Miskolci Egyetem Műszaki Menedzser Alapszak Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gépészeti Szakirány Gyártástudományi Intézet Technológiai Blokk H-3515 Miskolc- Egyetemváros Nappali tagozat Intézeti szám:2015-gyt-42-bm SZAKDOLGOZAT Hőcserélő köpeny karima gyártástervezése Tóth Tímea WI7I1Y 3872 Novajidrány, Miskolc, 2015 Bársonyos utca 6.
Tartalomjegyzék BEVEZETÉS... 3 1. A HŐCSERÉLŐ EDÉNY BEMUTATÁSA... 4 1.1. A hőcserélő edényt készítő üzem megismerése... 4 1.2.A csőköteges hőcserélő működésének és szerkezeti felépítésének az ismertetése... 5 1.3.A karima hőcserélő edényben elfoglalt funkciójának ismertetése... 10 1.4. A karima háromdimenziós rajza... 12 2. A KÖPENY KARIMA GYÁRTÁSTECHNOLÓGIAI FOLYAMATAI... 12 2.1. A köpeny karima előgyártásának technológiai folyamata... 12 2.1.1. A gyártási folyamat jellegének a meghatározása... 13 2.1.2. Funkcionális elemzés- és technológiai helyességvizsgálat... 15 2.1.3. Az előgyártmány meghatározása... 17 2.2. A karima- megmunkálás műveleti sorrendjének a meghatározása... 26 2.3. Egy kijelölt művelet részletes kidolgozása... 30 2.3.1.Ráhagyás leválasztási terv készítése... 30 2.3.2. A műveletelemek sorrendjének a meghatározása... 31 2.3.3. A szükséges szerszámok kiválasztása a műveletelemekhez... 31 2.3.4. A technológiai adatok meghatározása, és ellenőrzése... 33 2.3.5. A műveleti idők kiszámítása... 36 3.AZ ALKATRÉSZ MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSÁNAK FOLYAMATA... 38 3.1. A minőség, és a minőségbiztosítás fogalmainak a meghatározása... 38 3.2. A cég minőségbiztosítási rendszerének bemutatása... 40 3.3. Az alkatrészgyártás minőségének a vizsgálata... 44 3.4. A karimagyártásnál használatos mérőeszköz... 46 3.5. A legyártott karima végellenőrzési feladatai... 50 4. ÖSSZEFOGLALÁS... 52 5.IRODALOMJEGYZÉK... 53 2
BEVEZETÉS Szakdolgozatom témája a 2888.2-01.00.00-001 rajzszámú köpeny karima gyártástervezése. Az alkatrész a miskolci Dinas Kft. telephelyén készült egy magyar cég megrendelésére. A szakdolgozatom elkészítésének az a célja, hogy a tanulmányaim során megszerzett elméleti és gyakorlati ismereteket elsajátítsam a szakdolgozat fejezetein keresztül. Az alkatrészt gyártó üzemben megismerkedtem a gyárban alkalmazott technológiai folyamatokkal, gépekkel, berendezésekkel. A karima beérkezésétől a karima elszállításáig minden egyes folyamatot végigkísértem, ezáltal minden szükséges információt megszereztem a szakdolgozatom megírásához. A köpeny karima gyártástervezése során figyelembe veszem az előírt minőségi követelményeket, és emellett a gazdaságos megmunkálásra törekszem. Az üzem bemutatása után ismertetem a hőcserélő edényt, amelybe a köpeny karima beépül. Majd leírom a karima gyártástechnológiai folyamatait. Ezekben a folyamatokban ráhagyásokat számítok, megnevezem a karima megmunkálás műveleti sorrendjét, majd a tervezésvezetőm által kijelölt műveletet részletezem. Végül minőségileg megvizsgálom az alkatrészgyártást, és megnevezem, majd jellemzem a gyártástervezés során alkalmazott mérőeszközöket. A szakdolgozathoz készített rajzokat a tanulmányaim során alkalmazott tervező programokkal készítem el. Az alkatrész háromdimenziós modelljét a Creo 3.0 Parametric, a műveleti sorrendtervet és a kijelölt műveletet pedig az AutoCad tervező programmal szemléltetem a tanulmányban. 3
1. A HŐCSERÉLŐ EDÉNY BEMUTATÁSA 1.1. A hőcserélő edényt készítő üzem megismerése A cég, amelynél a hőcserélő edényt gyártják, 1990-ben alakult Dinas Ipari Szolgáltató Betéti Társaság néven. Mostanra már Észak-Magyarország egyik jelentős ipari vállalkozásává alakult. Már a bevezetésemben említettem, hogy az üzem a kemencék, kémények, egyedi acélszerkezetek tervezésével és gyártásával foglalkozik. Ezek mellett a vállalat az egyedi, nagyméretű és kis darabszámú hegesztett, forgácsolt acélszerkezetek és alkatrészek tervezésére, és gyártására, valamint szerelésére specializálódott. Utóbbi tevékenységi körbe sorolnám a hőcserélő edényt is, amely gyártmányt a későbbiekben részletesebben ismertetek. Ezeken kívül több tevékenységet is folytat, mint például a különféle emelőberendezések, emelőpályák tervezését és kivitelezését, vagy éppen kemencék, üstök tűzálló falazatainak a beépítését is. Érdekességként felsorolnám az üzem eddig legyártott néhány jellegzetes termékeit: a CEMTEC GmbH-nak legyártott fogas-koszorú ház, csapágyház, gömb-csapágyház, és más cégek részére készített üstök, kompenzátorok, csigák. Az előbbiekben felsorolt gyártmányok megmunkálásához többféle gépet kell használni, amelyek megmunkálása mind-mind a vevői igényektől, vagyis a megrendeléstől függ. Az üzemben megtalálható gépek három csoportra oszthatóak: Azok a gépek, amelyekkel a munkadarabot vágni lehet. Ebbe a csoportba tartozik a CNC vízsugaras vágóberendezés, amelynek a legelőnyösebb tulajdonsága, hogy a számítógépen megrajzolt program segítségével készült bonyolult ábrák kivágására is képes. Ide sorolható még a CNC lángvágógép, mely géppel a legvastagabb lemez vágható. A CNC plazmavágó is, amely a legnagyobb átmérőjű darab vágására képes, vagy a CNC lézervágó berendezés A hegesztőgépek, mint például a vízhűtéses MIG 500A gépek, vagy akár az impulzus MIG gépek. Forgácsoló megmunkálásra használatos gépek, vagyis a különböző esztergagépek, marógépek, fúrógép és a fűrészgép. A vizsgált alkatrész legyártásához használatos gépeket a későbbiekben megnevezem, majd jellemzem. 4
1.2.A csőköteges hőcserélő működésének és szerkezeti felépítésének az ismertetése Az iparban, és így a vegyiparban és az élelmiszeriparban alapvető feladat, hogy akár technológiai, akár energiagazdálkodási céllal megváltoztassák az anyagok halmazállapotát, vagy hőmérsékletét, esetleg mindkettőt. Az erre szolgáló készülékek gyakran összetett ipari energia-átalakító, hőcserélő rendszereket alkotnak. Az ipari hőcserélő rendszereket mind-mind különböző célú feladatokra hozzák létre. Egyik cél az, hogy a technológia által előírt hő-állapot elérése, létrehozása vagy folyamatos biztosítása az anyag hűtése vagy fűtése révén. Másik célja pedig az, hogy a gyártási eljárás során keletkezett anyagokban lévő felesleges vagy feleslegessé vált hőenergia elvonása, esetleg hasznosítása. Az iparban számtalan szerkezeti kialakítású és típusú hőcserélőt készítenek és alkalmaznak. Felsorolásként néhány típusfeladatok: áramló víz melegítése gőzzel szerves folyadék melegítése a technológiai igény szerint tartályvíz melegítése gőzzel ipari víz hűtése levegővel Ipari berendezéseink egyik leggyakrabban előforduló készüléke a hőcserélő. Amely segítségével tudjuk elvonni egy bizonyos közeg entalpia többletét, vagy tudjuk a megfelelő hőmérsékletre fűteni a reakcióelegyet. A hőcserélőknek két típusát különböztetjük meg: közvetlen közeg érintkeztetésű, azaz direkt hőcserélők, mint például a keverőkondenzátor közvetett- indirekt érintkeztetésű hőcserélők. Ebben az esetben a közegeket egymástól fal választja el, ezáltal a közegek közvetlenül nem érintkeznek egymással. Például ilyenek a felületi hőcserélők, vagy a rekuperátorok valamint a dolgozatban vizsgált gyártmány is ebbe a csoportba tartozik 5
Minden hőcserélő edénytől elvártak a következő tulajdonságok: nagy fajlagos felülettel rendelkezzenek, ami azért fontos, hogy 1 m 3 térben minél nagyobb hőátadási felületet biztosítson egyszerű tisztíthatóság nagy korrózióállóság, és biztonság minél nagyobb, és állandóbb hő-átbocsátási tényezőt kell biztosítani kis nyomásesés, aminek az eredménye az, hogy kevés áramlási energiát használnak fel kis beruházási-, működtetési-, és karbantartási költség hosszú élet A hőcserélők csoportosíthatók a szerkezeti anyaguk szerint, így üveg, fém, teflon, műszén hőcserélőkről beszélhetünk. A halmazállapot megváltozása alapján is rendszerezhetőek a hőcserélők, azaz amikor halmazállapot változással, vagy halmazállapot változás nélkül megy végbe a folyamat. A résztvevő közegek szempontjából lehetnek folyadék-folyadék, folyadék-gáz, és gáz-gáz típusú hőcserélők. A 2888.2-01.00-000 rajszámú hőcserélő esetében halmazállapot változás nélkül megy végbe a folyamat, és folyadék-folyadék közegről beszélhetünk, vagyis a köpenytérben lévő nyersbenzinről, és a csőtérben folyó kvancsolajról. A köpenytérben lévő nyersbenzin nagyobb térfogatot foglal el, mint a csőtérben lévő kvancsolaj. Számszerűsítve ezek a következők: nyersbenzin 4120 litert foglal el, míg a kvancsolaj csak 3210 litert. A hőcserélők szerkezeti kiviteli módjuk szerint lehetnek tartály jellegűek, vagy csőkígyóval felszerelt készülékek, valamint csövekből kialakított szerkezetűek. A csöves hőcserélő lehet nyitott, csörgedező hűtésű, vagy egyszerű kettőscsöves kialakítású. Leggyakrabban használt a csőköteges típus, amely a mi gyártmányunkra is jellemző. Ez a legalkalmasabb berendezés a nagy hőmennyiségek átadására. A csőköteges hőcserélők tisztítása többnyire egyszerű, és nagy hőátadó felület érhető el vele. A vizsgált gyártmánynál 384 m 2 hőátadó felületről beszélhetünk. A szerkezet által meghatározott módon a hőcserélők közegáramai alkothatnak egyenáramú, ellenáramú és keresztáramú rendszert, illetve ezek valamilyen kombinációját. Az anyagvezetés azért fontos, mert befolyásolja a hőcsere hajtóerejeként értelmezhető 6
hőmérsékletkülönbséget. A közegeket folyadék- folyadék hőcsere esetén egyenáramban vagy ellenáramban vezetjük át a készüléken. Hőtani szempontból előnyösebb az ellenáramú közegvezetés, ezért ha lehetséges, akkor a közegeket ellenáramban kell vezetni. A hőcserélők álló vagy fekvő elrendezésűek lehetnek. 500 C fok felett, amely már nagy közeghőmérsékletnek számít, álló elrendezést kell használni, hiszen ezen a nagy hőmérsékleten már nem eléggé ellenálló a csövek anyaga, és ez által a csövek könnyen behajlanak. Álló elrendezésnél azonban a készülék tisztítása jóval nehézkesebb. Abban az esetben alkalmazható mind az álló, mind a fekvő elrendezés, ha a hőcserében résztvevő mindkét közeg folyadék, mint esetünkben is. Így a két elrendezés közül a választást csak a telepítésre szánt hely befolyásolja. A vizsgált gyártmányomnál a tervezési hőmérséklet csupán 200 C fok, és mivel folyadék-folyadék közeg hőcserélőről van szó, ezért mindkét elrendezés használatos. A hőcserélő edény szerkezeti felépítését az alábbi ábra segítségével jellemzem: 1. ábra: A hőcserélő edény szerkezeti felépítése [2.] A csőköteges hőcserélők egyik legelterjedtebb formája az, amikor a hengeres köpenybe egymással párhuzamos csöveket szerelnek. Ebben az esetben arra kell figyelni, hogy az egymáshoz közel elhelyezett csövek növelik az áramlási sebességet, de az áramlással szembeni ellenállást is. A csőköteg egyik végén belép, a másikon távozik a hőcserében résztvevő csőoldali anyag. Ahogy már korábban is említettem jelen esetben folyadék-folyadék közegről beszélünk, vagyis a két a folyadék a nyersbenzin és a kvancsolaj. A csőköteges hőcserélőben a kvancsolaj a csövek belső oldalán, az úgynevezett csőoldalon áramlik, míg a nyersbenzin a csövek külső felületével érintkezve a 7
köpenyoldalt tölti meg. Abban az esetben, ha a hőcserélő tele van, vagyis meg van töltve folyadékkal, akkor a súlya eléri a 18910kg-ot is. Üresen viszont csak 11580 kg tömegű. Általános szabály arra nincs, hogy a csőköteges hőcserélőknél melyik közeget vezessük a csöveken belül, a csőtérben, és melyiket a csöveken kívül, a köpenyoldalon, de figyelembe kell venni az alkalmazandó szakterület különböző igényeit. Ha a két folyadék közeg közül az egyiknek lényegesen nagyobb a nyomása a másiknál, akkor a nagyobb nyomású közeget kell a csőtérben vezetni. A vizsgált hőcserélőnél ez a megállapítás igaz, hiszen a csőtérben folyó kvancsolaj nyomása 19 bar, míg a köpenytérben áramló nyersbenziné csak 15 bar. A csőtér könnyebb tisztíthatósága érdekében a várhatóan nagyobb lerakódást okozó közeget a csőtérbe kell vezetni. A különböző igények betartásánál nem az olcsóbb kivitelezésre kell törekedni, mert ez csak másodrendű kérdés. Mindig az üzembiztosan működő készülék a gazdaságosabb, vagyis az elsőrendű kérdés az, hogy az üzembiztonság körülményei rendben vannak-e. Ezekre a csőköteges hőcserélőkre az is jellemző, hogy a köpenytér áramlási keresztmetszete mindig nagyobb legyen, mint a csőtéri keresztmetszet. Ebben az esetben a köpenytér hossza 6000mm, csőtéri keresztmetszete pedig 1150 mm átmérőjű. A közegek áramlását a hőcserélőkben úgy kell beállítanunk, hogy a minél jobb hőátvitel céljából a sebességük elegendő nagy legyen. A folyadék-folyadék hőcsere esetén arra kell figyelni, hogy a két térben áramló közeg sebessége megegyező legyen, és körülbelül 0,5-2,0 m/s között mozogjon. A járatszám elsősorban az áramlási tulajdonságokat és ezzel a hőátadási együtthatókat befolyásolja. Egyjáratú hőcserélőről beszélünk, ha a csövekben áramló közeg az egyik fejen lép be, és a másikon távozik. A mellékletben megtalálható hőcserélő edény műszaki rajzáról is leolvasva látható, hogy a hőcserélő hossza közelítőlegesen hat méter. E miatt a hosszméret miatt a csőoldal járatait felosztják úgy, hogy a hőcserélő egyik végében kialakított fordulókamrában a csőoldali folyadékot, vagyis a kvancsolajat visszafordítják. A járatok számát nem célszerű növelni, mert az egyik járatból a másikba való átfordulás a fordulókamrákban a nyomásveszteséget jelentősen növeli. Csőköteges hőcserélő két-, négy-, hat-, nyolc-, valamint többjáratúra is építhető. A fordulókamrát és a bevezető záróelemet a járatszámnak megfelelően terelőlemezek segítségével több részre osztják. Ezek a terelőlemezek a köpenytéri áramlást szabályozzák, és a csőköteg megtámasztására szolgálnak. 8
A korábbiak szerint a hőcserélő edény hengeres köpenytérébe egymással párhuzamos csöveket szerelnek, amelyek egymástól azonos távolságra vannak. Ezeket az egymástól azonos távolságra lévő párhuzamos csöveket csőkötegnek nevezzük, melynek súlya eléri a 7500 kg-ot. A csőköteg fal furataiba tömören illeszkedik a csőköteg, amely falban a furatok egyforma távolságra vannak egymástól. Hegesztéssel vagy tömítésen keresztül, karimakötéssel kapcsolódik a csőköteg fal a készülék köpenyéhez. A korábban már említett köpenytérben való áramlást irányító terelőlemezekkel és a távtartókkal fogják össze a csőköteget, amely által hosszú csőkötegek merevítése biztosított. Kivitelezés szempontjából tehát a csőkötegek lehetnek úszófejes, U- csöves (hajtúcsöves), cső a csőben (kettőscsöves), vagy a mi esetünkre igaz merev csöves kialakításúak. A gyártmányunkra igaz, merev csőköteges hőcserélők nem képesek nagy-mértékű hőtágulási különbséget elviselni. Ha a köpenytérben és a csőtérben az áramló közegek hőmérsékletkülönbsége nagy-mértékű lenne, akkor a hőtágulás különbségből keletkező hőfeszültség hatására a csövek a csőkötegfalból kilazulnának. Összegezve a vizsgált gyártmány, azaz a csőköteges hőcserélő szerkezete hengeres köpenyből, köpeny karimából, mélydomború edényfenékből, csőkötegből, a csőköteget tartó álló-és mozgó csőköteg falból, be-és kiömlő csonkokból, alátámasztások fix-és csúszó talplemezekkel, valamint záró-és forduló elemekből áll. Két csőköteg fal között elhelyezkedő csőkötegből és az azt körülvevő köpenyből épül fel a hőcserélő edény. A hengeres köpeny két végét oldható kötéssel csatlakozó fedelek (kamrák) zárják le, ezek a beömlő kamra és a fordulókamra. Kétféle célja van a záró elemnek a csőköteges hőcserélőn: a csövekben áramló anyagot bevezesse és egyenletes szétossza a bevezető oldalon a kilépő oldalon az anyagot összegyűjtse és eltávolítsa A záró elem a hengeres köpenyhez készülék karimával van csatlakoztatva. A hőcserélő záró eleméhez olyan tömítést kell alkalmazni, amely nem csak a karimát, de az osztólemez és csőköteg fal érintkezési felületét is tömíti. 9
1.3.A karima hőcserélő edényben elfoglalt funkciójának ismertetése A köpeny, azaz a hengeres rész és a záró elem összekapcsolására szolgáló alkatrész a köpeny karima, amely alkatrész gyártástechnológiai folyamatait a következő pontban részletesebben is ismertetek. A köpeny karimája, az álló csőköteg fal, és a záró-fedelek együttese háromrészes szerkezeti egységet alkot. Ezen szerkezeti egység tömítését úgy kell kialakítani, hogy először is a csőoldaltól elkülönítsük a köpenyteret, másodszor pedig biztosítsuk a csőköteg záró-eleme és a csőoldal között a tömítettséget. A karimakötéseknek ötféle típusát különböztetjük meg: átmenő-, munkaléces-, lencse-, félig rejtett-, vagy rejtett (horonyszád) tömítés. Az utóbbi változat a legelterjedtebb, mivel biztos tömítést és a nagyobb hőmérséklet miatti tömítőanyag lágyulás következményei ellen nyújt védelmet. A vizsgált alkatrésznél az átmenő tömítést alkalmazták, mivel a tömítőanyag a karima teljes felületét beborítja. A csőkarimáknak öt típusa van, ezek a következők: sima/lapos, hegeszthető toldatos, hasított, laza, vak. Merev csöves hőcserélőknél, mint esetünkben is a karimák kialakítása általában hegesztőtoldalékos kivitelű. Ez a kivitelezés sokkal jobb a derékszögben hegesztett, merev karimánál, mert a hegesztőtoldalékos kivitelezés szilárdsági tulajdonságai lényegesen jobbak. Ez az egyik leggyakrabban használatos típus, mely kovácsolt elő-gyártmányból lett kialakítva. A levékonyított hengeres szakasszal hegesztik a csővéghez. A karima szélén találhatók a lefogáshoz szükséges furatok, melyek ábrázolásánál feltüntetendő a furatok lyukkör átmérője. A vizsgált karimán 1292 mm átmérőjű lyukkörön 44 darab 30 mm-es átmérőjű furat található. 10
Az első képen a megmunkált karima látható, amely már csak a hegesztésre vár. A második képen már a köpenyre hegesztett karima látható. 2. ábra: A megmunkált karima [3.] Már a megmunkálás előtti nyers munkadarabon célszerű csavaró igénybevételre számításokat végezni, hogy tudjuk a későbbiekben milyen határt nem szabad átlépni. A megmunkálandó karima leginkább csavaró igénybevételnek van kitéve, amit a következőkben részletezek. Az igénybevételhez szükséges kiindulási adatok: A karima külső átmérője: D=1335.5 mm A karima belső átmérője: Biztonsági tényező: n=2 Karima anyagának folyáshatára: d i = 1177.5mm R e = 315MPa A csavaró-nyomaték számítás a következő: Poláris keresztmetszeti tényező: 4 4 4 4 ( D d )* π ( 1335.5 1177.5 )* π 3 K p = = = 185056330mm 16*D 16*1335.5 R e 315 N Feszültséghatár: τ max = = = 157,5MPa = 2 n 2 mm Csavaró-nyomaték: 3 N 10 M c = K P * τmax = 185056330mm *157,5 = 2,91x10 Nmm = 29146,37kNm 2 mm 11
A csavaroknak a tömör zárás érdekében kétféle feltételt is teljesíteniük kell: a nyomáspróbánál a tervezési nyomásnál nagyobb próbanyomást is biztonsággal elviseljenek olyan szorítóerőt kell biztosítani, amelyek a tömítés pórusait zárják Ezeknek a feltételeknek a teljesülése a 6. számú mellékletben megtalálható. 1.4. A karima háromdimenziós rajza A köpeny karima háromdimenziós rajzát a Creo 3.0 Parametric típusú tervező program segítségével készítettem el. 2. A KÖPENY KARIMA GYÁRTÁSTECHNOLÓGIAI FOLYAMATAI 2.1. A köpeny karima előgyártásának technológiai folyamata Az alkatrészgyártás, esetünkben a karimagyártás, technológiai folyamatainak a megtervezése előtt szükség van úgynevezett előtervezésre. Előtervezésnél számolunk egy tömegszerűségi együtthatót, amelyből megtudjuk, hogy a karima gyártása milyen gyártórendszerben valósul meg. Ezután a karima funkcionális- és technológiai 12
helyességének a vizsgálata következik, amely vizsgálat során javaslatokat tehetünk különböző módosításokra. Kiválasztjuk az elő- gyártmány típusát, vagyis az előgyártási módot. Majd megválasztjuk az előgyártmány méretét, tehát elvégezzük a ráhagyásszámításokat. A következő négy pontban az előtervezés lépéseit részletesebben ismertetem. 2.1.1. A gyártási folyamat jellegének a meghatározása A tömegszerűségi együttható kiszámított értékéből következtethetünk a gyártás jellegére és szervezési típusára. A gyártási folyamat jellege, és az ahhoz tartozó gyártásszervezési típusok tömegszerűségi együttható függvényében a következők: egyedi vagy kissorozatgyártás: ebben az esetben a tömegszerűségi együtthatóra nagyobb értéket kapunk, mint 20, tehát a gépek megmunkálási módok szerint vannak telepítve, azaz a gyártás műhelyrendszerű gyártórendszerben valósul meg. Igen ritkán a gyártásszervezés szakaszosan csoportrendszerű. középsorozat gyártás: a tömegszerűségi együttható értéke nagyobb, mint 10, de kevesebb, mint 20. A gyártórendszer csoportrendszerű, vagyis a gépek az alkatrészek megmunkálása szerint vannak telepítve. nagysorozatgyártás: a tömegszerűségi együttható értéke a 2-10 közötti tartományba esik. Ilyen érték esetén a gyártás szakaszosan folyamszerű, tehát a gépek a technológiai sorrendnek megfelelően vannak telepítve. Sorozatgyártásban egyszerre több darabot is gyártanak, sorozatonként ismétlődnek a műveletek. tömeggyártás: a gyártandó darabszám olyan nagy, hogy a gyártási folyamat folyamszerű, megszakítás nélküli. A tömegszerűségi együttható értéke 1-nél nagyobb, de 2-nél kisebb. 13
A tömegszerűségi együttható általános képlete jelentésükkel együtt: K s = q t n q= kibocsátási ütem [min/db] t n = becsült átlagos műveleti normaidő [min] q= I m Q I m = rendelkezésre álló időalap [hónap/óra] Q= gyártandó darabszám mennyisége [db/év] Az üzemben évi három darab köpeny karimát gyártanak. A rendelkezésre álló időalap 172 hónap/ óra. A kibocsátási ütem ezen adatok ismeretében számítható: q= 172 hónap/óra /é = 57,33 min/db A becsült átlagos műveleti normaidő kiszámítása a következő: t = á ő ű á = = 11,25 min A tömegszerűségi együttható értékének a meghatározása a vizsgált köpeny karima gyártására vonatkozólag: " # = 57,33 &'(/)* 11,25 &'( 60 = 305,76 A kiszámított tömegszerűségi együttható értéke nagyobb, mint 20, tehát egyedi gyártásról van szó. Egyedi gyártásban egyszerre csak egy darabot gyártanak, esetünkben a vizsgált köpeny karimát. Az alkatrész gyártása műhelyrendszerű gyártórendszerben valósul meg. Ez azt jelenti, hogy a munkadarab megmunkálásonként egyik műhelyből a másikba kerül, ugyanis a gépek megmunkálások szerint vannak telepítve. A munkadarab vándorlása egyik megmunkáló gépről a másikra hosszú folyamat, ami a gyártás átfutási idejét jelentősen megnöveli. Ha egy gyártóberendezés kiesik a termelésből, akkor a műhelyen belül a munkadarab könnyen áttehető egy másik gépre, mivel egy- egy műhelyen belül azonos típusú gyártóberendezések vannak. Egyedi gyártás esetén gazdag gyártási 14
tapasztalattal rendelkező, jól képzett munkaerőre van szükség. Igen ritkán használnak különleges készülékeket, vagy szerszámokat. 2.1.2. Funkcionális elemzés- és technológiai helyességvizsgálat A technológiai előtervezés azon előkészítési tevékenysége, amelynek az a célja, hogy a gyártási feltételekből kiindulva, a célszerű gyártási követelményeket figyelembe véve esetleges szükséges javaslatokat tegyek. Ezen javaslatokkal olyan konstrukciós módosításokat hajthatok végre, amelyek nem rontják, hanem sok esetben javítják is az alkatrész rendeltetésének való megfelelését, vagy esetleg könnyebbé és olcsóbbá tegyék a gyártást. A technológiai helyességvizsgálat elválaszthatatlan a funkcionális elemzéstől, hiszen az alkatrész technológiai vizsgálata során tudjuk meg, hogy az alkatrészrajzon megadott minőségjellemző milyen megmunkálási eljárást jelent. Másrészről az alkatrész minősége csak a gyártmányban betöltött rendeltetése ismeretében ítélhető meg. Funkcionális elemzés során a következőket vizsgáltam meg: Az alkatrész gyártmányban való helymeghatározása, mely vizsgálatnál segítség az 1. számú mellékletben megtalálható E- 1602 számú hőcserélő edény műszaki rajza. Ezen a rajzon jól látható, hogy a karima a hőcserélő edény azon végén helyezkedik el, ahol a két csonk is megtalálható. A záró fedél, a csőköteg fal, és a köpeny karima együttese egy szerkezeti egységet alkot, mely elemeknek egymáshoz feszültségmentesen kell kapcsolódni. Az alkatrész üzemi terhelése: korábbi számításból már kiderült, hogy a poláris keresztmetszetnél a csavaró nyomaték értéke 29146,37 knm, mely érték a karima külső- és belső átmérőjéből adódott. Az alkatrészre különböző erők hatnak, ezeknek az erőknek a kiszámított értéke a 6. számú mellékletben megtalálható. A számításnál figyelembe vettem azt, hogy az erők milyen irányban, és melyik helyen hatnak, mint például tengely irányban, vagy a tömítésnél. Arra is ügyelni kellett, hogy az erők értékét mind próbanyomásnál, mind tervezési nyomásnál ki kellett számolni. 15
A karima működés közben, vagy azon kívül is különböző környezeti hatásoknak van kitéve. A hatások negatív következményeinek kiküszöbölése érdekében az alkatrész felülete korrózióvédelmi festékbevonattal van ellátva. A 3. számú mellékletben megtalálható 2888.2-01.00.00-001 rajzszámú alkatrészrajzról leolvasható a karima anyag- és felületminősége, valamint méret-, alak- és helyzetpontossága, amely tulajdonságokból következtethetünk a karima tervezett minőségére. Mind funkcionális elemzésnél, mind technológiai helyességvizsgálatnál fontos az alkatrész minőségét meghatározó tulajdonságoknak a vizsgálata: A köpeny karima anyaga P355QH1, mely anyag a lapos acéltermékek alcsoportjába tartozik, és a P betűből adódóan nyomástartó berendezéseknél alkalmazzák, ami esetünkben is igaz, hisz egy hőcserélő edényről van szó. A P betű után álló szám a legkisebb anyagvastagságra vonatkozó legkisebb folyáshatár értéke, amely lehet felső, alsó, vagy egyezményes folyáshatár. Még az anyagról azt tudjuk, hogy finomszemcsés, nemesített, és hegeszthető, amely tulajdonságok lényegesek a karima gyártására vonatkozólag. A 3. számú mellékletben megtalálható, E-1602/B számú rajzon a karima megmunkálása során megengedhető felületi érdesség van megadva, melynek betűjele (R a ) nincs feltüntetve. Az érdesség alapjelében van feltüntetve az érdesség számértéke, ami 25 µm. Ezt a felületi érdesség értéket kell figyelembe venni a karima megmunkálásánál. Az alapjel után egy pipa szerepel zárójelben, ami azt jelenti, hogy a karima minden felületét 25µm felületi érdességgel kell megmunkálni, kivéve azt az egy felületet, ahol fel van tüntetve egy másik érdességi szám érték. Ez a másik felületi érdesség érték 10 µm. Ez a két felületi érdesség elegendő a karima megmunkálásához. A köpeny karima alkatrészrajzán méret-, alak-, és helyzettűrés nem található, ezért az MSZ ISO 2768- as szabványban megadott tűrések alapján határozom meg a rajzon megadott méretek tűréseit. Minden méretnek 1000 mm-nél nagyobb az átmérője, ezért ezeknek a méreteknek a tűrése a következő: ±1,2. Az alkatrészrajzon az 1220 mm értékű átmérőnél egy 10mm-es lekerekítés található, mely lekerekítéshez tartozó tűrés értéke: ±2. A karima 121 mm széles, ezáltal a hozzá tartozó tűrés értéke: ±0,5. 16
További technológiai helyességvizsgálat: Az előbb felsorolt vizsgálatokon túl még az alkatrészrajz (..számú melléklet) mérethálózatának felépítését vizsgáltam. A vizsgálatból kiderült, hogy a mérethálózat áttekinthető, érthető, és a méretek helyesen vannak megadva. A rajzon nincsenek felesleges vagy hiányzó méretek, letörések vagy lekerekítések. Minden megadott méretre, letörésre és lekerekítésre szükség van az alkatrész megmunkálásához. 2.1.3. Az előgyártmány meghatározása Az előgyártmány anyaga: Az alkatrész kovácsolt elő- gyártmányból lett kialakítva, mely kovácsolt darab ultrahangos vizsgálatnak volt alávetve, MSZ EN 10228-3 minőségi osztály szerint. Az előgyártmány típusa: Szabadalakító kovácsolással készített előgyártmányból kiindulva kell legyártani az alkatrészt. Egyedi- és kissorozatgyártásnál alkalmazható olyan előgyártási mód, mint a szabadalakító kovácsolás. Ennél az előgyártási módnál egyszerű alakkal is dolgozhatunk. Lényeges, hogy az alkatrész anyagminősége szénacél vagy ötvözött acél legyen. A vizsgált alkatrész anyagminősége a korábbiakból már kiderült, hogy lapos acél. Szabadalakító kovácsolásnál nincs meghatározva az, hogy milyen legyen az alkatrész legkisebb- vagy legnagyobb mérete vagy súlya. Az előgyártmány a kész alkatrész geometriai alakját, és méretét minél jobban megközelíti, minél pontosabb, annál drágább. Ezáltal a fajlagos anyag- és energiafelhasználás csökken, az élőmunka termelékenysége növekszik. Gazdaságossági szempontból a következő fogalmazható meg: az előgyártmány beszerzési ára, és az alkatrész- előállítás technológiai folyamatának önköltsége minimális legyen. Az előgyártmány méretének a megválasztása: A karima gyártásánál figyelembe kell vennem a megmunkálásból adódó hibákat, mely hibák a következőek lehetnek: 17
Méret hiba: a munkadarabon megvalósított méret hibája. (mérettűrési hiba, megmunkálás pontosságának hibája) Alak hiba: a munkadarabon megvalósított alak hibája. (szögletesség, bütykösség) Helyzet hiba: a munkadarab egyes elemeinek kölcsönös elhelyezkedésének valóságos hibája, a helyzettűrés az elemek kölcsönös elhelyezkedésében megengedett legnagyobb eltérés. Mikrogeometria hiba: a munkadarabon megvalósított felület mikrogeometriai egyenetlenségeinek mértéke, vagyis a felületi érdesség. A megmunkálásból adódó hibák mellett a szerkezeti működés feltételeit is szem előtt kell tartanom. Működési feltételek szempontjából minél kisebb hibával kellene gyártanom az alkatrészt, de ha figyelembe veszem a megmunkálási nehézségeket, akkor a nagyobb, de még megengedhető hibák volnának előnyösebbek. Az előgyártmány méretének a meghatározásánál a fokozatos pontosítás elvét kell követnem. A fokozatos pontosítás elve azt mondja ki, hogy a kívánt pontosságot több műveletben, fokozatosan tudjuk elérni, ugyanis a megmunkálás során történő alakítás hibákat hoz létre, mely hibák annál nagyobbak, minél nagyobb a leválasztott réteg vastagsága. Ezáltal arra kell törekednem, hogy a megmunkálást több műveletben végezzem el, egyre pontosabb munkadarab előállításával, egyre kisebb és kisebb anyagrétegek leválasztásával, amíg csak el nem érem az előírt pontosságot. Egy adott műveletben a leválasztott réteg nagyságánál figyelembe kell vennem a következőket: ez előző réteg hibáinak az eltávolítása elegendő réteg maradjon a további műveletek részére Az előző kettő pont jelenti a megmunkálási ráhagyásokat, melyek a megmunkált felületre merőleges irányúak. Két fő része van a megmunkálási ráhagyásoknak: az előző művelet hibái: a nevéből adódóan az előző műveletből maradt hibák, amelyeket az aktuális műveletben el kell tüntetni. Ezek a hibák a következők: hibás felületi réteg vastagsága: ϑ h, mérethiba: ϑ m, alakhiba: ϑ a az aktuális művelet hibái: ezeket a hibákat a ráhagyás megállapításánál kell figyelembe venni, mely hibák a következőek: bázisválasztási hiba: δ b felfogási hiba: δ f. 18
Egy művelet alkalmával a munkadarabról eltávolított anyagréteg vastagságát nevezzük egy műveleti ráhagyásnak. Tehát ez az egy műveleti ráhagyás nem foglalja magába a még következő összes megmunkáláshoz szükséges ráhagyásokat, hanem csak az éppen aktuális műveletét. A műveleti ráhagyásnak az előző és az aktuális hibák alapján való megállapítása a következő két képlet alapján történik: Egy művelet ráhagyás számításának képlete: Z m = ϑ h + k ϑ 2 h + ϑ 2 m + δ 2 b + δ 2 f A hibák eloszlási görbéjének alaki tényezőjét a k betű jelöli. (forgácsolásnál k=1,2) A teljes ráhagyás számításának képlete a következő: z = n t z mi i= 1 A vizsgált alkatrész esetében ki kell számítani egy L=121 mm szélességű, D=1334 mm és d=1176 mm átmérőjű munkadarab kiinduló méretét, ha a munkadarab anyaga P355QH acél, mely kovácsolt előgyártmányból lett kialakítva. Egyedi gyártásról van szó. A külső felület megmunkálásának a sorrendje a következő: nagyoló esztergálás simító esztergálás A legnagyobb átmérő megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál az első lépés a nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: A karima legnagyobb átmérőjének értéke: D= 1334 mm. Az MSZ ISO 2768- as szabványban megadott tűrések alapján ehhez a mérethez tartozó tűrés értéke: ±1,2 Először kiszámítható a nyersdarab hibás felületi rétegének a vastagsága, mely számításnál figyelembe vettem azt, hogy a karima elő-gyártmánya szabadalakító kovácsolással készült, és a karima anyagminőségét tekintve lapos acél. Ezek alapján a hibás felületi réteg vastagsága: ϑ h = 3mm. Mivel a ráhagyási érték számítása átmérőre történik, ezért a hibás felületi réteg kétszeresével kell számolni: ϑ h = 3 mm 2 = 6 mm 19
A munkadarab alakhibáit is figyelembe kell venni: h = 0, mely értéket 0111 ha szorzom a karima teljes szélességével, akkor megkapom a megelőző művelet alakhibájának az értékét: ϑ a = 0 0111 121 mm = 0,121 mm Mivel átmérőre számítjuk a ráhagyást, ezért az alakhibának a kétszeres értékével kell dolgozni: ϑ a = 0,121mm 2 = 0,242 mm Ha azt feltételezzük, hogy a várható kiinduló átmérő 1340-1360 mm között lesz, akkor ehhez az értékhez tartozó megengedett eltérés: ± 3.1,1. Külső felületre számolom a ráhagyást, és anyagba irányulóan, ezért a megelőző művelet mérethibája: ϑ m = 3 mm A szerkesztési és a technológiai bázis egybe esik, egy középvonal lesz, ezáltal az aktuális művelet bázisválasztási hibája: δ b = 0 Az aktuális művelet felfogási hibájának a kiszámítása a következő: δ 6 = 70,004 D9 2 = 70,004 1334 mm9 2 = 10,672 mm A nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása a következő képlet alapján: : ; = < = +? @< A 3 + < B 3 + C D 3 + C E 3 Z = 6mm + 1,2 G0,242 3 && 3 + 3 3 && 3 + 0 + 10,67 3 && 3 = 19,3 mm Az átmérő megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál a második lépés a simítási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: A nagyolt felület felületi érdessége: R a =6,3µm. A felületi érdesség maximuma: I BAJ = 4,75 I A = 4,75 6,3μ& = 29,92μ& 20
A megelőző művelet hibás felületi rétegének a kiszámításánál szükség van az előbb kiszámolt maximális felületi érdesség értékére: < = = I BAJ 2 = 29,92μ& 2 = 59,8μ& Átmérőre számítjuk a simítási ráhagyást, ezért a hibás felületi réteg kétszeresével kell számolni: < = = 59,8μ& 2 = 119,7μ& = 0,119 && A megelőző művelet alakhibájának a kiszámítása a következő: 0,3 && < A = 7h N9 2 = O 121 &&P 2 = 0,0726 && 1000 && L= teljes szélesség Nagyolás után: h = 1, 0111 Az átmérőre számított ráhagyás miatt van szükség a kétszeres szorzatra. A karima legkisebb átmérője 1176 mm, és a szélessége 121mm, ezáltal a megelőző művelet mérethibájának az értéke: < B = 0,4 && A szerkesztési és a technológiai bázis egy középvonal lesz, ezért az aktuális művelet bázisválasztási hibája: C D = 0 Az aktuális művelet felfogási hibája: C E = 0 A simítási ráhagyás értékének a kiszámítása a következő képlet alapján: : # = < = +? @< A 3 + < B 3 + C D 3 + C E 3 : Q = 0,119&& + 1,2 G0,0726 3 && 3 + 0,4 3 && 3 = 0,6 && 21
A teljes ráhagyás számításának képlete a következő: n z t = z mi A képletbe behelyettesítve az átmérőre számított teljes ráhagyás értéke a következő: i= 1 : R = : ; + : # = 19,3 && + 0,6 && = 20 && A kiinduló méret: S 1 = S + : T = 1334 && + 20 && = 1354 && A legkisebb átmérő megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál az első lépés a nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: A karima legnagyobb átmérőjének értéke: d= 1176 mm. Az MSZ ISO 2768- as szabványban megadott tűrések alapján ehhez a mérethez tartozó tűrés értéke: ±1,2 Először kiszámítható a nyersdarab hibás felületi rétegének a vastagsága, mely számításnál figyelembe vettem azt, hogy a karima elő-gyártmánya szabadalakító kovácsolással készült, és a karima anyagminőségét tekintve lapos acél. Ezek alapján a hibás felületi réteg vastagsága: ϑ h = 3mm. Mivel a ráhagyási érték számítása átmérőre történik, ezért a hibás felületi réteg kétszeresével kell számolni: ϑ h = 3 mm 2 = 6 mm A munkadarab alakhibáit,ha figyelembe veszem: h = 0, mely értéket ha 0111 szorzom a karima teljes szélességével, akkor megkapom a megelőző művelet alakhibájának az értékét: ϑ a = 0 0111 121 mm = 0,121 mm Mivel átmérőre számítjuk a ráhagyást, ezért az alakhibának a kétszeres értékével kell dolgozni: ϑ a = 0,121mm 2 = 0,242 mm 22
Ha a várható kiinduló átmérő 1150-1180 mm között lesz, akkor ehhez az értékhez tartozó megengedett eltérés: ± 3.1,1. Belső felületre számolom a ráhagyást, ezért a megelőző művelet mérethibája: ϑ m = 2 mm A szerkesztési és a technológiai bázis egybe esik, egy középvonal lesz, ezáltal az aktuális művelet bázisválasztási hibája: δ b = 0 Az aktuális művelet felfogási hibájának a kiszámítása a következő: δ 6 = 70,004 D9 2 = 70,004 1176 mm9 2 = 9,408 mm A nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása a következő képlet alapján: : ; = < = +? @< A 3 + < B 3 + C D 3 + C E 3 Z = 6mm + 1,2 G0,242 3 && 3 + 2 3 && 3 + 0 + 9,408 3 && 3 = 18,54 mm A legkisebb átmérő megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál a második lépés a simítási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: A nagyolt felület felületi érdessége: R a =6,3µm. A felületi érdesség maximuma: I BAJ = 4,75 I A = 4,75 6,3μ& = 29,92μ& A megelőző művelet hibás felületi rétegének a kiszámításánál szükség van az előbb kiszámolt maximális felületi érdesség értékére: < = = I BAJ 2 = 29,92μ& 2 = 59,8μ& Átmérőre számítjuk a simítási ráhagyást, ezért a hibás felületi réteg kétszeresével kell számolni: < = = 59,8μ& 2 = 119,7μ& = 0,119 && A megelőző művelet alakhibájának a kiszámítása a következő: 23
0,3 && < A = 7h N9 2 = O 121 &&P 2 = 0,0726 && 1000 && L= teljes szélesség Nagyolás után: h = 1, 0111 Az átmérőre számított ráhagyás miatt van szükség a kétszeres szorzatra. A karima legkisebb átmérője 1176 mm, és a szélessége 121mm, ezáltal a megelőző művelet mérethibájának az értéke: < B = 0,4 && A szerkesztési és a technológiai bázis egy középvonal lesz, ezért az aktuális művelet bázisválasztási hibája: C D = 0 Az aktuális művelet felfogási hibája: C E = 0 A simítási ráhagyás értékének a kiszámítása a következő képlet alapján: : # = < = +? @< A 3 + < B 3 + C D 3 + C E 3 : Q = 0,119&& + 1,2 G0,0726 3 && 3 + 0,4 3 && 3 = 0,6 && A teljes ráhagyás számításának képlete a következő: n z t = z mi A képletbe behelyettesítve az átmérőre számított teljes ráhagyás értéke a következő: : R = : ; + : # = 18,54 && + 0,6 && = 19,14 && A kiinduló méret: ) 1 = ) + : T = 1176 && 19,14 && = 1156,86 && i= 1 24
A szélesség megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál az első lépés a nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: A karima szélessége: L= 121 mm. Az MSZ ISO 2768- as szabványban megadott tűrések alapján ehhez a mérethez tartozó tűrés értéke: ±0,5 A felületi érdesség: R a = 50 100µm között van. A maximális felületi érdesség: I BAJ = 5 I A = 5 90μ& = 450μ& A megelőző művelet után a hibás felületi réteg vastagságának az értékét a maximális érdességből becsüljük: < = = 2 I BAJ = 2 450μ& = 900μ& = 0,9 && A karima szélességét figyelembe véve a fűrészelési ferdeség: < A = 4 && Az esztergálás méretpontossága: < B = 2 && A bázisválasztási hiba: C D = 0 A felfogási hiba: C E = 0,5 && A nagyolási ráhagyás értékének a kiszámítása a következő képlet alapján: : ; = < = +? @< A 3 + < B 3 + C D 3 + C E 3 : ; = 0,9 && + 1,2 G4 3 && 3 + 2 3 && 3 + 0,5 3 && 3 = 6,3 && 25
A szélesség megmunkálásához szükséges ráhagyások meghatározásánál a második lépés a simítási ráhagyás értékének a kiszámítása, mely számítás a következő: Az átmérő méretét figyelembe véve a simítási ráhagyás értéke a következő: : # = 2,5 && A teljes ráhagyás számításának képlete a következő: került: n z t = z mi A képletbe behelyettesítve a szélességre számított teljes ráhagyás értéke a következő: i= 1 : T = : ; + : T = 6,3 && + 2,5 && = 8,8 && A karima tényleges szélessége: N Té;WX = 121 && A karima elő-gyártmányának szélessége: N YZW = N Té;WX + : T = 121 && + 8,8 && = 129,8 && Az eddigi számítások alapján az előgyártmány átmérője, és hossza meghatározásra Ø1354,07 ]0,3 \0,3 Ø1156 ]0,3 \0,3 129,8 ]1, \1, && A ráhagyások számításánál az irodalomjegyzékben feltüntetett Gépgyártástechnológia alapjai ( II. számú segédlet) című könyvet használtam, mely könyvben megtalálhatóak a ráhagyások számításához szükséges táblázatok. 2.2. A karima- megmunkálás műveleti sorrendjének a meghatározása Az első lépés a technológiai folyamat elvi vázlatának a kidolgozása, mely kidolgozásnak a célja az, hogy a karima gyártásának technológiai folyamatára kidolgozzunk egy, vagy több helyes változatot. A technológia folyamat a gyártási folyamat azon része, amely közvetlenül a termék minőségi állapotának megváltoztatására irányul, és figyelembe veszi a gyártásra vonatkozó technikai feltételeket. A technológiai 26
folyamat elvi vázlatának a kidolgozásával meghatározható az, hogy a különböző technológiai folyamatszakaszokban milyen megmunkálási eljárást kell használni, és ez a megmunkálási eljárás melyik felületre vonatkozik. A vizsgált karima egyszerű szerkezeti felépítése miatt ez a lépés elhanyagolható. A 3. számú mellékletben megtalálható alkatrészrajz első leolvasásánál már könnyen meghatározható az, hogy mely felületekhez milyen megmunkálási eljárás tartozik. A második lépés a globális műveletek kialakítása, mely egy technológiai folyamat szakaszon belül egy gépen elvégezhető műveleteket jelentik. A technológiai folyamat önállóan befejezett része a művelet, amely külön megtervezhető, végrehajtható. A karima egyszerű szerkezeti felépítéséből adódóan nincs szükségünk különleges megmunkálásokra, csak a külső -belső felületeket esztergáljuk, majd kifúrjuk a 44 darab Ø30 mm-es furatokat. Ezek alapján a globális műveletek a következők: esztergálás fúrás A harmadik lépés az, hogy a globális műveleteket fel kell bontani tényleges műveletekre, amellyel már megismerjük a műveleti sorrendet. Ennél a lépésnél figyelembe vettem a befogások módját, és számát. A karima két oldala az A és a B elnevezést kapta, mely elnevezéssel könnyebb lesz a műveleti sorrendterv értelmezése. A tényleges műveletek megmunkálási sorrend szerint a következők: 1. esztergálás B oldalon 2. esztergálás A oldalon 3. esztergálás B oldalon 4. fúrás Az első pontban, az üzem bemutatásánál már említettem, hogy a karimát gyártó cég számos megmunkáló géppel rendelkezik. A megfelelő gépek kiválasztásánál különös figyelmet kell fordítani arra, hogy ez a gép olyan asztallal rendelkezzen, amire ráfér a munkadarab. Emellett a szempont mellett fontos az is, hogy biztosítani tudja az előírt pontosságot, és a termelékenysége is megfelelő legyen. A továbbiakban műveletenként fogom ezeket a kiválasztott gépeket megnevezni, majd jellemezni. 27
A munkadarab befogásáról is gondoskodni kell a megmunkálás közben. A befogó készülékek adottak voltak az üzemben, így azok közül választhattam. Választásomnál figyelembe vettem a következőket: a munkadarab merevsége, és alakja az elvárt megmunkálási pontosság Az előbb felsoroltakon túl még figyelembe kell vennem a karima átmérőjének (D) és hosszának (L) az egymáshoz viszonyított értékét. Befogás kiválasztása az L/D viszony kiszámított értéke szerint a következők lehetnek: egyoldali a befogás, ha a kiszámított érték 3 kétoldali a befogás, ha a kiszámított érték 3-10 közötti tartományba esik megtámasztás, kétoldali befogással, ha a kiszámított érték a 10-12 közötti tartományba esik A vizsgált alkatrész esetében ez az érték a következő: L=121 mm D=1334 mmm ^ = 030BB = 0,09 &&, tehát a karima befogási módja egyoldali. _ 0BB A befogó készülékeket műveletenként ismertetem. Az alkatrész műveleti sorrendtervének a részletes megismerése 1.Művelet: Esztergálás B oldalon. technológiai szempontjai a következők: Esztergálással megmunkált alkatrészek egyszerű alkatrész beszúrások, letörések egységesítése a szerszámok mérete legyen befogási felület kerülni kell az alakos felületeket, a vékonyfalú gyűrűket, a kúpot a rádiuszok tervezésénél figyelembe kell venni a szerszám méretét Az utolsó művelet kivételével mindegyik további művelet megmunkálása karusszel esztergán történik, mely esztergának az asztalátmérője 2200 mm, ettől az átmérőtől 28
nagyobb, 5000 mm-es átmérőjű munkadarabot is képes megmunkálni, mely munkadarabnak a magassága a 2100 mm-t is elérheti. A felfogató asztalra felhelyezett munkadarab maximális súlya akár 30 tonna is lehet. A gép teljesítménye 95,5 kw. A B oldal megmunkálása azt jelenti, hogy a nyersdarabot lenagyoljuk a ráhagyásokkal megnövelt értékekre, majd simító esztergálással elérjük a kész méretek értékeit. A befogási mód ugyanaz marad, hisz ez egy művelet, de a szerszám változik, mert nagyolásnál és simításnál is más- más szerszámot kell alkalmazni. 2.Művelet: Esztergálás A oldalon. A munkadarabot még mindig a karusszel esztergán kell megmunkálni, csak most a karima másik oldalát, az A oldalát, ezért egy nagy teherbírású daru segítségével megfordítjuk az alkatrészt. Először a belső átmérőt nagyoljuk le a ráhagyásokkal megadott értékre, majd ezt a belső átmérőt simítjuk le a kész méretre, ami Ø1176 mm. Majd nagyoló esztergálással kialakítjuk a 31 mm-es beszúrást, és a további ráhagyásokkal megnövelt átmérő értékeket. Ezek után pedig simító esztergálással készre munkáljuk a felületet. 3.Művelet: Esztergálás B oldalon. A munkadarabot ismét megfordítjuk egy nagy teherbírású daru segítségével a másik oldalára, majd a megmunkálást ezen az oldalon folytatjuk tovább. Először nagyoló esztergálást hajtunk végre 6 mm hosszan, majd simító esztergálást 5 mm hosszan. 4.Művelet: Fúrás. Fúrással megmunkált alkatrészek technológiai szempontjai a következők: lehetőleg a furat átmenő legyen az illesztett felületek minél rövidebbek legyenek süllyesztett furatoknál figyelembe kell venni a szerszám méretét a furat felülete és a kifutás legyen merőleges a szerszám tengelyére az egyoldalú fúrókilépés kerülendő a furatokat egységesíteni kell A fúrási művelet már nem végezhető a SHIESS 2200X1200 típusú karusszel esztergán, ezért daru segítségével a munkadarab átkerül az üzemben megtalálható vízszintes fúrómaróműre, amely gépnek a technológiai paraméterei a következők: a felfogató asztal átmérője: 2000x 2000 mm 29
a munkadarab maximális magassága: 1700 mm a munkadarab maximális hossza: 3800 mm a munkadarab maximális súlya: 20 t a gép teljesítménye: 37,7 kw Ezen a gépen történik a 44 darab Ø30 mm-es furat kialakítása. A 4. művelet befejeztével az alkatrész megmunkálása befejeződött. A műveleti sorrendterv megrajzolására a 2007-es verziójú Autocad programot használtam, mely sorrendterv lap a 4. számú mellékletben található meg. 2.3. Egy kijelölt művelet részletes kidolgozása Ebben a pontban az volt a feladatom, hogy részletesen tervezzem meg egy, a tervezésvezetőm által kijelölt, technológiai műveletet. A kiválasztott művelet a 3. megmunkálási művelet: esztergálás B oldalon. Először egy ráhagyás leválasztási tervet kell készíteni, amely tervvel megadom, hogy milyen felületelemek lettek eltávolítva. Megadom a műveletelemek sorrendjét. Kiválasztom a megfelelő szerszámokat a műveletelemekhez. Majd minden egyes műveletelemre kiszámítom a beállítási adatokat, ezeket technológiailag ellenőrzöm, hogy azok megfelelnek-e az adott gép technológiai adatainak. Végül a kijelölt műveletre kiszámítom a műveleti normaidőt. 2.3.1.Ráhagyás leválasztási terv készítése 30
A kijelölt 3. műveletnél esztergálás történik. Először a furat nagyolása Ø1236 mm-re, ezáltal leválasztunk egy felületi réteget, amely leválasztott réteget a fenti rajzon az 1-es szám jelöl. Másodszor pedig furat simítás történik, amivel már a kész méretet érjük el, a fenti rajzon ezt a leválasztott réteget a 2-es szám jelöli. 2.3.2. A műveletelemek sorrendjének a meghatározása A művelet még önálló része a műveletelem, amely egy befogásból áll, egy adott ráhagyás alakzat eltávolítását jelenti egy adott szerszámmal. A műveletelem- csoport egy adott gépen a befogástól kifogásig végzett tevékenységek összességét jelenti. A műveletelemek sorrendjét úgy határoztam meg, hogy a technológiai bázisként szolgáló felületek előbb kerüljenek megmunkálásra. Ezen szempont alapján a műveletelemek sorrendje a következő: 1. furat nagyolása Ø 1236 mm-re 2. furat simítása Ø 1235 mm-re A kijelölt művelet megrajzolására a 2007-es verziójú AutoCad programot használtam, mely műveleti utasítás lap az 5. számú mellékletben található meg. 2.3.3. A szükséges szerszámok kiválasztása a műveletelemekhez A műveletelemek megtervezése során egy szerszámkatalógusból választottam ki a megmunkáláshoz szükséges szerszámokat, és a hozzájuk tartozó paramétereket. A továbbiakban ezeknek a paramétereknek a felhasználása szükséges a technológiai adatok meghatározásához. A szerszámválasztásnál a következőeket vettem figyelembe: az aktuális szerszámgép sajátosságait a munkadarab anyagának tulajdonságai a megmunkálandó felület jellege, mérete 31
Az előbb felsorolt szempontok figyelembe vétele mellett még a gazdaságosságra is figyelni kell, ami azt jelenti, hogy kellően át kell gondolni, hogy mely műveleteknél lehetne ugyanazt a szerszámot alkalmazni. Ezáltal csökkenne az alkalmazandó szerszámok száma, és a megmunkálás költségei. A kijelölt műveletnél a felületet először lenagyoljuk, majd lesimítjuk, ezáltal nem választhatunk egyforma szerszámot, hisz a nagyoló esztergáláshoz, és a simító esztergáláshoz is más- más szerszám kell. A szerszámválasztás első legfontosabb lépese az, hogy a munkadarab anyagtípusa szerint a munkadarabot besoroljuk a megfelelő anyagcsoportba. Korábbi elemzésből már kiderült, hogy a karima nemesített acélból készült, tehát az acélok anyagcsoportjába tartozik ez az alkatrész. Ezek alapján műveletelemenként a következő szerszámokat választottam: 1. Furat nagyolása Ø 1236 mm-re: A kiválasztott lapka: CNMM 120408-PR, egyoldalas negatív lapka 1. táblázat: Az első lapkához tartozó kód magyarázat [8.] KÓD MAGYARÁZAT C a lapka alakja négyszög N a lapka hátszöge: 0 M a lapka tűrése M a lapka típusa 12 a forgácsoló él hossza: 06-19 mm 04 a lapka vastagsága 08 a csúcssugár: r Ɛ =0,8 PR a lapkagyártó jele A kiválasztott késszár: PCLNL 12 2. táblázat: Az első késszárhoz tartozó kódmagyarázat [8.] KÓD MAGYARÁZAT P a lapka furat szorítással van rögzítve a késszárhoz C a lapka alakja L a szár típusa N a lapka hátszöge: 0 L bal irányú forgácsolás 12 a forgácsoló él hossza: 06-19 mm 32
2.Furat simítása Ø1235 mm-re: A kiválasztott lapka: CNMG 090308 WF, kétoldalas negatív lapka 3. táblázat: A második lapkához tartozó kódmagyarázat [8.] KÓD MAGYARÁZAT C a lapka alakja négyzet N a lapka hátszöge: 0 M a lapka tűrése G a lapka típusa 09 a forgácsoló él hossza: 06-12 mm 03 a lapka vastagsága 08 a lapka csúcssugara: r Ɛ =0,8 WF a lapkagyártó jele A kiválasztott késszár: PCLNL 09 4.táblázat: A második késszárhoz tartozó kódmagyarázat [8.] KÓD MAGYARÁZAT P a lapkát furat szorítással rögzítik a késszárhoz C a lapka négyzet alakú L a szár típusa N a lapka hátszöge: 0 L bal irányú forgácsolás 09 a forgácsoló él hossza: 06-12 mm 2.3.4. A technológiai adatok meghatározása, és ellenőrzése Ebben a pontban a tényleges forgácsolási sebességet, és a tényleges előtolási sebességet határoztam meg a megadott adatok felhasználásával, majd ezeket az értékeket technológiailag ellenőriztem. A kiszámított sebességeket műveletelemenként határozom meg: 1.Furat nagyolása Ø 1236 mm-re előtolás: ` = 0,4 BB EabcdXAT fogásmélység: e f = 0,7&& forgácsolási sebesség: g h = 185 B átmérő: ) = 03jBB 3 Bi; = 618&& = 0,618 & 33