Odabir Primarnog Procesa HALEVI VJEZBA1

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

ODABIR PRIMARNOG PROCESA

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Utjecaj na cijenu proizvoda prema nekim studijama:

- 15% konstrukcija, razrada detalja, ispitivanje, planiranje proizvodnje

- 85% proizvodnja

- u tržišnoj cijeni 90% ima udjela cijena proizvoda

LIJEVANJE

- problem je poroznost uzrokovana skupljanjem i zaostalim plinovima

- protok materijala u uskom kanalima je isto problem koji treba razmotriti pri

konstruiranju

- cijena je realtivno visoka

- dimenzijske tolerancije i kvaliteta površine ne mogu biti previsoke

- općenito proces za masovnu proizvodnju

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

OBLIKOVANJE PLASTIČNOM DEFORMACIJOM

1. Topli rad: valjanje, kovanje, ekstruzija

2. Hladani rad: valjanje, duboko vučenje, ekstruzija, kovanje

3. Oblikovanje iz praha: metalurgija praha, proizvodnja polimernih tvorevina

Valjanje

- najjeftinija metoda oblikovanja

- šipke, limovi, ploče

- nije za sve materijale

- ograničeno na jednostavne oblike

- na proces utječu vlačna čvrstoć, tvrdoća, žilavost

- mogu se postići uske tolerancije

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Kovanje

- daje bolja mehanička svojstva nego lijevanje: dijelovi predviĎeni za jača

naprezanja radili bi se kovanjem

- cijena alata uglavnom skuplja nego kod lijevanja

- mnogi oblici nisu izvedivi

- kovanje u ukovnju ima ograničenja: veličina obratka, postizanje točnih dimenzija

otežano zbog stezanja otkovka i trošenja gravure

Optiskivanje

- prikladno za male količine

- u stvari proces koji se ne može zamijeniti niti jednim drugim

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Metalurgija praha (sinteriranje), proizvodnja polimernih tvorevina (plastic

molding)

- ne mogu se svi materijali koristiti

- visoka proizvodnost

- visoka cijena kalupa

- postizanje točnih dimenzija otežano zbog skupljanja izratka i trošenja kalupa

- može se postići dobra kvaliteta površine

- postoje ograničenja u veličini proizvoda

- problem tečenja u uskim kanalima

- ne mogu se proizvesti presloženi dijelovi

- hard materials – samo sinteriranjem zbog svojih nekontroliranih svojstava

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

FORMIRANJE SPAJANJEM

- kombinira se s OOČ da se ukloni višak materijala

Zavarivanje

- ne mogu se postići visoke tolerancije i kvaliteta površine (zahtijeva dodatnu

obradu)

Lemljenje

- slabiji spoj nego kod zavarivanja

Ljepljenje

- spajanje raznorodnih materijala

- spojevi otporni na vibracije i deformacije

- čvrstoća spoja nije ista u svim smjerovima

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

FORMIRANJE SKLAPANJEM

- spajanje vijcima, svornjacima, zakovicama

RAPID PROTOTYPING ILI RAPID MANUFACTURING

- dio se može proizvesti direktno na osnovu CAD modela

- za prototipove

- za izradu manjih serija

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

OBRADA ODVAJANJEM ČESTICA

• glodanje

• tokarenje (kružno simetrični dijelovi)

• bušenje

• brušenje (fina obrada + honanje i lepanje)

• provlačenje: izrada rupa koje nisu okrugle, svaki oblik poseban alat koji je skup

• elektroerozija (electrodischarge machining): obrada tvrdih materijala i izrada

kompliciranih oblika visoke kvalitete površine

• obrada laserskom zrakom

Mogu se postići uske tolerancije i dobra kvaliteta površine bez da se mijenaju

svojstva materijala za vrijeme obrade.

Za mele količine.

Uz primjenu specijalnih alata, načina stezanja, automatiziranih strojeva, CNC

mašina, pokretnih linija može se primjeniti i na masovnu proizvodnju.

TEHNOLOGIJE:

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Faktori koji utjecu na odabir primarnog procesa:1. Količina

2. Složenost oblika

3. Materijal

4. Veličina pozicije

5. Debljina presjeka

6. Dimenzijske tolerancije

7. Cijena polazne sirovine

8. Proces koji slijedi

Velika količna – više od 2000 komada

1. Oblikovanje krutog tijela deformiranjem

2. Oblikovanje lijevanjem

3. Oblikovanje zavarivanjem

4. OOČ

5. Oblikovanje sklapanjem

Mala količna – do 50 komada

1. OOČ

2. Oblikovanje zavarivanjem

3. Oblikovanje krutog tijela deformiranjem

4. Oblikovanje sklapanjem

5. Oblikovanje povečanjem materijala

Preporuke preme količini

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Oblik isto treba uzeti u obzir. Halevi dijeli izratke prema sloţenosti

oblika u 4 kategorije.

Mono oblikPresjek ovakvog oblika duž glavne osi je kontantan

Otvoreni oblikDio koji se može podijeliti na max 2 dijela i da taj presjek ima najveću površinu od svih.

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Sloţeni oblikOtvoreni oblik s bočnim značajkama.

Vrlo sloţeni oblikSvi ostali oblici.

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Klasifikacija oblika prema geometrijskim značajkam ASM

SLOŽENOSTOBLIKA

MONO OTVORENI SLOŽENIVEOMA

SLOŽENI

KolicinaQ

KolicinaQ

KolicinaQ

KolicinaQ

Q<180Q>1000 Q<150 Q>2000 Q>1500Q<50 Q>1000Q<100

METODA

ODABIRA

1

DEBCA-

BEDCA-

CDBEFA

BADCE-

CDBEFA

ABCDE-

EDCABF

BDECAF

Kod A – oblikovanje iz taline (lijevanje); Kod B – oblikovanje metala deformiranjem (OMD); Kod C –

oblikovanje odvajanjem čestica (OOČ);Kod D - oblikovanje spajanjem; Kod E – oblikovanje

sklapanjem; Kod F – oblikovanje uvećavanjem izradka

Izvor Gideon Halevi:”Principles of process planning”,Chapman & Hall, 1995

ODABIR PRIMARNOG PROCESA - HALEVI

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Izvor Gideon Halevi:”Principles of process planning”,Chapman & Hall, 1995

ODABIR LIJEVANJA

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

2. VJEŢBA Primjer 1.

Sloţeni dio; količina: 2500 komada; materijal: bronca; masa: 4kg; minimalna debljina stjenke: 1,2mm;

najmanja dimenzijska tolerancija: ±0,10mm; najzahtjevnija kvaliteta površine: Ra = 2μm

Iz tablice odabrati proces koji je preporučen obzirom na količinu i složenost oblika.

Za količinu 2500 komada i složeni oblik preporuča se lijevanje.

Pretpostavimo da imamo pogon s takvom tehnologijom, pa prihvaćamo preporuku.

Dalje biramo iz tablice za odabir postupka lijevanja.

Lijevanje u pijesak nije prikladno jer nije dovoljno precizno.

Kokilni lijev može postići zahtjevane tolerancije, ali ne i kvalitetu površine i minimalnu debljinu

stjenke.

Tlačnim lijevom zadovoljava sve zahtijeve dijela, zato biramo ovaj proces.

100 ciklusa na sat, 2 odljevka u kalupu, cijena rada 60$ po satu, cijena materijala 0,8$/kg

Cijena kalupa................................................................................................25.000$

Cijena rada 60($/h)x2500/(100x2)....................................................................750$

Cijena materijala 2500x4x0,8x1,2(20%gubitaka)............................................9600$

Ukupno: 35.350$, 14,14 $/komadu

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Kalkulacija za OOČ

Vrijeme izrade 25min, cijena rada 60$/h

Cijena rada 60x2500x(25/60).................................................................................................62.500$

Cijena materijala.....................................................................................................................9.600$

Ukupno: 72.100$; 28,84$/komadu

Primjer 2.

Sloţeni dio; količina: 2500 komada; materijal: bronca; masa: 4kg; minimalna debljina stjenke: 1,2mm;

najmanja dimenzijska tolerancija: ±0,10mm; najzahtjevnija kvaliteta površine: Ra=1,5μm, Ra = 0,8

μm (na jednoj povrsini)

Ne može se u potpunosti izraditi tlačnim lijevom, niti bilo kojim postupkom lijevanja. Nije moguće izraditi

nekim od postupaka deformiranja. Ostaje nam OOČ. Cijena izrade OOČ iz prethodnog primjera je cca.

28,84$/komadu, dok je cijena izrade tehnologijom tlačnog lijeva 14.14$/komadu. To je velika razlika.

Kada bi OOČ prethodilo lijevanje moralo bi se samo obraditi jedna površina na Ra0,8μm. Procjena

vremena za obradu te površine je 3 min.

Cijena lijevanja...........................................................................................................................35.350$

Cijena rada 60x2500x(3/60)..........................................................................................................7500$

Ukupno: 42850$; 17,14 $/komadu

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

ODABIR PROCESA OMD

1. Odrediti koeficijent relativne količine

2. Odrediti složenost oblika

3. Pod odreĎenoj složenosti oblika odabrati pravu

podvarijantu

4. U retku tablice odabrati stupac s najmanjim brojem

5. Provjeriti da li odabrani proces zadovoljava kvalitetu

površine i zaftjevane tolerancije dimanzija

Relativno niska količina – kako je definirano u tablici za odabir

primarnog procesa

Relativno srednja količina – 50% više nego niska količina

Relativno visoka količina – 2x više od niske količine

Izvor Gideon Halevi:”Principles of process planning”,Chapman & Hall, 1995

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesaIzvor Gideon Halevi:”Principles of process planning”,Chapman & Hall, 1995

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Primjer 3.

Šipka U profila; količina: 1600 komada; masa: 4kg; debljina stjenke: 3,5mm; dimenzijska

tolerancija: ±0,5mm; kvaliteta površine: Ra13μm; duljina: 10m. Odabrati primarni proces.

Oblik je mono. Iz tablice biramo za taj oblik i količinu od 1600 komada preporučeni proces. Prva

preporuka je OMD. Sad slijedimo prethodno navedenih 5 koraka pri dabiru procesa OMD:

1. Relativna količina je 1600/1000=1,6; relativno srednja količina

2. Složenost oblika – mono oblik

3. Dio je dug, jednolikog presjeka

4. Iz pravog retka potražimo proces s najmanjom vrijednošću. To je G12 – ekstrudiranje.

5. Ekstrudiranjem se mogu postići zahtjevane tolerancije i kvaliteta površine.

Odabran je postupak ekstrudiranja.

Projektiranje tehnoloških i

proizvodnih procesa

Primjer 4.

Šipka U profila; količina: 4000 komada; masa: 4kg; debljina stjenke: 3,5mm; dimenzijska

tolerancija: ±0,5mm; kvaliteta površine: Ra1,2μm; duljina: 10m. Odabrati primarni proces.

Oblik je mono. Iz tablice biramo za taj oblik i količinu od 1600 komada preporučeni proces. Prva

preporuka je OMD. Sad slijedimo prethodno navedenih 5 koraka pri dabiru procesa OMD:

1. Relativna količina je 4000/1000=4; relativno velika količina

2. Složenost oblika – mono oblik

3. Dio je dug, jednolikog presjeka

4. Iz pravog retka potražimo proces s najmanjom vrijednošću. To je G11 – valjanje.

5. Valjanjem se ne mogu postići zahtjevana kvaliteta površine i tolerancije.

6. Sljedeći proces je G12 – ekstrudiranje.

7. Ekstrudiranjem se mogu postići zahtjevane tolerancije i kvaliteta površine.

Odabran je postupak ekstrudiranja.