Szakdolgozat JÁRMŰMOTOR HŐCSERÉLŐ GYÁRTÁSÁNAK ÉS MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSÁNAK TERVEZÉSE

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gépgyártástechnológiai Tanszék Miskolc-Egyetemváros 3515

Szám: 2006-GGT-41

Szakdolgozat JÁRMŰMOTOR HŐCSERÉLŐ GYÁRTÁSÁNAK ÉS MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSÁNAK TERVEZÉSE

Kidolgozta: Sándor Máté Minőségbiztosítás szakos gépészmérnök hallgató

Tervezésvezető: Dr. Szabó Ottó egyetemi docens Konzulens: Pajor Tamás okleveles gépészmérnök

Miskolci Egyetem 2013

Tartalomjegyzék 1. HŐCSERÉLŐ ÉS GYÁRTMÁNY

4

BEVEZETÉS

4

1.1. Cégtörténet, gyártmány

5

1.2. Hőcserélők

7

1.3. 6084891-es számú hőcserélő hőtani számításai

13

1.4. Konstrukciós és technológiai helyesség vizsgálata

15

2. GYÁRTÁSI FOLYAMAT BEMUTATÁSA, TERVEZÉSE

16

2.1. Gyártási folyamatok csoportosítása darabszám szerint, tömegszerűség

16

2.2. Gyártási folyamatok bemutatása

19

2.2.1. Forrasztó fólia kivágás

21

2.2.2. Olaj és vízlamella gyártása

22

2.2.3. Olaj és víz oldali csőfél gyártása

24

2.2.4. Mosás, zsírtalanítás

26

2.2.5. Felrakás

26

2.2.6. Hegesztés

27

2.2.7. Forrasztás

28

2.2.8. Csomagolás

32

2.3. CNC megmunkálás bemutatása és tervezése

33

2.3.1 Homlokmarási művelet tervezése

36

2.3.2. Fúrás, menetfúrás, menetformázási művelet tervezése

44

2.3.3. Menetfúrás és menetformázás összehasonlítása

49

2.4. A gyártmány gyártástechnológiájának fejlesztése

2

52

3. A GYÁRTMÁNY MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSI FOLYAMATÁNAK BEMUTATÁSA, FEJLESZTÉSE

57

3.1. A 6084891-es számú hőcserélő követelményei

57

3.2. Ellenőrzési folyamat bemutatása az idegenáru átvételtől a végáru átvételig

58

3.2.1. Idegenáru ellenőrzés

60

3.2.2. Gyártásközi ellenőrzés

61

3.2.2.1. Ellenőrzés forrasztó fólia kivágásnál

61

3.2.2.2. Ellenőrzés lamella gyártás során

62

3.2.2.3. Csőfél gyártás ellenőrzése

62

3.2.2.4. Ellenőrzés zsírtalanításkor

64

3.2.2.5. Ellenőrzés felrakáskor

65

3.2.2.6. CNC megmunkálás ellenőrzése

66

3.3. Végátvétel

69

3.4. A 6084891-es számú hőcserélő 3D mérőgépes vizsgálata

70

3.5. Laborvizsgálatok

74

3.6. Javaslattétel a minőségbiztosítási rendszer fejlesztésére

81

4. ÖSSZEFOGLALÁS

83

5. ABSTRACT

84

IRODALOMJEGYZÉK

85

MELLÉKLETJEGYZÉK

86

3

1. HŐCSERÉLŐ ÉS GYÁRTMÁNY Bevezetés Szakdolgozatom témája a 3234580 (6084891)-es számú járműipari hőcserélő berendezés gyártásának és minőségbiztosítási rendszerének bemutatása. Illetve a gyártmány technológiai és minőségbiztosítási folyamatának fejlesztése. Azért választottam ezt a témát, mert 2004 óta kisebb nagyobb megszakításokkal a Modine Hungáriá-nál dolgozom. Szerettem volna olyan témát kidolgozni, amivel a mindennapi munkám során találkozom, illetve szembesülök az estleges problémákkal. A téma kidolgozása során még mélyebb és átfogóbb ismereteket szereztem a hőcserélők működéséről és gyártásáról. A szakdolgozat kidolgozása során érintetem olyan gyártástechnológiai pontokat amiket esetleg hasznosan tudunk felhasználni a jövőt illetőleg. Észrevételeim és tapasztalataim alapján újításokat nyújtok be mind a gyártmány technológiai mind minőségbiztosítási területen. Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani Dr. Szabó Ottó egyetemi docensnek a tervezés vezetéséért, aki rugalmasan és precízen irányított a munkám alatt, és ösztönzött. Betekintést nyertem általa a precíz és alapos mérnöki munkásságba. Szeretném megköszönni Pajor Tamás kollegámnak, aki az üzemi konzulensi feladatokat vállalta. Irányt mutatott az alapos mérnöki munka felé, és kellő alapossággal látta el konzulensi feladatait. Nem utolsó sorban szeretném megköszönni, családomnak és barátaimnak, akik erőt adtak a feladatom elvégzéséhez. És a nehéz pillanatokban támogattak. Külön köszönet a Miskolci Egyetemnek a lehetőségért a tanulmányaim befejezéséhez.

4

1.1. Cégtörténet, gyártmány A vállalatot 1916-ban alapították, székhelye Racine-ban, az USA-ban található. Az első európai üzemet 1989-ben hozták létre. A konszern az Egyesült Államokban lévő gyáron kívül Magyarországon, Hollandiában, Németországban, Ausztriában, Olaszországban illetve DélKóreában üzemeltet gyárakat. Magyarországra 1991-ben telepítettek gyáregységet (Hungaro Langerer Gépjárműtechnikai Kft.) Az akkori Kismotor- és Gépgyár területén. A jelenlegi tulajdonos 1993-ban vásárolta meg a céget. Az alapítás óta a cég jelentős fejlesztéseken ment keresztül, ma már több mint 300 főt foglalkoztató középvállalattá nőtte ki magát. Nagy hangsúlyt fektetve megszerezte a minőségirányítási és környezetvédelmi szabvány szerinti minősítéseket. ( ISO TS 16949, ISO 14000). 1999-től a cég neve Modine Hungária Kft-re változott. Fő profilja az Olajhűtők, Hőcserélők, Töltőlevegő hűtők, EGR hűtők gyártása. Vevői közé tartoznak: MAN, ZF, VOITH, CATERPILLAR, DEUTZ, MAHLE. [1] Gyártmány 2003 szeptemberéig a gyártmány a 3234580 -as azonosító számon futott, M-1-es melléklet, majd 2006 szeptemberétől a 6084891-es azonosító számon van nyilván tartva, M-2-es melléklet. A változásra a hűtőben található olaj lamella változása miatt volt szükség. A módosításra a technológiai újítás és a gyártmány költségének optimalizálása tette szükségessé. A két hőcserélő mind szerkezetileg, mind felépítésileg és méretileg teljes egyezést mutat. A következő ábra a hőcserélő csatlakozó felületeit ábrázolja 1.1. ábra.

5

Olaj ki Víz ki Víz be

Olaj be

1.1. ábra. A 6084891-es hőcserélő csatlakozó felületei [2]

A 6084891-es típusú hőcserélő főbb jellemzőit a 1.1 táblázat tartalmazza: 1.1.táblázat Vízoldali csövek száma

16 db

Olaj oldali csövek száma

15 db

Hőcserélő nettó tömege

18 kg

Olaj mennyiség

2.1 l

Hűtőfolyadék mennyiség

2.0 l

Olaj oldali térfogatáram

21 m3/h

Víz oldali térfogatáram

24 m3/h

Hűtőteljesítmény

4 kW/K

Hűtőfolyadék összetétel

50% Víz 50% Glykol

6

Az általam kiválasztott gyártmány egy lemezes hőcserélő. Áramlás szempontjából az ellenirányú hőcserélők közé tartozik. Alkalmazása: ZF-Ecomat típusú automata váltóba épül be mint olajhűtő egység 1.2. ábra.

1.2. ábra ZF-Ecomat automataváltó [3] 1.2 . Hőcserélők Hőcserélő: Két közeg közti hőcserélődést biztosító zárt rendszer, ahol a két közeg nem keveredik egymással. A közegek halmazállapotai általában folyadék és gáz nemű anyagok. A hőt átadó közeg belépési hőmérsékletéből veszít kilépéskor, míg a hőt felvevő közeg kilépési hőmérséklete nő a belépési hőmérsékletéhez képest.

Felhasználása:

-

Járműipar

-

Fűtésrendszerek

7

Szerkezetileg megkülönböztetünk:

-

Csövekből összeépített : a ; csőköteges b ; csőkígyós c ; kettős csöves

-

Lemezes hőcserélők:

a ; kompakt lemezes b; spirállemezes

Hőcserélők két nagy csoportra oszthatóak: -

felületi ( közvetett hőközlésű)

-

keverő (közvetlen)

A felületi hőcserélőkben áramló felmelegedő, illetve lehűlő közegek egymással nem keveredhetnek, egymástól szilárd fallal (fém, kerámia stb.) vannak elválasztva. Ilyenkor a hőközlés, illetve a hőelvonás a válaszfalon keresztül történik, a hőközlés közvetett. A felületi hőcserélőkben lejátszódó hőközlés a hőátbocsátás. Hőátbocsátás esetén a hőközlés két közeg között megy végbe egy falon keresztül. Az egyik közeg hőátadással melegíti a falat, majd a falban hővezetéssel terjed a hő, majd a másik oldalon a fal ismét hőátadás formájában adja át a hőt egy másik közegnek, 1.3. ábra.

8

s

T, °C Tbe

1: Hőátadás (Tbe-Tf1) 2: Hővezetés (Tf1-Tf2) 3: Hőátadás (Tf2-Tki)

λs Tf1

Tf2 Tki

Hőmérséklet

αbe

Hőátbocsátás=1-3

αki Q

1

2

3

Hőáram

Q, W

1.3. ábra. Hőátbocsátás folyamata

A felületi hőcserélők áramlásuk szerint lehetnek:

9

-

egyenáramú közegáramlásos

-

ellenáramú közegáramlásos

A következő ábrák a egyenáramú 1.4.ábra és ellenáramú 1.5.ábra hőcserélőket ábrázolják[4].

1.6.ábra Ellenáramú hőcserélő

1.4. ábra. Egyenáramú hőcserélő

1.5. ábra. Ellenáramú hőcserélő

10

T1be

T1ki

T2be

T2ki

T, °C T1be

ΔTki

Δt

ΔTn

T1ki

T2be

T2ki A, m2 1.6. ábra Egyenáramú hőcserélők hőfoklefutási diagramja [4]

T1be

T1ki

T2ki

T2be

T, °C T1be

ΔTki

T1ki

ΔTn

T2ki

T2be A, m2 1.7. ábra. Egyenáramú hőcserélők hőfoklefutási diagramja [4] 11

Hőátbocsátást befolyásoló tényezők:

-

a fal egyik oldalán a közegre jellemző hőátadási tényező (α1) a fal másik oldalán a közegre jellemző hőátadási tényező (α2) a fal anyagának hővezetési tényezője (λs) falvastagság (s) hőmérséklet különbség a fal két oldalán (Δt)

-

A hőátbocsátás alapegyenlete:

Q=k·A· Δt

(1.1)

Ahol: Q az egyik közegből a másik közegbe a falon keresztül átbocsátott hő (W); k a hőátbocsátási tényező (W/m2·˚C); Δt a két közeg hőmérséklet különbsége (˚C); A a fűtőfelület (m2)[4].

k

A hőátbocsátási tényező:

1

1



1 s

s



1

(1.2)

2

Mind az egyenáramú, mind az ellenáramú hőcserélők esetén azonos összefüggéssel számítható a logaritmikus, közepes hőmérséklet-különbséget.

t ln 

t n  t k t ln n t k

12

(1.3)

1.3. 6084891-es rajzszámú hőcserélő hőtani számítása

A következőkben a 6084891-es rajzszámú hőcserélőt termodinamikai megfelelés szempontjából vizsgálom meg. Logaritmikus közepes hőmérséklet különbség meghatározása, ellenáramú illetve egyenáramú hőcserélő típus esetén. A számításhoz az adatokat 5 mérési eredmény átlagából származtattam, ezek rendre a következőek. A mérési adatok 1.2. táblázat a Modine Europe németországi központjából származnak [5].

608891-es hőcserélő mérési adatai Sorszám 1. 2. 3. 4. 5. Átlag

T olaj be, [°C ] 120.29 120.47 120.25 120.11 120.01 120.23

T olaj ki ,[°C ] 102.00 104.22 101.09 99.87 101.51 101.74

T h be,[°C ] 70.70 69.97 69.74 69.66 69.40 69.89

Adatok

T olaj be = 120.23 ° C T h be

= 69.89 ° C

T olaj ki = 101.74 ° C T h ki

= 79.73 ° C

Ellenáramú hőcserélő esetén:

Tn  Tolajki  Thbe  101.74C - 69.89C  31.85C Tk  Tolajbe  Thki  120.23C - 79.73C  40.5C Tköz 

Tn  Tk 31.85C - 40.5C   36.04C Tn 31.85C ln ln 40.5C Tk

13

1.2 táblázat T h ki, [°C ] 76.14 77.18 79.32 80.90 85.10 79.73

T,

°C

T1be=120.23

ΔTköz=36.04

T1ki=101.74

ΔTki=40.5 ΔTn=31.85

T2ki=79.73

T2be=69.89 A, m2

Egyenáramú hőcserélő esetén

Tn  Tolaibe  Thbe  120.23C - 69.89C  50.34C

Tk  Tolajki  Thki  101.74C - 79.73C  22.01C Tköz 

Tn  Tk 50.34C - 22.01C   34.25C T 50.34C ln ln n 22.01C Tk

Mivel kell = kegy, ezért a két hőcserélő összevetése a Q  k  A   köz alapján

Aell 

Tközegy Tközell

 Aegy 

34.25C  Aegy  0.95 Aegy 36.04C

14

[4]

(1.4)

(1.5)

1.4. A gyártmány konstrukciós és technológiai helyességének vizsgálata, javaslattétel A számítás eredményéből látszik, hogy ugyanaz a feladat megoldására az ellenáramú hőcserélő felülete 5%-al kisebb, ezért az ellenáramú hőcserélő választása célszerűbb. Bár az eredmények közt nem túl nagy az eltérés, de technológiai és más szempontok alapján az ellenáramú hőcserélő gyártása mellett döntött a cég. Ezek a hőcserélők kisebb hőterhelésű motorokhoz alkalmasak. Az autóiparban a nagyobb hőterhelésű motorokhoz az ellenáramű hőcserélőket alkalmazzák. Javaslatot teszek a 6084891-es rajzszámű hőcserélő műhelyrajzának módosítására. A változtatás konstrukciós változtatás, lényege, hogy mind a CNC megmunkálás, mind pedig a 3D mérőgépes vizsgálat ugyanaz a bázisolási rendszerben történjen. Hiszen a szerkesztési és a megmunkálási bázisnak legtöbbször azonosnak kell lennie. Javaslattételemnek az oka az, hogy a gyártmány 3D mérőgépes vizsgálata során a szerkesztési (rajzi) bázisolást alkalmazzuk, míg a CNC megmunkálás során nem a szerkesztési bázist alkalmazzák. Az általam tett módosított műhelyrajzot a M-3 –as melléklet tartalmazza. A következő ábra a 6084891-es hőcserélő metszeti képét ábrázolja 1.8. ábra.

1.8. ábra. Hőcserélő metszeti kép 15

2.Gyártási folyamat bemutatása, tervezése 2.1

Gyártási folyamatok csoportosítása a megmunkálandó darabszám szerint

Egyedi gyártás Egyszerre egy vagy néhány darab legyártása a jellemző a folyamatra. A gyártmányok, munkadarabok és műveletek nem vagy csak ritkán mutatnak ismétlődést. A gépek többsége egyetemes gépekből tevődik össze, amik vagy egyetemes, vagy pedig számvezérlésű gépek. A technológiai folyamatra jellemző, hogy gyakran vagy állandóan változik. Sorozatgyártás A sorozatgyártásra jellemző, hogy egyszerre több darabot gyártanak. A műveletek, munkadarabok és gyártmányok periódikusan váltakoznak. Az egyetemes gépek mellet megjelennek a nagy termelékenységgel bíró automata célberendezések, illetve a programvezérlésű gépek is. A sorozatnagyságot az egyszerre munkába vett munkadarabok száma határozza meg. A technológiai folyamatok ismétlődnek a sorozatnagyság függvényében. A sorozatnagyság tekintetében megkülönböztetünk: -

kis

-

közép

-

nagy sorozatgyártást

Az általam vizsgált és kidolgozott hőcserélő, nagy sorozatgyártásban készül, amit a következőkben mutatok be.

16

Tömeggyártás Nagy darabszámú gyártás jellemzi. A gyártási folyamat megszakítás nélkülinek tekinthető. Legtöbbször a munkadarabok és gyártmányok hónapokig változatlanok. Egy adott munka állomáson csak egy műveletet hajtanak végre, ami állandóan ismétlődik. A gyártóeszközök általában automaták és nagy termelékenységűek. Gyakran a gyártó gépek gyártó sorokat alkotnak. Széles körben használatos gyártmányokat gyártanak.

A gyártmány tömegszerűsége A gyártási folyamat tömegszerűségét a leggyakrabban úgy határozzák, meg hogy a termelőegységek termelési feladatában kifejezett teljes munkaidőigényt viszonyítják a kérdéses feladat ellátásában bevont munkahelyek hasznos időalapjához 2.1.[6].

Tf 

QT I mh

(2.1)

T f – termelőegység átlagos tömegszerűségi foka

Q – a termelési feladat volumene (db/év) T – a termelőegységre háruló termelési feladat munkaidő igénye (óra/db) I mh – a termelési feladat megoldásába bevont munkarend szerinti hasznos (produktív) időalap (óra/év)

0  Tf  1

Tf  0

:

(2.2)

egyedi gyártás

0.2  T f  0.8 :

sorozatgyártás (0.2-0.4 kis; 0.4-0.6 közép; 0.6-0.8 nagy)

0.8  T f  1

tömeggyártás

:

17

A 6084891-es számú hőcserélő esetén a gyártási folyamat tömegszerűségi mutatója a következőképpen alakul.

Tf 

Q  T 658db  8.3óra   0.73  nagy sorozatgyártás I mh 7560óra

A következőkben a 6084891-es hőcserélő utolsó négy éves rendelésállományát mutatom be a 2.1. ábra segítségével.

Darabszám 1000 900

Db

800 700 600 500 400 300 200 100 0 Darabszám

2009

2010

2011

2012

889

915

658

527

Év

2.1. ábra. 6084891-es hőcserélő rendelése és gyártandó darabszámai

18

2.2. A gyártási folyamat bemutatása

Gyártási terület szerint a Modine Hungária-nál négy nagy részleget különböztetünk meg, ˙2.2. ábra.

Gyártási terület

Hagyományos olajhűtők (POC)

Hőcserélők (SBK)

Töltőlevegő hűtők (LLK)

kipufogógáz hűtők (EGR)

2.2. ábra. Gyártási terület részlegei A 6084891-es rajzszámú hőcserélő a Hőcserélők (SBK) gyártási területen készül. A SBK gyártási terület eszközeinek a listáját a következő táblázat tartalmazza 2.1. táblázat. SBK terület gyártási eszközei

2.1. táblázat

Sorszám

Megnevezés

Darabszám

1.

Forrasztó fólia vágó gép

2 db

2.

Lamella vágó gép

2 db

3.

Csőfél gyártó gép

2 db

4.

Mosó és szárító berendezés

3 db

5.

Hegesztő, forrasztó részleg

1 db

6.

Felrakó sor

1 db

7.

Forrasztó kemence

3 db

8.

CNC megmunkáló központ

4 db

9.

Nyomáspróba részleg

1 db

10.

Csomagoló sor

1 db

19

A gyártási folyamat során az alkatrészek különböző munkaállomásokon keresztül épülnek össze egységes gyártmánnyá. Az egyes gyártó részeken közép sorozatgyártás folyik, ismétlődően visszatérve alkatrész típusok szerint. A 6084891-es számú hőcserélő családfáját a M-4 melléklet tartalmazza. A gyártmány darabjegyzékét a M-5 melléklet tartalmazza. A 6084891-es hőcserélő gyártási folyamata 1.

Forrasztó fólia kivágás

2.

Olaj és víz lamella gyártás

3.

Csőfél gyártás

4.

Mosás, zsírtalanítás

5.

Záró lap ponthegesztése

6.

Felrakás

7.

Keményforrasztás

8.

CNC megmunkálás

9.

Nyomáspróba, csomagolás

A hőcserélő gyártási folyamatát a következő ábra szemlélteti 2.3. ábra. 1.

2.

Forrasztó fólia kivágás

4.

Olaj és víz lamella gyártás

5.

Felrakás

7. Forrasztás kemencébe

3. Csőfél gyártás

6

Záró lap hegesztése

Csőfél mosás és szárítás

8.

9.

CNC megmunkálás

Nyomáspróba, csomagolás

2.3. ábra. A hőcserélő gyártási folyamata

20

Továbbiakban bemutatom a hőcserélő gyártási folyamatában alkalmazott technológiákat és azok jellemzőit. 2.2.1

Forrasztó fólia kivágása

A folyamat során adott vastagságú és adott anyagminőségű alapanyag tekercsből egy speciális gép segítségével a megfelelő méretre vágják ki a forrasztó fóliát. A kivágott fólia méreteit az adott rajz tartalmazza, M-6-os melléklet. A forrasztó fólia segítségével forradnak össze az egyes alkatrészek a későbbi forrasztási ciklus alatt. A forrasztó fólia kivágó gép főbb jellemzőit a 2.2 táblázat tartalmazza. Fólia kivágó gép adatai

2.2. táblázat

Szerszámgép

Flexmont fólia kivágó présgép

Munkatér mérete

600 x 600 x 500 mm

Tömeg

9500 kg

Pneumatikus nyomás igény

6 bar

2.4. ábra. A forrasztó fólia fotója

21

2.2.2

Olaj és víz lamella gyártása

Hasonlóan a forrasztó fólia kivágáshoz, a lamella gyártásnál is adott anyagminőségű és vastagságú alapanyag tekercsből, célgép segítségével megadott méretű és alakú olaj és víz oldali lamellát gyártanak. Ezek a lamellák elősegítik a közegek áramlását és irányítását a hőcserélőn belül. Az olaj lamella gyártása egy speciális kivágó henger segítségével történik. Két lépcsőben történik a kialakítás. Első lépcsőben a lamellák hosszirányú megmunkálása történik majd a második fázisban a keresztirányú kialakítás, így nyerik el a végső formát. A lamellavágó géphez tartozik egy lamella egyengető állomás is, ami az eldeformált alkatrészeket kiegyengeti a kellő alakúra. Nagyon fontos, hogy a lamellák ne legyenek deformálódva, hiszen a beépítést követően a deformált lamella eltarthatja a csőfeleket, ami nem megfelelő leforradáshoz vezet, és így tömítetlenséget okozhat a gyártmányban. Lamella gyártó gép adatai

2.3. táblázat

Szerszámgép

Schöler lamellavágó berendezés

Méret (SzxHxM)

3330 mm x 11600 mm x 3000 mm

Tömeg

5550 kg

Max gyártási sebesség

20 m/min

Max tekercsátmérő

1800 mm

Excenterprés max préserő

500 kN

Excenterprés löketszáma

30-60 löket/min

22

2.5. ábra. A fóliavágó berendezés

A vízlamella kialakítása ugyanazon a présgépen történik, mint a csőfelek gyártása, csak a gyártás a lamella vágó szerszám segítségével történik. A víz lamella kialakítása során a közeg járatok kialakítása történik. Ezzel elősegítve a hűtőfolyadék áramlását a megfelelő helyre, 2.6. ábra.

2.6. ábra. A vízlamella CAD modellje

23

2.7. ábra. Az olajlamella fotója 2.2.3

Olaj és víz oldali csőfél gyártása

Alapanyag tekercsből présgép segítségével több lépcsőn keresztül alakítják ki a terméket a végső formára. Az eljárás során két szerszám közelítő mozgása révén képlékeny alakváltozást szenved el az anyag, ami után az alkatrész “felveszi” a szerszám formáját. A következő táblázat a présgép főbb jellemzőit tartalmazza, 2.4 táblázat.

Présgép főbb adatai

2.4. táblázat

Megnevezés, típus

Haulick Roos Rvd présgép

Teljesítmény (sajtolóerő)

1600 kN

Termelékenység

40-50 db/min

Munkatér mérete

1800 x 900 x 900 mm

24

2.8. ábra. A hidraulikus présgép

A végleges alkatrész több lépcsős kialakításon megy keresztül mire eléri a végső alakját. A többlépcsős szerszámot a 2.9. ábra ábrázolja. 1. Lyukasztás: a folyamat során kivágásra kerülnek a megfelelő helyzetű és átmérőjű furatok. Ezeken áramlanak keresztül a közegek 2. Körülvágás: Az alapanyag szalagból a befoglaló méret kerül kialakításra (szélesség, hosszúság). 3. Furat peremezése: A megfelelő furatokat peremezi, adott átmérőt és magasságot kialakítva 4. Peremezés: A végső folyamat során az alkatrész külső pereme kerül kialakításra, megfelelő magassággal és dőlésszöggel.

25

2.9. ábra. A szerszám felső és alsó részének fotója

2.2.4. Mosás, zsírtalanítás

Mosás során a gyártási folyamatok következtében a termékre rakódott szennyeződéseket, kenőanyagokat távolítják el egy speciális gőzmosó berendezés segítségével. Első fázisban a 80-90°C-os gőz alkalmazásával megtisztítja a berendezés az alkatrészeket, majd a második fázis során a beépített szárító egység segítségével a darabokat megszárítják. A termékeket egy mosó kosárba rakják össze, ebbe a kosárba kerülnek zsírtalanításra és szárításra. A 2.10. ábra a mosókosárba lévő alkatrészeket ábrázolja.

2.10.ábra. A mosókosárban lévő termékek 26

2.2.5.

Felrakás

A felrakás egy olyan gyártási folyamat ahol az alkatrészeket megfelelő sorrendben egymásra rakják, így kialakítva a gyártmány végső struktúráját. A felrakás egy gyártó soron történik emberi munkaerő alkalmazásával. Nagy odafigyelést és szakmai gyakorlatot igénylő folyamat. Az esetlegesen kihagyott vagy rosszul összeszerelt gyártmányok már nem javíthatóak. A hiba nem megfelelő hőcserélő működéshez vezethet. A felrakásnál már a CNC megmunkálás előtti formáját nyeri el a hőcserélő, leforratlan állapotban. A felrakás során mind külső beszállítók által gyártott, mind saját előállítású alkatrészek kerülnek felhasználásra. A felrakás utáni állapotot az alábbi ábra szemlélteti,2.11. ábra.

2.11. ábra. A felrakás utáni állapot 2.2.6.

Hegesztés

A folyamat során argon védőgázas, volfrám elektródás ívhegesztést (AWI) ponthegesztést alkalmaznak. A hegesztési varratok ezzel az eljárással a legtisztábbak, nem igényelnek salaktalanítást. Az alsó fedlapba 4 db záró tárcsát helyeznek pozícióba, hogy a további műveletek során záró tárcsák ne mozduljanak el a kívánt helyzetből. Ezen gyártási folyamat során keletkezik a hőcserélő építésénél a részegység, amit az összeépülő alkatrészek alkotnak. Maga a folyamat egy elválasztott részen történik, ahol elszívó berendezések működnek. A folyamat során hegesztő készüléket használnak az

27

alkatrészek tájolására. Minden típusnak saját készüléke van, amiket általában évente felülvizsgálnak és bemérnek, az esetleges javításokat elvégzik. A hegesztett alkatrész rajzi dokumentációját az M-7-es melléklet tartalmazza. A következő ábra a hegesztett alkatrészt ábrázolja, 2.12. ábra.

2.12.ábra. A hegesztett alkatrész CAD modellje 2.2.7.

Forrasztás

Forrasztásnak azt a kötési eljárást nevezik, melynek során a szilárd szerkezeti elemeket egy alacsonyabb olvadáspontú olvadt fémötvözettel (forraszanyaggal) kötik össze és így alakzáró kötés jön létre. Az olvadt forraszanyag, melynek nedvesítő tulajdonságúnak kell lennie, az összekötendő darabok, az anyagok megolvasztása nélkül diffúziós kapcsolattal köt [7]. A forrasztásnak két típusa van, a kemény és a lágyforrasztás. A legnagyobb különbség a munkahőmérséklet között van. A 450 °C alatti eljárást lágyforrasztásnak, míg a 450 °C feletti eljárást keményforrasztásnak hívjuk, 2.13. ábra.

28

Keményforrasztás

Lágyforrasztás

0 °C

450 °C Forrasztási hőmérséklet

1100 °C T, °C

2.13. ábra. A lágy és keményforrasztást ábrázolja [7]

A gyártás során a hőcserélőt keményforrasztási eljárással készítik el. A keményforrasztással előállított termékek erős kötést létesítenek, ezért előszeretettel alkalmazzák a különféle lemezszerkezetek forrasztásához. Az így létrejött gyártmány nagy szakító szilárdsággal rendelkezik akár 200-300 MPa. Ezért döntött a cég a keményforrasztási eljárás mellet. A forrasztás vákuumkemencében történik. A forrasztási folyamat előtt rakatot építenek a leendő gyártmányokból. Esetenként több típusú és méretű gyártmány is alkothat egy rakatot. A rakatépítés során megfelelő helyzetbe rakják a csatlakozó elemeket. Majd kerámia súlyokat alkalmazva lesúlyozzák a darabokat a tökéletes forrasztás érdekében 2.14. ábra.

29

2.14. ábra

A vákuumkemence főbb adatait a 2.5. táblázatban foglalom össze [8]. Vákuum kemence adatai

2.5.táblázat

Kemence típusa

SCHMETZ elektromos vákuumkemence

Teljesítménye

500 kW

Szabályozási zónák száma

5

Fűtőelemek anyaga

Grafit

Legnagyobb üzemi hőmérséklet

1350 °C

A sugárzó hő pontossága

± 5 °C üresen, 850°C fölött

Az áramló hő pontossága

± 5 °C üresen, 200°C fölött

Hasznos tér (SzxHxM)

1200 mm x 2000 mm x 1200 mm

Kemence térfogata

22000 liter

Hűtőrendszer fajtája

Gáz-víz (N2 gáz)

Legnagyobb hűtőgáz nyomás

2 bar

30

A kemencében a forrasztási ciklus több részből áll. Ezek a ciklusok a következők. A kemence forrasztási diagramját a 2.15.ábra mutatja. 1. -

Felfűtési szakasz

2. -

1. hőntartás

3. -

Felfűtés

4. -

2. hőntartás

5. -

Vákuumhűtés

6. -

Gyors vákuumhűtés

7. -

Program vége

0°C-1060 °C

100 min

1060 °C

60 min

1060 °C- 1135 °C

20 min

1135°C

40 min

1135 °C-1050 °C

50 min

1050 °C-30 °C

50 min

-

-

1200

Forrasztási hőmérséklet

T, °C

1135 1060

1135 1060

1050

1000

800 1.

2.

3.

4.

5.

6.

1

600

400

200

0

0

0

100

160

180 200 220

270

300

320

Forrasztási idő t, min

2.15. ábra. A gyártmány forrasztási görbéjét ábrázolja

31

2.2.8. Csomagolás

Csomagoláskor a kiszállításra kerülő darabokat a megfelelő elválasztó elemek segítségével, fóliával ellátva papírdobozokba csomagolják. A csomagolást a csomagolási utasítás alapján kell elvégezni. A 2.25. ábra a 6084891-es hőcserélő csomagolását ábrázolja.

2.25. ábra. A 6084891-es hőcserélő csomagolása

32

2.3.

CNC megmunkálás bemutatása és tervezése

A gyártmány megmunkálásának utolsó fázisa a CNC megmunkálás. A kemencében való forrasztás után CNC megmunkáló központon alakítják ki a hőcserélő végső formáját. A forrasztás utáni gyártmányt tekinthetjük a CNC megmunkálás előgyártmányának. A CNC megmunkálás során a kétoldali felület marása és a csatlakozó elemek menetes furatainak kialakítása történik. A többi felület már a végső állapotában van ennél a gyártási folyamatnál. A CNC programot az M-8-as melléklet tartalmazza. Mivel a CNC megmunkálás cégünknél az egyik legköltségesebb eljárás, ezért az előgyártmányok már megmunkált állapotban kerülnek a forrasztáshoz. Így próbálja a cég csökkenteni a hőcserélő gyártási költségeit. A másik szempont pedig az, hogy a csatlakozó darabok beömlő nyílásainak a furatát nem lehet megmunkálni hiszen a hűtő belsejébe kerülne a forgácsoláskor keletkező forgács, ami szintén a hőcserélő működését károsan befolyásolná (eltömítené a járatokat). A CNC megmunkálást cégünk Heller MC 25 típusú 4 tengelyes horizontális megmunkáló központokon, 2.16. ábra végzik.

2.16. ábra. Heller MC-25 megmunkálóközpont

33

A CNC megmunkáló központ főbb jellemzőit az M-9-es melléklet tartalmazza. A 6084891-es hőcserélő megmunkálási ráhagyásait a 2.17. ábra ábrázolja.

2.17.ábra.A hőcserélő megmunkálási ráhagyásainak képe

A CNC megmunkálás több fázisban történik. 1.) Munkadarab befogása 2.) Zárótárcsa oldali felület homlokmarása a)

Nagyoló homlokmarás (1.5 mm)

3.) Zárótárcsa oldali M10-es menet megmunkálása (3 lépésben) a.) Előfúrás Ø 8.5 mm-re b.) Süllyesztés (1x45°) c.)

Menetfúrás

4.) Paletta fordítása 5.) Csatlakozó oldali felület homlokmarása (3 lépésben) a) Nagyoló homlokmarás (1.5 mm) b) Nagyoló homlokmarás (1.5 mm) c) Simító homlokmarás (0.2 mm)

34

6.) Csatlakozó oldali M8-as menet megmunkálása (3 lépésben) a.) Előfúrás Ø 7.43 mm-re b.) Süllyesztés (1x45°) c.)

Menetformázás

7.) Paletta visszafordítása 8.) Munkadarab kifogása 9.) Méretellenőrzés A CNC megmunkálás során a beömlő furatokat műanyag védőkupakkal látják el, hogy semmiféle szennyeződés ne kerülhessen a közegtérbe, mert a gyártmány szempontjából nem megfelelő működéshez vezetne. A megmunkálás 2 palettás gépeken történik, speciálisan kialakított befogó készülékekben, 2.18. ábra.

A 2.18. ábra. A munkadarab befogását ábrázolja a munkatérben

35

2.3.1. Homlokmarási művelet bemutatása és tervezése

A marás során elsősorban sík, síkokból összetett illetve egyéb alakos külső felületeket állítunk elő. A forgácsoló mozgás, forgómozgás és mindig a szerszám végzi. Az előtoló mozgás- a szerszámtengelyre merőleges irányú- egyenes vonalú mozgás, amit a szerszám is és a munkadarab is végezhet. Marás során változó keresztmetszetű forgács szakaszos leválasztása történik, több élű határozott élgeometriájú szerszámmal. A marás nagy anyagleválasztási sebességgel járó folyamat. Több típusú szerszámmal történhet a megmunkálás [9]. A marásnak két eljárási csoportja van:

-

palástmarás

-

homlokmarás

Jelen esetben a homlokmarás tervezését mutatom be. A marás szerszámai lehetnek:

-

száras marók

-

furatos marók

A szár és a furat a marószerszámok felfogó eleme, amiket általában egy 7/24 kúposságú befogóval rögzítenek a szerszámgépre. Ezeket a befogókat morse kúpnak is szokták hívni. A marási műveletet két fogással tervezem meg: -

Nagyolás

-

Simítás

Nagyoló marást akkor használunk, ha nagy sebességgel akarunk viszonylag nagy felületrészt megmunkálni. Nagyoló marásnál a megmunkált felület pontossága IT10-IT12 , a felületi érdessége pedig Ra=10-25 µm. A nagyoló marás célja, a nagy anyagleválasztás. Simító marásnál a megmunkált felület a végleges állapotába kerül, ez kisebb sebességgel és kisebb anyagleválasztással történő megmunkálás. Simító marásnál az elérhető pontosság IT8IT9, a felületi érdesség pedig Ra= 3.2-12.5 µm.

36

Gyakran használják a két módszer kombinációját is, első fázisban nagyolással távolítják el az anyagtöbblet nagy részét majd simítással fejezik be a felület megmunkálását. Átlagos sugárirányú előtolás ( f r ) meghatározása, amely a marótengelyre merőleges síkban a forgács közepes vastagságával kapcsolatos. Ez az érték a (  ) szögnél jelentkezik, a területegyenlőség alapján 2.19. ábra [9].

f r  i  f z  bw  f r  f z 

ahol

bw i

(2.3.)

f r : Átlagos sugárirányú előtolás (mm/ford)

i

: Fogások száma

f z : Fogankénti előtolás (mm/fog) bw : Munkadarab szélesség (mm)

i

ahol

d    1   2  360  f r  f z  b w  d    1   2  360

(2.4)

1 ,  2 : Érintkezési szög, előtoló irány hajlásszöge

A h  f r  sin k r

ha k r = 90°  h  f r

37

(2.5)

2.19.ábra. A forgácskeresztmetszet homlokmarásnál [9]

Erő- és teljesítményszükséglet homlokmarásnál [9] A szerszám egy fogára eső közepes forgácsoló erő meghatározása

Fc1  k c  A c  k c  b w    Fc1  k c  a  f z  b w 

ahol

kc : fajlagos főforgácsolóerő (N/mm2) Ac : forgács keresztmetszet a nyírási síkban (mm2)

 : közepes forgácsvastagság (mm)

38

360 d    1   2 

(2.6)

A teljes főforgácsoló erő meghatározása

z

Fc   Fc1    Fc1

(2.7)

i d    1   2   z 1   2   z   t 360  d   360

(2.8)

i 1



ahol

 : kapcsolási szám (egyszerre fogásban lévő fogak száma) i : fogások száma t : idő (min) z : szerszám fogszáma

Fc  k c  a  f z  bw 

z d 

(2.9)

A fajlagos forgácsoló erő számítása k c  k c1.1    z  k   k v  k k

ahol

kc1.1 : a fajlagos főforgácsoló erő főértéke

k

: szerszám homlokszöge miatti korrekciós érték

kv

: forgácsoló sebesség miatti korrekciós érték

kk

: szerszámkopás miatti korrekciós érték [10]

39

(2.10)

A maró forgatásához tartozó tiszta forgácsolási teljesítmény

Pc 

vc  Pc 

Fc  vc 60  10 3

(kW)

(2.11)

(m/min)

(2.12)

d   n 1000

k c  a  bw  v f 60.10 6

(kW)

(2.13)

Megvizsgálom, hogy a szerszám katalógus ajánlása alapján az általam választott megmunkáló gép alkalmas-e az adott forgácsolási művelet elvégzéséhez. A számításokat nagyolási és simítási műveletekre számolom ki. A homlokmaráshoz egy dsz=80 mm átmérőjű és z=8 fogszámú váltó lapkás marószerszámot választottam. A maró lapkát a megmunkálandó anyag EN (1.4301) alapján választottam ki. A homlokmarás műveleti utasítását a M-10 melléklet tartalmazza. Nagyoló homlokmarási művelet számítási adatai vc = 200 m/min [11] z=8 dsz = 80 mm fz = 0.2 mm [11] a = 1.5 mm kc = 2000N/mm2[11] __________________________________ d d 80mm  1.5[6]  b w    53.3mm bw 1.5 1.5

vc 

D sz    n v  1000 200m / min 1000 n c   796.2ford / min 1000   D sz 3.14  80mm

40

v f  f z  n  z  0.2mm  796.2ford / min 8  1273.92mm / min

A szerszám forgatásához szükséges teljesítmény igény

Pc 

k c  a  b w  vf 60  10 6



2000 N / mm 2  1.5mm  53.3mm  1273.92mm / min  3.39kW 60  10 6

Simító homlokmarási művelet számítási adatai vc = 200 m/min [11] z=8 dsz = 80 mm fz = 0.1 mm [11] a = 0.2 mm kc = 2000N/mm2[11] __________________________________ d d 80mm  1.5[6]  b w    53.3mm bw 1.5 1.5

vc 

D sz    n v  1000 200m / min 1000 n c   796.2ford / min 1000   D sz 3.14  80mm

v f  f z  n  z  0.1mm  796.2ford / min 8  636.96mm / min

A szerszám forgatásához szükséges teljesítmény igény

Pc 

k c  a  b w  vf 60  10 6

2000 N / mm 2  0.2mm  53.3mm  636.96mm / min   0.227 kW 60  10 6

41

Számításaim alapján mind a nagyoló homlokmaráshoz, mind a simító homlokmaráshoz megfelelő az általam kiválasztott szerszámgép. A termelékenység megnövelésére módosítom a forgácsolási paramétereket, és új technológiai számításokat végzek. Módosított nagyoló homlokmarási művelet számítási adatai vf = 1500 mm/min n = 1350 ford/min z=8 dsz = 80 mm a = 1.5 mm kc = 2000 N/mm2 [11] _____________________________

d d 80mm  1.5[6]  b w    53.3mm bw 1.5 1.5

vc 

d sz    n 80mm  3.14  1350ford / min   339.12m / min 1000 1000

vf  fz  n  z  fz  Pc 

k c  a  b w  vf 60  10 6

vf 1500mm / min   0.14mm n  z 1350ford / min 8



2000 N / mm 2  1.5mm  53.3mm  1500mm / min  3.99kW 60  10 6

Módosított simító homlokmarási művelet számítási adatai vf = 800 mm/min n = 1400 ford/min z=8 dsz = 80 mm a = 0.2 mm kc = 2000 N/mm2 [11] _____________________________

42

d d 80mm  1.5[6]  b w    53.3mm bw 1.5 1.5 vc 

d sz    n 80mm  3.14  1400ford / min   351.68m / min 1000 1000

vf  fz  n  z  fz  Pc 

k c  a  b w  vf 60  10 6



vf 800mm / min   0.071mm n  z 1400ford / min 8 2000 N / mm 2  0.2mm  53.3mm  800mm / min  0.284kW 60  10 6

A kapott érték a nettó teljesítmény szükséglet értéke. A szerszámgép gépkönyvében szereplő főorsó teljesítményének megadása a következőképpen alakul.

Pgép  17kW (EDS6  40%) S6: folyamatos működés mellet időszakos terhelésnél, 4 min folyamatos terhelés mellet 6 min alapjárati járatás szükséges a túlmelegedés ellen. Mivel a Pc < Pgép ezért megfelelő a szerszámgép a megmunkáláshoz. Felületi érdesség számítása nagyoló homlokmarás esetén fz = 0.14 mm re = 1.5 mm [11] Rz előírt= 16 m

Re 

f z2 0.14mm 2   0.0016mm  1.6m , Re > Rz előírt  a kiválasztott maró lapka 8  re 8  1.5mm 2

megfelelő.

43

2.3.2. Fúrás, menetfúrás, menetformázási művelet tervezése

Fúrás során belső hengeres, vagy egyéb alakos belső felületeket állítunk elő. Ezek a felületek általában forgásfelületek. A forgácsoló mozgás, forgómozgás, amit végezhet a szerszám és végezheti a munkadarab is. Az előtoló mozgást ugyancsak végezheti a szerszám illetve a munkadarab is. A fúrást leginkább megmunkáló központokon végzik, de végezhetik esztergán, fúrógépen is. Forgácsolás során állandó keresztmetszetű forgács leválasztása valósul meg [9]. Amit több élű szerszámmal végeznek. . Fúrásnál az elérhető pontosság IT8-IT12 míg a elérhető felületi érdesség értéke Ra =15-50 µm. A furatokat megmunkálási szempontból a hosszuk (l) és a átmérőjük (d) viszonyszáma alapján több csoportba osszuk, ezek a következők 2.20. ábra.

l/d viszony

rövid furatok l/d< 0.5

hosszú furatok 3
normál furatok 0.5
A 2.20. ábra. A furatok l/d viszonyát ábrázolja

44

mélyfuratok l/d>10

A 6084891-es hőcserélőnél a l/d viszonyok a következőképpen alakulnak.

M10-6h menet esetén[12]

M8-6h menet esetén[12]

delőfúrt = 8.5 mm

delőfúrt = 7.4 mm

l = 16 mm

l = 10 mm

l/d = 1.88

l/d = 1.35

Mind a két esetben a l/d érték 0.5 és 3 közé esik, ezért a normál furatok csoportjába soroljuk őket. A fúrás során belső hűtésű fúrót használunk A 2.21. ábra a csigafúró forgácskeresztmetszetét ábrázolja.

2.21. ábra. A forgácskeresztmetszet csigafúrásnál [9]

45

A csigafúró forgácsolási viszonyai Fúrásnál az f (mm/ford) – előtolásnak megfelelő réteget két él forgácsolja le. Az egy élre eső réteg fz nagyságú, ami f/2- vel egyenlő [9]. fogásmélység meghatározása ap 

d 2

(2.14)

egy élre jutó forgácsvastagság és forgácsszélesség

h

f  sin  r 2

b

ap sin  r

(2.15)

forgácsoló sebesség meghatározása ( mindig a legnagyobb átmérővel számoljuk dn 1000

(2.16)

1000  v c d

(2.17)

vc  forgácsoláshoz szükséges fordulatszám

n

forgácsoló erő számítása Fc  k c  A c  k c  f z  a p  k c 

df 4

(2.18)

a fúró forgatásához szükséges nyomaték d2  f d M c  Fc  0.5  d  Fc   M c  k c  8 2

46

(2.19)

a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény Pc  M c  

  2n

ahol  : szögsebesség (min-1)

(2.20)

Megvizsgáltam, hogy az általam választott szerszámgép megfelelő-e a furat megmunkálási technológiához. Először katalógus adatok ajánlása alapján végzek számításokat, majd újításként módosított forgácsolási paraméterekkel tervezem meg a technológiát. A fúrás, furatbővítés műveleti utasítását a M-11-es melléklet tartalmazza. Fúrás technológiájának számítási adatai vc = 50 m /min[12] dsz = 8.5 mm[12]

 r = 70 ° f = 0.1 mm[12] kc = 2000 N/mm2[11] ________________________________________________________

d sz 8.5mm   4.25mm 2 2 v  1000 50m / min 1000 n c   1873.36ford / min   d sz 3.14  8.5mm

ap 

h b

f  sin  r 0.1mm  sin 70   0.047 mm 2 2 ap sin  r



4.25mm  4.53mm sin 70

Fc  k c  b  h  2000 N / mm 2  4.53mm  0.047 mm  425.82 N M c  Fc  0.5  d  425.82 N  0.5  8.5mm  1809.7 Nm v f  f  n  0.1mm  1873.63ford / min  187.36mm / min

47

Pc 

f n  v c  d sz  k c 240  10 3



0.1mm  50m / min 8.5mm  2000 N / mm 2  0.36kW 240  10 3

Mivel cégünknél korszerű szerszámgépeken folyik a megmunkálás, ezért a termelékenység javítása érdekében újításként módosított forgácsolási paraméterekkel végeztem számításokat. Majd megvizsgáltam, hogy a módosított adatokkal elvégezhetőek-e a forgácsolási műveletek. A megmunkáláshoz korszerű szerszámokat választottam a megnövekedett paraméterek alapján. A 6084891-es számú hőcserélő szerszámtervét az ˙M-12-es melléklet tartalmazza. Módosított, újított fúrási technológiai számítások dsz = 8.5 mm [13]

 r = 70 ° [13] kc = 2000 N/mm2 [11] n = 2300 ford/min vf = 325 mm/ford _________________________________

vc  f 

vf 325mm / ford   0.141mm n 2300ford / min

ap  h b

d sz    n 8.5mm  3.14  2300ford / min   61.38m / min 1000 1000

d sz 8.5mm   4.25mm 2 2

f  sin  r 0.141mm  sin 70   0.066mm 2 2 ap sin  r



4.25mm  4.53mm sin 70

Fc  k c  b  h  2000 N / mm 2  4.53mm  0.066mm  597.96 N

M c  Fc  0.5  d  597.96 N  0.5  8.5mm  2541.33Nm

48

Pc 

f n  v c  d sz  k c 240  10 3



0.141mm  61.38m / min 8.5mm  2000 N / mm 2  0.613kW 240  10 3

Az általam benyújtott módosított forgácsolási paraméterekkel is elvégezhetőek a megmunkálási műveletek. És a kiválasztott szerszámok is kibírják a megnövelt igényeket.

2.3.3. Menetfúrás és menetformázás összehasonlítása, következtetések Cégünk egyre több forgácsolási művelet során kiváltja a hagyományos menetfúrási eljárást a modernebb és gazdaságosabb menetformázási eljárásra. A következőkben a két menet megmunkálási eljárást hasonlítom össze és foglalok állást.

Menetfúrás Menetfúrás során egy adott átmérőjű előfúrt furatba, menetfúró szerszámmal az anyag roncsolásával alakítják ki a kívánt menetprofilt. Az eljárás során a megmunkált menetprofil tulajdonképpen a menetfúró szerszám ellenprofilja lesz. Az előfúrt furat átmérője katalógusból állapítható meg [15]. Menetfúrás esetén az eljárás forgácsképződéssel jár, esetenként a megmunkálandó menetbe belejuthat forgács. A menetfúró szerszámokon éppen ezért kialakított forgácsvezető rész található. Léteznek már hűtéses menetfúró szerszámok is. A szerszámok felületét különböző bevonattal teszik tartósabbá (Nitrid, Titan-Nitrid, TitanCarbonitrid). Az egyik legnagyobb probléma a menetfúró használatával, hogy a szerszám gyakran eltörik. Kipattanhat a szerszám éle, lekopik a vágó él. Ezért az élettartalma elég rövid. Az alábbi ábra a menetfúrót ábrázolja, 2.22. ábra.

49

2.22. ábra. A menetfúró felépítése [9]

Menetformázás Menetformázás során ugyancsak egy adott átmérőjű előfúrt furatba készítenek menetet. Az előfúrt furat átmérője eltér a menetfúráskor használt átmérővel, nagyobb átmérőjű furatra van szükség a technológia miatt. Ezeket az adatokat szintén katalógus alapján határozzuk meg [15]. Például: M8-as menet készítésekor az előfúrás átmérője Ø 6.8 mm, míg menetformázásnál Ø 7.45 mm. Menetformázáskor az anyag szerkezete nem szenved sérülést. Az eljárás során nem képződik forgács, így a szerszámtörés és beszorulás szinte kizárt. Felület azonos eljárással alakítják ki a menetprofilt. A szerszámok itt is több féle felületi bevonattal készülnek, a tartósabb felhasználás érdekében. A 2.23. ábra a menetformázó szerszámot ábrázolja.

2.23. ábra. A menetformázó szerszámot ábrázolja [9]

50

Összehasonlítás A menetformázás során nem szakítjuk meg az anyagszerkezetet, míg a menetfúrásnál igen 2.24. ábra. Emiatt a menetformázással készült menet szakító szilárdsága sokkal nagyobb. A menetformázás során nem keletkezik forgács, a menetfúrással szemben ahol sok problémát okozhat a forgácsképződés. A menetformázás során nagyobb vágási sebességet használunk (akár 4-5 szer nagyobb), ami termelékenyebb gyártáshoz vezet. A menetfúrásnál a szerszám élettartalma sokkal kisebb, mint a formázásnál, a több szerszámcsere mind költségben, mind darabidőben elmarad a formázóhoz képest. A menetformázási eljárás nagyon érzékeny az előfúrt furat átmérőjére.

Menetfúrás

Menetformázás

2.24. ábra. A menetfúrás és menetformázás viszonyát ábrázolja az anyagszerkezethez [15] Az összehasonlításból látszik, hogy a menetformázó szerszám alkalmazása sokkal gazdaságosabb mind költség, mind pedig idő szempontjából. Ezért alkalmazza cégünk ezt a fajta menetmegmunkálási technológiát a jövőben a menetfúrás helyett. A 2.24. ábra a menetfúrás és menetformázás viszonyát ábrázolja.

51

Nyomaték Mt [Nm]

menetformázás

menetfúrás

M3

M16

Menetméret,anyag kemény anyag

lágy anyag

2.24. ábra. A menetformázás és a menetfúrás nyomaték viszonyát ábrázolja [15]

2.4. A gyártmány gyártástechnológiájának fejlesztése, újítása Megvizsgáltam annak a lehetőségét, hogy a hőcserélőn végzett CNC megmunkálás költségét és idejét, egy esetleges újítással optimalizálhatjuk-e. A javaslatom lényege, hogy a csatlakozó elemeket már végleges állapotban szállítanák be a beszállítók. Ezzel az eljárással a csatlakozó elemek homlokmarását szeretném kiváltani. Újításom eredményeként csökkenne a CNC megmunkálás darabideje, a szerszám felhasználás is, és mivel a cégünknél a CNC megmunkálás az egyik legnagyobb költségvetésű folyamat, a gyártmány előállítási költségét is csökkentené. A javaslatom a rajzi dokumentáció módosítását tenné szükségessé. Új méretlánc megadást javasolok. Az újítást megelőzően mérésekkel információt gyűjtöttem az esetleges problémák elkerülése végett. A legkritikusabb pont, hogy a három darab csatlakozó elem felületei

52

forrasztás után megfelelnek-e a jelenlegi 0.3 mm-es síklapúsági előírásnak. Ehhez a vizsgálathoz méréseket végeztem adatgyűjtés és információ szempontból. A síklapúsági mérések eredményét a következő 2.26. ábra tartalmazza.

6084891-es hőcserélő síklapúsági elemzése

Síklapúsági hiba, mm

0.6

0.45 Síklapúsági hiba Jelenlegi síklapúsági tűrés

0.3

Javasolt síklapúsági tűrés

0.15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Mért darabszám

2.26. ábra. A 6084891-es hőcserélő síklapúsági értékeit ábrázolja A mérésekből és a diagramból látszik, hogy készre munkált alkatrészekből a hőcserélő nem képes tartani az előírt 0.3 mm-es síklapúsági értéket. Ezt a hibát a keményforrasztás technológiája okozza. Javaslatot teszek, hogy a síklapúsági értéket 0.5 mm-re növeljük. Az általam ajánlott módosítás a gyártmány működését és beépülését nem befolyásolja. Így már a előmegmunkált csatlakozó darabokkal összeépített hőcserélő mefelel a rajzi előírásnak. Ujításom az M-03-as módosított műhelyrajzon található. Következő lépésként megvizsgálom, hogy a hőcserélő csőköteg magasságának ( 93.6  2.5mm ) tűrése indokolt-e.

53

Vizsgálatom alapjául 20 db hűtön végzek csőköteg magasság mérést. A 20 db hőcserélőt kölönböző forrasztási csoportból vettem ki, hogy minél átfogóbb képet kapjak a folyamatról. A hőcserélő csőköteg magassági méréseinek eredményeit a 2.27. ábra tartalmazza.

Csőköteg magassági vizsgálat

Csőköteg magasság, mm

97 96 Mért értékek

95

Névleges érték

94

Jelenlegi ATH Jelenlegi FTH

93

Javasolt ATH

92

Javasolt FTH

91 90 0

5

10

15

20

25

Darabszám

2.27. ábra. A hőcserélő csőköteg magassági vizsgálatát ábrázolja A mérési eredmények egyértelműen igazolják, hogy a jelenlegi tűrés megadás indokoltan nagy értéket mutat. Ezért módosítást nyújtok be a csőköteg magasság tűrésének változtatására. A módosított méret ( 93.6  1.5mm ) A következőkben méretlánc megadásokat számolok a jelenlegi méretekkel és az én általam javasolt méretekkel egyaránt. A méretláncot az eredő tag (R) , a csökkenő tag és a növelő tag alkotja[16]. n 1

n 1

i 1

i 1

R max   növelő max   csökkenő min

n 1

n 1

i 1

i 1

R min   növelő min   csökkenő max

54

(3.2)

(3.3)

A méretlánc eredő tagjának tűrésmező szélessége ( T ) mindig megegyezik az összetevők (tagok) tűrésmező szélességével [15]. n 1

T  L  max  L  min   Ti i i

Jelenlegi rajzi adatok alapján R= ? L1 = 111.1 ± 0.3 mm (növelő tag) L2 = 93.6± 2.5 mm (csökkenő tag) L3 = 13 ± 1 mm (csökkenő tag) R  max   növelő _ tag max   csökkenő _ tag min R  max  111.4  (91.1  12)  8.3mm R  min   növelő _ tag min   csökkenő _ tag max R  min  110.8  (96.1  14)  0.7mm Ellenőrzés n 1

T  L  max  L  min   Ti i i

T  8.3  0.7  7.6  0.6  5  2 Tehát a zárótárcsa mérete a számításaim alapján L zárótárcsa  4.5 33..88 mm

55

(3.4)

Ezzel a tűrés megadással nem gyártható le a darab, mivel a zárótárcsára egy 3x45° letörést is ki kell alakítani. Ezért a zárótárcsa méretének minimum 3.5 mm-nek kell lennie. A gyakorlatban a CNC megmunkálás során a 4.5 01 mm tűréssel lehet legyártani a darabot. Számításokat végeztem, hogy a módosított méretekkel hogyan épül össze a méretlánc. És a keresett R (eredő) méret megfelel-e a gyártási tapasztalatainknak. Számítások módosított tűrésű méretekkel R= ? L1 = 111.1 ± 0.3 mm (növelő tag) L2 = 93.6 10..55 mm (csökkenő tag) L3 = 13 00..25 mm (csökkenő tag) R  max   növelő _ tag max   csökkenő _ tag min R  max  111.4  (92.1  12.5)  6.8mm R  min   növelő _ tag min   csökkenő _ tag max R  min  110.8  (94.1  13.2)  3.5mm Ellenőrzés n 1

T  L  max  L  min   Ti i i

T  6.8  3.5  3.3  0.6  2  0.7 A zárótárcsa mérete az új méretek számításai alapján L zárótárcsa  4.5 12.3 mm Ezzel az új méretmeghatározással tapasztalataink alapján már biztonsággal legyártható a darab. Az új méretmeghatározást a M-3-as melléklet tartalmazza.

56

3. A gyártmány minőségbiztosítási rendszerének bemutatása, fejlesztése Cégünknél jelenleg az ISO TS 16949 szerint tanúsított minőségbiztosítási rendszer működik. Ez a rendszer a legelterjedtebb az autóipari beszállító cégek közt. Előtte az ISO 9001 szerinti minőségbiztosítási rendszert használta cégünk. Ami az ISO TS 16949 es tanúsítás egyik előfeltétele. Ezt a rendszert a gépjárműipari beszállító cégekre fejlesztették ki elsősorban. 3.1. A 6084891-es hőcserélőre vonatkozó követelmények

A 6084891-es hőcserélőre vonatkozó követelményeket két nagy csoportba sorolhatjuk. Ezeket a csoportokat a 3.1. ábra tartalmazza.

6084891-es hőcserélő követelményei

Laborvizsgálatok, tesztek

Rajzi előírások

3.1. ábra. A gyártmány követelményeit ábrázolja

Rajzi előírások (M-3)

-

Helyzet és alaktűrések

-

Azonosító címkék

-

Felületi érdesség

-

Dimenzionális méretek

57

Laborvizsgálatok, tesztek -

Nyomáspróba

-

Fárasztásos vizsgálat

-

Belső tisztasági vizsgálat

-

Termodinamikai vizsgálatok

-

Csiszolat vizsgálat (forrasztott kötésvizsgálat)

A laborvizsgálatokat a 3.5 fejezetben mutatom be részletesen 3.2 A 6084891-es hőcserélő ellenőrzési folyamata az idegenáru átvételtől a végátvételig

A gyártmány összeépülése során alkalmazunk külső beszállítók által gyártott termékeket illetve saját gyártású alkatrészek is kerülnek felhasználásra. A beszállított alkatrészeket az idegenáru ellenőrzés során, míg a saját gyártású alkatrészeket a gyártásközi ellenőrzés során minősítjük. Mind a két vizsgálatnál maradéktalanul meg kell felelnie a termékeknek a rajzi előírásoknak. A továbbiakban bemutatom az ellenőrzési folyamatot, az ellenőrzési eszközöket és javaslatot teszek az esetleges újításokra. A 3.2. ábra a 6084891-es hőcserélő ellenőrzési folyamatát mutatja be. Javaslatot teszek a 3.6. fejezetben az ellenőrzési rendszer fejlesztésére, korszerűsítésére.

58

3.2. ábra. A 6084891-es hőcserélő ellenőrzési folyamatábráját ábrázolja

59

3.2.1. Idegenáru ellenőrzés

Idegenáru ellenőrzés során cégünk a vásárolt kereskedelmi tételeket és az alvállalkozók által gyártott alkatrészeket vizsgálja. A vizsgálat gyakoriságát a vállalatirányítási rendszer (SAP) határozza meg különböző kritériumok alapján. Jelenleg a beszállított termékeknél az első hat beszállításból a darabszám nagyságától függően ellenőrzünk darabokat. Az alkatrészek ellenőrzése során megállapítottuk az adott termékekre vonatkozó kritikus méreteket. Ezeket a méreteket ellenőrizzük. Amennyiben az első hat szállítás során ellenőrzött darabok megfelelnek a rajzi előírásoknak, a beszállított termék végleges jóváhagyásra kerül. Amennyiben nem merül fel probléma az adott alkatrésszel, az ellenőrzés gyakoriságát csökkentjük. A csökkentett gyakoriság az évenkénti 1-2 alkalmat jelenti. Ha az alkatrésszel probléma merül fel, újból a szigorított ellenőrzés lép életbe. Az idegenáru ellenőrzést az idegenáru ellenőr végzi. Feladata a termékek kézi mérőeszközökkel való ellenőrzése. Azokat a méreteket, amiket az idegenáru ellenőr nem tud megmérni, a mérőszobára viszi bemérésre. A mérések után az eredmények kiértékelése történik, majd a termékek minősítése. A minősítések a következők: megfelelt, feltételesen megfelelt, nem megfelelt. A beszállítási folyamatot a termékek első minta vizsgálata előzi meg. Első minta vizsgálata során a rajzon szereplő összes méret kerül ellenőrzésre, amit a beszállítónak mérési jegyzőkönyvben kell dokumentálnia. Ezt a folyamatot a mérőszoba hagyja jóvá. A beszállító köteles az első mintázáskor az anyagösszetétel igazoló bizonyítványt is mellékelni. Az idegenáru ellenőrzés során használt mérőeszközöket a 3.1. táblázat tartalmazza. Mérőeszközök idegenáru átvétel során

3.1.táblázat

Megnevezés

Típus

Mérési tartomány

Felbontás

Digitális tolómérő

Mitutoyo 181-u

0-150 mm

0.01 mm

Menetkaliber

Emuge

M8-6h

-

60

3.2.2.Gyártásközi ellenőrzés

Gyártásközi ellenőrzés során, az egyes gyártási műveletek között végzünk ellenőrzést. Az ellenőrzést a dolgozók illetve a gyártásközi ellenőrök végzik. A gyártásközi ellenőrök a folyamat során szúrópróba szerűen, illetve ütemezett ellenőrzés során vetik ellenőrzés alá az alkatrészeket. A dolgozók hagyományos kézi mérőeszközökkel, illetve speciális ellenőrző készülékekkel, sablonokkal végzik a munkadarabok minősítését. A gyártásközi ellenőrök jogköre alá tarozik, hogy ha olyan eltérést vélnek felfedezni, ami nem megfelelőséget okozhat, a gyártás leállítását rendelhetik el. Ha javíthatóak a nem megfelelő darabok, akkor azokat javításra illetve válogatásra a beszállítónak visszaküldik. Az eltérésekről a megfelelő dokumentum kitöltésével reklamáció formában szembesítjük őket. A következőkben bemutatom a gyártásközi ellenőrzési folyamatokat illetve azok ellenőrző eszközeit. 3.2.2.1.Ellenőrzés forrasztó fólia kivágáskor

Forrasztó fólia kivágás során a dolgozók a termék szélességét és hosszúságát ellenőrzik, és a megadott ellenőrző lapon rögzítik a mérési eredményeket. A méréshez digitális tolómérőt használunk. A Mérőeszköz mérési tartománya 0-600 mm, és a felbontása 0.01 mm. Típusa Mitutoyo digimatic. 3.2.2.2.Ellenőrzés lamella gyártás során

Lamella gyártás során az olaj lamella ellenőrzése igen fontos feladat, mivel a lamella magassága a későbbi beépülés szempontjából fontos szerepet tölt be. Ha a lamella túl magas eltarthatja a csőfeleket egymástól és nem megfelelően forradnak össze a darabok. Az olaj lamella ellenőrzését szintén a dolgozók, illetve ütemezett feladatként a gyártásközi ellenőrök végzik. A mérési eredményeket a lamella ellenőrzési dokumentumban rögzítik. Az ellenőrzés során egy speciális mérőeszközt fejlesztettünk ki, aminek segítségével viszonylag egyszerűen tudják a dolgozók ellenőrizni a darabokat. Az ellenőrzéshez egy digitális mérőórát egy speciális sík tapintóval láttunk el, amit egy befogó készülékbe építettünk be.

61

Így biztosítottuk, hogy a mérőeszköz mindig a lamella legmagasabb pontját mérje. A 3.4. ábra a lamella magasság ellenőrző eszközt ábrázolja.

A 3.4. ábra. Az olaj lamella magasság mérése 3.2.2.3. Ellenőrzés csőfél gyártáskor

Tapasztalataink szerint a gyártmány nem megfelelősége során a csőfelek minősége nagyban befolyásolja a végleges termék minőségét. Ezért ellenőrzése során is hangsúlyos szerepet kap a termék ellenőrzése. A nem megfelelő kontúrral rendelkező csőfelek (víz és olaj oldali) a forrasztási folyamat során nem megfelelően forradnak le, ami tömítetlenséghez vezet. Ez okból bizonyos időközönként, szériánként egy darabból metszeteket készítünk a laborban és azokat vizsgálat alá vesszük. A metszet készítést a későbbiekben mutatom be. A víz és olaj oldali csőfelek összeépülését a 3.5. ábra mutatja be.

62

3.5. ábra. Az olaj és víz oldali csőfél összeépülését ábrázolja [1] Minden új széria indításakor illetve szerszámcserekor és szerszámátvételkor 3 db csőfél kerül bemérésre a mérőszobán. Ilyenkor teljes bemérést végzünk. Legkritikusabb jellemző a csőfél külső illetve belső profilja. Az ellenőrzést 3D-mérőgép segítségével hajtjuk végre, pontról-pontra való kontúr mérés módszerével. A munkadarabok befogatásához speciális befogó készülékeket terveztünk, a több darabos mérések felgyorsítása érdekében. A 3 db csőfél különböző gyártási beállítással készül el. Mérés során rögzítjük ezeket a beállításokat a mérési jegyzőkönyvben. A 3 db mérése után kiválasztjuk a legmegfelelőbb darabot és az adott gyártási beállítással indítjuk el a sorozatgyártást. Ez a folyamat a fontossága miatt nem indulhat el mérőszobai jóváhagyás nélkül. Ezért a mérőszoba 3 műszakban üzemel. A 3.6. ábra a csőfél befogó készüléket ábrázolja. A kontúrméréshez CAD modellt alkalmazunk. A csőfél többi jellemzőjét a dolgozók mérik kézi mérőeszközökkel, a mérési eredményeket a csőfél ellenőrzési lapon rögzítik. A kézi méréshez digitális tolómérőt használnak. 63

3.6. ábra. A csőfél befogó készülék A csőfeleket egy speciális 6 mm vastag leszorító lappal szorítjuk le. Ezzel próbáljuk szimulálni a beépítéskor létrejövő körülményeket. A csőfél mérőgépes ellenőrzésekor a mérést sok mérési pontból hajtjuk végre, ezért a csőfél mérés időigénye 12-14 min darabonként. 3.2.2.4. Ellenőrzés zsírtalanítás során

Szúrópróba szerűen mosókosaranként egy darabot kivesznek és egy speciális arctest teszt tinta toll segítségével 3.7. ábra ellenőrzik a mosás és szárítás hatékonyságát.

3.7. ábra. A teszt tinta toll fotója

64

A teszt toll segítségével egy kb. 3-4 cm hosszú csíkot húznak a terméken. Amennyiben a tinta 2-3 sec-en belül nem fut össze úgy a zsírtalanítás hatékonysága megfelelő. Ha a tinta összefut, akkor a zsírtalanítás nem megfelelő. És egy újabb darabot kell kivenni vizsgálat céljából, ha az sem megfelelő, akkor a zsírtalanítást meg kell ismételni. A 3.8. ábra a megfelelő, a 3.9.ábra a nem megfelelő teszt csíkot ábrázolja.

3.8. ábra. A megfelelő teszt csík fotója

3.9. ábra. A nem megfelelő teszt csík fotója 3.2.2.5. Ellenőrzés felrakás során

Felrakási művelet során a legfontosabb tényező hogy a darab tetején lévő csatlakozó elemek a megfelelő pozícióba legyenek egymáshoz képest. Mivel a felrakást a forrasztási művelet követi ezért forrasztás után már nem javíthatóak a rossz pozícióba leforradt csatlakozó elemek. A csatlakozó elemek megfelelő tájolását egyrészt technológiailag másrészt pedig egy ellenőrző sablon segítségével rakják a megfelelő pozícióba. A 3.10. ábra a felrakáskor használt ellenőrző sablont ábrázolja. Minden típusnak megvan a saját ellenőrző sablonja.

65

3.10. ábra. A felrakási sablont ábrázolja 3.2.2.6. CNC megmunkálás ellenőrzése

A CNC megmunkálás során a legfontosabb a gyártásközi ellenőrzés. E folyamat után már a gyártmány elnyeri végső állapotát. Az esetleges hibák javítására nem sok lehetőség nyílik utólag. Ezért a CNC megmunkáló gépekhez egy üzemi mérő cellát alakítottunk ki, ahol műhely körülmények közt ellenőrizhetik a termék kritikus méreteit. Az üzemi mérőcella mérőeszközeit a 3.2. táblázat foglalja magába.

SBK csoport mérőeszközei Megnevezés

Típus

3.2. táblázat Mérési tartomány

Felbontás

Digitális

Mitutoyo 0-150 mm

0.01 mm

tolómérő

181-u

0.01 mm

0-400 mm

[17] Menetkaliber Emuge [15]

M8-6h M10-6h

66

Kép

Magasság-

Mitutoyo 0-400 mm

mérő

192-130

0.01 mm

[17]

Derékszög

Mitutoyo 90°

200x130

916-

mm

215b [17]

Az ellenőrzés gyakoriságát és a vizsgálandó darabok számát az ellenőrzési utasítás tartalmazza. Az ellenőrzési tervben megállapított méreteket kell vizsgálni és a mérési eredményt rögzíteni kell a megmunkálási ellenőrzési lapban, M-13-as melléklet. Továbbá minden egyes széria kezdéskor és készülék levételkor az első bemért darabot a mérőszobára kell behozni teljes bemérés céljából. A megmunkálást csak a mérőszobai jóváhagyást követően lehet elindítani. Ha a munkadarab nem felel meg a rajzi előírásoknak, akkor a mérések alapján a CNC gépkezelő korrekciózik, és a legyártott darabot újból bemérésre viszi be a mérőszobára. A CNC megmunkáláskor a legnagyobb problémát az elő gyártmány elcsavarodása okozza. Ez a forrasztási technológiából adódik. Leszorított állapotban történik a megmunkálás, de a CNC megmunkáló gép készülékből való kivételkor a darab újra elnyeri az elcsavarodott állapotát. Ezen probléma megoldására döntöttünk amellett, hogy a CNC megmunkáló központokon alkalmazzuk a szerszámtárba integrálható Renishaw OMP 80 típusú bemérő fejet. Ez a bemérő fej hasonló elven működik, mint a 3D mérőgépek tapintó rendszere. Ezeket a fejeket kapcsoló típusú fejeknek hívják, amikor a tapintó felülethez ér akkor a rendszer tapintást definiál. Az így létrehozott tapintásokból elemeket hoz létre, és különböző

67

műveleteket tud velük végrehajtani. A mérőtapintó szabványos elemekkel illeszthető be a megmunkáló gépek szerszám helyeibe. A 3.11. ábra a CNC bemérő szondát ábrázolja.

3.11. ábra. A Renishaw OMP 60-as bemérő szonda [18]

A bemérés során a bemérő fejjel 4 pontból mérünk a darab nullpontjának számító Ø 80 mm furatba. Meghatározza a nullpont furat középpontjának koordinátáit, és amikor a paletta elforgatása történik 180°-al, akkor a bemért furat koordinátáit használja a megmunkáláshoz. Ezzel tudjuk biztosítani, hogy a paletta forgatásakor a koncentrikus kétoldali furatok egy középpontra essenek. A rendszer bevezetése előtt sok munkadarab esett ki a koncentrikussági hiba miatt. Amióta a megmunkálásba beintegráltuk a bemérő fejet, a koncentrikusságra kieső darabok száma lecsökkent. A 3.12. ábra a koncentrikussági hibával kieső darabok számát ábrázolja.

68

Selejt %

1200 47db(5.3%)

44db(4.8%)

Darabszám

Legyártott darabszám

1000 36db(5.4%)

800

7db(1.3%) 600 Bemérőfejjel 400

Bemérő fej nélkül

200 0 2009

2010

2011

2012

Év

3.12. ábra. A 6084891-es hőcserélő selejt %-nak diagrammja

Az elemzésből kiderül, hogy a bemérő fej használatával a gyártmányon keletkezett koncentrikussági hibákkal kiesett darabok száma lecsökkent (5.3%-ról 1.3%-ra). A kimutatások és tapasztalatok alapján cégünk úgy döntött, hogy a jövőben minden CNC megmunkáló központra feltelepíti a bemérőfejes rendszert. Mivel a bemérőfej alkalmazása megnöveli a darabidejét a munkadaraboknak, ezért gazdaságossági szempontok alapján a szériagyártás első darabját mérjük be. A bemérő ciklus szerves része a CNC programnak. 3.3. Végátvétel

Végátvétel során a végátvevő ellenőr a csomagolás előtt szúrópróba szerűen rakatonként egy darabot vizsgálat alá vesz. A vizsgálat során a végátvételi lap M-14 alapján jár el, és rögzíti az eredményeket. Ezek minősítése megfelelő illetve nem megfelelő módszerrel történik.

69

A 6084891-es hőcserélőnél az végátvételi kritériumok a következőek: -

Emelőláb pozíciójának ellenőrzése

-

Azonosító címke megléte, pozíciójának ellenőrzése

-

Műanyag záró dugók meglétének ellenőrzése

-

Szennyeződés nem lehet a hűtőben (forgács, emulzió, víz)

-

Csatlakozó felületek sérülésmentességének vizsgálata

-

Rézbefolyások ellenőrzése (menet, csatlakozó elemek)

-

Leforradatlanság vizsgálata

-

Felületi érdesség mérése (Rz16)

3.4. A 6084891-es hőcserélő 3D mérőgépes ellenőrzése

Cégünknél 2001-ben beszerzésre került egy 3D mérőgép. Elengedhetetlen ellenőrző eszköz a termékeink minőségbiztosítási folyamatában. Jelenleg 2 db mérőgépünk van, de a jövőben a megnövekedett mérési feladatok elvégzése miatt tervben van egy harmadik mérőgép beszerzése is. A két mérőgép 2-3 műszakban végzi a mérési feladatokat. A következő mérési feladatok végrehajtására alkalmazzuk a 3D mérőgépeket: -

Első minta jóváhagyások (teljes bemérések)

-

Reklamáció kezelés, probléma feltárás

-

Széria mérések végrehajtása

-

Idegenáru átvételi mérések

-

Első és utolsó darabok ellenőrzése

-

Készülék átvételi mérések

-

Projekt mérési feladatok

2012-ben mérőlabor fejlesztése keretén belül, beszerzésre került egy offline mérőgép licensz. Ennek a speciális offline licensznek köszönhetően minimálisra csökkentettük a programozás miatti hasznos mérőgép kihasználtságot.

70

A valóságban ez azt jelenti, hogy CAD modell alapján egy külön számítógépen lehetőségünk van mérőprogramok definiálására, a megírt programok szimulációjára. A jóváhagyott mérőprogram ezek után feltöltésre kerül a mérőgépekre, ahol már futtatni lehet. A 3D mérőgép programját az M-15-ös melléklet tartalmazza. A 3.13. ábra a programozással eltöltött kiesett hasznos idő változását ábrázolja.

42

47

100%

59

17 Kiesett idő (min)

Kiesett idő aránya

Hasznos idő ( min)

75% 50%

398

393

381

423

25%

Offline licensz nélkül Offline licensszel

0% 2009

2010

2011

2012

Év

3.13. ábra. A kiesett hasznos időt ábrázolja A 6084891-es hőcserélőnél a következő rajzi dimenziókat vizsgáljuk 3D mérőgép segítségével: -

Síklapúság

-

Merőlegesség

-

Furatok pozíció tűrései

-

Hosszméretek, átmérők

-

Szögek

-

Szimmetria

71

Ezeket a méretezéseket a 3D mérőgép az amerikai ASME Y14.5-2009 szabvány alapján alkalmazza. A mérőlaborban a legtöbb termékhez 2 típusú mérőprogramot használunk. Létezik egy teljes mérőprogram, amit teljes bemérésnél illetve évenkénti felülvizsgálatoknál használunk. Illetve vannak úgynevezett széria mérőprogramjaink, amik a kritikus jellemzők mérésére készültek. A következőkben bemutatom a mérőlaborban használt 3D mérőgépet és annak főbb jellemzőit.

A 3.14. ábra a 3D mérőgépet és a 6084891-es hőcserélő CAD modelljét ábrázolja.

3.14. ábra. A DEA Global Status 3D mérőgép és a hőcserélő CAD modellje [2]

72

A cégünk által használt mérőgép főbb jellemzői Mérőgép típusa:

DEA Global Status

Mérőgép vezérlése:

FB2

Mérőszoftver:

Pc-Dmis CAD++

Mérési tartomány (X,Y,Z):

700 mm x 1000 mm x 700 mm

Mérőfej típusa:

Renishaw PH10 MQ

Tapintó szenzor:

Renishaw TP200

Mérőgép pontossága:

2.5+4*L/1000 ( m )

Pozícionálási sebesség:

500mm/min

A teljes mérőprogram lefutásának ideje 17 min, míg a széria mérőprogram ciklus ideje 9 min. A méréshez egy speciális mérőkészüléket használunk. Ennek segítségével a több darabos mérések során nem kell minden egyes terméknél felvenni a kézi bázist, hanem a mérőgép automatikusan tájolja be a termékeket. Ennek feltétele, hogy a készülék megfelelően pozícionálja be a munkadarabokat. A mérőkészülék eleget tesz a 6 pont szabálynak, miszerint egy térben szabadon mozgó testet 6 db szabadsági fok mentén tudunk elmozdítani, elfordítani. A készülék segítségével ezeket a szabadsági fokokat kötjük le. A helyzet meghatározáshoz a külső síkok szerinti teljes meghatározást alkalmazzuk. A 3.15. ábra a hőcserélőt és a mérőkészüléket ábrázolja.

73

3.15. ábra. A hőcserélő és a mérőkészülék fotója

A 6084891-es számú hőcserélő mérési adatainak statisztikai elemzése

Mérőgép segítségével 25 darabon méréseket hajtottam végre, a rajzon jelölt statisztikai jellemzőkből. A statisztikai jellemzőket az M-3-as melléklet tartalmazza. A mérési eredményekből folyamatképességi mutatókat számoltam, megvizsgálván hogy a folyamat megfelel-e a rajzi előírásoknak. Rendszerint a statisztikai méréseket 50 darabon végezzük el, de a mérési idő nagysága miatt, most 25 darabon mutatom be a jellemzők alakulását. A folyamatképességi kiértékelést az M-16-os melléklet tartalmazza. Kiértékelés után megállapítottam, hogy mindegyik statisztikai jellemző ez előírt 1.33 –as érték fölött van. Tehát a folyamat megfelelő. 3.5 Laborvizsgálatok

A hőcserélőnek nem csak dimenzionális méreteiben, hanem működés szempontjából is meg kell felelnie az adott előírásoknak. A laborvizsgálatok során szimuláljuk a hőcserélő működését szélsőséges körülmények között. Ezeket a vizsgálatokat a technikai laborban hajtjuk végre. Speciális teszt eszközök segítségével.

74

A laborvizsgálatokat két nagy csoportra oszthatjuk: -

Működési szempont szerinti vizsgálatok (nyomáspróba, fárasztásos vizsgálat, kötésvizsgálat)

-

Tisztaság vizsgálatok

A továbbiakban ezeket a vizsgálatokat mutatom be. A 6084891-es hőcserélőre vonatkozó labor vizsgálati előírások a következőek: -

Fárasztásos vizsgálat

-

Szakítópróba (nyomásos)

-

Kötésvizsgálat

-

Belső tisztaság vizsgálat

Fárasztásos vizsgálat

Az eljárás során egy speciális fárasztó gép segítségével vizsgáljuk a hőcserélő tulajdonságait. A rendszer 6 db kamrából áll, ami lehetővé teszi, hogy akár 6 fajta hőcserélőt is vizsgáljunk egyszerre. A kamrák külön-külön is vezérelhetők illetve leválaszthatóak. A rendszerben 200220 liter olaj található. A hőcserélőket csatlakozó elemek segítségével rögzítik a berendezéshez. Minden hőcserélőhöz külön csatlakozó elem tartozik. A vezérlést számítógépes rendszer működteti. A 3.16. ábra a fárasztó berendezést ábrázolja. A fárasztó berendezést a német Proemtec cég tervezte és építette.

75

3.16. ábra. A fárasztó berendezés fotója A 6084891-es számú hőcserélő fárasztóvizsgálati követelményeit a 3.3. táblázat foglalja össze. Fárasztóvizsgálat követelmények

3.3.táblázat

Előírt nyomás

Rezgésszám

tartomány (bar)

(Hz)

Előírt impulzus szám

Olaj hőmérséklete (° C)

Olaj tér

0.5-12.5 bar

2 Hz

106

80 ± 3

Víz tér

0.5-3 bar

2 Hz

106

80 ± 3

A rendszerbe a vizsgálati körülményeket a kezelő tudja beprogramozni a kívánt termék előírásai alapján (nyomás tartomány, rezgésszám, olaj hőmérséklet). A fárasztó vizsgálatot megfelelt vagy nem megfelelt minősítéssel hagyjuk jóvá. A vizsgálat nagyon időigényes eljárás, hőcserélő típustól függően eltarthat 10-15 napig is. A 3.17. ábra a 6084891-es hőcserélő fárasztóvizsgálati görbéjét ábrázolja.

76

Fárasztóvizsgálati görbe 14

Nyomás P,bar

12 10 8

Olaj oldal

6

Víz oldal

4 2 0 0

250

500

750

1000

1250

1500

Idő t, ms

3.17. ábra. A 6084891-es hőcserélő fárasztó vizsgálati görbéjét ábrázolja

Szakító vizsgálat

A vizsgálat során a 6084891-es hőcserélő olaj terét vízzel töltjük fel. Így összenyomhatatlan közeget képezünk a hőcserélőben. A nyomást fokozatosan növelve a hőcserélő leggyengébb részénél elszakad. Ekkor a nyomás mutató mérőórák piros mutatója megáll a szakadásnál lévő nyomás értéknél. Ezzel jelezvén, hogy a hőcserélő hány bar nyomásnál szakadt szét. A 6084891-es számú hőcserélő olaj terének a előírás szerint minimum 100 bar nyomást ki kell bírnia. Ha az szakadási érték több mint az előírt érték a hőcserélőt megfelelőnek minősítjük. A 3.18. ábra a hőcserélő szakadási nyomás értékét ábrázolja a vizsgálat során.

77

3.18. ábra. A szakító vizsgáló berendezés nyomásmérő órájának fotója A vizsgálat után a szétrepedt hőcserélőket a kritikus területeken felvágjuk, és kielemezzük a belső szerkezetét. A szakító gépen két darab nyomásmérő óra található, a kontrollmérés végett. A nyomásmérő órákat évente külsős céggel kalibráltatjuk. Tisztaság vizsgálat

Tisztaságvizsgálatkor a hőcserélőket denaturált-szesszel feltöltjük, majd a tisztító folyadékot jól átmozgatjuk a gyártmányban. A denaturált-szesz feloldja és összeszedi a hőcserélőben található szennyeződéseket. A szennyezett folyadékot vákuum pumpa segítségével egy speciális szűrőpapíron keresztül folyatjuk át. A szennyeződések lerakódnak a tisztítópapír felületére, míg a folyadék átfolyik rajta. A 3.19. ábra a szűrőpapíron lévő szennyeződést ábrázolja.

78

3.19. ábra. A szennyezett szűrőpapír [1] A vizsgálat célja, hogy a szűrőpapíron lévő szennyeződéseket egy speciális metallográfiai mikroszkóp segítségével elemezzük. A vizsgálathoz egy Zeiss Axio imager M2M típusú mikroszkópot használunk. A szennyeződéseknek a méretét illetve a tömegét ellenőrizzük. A tömegét egy speciális mérleg segítségével állapítjuk meg a következő egyenlet szerint. A szennyeződés tömegének megállapításához egy Ohaus explorer típusú analitikai mérleget használunk, aminek a felbontása 0.0001 mg.

m szennyezés  m szennyezett _ papír  m tiszta _ papír

79

(3.1)

A 6084891-es hőcserélőre vonatkozó tisztasági követelményeket a 3.2. táblázat ismerteti. A hőcserélő tisztasági előírásai

3.2.táblázat

Szennyeződés tömege

10 mg/l

Szennyeződés maximális mérete

500 m

Kötésvizsgálat

A vizsgálat során a kész hőcserélőt több helyen feldaraboljuk, és az adott részekről csiszolatot készítünk egy vizes polírozó gép segítségével. A kisebb méretű alkatrészeknél az elvágott részeket műgyanta segítségével öntjük ki. A gyanta megszilárdulása után készül el a csiszolat. Ezután a kapott metszeteket egy nagy felbontású metallográfiai mikroszkóp segítségével elemezzük. Az ellenőrzés során le nem forradt részeket, rosszul összeépített egységeket keresünk. A metszetekről nagy felbontású képek készülnek, amiket a hálózaton tárolunk. A 3.20. ábra egy csiszolatot ábrázol.

3.20. ábra. A 6084891-es hőcserélő csiszolatának fotója

80

3.6. Javaslat tétel a minőségbiztosítási rendszer fejlesztésére

A munkám része, hogy a lehetőségeinkhez képest fejlesszem a mérőlabor és technikai labor rendszerét. A 6084891-es hőcserélő ellenőrzése során a megfelelő mérőeszköz hiánya miatt a beépülő 3054632-es számú alkatrészt csak részlegesen tudjuk ellenőrizni. A 3.21. ábra a 3054632-es számú csatlakozó elemet ábrázolja. Az M-17-es melléklet a 3054632-es számú alkatrész műhelyrajza.

3.21. ábra. A 3054632-es számú alkatrész CAD modellje [2] Az alkatrészen szereplő speciális profilt nem tudjuk mérni. Megfelelő mérőeszköz hiányában az ellenőrzést külső cég igénybevételével oldjuk meg bérmérés formájában. A bérméretés mind anyagi mind pedig rugalmassági szempontok alapján nem kifizetődő megoldás a jövőt tekintve. Cégünk más termékeinél is hasznos lenne egy kontúrmérő berendezés beszerzése. Ezért javaslatot tettem a mérőeszköz beszerzésére. A következő 3 éves költségvetési tervben szerepel, mint beszerzésre váró eszköz. A kontúrmérő segítségével gyorsan és egyszerűen tudnánk a különböző felületeket, rádiuszokat, letöréseket, áthatásokat vizsgálni. A 3.22. ábra a kontúrmérővel végzett mérési eredményt ábrázolja.

81

3.22. ábra. A 3054632-es alkatrész kontúr mérési eredménye [19]

82

Cím: Járműmotor hőcserélő gyártásának és minőségbiztosításának tervezése

2006-GGT-41

ÖSSZEGZÉS

A dolgozatom első részében a hőcserélők bemutatásával illetve azok hőtani alap ismereteivel foglalkoztam. Hőtani számításokat végeztem a hőcserélővel. Konstrukciós változtatást javasoltam, amit az M-3-as melléklet tartalmaz. Bemutatásra került a hőcserélő gyártási technológiája, gyártás során használt berendezések. A második részben javaslatot tettem a megmunkálás korszerűsítésére. Újításként korszerűbb szerszámokat választottam a hőcserélő megmunkálásához. Amikkel termelékenyebbé vált a gyártási folyamat. Korszerűsítettem a CNC megmunkálás forgácsolási paraméterein, figyelembe véve az alkalmazott szerszámok katalógusban szereplő ajánlásokat. Javaslatot tettem a hőcserélő gyártási költségeinek csökkentésére, ennek érdekében méretlánc számításokat végeztem módosított tűrésekkel, és előre megmunkált alkatrészekkel váltottam ki a CNC megmunkálás egy részét. Következtetéseket vontam le a hőcserélő gyártásával kapcsolatban. Kidolgoztam munkautasításokat a CNC megmunkáláshoz. Ajánlatot tettem a Rensihaw OMP 60-as bemérőfej rendszeresítésére. Korszerű szerszámokat választottam ki a megmunkáláshoz, amik segítségével a gyártási folyamat termelékenységét növeltem. Ezeket a szerszámokat a szerszámtervben gyűjtöttem össze. A harmadik részben foglalkoztam a kiválasztott hőcserélő minőségbiztosítási rendszerének bemutatásával, a rendszer lehetséges fejlesztésével. Bemutattam a hőcserélő minőség ellenőrzési rendszerét, a idegenárú ellenőrzéstől a végátvételig. Ismertettem a hőcserélőre vonatkozó laborvizsgálatokat. Kidolgoztam minőségbiztosítási dokumentumokat. 3D mérőgép alkalmazásával a gyártmányra vonatkozó statisztikai jellemzőkből képességi mutatókat számoltam. Újításként javaslatot tettem új mérőeszköz beszerzésére, amivel hatékonyabban végezhetnénk a jövőben a gyártmány ellenőrzését.

83

Dátum: 2013.05.01.

_______________________ Aláírás

Title: The designing of the manufacture and quality assurance of the motor vehicle’s heat exchanger 

2006‐GGT‐41  

ABSTRACT

In the first part of my dissertation I present the heat exchargers, and their basic heat properties. Thermodinamic calculations have been made with the heat excharger. I have recommended constructional changes which can be found in Annex M-3. The heat exchanger manufacturing technology and the equipment of manufacture was presented. In the second part I have suggested the modernization of the machining. I have chosen more modern tools for the machining and the result is that the production procedure has become more productive. I have modernized the CNC machining cutting parameters, taking into consideration the recommendations of the applied tools used in the catalog. I suggested the cost reduction of the production, and in favor of this, I have made dimensioning calculations with modified tolerances and exchanged some part of the CNC machining with pre-processed parts. I have made conclusions in terms of the manufacturing of the heat excharger. I have developed work instructions for CNC machining and suggested the Rensihaw OMP 60 measuring tool to be operational. Modern tools were selected for machining and with these the productivity of the manufacturing process was increased. These tools have been collected in the tool design plan. The third part of the dissertation deals with the presentation of the quality system of the chosen part and presenting improvement possibilities. I presented the quality control system of the heat excharger from the incoming product inspection until the final inspection. I presented the laboratory tests regarding the heat exchanger. I have worked out the quality management documents. Using a 3D measuring machine I have calculated capability indicators from the statistical characteristics of the concerned product. As an innovation, I have proposed the purchasing of a new measuring equipment, and with this we could manage the controlling of the product more effectively in the future.

Date: 01.05.2013.

84

_________________________ Signature

Irodalomjegyzék [1]

Modine Hungária adatbázis, intranet

[2]

Modine Hungária adatbázis, SAP rendszer

[3]

http://www.protruck.hu/automata-sebessegvaltok, 2013.02.14

[4]

http://www.kepzesevolucioja.hu/dmdocuments/4ap/8_2047_029_101215.pdf, 2013.03.05

[5]

Modine Europe adatbázis, intranet

[6]

http://siczmj.szyrt.hu/OE-NIK/V%E1llalkoz%E1sgazdas%E1gtan/T%E9telek/16%20%20A%20gy%E1rt%E1s%20t%F6megszer%FBs%E9ge.doc, 2013.04.21.

[7]

Rozovits Zoltán-Keményforrasztás jegyzet 2008 , 2013.03.14 http://www.kepzesevolucioja.hu/dmdocuments/4ap/20_2277_009_101115.pdf

[8]

Schmetz vákuumkemence gépkönyv

[9]

Dudás Illés Gépgyártás-Technológia I..Miskolci Egyetemi Kiadó 2001

[10]

http://www.uni-miskolc.hu/~wwwfemsz/forg1.htm-2013. 2013.03.25.

[11]

Mitsubishi carbide szerszámkatalógus 2013

[12]

Sandvik Coromant szerszámkatalógus 2013

[13]

Walter szerszámkatalógus 2013

[14]

Maykestag szerszámkatalógus 2013

[15]

Emuge szerszámkatalógus 2013

[16]

Dr.Pap József : Méretláncok és számításuk, oktatási segédlet 1997, Miskolc

[17]

Mitutoyo mérőeszköz katalógus 2013

[18]

http://www.cnc1.com/Content/Inspection_Probes_For_Mills.asp, 2013.04.12.

[19]

Taylor Hobson Form Talysurf kontúr mérő

85

Mellékletjegyzék

(M-1)

3234580-as számú hőcserélő műhelyrajza

(M-2)

6084891-es számú hőcserélő műhelyrajza

(M-3)

6084891-es számú hőcserélő módosított műhelyrajza

(M-4)

gyártmány családfája

(M-5)

6084891-es hőcserélő darabjegyzéke

(M-6)

3233939-es számú forrasztó fólia műhelyrajza

(M-7)

3246915-ös számú platte komplett műhelyrajza

(M-8)

a hőcserélő CNC programja

(M-9)

a Heller MC25-ös megmunkáló központ főbb jellemzői

(M-10)

a homlokmarás műveleti utasítása

(M-11)

fúrás, furatbővítés műveleti utasítása

(M-12)

a 6084891-es hőcserélő szerszámterve

(M-13)

a CNC megmunkálás ellenőrzési lapja

(M-14)

végátvételi ellenőrzési lap

(M-15)

a 3D mérőgép program

(M-16)

a 6084891-es hőcserélő folyamatképességi vizsgálata

(M-17)

a 3054632-es csatlakozó darab műhelyrajza

86