Prof. Dr. Dudás Illés Gépgyártástechnológia I.

Átírás

1 Prof. Dr. Dudás Illés Gépgyártástechnológia I. A gépgyártástechnológia alapjai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet

2 Kötelező Irodalom Dudás Illés: Gépgyártástechnológia I., A gépgyártástechnológia alapjai. Műszaki Könyvkiadó, 2007.p.583 ISBN

3 Ajánlott Irodalom Bálint Lajos: A forgácsoló megmunkálás tervezése. Mk. Bp Dudás I.:Gépgyártás-technológia II. Forgácsoláselmélet, technológiai tervezés alapjai; Müszaki kiadó, Budapest, ISBN Dudás I.: Gépgyártástechnológia III. A. Megmunkáló eljárások és szerszámai. B. Fogazott alkatrészek gyártása és szerszámaik; Egyetemi tankönyv., Műszaki Kiadó, 2011., p538, ISBN Horváth, M., Markos, S. Gépgyártástechnológia.. Műegyetemi Kiadó, Budapest, Gépgyártástechnológia alapjai I., példatár és segédlet. Szerkesztette: Gyáni Károly, Tankönyvkiadó, Bp Kalpakjian, S.: Manufacturing Engineering and Technology., Addison-Wesley Publishing Company, König, W.: Fertigungsverfahren Band 1, Drehen, Fräsen, Bohren, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, old. König, W.: Fertigungsverfahren Band 2, Schleifen, Honen, Läppen, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, old. König, W.: Fertigungsverfahren Band 3,Abtragen, VDI-Vertag GmbH, Düsseldorf, old. Preger K. T. Paucksch E.: Zerspanntechnik Vieweg u., Sochn. Braunschweig/Wiesbaden, p.192 Spanende Fertigung 1. Ausgabe. Herausgeber: K. Weinert, Vulhan-Verlag Essen, Tönshoff H. K.. Spannen.Springer-Verlag.Berlin Budapest,1995. Niebel B. W.-Draper A. B. WYSK R. A.: Modern Manufacturing Process Engineering.. Megraw-Hill Publishing Campany, 1989

4 BEVEZETÉS A mai ipari termelési viszonyok között bármely - a társadalom számára szükséges - termék előállítása kiterjedt és gondos gazdasági, műszaki, szervezési előkészítést igényel. Ez feltételezi: a termék iránti igény felmérését a termék konstrukciós megtervezését a gyártmány alkatrészei előállításának, az alkatrészek összeszerelésének, az ellenőrzésnek, a csomagolásnak a megtervezését a megvalósításhoz szükséges gépi berendezések, készülékek, szerszámok, mérőeszközök kiválasztását, vagy megtervezését. E két utóbbi feladatsor többsége gyártástervezéssel oldható meg.

5 1.ÁLTALÁNOS ALAPFOGALMAK Definiáljuk mindenek előtt, hogy mit is értünk a gépgyártástechnológia fogalma alatt? A technológia a technikai tudományoknak az a része, amely nyersanyagok sajátosságaival, továbbá azoknak az elveknek, törvényszerűségeknek, eljárásoknak, eszközöknek és gépeknek a vizsgálatával, ismertetésével foglalkozik, amelyek a nyersanyagok átalakításához, feldolgozásához szükségesek a termék létrehozása érdekében. Ha a technológia az anyagok gyári feldolgozására vonatkozik: gyártástechnológiáról, és ha a gyártás gépipari termék előállítására irányul gépgyártástechnológiáról van szó.

6 A gépgyártástechnológia a műszaki tudományoknak az a része, amely a gépek gyártásával kapcsolatos ismereteket foglalja magába. főbb témakörei: a nyersanyagok a gyártási eljárások lényege szerszámok szerkesztése és alkalmazási lehetőségei szerszámgépek alkalmazása a gépipari mérőeszközök ismerete és használata; gyártóeszközök (pl. készülékek) ismerete a különféle gyártórendszerek kialakítása, szervezése és üzemeltetése; alapvető üzemszervezési ismeretek; folyamat megtervezése a gyártmányok minőségének tartós és megbízható biztosítása.

7 A gépgyártástechnológia alapvető célja az előgyártmányok általában kohászati végtermékek termelékeny és hatékony feldolgozása, üzemszerű használatra alkalmas gépipari gyártmányokká A gyártmány részei és jellemzői A gyártmány, gyártás terméke egy, vagy akár több darabból is állhat.

8 A gyártmány felépítésében érvényesíteni kell: az alkatrészek nyilvántarthatóságát, azonosítási lehetőségét; a munkamegosztás és az együttműködés kialakíthatóságát; az összeépítés (kezelés) és karbantartás technológiai követelményeit; a teljes előállításhoz szükséges idő, az átfutási idő legkisebb értékűre szoríthatóságát, a legkisebb ráfordítás mértékét; a gyártmány... (pl.: autó); a szerkezeti egység (pl.: hajtómű, motor + sebességváltó, stb.); a főcsoport... (pl.: sebességváltómű); az alcsoport... (pl.: kapcsoló mechanizmus); az alkatrész... (pl.: tárcsa).

9 1.1. ábra A gyártmány struktúrája, családfa

10 38 Mindkét végén központfurat MSZ 3999,05 szerint M80x2 1,5x45 3, Ø77 R , B Ø80 j6 Ø90 k R2 50 Ø Ø62 R5 R5 30 Axiális metszet M2:1 818 Ø102 Ø62 R Ø ,01B 436±0,1 0,01AB R `27,5`` Ø62,4 Ø84 55, `27,5`` ax = ábra Az alak-, méret- és tulajdonság-előírások az alkatrész műhelyrajzán A Ø90 m5 0.4 R1 227±0,2 0,01 A 0.8 Ø85 h7 R1 +0, x45 R0,6 24 P9 24 P9 Ø85 h7 Ø90 m5 Ø90 k5 Ø80 j6 Méret: Tûrés: M16 Tervezõ: Dudás Illés Ellenõr Varga Osztályvezetõ Garamvölgyi T. Dátum: DIGÉP Megn.: Ívelt profilú csiga z1=2 m=9 i=25,5 R.sz: 67-8C02-70 Csigafelület 0.8 mm mélyen cementálva. Edzve HRC= 58 ±3 Anyag: BC 4 Tömeg: 61 kg Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

11 Az alkatrészek pontosságára vonatkozó előírások szoros kapcsolatban vannak a gyártási költségekkel. A szerkesztőnek csak a feltétlenül szükséges és indokolt tűréseket szabad előírni ábra A tűrések szűkítése növeli a gyártási költségeket [83]

12 1.2. A konstrukciós és a technológiai tervező munka kapcsolata A technológia-fejlesztés terén több időszakaszról kell beszélnünk. Az első időszakban az jelentette a problémát, hogy az új konstrukciót technológiailag létre lehet-e hozni. A gazdaságossági vizsgálat: igényli-e az adott termékeket, elfogadja-e a vállalat ráfordításait (költségeit) és a szállítási határidőket,

13 A gyártás tervezőinek és irányítóinak tisztában kell lenniük a gyártmánytervezés folyamatával Az első szakaszban elkészül az előtanulmány, (teljesítmény, a darabszám, az előállításra rendelkezésre álló idő,) A második szakaszban kell kialakítani a koncepciót A harmadik fázisban dolgozzák ki az előtervet. A negyedik szakaszban folyik a kiviteli tervezés A gyártási folyamat és a fontosabb kapcsolódó alapfogalmak A gyártási rendszer is olyan rendszernek tekinthető, amelyben anyagi javak előállítása folyik. A rendszerbe anyag, energia, információ, munkaerő jut, környezetébe való kimeneten - értéket és használati értéket jelentő - termékben, nyereségben realizálódik.

14 1.4. ábra A technológiai folyamat-rendszer kapcsolatai

15 Az 1.4. ábra szerinti jelölések értelmezése az alábbiak szerinti: k 1 - nyers- és segédanyagok k 2 - energia k 3 - gyártóberendezések k 4 - élőmunka Ezek (k1-k4) a gyártás anyagi ellátásának, folyamatát jelentik. k 5 - információk Ez (k1-k5) a gyártás konstrukciós és technológiai előkészítését jelenti. k 6 - A TF végtermékének felhasználása k 7 - a hulladékanyagok kezelése k 8 - a hulladékenergia k 9 - ellenőrzés k 10 - végtermékek ellenőrzés

16 Az anyagi folyamatok, a gyártási folyamat azon részei, amelyek közvetlenül kapcsolatosak a gyártás tárgya geometriai, fizikai, kémiai, stb. tulajdonságainak a megváltoztatásával - az állapothatározók kedvező irányú alakításával kiegészítő folyamatokkal biztosítása. Technológiai folyamat, a gyártás tárgyának tulajdonságai változnak. Az információs folyamatok hordozzák az anyagi folyamatokhoz szükséges adatokat.

17 A gyártási folyamat részei: a technológiai folyamat, a megmunkálási (gyártási) szakasz, a művelet, a műveletelem-csoport, a műveletelem, a fogás, a mozdulat. A gyártási rendszer építőelemei: a gyártócella, a megmunkálóközpont, a szerszámgép, a munkahely,

18 Darabolás Véglemarás központfúrás p Nagyoló esztergálás egyik oldalon p Nagyoló esztergálás másik oldalon 1.5.a. ábra A technológiai folyamat egységei a műveletek 5. Hõkezelés, normalizálás Menetfelület marása köszörülési ráhagyással Nagyoló menetköszörülés 8. Cementálás

19 Simító esztergálás egyik oldalról Simító esztergálás másik oldalról Horonymarás Fúrás, menetfúrás 13. Edzés 1.5.b. ábra A technológiai folyamat egységei a műveletek 14. Palástköszörülés Simító menetköszörülés 16. Végellenõrzés

20 az anyagi vagy másként technológiai folyamat: alak-, a méret-, a helyzet- és egyéb tulajdonság-előírások változnak a művelet-csoport: a technológiai folyamat azon része, melynek eredményeként, a mukadarab felületei azonos állapotba kerülnek; a művelet: a technológiai folyamat olyan önmagában befejezett része, amely külön megtervezhető, végrehajtható; rendszerint az egy munkahelyen elvégezhető alakítás jelent egy műveletet a műveletelem-csoport: adott felületelem-csoport előállításához szükséges műveletelemek a műveletelem: a művelet még önálló része, amely lehet fő-, vagy mellékműveletelem.

21 1.6. ábra A fogás értelmezése forgácsolásnál

22 A gyártási rendszer-részek: a szerszámgép a munkahely a megmunkálóközpont a komplexgyártás a gyártócella a gyártórendszerben

23 1.7. ábra A gyártási folyamat logikai egységei

24 1.8.a. ábra A gyártási alrendszer - a gyártócella - fizikai elemei (SAIMP)

25 Forgástest megmunkáló cella (2 gépes) CNC eszterga Robot CNC eszterga (ERI - 250) (RB - 241) (EEN - 400) CNC megmunkálóközpont (MK - 500) 3 koordinátás mérőgép (DEA) y z x Munkadarab tároló Paletta cserélő Munkadarab tároló Raktár be vagy ki Robot kocsis, vagy más megoldású munkadarab, paletta szállítás 1.8.b. ábra Rugalmas gyártórendszer részlet (a Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszékén megvalósult változat)

26 1.4. A gyártási folyamat jellege Egyedi gyártásban egyszerre csak egy vagy legfeljebb néhány darabot gyártunk. Sorozatgyártásban egyszerre több darabot gyártunk. Tömeggyártásban a gyártandó darabszám olyan nagy, hogy a gyártási folyamat megszakítás nélküli.

27 1.10. ábra A rugalmas gyártócella funkciói (GEORG FISCHER)

28 1.11. ábra Példa a komplett megmunkálásra, a munkadarab egy felfogással, áthelyezéssel készre lett gyártva

29 1.5. A gyártás gazdaságossága közvetlen gyártási költség-típusok: anyagköltség, bérköltség, rezsiköltség, gépköltség, készülékköltség, Szerszámköltség. Az optimális előgyártmány Az előgyártmány ára (K egy ), az alkatrészgyártás (K agy ) és a szerelés (K sz ) együttes költségei legyenek a legkisebbek, azaz K gy K egy K agy K sz min

30 A normaidő A normaidő struktúrája normaidő t n, MUNKAIDŐ ELŐKÉSZ. - BEFEJ. IDŐ t e DARABIDŐ t d ALAPIDŐ t da PÓTLÉKOK FŐIDŐ t f MELLÉKIDŐ t m MUNKAHELYI KISZOLG. IDŐ t k PIHENÉSI ÉS T. SZÜKS. IDŐ t p GÉPI t fg KÉZI t fk GÉPI t mg KÉZI t mk MŰSZAKI t km SZERVEZ. t ksz ábra A munkaidő általános tagozódása

31 Az előkészületi-befejezési idő (t e ) ábra A munkadarab gyártási idejének csökkenése a sorozat növekedésével

32 A darabidő (td) annyiszor ismétlődik, ahány munkadarabon kell elvégezni a kérdéses munkát. A darabidő a művelet teljes elkészítésének ideje - az előkészületi időt kivéve. A darabidő összetevődik: az alapidőből, a munkahely kiszolgálására szükséges időből, továbbá a pihenésre és természetes szükségletekre fordított időből. Az alapidő (tda) a művelet idejének legnagyobb része és szükséges a munkafolyamat zavartalan elvégzéséhez, tehát nem tartalmazza a munkával járó pótlékolások idejét. Az alapidő fő- (technológiai) és mellékidőből tevődik össze. A főidő (tf) az alapidőnek az a része, amely alatt közvetlenül a munkadarabon alakítás történik. A főidő lehet gépi főidő (tfg) vagy kézi főidő (tfk).

33 A mellékidő (tm) az alapidőnek az a része, amely csak közvetve szükséges a kitűzött feladat elvégzéséhez és a főidőnek állandó szükséges kísérője, tehát darabonként, vagy több darabonként szabályszerűen ismétlődik. A munkahelykiszolgálási idő (tk) az az idő, amelyet a munkás a munkahely gondozására és üzemkész állapotban tartására fordít. Szükségessége rendszeresen vagy rendszertelenül jelentkezik és lehet műszaki vagy szervezési kiszolgálási idő. A munkahely műszaki kiszolgálási ideje (tkm) szükséges a munkahelyen előforduló műszaki természetű, az alapidő fogalmán kívül eső kisegítő tevékenységek elvégzésére mint pl.: eltompult szerszám kicserélése, köszörűkorong utánszabályozása, a gépek utánállítása, a forgács-, reve eltávolítása stb.

34 A pihenésre és természetes szükségletekre fordított idő (t p ) az az idő, amellyel a fő- és mellékidőt növeljük, hogy a munka elvégzéséből eredő normálisnál nagyobb fáradást a dolgozó a műszak alatt kipihenhesse, valamint azért, hogy a műszak alatt természetes szükségleteit elvégezhesse. Az időnorma kiszámításának képlete A darabidő legáltalánosabb matematikai kifejezése: td = tf + tm + tksz + tkm + tp (1.7) A műveletelemek és a műveletek időtartamának megállapítása Az időértékek megállapítása számítással t fg i L n f vagy t fg i L v f (1.10)

35 Az időelemek csökkentésének módszereiről Így lehetséges: a fogások számának csökkentése, az előtolás, illetve a fordulatszám növelése a műveletelemcsoportok átfedett összevonása A mellékidő-elemek csökkentése: automatikus munkadarab adagolás a szerszám pozicionálási idők csökkentése

36 A gyártási költség összetevői Költségszámítás Valamely alkatrész előállítási önköltsége (K), ha az alkatrész előállításához szükséges összes művelet száma z, i pedig valamely műveletet jelölő indexjel (i=1,, z) ábra A gazdaságos eljárás megválasztása a kritikus darabszám alapján

37 A sorozat nagyságát tehát az önköltség optimális nagyságának a beállításához csak addig szabad növelni, amíg az anyag és munka felhalmozásából eredő veszteség nem haladja meg a darabszám növelésével keletkező megtakarítást.

38 1.6. Tendenciák a gépgyártástechnológia fejlesztésében ábra A gyártástechnológia fejlődésének tendenciája

39 1.16. ábra Gépkihasználás jellemzői [103]

40 1.17. ábra A gépgyártástechnológia és más tudományterületek kapcsolata

41 1.7. A szakterület fejlődési irányait a következő struktúrában célszerű áttekinteni. Az alábbi áttekintés nem tartozik az alapok tárgyon belüli ismerethez. Mégis szükségesnek tartjuk felvetni a Gépgyártástechnológia fejlődésének irányait e helyen is, hogy a szakterület fejlődési irányait egy rendszerbe foglalva lássuk. A sorozat későbbi köteteiben természetesen ezen ismeretek megjelennek [82], [83].

42 1. Szerszámgép fejlesztés főbb irányzatai 2. Fejlesztési tendenciák a gépgyártástechnológiában 2.1. A gépgyártástechnológia fejlesztésének általános tendenciái Mikrorendszertechnika Rapid-prototyping eljárás Near-net-shape technológia Műszaki fejlődés új konstrukciós anyagokkal és nagy pontossággal Nagyteljesítményű kerámia Ultraprecíziós technika Duktilis anyagok ultraprecíziós megmunkálása Rideg anyagok ultraprecíziós megmunkálása Lézertechnológia Környezetbarát technológia

43 2.2. A forgácsolás fejlődési iránya A gépgyártástechnológia fejlődése Az intenzitás növelése számítógép alkalmazásával 3.A munkadarab-szerszám kapcsolatában bekövetkezett fejlesztési területek 4.Termelést befolyásoló új tényezők hatása, gyártórendszerek fejlődése 5. Minőségbiztosítás

44 1.18. ábra A minőségszemlélet fejlődése