withwort szelvény" kúpos cs!menetes csatlakozó részeknél okoz problémát, a menetes rész nem megfelel!en zsugorodik, ami méret, és f!ként szögeltérést eredményez, valamint termékfügg!. A termékek tervezésénél ezért korrigálni kellett az értékeket, analíziseket és próbafröccsöntéseket kellett végezni. Az ömledék fajtérfogata a befröccsöntés során a maximális értékr!l, a h!mérséklet csökkenésével, folyamatosan csökken. A zsugorodás ismerete elvi jelent!ség", mert ezeket laboratóriumi körülmények között határoztuk meg, ez a paraméter nem mérhet!. A zsugorodás mértékét sok tényez! nagyban befolyásolja: fröccsnyomás, utónyomás, anyagh!mérséklet, szerszámh!mérséklet, befröccsöntés sebessége, gát helye, falvastagság, tölt!anyag- és száltartalom. A lineáris zsugorodás (MS): MS 5 H 2 h? 100 [%] (2) h ahol H a méretadó szerszámrész mérete, h a fröccsöntött termék mérete. A Pro/Engineer segítségével szilárdsági analíziseket végezve a készül! termékr!l, minden felesleges falvastagságot, anyagtöbbletet eltávolítottunk (8. és 9. ábra, D32-es menetes sapka), az új termék tömege 22,5 g, míg az eredetié 38 g volt. Az így létrejött termék, funkcióját tekintve, teljes mértékben egyezik az eredetivel. Az 1 órás nyomáspróba után megvizsgáltuk a nyomáshatárt, azt a nyomásértéket, ahol a termék szétreped. A 10. áb- 8. ábra. Eredeti termék, kb. 38 g 9. ábra. Optimalizált termék, kb. 22,5 g évfolyam 5. szám 173

4 12. ábra. A nyitósík fel!l rögzített szerszámbetétek 10. ábra. Nyomáspróba diagram rából jól látható, hogy a két termék között a nyomásérték tekintetében nincs különbség. 4. Szerszámok tervezése Megfelel! szerszámok készítéséhez és az azokkal történ! gazdaságos gyártáshoz figyelembe kell venni a gyártásprogramozást (gyártás ütemezése), a termék tulajdonságait (bonyolultság, méret, felületi min!ség, alapanyag). Fejlesztéskor a termékeket, termékcsaládokat szisztematikusan kell felépíteni, hogy az egy mérettartományba es!k egy szerszámházon belül gyárthatók legyenek. A betétezett szerszámok tervezésénél fontos szempont a gyors átszerelhet!ség. A D20, D25 és D32-es méret" könyökidomokhoz készült 4-fészkes szerszámház (11. áb - ra) ezekben a méretekben valamennyi küls! csatlakozómenetes terméket gyártani tudja, ezért a formabetétekben külön menetes betétekre volt szükség. A betéteket az osztósík felöl a szerszámházra rögzítettük, így a szerszámot a gépen át lehet szerelni. 13. ábra. 2-fészkes T idom gyártó fröccsszerszám A hidraulika hengereket egy edzett villa rögzíti, ezeket eltávolítva bármikor gyorsan leszerelhet!k az idomok bels! formáját adó magokkal együtt, így megkönynyítve és lehet!vé téve a gyors átszerelést (12. ábra). A kidobó lapokban különböz! méret" betéteket helyeztünk el, ezáltal változtatni lehet a kidobó hosszakat és inaktívvá lehet tenni ezeket. Ebb!l a szerszámból 3 készült el. Bármelyik szerszámházban bármelyik termék gyártható. Ugyanezen méretekhez készült 2-fészkes T idom szerszámház (13. ábra), és 6-fészkes, toldó és küls! menetes átmenet szerszámház. Ezzel a 9 szerszámházzal, a bels! meneteseket kivéve, ebben a mérettartományban az összes termék gyártható. A szerszámok nagy pontosságot igényl! vagy bonyolultabb alkatrészeinek gyártása számítógép vezérelt CNC marógépekkel történt, az ezekhez szükséges programokat a Pro/Engineer moduljával írtuk meg (14. ábra). 11. ábra. 4-fészkes KPE könyökidomgyártó fröccsszerszám 5. Összefoglalás A terméktervezési folyamatot számos ötlet, stratégia, választási lehet!ség irányítja. A sikeres termékgyártáshoz meg kell találni az optimális fejlesztési környe évfolyam 5. szám

5 zetet. Emellett csökkenteni kell a fejlesztési folyamat idejét a min!ség megtartása, javulása mellett, és költséghatékony gyártási technológiákat kell alkalmazni. Rövidíteni kell a tervezési és gyártási id!ket, amit csak korszer" háttérrel lehet megoldani. A PN16-os KPE idomcsaládnál 105 terméket fejlesztettünk, illetve terveztünk meg, és 30 fröccsönt! szerszámot készítettünk. Terveink között szerepel egy új termék- és szerszámcsalád létrehozása az eddigi tapasztalatok figyelembevételével. 14. ábra. Pro/Engineer programmal leírt szerszámmozgás évfolyam 5. szám 175