TERVEZÉS-INFORMATIKAI FÜZETEK
DR.
JAKAB ENDRE
DR.
KAMONDI LÁSZLÓ
GYÁRTÁSHELYES TERVEZÉS
MISKOLCI EGYETEM 2002
2
Készült az Oktatási Minisztérium megbízásából. Szerzõdéskötõ Hatóság: VÁTI Területfejlesztési Igazgatóság (NARD)
Fõprojekt címe:
Phare HU0008-02 ESZA-típusú kísérleti projekt a képzésbõl a munka világába történõ átmenet támogatására
Alprojekt címe:
Phare HU0008-02-04 A felnõttoktatás és az élethosszg tartó tanulás lehetõségeinek javítása
Projekt címe:
Phare HU0008-02-04-0005 Moduláris Tervezés-informatika tanfolyam mûszakiaknak.
Projekt vezetõ:
Dr. Takács György egyetemi docens
Lektorálta:
Dr. Takács György egyetemi docens
Miskolc-Egyetemváros, 2003 március.
3
4
TARTALOMJEGYZÉK
TARTALOMJEGYZÉK
5
1.
GYÁRTÁSHELYES TERVEZÉS
7
2.
A MÛSZAKI TERVEZÉS FOGALMA
9
2.1. 2.2. 2.3.
Új konstrukció Áttervezett, vagy illesztett konstrukció Variációs, vagy elvi konstrukció
9 9 9
3.
KÖVETELMÉNYEK
10
4.
MÓDSZEREK, ELVEK
12
4.1. 4.2. 4.2.1. 4.2.2.
4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 5.
Családelv, Építõszekrény Elv Gépcsaládok (Típus- és paraméterváltozatok) Paramétersorok- és változatok Építõszekrény rendszerek, célgépek
Kereskedelmi, szabványos tételek alkalmazása Anyagválaszték Gyártóberendezések, Kooperációs Gyártás Gyártási Szempontok Szerelés RENDSZEREK, RÉSZEGYSÉGEK, ELEMEK
12 14 14 16
17 18 19 19 19 20
5.1.
Gépstruktúrák
20
5.1.1
Technológiát megvalósító berendezések, szerszámgépek
21
5.2 5.3
Egységekre, elemekre bontás Részegységek
25 28
6 5.2. 5.3. 5.4. 7
ESETTANULMÁNYOK
41
Fõhajtómûvek Fõhajtómûvek lábazati hajtómûve Elõtoláshajtás FELHASZNÁLT IRODALOM
41 44 45 48
5
BEVEZETÉS A fejlesztési folyamat egyik nagyon fontos szakasza a termék kialakítása. A termék ebben a szakaszban kapja meg végleges formáját, azt a formát, alakot és anyagot, mely végül is „megfoghatóvá” teszi. A termék kialakítása során számos szempontot kell figyelembe venni ahhoz, hogy a termék az elvárt, a megvalósítást célzó funkcióját teljesíteni tudja. E szempontok alapvetõen a termék életpályájából levezethetõek. A termék a végleges dokumentációjának elkészülte után kerül gyártásba, ezt követõen a kereskedelembe, majd a felhasználóhoz és legvégül ki kell vonni a felhasználói körbõl. A gyártástól a semlegesítésig tartó életszakasz minõsége a kialakítás fázisában határozódik meg. A tervezõ tehát egy sor feltétel megfelelésére kell, hogy felkészítse a termékét. Meg kell felelnie a gyártási feltételeknek, a szerelés feltételeinek, a szállítás és a raktározás feltételeinek, a felhasználás, a javítás és karbantartás feltételeinek, az újrahasznosítás, a semlegesítés általános elveinek. A kialakításkor két meghatározó kérdésrõl kell dönteni:
hogyan épüljön föl a leendõ termék, az egyes elemek milyen elvek alapján kerüljenek kialakításra? A termék építési módja - a szerkezetépítés – meghatározza, hogy a termék strukturálisan hogyan épül fel, pl. alkatrészenként összeállítva, építõcsoportokat képezve, építõszekrény elvet követve, stb. Erre már a koncepcionális kialakítás szakaszában is gondolni kell. A szerkezetépítést sok tényezõ meghatározza, pl. a tömegszerûség, a szerelési mód lehetõségei, a beszállítói kör nagysága és technikai szintje. Alapvetõen tehát eldönthetõ és eldöntendõ hogy a terméket felépítõ alkatrészek mekkora hányada kerül elõszerelt állapotba, ezzel részegységet képezve a végszerelés számára elérhetõvé. Az egyes elemek, alkatrészek kialakításakor figyelemmel kell lenni a választott szerkezeti anyag sajátosságaira, az alkalmazott szerelés módjára, az alkatrészek kapcsolatának, kötésének elveire, az igénybevételek jellegére és idõbeni változására, stb. Az alkatrészek kialakításakor a tervezõnek tehát arra kell figyelnie, hogy az alkatrészek megfeleljenek bizonyos elveknek, azaz feltételeknek. E feltételek egyike, pl. a gyártás helyes kialakítás. E fejezet a szerkezet építés és az alkatrész kialakítás legfontosabb kérdéseivel foglalkozik.
6
1.
GYÁRTÁSHELYES TERVEZÉS A gyártáshelyes tervezés valamely összetett berendezés, részegység, vagy építõelem olyan konstrukciós kialakítására irányul, amely az elõírt követelményeket magas fokon elégíti ki, és a gyártás lehetõ leghatékonyabban és leggazdaságosabban valósul meg. A gyártáshelyes tervezés az elvi és vázlatos tervezés lépéseivel kezdõdik. A gép, berendezés, vagy általánosan a termék egészére vonatkozó struktúrák feltárása, a megfelelõ (optimális) megoldás kiválasztása során meghatározásra kerülnek a fõ építõegységek és azok a bázisfelületek, amelyeken keresztül az egységek egymáshoz kapcsolódnak. Egy berendezés struktúrájának meghatározása, a részegységekre és elemekre bontás maga is a gyártáshelyes tervezéshez tartozik. A megoldásváltozatok feltárása és a kedvezõ megoldás keresése összetett rendszereknél többször ismétlõdik. Az alrendszerek tervezésénél hasonló utat járunk be, mint az összetett rendszernél. A változatok, a részegység megoldások, és az építõelemek felvázolásakor a tervezõ gyakran kényszerül a tervezési lánc korábbi szakaszaira, akár a kezdetekre, való visszatérésre és módosításra. Ugyanis a részegységek elvi és vázlatos, de késõbb a konstrukciós tervezésnél is adódhatnak olyan megoldások (vagy nem megfelelõ megoldások), amelyek más részegységek, vagy a gép egészére kihatással vannak. A részegységekre bontás a tervezési munka párhuzamosításának az alapja. Az egységek konstrukciós, méretezõ tervezését összefogó team, vagy személy egyrészt elvégzi a feladatok elosztását, szolgáltatja a tervezési alapadatokat, majd irányítja és koordinálja a tervezést. Ez történhet egy munkahelyen, vagy területileg szórtan elektronikus eszközökön keresztül. A tervezõ mérnöknek rendkívül széles elméleti és gyakorlati ismeretekkel, adatbázisokkal és konstrukciós tapasztalatokkal kell rendelkeznie. Tervezõ mérnökké lenni hosszú és fáradságos folyamat, ami egyrészt a tervezés metodikájának biztos alkalmazását és rendkívül nagy információ, adatbázis ismeretet tételez fel, emellett igen különbözõ szakmai területeken és határterületeken is jártasnak kell lenni. A gyártáshelyes gépészeti tervezés tehát már a feladat, funkciók és a követelmények helyes megfogalmazásával kezdõdik, amikor figyelemmel kell lenni számos más körülményre, feltételre és korlátra. A tervezõ mérnök küldetése az, hogy egy adott, a társadalom és a tudomány által
7
felvetett mûszaki probléma optimális megoldását megtalálja a követelmények, és az adott kor szolgáltatta mûszaki, gazdasági lehetõségek közepett. Az optimum mûszaki és gazdasági optimum is egyben.
100000
10000
Költség
1000
100 A fe l fe d e z e t t t e r v e z é s i h i b a k i ja v í t á s á n a k v á r h a t ó k ö l t s é g e i 10
1
Gyártás tervezés
Elvi tervezés Konstrukciós tervezés
Piac Gyártás
1. ábra Tizedes szabály
A mûszaki fejlesztés, a tervezés a legkisebb ráfordítású szakasz egy termék elõállításának folyamatában, ugyanakkor a termék értékét döntõen meghatározza. A termékek mûszaki és gazdasági értéke döntõen (70-75%) a tervezési fázisban dõl el. Az elvi, koncepcionális tervezés során elkövetett hiba költségkihatása a soron következõ Konstrukciós tervezés, Gyártástervezés, Gyártás, Értékesítés fázisaiban 10-szeres szorzóval számít, amit tizedes szabálynak hívunk (1. ábra). Egy adott feladatra több, hasonlóan jó megoldás is lehet, ami a tervezõ személyiségétõl függ. A hasonlóan jó megoldásokat akár ugyanaz a tervezõ, vagy különbözõ tervezõk hozhatják létre. A tervezõmérnök fáradságos munkáját kész sutba dobni egy jobb megoldás érdekében és akár többször is.
8
2.
A MÛSZAKI TERVEZÉS FOGALMA A gyártáshelyes tervezés eredménye a mûszaki terv. A mûszaki terv kivitelezhetõ mérnöki elképzelés, gondolat megvalósítása dokumentált formában. A mûszaki terv, konstrukció három fajtáját különböztetik meg.
2.1.
ÚJ KONSTRUKCIÓ
A feladat általánosságban adott, a megoldás nem ismert, új megoldási elvek és megoldások (pl. a Ford T-modell, szubmikronos pontosságú berendezések) szükségesek, ezek keresése során a teljes elvi és konstrukciós tervezési folyamatot végig kell járni. A gyártáshelyes tervezés fõ hangsúlya e területre esik.
2.2.
ÁTTERVEZETT, VAGY ILLESZTETT KONSTRUKCIÓ Régebbi, már ismert megoldási elvek és megoldások megvalósítása új környezetben, amikor koncepciós tervezésre nincs szükség. A tervezési feladat legtöbbször továbbfejlesztés, vagy analóg megoldás kialakítása. Pl. A Ford T-modell megoldásait átveszik más autógyárak is és illesztik sajátjukhoz.
2.3.
VARIÁCIÓS, VAGY ELVI KONSTRUKCIÓ
Régebbi, már ismert megoldási elvek alkalmazása régi környezetben. A tervezési és kidolgozási szakasz elmarad. Pl. egy autógyár minden típushoz, motorhoz hasonló elveket alkalmaz.
9
3.
K ÖV E T E L MÉ N Y E K A követelményeket a gyártáshelyes tervezés szempontjából Tajnafõi, J. munkája alapján foglaljuk össze. A követelmények teljesítését mindig behatárolják egy adott idõben a mûszaki és gazdasági lehetõségek. A feladatból levezethetõ funkciókhoz és funkcióelemekhez rendelt megoldások és megoldáselemek a követelmények alapján minõsíthetõk. A funkcionális követelmények tehát mindig feladathoz rendeltek, konkrétak és sokfélék lehetnek, miként a feladatok, a funkciók és a funkcióelemek is. Például egy szerszámgép funkcionális követelményét a feladatban megfogalmazott alapkövetelmény (fõ követelmény) határozza meg: adott mérettartományú, geometriai alakú, sorozatnagyságú, stb. munkadarabok megmunkálására kell gépet kifejleszteni. Az általános követelmények azok, amelyeket különbözõ súllyal minden korban, minden géppel, termékkel, vagy termék elõállítással szemben támasztottak. Ezek a termelékenység, pontosság és gazdaságosság, amelyek a termelés mennyiségi, minõségi és gazdaságossági jellemzõi és amelyek minden fejlesztési törekvést meghatároznak. Az adott korban kiemelt követelmények, mint amelyek ma például a rugalmas automatizálás, megbízhatóság, minõségbiztosítás, környezetbarát (zaj határértékek betartása, minimális káros anyag felhasználás és kibocsátás), újrahasznosítás (recycling), növelt paraméterek, továbbá speciális követelmények. A kiemelt követelmények részei az általánosaknak. Minden gépre, berendezésre jellemzõ követelmények. A fenti három, jól körülhatárolható követelményhalmazt számos továbbival kell - változó súllyal - kielégíteni, amelyek egy része meg nem kerülhetõ formában fogalmazódik meg (szabványok, ágazati elõírások, stb.) itt is és az elõzõekben is. Néhány példa: alkatrész utánpótlás, az anyag és a hõkezelés helyes megválasztása, biztonságtechnika, gyártáshelyes kialakítás, ergonómiailag helyes kialakítás, esztétikum, élettartam, garancia és szerviz, kedvezõ erõjáték, jó hatásfok, kedvezõ súly/energia hányad, kis súly, kis méret, könnyû kezelhetõség, minimalizált helyfoglalás, piac igények és azok idõbeli változása, szállítás és raktározás, szerelés- és szétszerelés helyes ki-
10
alakítás, szubjektum állapotától kevésbé függõ szerelés, üzemeltetési és karbantartási szempontok, stb.. Gyártáshelyes tervezéskor az összes követelménnyel és erõforrással számolni kell. A tervezést a követelmények rangjának figyelembevételével végzik, amely besorolás az elõzõekben leírtak alapján megtehetõ. Az elsõrangú követelmények be nem tartása használhatatlansághoz, csökkent használhatósághoz, veszélyforrásokhoz vezet. A másodrangú követelmények be nem tartása elsõsorban a termelékenységet és gazdaságosságot befolyásolja, több anyag, energia, munkaidõ-bér, stb. felhasználásához vezet. Harmadik csoportba sorolhatók azok a kívánságok, amelyek a designra és eladhatóságra, figyelemfelkeltésre, cégjellemzõ jegyek kialakítására, stb. irányulnak.
11
4.
MÓDSZEREK, ELVEK A gyártáshelyes tervezést nagymértékben segítõ módszerek és elvek közül elõször a családelvet és az építõszekrény elvet mutatjuk be.
4.1.
CSALÁDELV, ÉPÍTÕSZEKRÉNY ELV
A családelv szerint azonos, vagy hasonló rendeltetésû gépek, berendezések, termékek, de akár részegységek, alkatrészek különbözõ típus- és paraméterváltozatait gyártmánycsalád tagjaiként állítják elõ. A család tagjainak mûködési elve, kialakítása azonos, vagy nagyon hasonló. Az elv alkalmazása új családtagok kidolgozását egyszerûsíti, megkönnyíti, és gazdaságossá teszi. Példaként említhetõk a megmunkáló gépek családjai (esztergagépek, fúró-marógépek, stb.), hajtómûcsaládok, villamosmotor családok (aszinkron, szinkron, egyenáramú, léptetõ), fluid motor családok (forgó, haladó), alkatrészcsaládok (forgásszimmetrikus tárcsa és tengelyszerû, szekrényes, lapos fedélszerû, stb). Az építõszekrény elv a családelvre épít, de azt továbbviszi a tipizálás, egységesítés irányába. Az építõszekrény rendszer olyan tervezési, építési elv, amellyel szabványosított és/vagy egységesített (tipizált) elemek, egységek gyûjteményébõl korlátozott, vagy nagyszámú különbözõ objektum építése lehetséges program, vagy építõ mintaterv alapján valamely alkalmazási területen. A családelv és az építõszekrény elv alkalmazása kiterjedhet megmunkáló gépekre (egyetemes gépek, célgépek), szerelõ berendezésekre, tipizált gyártmányokra (motorok, fluid hengerek, stb), amelyekre az un. moduláris építés jellemzõ. Az építõszekrény elv szerint kialakított gépek és gyártmányok, egyben családot alkotnak. Az építõszekrény rendszerek fõ építõ egységeit két alapvetõ jellemzõ alapján alakítják ki: típusváltozatok (fõegység változatok, kiegészítõ egység változatok, vezérlésváltozatok), paraméterváltozatok.
12
Szerszámgép típus- és paraméterváltozatok
Rövideszterga családok, automatikus munkadarabellátás
Függõleges tengelyû esztergagép (karusszel esztergagép) család
2. ábra Szerszámgép típus- és paraméterváltozatok. (Pittler)
13
4.2.
GÉPCSALÁDOK (TÍPUS- ÉS PARAMÉTERVÁLTOZATOK)
A technológiai rendeltetésû gépek körébõl a Pittler cég esztergagép családjait mutatja a 2. ábra. A moduláris építésû rövid, vagy tárcsaesztergák közép és nagysorozatgyártásban egyaránt gazdaságosan használhatók. Az elsõ keretbe foglalt gépek felsõ sora az egyik, a további két sor a másik két rövideszterga gépcsalád tagjait szemlélteti, míg az alsó sor az automatikus anyagellátásra mutat példát. A második keretben karusszeleszterga gépcsalád tagjai láthatók. Az egyes géptípusok családján belül különbözõ paraméterváltozatok is találhatók.
4.2.1.
PARAMÉTERSOROK- ÉS VÁLTOZATOK A paramétersorokat igen gyakran a Renard-sorok, vagy ahhoz hasonló sorok szerint, geometriai sorként alakítják ki folyamatos, vagy kihagyásos módon. A legfinomabb Renard-sor a 20-as, amelynek szorzótényezõje: 20
R 20
20
10
1.12 ,
ami azt jelenti, hogy az 1 és 10 közötti tartományt 20 részre osztottuk, és az egymásután következõ számokat 1,12-vel szorozva kapjuk: 1- 1,12-1,25-1,40-1,60-1,80-2,00-2,24…-7,10-8,00-9,00-(10), 10-11,2-12,5-14,0-…
-71,0-80,0-90,0-(100).
Látható, hogy a Renard-sorok decimálgeometriai sorok, mivel az alapsor 10-el, 100-al, stb. szorzásával folyamatos sor kapható. Az alapsor minden tagja, vagy minden második, harmadik, stb. tagja szerint finomabb, vagy durvább, esetleg változó paramétersorok képezhetõk. A paramétersor képzése általánosan az alábbi összefüggéssel írható fel: n n
m
ahol n a részekre osztás száma, m a felosztandó tartomány szélessége. Ritkábban számtani sorokat is alkalmaznak
14
A mûszaki, de a hétköznapi életben is kapható termékeknél típus- és paraméterváltozatokból egyaránt választhatunk. Elég csak a különbözõ gépelemekre, szaniterekre, vagy összetett szerkezetekre, mint a villamos motorok, hidraulikus és pneumatikus hengerek, stb. gondolni.
Motorok paraméterváltozatai
kW
3. ábra Aszinkron motorok paraméterváltozatai (Bosch)
15
A 3. ábra a Bosch aszinkron motorok teljesítmény változatait mutatja. Például a 2AD104 típusnál, ami ugyancsak egy paraméterváltozat a felfogó oldali méretek szempontjából, az axiális méretváltozatok (k paraméter szerint) egyben teljesítmény változatokat is jelentenek. A kisebb teljesítménytartományban típusonként 3, a nagyobbaknál 2, illetve 1 teljesítménynagyságot találni.
Pneumatikus hengercsalád A 4. ábra a FESTO kettõs mûködtetésû pneumatikus munkahengerét szemlélteti. A dugattyú átmérõje 1.5”, a lökethosszak 12.7 mm-tõl 2032 mm-ig terjedhetnek a felhasználó igények szerint. A hengerfelfogás és a dugattyúrúd csatlakozás különbözõ megoldásai a hengerek nagyságrendi változataihoz paramétersort képeznek.
4. ábra A pneumatikus hengercsalád kettõs mûködésû tagja (FESTO).
4.2.2.
ÉPÍTÕSZEKRÉNY RENDSZEREK, CÉLGÉPEK Egy adott gyártmány elõállítására szolgáló gépek a célgépek. Alkalmazásuk a nagysorozat és tömeggyártásban jellemzõ. A termelés globalizálódásával jelentõségük egyre nõ. Alapvetõ típusaik közül kiemelhetõk a lineáris (transzfer) célgépi sorok és a körasztalos és dobos célgépek. Az igen gyakran elõforduló körasztalos célgépeken a gyártott munkadarabok ciklusidejét a leghosszabb mûveleti idejû megmunkálás és az asztal osztásideje határozza meg az elsõ körasztal fordulat után.
16
Körasztalos célgép A Suhner gyártmányú, körasztalos célgép kialakításának jellegzetességei jól láthatók a 5. ábra szerinti példán. Az ábra az építõegységeket és elemeket szerelési bontásban mutatja. A megmunkálási fõirányok a kívülrõl történõ, legtöbbször vízszintes, sugárirányú (radiális) és a függõleges (axiális) irányok.
5. ábra Körasztalos célgép (Suhner)
4.3.
KERESKEDELMI, SZABVÁNYOS TÉTELEK ALKALMAZÁSA A tervezõ igyekszik minél több, a kereskedelemben kapható szabványos és nem szabványos elemet és egységet felhasználni, ami annál gazdaságosabbá teszi a tervezést, minél nagyobb hányadát alkotja a terméknek. Jellegzetes szabványos alkatrészek a különbözõ gépelemek, pl. kötõelemek, rugók, szegecsek, stb. A tervezés során egyrészt a szabványos alkatrészek beépítéséhez szükséges, tipizált megmunkálási modelleket célszerû alkalmazni, mert ezek szerszámai univerzáli-
17
sak, másrészt szabvány, vagy elõírás szerinti kialakításokat kell tervezni, mint például a szerszámgép fõorsók fejrészének kialakítása a szabványos szerszám- és munkadarab-befogás céljából, vagy csapágyak illesztõ felületei, motorok csatlakozásai, stb. A szabványos alkatrészeken kívül számos készen vásárolható, elsõsorban egységek felhasználására kell törekedni. Az igen széles gyártmánykör tipizált, és a család és építõszekrény elv szerint kialakított. Ide tartoznak, pl. a villamos motorok, villamos készülékek és vezérlések, fluidmechanikai eszközök, gépszerkezetek, stb. Ebbe a körbe tartoznak építõszekrény rendszerek elemei, pl. a célgépi egységek is. Az igen sok tervezési feladatot végzõ cég tervezõje a szabványos és nem szabványos kereskedelmi tételek szûkített választékából dolgozik, ami megbízható kereskedelmi kapcsolatok kialakításához vezet. Ezzel csökkenthetõ az elemek, egységek száma, ami a csatlakozó felületek megmunkálásán keresztül a gazdaságosságra is kihat. A tervezõ a kereskedelmi tételeket gyakran a megbízó igényei szerint építi be a szerkezetekbe. Ennek oka általában az, hogy a megbízó telephelyén lévõ gépeken azonos cégtõl származó gyártmányok találhatók, amelyek szervizelése, karbantartása könnyebb és ugyancsak gazdaságosabb. Példák hozhatók ugyancsak a vezérlések, villamos motorok és hajtások, hidraulikus és pneumatikus egységek, stb. területérõl.
4.4.
ANYAGVÁLASZTÉK A termék elõállításának gazdaságossága befolyásolható a megfelelõ anyagméret és minõség választékának szûkítésével. Ez esetenként a gyártást drágítja (a rúdanyag átmérõk nagy lépcsõzésûek, kamraprofilok és szögacélok szûkített választéka stb.), de összességében a nyereség kimutatható. További elõny a hõkezeléseknél mutatkozik meg.
18
4.5.
GYÁRTÓBERENDEZÉSEK, KOOPERÁCIÓS GYÁRTÁS
Konstrukciós tervezéskor a tervezõ folyamatosan követi az elemek gyárthatóságát és figyelemmel van a szerelési szempontokra is. A gyártás- és technológia tervezés ugyan nem közvetlen feladat tervezéskor, de ismerni kell a gyártási erõforrásokat, azok lehetõségeit. Mi gyártható a cégnél meglévõ gépeken, vagy mit gazdaságosabb kiadni kooperációs gyártásba, illetve mit muszáj kiadni kooperációs gyártásba, mert nincs hozzá eszköz. Esetenként speciális gyártás megvalósítása is szükséges lehet.
4.6.
GYÁRTÁSI SZEMPONTOK
Gyártási szempontokról, alkatrészek helyes kialakításáról részletesen lesz a késõbbiekben szó, ezért itt csak egy szempontot érintünk. A gyártott alkatrészek és felületeik legnagyobb része a normál és attól kisebb méretpontossággal készül. Mindig csak a szükséges és elégséges pontossági és felületminõségi elõírásokat célszerû teljesíteni, mert a feleslegesen szigorú elõírásoknak jelentõs költségnövelõ hatása lehet.
4.7.
SZERELÉS
A tervezõ a szerelés kritikus pontjaihoz és folyamatához a mûszaki terveken utasításokat írhat elõ. A szakembertõl, ha csak lehet, függetleníteni kell azokat a szerelési feladatokat, amelyeknél a szerelés nem elõírásszerû végrehajtása a szerkezet, vagy szerkezeti egység korai tönkremeneteléhez vezethet. Például csavarok megfelelõ nyomatékú meghúzása nyomatékhatároló kulccsal történjen, a csapágyak elõfeszítésének mértékét távtartó gyûrûk határozzák meg, stb.
19
5.
RENDSZEREK, RÉSZEGYSÉGEK, ELEMEK
A feladatból levezethetõ funkciók kielégítése megfelelõ gép és gépstruktúra kiválasztását igényli. A fõ funkciók és azt megvalósító berendezések, termékek alakja között szoros összefüggés mutatható ki. A korábbinál gazdagabb gépstruktúrák és gépcsaládok kialakítását alapvetõen az elektrotechnika és automatizálás, valamint az információtechnika fejlõdése tette, ami mellett igen jelentõs gyártástechnológiai fejlesztések is történtek. A mechanikai kötöttségek jelentõs mértékben feloldódtak, az egymástól mechanikusan most már független hajtásokkal bíró szerkezeti egységekbõl való építésnél igen gazdag variációs lehetõségek kínálkoznak. A korábbi alapvetõ, hagyományos megoldások modern változatai mellett egészen új gépstruktúrák építésére nyílott lehetõség.
5.1.
GÉPSTRUKTÚRÁK
Az olyan berendezéseknél, amelyeknél a kapcsolódásba hozott két elem közötti relatív mozgásokat meghatározott számú elemi mozgás, illetve szán valósítja meg, a struktúrák módszeresen feltárhatók. Szerszámgépeken a két elem a munkadarab és a szerszám. A megoldásokat a mozgásmegosztási és egymásraépülési (rendûség) változatok adják, ha eltekintünk a lehetséges térbeli összerendelés gazdag lehetõségeitõl. Mozgásmegosztási változatok A relatív mozgásokat megvalósító szánokhoz a munkadarab és szerszám hozzárendeléssel képezhetõ megoldások szerszámgépeknél ismétléses variációval határozhatók meg:
Vnk,i
20
nk
ahol n=2 (munkadarab és szerszám), k=2,3, …, n a szánok száma. Egymásraépülési (rendûségi) változatok A szerszámot, vagy a munkadarabot hordozó legalább két szán egymásraépülési sorrendváltozatai permutációszámítással határozhatók meg: P=m! ahol m az egymásra épülõ, azonos elemet hordozó szánok száma. Az összes változat az egyszerre irányítható tengelyek (D) számának figyelembevételével, permutációszámítással adódik? Pö=(D+1)! Az így képezhetõ változatokból számos korábban nem létezõ gépstruktúrát építettek meg, mert különbözõ feladatokhoz más és más megoldások bizonyultak kedvezõnek. Ami az alkatrészek egy bizonyos családjánál és mérettartományánál kedvezõnek bizonyult, más estben kedvezõtlennek mutatkozott.
5.1.1 TECHNOLÓGIÁT MEGVALÓSÍTÓ BERENDEZÉSEK, SZERSZÁMGÉPEK Osztott mozgású fúró-maró megmunkáló központ struktúrája
6. ábra Osztott mozgású fúró-maró megmunkáló központ struktúrája. (Csepeli Szerszámgépgyár ma EXCEL-CSEPEL Szerszámgépgyártó Kft.)
21
A 6. ábra a közepes méretû, szekrényes alkatrészek megmunkálására szolgáló fúró-maró megmunkáló központ egyik igen jellemzõ szerkezeti kialakítását mutatja. A szerszámot hordozó fõorsó-hajtómû egység a termoszimmetrikus kialakítású, keretállványban helyezkedik el és annak elejére szerelt vezetéken függõleges irányú (y) mozgást végez. Az állvány z irányban (a fõorsó tengelyvonala), az ágy típusú tartóelem vezetékein mozog. A munkadarab x irányban mozgó hosszszánjába egy diszkrét osztású körasztal épül, amely munkadarab-felfogó paletta fogadására alkalmas, és lehetõvé teszi a munkadarabok 4 vagy akár többoldalas megmunkálását. Az x, y, z irányú lineáris mozgások a derékszögû koordinátatengelyek irányaival esnek egybe. A soros építésû, osztott mozgású gép elõnye a merevségében jelentkezik. Két lineáris mozgást (z, y) a szerszám, két mozgást (x lineáris, és Ry osztó) a munkadarab végez. A kialakítás kedvezõ a tartóelemre épülõ szánegységek bázisainak megmunkálása és a mozgások ütközésmentes megvalósítása, továbbá a statikusdinamikus- és hõmerevségek szempontjából. Esztergagép (1)
7. ábra Moduláris felépítésû eszterga gépcsalád alapgépe (1.) (EXCEL-CSEPEL Szerszámgékgyártó Kft.) A vevõi igények gyors kielégítésére a tervezõk gyakran alkalmazzák a moduláris építést. Az elemválasztékból több gépváltozat (ajánlat) állítható elõ, és a rendelés rövid szállítási határidõvel teljesíthetõ. A 7. ábra az EXCEL-CSEPEL Szerszámgépgyártó Kft. moduláris építésû esztergagép családjából az SL 400 típus alapgépének szerkezeti kialakítását mutatja. A gép felépítése követi és egyesíti a hagyományos és a korszerû esztergagépek jól kiforrott megoldásait és alkalmas pl. for-
22
gószerszámos C tengelyes esztergaközpont, vagy különbözõ paraméterváltozatok kialakítására. Moduláris építésû NC eszterga gépcsalád (2)
8. ábra Moduláris építésû NC eszterga gépcsalád (2) (BIGLIA)
23
A 8. ábra NC tárcsaeszterga (rövideszterga) családot szemléltet (Biglia § C. S.p.A.). Az alapkivitel két fõorsóval, és két darab kettõs szánrendszerrel készül, amelyekre a 10-12 pozíciós, álló szerszámokat hordozó revolverfejek épülnek. A második változatban az esztergaközpont egyik szánrendszerére épülõ revolverfej forgó szerszámokat is hordoz, ennek megfelelõen a bal oldali fõorsóra mellékmozgást (körelõtolást, pozícionálást) megvalósító C-tengely hajtás is kerül. Ennek elõnye a nagy mûveletkoncentráció, a gépen a munkadarabok készre gyárthatók. A harmadik változatban mindkét fõorsó rendelkezik C-tengely hajtással és mindkét revolverfej forgó szerszámokat is hordoz. A baloldali fõorsóba fogott munkadarabot megmunkálás után a jobb oldali fõorsó veszi át a végmegmunkálás céljára, miközben a fõorsók szinkron fordulattal járnak. Az alapanyag rúd.
MC-403 Háromorsós megmunkáló központ
9. ábra MC-403 Háromorsós megmunkáló központ (SZIMFI)
24
A SZIMFI és a Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke közös fejlesztésének sikergépe a háromorsós fúró-maró megmunkáló központ (9. ábra). A gépen különbözõ sorozatnagyságokban, gazdaságosan és termelékenyen acél, öntöttvas és könnyûfém anyagú, fedélszerû alkatrészek megmunkálhatók meg.
A gép fõ egységei Alapgép, amely az ágytól számítva három egymásra épülõ szánnal került kialakításra, sorrendben x, z, és y irányban mozgó szánokkal, tehát a gép tisztán szerszámmozgatású. Ilyen felépítésû gépeket a kis és nagy méretû alkatrészek megmunkálásánál alkalmaznak, legtöbbször egyorsós kivitelben. A kialakítás, bár nem osztott mozgású, számos más elõnnyel és célszerûséggel bír. A hasábpaletta rendszer 2 db. négyoldalas hasábpalettával rendelkezik, az egyikre felfogott 4x3=12 munkadarabon hármasával folyik a megmunkálás, míg a másikon, a munkatéren kívül a munkadarabok cseréjét végzik. A szerszámtár- és cserélõ hengeres és 12 pozíciós. A cserepozícióba forgatott kazetta 2x3 szerszám fogadására alkalmas, a tár összesen 72 db szerszámot tartalmaz.
NC horizont erõfolyama és deformációi A szerszámgép várható statikus pontosságát a szerszám és a munkadarab között megmunkáláskor keletkezõ erõk által elõidézett deformációk alapján lehet meghatározni. Az egyes elemek és egységek kapcsolódási helyei, (c=1/s1+1/s2+s3+…mm/N) sorba és (c=1/(s4+s5)+…) párhuzamosan kapcsolt rugóknak tekinthetõk, ami alapján az erdõ rúgóállandó (cö) meghatározható, és amibõl az adódik, hogy a rugóállandó eredõ értéke kisebb, mint az egyes összetevõk egyszerû összege. A deformáció szempontjából gyengébb helyek a részegységek kapcsolódásainál találhatók.
5.2 EGYSÉGEKRE, ELEMEKRE BONTÁS A gépek, szerkezetek sok, vagy kevés elemre bontása mindig mérlegelés tárgya. Kevés elem és csatlakozó bázis esetén a gép merevsége nõ, ugyanakkor a család elv, a rugalmasság sérül, mert csak igen kis számú változat építhetõ. Sok elemre
25
bontás a merevséget csökkenti, ugyanakkor nagyszámú változat képezhetõ, ami a piaci kínálatot növeli. Az optimális megoldást a két szélsõség között mérlegeléssel kell kialakítani. Esztergagép revolverfejének szerszámbefogó rendszere A 10. ábra esztergagép revolverfej szerszámozására példa. Látható, hogy a merevség és a modularitás érdekében kompromisszumos a megoldás, amely szinte minden szerszámozási rendszerre jellemzõ. A kialakítás jól szolgálja a különféle szerszámok alaptartón keresztüli befogását a revolverfejbe. A HSK, rövidkúpos befogó ma igen elterjedt a különbözõ géptípusokon, ami jól egészíti ki a többi, már jól bevált szabványosított befogást. A szerszámok a revolverfejben mind a kúpjukon, mind a rá merõleges homlokfelületen felfekszenek. A megoldás látszatra túlhatározott, amit a kúpok rugalmas deformációja old fel, és amit a kúphéj vastagsági méretei mellett a szigorú mérettûrések tesznek lehetõvé.
26
10. ábra Esztergagép revolverfejének szerszámbefogó rendszere (HITACHI SEIKI)
27
5.3 RÉSZEGYSÉGEK
Tartóelemek, bázisok Esztergaágy bázisfelületeinek (vezetékeinek) megmunkálása
11. ábra Esztergaágy bázisfelületeinek (vezetékeinek) megmunkálása
Az esztergaágy alapszánon kialakított felfogó vezeték bázisfelületet kismértékû domborítással készítik, hogy a szánok ráépítéskor ne a széleken feküdjenek fel. Az ágyvezeték köszörüléséhez az ágyat homorúra feszítik elõ a várható legnagyobb terhelés mértékének megfelelõ erõvel (11. ábra). Megmunkálás és az elõfeszítés megszûnte után a vezeték kismértékben domború, és csak a legnagyobb terhelésnél (szánok súlya és a forgácsolóerõ együttesen) lesz sík. A példa a megmunkálási hibák tudatos alkalmazását szemlélteti, amelynek egy fontos alkalmazási területe például a fogaskerekek hordképlokalizálása.
28
Helyes bázismegválasztás a fõorsó és a szegnyereg egytengelyûségének biztosítására
12. ábra Helyes bázismegválasztás a fõorsó és a szegnyereg egytengelyûségének biztosítására (EPA 320, SZIM) Az esztergagép fõorsó házának és a szegnyereg öntvény felfogó vezetéknek azonos ágy-bázisfelületre építése a fõorsó és a szegnyereg tengelyvonalainak egytengelyûségét biztosítja, ami a tengelyszerû munkadarabok megmunkálásakor alapvetõ igény (12. ábra). A megoldás széles körben alkalmazott a bázismegválasztási hibák elkerülésére. Az EPA 320 esztergagép fenti megoldása egy esztergagép család egyik tagja.
Kétszabadságfokú mozgás hengeres bázisfelülete A kétszabadságfokú, haladó és forgó mozgást megvalósító elem vezetéséhez elegendõ egy hengeres felületpár kapcsolódása (13. ábra). A hengeres felületek (tengely és furat) elõállításához ugyanezeket a mozgásokat használják a munkadarab és a szerszám között. A megoldás elõnye az is, hogy a hengeres felületek elõállításának költségei alacsonyak, és illesztésük nagy pontossággal lehetséges, mivel legtöbbször csak az átmérõkre kell figyelni. A megoldási elvet, ugyan egymásba csapágyazott hüvely és tengely kivitelben, alkalmazzák fúrógépek, horizontok, vízszintes, nagyméretû NC fúró-maró megmunkáló központok fõorsóinál.
29
13. ábra Kétszabadságfokú mozgás hengeres bázisfelülete
Bázisfelületek egymáshoz viszonyított helyzetei, ferde bázisok
A bázisfelületek leggyakrabban párhuzamosak, vagy merõlegesek egymásra, ami a megmunkálások szempontjából elõnyös. A talajhoz, vagy egymáshoz képest derékszögtõl eltérõ szög alatt elhelyezkedõ bázisok többféleképpen is kialakíthatók. Példák az esztergagépek, de akár a fúró-maró gépek körébõl is hozhatók, amikor a ferde bázist közvetlenül a tartóelemen, vagy a tartóelemre épített közdarabon alakítják ki (14. ábra). A ferde bázissíkok alkalmazásának elõnyei: például a forgács gravitációs eltávolítása esztergáknál, megfelelõ erõfolyam fúró-maró gépeknél.
14. ábra Bázisfelületek egymáshoz viszonyított helyzetei, ferde bázisok
30
45°-os tengelyhelyzet a függõleges és vízszintes irányok váltására
15. ábra 45°-os tengelyhelyzet a függõleges és vízszintes irányok váltására (DECKEL MAHO)
31
A ferde bázisfelület alkalmazásának egyik tipikus alkalmazását a 90°-os elfordításoknál találjuk. A 90° közepén 45°-nál elhelyezett forgási bázis körüli elforgatással (billentéssel) kedvezõen oldható meg a vízszintes és függõleges tengelyhelyzetek váltása (15. ábra), vagy a vízszintes síkban egymásra merõleges irányok váltása. Példaként hozhatók a fúró-maró gépek ötoldalas megmunkálását biztosító diszkrét és NC fõorsófej mozgatások, vagy szerszámcserélõ manipulátorok. A 15. ábra felsõ sorának baloldali képe a DECKEL MAHO cég DMUP/FD hi-dyn típusú, függõleges-vízszintes fõorsójú 5-tengelyes (x, z egymásra épülõ lineáris és azokra épülõ A forgó szánoknál történõ szerszámmozgatás, és y, B egymásra épülõ lineáris és forgó szánokkal történõ munkadarab mozgatás) egyetemes marógépet szemlélteti. A 45°-os szöghelyzetû A forgástengelyû mozgás a szerszám függõleges és vízszintes helyzete között NC mozgatást valósítja meg. A 15. ábra felsõ sorának jobboldali képe a DECKEL MAHO cég DMU50 eVolution típusú, függõleges fõorsójú 5-tengelyes (x, y, z egymásra épülõ lineáris szánokkal történõ szerszámmozgatás és A, B egymásra épülõ NC körasztalokkal történõ munkadarab mozgatás) egyetemes marógépet szemlélteti. A 45°-os szöghelyzetû B forgástengely a munkadarab függõleges és vízszintes helyzetek közötti NC mozgatását végzi. Minkét gépnél a szerszámok befogása HSK rövidkúpos (10. ábra), a fordulatszámok maximális értéke 10000, 18000, 30000 1/min. Az alsó ábrasor a MAHO vízszintes fõorsójú gépének szerszámcserélõjének lépéseit mutatja. A 45°-os forgástengelyû manipulátor a vízszintes orsóba fogott szerszámmal a szerszámtár függõleges tengelyû szerszáma között végez cserét, amelynek lépései : tár keres – csere helyzetbe fut vissza – manipulátor a használt és új szerszámot fog – szerszámrögzítés old – manipulátor vízszintesen elõre fut – manipulátor 90°-ot fordul – manipulátor hátra fut – szerszámok rögzítése – manipulátor old – fõorsó megmunkálásra áll – tár keres.
Hajlító, csavaró nyomatékok elkerülése, egyenszilárdságú alak A szánvezetéket terhelõ erõk lehetõleg a vezetékek középsíkjában legyenek. A 16. ábra egy sugárfúrógép szárnyának keresztmetszetében mutatja, hogy a sugárirányban mozgó szán súlyvonala a csúszóvezeték felsõ felületén megy át. Nagy tömegek (súlyok) változó karon való elhelyezkedésénél a tartót egyenszilárdságúra képezik ki, aminek elõnye az anyagfelhasználás csökkentése. Ilyen például a sugárfúrógép konzol kialakítása.
32
16. ábra Hajlító, csavaró nyomatékok elkerülése, egyenszilárdságú alak
Orsó középvonal és vezetéksík egymáshoz viszonyított helyzetei.
17. ábra Orsó középvonal és vezetéksík egymáshoz viszonyított helyzetei.
33
18. ábra Szánmozgatás (EPA 320) A szánt mozgató orsó-anya hajtás középvonala lehetõleg a szánvezeték középsíkjához minél közelebb essen. Ekkor az elõtoló- és gyorsítóerõkbõl származó billentõ nyomaték a vezetéken kicsi (17. ábra). A 18. ábra szerinti megoldásban láthatók még az x irányú csúszó szánvezeték acél és öntött-mûanyag párosítású vezetékmegoldása és hézagbeállítása, a golyósorsóanya pár tengelyvonalának helyzete a szánvezeték síkjához képest, az x keresztszán és a z hosszán helyes öntvény kialakítása (eltolt bordázat), az x szánt mozgató golyósorsóra fogazott szíjjal hajtó motor elhelyezése (jobb oldalt) és a z irányú szánt mozgató golyósorsó-anya pár anya beépítése.
34
Sztochasztikus bázisfelületek
19. ábra Sztochasztikus bázisfelületek Gépjármû öntött hajtókarok siklócsapágyazásának kétfelé osztására a törés mûveletét alkalmazzák. Összeszereléskor a tört felületek pontosan illeszkednek és csavarkötéssel létrehozható a zárt csapágyház (19. ábra).
Ferde síkú öntött esztergaágyak kialakítása A szürkeöntvénybõl készült esztergaágy öntési mag nélkül és annak bennhagyásával készülhet. A 20. ábra baloldali megoldásában a felsõ rész megoldása kedvezõtlen, mivel nagy áttörések kellenek az öntõmag eltávolításához, ami egyben költséges is. A jobboldali megoldásban a zárt térben hagyott öntõmag nem zavarja a szerkezet mûködését, megmunkálást nem érint, ugyanakkor javítja a merevséget és rezgéscsillapítási tulajdonságokat. Az ágy vagy a talajhoz rögzített, vagy rezgéscsillapító talpakra szerelt. Az öntött tartóelemek elõállítása megfelelõ sorozatnagyságnál és tartóelem méreteknél gazdaságosabb, mint a hegesztetteké, és akár 35-40 %-a lehet a hegesztett szerkezet elõállítási költségének. Ugyanakkor az öntött szerkezetek, a nagyobb falvastagságok miatt, nehezebbek. A szürke öntvények ötvözetlenek, vagy ötvözöttek (Mechanite) és általában lemezgrafitosak.
35
20. ábra Ferde síkú öntött esztergaágyak kialakítása (Ambos szerint) Termoszimmetrikus, zárt bordázató keretállvány kialakítás
21. ábra Termoszimmetrikus, zárt bordázató keretállvány kialakítás (HITACHI SEIKI)
36
A 21. ábra egy vízszintes fõorsójú fúró-maró megmunkáló központ szimmetrikus keretállvány zárt bordázatának kialakítására mutat példát. A zárt bordázatú állványok merevsége jóval nagyobb, mint a nyitott bordázatúé és a termoszimmetria szempontjából is kedvezõ. A motor által termelt hõ kényszer elvezetésérõl célszerû külön gondoskodni.
Nyomásálló öntvény helyes és helytelen kialakítása
A 22. ábra öntvényrajzán a feltüntetett számozásnak megfelelõen követjük végig a helytelen (baloldali oszlop) és helyes (jobboldali oszlop) öntvénykialakítást.
Sorsz. 1. 2. 3.
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Helytelen
Helyes
Az igénybevétel húzófeszültséget ébreszt a falban. Kis lekerekítés repedésveszélyt okoz. Nagy anyagvastagság szívódásveszéllyel (üregképzõdéssel) jár.
Az igénybevétel nyomófeszültséget ébreszt a falban (helyes alak) Megfelelõ lekerekítéssel a repedésveszély elkerülhetõ Egyenletes falvastagság anyagtakarékos és elkerülhetõ a szívódás (üregképzõdés). Szerszámkifutásnak nincs hely. Szerszámkifutás öntéssel biztosított Kedvezõtlen bordakialakítás húzó Kedvezõ bordakialakítás húzó igénybevételhez. igénybevételhez. Formázás és megmunkálás számá- Formázás és megmunkálás számára ra helytelen kialakítás. helyes kialakítás. Bordák találkozásában anyaghal- Bordák találkozásában nincs mozódás. anyaghalmozódás Falak hegyesszög alatti találkozá- Falak helyes találkozásánál nincs sánál anyaghalmozódás. anyaghalmozódás. Az igénybevétel a bordában húzó- Az igénybevétel a bordában nyofeszültséget ébreszt. mófeszültséget ébreszt. Fúrás irányára a ferde felület ked- Fúrás irányára a merõleges felület vezõtlen. kedvezõ. Keresztezõdõ bordáknál anyagAnyaghalmozódás kiküszöbölése a halmozódás. bordák eltolásával. Anyaghalmozódás, feleslegesen Anyaghalmozódás nincs, anyagtahosszú furatmegmunkálás. karékos, furatmegmunkálás hossza kedvezõ.
37
22. ábra Nyomásálló öntvény helyes és helytelen kialakítása
38
Öntött és hegesztett sajtológép állványok kialakítási példái
23. ábra Öntött és hegesztett sajtológép állványok kialakítási példái (Kieserling) Egyedi- és kissorozatgyártásban, illetve nagy szerkezeti méreteknél hegesztett szerkezeteket készítenek a hegesztési elõírások szigorú betartása mellett. Hibrid szerkezeteknél szerkezeti acélt és acélöntvényt kombinálnak. Ahol lehet, hajlításokat célszerû alkalmazni. A 23. ábra jobb oldalán egyetemes sajtológép öntött állványa (Kieserling), bal oldalán sorjázó sajtó hegesztett (Kieserling) állványa látható. A kritikus igénybevételi hely a C-állvány nyakrésze, ahol jelentõs húzó feszültségek lépnek fel, amit a falvastagságok növelésével lehet csökkenteni. A 24. ábra szerinti hajtómûház hegesztett és öntött kivitelénél jól követhetõk a kialakítási elvek. A hegesztett szerkezetek feszültségmentesítõ hõkezelésérõl minden esetben gondoskodni kell. Precízebb és pontos szerkezeteknél a hegesztés és a nagyoló megmunkálások után is hõkezelés szükséges.
39
Hegesztett és öntött hajtómûház kialakítás
24. ábra Hegesztett és öntött hajtómûház kialakítás
Szelepház öntési ráhagyásainak tervezése Az öntöttvas anyagú szelepház anyagszabványait és ajánlásait figyelembe véve történik a megmunkálási ráhagyások meghatározása (25. ábra). A megmunkálásra kerülõ felületek tömítõ felületek. Öntéskor az öntvény legfelsõ felületeinek ráhagyását mintegy 50 %-kal növelni kell. A ráhagyások nagyságát befolyásolja az öntés anyaga, módja, a darab méretei, a megmunkálás módja és a megmunkáló berendezés típusa is. Célgépi megmunkáláskor a javasolt ráhagyás értékeket növelni nem kell. A megmunkálási ráhagyások tervezése hegesztett szerkezeteknél is alapos megfontolásokat igényel.
25. ábra Szelepház öntési ráhagyásainak tervezése
40
6
ESETTANULMÁNYOK
A következõkben bemutatott példákban jó és kevésbé jó megoldásokat mutatunk be. A kevésbé jó megoldások nem megvalósított konstrukciók.
5.2.
FÕHAJTÓMÛVEK
Fokozatos fõhajtómû elsõ, kétfokozatú elemi hajtómû egység részlete A 26. ábra szerinti hajtómû jobb oldalán a motor felfogás csavarozás felsõ csavarjai alatt a rugós alátétek ábrázolása CAD tükrözés miatt hibás. A motorperem külsõ mérete megkérdõjelezhetõ. A motort tartó fedél szélessége túlzott. A rugalmas tengelykapcsoló elemeinek axiális irányú megfogására a hernyócsavarok helyett távtartók javasolhatók. A hajtómû elsõ, behajtó tengelyének kialakítása több hiányossággal is bír, megfelelõ lépcsõzéssel a megmunkálási bázisok jól kialakíthatók. A behajtó oldalnál a nemez tömítés helyett fémházas tömítõgyûrût kell alkalmazni. A tömítõ fedél után a tengelyen lévõ rögzítõ gyûrû beszúrásához baloldalon kissé nagyobb axiális váll-méretet kell biztosítani. A baloldali szerelt elemek megfogása (szerelt váll) helyes, de a csapágy és a fogaskerék illesztéséhez kialakított tengelyátmérõk és az illesztések nem egyértelmûek (látszólag azonos tengelyátmérõn történik az illesztés). Ugyan ez érvényes a jobb oldalon is. A második tengely jobb oldalán ez a probléma még halmozódik is a csapágy – fogaskerék - csapágy illesztésekor. A jobb oldali tengelyvég menetes része indokolatlanul hosszú. A csapágyanya biztosító-lemezének a tengelyen készített horony rövid. A csapágyfészkek felöntésének méretei túlzottak az öntvény mindkét oldalán. A fedél központosító peremének távtartó gyûrûvel való helyettesítése gazdaságos megoldás nagy axiális peremhosszaknál. A fedél házban való központosítása a fedél kihúzását segítõ csavarok számára szükséges menetek elkészítését (2 db) igé-
41
nyelné. Az ovális kialakítású reteszek helyett, a késõbbi szerkezeti részekre is gondolva, célszerû egyszerû hasáb alakú reteszeket alkalmazni, esetenként a reteszhornyot meghosszabbítani. A tengelyek kétoldali csapágyazása váltott, amit semmi sem indokol. A vállak kialakítása körülményes, célszerûbb átmenõ furatok alkalmazása és a tengelyek axiális helyzetének biztosítása keresztmegfogással a fedeleken és csapágyakon keresztül (27. ábra).
26. ábra Fokozatos fõhajtómû elsõ, kétfokozatú elemi hajtómû egység részlete
Fokozatnélküli elektromechanikus fõhajtómû négyfokozatú hajtómûvének részlete A motor a felsõ tengely jobb oldalára hajt be. A négy fordulatfokozatot két darab sorba kapcsolt kétfokozatú elemi hajtómû állítja elõ. A fordulatfokozatok és ez által a fokozatnélküli motor fordulatszám tartomány kapcsolása tolótömbös, a tolótömböket a hajtás álló helyzetében hidraulikus/pneumatikus hengerek váltják át. A nyomaték átvitelt és az axiális eltolást bordástengely-agy kötés teszi lehetõvé. A fogaskerekek mind hajtás közvetítõ, mind tengelykapcsoló szerepet ellátnak (funkció-összevonás), a fogazatok oldalai a kapcsolás irányából ferdék és legömbölyítettek. A kis fogaskerék átmérõ miatt az elsõ tengelyre épített tolótömbnél a fogaskerekeket zsugorkötés kapcsolja össze. A tengely csapágyazása két mélyhornyú golyós csapággyal történt, a tengely axiális elmozdulását a fedelek ke-
42
resztmegfogással gátolják meg. Jobboldalon a fémházas tömítõgyûrû elhelyezése és ábrázolása hibás. A tengelyek házban történõ csapágyazásához az átmenõ furatok kedvezõek. A csapágyszemek felöntésének kialakítása e metszeti rajzon nem látszik. Az öntvény valóságos falvastagsága kisebb, a metszeti rajzon a felöntésekkel közös méret látszik. A fedél felfogó csavarok számára készített furatok átmenõk, a gyártási költségek növekedését ellensúlyozza, hogy nem kell zsákfuratokba menetet készíteni. A második tengelyen a fogaskerék és a tengely közeli átmérõ méretei miatt fogazott tengelyt kel kialakítani. A hajtómû szélességi méreteinek csökkentésére a két részhajtómû között közös fogaskerekes hajtás található, amelyet a tolótömbök szaggatott vonalakkal megrajzolt kapcsolási helyzete mutat. A harmadik bordástengelyen szerelt váll kialakítás látható. A nagy fogerõk miatt, a baloldali tengelyvég csapágyazását kétsoros ferdehatásvonalú csapággyal oldották meg. A bordástengelyeknél hiányoznak a borda kifutás végét ábrázoló vonalak.
27. ábra Fokozatnélküli elektromechanikus fõhajtómû négyfokozatú hajtómûvének részlete
43
5.3.
FÕHAJTÓMÛVEK LÁBAZATI HAJTÓMÛVE
Fokozatnélküli elektromechanikus fõhajtómû kétfokozatú lábazati hajtómûve Az EPA 320 CNC esztergagép fõhajtómû megoldásban a kétfokozatú hajtómûegység a gép ágyának baloldali végére szerelt felfogó bakra épül. A fõorsó külön házban foglal helyet és a 60o-os dõlésszögû ferde ágy, a vezetékeknek és szegnyeregnek is bázisul szolgáló síkjára szerelt. A két fordulatfokozat kapcsolását hidraulikusan mûködtetett tolótömb végzi. A tolótömb fogaskerekeit polygonkötés egyesíti. A kapcsolt szélsõ helyzeteket érintésnélküli jeladók érzékeli, köztes helyzeteknél a fõmotor nem indítható. A tolótömb mozgatásánál a befeszülés elkerülésére külön megvezetõ rudat alkalmaznak. A Poly-V szíjhajtás nagy radiális erõinek felvételére beálló görgõscsapágyak szolgálnak mindkét tengelyen, amelyek a radiális megtámasztás mellett az axiális megfogást is biztosítják. A túloldali mélyhornyú golyóscsapágyak csak radiális támasztásra szolgálnak. A második tengely fogazott. A ház furatainak áteresztése kedvezõ a megmunkálás és egytengelyûség szempontjából. A szíjtárcsák szélessége utal a hajtómû nyomatékerõsítésére, a kihajtó oldali szíjtárcsa és szíj szélessége jóval nagyobb. A szerelt szíjtárcsás megoldás egységesíti a tengelyhez kapcsolódó agyrész kialakítását, a nyomatékátvitelt belsõmenetes kúposszegek, majd reteszek oldják meg. A szíjfeszítés a baloldali szíjnál motorbillentéssel, a jobboldali szíjnál a hajtómûház függõleges állításával (az állítócsavar felül) történik. Az állítások után az állított egységeket rögzítik, a hajtómûházat négy csavarral. A fogaskerekek olajfürdõben futnak. A tengelyvégek felõli tömítéseket a fedelek O gyûrûi, illetve a ki- és behajtásnál szóró gyûrûs megoldás látja el. Funkció összevonás Szerkezeteknél számos esetben célszerû funkció összevonást alkalmazni. Ekkor egy mûködtetõ elemmel több funkció is létrehozható. A fokozatos és fokozatnélküli hajtómûvek jó példát szolgáltatnak ennek bemutatására. A fokozat nélkül állítható fordulatszámú motor a fokozatos hajtómûvek számos funkcióját egyesítik. A 4/4-es hajtású motor (ha a táplálás lehetõvé teszi) alkalmas mindkét irányú forgásra és fékezésre (nem kell fék és irányváltó), a hozzákapcsolt fokozatos hajtómû kis fokozatszámú (2,3,4 fokozat), továbbá a technológiai mûveletek közben nem kell leállni a fordulatok közti váltás miatt, ha a kapcsolt fokozaton belül a hajtó-
44
motor szabályozhatósága elegendõ a kívánt fordulatszám eléréséhez.
28. ábra Fokozatnélküli elektromechanikus fõhajtómû kétfokozatú lábazati hajtómûve (EPA 320)
5.4.
ELÕTOLÁSHAJTÁS
Szánmozgató golyósorsó-anya beépítés A szán golyósorsó-anya mozgatásának egy lehetséges megoldásban az orsó és a motor egytengelyû (koaxiális). A szán alapöntvénynél a bordázatok elhelyezése hiányzik, és a végeken feleslegesen magas kialakítású, ami a motorfelfogó öntvény tartóelemhez csavarozásának ábrázolási hiányosságával is összefügg (kitörés). A motorfelfogó öntvényen a rögzítõ csavarok alatt az alátétek felfekvõ felületei nincsenek megmunkálva, illetve ábrázolása nem látható. Az öntvények csatlakozó sík bázisfelületeinek kialakítása, az öntvény fedélen való központosítása
45
helyes. A mozgatott szán ábrázolása sematikus. A motor központosításának és rögzítõ csavarozásának ábrázolása nem egyértelmû. Helyes a tengelykapcsoló típusának megválasztása és a szerelési nyílás elhelyezése a tengelykapcsoló tengelyhez rögzítését szolgáló csavarok meghúzásához, illetve oldásához. A golyósanyának a szán közepén való elhelyezése túlzottan hosszú golyósorsót igényel, ami a szán jobboldali végénél történõ elhelyezéssel kiküszöbölhetõ. Az orsó középvonala a szánvezetékek síkjához közelebb vihetõ, és az anyán fellépõ axiális erõ billentõ hatása csökkenthetõ. Az orsó behajtó oldali axiális és radiális nyakcsapágyazásának baloldalán a tömítés megoldás hiányzik, a jobboldali megoldott. Az orsó baloldali végének radiális csapágyazása (mélyhornyú golyóscsapágy kétoldali tömítéssel) axiális elmozdulást lehetõvé tesz, a fedél központosításának ábrázolása túlhatározottságra utal. A fedél furatban való központosítása felesleges. A fedelet rögzítõ csavarok hossza túlzott (növeli a megmunkálási és beszerzési költségeket). A golyósanya és a mozgatott szánhoz rögzített tartóbak öszszeépítésénél axiális és radiális túlhatározottság látható, az anya központosító furat utáni furatot nagyobb átmérõre, átmenõre célszerû készíteni (rövid központosító furat, külsõ átmérõn nincs illesztés, a furatban lévõ váll megmunkálásának elkerülése). A tartóbak illesztésének, rögzítésének ábrázolása hiányzik, a tartóbak alsó felületének távolsága a tengelyhez képest csökkenthetõ.
29. ábra Szánmozgató golyósorsó-anya beépítés
46
Golyósorsó-anya szánmozgatás, vezetékrendszer A rövid löketû szán golyósorsós mozgatásánál az orsó baloldali végének radiális csapágyazása nem szükséges, mivel a hézagtalanított és elõfeszített orsó-anya pár maga is csapágyként viselkedik. Az orsó eleje axiális-radiális hengergörgõs csapágyazású. A szánelmozdulást közvetetten mérõ forgó impulzusadó az orsó baloldalához nagy torziós merevségû rugalmas tengelykapcsolón keresztül kapcsolódik, ami egyes megoldásokban az orsó jobboldali végén helyezkedik el. Az orsó jobboldali végén az axiális és radiális csapágyazást kétoldali tömítés védi a kenõanyag eltávozásától és a szennyezõdés bejutásától. Az orsó hajtását szervomotor fogazott szíjhajtáson keresztül végzi. A motor orsó alatti visszafordított elhelyezése a szerkezet axiális méreteit csökkenti. Az anya beépítése, rögzítése egyértelmû, jól megoldott. A szánok öntvénykialakítása minden követelményt kielégít. A különbözõ bázisfelületek és azok csatlakozásai helyes kialakításúak és világosan kivehetõk. A z irányú hibrid vezeték a vízszintes síkhoz képest 60 -kal döntött a valóságban, ami ezen az ábrán nem látható. A z irányt gördülõ „keskeny” vezetés határozza meg, a visszafogó elemek is gördülõk. A csúszóvezeték edzett, köszörült acélléc és öntött mûanyag párosítású. Hosszabb orsóknál az orsó végét radiálisan csapágyazni kell (ilyen a z tengelyt mozgató golyósorsó csapágyazása), további növekvõ hosszaknál pedig az anyát hajtva, utazó hajtást kell építeni.
30. ábra Golyósorsó-anya szánmozgatás, vezetékrendszer (EPA 320)
47
Felhasznált irodalom
1 2 3 4 [5] 6 7 [8] [9] 10 11 12 13 [14] 15 16 [17] [18] [19] [20]
Tajnafõi, J.: Mechanizmusok származtatáselméletének alapja és hatása a kreatív gondolkodásra, Doktori értekezés, Miskolc 1991 Tajnafõi, J.: Szerszámgéptervezés I. Kézirat, Tankönyvkiadó, Bp., 1973 Tajnafõi, J.: Szerszámgéptervezés II. Kézirat, Tankönyvkiadó, Bp. 1990 Kordoss, J.: Szerszámgépek II. Kézirat, Tankönyvkiadó Bp. 1967 Takács, Gy.: Szerszámgépek strukturális tervezése grafikus adatbázisokkal, PhD értekezés, Miskolc, 1997 Erdélyi, F.: Szerszámgépek automatizálása II. Kézirat Tankönyvkiadó. Bp., 1980 Bercsey, T.: Richter: Öntvényszerkesztés, Mûszaki Könyvkiadó Bp. 1975 Szombatfalvy, A.: Szerkezeti elemek tervezésének technológiai alpjai, Mûszaki Könyvkiadó Bp. 1981 Varga, F.: Öntészeti kézikönyv, Mûszaki Könyvkiadó, Bp. 1985 M. Weck: Werkzeugmaschinen-Fertigungssysteme, Band 2. VDI Verlag 1991. H. Mäkhelt: Mechanikus sajtológépek, Mûszaki Könyvkiadó, Bp. 1965 Ambos-Hartmann-Lichtenberg: Fertigungsgerechtes Gestalten von Gussstücken, Hoppenstedt Technik Tabellen Verlag 1992 M. I. Khashaba: Fertigungsgerechte Gestaltung von Bauteilen, Dissertation, Aachen, 1989 SZIM, Bp.: EPA-320 CNC eszergagép Gépkönyv Bp. 1988 Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.: Dokumentációk Suhner: Automation expert. Printed by Effingerhof AG. CH-5201 Brugy DECKEL MANO Gyártmány katalógusok Nr. L 816/27, PRO.D2270/0101d, PRO.D1786/0500d Hitachi Seiki Gyártmány katalógus HT 25S-E-02-1987 Mori Seiki Gyártmány katalógus
48
This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.
