Stirlingmotor. Delft, April 2013

Eindrapport Stirlingmotor

Opdrachtgever:

Haagse Hogeschool

Projectgroep:

WH19.B1

Delft, April 2013

Eindrapport Stirlingmotor Groep Datum Plaats Versie Leden

WH19.B1 5 april 2013 Haagse Hogeschool, Delft 1 Matthijs Brouwer 12032530 Pieter Broersen 12078581 Bas Bruins 11106085 Paul van der Burgh 11116900 Dennis Nelemaat 12114677 Robert Neuteboom 12081957 Gerben Taanman 12044784

Project Stirlingmotor: Eindrapport

WH19.B1

Haagse Hogeschool 1

Inhoudsopgave 1

Inleiding ........................................................................................................................................... 4

Deel 1: Achtergrondinformatie en het prototype ................................................................................... 5 2

3

4

Geschiedenis en ontwikkeling van de stirlingmotor ....................................................................... 5 2.1

Geschiedenis............................................................................................................................ 5

2.2

De ontwikkeling van de stirlingmotor ..................................................................................... 6

De werking van een stirlingmotor ................................................................................................... 7 3.1

De werking van de stirlingmotor en het pV-diagram .............................................................. 7

3.2

Het rendement van de stirlingmotor ...................................................................................... 9

Analyse van het prototype .............................................................................................................. 9 4.1

Kwantificering van het rendement.......................................................................................... 9

4.2

Sterkteberekeningen .............................................................................................................. 9

4.3

Technische tekeningen van het prototype............................................................................ 12

Part 2: Concept for mass production .................................................................................................... 39 5

6

Redesign of the prototype............................................................................................................. 39 5.1

Morphological overview ........................................................................................................ 39

5.2

Concepts ................................................................................................................................ 39

5.3

Kesselring diagram ................................................................................................................ 39

5.4

Production machines ............................................................................................................. 40

Analysis of the cost of production ................................................................................................. 41 6.1

Weight determination .......................................................................................................... 41

6.2

Costs per kilogram of material .............................................................................................. 42

6.3

Calculation of material costs ................................................................................................. 42

6.4

Estimation of machine costs ................................................................................................. 42

6.5

Estimation of staff costs ........................................................................................................ 43

6.6

Calculating the selling price ................................................................................................... 43

7

Quality Management..................................................................................................................... 44

8

Recommendation Stirling Engine .................................................................................................. 44

9

Production planning and blueprints by part ................................................................................. 46 9.1

Cylinder plate ........................................................................................................................ 46

9.2

Cooling Cylinder..................................................................................................................... 48

9.3

Cylinder Connecting Piece ..................................................................................................... 50

9.4

Cylinder head......................................................................................................................... 52

9.5

Cooling Cylinder..................................................................................................................... 54


WH19.B1

Haagse Hogeschool 2

9.6

Displacer Piston Conductor ................................................................................................... 56

9.7

Displacer piston ..................................................................................................................... 58

9.8

Displacer Piston Plug ............................................................................................................. 60

9.9

Displacer piston rod............................................................................................................... 62

9.10

Work Cylinder ........................................................................................................................ 64

9.11

Work piston ........................................................................................................................... 66

9.12

Piston rod .............................................................................................................................. 68

9.13

Connecting Rod ..................................................................................................................... 70

914

Flywheel................................................................................................................................. 72

9.15

Clevis...................................................................................................................................... 75

9.16

Flywheel axis.......................................................................................................................... 77

9.17

Crank deluxe .......................................................................................................................... 79

9.18

Crank Plate ............................................................................................................................ 81

9.19

Flywheel Standard ................................................................................................................. 83

9.20

Support plate ......................................................................................................................... 85

9.21

Clevis rod ............................................................................................................................... 87

9.22

Connecting rod pin ................................................................................................................ 89

Appendix 1: Brief design........................................................................................................................ 91 Appendix 2: Morphological overview ................................................................................................... 92 Appendix 3: Concepts ............................................................................................................................ 93 Appendix 4: Kesselring tables................................................................................................................ 94 Appendix 5: Production Machines ........................................................................................................ 96 Appendix 6: User Manual ...................................................................................................................... 97 Bijlage 7: Werkvoorbereiding en werkbladen van de productie van het prototype .......................... 111


WH19.B1

Haagse Hogeschool 3

1

Inleiding

Dit rapport is gemaakt in opdracht van een bedrijf dat gespecialiseerd is in fijnmechanica en de productie van instrumenten. De opdracht is het ontwikkelen en het gereed maken van een schaalmodel stirlingmotor voor serieproductie van circa 1000 stuks per jaar. Het rapport is in twee delen verdeeld. In het eerste deel is informatie te vinden over de geschiedenis, de ontwikkeling en de werking van de stirlingmotor. In dit deel wordt ook de uitwerking van het prototype behandeld. Dit wordt gedaan aan de hand van een pV-diagram en afleiding van het energetisch rendement van de stirlingmotor. Ook wordt dit gedaan door aandacht te besteden aan interne krachten van specifieke onderdelen. Voor het gereedmaken van de stirlingmotor voor serieproductie is ook een prototype gemaakt. In het eerste deel zijn de technische tekeningen conform de geldende NEN-normen te vinden. In deel twee van dit rapport zal de aandacht uitgaan naar het serieproduct van de stirlingmotor. In verband met een mogelijke internationale aanbesteding zal dit deel in het Engels zijn. In dit deel worden aanpassingen gemotiveerd die gedaan zijn ten opzichte van het prototype. Ook worden de gebruikte materialen toegelicht. In dit deel zijn ook de aangepaste technische tekeningen en de productiemethoden te vinden. Daarnaast behandelt dit deel de kwaliteitscontrole en de kostencalculatie voor het bouwpakket. In de bijlage van dit rapport zijn de werkvoorbereidingen en de werkbladen van de productie van het prototype te vinden. Ook zijn de concepten, het definitief concept en de keuzeverantwoording van het serieproduct te vinden als bijlage. Daarnaast is er een bijlage waarin een toepassing van het schaalmodel van de stirlingmotor wordt behandeld. Ook een Engelstalige montage- en gebruikershandleiding is als bijlage te vinden.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 4

Deel 1: Achtergrondinformatie en het prototype

2

Geschiedenis en ontwikkeling van de stirlingmotor

In dit hoofdstuk is achtergrondinformatie te vinden over de geschiedenis en de ontwikkeling van de stirlingmotor.

2.1

Geschiedenis

De stirlingmotor is uitgevonden door Robert Stirling en James Stirling in 1816. Het was een motor die werkte op het principe van expanderende hete en inploderende koude lucht. Robert noemde deze uitvinding de luchtmotor. Hun vriend Fleeming Jenkin stelde voor om deze motor de stirlingmotor te noemen. Deze naam werd echter niet veel gebruikt. In plaats daarvan werd de naam luchtmotor of heteluchtmotor gebruikt. De stirlingmotor is anders dan de andere heteluchtmotoren uit zijn tijd. Een van de belangrijkste verbeterpunten vergeleken met andere motoren uit die tijd was dat de toen veel gebruikte stoommachine een boiler had die regelmatig explodeerde. De stirlingmotor had dit probleem niet. Materialen uit die tijd konden niet goed tegen hoge temperaturen. De levensduur destijds van een stirlingmotor was gemiddeld één tot twee jaar. Dit was voornamelijk doordat eigenaren de productiviteit wilden opvoeren en de motoren zoveel verhitten dat ze begonnen te smelten. Om die reden werden de stirlingmotors daarna meestal vervangen door gevaarlijkere, maar productievere motoren. Aan het eind van de 19e eeuw werden stoommachines steeds veiliger en werden stirlingmotors alleen nog gebruikt voor taken waar weinig kracht voor nodig was en veiligheid was vereist. De grote doorbraak van de stirlingmotor kwam in 1930. Philips begon draagbare radio’s te produceren en omdat er nog geen batterijen waren werd er gezocht naar een mechanische aandrijving. De stirlingmotor was de beste omdat hij relatief weinig geluid maakte en je bijna alles kon gebruiken om de machine aan te drijven, zoals lampolie, wat in die tijd erg goedkoop was. Tot 1951 was de populariteit van de stirlingmotor hoog. Maar de radio’s hadden steeds minder stroom nodig en batterijen begonnen het gebruik van de stirlingmotor overbodig te maken. Sindsdien worden stirlingmotoren alleen nog gebruikt in het onderwijs en voor hobby’s. Tot laat in de 20e eeuw zijn er nog vele pogingen gedaan om de stirlingmotor te gebruiken als relatief goedkope en milieuvriendelijke aandrijfmotor. Philips experimenteerde in 1970 bijvoorbeeld met het toepassen van een stirlingmotor in bussen. Dit experiment duurde niet lang door een significant gebrek aan vermogen van de motoren. Het principe van de motor wordt echter wel gebruikt om elektriciteit op te halen uit zonne-installaties, hoewel met de verbeteringen in zonnecellen de motor dit wellicht ook niet lang vol zal houden.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 5

Het principe van de stirlingmotor wordt tegenwoordig vooral gebruikt voor koelingen, dit omdat als verhitting beweging mogelijk maakt, het omgekeerde - afkoeling door beweging - ook mogelijk is. Dit omdat de beweging in dit proces de energie haalt uit het af te koelen object of systeem.

2.2

De ontwikkeling van de stirlingmotor

Qua ontwikkeling is de stirlingmotor wel wat veranderd over de jaren. Toen de stirlingmotor werd bedacht was het alleen een afgesloten buis met maak een zuiger. Niet veel later was bedacht dat het temperatuurverschil vergroot kon worden door het aanbrengen van koelribben aan het koude deel van de stirlingmotor. Als laatste werd de tweede zuiger toegevoegd. Hiermee werd het vermogen van de stirlingmotor zodanig verhoogd dat de motor nog zwaardere taken kon verrichten.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 6

3

De werking van een stirlingmotor

In dit hoofdstuk word achtergrondinformatie over de werking van de stirlingmotor behandelt. Dit word gedaan met aan de hand van het druk-volume diagram (pV-diagram). Ook komt het rendement van een stirlingmotor aan bod.

3.1

De werking van de stirlingmotor en het pV-diagram

Het type stirlingmotor dat hier wordt beschreven is een gamma stirlingmotor. Een gamma stirlingmotor heeft een enkele arbeidszuiger welke in dezelfde cilinder is geplaatst als de verdringerzuiger. De verdringerzuiger heeft een losse passing. Deze neemt geen kracht op van het uitzettende gas maar zorgt slechts voor de verplaatsing van het gas tussen de expansie- en de compressieruimte. Wanneer het gas naar het hete gedeelte van de cilinder wordt verplaatst zet het uit en drukt het de arbeidszuiger weg. Wanneer het gas naar de koude kant van de cilinder wordt verplaatst krimpt het gas weer in. Het momentum van de machine, welke wordt doorgegeven aan een vliegwiel, drukt de arbeidszuiger de andere kant op en perst het gas samen. De geïdealiseerde stirling cyclus bestaat uit vier thermodynamische processen die werken op het gas in de cilinder. Het pV-diagram Allereerst is er de isotherme expansie. Deze vind plaats bij nummer 1 in het pV-diagram. In de expansieruimte wordt er een constante hoge temperatuur gehandhaafd. Hier ondergaat het gas een bijna isotherme expantie door warmte op te nemen van de hittebron. Bij nummer 2 in het pV-diagram blijft het volume constant. Op deze plaats wordt de warmte onttrokken aan het gas. Het gas koelt hierdoor af en kan opnieuw worden gebruikt in de volgende cyclus. Figuur 1.1: Druk/volume-diagram Bij nummer 3 in het pV-diagram vindt isotherme compressie plaats. In de compressieruimte wordt een constante lagere temperatuur gehandhaafd. Hier ondergaat het gas een bijna isotherme compressie. Hierbij word de overgebleven hitte nog doorgegeven aan de koelribben. Tot slot bij nummer 4 in het PV-diagram blijft het volume weer gelijk. Hier wordt er weer warmte toegevoegd aan het gas. Het gas warmt hierdoor op en gaat opweg naar de expansieruimte, waar het vervolgens kan gaan uitzetten. [1][2][3]

Voetnoot1: Bron: T. Finkelstein; A.J. Organ (2001), Page 66 & 229 Voetnoot2: Bron A.J. Organ (1992), Chapter 3.1 - 3.2 Voetnoot 3: Bron: Finkelstein, T. Generalized Thermodynamic Analysis of Stirling Engines. Paper 118B, Society of Automotive Engineers, 1960.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 7

De zuigerstanden Hieronder staan de vier standen van het prototype van de stirlingmotor. Onder deze plaatjes staat de uitleg hierbij. De stappen komen overeen met de nummers in het pV-diagram op de volgende pagina.

Figuur 1.2: Stap 1.

Figuur 1.3: Stap 2

Stap 1: De arbeidszuiger beweegt naar rechts en zorgt voor een groter volume in de stirlingmotor. Door het grotere volume neemt de druk af.

Stap 2: De lucht komt langs de ventilatieringen en koelt af. Het volume blijft constant waardoor de druk afneemt.

Figuur 1.4: Stap 3

Stap 3: De arbeidszuiger beweegt naar links waardoor het volume kleiner wordt en de druk toeneemt.

Figuur 1.1: Stap 4

Stap 4: De lucht warmt op en zet uit. Doordat het volume gelijk blijft neemt de druk toe.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 8

3.2

Het rendement van de stirlingmotor

Om het thermisch rendement van een stirlingmotor te berekenen is de volgende formule van toepassing1:

𝜂 =1−

𝑇𝑙𝑎𝑎𝑔 ∙ 100% 𝑇ℎ𝑜𝑜𝑔

Hierbij is η het thermisch rendement in %. Thoog is de temperatuur van het cilinderkop in °K. Tlaag is de temperatuur van de werkcilinder in °K. Voetnoot 1: Bron: Colleges thermodynamica door de heer R. Meijs, februari 2013

4

Analyse van het prototype

In dit hoofdstuk wordt aandacht besteed aan de analyse van het prototype van de stirlingmotor. Aan bod komt het kwantificeren van het rendement, sterkteberekeningen en de technische tekeningen. Werkbladen en de werkvoorbereiding van het prototype zijn te vinden in Blijage3: Werkvoorbereiding en werkbladen productie prototype.

4.1

Kwantificering van het rendement

Bij een werkend prototype van de stirlingmotor is de temperatuur van de cilinderkop en de werkcilinder gemeten. Daaruit is gebleken dat de cilinderkop van een temperatuur bereikt van 523°K (250 °C) en de werkcilinder een temperatuur van 323°K (50°C). Hieruit volgt een theoretisch thermisch rendement van 38,2%:

𝜂 =1−

323 ∙ 100% = 38,2% 523

Dit is het rendement in een ideale omgeving. Bij de stirlingmotor zal er tussen de bewegende onderdelen ook wrijving zijn. Daardoor zal er bij de omzetting van de chemische energie naar kinetische energie een groot gedeelte van de energie verloren gaan. Daarnaast wordt niet alle warmte-energie van de warmtebron door de cilinderkop opgenomen. Het werkelijke rendement van de stirlingmotor zal dan ook lager zijn dan 38,2%.

4.2

Sterkteberekeningen

In de stirlingmotor zitten enkele onderdelen die op druk worden belast. Het is daarom belangrijk om de kracht te bepalen dat nodig is om deze onderdelen te doen knikken. De onderdelen die het zwaarst worden belast op druk zijn de drijfstang en de verdringerzuigerstang.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 9

Knikberekeningen drijfstang Voor de berekening van de knikkracht is eerst het traagheidsmoment van de drijfstand nodig: 𝐼=

𝐼=

1 𝑏 ∗ ℎ3 12

1 1 ∗ 5,24 ∗ 23 − ∗ 3 ∗ 23 12 12 𝐼 = 1,49 𝑚𝑚4

Figuur 3.1: Drijfstang Het traagheidsmoment van de drijfstang is gelijkt aan 1,49 𝑚𝑚4 . Vervolgens wordt de knikkracht bepaald: P=

P = knikkracht in Newton E = E-modulus van Messing 58: 10000 N*mm-2 I = traagheidsmoment: 1,49 𝑚𝑚4 L = lengte: 42,5 mm P=

π2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼 𝐿2

(𝜋 2 ∗ 100 ∗ 109 ∗ 1,493 ∗ 10−12 ) = 816 𝑁 (42,5 ∗ 10−3 )2

Hieruit blijkt dat de drijfstang gaat knikken als het belast wordt met een kracht van 816 N. Bij normaal gebruik van de stirlingmotor zal de drukbelasting veel lager zijn dan 816 N. De drijfstang is in deze vorm sterk genoeg voor de stirlingmotor.


WH19.B1

Haagse Hogeschool 10

Knikberekeningen verdringerzuiger stang Voor de berekening van de verdringerzuigerstang is er uitgegaan van een solide ronde staaf van RVS 303 met een diameter van drie mm. RVS 303 heeft een Ewaarde van 195 kN/mm2. Berekening van het traagheidsmoment: 1 𝐼 = 𝜋 ∗ 𝑟4 4

1 𝐼 = 𝜋 ∗ 0,00154 = 3,97 ∗ 10−12 𝑚4 4 Berekening van de knikkracht: P=

π2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼 𝑙2

𝜋 2 ∗ 195 ∗ 109 ∗ 3,97 ∗ 10−12 = 1,47 𝑘𝑁 0,0722 Hieruit blijkt dat de verdringerzuiger stang zal gaan knikken bij een belasting van 1,47 kN. P=

Fig 3.2: Verdringerzuiger stang


WH19.B1


4.3

Technische tekeningen van het prototype


WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1



WH19.B1


Part 2: Concept for mass production Deel 2: Concept voor het serieproduct

5

Redesign of the prototype

For a number of parts, we have selected a few options to modify the prototype to make it suitable for mass production. The goal is to realise the best combination of produce ability and suitability to users. To reach this goal, an morphological overview (see appendix 2) has been set up. This overview shows an selection of the options to each category. From the morphological overview every team member created his own concept . The concepts are listed is appendix 3. The created concepts are compared to each other by a Kesselring diagram. The demands from the design brief (appendix 1) are checked by the diagram. This diagram shows the best fit to the design brief .

5.1

Morphological overview

The prototype is already a possibility to mass produce. But there are always changes which can be made. Those changes should result in a benefit in at least one category. The categories are chosen by influence to an user- or production desires. All categories combined should give enough space to create a variety of concepts. The morphological overview is listed in appendix 2.

5.2

Concepts

As written in previous part, there is a variety of concepts. Each team member of the project group has to combine a range of options to create a concept. This is resulting in seven different concepts. Those concepts are listed in appendix 3.

5.3

Kesselring diagram

The seven chosen concepts are made up in the previous chapter. These concepts have to be compared to each other. All the concept are compared on production desires and user desires. By putting these desires along two axes, a diagram occurs that spread out an overview of the concepts. This diagram is also known as the Kesselring diagram. The centreline marks the ratio between production and user desires. The closer a concept is to this line, the more the concept is suitable to both desires. The best concept also needs to be close to the right upper corner. The concept closest to this corner fits best to most desires.


WH19.B1


To determine the production and user desires, we have set up some requirements (appendix 4). Each concept will receive points for fitting to the requirement. Each requirement has its own weighting factor to put the requirements in perspective. Counting all the point for each concept gives a total number of points. These points have been spread out in the Kesselring diagram below (figure 5.1).

Kesselring diagram 100,0% 90,0%

Bas

Production desires

80,0%

Dennis

70,0%

Gerben

60,0%

Matthijs

50,0%

Paul

40,0%

Pieter

30,0%

Robert

20,0% 10,0% 0,0% 0,0%

20,0%

40,0%

60,0%

80,0%

100,0%

User desires

Figure 5.1 According to the Kesselring diagram (figure 5.1) the concept of Gerben seems the best fit to the desires.

5.4

Production machines

During the production of the prototype the parts are evaluated. Most changed parts are designed to create in one machine. An overview of the used machines per part is listed in appendix 5. This decision is made to create the parts in CNC machines to reduce the amount of employees. By reducing the amount of employees the biggest costs are massively reduced as describe in chapter 8: Analysis of the cost of production costs:.


WH19.B1


6

Analysis of the cost of production

The making of a product comes with costs. A significant proportion of these are the costs of production. These will here be analyzed. First we look at the material costs.

6.1

Weight determination

For the determination of the material costs, the weight of the material is required. We have determined this by letting Autodesk Inventor calculate it form our assembly. Below is a table of the elements with their corresponding number, material and weight. Amount Part

Material

Weight in kg

1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Stainless steel Brass Aluminum Stainless steel Brass Stainless steel Stainless steel Copper alloy Copper alloy Brass Brass Oak Aluminum Brass Aluminum Brass Aluminum Aluminum Brass Brass Aluminum Stainless steel

0,003 0,085 0,096 0,043 0,005 0,002 0,001 0,059 0,026 0,005 0,013 0,220 0,022 0,005 0,014 0,006 0,007 0,001 0,140 0,051 0,006 0,001

Flywheel axis Cylinder head Cylinder plate Cylinder spacer Drive shaft Drive shaft rod Gaffelstaaf Cooling cylinder Cooling rib Krukplaat Krukwang deluxe Bottom plate Flywheel support Verbindingsgaffel Displacement piston Displacement piston guide Displacement piston plug Displacement piston rod Flywheel Working cylinder Working piston Piston pin


WH19.B1


6.2

Costs per kilogram of material

Next, it is necessary to determine the price per kilogram of material. To do this we used different sources and have processed it in the following data table. Material Stainless steel 303 Brass 58 Aluminum 6061 Copper alloy Oak

6.3

Melting temperature in degrees Kelvin 1680

Density (kg/m3) 8000

E-Modulus (GPa) 190

Costs per kg in euros 6,50

Heat conductivity (W/m/K) 16

1170 933

8400 2700

100 70

2.25 2

120 237

1357 425

8960 900

124 5

6.74 0,50

401 0,2

Calculation of material costs

With a simple calculation the price of the material can now be calculated. For this, first the weight of each material is added together and then multiplied by the cost thereof. Aluminum 6061: 0.168 kg x 2.00 = € 0.34 Brass 58: 0.396 kg x 2.25 = € 0.89 Stainless steel 303: 0.050 kg x 6.50 = € 0.33 Copper alloy: 0.189 kg x 6.74 = € 1.27 Subtotal: € 2.83 Oak: 0.220 kg x 0.50 = € 0.11 Given that all of the parts except the bottom plate are mostly manufactured by means of conventional cutting there is a considerable loss of material which quickly rises to 50% to 60%. Thus, a factor of two is used to calculate the price: 2.83 x 2 + 0.11 = € 5.77

6.4

Estimation of machine costs

In addition to the material costs, there are also costs associated with the machines. Think of energy, the wearing of chisels and cutters, maintenance and depreciation costs. As a rough estimate, it is assumed that the machines concerned deliver a power of 1.5 kW. The production time of a stirling engine will take approximately two hours. This relates to an energy consumption of three kWh. With a price of € 0.22 per kWh, this represents energy cost of € 0.66. The chisels we use cost about € 40 each. These have four sharp points. Each point can be used for about 500 hours, so a chisel must be replaced after 2000 hours. This brings the cost per hour for use of chisels to € 0.02 (40/2000).This relates to €0,04 per stirling engine.


WH19.B1


6.5

Estimation of staff costs

The manufacture of a Stirling engine can’t be done without staff. Below is the calculation of these staff costs with the estimated man-hours per part. This calculation is based on an hourly rate of € 25,- . Part

Estimated time in hours

Costs in Part euros

Estimated time in hours

Costs in euros

Flywheel axis Cylinder head Cylinder plate Cylinder spacer Drive shaft

1 1,5 1,5 2 1,5

25 37,50 37,50 50 37,50

1 1 1 1,5 1

25 25 25 37,50 25

Drive shaft rod

0,5

12,50

1,5

37,50

Gaffelstaaf

0,5

12,50

1

25

Cooling cylinder Cooling rib Krukplaat Krukwang deluxe

1 1,5 1 1

25 37,50 25 25

2,5 0,5 0,75 0,5

62,50 12,50 18,75 12,50

Bottom plate Flywheel support Verbindingsgaffel Displacement piston Displacement piston guide Displacement piston plug Displacement piston rod Flywheel Working cylinder Working piston Piston pin

The total number of labor hours is about 25.25 hours, which equals € 621.25 in expenses.

6.6

Calculating the selling price

The selling price is determined by the manufacturing cost, the sales costs, the sales profit and the VAT. We determine the sales costs by taking 5 % of the manufacturing costs, which is build up from the material costs, the machine cost and the staff costs. By adding these two we get the commercial cost. The commercial cost are: ( €5,77 + €0,04 + €621,25 ) x 1,05 = €658,41 Then a sales profit has to be determined. We do this by taking 15 % of the commercial cost. Adding these two gives us the selling price without VAT. The selling price without VAT is: €658,41 x 1,15 = €757,17 By adding a VAT percentage of 21 % it brings us to the final selling price. The final selling price is: €757,17 x 1,21 = €916,18


WH19.B1


7

Quality Management

To improve the quality of the stirling engine a management report has been made. In this report the entire design process is observed and improved. The report is made with the six sigma-method, specifically the DMAIC-method. That is: Define, Measure, Analyze, Improve and Control. The assignment WH19B1 got involved designing and building a mass production stirling engine. The goal is to create a stirling engine that is marketed to hobby engineers. The assignment went relatively well. Almost no mistake was made during the development. The distribution of the workload wasn’t always shared well, because some people put in way more time than others. Another problem was that the assignments on the different parts distributed the parts in a different way every time. This created some confusion on who designed what part. All the other parts of this assignment were well done, finished on time and had no mayor problems. The ways to improve the company are plentiful, but only one is needed. The most important way is to specify every task better. This way no confusion is made what has to be done. Also a better estimate of the time can be made so everyone puts in the same time. If this improvement is put in place, the production process is nearly perfect.

8

Recommendation Stirling Engine

Our stirling engine is recommended to use as a ventilator. It’s a cooling device that works on heat, which of course is a very profitable system. Of course to have this working you will need a difference in temperature. Not just heat, a smart solution for that, is to focus sunlight on the heating part of the stirling engine, by using mirrors for example. In hot places without any connection to an electrical network, this would be an ideal solution for ventilation. Our ventilating flywheel directly makes an airflow out of its rotation, so there will be no energy loss by translating the rotation of the stirling engine to the rotation of the ventilator. The Rotation of the Stirling engine is usually fast enough to create an airflow. Also when there will be more heat, there will be a faster rotation and therefore more ventilation.


WH19.B1


9

Management recommendation

From the analysis of the costs of production we can tell that this product is fairly expensive. This product however is still recommended by the designers. The stirling engine is a wonderful machine. It is a great machine to learn from if a person wants to learn about engineering. It would probably be a good idea to market this product to high schools. On average schools have a lot of money to spend and if marketed educational will definitely buy this product. Right now the amount of engineers coming out of college is to low to sustain the market. This product will create new interest in engineering. If marketed correctly these arguments can win over many people. The stirling engine is not only sellable to schools. Hobbyists are also a good chunk of the potential market. Although the price for this stirling engine is high, there are ways people can still buy it. If we would sell the product and send each week one part of the stirling engine, building the engine over time, the price wouldn’t look so high. This product is very well made and the marked for this product is definitely there. It would be a good idea to produce this product.


WH19.B1


10

Production planning and blueprints by part

10.1 Cylinder plate To produce the cylinder plate a plate of 100 x 60 x 6 millimetres will be used. First the work piece has to be flattened. The same should also be done from the other side so that the work piece has the right dimensions . To start with the production, the locations of the holes have to be signed off. Then they should be centred with a centre punch. After this, the holes can be drilled. Each hole must first be pre-drilled.

Production sheet Part name: Cylinder plate

Date:

Sheet number.

Part drawing number: 1 Part number: 1

Made by: Amount:1

Material: aluminium

Main dimensions starting material: 60 x 100 x 6 Production sequence: Production Tool Machine

Settings

Facing

Facing tool bit

Milling machine

100 mm

Pre-drill

Drill bit

Pillar drill

Ø2.4

3x

Pre-drill

Drill bit

Pillar drill

Ø3

2x

Drill

Drill bit

Pillar drill

Ø3.2

3x

Drill

Drill bit

Pillar drill

Ø4h7

Drill

Drill bit

Pillar drill

Ø5h7


WH19.B1

Comments



WH19.B1


10.2 Cooling Cylinder First a copper staff needs to be placed in a CNC machine. It then needs to be placed in contact with the tool bit and wedged in well. After this the door needs to be closed and the CNC-program has to be run. Having done this the part needs to be adapted further using a lathe, the part has to be wedged in on the thin side. Now set the lathe to start working. Start with facing to bring the cylinder to the correct dimensions. A digital calliper should be used regularly to reach perfect settings. Having reached the correct dimensions, create chamfers of 0,5mm (45°) at the ends (see drawing) and a chamfer of 5mm (45°). Finish the part by drilling three holes using a 3,2mm drill on a pillar drill, to do this, first draw the three places for the holes and then use a centre punch to create fall holes. Then wedge the part in the pillar drill’s platform and drill the holes. To finish the cooling weld the cooling ribs onto the cooling cylinder.

Production sheet Part Name: Cooling cylinder

Date: 4 April 2013

Drawing Number: 2 Part number: 2

Made by: Bas Bruins Material: Copper

Amount: 1

Sheet number: 2

Main dimensions starting material : Lx80mm (L = 80∙a) Production sequence: Cooling Production Turning Turning Thread turning

Tool Turning tool bit Turning tool bit Turning tool bit

Machine

Settings

CNC

Ø 22 x 38mm

CNC

Ø 34 x 5mm

CNC

M22x0,7 4,9mm Ø 19 x 43mm

Drilling

19mm drill

CNC

Parting

Parting tool bit

CNC

Facing

Tool bit

Lathe

450 rpm

Creating chamfer

Tool bit

Lathe

450 rpm

Creating chamfer

Tool bit

Lathe

450 rpm

3 x drilling

3,2mm Drill

Pillar drill


Comment

All the way through Use Rockol 5mm at 45°, 0,5mm per pass; Use Rockol 0,5mm at 45°, 0,1mm per pass; Use Rockol All the way through WH19.B1



WH19.B1


10.3 Cylinder Connecting Piece To create the cylinder connecting piece you need to take a couple of steps, they will be explained here. You need to have a bar made out of Stainless Steel with a diameter of 34 mm, in the case you don’t have one you can use a thicker one which you then can work with a turning lathe to give it the right diameter. Then turn a part of 19 mm to a thickness of 22 mm. Then the whole part needs to be turned to a length of 25mm on the turning lathe. Now there needs to be drilled through the entire object resulting in a hole with diameter of 19 mm, starting with a pre-drill, and then, continuously with larger drills. Then there needs to be drilled on the other side (so first turn around the Cylinder connecting piece) to a depth of 4 mm, starting with a pre-drill, and then, continuously with larger drills. Finally you need to use a mill on this side to a depth of 4 mm, to make it flat. Finally, screw thread has to me made inside on both sides, on the long side screw thread with M22 x 1 -6G and on the short side M22 x 1 -6H.

Part nr.: 3 Production Longitudinal turning Longitudinal turning

Amount: 1

Material: Stainless Steel

Tool

Machine

Settings

Chisel

lathe

34 mm

Chisel

lathe

19 mm

lathe

34-0mm

Turning Slanting

Chisel

lathe

1 mm

Drilling

Drill

lathe

25mm

Drilling

Drill

lathe

4mm

Tapping

Tap

lathe

M22 x 1 -6G x 19mm

Tapping

Tap

lathe

M22 x 1 -6H x 4mm


WH19.B1

Comment

On both sides, 3 times total



WH19.B1


10.4 Cylinder head The production of the cylinder head is started with a hexagon shaped bar of brass 58 with a length of about 55 millimeters . First the bar will be placed firmly in a CNC machine. Then the machine can run its program. When the program is done, the cylinder head will be placed in a lathe at its small side. Here, the bar first has to be faced. Then the bar will be made on the right length. To be precise, use a digital caliper. If the cylinder head is on the right length, chamfers will be made with a 45 angle degree. Then a hole as to be drilled. Therefor a center drill is used to start pre-drilling. Then a drill with a nineteen millimeter diameter is used to drill a 40.71 millimeter hole. Finally, a M22 thread will be made in the hole.


WH19.B1



WH19.B1


10.5 Cooling Cylinder First the Copper needs to be cut into 5 squares of 80mm. When this is done determine the centre using a ruler and a scribe drawing to diagonals. Having determined the centre, use a centre punch for a fall point. Now use a compass scribe to draw the outline of the cooling ribs (diameter ∅78 mm). After this use the turret punch at a diameter of ∅20mm to punch the holes. Then cut the plates towards the outline using a corner cutter, until near the outline. Ream the holes using a reamer. Having done this, start turning the ribs to their final form, all at once using a special hold. Use the lathe at ±450rpm and cut of 0,5mm per pass (note: use Rockol to spare the tool bit). After this deburr the outline with a file and sanding cloth. Having made the outside form, ream the inside using a lathe with a special claw and a reaming tool bit (diameter ∅22,3 mm). Use the lathe at ±450rpm and cut of 0,1mm per pass (note: use Rockol to spare the tool bit) (diameter ∅22,3 mm). Lastly deburr the hole using a reamer and polish the ribs. Production Sheet Part Name: Cooling Ribs

Date: 3 April 2013

Drawing number: 5 Part number: 5

Made by: Bas Bruins Material: Copper

Amount: 5

Sheet number: 5

Main dimensions starting material: Lx80mm (L = 80∙a) Production sequence: Cooling Production

Tool

Machine

Settings

Comment

Cutting

Cutting bench

Cutting bench

80 x 80 mm

Determining centre

Scribe en ruler

Centring

Centre punch

Drawing the outline

Compass

Punching

Turret punch

Cutting

Corner cutter

Keep as close as possible to the outline

Deburring

Reamer

Makes next step possible

Turning

Turning tool bit

Deburring

File and sanding cloth

Reaming

Reamer tool bit

Deburring

Reamer

Draw 2 diagonals

∅78 mm ∅20 mm

Turret Punch

2 men are needed (or approximately

Lathe

∅78 mm

Keep to a low rotational speed; ±450rpm; 0,5 mm per pass; use Rockol

Lathe equipped with claw

∅22,4 mm

Keep to a low rotational speed; ±450rpm; 0,1 mm per pass; use Rockol

Polishing Project Stirlingmotor: Eindrapport

WH19.B1



WH19.B1


10.6 Displacer Piston Conductor For producing the displacer piston conductor you will need a bar made out af Brass58 with a diameter of seven mm. First the bar will be clamped in the Lathe. After that a part will be conically turned at an angle of 7 ˚. Thereafter you’ll drill through the entire object with increscent sizes until a final size of 3 mm. Turn around the object in the Lathe.. Turn the object to a diameter of 5 mm. Finally both sides need to be slanted 2mm at an angle of 45˚. Production sheet Part name: Displacer piston conductor

Date: 18-3-2013


Made by: Gerben Taanman Material: Brass 58

Amount: 1

Sheet number: 6

Main dimensions starting material: Production sequence: Production turning turning

Tool Turning tool bit Turning tool bit

machine

Settings

Lathe

Ø7 x 30 mm

Lathe

Ø5 h6 x 4 mm

Predrilling

Drill

Lathe

Ø2.6 x 30 mm

Reaming

Reamer

Lathe

Ø3 H7 x 30 mm

Slanting

Tool bit

Lathe

0.4 mm x 45˚

Slanting

Tool bit

Lathe

2 mm x 7˚

Slanting

Tool bit

Lathe

0.2 mm x 45˚


WH19.B1

Comment



WH19.B1


10.7 Displacer piston For making the displacer piston you need to start with a bar with a diameter of 20 mm. With a CNC machine the outside of the piston is made By drilling with a 15 mm drill the inside is hollowed out. This will be done in a clamp on the turning lathe. In the same clamp the drilled hole will be hollowed out even more to 15.6 mm drill. As a finishing touch this hole will be reamed with a 16 H7 mm reamer. Part number.: 7

Amount: 1

Material: Aluminium 51ST

Production

Tool

Machine

Settings

Comment

Turning

Chisel

CNC

Ø18 x 67mm

±0.10

Radial turning

Chisel

CNC

R9

Drilling

Drill

Drilling

Drilling Bit

Turning Lathe Turning Lathe


Ø15 x 64 mm Ø16 H7 x 18 mm

WH19.B1



WH19.B1


10.8 Displacer Piston Plug To create the displacement piston plug a bar with a diameter of 20 mm needs to be put in the turning lathe With longitudinal turning the diameter is being brought to 16 h6. This diameter needs to be made over a length of 18 mm. Next up a hole with a diameter of 2.4 mm needs to be drilled. After this the hole will be wrought with M3 screw thread. Then the edges will be slanted with 0,5 mm at an angle of 45˚. After these processes the object will be turned around and chucked. On this side of the displacement piston plug a hole is drilled. This hole has a diameter of 12 mm and is 8 mm deep. Also these edges will be slanted with 0,5 mm at an angle of 45˚. Production sheet Part name: Piston plug

Date: 18 march 2013


Made by: Gerben Taanman Material: Aluminium 51ST

Amount: 1

Sheet number: 8

Main dimensions starting material: Production sequence: Production

Tool

Machine

Settings`

Turning

Chisel

Lathe

Ø16 h6 x 18 mm

Drilling

Drill

Lathe

Ø3 x 8.74 mm

Tapping

Tap

Drilling

Drill bit

Lathe

Ø12 x 8 mm

Slanting

Chisel

Lathe

0.5 x 45˚

M3 x 6 mm


WH19.B1

Comment

M3x0.5 – 6H Both sides



WH19.B1


10.9 Displacer piston rod This part is made from a Ø3 h6 x 80 mm beam. The first step is giving the part is basic shape. This process is done on a lathe. Using the turning process the beam is shortened to 74 mm. The next step is to crush the end of the beam. The crushed part has to be 2 mm thick. In the crushed part a 1.6 mm hole has to be drilled. This hole will then be reamed to a 2 H7 diameter. The last step is the tapping of the end of the beam. The last 8 mm must be tapped with a M3 thread. Production sheet Part Name: Displacer piston rod

Date: 18-3-2013

Part number: 9 Part drawing number: 9

Created by: Pieter Broersen Material: RVS 303

Amount: 1

Sheet number: 9

Main dimensions starting material: Ø3 h6 x 80 mm Production Sequence: Production

Tool

machine

Settings

Turning

Tool bit

Lathe

74 mm

Turning

Tool bit

Lathe

Ø3 h6 mm

Crushing

Vice

Pillar drill

2 mm

Drilling

Drill bit

Pillar drill

Ø1.6 mm

Reaming

Reamer

Pillar drill

Ø2 H7 mm

8 mm

Tapping

Tap and die

Lathe

M3 x 8 mm

M3x0.5 – 6g


WH19.B1

Comments



WH19.B1


10.10 Work Cylinder For the production of the work cylinder a hexagonal bar made out of Brass 58 with an inside diameter of 22 mm is sawed off to a length of 40 mm. Next up the bar is being clamped in the turning lathe. With a tool bit one side gets turned flat. Thereafter there the bar will longitudinally turned over a length of 31 mm with a diameter of 22 mm. After that a hole with a diameter of 12 mm is getting milled in the centre of the object on the milling. Thereafter the hole is getting drilled out to diameter of 17 mm on the turning lathe. Next up the corners get slanted at an angle of 45˚. Finally the object gets turned around in the milling machine. Then the work cylinder is turned to the right length with a tool bit. Production

Tool

machine

Settings

Facing

Tool bit

Turning Lathe

1000 rot/min

Longitudinal turning

Tool bit

Lathe

1000 rot/min

Ø22 x 31 mm

Milling

cutter

1000 rot/min

12 mm x 6

Drilling

cutter

1000 rot/min

Ø17 H7 x 38mm

Slanting

Tool bit

Lathe

1 x 45˚

Inside, up and down

Slanting

Tool bit

Lathe

2 x 45˚

Milling machine Milling machine


WH19.B1

Comment



WH19.B1


10.11 Work piston For the production of the work piston a piece of twenty millimetre will be cut off by hand of an aluminium rod with a diameter of twenty millimetre. place this piece in a lathe and smoothen the end. Put the part in a milling machine and mill a hole of twelve millimetre wide and fifteen millimetre deep. Put the part back in the lathe and turn the part till the correct length. Then turn the part till a diameter of seventeen millimetre. Then use a gauging bit to make two grooves. Cut of the edges and remove the part from the lathe. Place the part under a pillar drill and drill 2,7mm wide hole in the side. Then use the 3mm reamer drill to make the hole 3mm. Production sheet Part name: work piston

date: 4-4-2013


Made by: Pieter Broersen Material: Aluminium 51ST

Amount: 1

Sheet nr.. 11

Main dimensions starting material: Production sequence: production milling turning

tool Milling cutter 12mm Facing tool bit

machine

settings

Milling machine

Ø12 x 15mm

lathe

Ø17 H6 x 17 mm

gauge

Gauging bit

lathe

1 mm x 0.5

Pre-drill

Drill

Pillar drill

Ø2.7 x 17mm

Reaming

Reamer drill


comments

2x

Ø3 H7

WH19.B1



WH19.B1


10.12 Piston rod Cut of a piece of twenty millimetre long of a RVS303 rod with a diameter of tree millimetre. Place the part in the lathe and smoothen the end. Then cut off the edge with a 45 degree angle. Turn the part around and shorten it till it is 16,4 millimetre. Then cut off the edge. Production sheet Part name: piston rod

date: 4-4-2013

Part drawing nr.: 12 Part nr.: 12

Made by: Pieter Broersen material: RVS 303

amount: 1

Sheet nr.: 12

Main dimensions starting material: Production sequence: production Facing Chafing

tool Facing tool bit Facing tool bit

machine

settings

lathe

Ø3 h6 x 16,4 mm

lathe

0,2 x 45°


WH19.B1

comments

2 times



WH19.B1


10.13 Connecting Rod To produce the connecting rod, a brass 58 plate will be placed firmly in a CNC machine. Then the CNC will run its program for the connecting rod. When the program ended its program, the connecting rod can be taken from the CNC machine. The last thing to be done with the connecting rod is deburring.

Production sheet Part name: Connecting Rod

date: 04-04-2013

Drawing nr.: 13 Part nr.: 13

Made by: Robert Neuteboom material: soft yellow brass (Ms58)

amount: 1

Sheet number: 13

dimensions: 29 x 10 x 3 Production sequence: production

tool

machine

settings

CNC

CNC

Program

Deburring

hand


WH19.B1

comments



WH19.B1


10.14 Flywheel The flywheel is produced out a starting material of Ø75 x 10mm. A reference plane is made by face turning the first side. The outer diameter already is 75mm, so there is no further action required. By clamping to the reference plane, the other side is face turned to 8mm. This is the thickness of the flywheel. The outside of the flywheel is thinner than the core. The 3mm redundant is removed by face turning. The face turning gets from Ø75 to Ø12.5. The other redundant is removed by sideways turning to Ø12mm. Also in the same clamping, a hole (4mm) has the be drilled. First, the hole is centred and drilled with an 3.6mm drill. Finally, the hole is reamed to 4 H6 mm. The following two clamping’s contain the same proceedings. From both sides, 1mm is removed. At distances 14 and 19mm from the middle, a 15mm cutter removes circles from the flywheel. Next, the cutter is moved is 2 other circles with radius 13.5 and 19.5mm. The inside of the outer ring is deburred with an 45 degree angled cutter. The next steps are also proceeded in the previous clamping. The cutter is replaced by an 5mm cutter. A pattern of holes is created at a radius of 20mm. The holes are placed at 30 degrees from each other. The results are 12 holes. The next set of holes is at a radius of 15mm. These holes are also place at 30 degree from each other, but the first hole is 15 degree rotated to create a pattern. Finally, a hole is made to fit the flywheel to the flywheel axis. This hole is first centred and drilled with an 2.6mm drill. The drilled hole is tapped with M3 thread. Finishing this step completes the flywheel.


WH19.B1


Production sheet Part Name: Flywheel

Date: 2 April 2013

Part drawing number: 14 Partnumber:14

Made by: Gerben Taanman Material: Ms 58

Amount:1

Sheet number. 14

Main dimensions starting material: Ø75 x 10mm Production sequence: Production

Tool

Machine

Settings

Comments

Facing

Facing tool bit

Lathe

Z: 1.00

Reference plane A

Turning

Facing tool bit

Lathe

X: 75.00

Facing

Facing tool bit

Lathe

Z: 8.00

Turning

Facing tool bit

Lathe

X:75.00

Facing

Facing tool bit

Lathe

X:75.00 -> 12.50 Z:5.00

Turning

Facing tool bit

Lathe

X:12.00 Z:5.00 -> 8.00

Centring

Centre drill

Lathe

Predrill

Drill 3.6 mm

Lathe

Z:8.0

Ream

Reamer 4 H6 mm

Lathe

Z:8.0

Milling Machine

X:14 Y:0 Z:-1.00

Milling Machine

X:19 Y:0 Z:-1.00

Pre-milling Pre-milling Milling Milling

Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm

Milling Machine Milling Machine

Reference plane B

X:19.50 Y:0 Z:-1.00 X:13.50 Y:0 Z:-1.00

Milling cutter 45˚

Milling Machine

Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm Milling cutter 15 mm

Milling Machine

Milling cutter 45˚

Milling Machine

X:27.00 Y:0 Z:-0.5

Milling cutter 5 mm Milling cutter 5 mm

Milling Machine

X:20.00 Z:2.0 -> -4.0 ϕ: 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 X:15.00 Z:2.0 -> -4.0 ϕ: 15, 45, 75, 105, 165, 195, 225, 255, 285, 315, 345

Predrilling

Drill 2.7 mm

Pillar Drill

Tapping

Tap drill M3

Deburring Pre-milling Pre-milling Milling Milling Deburring Milling holes Milling holes

Milling Machine Milling Machine Milling Machine

Milling Machine


X:27.00 Y:0 Z:-0.5 X:14 Y:0 Z:-1.00

Reference plane A

X:19 Y:0 Z:-1.00 X:19.50 Y:0 Z:-1.00 X:13.50 Y:0 Z:-1.00

Ø12 -> Ø4 deep x 2mm Ø12 -> Ø4 deep WH19.B1



WH19.B1


10.15 Clevis To make the clevis a few steps need to be followed. First of we need to get a bar of soft yellow brass and bring it to a length of 40mm (if necessary). After this round of the ends to two half circles having a radius of 2mm using a file. Now drill two holes using a 3mm drill on a pillar drill, first draw the places where the hole needs to be and then use a centre punch to create a fall hole. Now wedge the part in the pillar drill’s platform and drill the holes. To finish the part draw a thread through one of the two holes, again using a pillar drill.

Production Sheet Part Name: Clevis

Date: 4 April 2013


Made by: Bas Bruins Material: Soft yellow Brass (Ms58)

Amount: 1

Sheet number: 15

Main dimensions starting material : 40,0x4,0mm Production sequence: Production

Tool

Machine

Settings

Dimensioning

Saw

40x4mm

Rounding of ends

File

R = 2mm

Centring

Centre punch

2x Drilling

3 mm drill

Pillar drill

Drawing thread

3 mm threading drill

Pillar drill

Comment

2 holes


WH19.B1



WH19.B1


10.16 Flywheel axis To produce the flywheel axis it is necessary for a number of different steps to be taken. These will be explained here. A bar of stainless steel 303 having a diameter of five millimeters is clamped on a lathe. Thereafter, the rod is rotated and the side of the bar is flattened. After that the edge has to be chamfered by 0.2 millimeter at an angle of 45 degrees. Now the opposite side of the rod is clamped. Then the diameter is made to the exact specifications by moving de cutter head along the rod while it’s turning. After that the rod is cut to length. Thereafter, the edge has to be chamfered by 0.2 mm at an angle of 45 degrees.

Production sheet Part name: Flywheel axis

Date:


Made by: Amount:1

Main dimensions starting material: 5mm radius Production sequence: Production Tool Machine Facing Chamfering

Facing tool bit Facing tool bit

Sheet number. Material: stainless steel 303

Settings

Lathe

Ø4h7 x 25mm

Lathe

0,2 mm


WH19.B1

Comments

2x



WH19.B1


10.17 Crank deluxe For this part a Brass 58 plate has to be placed in a CNC machine. And run the correct programme. Once the programme is done you can remove the plate from the machine. Remove the part from the plate and mark the spot for the last hole. Drill this hole with a 2,4mm drill in the pillar drill. Tap 3M screw tread in this hole with a tapper.

Production sheet Part name: crank plate

date: 04-04-2013

Drawing nr.: 17

Made by: Robert Neuteboom

Part nr.: 17

amount: 1

Sheet number: 17

material: soft yellow brass (Ms58)


tool

CNC

machine

settings

comments

2,4mm

For M3

M3 x 14 mm

M3 x 0.5 -6H

CNC

Pre-drill

2,4mm drill

Tap

tapper

Pillar drill


WH19.B1



WH19.B1


10.18 Crank Plate For this part a Brass 58 plate has to be placed in a CNC machine. And run the correct programme. Once the programme is done you can remove the plate from the machine. Use a M3 tapping drill to make screw thread in the smallest hole.. remove the part from the plate and mark the spot for the last hole. Drill this hole with a 2,4mm drill in the pillar drill. Also tap 3M screw tread in this hole with a tapper.

Production sheet Part name: crank plate

date: 04-04-2013


Made by: Robert Neuteboom material: soft yellow brass (Ms58)

amount: 1

Sheet number: 18


tool

CNC

machine

settings

comments

M3 x 5 mm

M3 x 0.5 – 6H

2,4mm

For M3

M3 x 14 mm

M3 x 0.5 -6H

CNC

Tap

Tapper

Pre-drill

2,4mm drill

Tap

tapper

Pillar drill


WH19.B1



WH19.B1


10.19 Flywheel Standard This part is made from a plate aluminium with dimensions 20 x 110 x 4 mm. The first step is giving the part it’s holes. This process is done with a drill. The dimensions of the two holes are Ø4 H7 mm and Ø3.2 mm. The next step is to round the corners of the plate. The radius of al the corners becomes 7 mm. The last step is to bend the part. The bending must happen at 70 mm distance Production sheet Name part: Flywheel Standard

Date: 03-4-2013

Part: 19 Part drawing number: 19

Created by: Pieter Broersen Material: Aluminium

Amount: 1

Sheet number: 19

Main dimensions starting material: 20 x 110 x 80 mm Production Sequence: Production

Tool

Machine

Settings

Drilling

Drill bit

Drill

Ø4 H7 mm

Drilling

Drill bit

Drill

Ø3.2 mm

Rounding

File

Vice

R7

Four times

Bending

Punch/die

Bending Machine

90º

After 70 mm


WH19.B1

Comments



WH19.B1


10.20 Support plate To produce the support plate it is necessary for a number of different steps to be taken. These will be explained here. In advance the wood should be properly secured. Before drilling an additional board has to be put underneath the wood. Starting the production a wooden plate has to be sawed to the right dimensions, being 200x100mm. After this we mill the slot at the top of the plate. This is done with a wood milling cutter on a drill column. If this is done the bottom plate can be finished by removing the splinters with sanding paper. This could be followed up with either the application of varnish, paint or stain to protect the wood.

Production sheet Part name: support plate Part drawing number: 20 Part number: 20

Date: Made by: Amount: 1

Sheet number. Material: Oak

Main dimensions starting material: 20 mm thickness Production sequence: Production Tool Machine

Settings

Sawing

200x100mm

Milling Sanding Painting

Saw Wood milling cutter Sanding paper Paint

Pillar drill


Comments

57x6x15mm

WH19.B1



WH19.B1


10.21 Clevis rod First of all, saw a 15mm long piece of a 303 stainless steel rod with a diameter of 3mm. Insert the 15mm long piece of steel in the lathe and flatten the end. Measure the rod and shorten it till it is 15mm. Cut of the edges at both sides and tap 3mm of 3M screw-treat on one side. Production sheet Name part: Clevis rod

date: 3 April 2013

Part drawing number: 21


Part number: 21

Amount: 1

Sheet number. 21

Material: RVS 303

Main dimensions starting material: 15mm x 3mm x 3mm Production sequence; Production

Tool

Machine

facing

Facing tool bit lathe

15 mm

turning


0,2 x 45°

Both sides

tapping

Tap drill

M3 x 0,5

3 mm long


Settings

WH19.B1

Comment



WH19.B1


10.22 Connecting rod pin First of all, saw a 10mm long piece of a 303 stainless steel rod with a diameter of 5mm. Insert the 10mm long piece of steel in the lathe and flatten the end. Measure the rod and shorten it till it is 10mm. Cut of the edges at both sides. Production sheet Name part: Connecting rod pin

date: 3 April 2013

Part drawing number: 24


Part number: 24

Amount: 1

Sheet number. 22

Material: RVS 303

Main dimensions starting material: 15mm x 3mm x 3mm Production sequence; Production

Tool

Machine

facing


10 mm

turning


0,2 x 45°


Settings

WH19.B1

Comment

Both sides



WH19.B1


Appendix 1: Brief design Solid demands • • • • • • • • • • •

Has to be a Stirling engine Has to work Suitable to application Resistant against 500 degree Celsius Suitable to mass production on annual base (production time) Costs reduction with respect to prototype The assembly has to be easy enough to sell it as a kit (construction ease) Has to be suitable for twelve years old people At least 15% parts reduction with respect to prototype Has no sharp edges (safety) Has to be self-maintainable, like oiling the axes

Variable demands •

Has to reach a speed between 100 and 1000 rpm.

Wishes • • • •

Has to work for at least 5 years by normal use (durability) Should be colourfast Should be as low as possible costs Alternative materials if possible


WH19.B1


Appendix 2: Morphological overview Categories

Options

Number of cooling fins Shape of cooling fins Surface extension cooling fins Orientation of axes Appearance flywheel Location flywheel Weight savings flywheel Lower shear resistance Reduce number of parts

3

4

Hexagon

5 Square

Thinner cooling fins Vertical

6 Circle

Triangle

Cross

9 Octagon

Rough cooling fins Diagonal

Slots in cooling fins

Bigger outer edge

Left Thinner rim

Right More holes in the rim Sand-blasting

Cylindrical head screw able to spacer part


8

Ribbed cooling Perforated fins cooling fins Horizontal

Smaller rim

Sip

7

Coating

Attach cooling fins to cooling cylinder

WH19.B1

Middle Slots in the rim reaming Spacer part screw able to cooling cylinder


Appendix 3: Concepts Categories

Bas

Dennis


8 Circle Ribbed cooling fins Horizontal Bigger outer Edge Right Slots in the rim Sip and Sand-blast Cylindrical head screw able to spacer part

8 Octagon Thinner and Rough Horizontal Bigger outer edge Right Slots in the rim Sand-blast All options

Categories

Robert

Paul


5 Square with round edges Perforated Horizontal Bigger outer edge Right More holes in the rim Coating All options

8 Circle Perforated Diagonal Bigger outer edge Left Slots in the rim Sand-Blasting All options

Categories

Gerben

Matthijs


5 Circle Smooth Horizontal Bigger outer edge Middle More holes in the rim Reaming All options

10 Square Smooth Vertical Massive Middle None Polish Making cylinders screwable

Categories

Pieter


6 Circle Ribbed cooling fins Horizontal Bigger outer edge Right More holes in the rim Sand-blasting Making cylinders screw able


WH19.B1


Appendix 4: Kesselring tables User desires Safety Maintenance Simplicity Construction ease Durability Costs

Bas Dennis Gerben Matthijs Paul Pieter Robert 7 6 8 8 7 6 8 5 6 6 7 5 8 8 7 8 7

7 7 7

7 7 8

7 7 8

7 5 7

6 7 7

7 7 8

Ideal 10 10 10 10 10 10

Produce desires Amount of parts Production costs Production time Produce ability

Bas Dennis Gerben Matthijs Paul Pieter Robert 5 5 7 4 5 6 7 4 6 6 7 6 5 5 4 5 7 6 6 6 7 5 5 7 8 5 5 7

Ideal 10 10 10 10

Weighting factors User desires Safety Safety Maintenance Simplicity Construction ease Durability Costs

Simplicity

x 0 0 0

Maintenance 1 x 0 0

Durability

Costs

Total

1 1 x 1

Construction ease 1 1 0 x

1 1 0 0

1 0 0 1

5 3 0 2

Weighting factor 5 3 0 2

0 0

0 1

1 1

1 0

x 0

1 x

3 2

3 2

Production desires

Amount of parts Production costs Production time Produce ability

Amount of parts x 0 0 1


Production costs 1 x 0 1

Production time 1 1 x 0

WH19.B1

Produce ability

Total

1 1 1 x

3 2 1 2

Weighting factor 3 2 1 2


Corrected tables User desires Bas 35 15 0 14 24 14

Dennis 30 18 0 14 21 14

Gerben 40 18 0 14 21 16

Matthijs 40 21 0 14 21 16

Paul 35 15 0 14 15 14

Pieter 30 24 0 12 21 14

Robert 40 24 0 14 21 16

Ideaal 50 30 0 20 30 20

102 68,0%

97 64,7%

109 72,7%

112 74,7%

93 62,0%

101 67,3%

115 76,7%

150 100,0%

Amount of parts Production costs Production time Produce ability

Bas 15 8 4 10

Dennis 15 12 5 10

Gerben 21 12 7 14

Matthijs 12 14 6 16

Paul 15 12 6 10

Pieter 18 10 6 10

Robert 21 10 7 14

Ideaal 30 20 10 20

Total Percentage

37 46,3%

54 67,5%

48 60,0%

Safety Maintenance Simplicity Construction ease Durability Costs Total Percentage

Production desires


42 52,5%

WH19.B1

43 53,8%

44 55,0%

52 65,0%


80 100,0%

Appendix 5: Production Machines Parts Cooling Middle cylinder part Head cylinder part Displacer piston guide Displacer piston Displacer piston plug Working cylinder Working piston Clevis rod Piston pin Flywheel spindle Connecting rod pin Flywheel Displacer piston rod Cylinder plate Connecting rod Clevis Crank Crankshaft Base Cooling rib Flywheel standard ISO 4017 - M3 x 10 ISO 4017 - M3 x 12


Make/Purchase Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Make Purchase Purchase

WH19.B1

Machines Turning Lathe Milling Machine Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Turning Lathe Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Milling Machine Folding Machine


Appendix 6: User Manual Dear customer, thank you for purchasing the Stirling engine assembly kit. We wish you a good time assembling and using our product. For your own safety and the safety of others, please keep the following in mind: • • • •

• •

This product contains small parts and therefore should be kept away from small children until fully assembled. When assembling the product, fasten screws, bolts, etc. firmly. Assembling too loose could result in damaged parts and drastically shorten the product’s lifetime. Do not use any parts not included in the package for assembly. Whilst using the product after assembly, hot temperatures (e.g. flames) will be needed to operate the engine, keep small children at safe distance during and until just after usage, responsible behaviour is key here. This product is not meant for throwing at people, animals or other objects, doing so will severely injure or damage both parties. This product is not meant to be used as a weapon of any kind.


WH19.B1


List of parts

1x Base

1x Head cylinder part

1x Middle cylinder part

1x Cooling

1xCylinder plate

1x Flywheel

2x Flywheel standard

1x Flywheel spindle

1x Crankshaft

1x Crank

1x Clevis

1x Clevis rod

1x Displacer piston rod

1x Working piston

1x Displacer piston

1x Displacer piston plug

1x Piston pin

1x Connecting rod

1x Connecting rod pin

5x 10mm Bolt M3

1x 12mm Bolt M3 Project Stirlingmotor: Eindrapport

WH19.B1


Step 1: Attach the cylinder plate to the base using glue. Necessary tools and parts Glue

1x Base


1x Cylinder plate

WH19.B1


Step 2: screw the cooling cylinder part onto the cylinder plate using 3 10mm M3 Bolt3 Necessary tools and parts:

Hex nut driver


1x Cooling

WH19.B1

3x 10mm Bolt M3


Step 3: fasten the two flywheel standards onto the base using 2 of the bolts, as shown in the picture. Necessary tools and parts:

Hex nut driver


2x Flywheel standard

WH19.B1

2x 10mm Bolt M3


Step 4: Place the flywheel between the standards and attach the flywheel spindle to the flywheel as seen in the picture. Necessary tools and parts:

1x Flywheel spindle


1x Flywheel

WH19.B1


Step 5: Attach the crank and crankshaft onto the flywheel spindle, keep an angle of approximately 60° between the parts. Necessary tools and parts:

1x Crank


1x Crankshaft

WH19.B1


Step 6: Glue the piston plug and displacer piston together, to form a closed displacer piston. IMPORTANT: do not continue with Step 7 until the glue has dried! Necessary tools and parts: Glue and clamps

1x Displacer piston plug


WH19.B1

1x Displacer piston


Step 7: Place the closed displacer piston, when dry, and attach the displacer piston rod. Necessary tools and parts:

1x Displacer piston rod 1x Closed displacer piston


WH19.B1



Hex nut driver


1x 12mm Bolt M3

WH19.B1



Combination Spanner


1x Clevis

WH19.B1

1x Clevis rod


Step 10: Attach the working piston to the connecting rod using the piston pin. Necessary tools and parts:

1x Working piston

1x Connecting rod


WH19.B1

1x Piston pin



1x Connecting rod pin


WH19.B1


Step 12: fasten the middle cylinder part onto the cooling cylinder part and the head cylinder part onto the middle cylinder part. Last but not least you need to fine-tune the parts for maximum performance. Congratulations, you have completed your very own stirling engine! Necessary tools and parts:

1x Head cylinder part


1x Middle cylinder part

WH19.B1


Bijlage 7: Werkvoorbereiding en werkbladen van de productie van het prototype Onderplaat (1) De productieplanning Voor het maken van de onderplaat is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Vooraf: men dient bij alle bewerkingen het hout goed vast te zetten en bij boren een extra plaat hout onder het hout te zetten. Om te beginnen zal men een houten plaat naar de juiste maat zagen, zijnde 200x100mm. Hierna freest men de schuine kanten af met een houtfrees aan een kolomboor, 10 mm onder een hoek van 45°. Als dit gebeurd is freest men de gleuf aan de bovenkant. Dit gebeurt weer met een houtfrees aan een kolomboor. De afmetingen zijn 57x4x15mm. Hierna boort men de twee gaten met een 3,5mm houtboor aan een kolomboor. Als dit gebeurd is kan men de onderplaat gaan nabewerken met schuurpapier, voor het verwijderen van splinters. Dit is op te volgen met ofwel het aanbrengen van lak, verf of beits ter bescherming van het hout. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Onderplaat Behorende bij tekening: 1 Onderdeelnr.: 1

Aantal: 1

Datum: 20-03-2013 Bladnr.1 Gemaakt door: B.R. Bruins Materiaal: Hout

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 30 mm hoogte Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

Zagen Hoeken Frezen Gleuf frezen Gaten boren Schuren Nabewerking

Zaag houtfrees Houtfrees Houtboor Schuurpapier Verf/beits

machine

Instelgrootheden

Kolomboor Kolomboor Kolomboor

200x100mm 10mm over 45° 57x4x15mm ∅3,5mm


WH19.B1

Opmerkingen


Cilinderplaat (2) De productieplanning Bij het maken van de cilinderplaat moet eerst een plaat van 100 x 60 x 5 millimeter worden gemaakt. Als eerste moet het werkstuk worden afgevlakt. Ditzelfde moet ook vanaf de andere kant gebeuren en het werkstuk moet op maat worden gebracht. Hierbij kan het nodig zijn om tussendoor op te meten met een digitale schuifmaat. Allereerst moeten de plaatsen van de gaten worden afgetekend. Vervolgens moeten deze worden gecenterd met een centerpons. Hierna kunnen de gaten worden geboord. Het gat met een diameter van 5mm moet eerst worden voorgeboord. De gaten waar schroefdraad in moet komen moeten worden geboord met een 2,4mm boor. Vervolgens word het schroefdraad getapt met een tapboor. Dan kunnen die hoeken worden afgerond. De hoeken worden met een passer afgetekend en met een bandschuurmachine worden afgerond. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Cilinderplaat

Datum:19-03-2013

Behorende bij tekening: 2 Onderdeelnr.:2

Gemaakt door: Robert Neuteboom Materiaal: Messing 58

Aantal:1

Bladnr. 2

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 60 x 100 x 5 Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

Rand afvlakken

machine

Instelgrootheden

frees

100 mm

Opmerkingen

Voorboren

Boor

Kolomboormachine

Ø2.4

Voorboren

Boor

Kolomboormachine

Ø3

Boren

Boor

Kolomboormachine

Ø3.2 x 5 mm

4x

Boren

Boor

Kolomboormachine

Ø3.3 x 5 mm

3x

Boren

Boor

Kolomboormachine

Ø4 x 4 mm

Boren

Boor

Kolomboormachine

Ø5 x 5 mm

Tappen

Tapboor

M3 x 15 mm

Hoeken afronden

Schuurmachine

R20

Hoeken afronden

Schuurmachine

R10


WH19.B1

2x

2x


Koelcilinder moer (3) De productieplanning Voor het maken van de koelcilinder moer is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Allereest moet het een messing 58 staaf in de CNC machine worden geplaatst. Deze moet tegen de beitel aan worden geschoven en vervolgens stevig worden ingeklemd. De deur moet worden gesloten en het bijbehorende programma kan worden gedraaid. Hierna moet de koelcilinder moer verder worden bewerkt op de draaibank. Het onderdeel moet worden ingeklemd. Vervolgens kan de draaibank ingesteld worden en kan het bewerken beginnen. Als eerste moet het werkstuk worden afgevlakt. Ditzelfde moet ook vanaf de andere kant gebeuren en het werkstuk moet op maat worden gebracht. Hierbij kan het nodig zijn om tussendoor op te meten met een digitale schuifmaat. Als het werkstuk eenmaal op maat is kan er een chamfer aan worden gebracht. Dit wordt gedaan door de snijdrichting van de beitel onder de gewenste hoek te zetten en daarna de randen af te snijden. Nadat de chamfers zijn aangebracht zijn de bewerkingen op de draaibank afgesloten. Als laatste moeten er nog drie gaten worden geboord. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een kolomboormachine. Allereerst moeten de plaatsen van de gaten worden afgetekend. Vervolgens moeten deze worden gecenterd met een centerpons. Hierna kan de koelcilinder in worden geklemd en kunnen de gaten worden geboord. Met deze laatste bewerking is de koelcilinder moer voltooid. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Koelcilinder moer

Datum: 22-3-2013

Behorende bij tekening: 3 Onderdeelnr.: 3

Gemaakt door: Dennis Nelemaat Materiaal: messing 58

Aantal: 1

Bladnr. 3

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø 34 x 6mm

Gat boren

Boor

CNC

Ø 21 x 6mm

Draadsnijden

Binnendraai - beitel

CNC

5mm

Afsteken

Afsteekbeitel

CNC

Afvlakken

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min

Linker zijde

Chamfer aanbrengen

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min

0,2x45 graden

Op maat brengen

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min

Rechter zijde

Chamfer aanbrengen

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min

0,2x45 graden

3 x gaten boren

Rond 3,2 boor

Kolomboor – machine


WH19.B1

Opmerkingen

M22x0,7 H6 Helemaal door

Helemaal door


Koelcilinder (4) De productieplanning Voor het maken van de koelcilinder is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Allereest moet het een messing 58 staaf in de CNC machine worden geplaatst. Deze moet tegen de beitel aan worden geschoven en vervolgens stevig worden ingeklemd. De deur moet worden gesloten en het bijbehorende programma kan worden gedraaid. Hierna moet de koelcilinder verder worden bewerkt op de draaibank. Het onderdeel moet worden ingeklemd aan de smalle kant. Vervolgens kan de draaibank ingesteld worden en kan het bewerken beginnen. Als eerste moet het werkstuk worden afgevlakt en op maat worden gebracht. Hierbij kan het nodig zijn om tussendoor op te meten met een digitale schuifmaat. Als het werkstuk eenmaal op maat is kan er een chamfer aan worden gebracht. Dit wordt gedaan door de snijdrichting van de beitel onder de gewenste hoek te zetten en daarna de randen af te snijden. Nadat de chamfers zijn aangebracht zijn de bewerkingen op de draaibank afgesloten. Als laatste moeten er nog vier gaten worden geboord. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een kolomboormachine. Allereerst moeten de plaatsen van de gaten worden afgetekend. Vervolgens moeten deze worden gecenterd met een centerpons. Hierna kan de koelcilinder in worden geklemd en kunnen de gaten worden geboord. Met deze laatste bewerking is de koelcilinder voltooid. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Koelcilinder

Datum:


Gemaakt door: Dennis Nelemaat Materiaal: Messing 58

Aantal: 1

Bladnr.

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø 22 x 38mm

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø 34 x 5mm

Draadsnijden

Mesbeitel

CNC

M22x0,7 4,9mm

Gat boren

Rond 19 boor

CNC

Ø 19 x 43mm

Afsteken

Afsteekbeitel

CNC

Op maat brengen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min

Chamfer aanbrengen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min

0,2x45 graden ( links )

Chamfer aanbrengen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min

0,2x45 graden ( rechts )

4 x gat boren

Rond 3,2 boor

Kolomboormachine


WH19.B1

Opmerkingen

Helemaal door

Helemaal door


Koelribben (5) De productieplanning Voor het maken van de vijf koelribben is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Men begint met het knippen van vijf plaatjes roodkoper van 80x80mm. Als dit gebeurd is gebruikt met een kraspen en liniaal om de diagonalen uit te zetten en zo het middelpunt van elk plaatje te bepalen. Met het middelpunt bepaald te hebben kan men overstappen op het gebruiken van de centerpons om op elk plaatje een goed valpunt voor het ponsen en de te gebruiken passer te creëren. Als dit is gedaan pakt men een passer om een diameter van 78 mm op de koelribben af te tekenen. Daarna worden de plaatjes geponst met de carouselponsmachine. Men pakt hier een pons met diameter van twintig millimeter. Na het ponsen gaat men over tot het rondvormig knippen van het materiaal met de hoeksnijder. Dan is het tijd om de geponste gaten af te bramen met een schraper. Daarna kan men de plaatjes met vijf tegelijk inspannen op een speciale kop voor de draaibanken. Vervolgens worden de ribben op mat gedraaid door langsdraaien met een mesbeitel. Dit doet men telkens met stappen van 0,5mm, hiervoor dient een speciaal smeermiddel gebruikt te worden: rockol. Na deze bewerking braamt men de buitenste rand af met een grove vijl en schuurstof. Hierna plaatst men de koelribben in een speciale klauw op een draaibank. Vervolgens worden de geponste gaten geruimd tot 22,3mm met een mesbeitel. Ook hier gebruikt men weer rockol en dient men telkens 0,1mm te ruimen. Als laatste dient men nog eenmaal het gat af te bramen met een schraper, waarna de ribben gepolijst worden.


WH19.B1


Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Koelribben

Datum: 19-3-2013


Gemaakt door: Bas Bruins Materiaal: Roodkoper

Aantal: 5

Bladnr. 5

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: x 80mm Bewerkingsvolgorde: Zoals hieronder Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Snijden

Snijbank

Snijbank

80 x 80 mm

Middelpunt bepalen

Kraspen en liniaal

Centeren

Centerpons

Omtrek aftekenen

Passer

Ponsen

Carouselpons

Knippen

Hoeksnijder

Afbraamen

Schraper

Langsdraaien

Mesbeitel

Afbraamen

Vijl en schuurstof

Ruimen

Mesbeitel (speciaal)

Afbraamen

Schraper

Opmerkingen

2 diagonalen tekenen

∅78 mm Carouselpons

∅20 mm

2 man nodig om te ponsen Zo dicht mogelijk langs omtrek

Draaibank

∅78 mm

Draaibank met klauw

∅22,4 mm

Mogelijk maken om draaibank te gebruiken Laag toerental ±450rpm; 0,5 mm per keer; gebruik rockol Laag toerental ±450rpm; 0,1 mm per keer; gebruik rockol

Polijsten


WH19.B1


Cilinder tussenstuk (6) De productieplanning Voor het maken van het cilinder tussenstuk worden de volgende stappen ondernomen. Allereest moet er een RVS 303 staaf in de CNC machine worden geplaatst. Deze moet tegen de beitel aan worden geschoven en vervolgens stevig worden ingeklemd. De deur moet worden gesloten en het bijbehorende programma kan worden gedraaid. Hierna moet het werkstuk verder worden bewerkt op de draaibank. Het onderdeel moet worden ingeklemd aan een willekeurige kant. Vervolgens kan de draaibank ingesteld worden. Eerste moet het werkstuk worden afgevlakt en op maat worden gebracht. Hierbij kan het nodig zijn om tussendoor op te meten met een digitale schuifmaat. Als het werkstuk eenmaal op maat is kan er een chamfer aan worden gebracht. Dit wordt gedaan door de snijdrichting van de beitel onder de gewenste hoek te zetten en daarna de randen af te snijden. Zodra de ene zijde klaar is moet hetzelfde proces nogmaals worden doorlopen voor de andere kant. Nadat de chamfers zijn aangebracht zijn de bewerkingen op de draaibank klaar. Als laatste moeten er nog acht gaten worden geboord. Hiervoor is gebruik gemaakt van een kolomboormachine. Allereerst moeten de plaatsen van de gaten worden afgetekend. Vervolgens moeten deze worden gecenterd met een centerpons. Hierna kan het cilinder tussenstuk in worden geklemd en kunnen de gaten worden geboord. Met deze laatste bewerking is het cilinder tussenstuk voltooid.


WH19.B1


Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Cilinder tussenstuk

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: Dennis Nelemaat Materiaal: RVS 303

Aantal: 1

Bladnr. 6


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

mesbeitel

CNC

Ø 34 x 5mm

Afsteken

Afsteekbeitel

CNC

Ø 21 x 17mm

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø34 x 5mm

Gat boren

Rond 19 boor

CNC

Ø 19 x 27mm

Afsteken

Afsteekbeitel

CNC

Op maat brengen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min

Linker zijde

Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min


Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min


Op maat brengen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min

Rechter zijde

Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min


Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 toeren/min


8 keer gat boren

Rond 3,2 boor

Kolomboormachine


Opmerkingen

Helemaal door

Helemaal door

WH19.B1


Cilinderkop (7) De productieplanning Voor het maken van de cilinderkop is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Allereest moet het een messing 58 staaf in de CNC machine worden geplaatst. Deze moet tegen de beitel aan worden geschoven en vervolgens stevig worden ingeklemd. De deur moet worden gesloten en het bijbehorende programma kan worden gedraaid. Hierna moet de cilinderkop verder worden bewerkt op de draaibank. Het onderdeel moet worden ingeklemd aan de smalle kant. Vervolgens kan de draaibank ingesteld worden en kan het bewerken beginnen. Als eerste moet het werkstuk worden afgevlakt en op maat worden gebracht. Hierbij kan het nodig zijn om tussendoor op te meten met een digitale schuifmaat. Als het werkstuk eenmaal op maat is kan er een chamfer aan worden gebracht. Dit wordt gedaan door de snijdrichting van de beitel onder de gewenste hoek te zetten en daarna de randen af te snijden. Nadat de chamfers zijn aangebracht moet de holte nog worden geboord. Hiervoor wordt eerst een klein gaatje aangebracht met een centerboor. Vervolgens kan er over de gewenste lengte worden geboord met een wat grotere boor en afsluitend kan worden geboord met de boor met de gewenste maat. Hiermee zijn de bewerkingen op de draaibank afgesloten. Als laatste moeten er nog vier gaten worden geboord. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een kolomboormachine. Allereerst moeten de plaatsen van de gaten worden afgetekend. Vervolgens moeten deze worden gecenterd met een centerpons. Hierna kan de cilinderkop in worden geklemd en kunnen de gaten worden geboord. Met deze laatste bewerking is de cilinderkop voltooid.


WH19.B1


Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Cilinderkop

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: Dennis Nelemaat Materiaal: Messing 58

Aantal: 1

Bladnr. 7


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Radiusdraaien

Mesbeitel

CNC

R11

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø 21 x 42mm

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø34 x 5mm

Afsteken

Afsteekbeitel

CNC

Op maat brengen

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min

Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min


Mesbeitel

Draaibank

1000 toeren/min


Centerboren

Centerboor

Draaibank

1000 toeren/min

Voorboren

Rond 5 boor

Draaibank

1000 toeren/min

10mm diep

Uitboren

Rond 19 boor

Draaibank

500 toeren/min

10mm diep

4 x gat boren

Rond 3,2 boor

Kolomboormachine

Chamfer aanbrengen Chamfer aanbrengen


Opmerkingen

Helemaal door

Helemaal door

WH19.B1


Verdringerzuiger (8) De productieplanning De verdringerzuiger begint als staaf van twintig millimeter in diameter. Met een CNC-machine wordt de buitenkant van de zuiger gemaakt. Door te boren met een vijftien millimeter boor wordt de binnenkant uitgehold. Dit gebeurt in een opspanning op de draaibank. In dezelfde opspanning wordt het geboorde gat verder uitgeboord met een 15,6 millimeter boor. Vervolgens wordt dit gat geruimd met een 16 H7 millimeter ruimer. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Verdringerzuiger

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Gerben Taanman Materiaal: Aluminium 51ST

Aantal: 1

Bladnr. 8


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Opmerkingen

Langsdraaien

Mesbeitel

CNC

Ø18 x 67mm

±0.10

Radiusdraaien

Mesbeitel

CNC

R9

Boren

Boor

Draaibank

Ø15 x 64 mm

Draaien

Boorbeitel

Draaibank

Ø16 H7 x 18 mm


WH19.B1


Verdringerzuiger Plug (9) De productieplanning Om de verdringerzuiger plug te maken wordt een staaf met diameter van twintig millimeter ingespannen op een draaibank. Door middel van langsdraaien wordt de diameter naar 16 h6 gebracht. Deze diameter wordt over een lengte van achttien millimeter gemaakt. Vervolgens wordt een gat van 2,4 millimeter geboord. Die wordt daarna wordt getapt met M3 schroefdraad. De randen worden vervolgens afgeschuind met 0,5 millimeter onder een hoek van 45˚. Na deze bewerkingen wordt het werkstuk omgedraaid en opnieuw opgespannen. Aan deze zijde van de verdringerzuiger plug wordt een gat geboord. Dit gat is twaalf millimeter in diameter en acht millimeter diep. Ook de randen aan deze kant worden afgeschuind met 0,5 millimeter onder een hoek van 45˚. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Verdringerzuiger Plug

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Gerben Taanman Materiaal: Aluminium 51ST

Aantal: 1

Bladnr. 9


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø16 h6 x 18 mm

Boren

Boor

Draaibank

Ø3 x 8.74 mm

Tappen

Tap

Boren

Boorbeitel

Draaibank

Ø12 x 8 mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0.5 x 45˚

M3 x 6 mm


WH19.B1

Opmerkingen

M3x0.5 – 6H Beide kanten


Verdringerzuiger Stang (10) De productieplanning Dit onderdeel wordt uit een staaf van Ø3 h6 x 80 millimeter gemaakt. De eerste stap is het op maat maken. Dit gebeurt op de draaibank. Door middel van vlakdraaien wordt de lengte teruggebracht naar 74 millimeter. De volgende stap is het pletten van een uiteinde. Het geplette deel moet van drie millimeter worden teruggebracht tot twee millimeter. Op het geplette gedeelte wordt een gat voorgeboord. Dit gat is 1,6 millimeter in diameter. Hetzelfde gat wordt vervolgens geruimd tot een diameter van 2 H7 millimeter. Het andere uiteinde van de verdringerzuiger stang wordt getapt met M3 schroefdraad. Dit gebeurt over een lengte van acht millimeter. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Verdringerzuiger Stang

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Gerben Taanman Materiaal: RVS 303

Aantal: 1

Bladnr. 10

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: Ø3 h6 x 80 mm Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Vlakdraaien

Mesbeitel

Draaibank

74 mm

Frezen

Vingerfrees

Freesmachine

0.5 x 6 mm

Voorboren

Boor

Kolomboormachine

Ø1.6 mm

Ruimen

Ruimer

Kolomboormachine

Ø2 H7 mm

Tappen

Tapboor


M3 x 8 mm

WH19.B1

Opmerkingen

Beide kanten

M3x0.5 – 6g


Verdringerzuiger Geleider (10) De productieplanning Voor het produceren van verdringerzuiger geleider wordt een staaf van Messing 58 met een diameter van zeven millimeter gebruikt. Eerst wordt de staaf ingeklemd op een draaibank. Daarna wordt een deel conisch gedraaid onder een hoek van zeven graden. Vervolgens boor je met opbouwende maten door het hele werkstuk heen tot een uiteindelijke diameter van drie milimeter. Draai het werkstuk om in de draaibank. Draai vervolgens het stuk tot de diameter van vijf millimeter. Ten slotte moet aan beide kanten nog met een hoek van 45 graden de hoeken worden afgeschuind. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Verdringerzuiger Geleider Behorende bij tekening: 11 Onderdeelnr.: 11 Aantal: 1

Datum: 18-3-2013

Bladnr. 11

Gemaakt door: Gerben Taanman Materiaal: Messing 58


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø7 x 30 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø5 h6 x 4 mm

Voorboren

Boor

Draaibank

Ø2.6 x 30 mm

Ruimen

Ruimer

Draaibank

Ø3 H7 x 30 mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0.4 mm x 45˚

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

2 mm x 7˚

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0.2 mm x 45˚


WH19.B1

Opmerkingen


Krukasplaat (12) De productieplanning Voor het maken van de krukasplaat is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Men heeft een plaat Messing 58 nodig met de volgende afmetingen: 80x40x4mm Eerst boort men 3 gaten, 12 mm diep, met een M3 boor aan een kolomboor. Hierna freest men de andere gaten uit meet een letterfrees aan de freesbank, startende met een gat met een diameter van Ø28mm, vervolgens een met Ø8mm en als laatste een met Ø5mm, deze 3 zijn allen 4mm diep. Vervolgens tapt men in de 3 M3 gaten de volgende schroefdraad: M3 x 0.5 – H6; met een M3 boor aan een kolomboor. Als dit gebeurd is dient men de krukasplaat af te bramen. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Krukasplaat

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Pieter Broersen Materiaal: Messing 58

Aantal: 1

Bladnr. 12


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Boren

Boor

Frees bank

M3 x 12mm

Frezen

Letterfrees

Frees bank

Ø28 x 4 mm

Frezen

Letterfrees

Frees bank

Ø8 x 4 mm

Frezen

Letterfrees

Frees bank

Ø5 H7 x 4 mm

Tappen

Tapboor


Opmerkingen

M3 x 0.5 – H6

WH19.B1


Werkcilinder (13) De productieplanning Voor de productie van de werkcilinder wordt een zeskant staaf van Messing 58 met een binnendiameter van 22 millimeter afgezaagd tot een lengte van 40 millimeter. Vervolgens wordt de staaf in een draaibank ingeklemd. Met een mesbeitel wordt een kant vlak gedraaid. Daarna wordt over een lengte van 31 millimeter de staaf langs gedraaid zodat er een cilinder met een diameter van 22 millimeter over blijft. Daarna wordt op de freesbank een gat met een diameter van twaalf millimeter over de as gefreesd. Vervolgens wordt op een draaibank met een boor het gat vergroot tot een diameter van zeventien millimeter. Vervolgens worden de randen afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Als laatste wordt het werkstuk andersom in de draaibank geplaatst. Daarna wordt de werkcilinder op maat gemaakt met een mesbeitel. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Werkcilinder

Datum: 18-3-2013



Aantal: 1

Bladnr. 13


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Vlakdraaien

Mesbeitel

Draaibank

1000 omw/min

Langsraaien

Mesbeitel

Draaibank

1000 omw/min

Ø22 x 31 mm

Frezen

Letterfrees

Frees bank

1000 omw/min

12 mm x 6

Boren

Boor

Draaibank

1000 omw/min

Ø17 H7 x 38mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

1 x 45˚

Binnenkant boven en onder

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

2 x 45˚


WH19.B1

Opmerkingen


Werkzuiger (14) De productieplanning Voor de productie van de werkzuiger wordt een cilindrisch stuk Aluminium 51ST, met een diameter van twintig millimeter, afgezaagd met de hand tot een lengte van twintig millimeter. Vervolgens wordt de werkzuiger op een draaibank ingeklemd. Dan wordt het werktstuk vlak gedraaid. Het werkstuk wordt vervolgens op de freesbank geplaatst om een gat met een diameter van twaalf millimeter tot een diepte van vijftien millimeter uit te frezen. Terug naar de draaibank wordt de werkzuiger op de juiste lengte gemaakt. Daarna langs gedraaid tot een zeventien millimeter in diameter met een mesbeitel. Vervolgens worden er twee gleuven van één millimeter breed ui het werkstuk gestoken met een uitsteekbeitel. Daarna worden alle scherpe randen afgebraamd en wordt het werkstuk onder een kolomboor gezet. Hier wordt met een 2,7 millimeter boor voorgeboord om vervolgens het gat te ruimen met een ruimer tot een diameter van drie millimeter. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Werkzuiger

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Pieter Broersen Materiaal: Aluminium 51ST

Aantal: 1

Bladnr. 14


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Frezen

Letterfrees

Freesbank

Ø12 x 15mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø17 H6 x 17 mm

Uitsteken

Uitsteekbeitel Draaibank

1 mm x 0.5

Voorboren

Boor

boormachine

Ø2.7 x 17mm

Ruimen

Ruimer

Kolomboormachine

Ø3 H7


WH19.B1

Opmerkingen

2x


Zuigerpen (15) De productieplanning Om de zuigerpen te maken wordt een massieve buis met een diameter van drie millimeter van RVS 303 op een lengte van twintig millimeter afgezaagd. Dat wordt vervolgens in een draaibank geplaats en vlakgedraaid. Daarna wordt het werkstuk afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Daarna wordt het werkstuk omgedraaid, op zestien millimeter vlak gedraaid en afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Zuigerpen

Datum: 18-3-2013


Gemaakt door: Pieter Broersen Materiaal: RVS 303

Aantal: 1

Bladnr. 15


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø3 h6 x 16,4 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø17 H6 x 17 mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,2 x 45°


WH19.B1

Opmerkingen

2 keer


Drijfstang (16) De productieplanning Voor het maken van de drijfstang is he volgende nodig. Er moet een Messing 58 plaat in de CNC machine worden geplaatst. Deze moet in de machineklem stevig worden ingeklemd. De deur moet worden gesloten en het bijbehorende programma kan worden gedraaid. Het programma gaat nu verschillende bewerkingen uitvoeren. Het boort eerst de verschillende gaten in het onderdeel en freest daarna het onderdeel uit de plaat. Het werkstuk kan dan uit de machine gehaald worden en daarna worden afgebraamd. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Drijfstang

Datum: 19-3-2013



Aantal: 1

Bladnr. 16

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 48,5 x 7mm Bewerkingsvolgorde: Zoals hieronder Bewerking

gereedschap

Machine

Instelgrootheden

Opmerkingen

bankschroef

Freesbank

computer

Freesbank

Boren

Boor

Freesbank

∅ 3 H7 mm

X8

Boren

Boor

Freesbank

∅ 5 H7 mm

langsfrezen

Letterfrees

Freesbank

43 mm

Cirkelfrezen

Letterfrees

Freesbank

R 3,5 mm

langsfrezen

Letterfrees

Freesbank

43 mm

cirkelfrezen

Letterfrees

Freesbank

R 2,5 mm

Inklemmen in freesbank Gegevens invoeren


WH19.B1


Hoofdlagerbus (17) De productieplanning Voor het maken van het cilinder tussenstuk is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Allereerst wordt er een Messing 58 staafje in de draaimachine ingeklemd. Daarna wordt de staaf tot een lengte van twintig millimeter gedraaid met een diameter van twaalf millimeter. Hierna wordt er twaalf millimeter van de lengte afgedraaid tot een doorsnede van acht millimeter. Nu is de rudimentaire vorm af en wordt het gat door het onderdeel geboord. Dit gat is twaalf millimeter lang en vier millimeter in doorsnede. Voor de afwerking worden alle randen 0,4 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Alleen de bovenrand wordt één millimeter afgeschuind onder dezelfde hoek. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Hoofdlagerbus

Datum: 19-3-2013



Aantal: 1

Bladnr. 17

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 20mm x 12mm x 12mm Bewerkingsvolgorde: Zoals hieronder Bewerking

gereedschap

Machine

Inklemmen in draaibank

Draaibank

Draaibank

afdraaien

Mesbeitel

Draaibank

20 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

∅ 12 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

∅ 8 mm

Boren

Boor

Draaibank

∅ 4 H7 mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,4 x 45°

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,4 x 45°

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

1 x 45°


WH19.B1

Instelgrootheden

Opmerkingen


As vliegwiel De productieplanning Voor het maken van de as van het vliegwiel is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Een staaf van zilverstaal met een diameter van vier millimeter wordt op een draaibank ingeklemd. Daarna wordt de staaf vlak gedraaid en wordt de rand voor 0,2 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Vervolgens wordt de staaf andersom op de draaibank ingeklemd. Dan wordt de staaf door langs te draaien tot een lengte van gebracht. Daarna wordt de rand voor 0,2 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: As vliegwiel

Datum: 22-3-2013

Behorende bij tekening: 18

Gemaakt door: Paul van der Burgh

Onderdeelnr.: 18

Aantal: 1

Bladnr. 18

Materiaal: Zilverstaal


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø4 x

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,2 mm


WH19.B1

Opmerkingen

2x


Krukwang deluxe De productieplanning Voor het maken van de as van de krukwang deluxe is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Men dient een plaat van Messing 58 van vijf millimeter dik te gebruiken. Vervolgens moet van het onderdeel in de CNC frees de buitenkant worden gefreesd. Op de plaatsen waar gaten komen wordt met een centreerboor gecentreerd. Daarna worden twee gaten door het materiaal heen geboord. De eerste met een vier millimeter boor, de tweede met een vijf millimeter boor. Daarna wordt met een 2,4 millimeter boor twee voorgeboord. Vervolgens wordt een M3 tap gebruikt om schroefdraad in de gaten aan te brengen. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Krukwang deluxe

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: Paul van der Burgh Materiaal: Messing 58

Aantal: 1

Bladnr. 19


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Frezen

CNC

R15 x 180 bol

Frezen

CNC

R4 x 900 hol

Frezen

0

CNC

R5 x 90 bol

Boren

Boor

Boormachine

M3 x 15

Boren

Boor

Boormachine

M3 x 7

Boren

Boor

Boormachine

M3 x 5

Boren

Boor

Boormachine

M4 x 5


Opmerkingen

0

WH19.B1

2 keer 2 keer


Vliegwiel (20) De productieplanning Om het vliegwiel te produceren is het volgende nodig. Een cilindrische plaat Messing 58 met een diameter van 75 millimeter en een dikte van achttien millimeter wordt op de draaibank ingeklemd en vlakgedraaid. Het werkstuk wordt dan om gedraaid, met langsdraaien tot een dikte van veertien millimeter gebracht. Daarna wordt het vliegwiel op een freesbank geplaatst. Door te draaivrezen wordt aan beide zeiden een cilindrische vorm van vier millimeter diep gefreesd. Vervolgens wordt het werkstuk onder de kolomboormachine geplaatst. Daar wordt bij de as met een 3,6 millimeter boor voorgeboord. Vervolgens wordt het gat geruimd tot vier millimeter. Daarna wordt haaks op de as een gat geboord met een 2,4 millimeter boor. Vervolgens wordt met een M3 tap schroefdraad in het gat aangebracht. Als laatste worden alle randen afgebraamd. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Vliegwiel

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: Paul van der Burgh Materiaal: Messing 58

Aantal:

Bladnr. 20


gereedschap

machine

Instelgrootheden

Vlakdraaien

Mesbeitel

Draaibank

19 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

Ø75 x 14mm

Vlakdraaien

Mesbeitel

Draaibank

19 mm

Draaifrezen

Freesbank

Ø12 tot Ø54 x6,5mm

Draaifrezen

Freesbank

Ø12 tot Ø54 x2mm

Voorboren

Boor

Kolomboormachine

Ø3.6 x 14mm

Ruimen

Ruimer

Kolomboormachine

Ø4 H7 x 14 mm

Boren

Boor

Ø15 x 3 mm

Opmerkingen

5x

Afbramen


WH19.B1


Krukpennetje (21) De productieplanning Om het krukpennetje te maken moet een staaf van zilverstaal met een vijf millimeter diameter van achttien millimeter gezaagd worden. Het staafje wordt dan ingeklemd op een draaibank. Eerst wordt het werkstuk vlak gedraaid. Daarna voor 0,2 millimeter onder een hoek van 45 graden afgeschuind. Dan wordt het werkstuk omgedraaid en door langs te draaien tot een lengte van veertien millimeter gebracht. Als laatste wordt de rand aan deze zijde voor 0,2 millimeter onder een hoek van 45 graden afgeschuind. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Krukpennetje

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: M.A. Brouwer Materiaal: Zilverstaal

Aantal: 1

Bladnr. 21

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 14 x Ø5 Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Vlakdraaien

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Langsdraaien

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 omw./min


WH19.B1

Opmerkingen

0,2x45 graden


Krukplaat (22) De productieplanning Voor dit onderdeel moet een messing 58 plaatje in een CNC apparaat worden geplaatst. En het programma laten draaien. Zodra het programma klaar is kan het plaatje uit de machine worden gehaald. Draai met de M3 tapboor schroefdraad in het kleinste gat. Haal het onderdeel uit het plaatje en teken de plek voor het laatste gat af. Centreer hier met een centerpons. Boor dit gat met een 2,4 millimeter boor in de kolomboor. Draai vervolgens weer schroefdraad met de M3 tapboor. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: krukplaat

Datum: 19-03-2013



Aantal: 1

Bladnr. 22

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 29 x 10 x 5 Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

CNC

machine

Instelgrootheden

Opmerkingen

M3 x 5 mm

M3 x 0.5 - 6H

2,4mm

Voor M3

M3 x 14 mm

M3 x 0.5 - 6H

CNC

Tappen

Tapboor

Voorboren

boor

Tappen

Tapboor

kolomboor


WH19.B1


Sleufgaffelpen (23) De productieplanning Voor het maken van het cilinder tussenstuk is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Eest moet er een RVS 303 staaf in de draaimachine worden geplaatst en worden vastgeklemd. De staaf wordt 28 millimeter lang gedraaid en drie millimeter in doorsnede. Hierna worden de randen 0,2 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Daarna wordt er over tien millimeter M3 schroefdraad getrokken. Vervolgens wordt vier millimeter van het schroefdraad afgezaagd. Dan wordt het werkstuk weer in de draaibank gezet en wordt de rand met schroefdraad onder een hoek van 45 graden afgeschuind met een vijl. Nu moet ook nog de spleet in de onderkant worden gefreesd. Hiervoor wordt eerst de sleufgaffelpen uit de draaibank gehaald en in de freesbank geplaatst. Hierin wordt het in een machineklem geplaatst waarna deze wordt aangedraaid. Nu wordt het programma voor de spleet van 0,5 millimeter breed en drie millimeter lang ingevoerd waarna de freesmachine de sleufgaffelpen afmaakt. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Sleufgaffelpen

Datum: 19-3-2013


Gemaakt door: Pieter Broersen Materiaal: RVS 303

Aantal: 1

Bladnr. 23

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 28mm x 3mm x 3mm Bewerkingsvolgorde: Zoals hieronder Bewerking

gereedschap

Machine

Inklemmen in draaibank

Draaibank

Draaibank

afdraaien

Mesbeitel

Draaibank

28 mm

Langsdraaien

Mesbeitel

Draaibank

∅ 3 mm

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,2 x 45°

Bovenkant

Afschuinen

Mesbeitel

Draaibank

0,2 x 45°

Onderkant

Draadtappen

Draadtap

Draaibank

M3 x 0,5

10 mm lang

Afdraaien

Mesbeitel

Draaibank

5 mm

Schroefdraad inkorten

Frezen

Letterfrees

Freesbank

0,5 mm x 3 mm


Instelgrootheden

WH19.B1

Opmerkingen


Sleufgaffel Ondersteuning (24) De productieplanning Om de sleufgaffel ondersteuning te maken wordt een staaf van Messing 58 met een diameter van acht millimeter afgezaagd tot een lengte van 41 millimeter. Dan wordt het werkstuk op een draaibank ingeklemd en vlakgedraaid. Dan wordt over een lengte van tien millimeter het werkstuk langsgedraaid tot een diameter van vijf millimeter. Met een M5 draadtap wordt vervolgens over een lengte van vijf millimeter schroefdraad aangebracht. Het uiteinde met schroefdraad wordt daarna gevijld. De andere rand wordt met een beitel voor 0,2 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Dan wordt het werkstuk andersom in de draaibank geplaatst. Daarna wordt door langs te draaien het werkstuk, over een lengte van 2,4 millimeter, op een diameter van vijf millimeter gebracht. Vervolgens wordt rand met een beitel voor 0,2 millimeter afgeschuind onder een hoek van 45 graden. Dan wordt met een centreerboor een gaatje in het uiteinde geboord. Daarna wordt met een 2,4 millimeter boor een gat van twaalf millimeter geboord. Vervolgens wordt met een M3 draadtap tot acht millimeter diep schroefdraad aangebracht. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Sleufgaffel Ondersteuning

Datum: 22-3-2013


Gemaakt door: M.A. Brouwer

Onderdeelnr.: 24

Aantal: 1

Bladnr. 24

Materiaal: Messing 58

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 39.1 x Ø8 Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

machine

Instelgrootheden

Vlakdraaien

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Langsdraaien

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Naar Ø5 (links)

Schroefdraat aanbrengen

Draadtap

Draaibank

200 omw./min

M5

Afschuinen

Vijl

Draaibank

200 omw./min

Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Langsdraaien

Beitel

Draaibank

1000 omw./min

Centreren

Centreerboor

Draaibank

1000 omw./min

Boren

Boor

Draaibank

1000 omw./min

Schroefdraad aanbrengen

Draadtap

Draaibank

200 omw./min

Vijlen

Vijl

Draaibank

200 omw./min

Afschuinen

Beitel

Draaibank

1000 omw./min


WH19.B1

Opmerkingen

Naar Ø5 (rechts) 2.4 mm M3 x 0.5 – 6g


Sleufgaffel (25) De productieplanning Voor het maken van de sleufgaffel is het nodig om een aantal verschillende stappen te zetten. Deze zullen hier worden uitgelegd. Men heeft een plaat Messing 58 nodig met een dikte van twee millimeter. Vervolgens stelt men de CNC frees machine in voor de buitenvorm en de gaten. Alleen het gat met een diameter van twee millimeter wordt niet met de CNC-machine gemaakt. Daarna moet het gat met een diameter van twee millimeter gecenterboord worden. Vervolgens moet het hele gat ingeboord worden. Daarna moet de sleufgaffel uit het plaatje geprikt worden. Vervolgens worden alle randen afgebraamd. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Sleufgaffel

Datum: 19-03-2013



Aantal: 1

Bladnr. 25

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal:41x 10 Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

CNC

machine

Instelgrootheden

Opmerkingen

CNC

voorboren

boor

kolomboormachine

1,6mm

Voorboren

Boor

Kolomboormachine

4,6mm

Ruimen

Ruimer

Kolomboormachine

2mm H7

Ruimen

Ruimer

Kolomboormachine

5mm H7

uitprikken Afbramen

vijl


WH19.B1


Verbindingsgaffel (26) De productieplanning Om de verbindingsgaffel te maken wordt een plaatje van Messing 58 me een dikte van vier millimeter op een freesbank geplaats. Eerst worden twee gaten met een doorsnede van twee millimter geboord. Daarna wordt de omtrekt het werkstuk gefreesd door te lijn- en cirkelfrezen. Dan wordt de verbindingsgaffel opnieuw ingeklemd en worden twee inhammen gefreesd door te lijnfrezen. Als laatste wordt het werkstuk afgebraamd. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: verbindingsgaffel

Datum: 19-3-2013


Gemaakt door: Pieter Broersen

Onderdeelnr.: 26

Aantal: 1

Bladnr. 26

Materiaal: Messing 58

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 18 x 4 x 4mm Bewerkingsvolgorde: Zoals hieronder Bewerking

gereedschap

Machine

Instelgrootheden

Opmerkingen

bankschroef

Freesbank

computer

Freesbank

Boren

Boor

Freesbank

∅ 2 H7 mm

X2

lijnfrezen

Letterfrees

Freesbank

14 mm

Cirkelfrezen

Letterfrees

Freesbank

R 2 mm

lijnfrezen

Letterfrees

Freesbank

14 mm

cirkelfrezen

Letterfrees

Freesbank

R 2 mm

Bankschroef

Freesmachine

computer

Freesbank

Lijnfrezen

Letterfrees

Freesmachine

6 mm

2 mm breed

Lijnfrezen

Letterfrees

Freesmachine

6 mm

2 mm breed

WH19.B1

Haagse Hogeschool

Inklemmen in freesbank Gegevens invoeren

Opnieuw inklemmen Gegevens invoeren


139

Gaffelpennetje (27) De productieplanning Voor het maken van de gaffelpennetje heb je een Messing 58 staaf nodig met een diameter van twee millimeter. Kras met een schuifmaat twee stukjes af van vijf millimeter. Zaag deze twee stukjes af met een ijzerzaag. Vijl het pennetje op lengte en vijl de hoeken af. Het bewerkingsblad Bewerkingsblad Naam onderdeel: Gaffelpennetje

Datum: 19-03-2013


Gemaakt door: Robert Neuteboom Materiaal: messing 58

Aantal: 2

Bladnr. 27

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 7 x 2 mm Bewerkingsvolgorde: Bewerking

gereedschap

zagen

ijzerzaag

opmeten

schuifmaat

Op maat maken

Vijl

Afschuinen

Vijl

machine


Instelgrootheden

Opmerkingen

5 mm

WH19.B1


Stirlingmotor. Delft, April 2013

Recommend Documents