KOKOONTAITETTAVA HENKARI

Transkriptio

1 VAASAN AMMATTIKORKEAKOULU Ryhmä 3 Olli Eronen Tomi Blomback Jaakko Etelämäki KOKOONTAITETTAVA HENKARI 3D-Tuoteprojekti Simultaanisuunnittelu Tekniikka ja liikenne 2005

2 2 1. SISÄLLYS 2. RYHMÄESITTELY 3 3. TUOTE Ryhmän tehtävä 4 4. SUUNNITTELU Projektinsuunnittelu Ideointi Mallintaminen Pikamallit 5 5. KONEISTUS Muottien lopullinen koneistus Liikkuvapuolisko Kiinteäpuolisko Messinkitapit 9 6. ULOSTYÖNTÖLEVY JA TAPIT RUISKUVALU 10 LIITTEET 13

3 3 2. RYHMÄESITTELY Muodostimme kurssin alussa kolmen hengen ryhmän. Ryhmä kolmosen tehtäväksi tuli suunnitella ja valmistaa henkarin kärkiosa. Osan tuli toimia ja sopia yhteen muiden osien kanssa. Ryhmät toimivat yhteistyössä keskenään ja jokaiselle ryhmälle valittiin johtohenkilö. Meidän ryhmässä nakki napsahti Etelämäen Jaakolle (koska oli poissa ensimmäiseltä tunnilta). Tomi Blombackin tehtävä oli vastata koneistuksesta ja Olli Erosen tehtäväksi muodostui mallinnus ja työstöratojen teko. Kuva 1. Vasemmalta: Jaakko Etelämäki, Tomi Blomback, Olli Eronen 3. TUOTE Simultaani- ja 3D-tuoteprojekti kurssien tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa kolmen ryhmän yhteistyönä yksi yhteinen tuote. Jokaiselle ryhmälle tuli

4 4 suunniteltavaksi yksi osa tuotteesta. Valitsimme toteutettavaksi tuotteeksi kokoontaitettavan henkarin. Henkari valmistetaan ruiskupuristamalla muovista. Kuva2. Kokoontaitettava henkari 3.1. Ryhmän tehtävä Ryhmän tehtävänä oli suunnitella henkariin kärkiosa, jossa oli housukoukku. Jokaisella ryhmän jäsenellä oli oma vastuualueensa osan valmistuksessa. Kärkiosan tuli sopia yhteen henkarin muiden osien kanssa. Tärkeimpiä mittoja olivat paksuus, pituus ja tapinreiän oikea koko. Jotta mitat saataisiin ryhmien välillä yhteensopiviksi kiinnitettiin ne layoutiin. 4. SUUNNITTELU Henkarin osat mallinnettiin ProEngineer-ohjelmistolla. Samaa ohjelmaa käytettiin muottien suunnitteluun ja työstöratojen tekemiseen. Suunnittelu alkoi ensimmäisillä simultaanisuunnittelun tunneilla opettajan johdolla. Kuten nykyään useiden tuotteiden kanssa tuli suunnitelmiin muutoksia matkan varrella ja tuotteen suunnittelua ja toteutusta jouduttiin muuttamaan useaan otteeseen.

5 5 4.1 Projektinsuunnittelu Projektille tehtiin suunnitelma ja aikataulu heti alkajaisiksi. Suunnitelmassa määriteltiin projektille tavoitteet, aikataulu ja ryhmien jäsenille päävastuualueet. Projektin aikataulua tuli noudattaa, mutta sitä voitiin muuttaa tarvittaessa. Loppujenlopuksi aikataulussa pysyttiin suhteellisen hyvin loppuun asti. Suunnitelmat tehtiin ryhmittäin. 4.2 Ideointi Ensimmäisillä tunneilla ideoitiin tuotetta. Esimerkiksi mitä tuotteelta vaaditaan, ulkonäkö ja tarvitaanko mahdollisesti osto-osia. Suunnittelun osalta osien liitoskohdat vaativat eniten suunnittelua. Miten liitos toteutetaan ja että se olisi riittävän kestävä. Alussa selvitettiin olisiko mahdollista ostaa tuotteeseen sopivia valmiita tappeja. Vaihtoehtoina oli mm. lego-tappeja ja hitsausmaskin visiirin tappeja. Sopivia valmiita tappeja ei kuitenkaan lukuisista yrityksistä huolimatta löydetty. Tapit päätettiin valmistaa myös itse ja niille alettiin suunnitella muottia. Tappien suunnittelun hoiti ryhmä Mallintaminen Varsinaisen osan mallinnus aloitettiin välittömästi, kun osan ulkomitat ja muoto olivat selvillä. Alustavaa osan muotoa ryhdyttiin kehittämään eteenpäin. Esimerkiksi miten kappaletta saisi vääntöjäykemmäksi. Tässä vaiheessa tehtiin kolmiot ja myös kappaleen paksuutta ohennettiin. Osasta jouduttiin tekemään useita eri versioita ennen pikamallinnusta, jonka jälkeen toimiva versio löytyi. Pieniä teknisiä muutoksia jouduttiin tekemään vielä koneistusvaiheessa, mutta ne eivät vaikuttaneet kriittisiin mittoihin. Mallinnuksessa käytettiin ProEngineer-mallinnusohjelmaa. 4.4 Pikamallit Ensimmäisien mallien pohjalta henkarin osista tehtiin pikamallit. Pikamallinnus auttoi lopullisen muodon hakemisessa ja paljasti mahdolliset virheet, joita ei

6 6 tietokoneruudulla pystytä havaitsemaan. Pikamallinnus auttoi varsinkin oikeanlaisten tappien ja materiaalipaksuuden valitsemisessa. Kuva3. Pikamallinnuskone Kuva 4. Pikamalli henkarin puolikkaasta

7 7 Kuva5. Pikamalli koekäytössä 5. KONEISTUS Muottien koneistukset tehtiin tutkimuskeskus Technobothniassa sijaitsevassa NCluokassa. Käytettävissä oli kaksi NC-jyrsintä, sekä yksi sorvi. Koneistusta varten tehtävät työstöradat mallinnettiin ProE:llä. ProE:llä piirretyt muodot käännettiin työstökoneen ymmärtämään muotoon. Joitakin pieniä ohjelmia tehtiin suoraan työstökoneella. Esimerkiksi ulostyöntölevyn ulostyöntötappien reiät annettiin koordinaatteina suoraan työstökoneelle. Tosin tähän oli jo valmis ohjelma olemassa, jota tarvitsi vain muuttaa. 3D-tuoteprojektin tunneilla aloitettiin jyrsimään aihioita oikeisiin ulko-mittoihin. Muottiaihiot valmistettiin alumiinista. 5.1 Muottien lopullinen koneistus Valmiiksi mallinnetut kappaleet sijoitettiin ProE:n Mold Design-ohjelmalla muottiaihioihin ja jaettiin liikkuvaan- ja kiinteäänpuoliskoon. Jaettuihin puoliskoihin tehtiin työstöradat NC-jyrsintä varten. Työstöohjelmien teko ja koneistus etenivät usein yhtä aikaa. Joitakin muotoja täytyi muokata vielä koneistuksen ehdoilla. Esimerkiksi kolmioiden määrää täytyi vähentää neljästä

8 8 kolmeen, että kolmioiden välit mahduttiin jyrsimään. Meidän ryhmän ollessa työstökoneella, pystyimme ajaamaan ohjelmia lähes poikkeuksetta. Mitään suurempia ongelmia koneistuksessa ei ilmennyt. Kuva 6. Muottiaihion koneistusta Liikkuvapuolisko Liikkuvassa puoliskossa sijaitsevat muotin valukanavat ja ulostyöntötappien reiät. Muottiaihion mittoihin koneistuksen jälkeen aloitettiin varsinainen työstö. Valmistettavien osien upotukset koneistettiin muottiaihioon. Koneistus aloitettiin 6mm tappijyrsimellä. Tappijyrsimellä poistettiin kaikki ylimääräinen materiaali paikoista, joihin tappi vain mahtui. Tämän jälkeen koneistusta jatkettiin 4mm ja 2mm tapeilla. Liikkuvan puolen viimeistelyä jatkettiin pallopäällä. Ulkoreunojen työstössä terä valehdeltiin 0.05 mm todellisuutta lyhemmäksi. Eli muotti tuli tämän verran reunoilta syvemmäksi. Valmista kappaletta tarkasteltaessa tämä oli tarpeellinen toimenpide. Myös kolmioiden reunat ajettiin pallopäällä. Piirustuksia muottipuoliskoista teimme silloin, kun työstökone oli varattu. Pertin parin viikon sairasloma ei vaikuttanut juuri meidän ryhmän projektin etenemiseen. Silloin saimme ajaa rauhassa pitkiä pallopää-ohjelmia.

9 9 Valukanava koneistettiin jouhevaksi 6mm:n pallopääjyrsimellä. Valukanavan loppuosa ennen kappaletta jyrsittiin 2mm:n tapilla. Ulostyöntötappien reiät porattiin suunniteltuihin 4.9mm ja 3.8mm porilla. Lopulliset mitat Ø5H7 ja Ø4H7 saavutettiin kalvimalla reiät Kiinteäpuolisko Kiinteässä puoliskossa sijaitsee muotin suutinreikä. Kappaleiden upotukset koneistettiin samalla periaatteella kuin liikkuvaan puoliskoon. Suutinreikä jyrsittiin tapilla aluksi mittaan 17.9mm. Reikä kalvittiin lopuksi mittaan Ø18H7. Molemmat muottipuoliskot hiekkapuhallettiin lopuksi Kuva 7. Kiinteä- ja liikkuvapuolisko 5.2 Messinkitapit Kärkiosaan tulevat tapin reiät toteutettiin messinkitapeilla. Tapit sorvattiin NCsorvilla oikeaan toleranssiin. Valmiit tapit jäähdytettiin ja sovitettiin niitä varten tehtyihin reikiin. Tappien lopullinen pituus koneistettiin NC-jyrsimellä. Tappien oikeaa mallia jouduttiin hakemaan pariin eri otteeseen.

10 10 6. ULOSTYÖNTÖLEVY JA TAPIT Ulostyöntölevy valittiin vanhoista jo käytössä olleista. Levyyn porattiin reiät oikeille paikoille ulostyöntötappeja varten. Ulostyöntötapit katkaistiin oikeisiin mittoihin. Ulostyöntötappeja lyhennettiin hieman ensimmäisten koekappaleiden jälkeen. 7. RUISKUVALU Ruiskuvalu suoritettiin Technobothniassa olevalla ruiskuvalukoneella. Valmiit muottipuoliskot asennettiin koneeseen ja säädettiin ruiskutusarvot oikeiksi. Kärkiosan raaka-aineena käytettiin Polybuteenitereftalaattia (PBT). Fiskars käyttää samaa muovia mm. saksien käsikahvoissa. Kuva 8. Raaka-ainetta. Seassa mustaa väriainetta. Ruiskuvalu onnistui kohdaltamme hyvin. Muotteja ei tarvinnut muokata jälkeenpäin. Ruiskuvalu kuului osana ruiskuvalutekniikan kurssia.

11 11 Kuva 9. Ruiskuvalukone Kuva 10. Liikuvapuolisko asennettuna ruiskuvalukoneeseen

12 12 Kuva 11. Valmiita kappaleita Kuva 12. Valmiita kappaleita

13 13 LIITTEET Piirustukset 6kpl Projektin alustava aikataulu Päiväkirja