2010-03-24 Inlämning inför deadline 7.1 IKOT A5
2010-03-02 Innehållsförteckning 7.1 Systemarkitektur... 2 7.1.1 Modularisering av produkten... 2 7.1.2 Träddiagram... 3 7.1.3 Framtagna moduler/delsystem... 4 Modul 1 Modullåda... 4 Modul 2 Utfällning... 4 Modul 3 Rotation/upphöjning... 4 Modul 4 Strykbräda... 5 Modul 5 Fastlåsning... 5 Modul 6 El... 5 7.1.4 Gränssnittsmatris... 6 1 S ida
2010-03-02 7.1 Systemarkitektur Systemarkitektur skapas för att dela upp produkten i moduler, som är självständiga och utbytbara. Detta för att både förenkla konstruktion och produktion samt möjligheten att lägga ut större delar hos underleverantörer. 7.1.1 Modularisering av produkten En produkts systemarkitektur beskriver hur olika komponenter uppfyller sina olika funktioner. I figur 1 visas systemarkitekturen för CRIB, denna är modifierad från referensen där olika komponenter bytts ut och vissa lagts till. För att lättare kunna detaljkonstruera de olika delarna i CRIB har de delar med liknande funktion eller som potentiellt kan tillverkas av samma leverantör delats in i moduler. En del detaljer har tagits bort på grund av att de inte längre finns med i konceptet eller inte fyller någon funktion. Detaljer har även lagts till som följd av att konceptet utvecklats. Även de indelade modulerna syns i figur 1. Figur 1 Funktionsmodell med moduler 2 S ida
2010-03-02 7.1.2 Träddiagram Ett träddiagram görs för att få en bra överblick över de olika detaljer som ingår i varje del av produkten. Produkten delas upp i moduler, som i sin tur granskas i detalj för att få med alla komponenter som kan tänkas ingå. På så sätt upptäcks lätt om någon del kan användas på flera ställen i produkten. Det bidrar till att kostnaden kan hållas nere. Figur 2 Träddiagram över CRIB 3 S ida
2010-03-02 7.1.3 Framtagna moduler/delsystem Modulerna är uppdelade i olika subsystem för att underlätta vid analys och definiering. Modul 1 Modullåda Modulkanter Lucka Modulhöljet sätts samman av olika skivor som tillsammans med luckan på framsidan utgör hela modulen. Figur 3 Skiss på modul 1 Modul 2 Utfällning Räls Stag (Stag för att ge önskad stabilitet i sid-, höjdled samt för ökad vridstyvhet) Rälsen är grunden till utfällningen där stagen ger dess önskade stabilitet i olika riktningar. Modul 3 Rotation/upphöjning Roterande/upphöjande infästning Rotationen och upphöjningen sker gemensamt likt en skruvs rörelse i en mutter. Där strykbrädan ska nå önskad arbetshöjd via rotation på 90. Mekanismen är en del av kopplingen mellan rälsen och strykbrädan. Modul 3 är uppdelad i två olika huvudkomponenter. Yttercylinder, med spår där skruvarna ska ger dess höjande funktion, samt innercylindern, där gängade hål för skruvarna finns. Figur 4 Skiss på modul 2 Figur 5 Skiss på modul 3, där de två olika huvuddelarna visas. 4 S ida
2010-03-02 Modul 4 Strykbräda Hålad bräda Underlag Grunden till strykbrädan utgörs av den hålade brädan medan underlag ger dess önskade mjukhet och slitagemotstånd. Figur 6 Skiss på modul 4 Modul 5 Fastlåsning Infästning Utgör kopplingen mellan modulens ovansida och strykbrädans bakkant. Figur 7 Skiss på modul 5 Modul 6 El Elkabel Eluttag Framdragning av el som möjliggör inkoppling av valfritt elkomponent som drivs av 240V. Figur 8 Skiss på modul 6 5 S ida
Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 Modul 5 Modul 6 IKOT A5 2010-03-02 7.1.4 Gränssnittsmatris Gränssnittsmatrisen beskriver hur olika moduler interagerar med varandra. Matrisen är ett verktyg för att hålla koll på ändringar i produktens design. Den underlättar när ändringar ska göras, så att ändringar bara görs i den specifika modulen/delen av produkten som avses att ändras i. Modul 1: Modul Mekanisk(M) Modul 2: Utfällning M Elektrisk(E) Modul 3: Rotation/upphöjning M Logisk(L) Modul 4: Strykbräda M M Termisk(T) Modul 5: Fastlåsning M M Magnetisk(Mg) Modul 6: El M Kemisk(K) Figur 9 Gränssnittsmatris 6 S ida
2010-04-23 Inlämning inför deadline 7.2 IKOT A5
Innehållsförteckning 7.2 Konstruera konceptet med detaljkonstruktion och processval... 2 7.2.1 Detaljkonstruktion... 2 7.2.1.1 Modulgrund... 2 7.2.1.2 Vinkeljärn 1... 2 7.2.1.3 Skenor... 3 7.2.1.4 Infästningsplatta... 3 7.2.1.5 Yttercylinder... 3 7.2.1.6 Innercylindern... 4 7.2.1.7 Vinkeljärn 2... 4 7.2.1.8 Strykbräda... 4 7.2.1.9 Modullock... 6 7.2.1.10 Gångjärn... 6 7.2.1.11 Lucka... 6 7.2.1.12 Handtag... 6 7.2.1.13 Eluttag... 6 7.2.2 FEM & Materialval... 6 7.2.3.1 FEM-beräkningar... 6 7.2.3.2 Materialval... 6 7.2.3 Kostnadsberäkning & processval med hjälp av Process Selection... 7 7.2.3.1 Yttercylinder i den translatoriska skruven... 7 7.2.3.2 Grunddelen i modulen... 11 7.2.3 Produktionsanpassning med DFX... 12 7.2.3.1 DFA... 12 7.2.3.2 DFM... 15 Bifogade filer... 16 Ritningar... 16 FEM-rapport Rostfritt... 19 FEM-rapport Alumium... 31 1 S ida
7.2 Konstruera konceptet med detaljkonstruktion och processval 7.2.1 Detaljkonstruktion Komponenterna i CRIB gås igenom på kommande underrubriker, några som är mer kritiska är utvalda och visas i detalj med 3D-modell och cad-ritning. CRIB består av följande komponenter (förrutom bultar och skruvar) Modulgrund Vinkeljärn 1 Skenor Infästningsplatta Yttercylinder Innercylinder Vinkeljärn 2 Strykbräda Modullock Gångjärn Lucka & Handtag Eluttag 7.2.1.1 Modulgrund Modulgrunden utgör själva basen i strykbrädsmodulen. Den är av aluminiumplåt som bokats till rätt form. Toleransen sattes till ±1mm för samtliga ytor. För dimensioner se bilaga ritning, 5. Bild 1Modulgrund 7.2.1.2 Vinkeljärn 1 Utgör kopplingen mellan modulgrunden och skenorna. Bultar löser infästningen för modulgrunden samt skenorna. Bulthuvudena som är under modulgrunden kommer sedan att vara försänkta i en gummimatta, dels för att hjälpa till att hålla CRIB i rätt läge men även för att inte behöva försänka bultarna i den tunna botten som modulgrunden utgör. 2 S ida
7.2.1.3 Skenor Skenor för att göra det möjligt att strykbrädan kommer ut ur modulen med hjälp av en yttre kraft köps från Hettich, detta bolag är redan samarbetspartners med ASKO. Strykbrädans placering och infästning är till stor del beroende av skenornas utfällning. På grund av detta valdes de skenorna med längst utfällning som samtidigt klarade våra krav på belastning. Valet föll på [KA 3320 560]. 560 står för att utfällningen är 560mm. Det har tidigare bestämts att strykbrädan ska vara 30cm bred och att den i utfällt läge ska befinna sig i mitten av modulen (breddmässigt). Eftersom skenorna inte får sticka ut på sidan av strykbrädan får de som mest sitta 30cm isär. Estetiska skäl gör att avståndet mellan dem väljs till 20cm. Alltså monteras skenorna vardera 10cm ifrån mittenpunkten (breddmässigt) i modulen. D utfällning =560mm H skenor =76mm B skenor =19mm 7.2.1.4 Infästningsplatta Består av en aluminiumplåt som bockas i två ändar och på de uppvikta sidorna borras hål för att möjliggöra infästning i skenorna. Bild 2 Infästningsplatta 7.2.1.5 Yttercylinder Utgör, tillsammans med innercylindern, den translatoriska skruven som gör att strykbrädan höjs då den roteras. Komponenten gjuts och bearbetas sedan invändigt med automatisk bearbetning. Ur en ren hållfasthetsmässig synvinkel hade det räckt med en godstjocklek på 3mm för yttercylindern men då produkten ska gjutas ökas detta till 4mm efter samråd med Kenneth Hamberg (Instutionen Matrial och Tillverkningsteknik, Chalmers 2010). Toleransen bestämdes efter samrådan med Gustav Holmqvist (Instutionen Matrial och Tillverkningsteknik, Chalmers 2010) till +0.2mm för innerdiametern. För ytterdiametern räcker ±1mm gott och väl då det inte finns lika snäva passningskrav på Bild 3 Yttercylinder denna yta. För dimensioner se bilaga, ritning 2. 3 S ida
7.2.1.6 Innercylindern Innercylindern fästs med genomgående bultar som också går igenom skårorna i yttercylindern. Vid rotation kommer innercylindern höjas då skårorna går uppåt. För dimensioner se bilaga, ritning 1. 7.2.1.7 Vinkeljärn 2 Fästs i innercylindern med hjälp av bultar där sedan bulthuvudena försänks för att inte vara i vägen när yttercylindern ska glida över. Andra delen av vinkeljärnet fästs i strykbrädan. 7.2.1.8 Strykbräda Strykbrädan är förhållandevis lik en standardstrykbräda med något slags perforerat material som grund och sedan ett tygöverdrag med dämpning. Skillnaden är längden och att den kräver en speciell avrundning i ena änden. B modul =1200mm B el = 80mm D modul =600mm D inskjutning =30mm B strykbräda =300mm Bild 4 Innercylindern Den främre delen av strykbrädans längd, Y, är avståndet från strykbrädans rotationspunkt till kanten på modulen minus det avståndet som modulens vägg tar och som krävs för att strykbrädan inte ska ta emot modulinnerväggen. Väggtjockleken antas vara 10mm och för att vara på den säkra sidan adderas på detta ett distansavstånd mellan strykbrädan och innerväggen på 10mm. Y blir således: 4 S ida
Bild 5 Skiss på strykbrädan infälld Figur1: Skiss av modulen och strykbrädan i infällt läge. Den bakre delen av strykbrädans längd, X, är avståndet mellan rotationspunkten när skenorna är maximalt utdragna och modulens kant, D maxutfällt, minus avståndet som krävs extra för att fastlåsningen i bakkant ska fungera, D fastlåsning. D maxutfällt är skenornas maximala utfällning minus avståndet från modulkanten till rotationspunktens innersta läge. Bild 6 Skiss av modulen och strykbrädan i infällt och utfällt läge 5 S ida
Totala strykbrädslängden är: Strykbrädan rundas av i bakkant för att ej få en vass kant och för att säkerställa att kanten inte går emot modulkanten när strykbrädan roteras. 7.2.1.9 Modullock Består av en enda skiva som ej har några bockningar eller andra komplexiteter. 7.2.1.10 Gångjärn Dessa krävs för att fästa luckan i modulgrunden och möjliggöra öppning/stängning av luckan. I modulgrunden fästs de på samma sätt som vinkeljärn 1 i 7.2.1.2, alltså med bultar. Gängjärnen är en av ASKO s standardkomponenter. 7.2.1.11 Lucka Solid alumiumplåt. Se bilaga ritning3 för dimensioner 7.2.1.12 Handtag Handtagen är en standardkomponent som ASKO använder på sina tidigare komponenter, detta för att minska variationen av komponenter inom företaget och för att passa resterande produkter i ASKOs sortiment. 7.2.1.13 Eluttag Standard vägguttag som monteras i högre änden av modullådan. Kablaget dras längs höger innersida av modulen och förs ut genom ett håll i modulens bakkant. 7.2.2 FEM & Materialval 7.2.3.1 FEM-beräkningar FEM-beräkningar gjordes för att beräkna spänningar och utböjningar hos komponenterna, framförallt modulen, då det var mer avancerad geometri än vad som är rimligt att räkna för hand. FEM står för Finita Element Metoden och går i korthet ut på att komponenten i fråga delas upp i ett stort antal små element där spänningarna med lätthet kan räknas ut. Antalet element kräver att beräkningarna sker med datorkraft, vilket också underlättar visualiseringen av resultatet. Två olika beräkningar gjordes, en med den ursprungliga materialvalsansatsen då modulen skulle vara i rostfritt stål samt en i det slutgiltiga valet med modulen i aluminium. Det syns i resultaten att sträckgränserna aldrig är i farozonen, däremot fås en utböjning som är i största laget vid konstruktionen med rostfritt stål trots den höga vikt denna konstruktion innehar. Istället syns i den andra att med en design med något större tjocklek på överdelen av modulen och ett ändrat materialval till aluminium ger både mindre utböjning och betydligt lägre vikt. Utifrån detta görs materialvalet. 7.2.3.2 Materialval Vid materialvalet valdes tidigt att ett tunt tvärsnitt kändes viktigt, men också vikten för modulen (vilket egentligen är den enda produkt som inte är standardkomponent som utsätts för större laster). Ytterligare en önskan var att ha liknande material som ASKO använder till sina tvättmaskiner, vilket är målad plåt eller borstat aluminium i huvudsak. En första ansats att få tvärsnittet tunt gjordes genom att ansätta rostfritt stål som det önskade materialet. Dock märktes ganska snart att det blev orimligt tungt. Åtgärder i form av att ha flänsar istället för solitt material för att minska vikten gjordes, men inte ens med detta gick det att få ner vikten under 40 kg med en acceptabel utböjning(se FEMrapport nr 1). Då fortfarande tunt tvärsnitt önskades så ändrades det preliminära materialvalet till 6 S ida
aluminium, vilket fick rimliga utböjningar vid maxlast (800 N vertikalt, 200 N horisontellt samt gravitation), se FEM-rapport nr 2, om dimensionerna ökades marginellt. Vikten kunde kapas avsevärt till ca 18,8 kg. Detta blev det slutgiltiga materialval för modulen och då ingen annan komponent tar större last ansågs det rättfärdigt att använda aluminium överallt för att matcha med modulen. 7.2.3 Kostnadsberäkning & processval med hjälp av Process Selection Vid valet av process är en av de viktigaste faktorerna kostnaden för komponenten. Det är viktigt att få fram en kostnadsanalys som är så detaljerad som möjligt för att på en bra grund kunna välja ut en process. Kostnadsanalysen är baserad på komplexiteten på detaljen, material, antal och toleranser. Vid beräkning och framtagning av data används Process Selection (Swift 2003) ur vilken ekvation [3.1]fås som beskriver kostnaden per detalj. V är volymen på det material som krävs in i processen för att ge den önskade komponenten. Cmt är kostnaden för materialet uttryckt per viktenhet, Pc är grund kostnaden för en ideal design av komponenten i den specifika processen och Rc är den relativa kostnads koefficient som påverkas av faktorer som ej är samma som i den ideala designen, såsom komplexitet. 7.2.3.1 Yttercylinder i den translatoriska skruven Komponenten ska bestå av en cylinder med hål för att styra den roterande och upphöjande rörelsen. Det ska även finnas infästningar för att fästas i skenorna alternativt i någon stödplatta. Komponenten bör göras i aluminium dels för att överensstämma med övrig inredning i Asko:s sortiment men även då det finns fördel vid vikt i jämförelse med stål. Enligt Asko:s egna uppgifter 1 är ett rimligt antal 1000 stycken vid försäljning av produkten infällbar strykbräda. Då det önskas en större mängd alternativa processer för framtagning väljs antalet 1000 10000 vilket kategoriseras som lågt till medium. Alternativt kan väljas 100 1000 stycken som kategoriseras som lågt antal. Materialet tillsammans med antalet kan användas i fig 2.2 i SWIFT 2 och ger 13 möjliga processer. Nedan anges de tillsammans med dess beteckningar i boken och deras relativa kostnads konstant för materialets lämplighet vid angiven process, C mp. C mp är framtagen från Fig. 3.7 i SWIFT. De processer som ej är rekommenderade enligt boken tas bort efter detta steg. Bild 7 Translationsskruv [1.1] Sandgjutning (Sand casting, SC). C mp = 1. [1.2] Skalformning (Shell moulding, SM). C mp = 1. [1.3] Gravitationsgjutning (Gravity die casting, GDC). C mp = 1.5. [1.5] Centrifigalgjutning (Centrifugal casting). C mp =Ej Rekommenderad (ER). [1.6] (Investment casting, IC). C mp = 1. [1.8] Gipsformgjutning (Plaster mould casting). C mp = ER. [3.1] Sluten varmsmidning (Closed die forging, CDF). C mp = 1. [3.3] Dragning (Drawing). C mp = ER. 1 Jörgen Sjöstedt,Kontaktperson på ASKO [ 2010-04-14] 2 Swift 2003 7 S ida
[3.6] Stukning (Swaging). C mp = ER. [3.7] Superplastisk bearbetning (Superplastic forming). C mp = ER. [3.8] Plåt klippning (Sheet-metal shearing, SMS (SMW Sheet-metal work)). C mp = 1. [3.9] Plåt formning (Sheet-metal forming, SMF (SMW Sheet-metal work)). C mp = 1. [3.10] Spinning (Spinning). C mp = ER. [3.11] Pulvermetallurgi (Powder metallurgi). C mp =1. [4.A] Maskinellt automatisk bearbetning (Automatic machining). C mp = 1. [5.3] Bearbetning med elektrisk urladdning (Electric discharge machining, EDM). C mp = ER. [5.4] Bearbetning med hjälp av laserstråle (Laser beam machining, LBM). C mp = ER. [5.5] Kemisk bearbetning (Chemical machining, CM). C mp = ER. Ett tidigt stadie i kostnadsanalysen är att försöka klassificera in den valda komponenten, detta görs ur fig. 3.9 i SWIFT. Komponenten består till huvudsak av en cylinder med ett hål i symmetriaxeln. Förutom detta ingår även ett hål/spår som ej är i symmetriaxeln. Vilket leder fram till att kategorin A3 passar in på komponenten, formklassificeringen används sedan för att bestämma C c. För att bestämma formens komplexitetskonstant används fig 3.10 i SWIFT tillsammans med de olika processalternativen och formklassificering som bestämdes till A3. Ur denna figur fås följande värden på C c. SC, C c (A3) = 1.3. SM, C c (A3) = 1.3. GDC, C c (A3) = 1.3. IC, C c (A3) = 1.3. CDF, C c (A3) = 2.3. SMW, C c (A3) = NA. Alternativet tas härmed bort. PM, C c (A3) = 1.3. AM, C c (A3) = 3. Därefter behövs sektionskoefficient, C s, bestämmas för komponenten och detta görs med hjälp av figurerna 3.13 3.15 i SWIFT. Största sektion, godstjocklek, är 4 mm och största dimension är diametern som är 186 mm. SC, C s = 1. SM, C s = 1. GDC, C s = 1. IC, C s = 1.06. CDF, C s = 1.4. PM, C s = 1. AM, C s = 1. C t är toleranskoefficienten och bestäms utefter toleranskraven tillsammans med figurerna 3.16 3.18. Det strängaste toleranskravet finns för innerdiametern på cylindern på +0,2mm. SC, C t (Total tolerans) = 1.2. SM, C t (Total tolerans) = 0.3. GDC, C t (Total tolerans) = 0.3. IC, C t (Total tolerans) = 0.3. CDF, C t (Total tolerans) = 1.1. PM, C t (Total tolerans) = 0.3. AM, C t (Total tolerans) = 0.3. 8 S ida
Till sist behövs ytjämnhetskoefficienten som självklart är beroende av ytjämnheten, desto finare ytjämnhet desto högre koefficient. Ytjämnheten valdes till Ra1 =0,13um. SC, C f (Ytjämnhet) = 6. SM, C f (Ytjämnhet) = 6.5. GDC, C f (Ytjämnhet) = 10. IC, C f (Ytjämnhet) = 10. CDF, C f (Ytjämnhet) = 6.5. PM, C f (Ytjämnhet) = 6. AM, C f (Ytjämnhet) = 3. Nu finns de värden framtagna som krävs för att räkna ut den relativa kostnadskoefficienten, R c. Koefficienten bestämmer hur mycket dyrare en komponent kommer att bli med en mer krävande komplexitet än den ideala designen. Ekvationen för att ta fram denna koefficient fås ur [3.5]i SWIFT. Där C ft är den största koefficienten av C f och C t. Grundprocesskostnaden är baserad på utrustning inkl installation, driftskostnad, förädlingskostnader, verktygskostnad och komponentkrav. Värdet på P c tas fram med hjälp av figurerna 3.1 3.5 i SWIFT. I figurerna tar man hänsyn till vilken process och antalet av den sökta komponenten som ska tillverkas. SC, P c (1000) = 15. SM, P c (1000) = 20. GDC, P c (1000) = 80. IC, P c (1000) = 20. CDF, P c (1000) = 200. PM, P c (1000) = 500. AM, P c (1000) = 50. Materialkostnaden, Mc, är den första delen i ekvation [3.1] och är definierad som volymen av råmaterialet för komponenten multiplicerad med kostnad för materialet per enhet volym. I SWIFT betecknad som ekvation [3.6]. Materialkostnaden för aluminium per volymenhet är, C mt = 0,0000913 öre/mm 3. Om mängden råmaterial som krävs för att tillverka komponenten ej är känt används spillkoefficienten, W c, som är en faktor som multipliceras med den färdiga volymen V f, detta ger då en rimlig volym på råmaterialet. SC, W c (A3) = 1.2. SM, W c (A3) = 1.1. GDC, W c (A3) = 1.5. IC, W c (A3) = 1.1. CDF, W c (A3) = 1.2. PM, W c (A3) = 1. AM, W c (A3) = 2.5. De nu framtagna värdena matas in i en tabell där de ställs mot varandra och sedan räknas den totala processkostnaden per detalj fram. Med hjälp av denna kan olika processer jämföras mot varandra 9 S ida
och de med lägst kostnad är rimliga alternativ som val med tanke på den ekonomiska aspekten. Se tabell 1 för att se jämförelsen mellan de olika processerna som passar komponenten. Tabell 1 Kostnadsberäkning för yttre cylinder i den translatoriska cylindern. Härur ses att den mest intressanta tillverkningsprocessen kostnadsmässigt för detaljen är sandgjutning. Se avsnitt DFM för mer ingående analys. 10 S ida
7.2.3.2 Grunddelen i modulen Modulen kan lätt beskrivas som en låda med öppning på framsidan. Undersidan på denna ska vara tillverkad så att den har en mindre godstjocklek än ovansidan, anledningen till att ovansidan behöver vara ha större godstjocklek är att den ska tåla en viss belastning ovanpå. För denna komponent utfördes samma process som för yttercylindern i den translatoriska skruven, värden som fattades togs fram med hjälp av figurerna som beskrevs i del 7.2.3.1. Modulens ovansida kategoriserades in i kategori C2, komponent som består av en platt eller tunnväggig sektion. Resultatet med de inmatade siffrorna syns i tabell 2. Tabell 2 Kostnadsberäkning för undre delen i modulen. Härur ses att den mest intressanta tillverkningsprocessen kostnadsmässigt för detaljen är plåtformning och skalformning. Se avsnitt DFM för mer ingående analys. 11 S ida
7.2.3 Produktionsanpassning med DFX 7.2.3.1 DFA DFA är en metodik för att beräkna hur svår en viss produkts olika komponenter är att montera samman till den slutgiltiga produkten. Metoden belyser de områden i monteringen som är kostnadskrävande och som det kan vara lönsamt att försöka förändra. Det finns ett antal riktlinjer att följa när man arbetar med DFA som en hjälp för att anpassa produkten. 1. Reducera totala antalet detaljer 2. Reducera antalet olika detaljer 3. Undvik justeringar 4 Underlätta instyrning 5. Se till att det är lätt att komma åt och se 6. Se till att det är enkelt att plocka bulk - komponenter 7. Montera helst allt från samma håll 8. Konstruera så att det inte går att montera fel 9. Maximera symmetrin, alternativt gör osymmetrin tydlig Vid undersökning av om någon komponent i produkten var en kandidat för reducering användes tre frågor: Rör sig komponenten i förhållande till alla tidigaremonterade detaljer? Måste komponenten vara av annat material eller isolerad frånalla tidigare monterade detaljer? Måste komponenten vara separat för att inte omöjliggöra montering eller demontering av övriga detaljer? Med hjälp av dessa frågor framkom det att ingen av nuvarande komponenter kunde reduceras. Alla delar i den färdiga produkten behövs alltså för att full funktion skall uppnås. Vid kontroll av antalet olika detaljer framkom det att antalet bultar kunde reduceras till en variant. Det fick bli M4 på grund av att infästningen i de inköpta skenorna var utformade att passa M4:or. Med tanke på fråga åtta har flera kompnenter genomgått en omkonstruktion för att anpassas så att det bara går att montera delarna rätt från början. Som exempel kan tas modullocket som kan läggas på och limmas med vilken sida upp som helst. Ett annat exempel är infästningsplattan som har tre hål som bildar en liksidig triangel. Detta leder till att man bara kan montera plattan i rätt läge. Handtaget på luckan är symetriskt vilket gör att det inte kan felmonteras. Vid monteringen har det så långt som möjligt valts att montera uppifrån eller från sidan vilket gör det är lätt att se ingreppet vilket underlättar monteringen. Ordningen i vilken komponenterna monteras är enligt följande: 1. Vinkeljärn monteras på undersidan av strykbrädan som är positionerad med strykytan neråt. 2. Innercylindern passas in vinkeljärnen och skruvas fast med skruvar från sidan. 3. Yttercylidern passas in utanpå innercylindern och fästs med bultar igenom skåran i yttercylindern och hålen i innercylindern. 4. Infästningsplattan läggs ovanpå yttercylindern och passas in med hålen. 5. Skenorna monteras fast på infästningsplattans uppbockade kanter 6. Krokarna för fastspänning av modulen monteras på baksidan av modullådan. 7. Vinkeljärn och gångjärn i modullådan monteras med genomgående bultar igenom modulens bottenplatta. På själva bottenplattan passas gummimattan in med hjälp av de utstickande bulthuvudena och limmas fast. 8. Vägguttag limmas fast i innersidan av modulens högersida och kablaget dras ut igenom ett hål i lådans bakkant. 12 S ida
9. Skenorna monteras fast i vinkeljärnen i modullådan. 10. Luckan monteras i gångjärnen på modulens framkant. 11. Handtag på luckans framsida monteras. 12. Modullocket limmas fast på modullådans ovansida. Den ideala kostnaden och tiden för manuel montering beräknades med hjälp av Assembly costing model (Swift 2003): C1: Kostnaden för montören per sekund i kronor. F: Passningsindex, hur komplexerat det är att montera produktens delar. H: Hanteringsindex, hur besvärlig produktens delar är att montera. Montörskostnaden baseras på en lönekostnad för operatören på 200 kr/h 3. Omvandlat till kostnad per sekund fås värdet på C1 enligt följande: Passningsindex F räknas fram med följande formel: Värden fås fram med hjälp med Swift s.285-294. Dessa värden sattes sedan in i ett excel dokument som gav den totala monterningstiden och totala monterningskostnaden. Line total=97,68 [s] Cma=8,21 [Kr]. Även om det framtagna värdet får anses vara tämligen orealistiskt ger processen en överblick och föreståelse över monteringsprocessen som helhet. 3 Almström, Peter(2010).DFA och kostnadsanalys IKOT 2010. 13 S ida
Tabell 3 Assembly costing model. 14 S ida
7.2.3.2 DFM Design for Manufacturing används för att omkonstruera och designa om produkter för att passa olika tillverknings processer. 7.2.3.2.1 Yttercylinder Från kostnadsberäkningen framkom det att sandgjutning var den billigaste processen vid tillverkning av yttercylindern. Det stämmer även överens med vad Kenneth Hamberg från Institutionen Material och Tillverkningsteknik rekommenderade. För att det skulle vara möjligt att gjuta yttercylindern med sandgjutning behövdes den omkonstrueras. Materialvalet som är aluminium kan behållas då det är vanligt att använda aluminiumlegeringar vid sandgjutning (Swift 2003). Minsta tillåtna godstjocklek vid sandgjutning är 3 mm. Yttercylinder fick öka sin godtjocklek till 4 mm för att klara processen. Som vid alla gjutning behövs det släppvinklar. Vid sandgjutning behövs det en vinkel från normalen som är 0,5-1 grader stor. För att cylindern skall kunnas gjutas måste detta konstrueras in. Men eftersom det inte kan vara skillnad mellan inner- och yttercylinder måste släppvinklarna efterbearbetas bort efter gjutningen. 7.2.3.2.2 Modulgrund Modulgrunden som också genomgick kostnadsberäkning gav två kostnadsmässigt lika processer för tillverkning. Dessa var skallformning och plåtformning. Valet blev plåtformning på grund av den tunna tvärsnittet, vilket skulle försvåra en gjutprocess som skallformning är. Plåtforming är en vanlig tillverkningsprocess när man ska skapa ett hölje eller liknande produkter inom industrin (Swift 2003). För att tillverka modulgrunden med plåtformning behövdes några justeringar göras så som att omforma hörnens utformning, som gör det möjlig att bilda vinkelräta hörn vid bockning. Det måste även skapas små jack som gör det möjligt att få bakre väggen och sido väggarna att passa ihop. 15 S ida
Bifogade filer Ritningar Ritning 1 Innercylinder. Ritning 2 Yttercylinder. 16 S ida
Ritning 3 Modullock. Ritning 4 Modullucka. 17 S ida
Ritning 5 Modulgrund 18 S ida
FEM-rapport Rostfritt Image Width (pixels): Stress Analysis Report Analyzed File: Autodesk Inventor Version: Modulvanlig.ipt 2010 (Build 140223002, 223) Creation Date: 2010-04-21, 09:31 Simulation Author: Summary: Andreas Modulen FEM-ad med laster 800 N mitt på ovanifrån, graitation och 200 N från sidan. Modulen i rostfritt stål och med "flänsar" för att hålla ned vikt men öka hållfasthet Project Info Summary Author Andreas Project Part Number Modulvanlig Designer Cost Andreas 0,00 kr Date Created 2010-03-24 Status Design Status WorkInProgress Physical Material Density Mass Area Volume Center of Gravity Stainless Steel 8,08 g/cm^3 42,292 kg 4002470 mm^2 5234160 mm^3 x=581,048 mm y=56,378 mm z=275,704 mm 19 S ida
Simulation:2 General objective and settings: Design Objective Single Point Simulation Type Static Analysis Last Modification Date 2010-04-21, 09:20 Detect and Eliminate Rigid Body Modes No Separate Stresses Across Contact Surfaces No Motion Loads Analysis No Advanced settings: Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0,1 Min. Element Size (fraction of avg. size) 0,2 Grading Factor 1,5 Max. Turn Angle Create Curved Mesh Elements Ignore Small Geometry Use part based measure for Assembly mesh Material(s) Name General Stress Stainless Steel Mass Density Yield Strength 60 deg Yes No Yes 8,08 g/cm^3 250 MPa Ultimate Tensile Strength 0 MPa Young's Modulus Poisson's Ratio Shear Modulus Expansion Coefficient 193 GPa 0,3 ul 74,2308 GPa 0,000000000104 ul/c Stress Thermal Thermal Conductivity 16 W/( m K ) Specific Heat 477 J/( kg c ) Part Name(s) Modulvanlig.ipt Operating conditions Force:1 Load Type Force Vector X -0,000 N Vector Y Vector Z -800,000 N 0,000 N 20 S ida
Selected Face(s) Gravity Load Type Gravity Magnitude 9810,000 mm/s^2 21 S ida
Selected Face(s) Force:2 Load Type Force Vector X -200,000 N Vector Y -0,000 N 22 S ida
Vector Z 0,000 N Selected Face(s) Fixed Constraint:1 Constraint Type Fixed Constraint 23 S ida
Selected Face(s) 24 S ida
Results Reaction Force and Moment on Constraints Reaction Force Reaction Moment Constraint Name Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z) Fixed Constraint:1 1229,77 N 198,188 N 5,73999 N m 1213,7 N 9,80526 N m 0,726796 N m -0,34151 N -7,91627 N m Result Summary Name Minimum Maximum Volume Mass Von Mises Stress 5234160 mm^3 42,292 kg 1st Principal Stress -32,7629 MPa 3rd Principal Stress -137,358 MPa 0,0000000932238 MPa 110,631 MPa 124,9 MPa 16,7731 MPa Displacement 0 mm 4,61835 mm Safety Factor 2,25977 ul 15 ul Figures Von Mises Stress 25 S ida
1st Principal Stress 26 S ida
3rd Principal Stress 27 S ida
Displacement 28 S ida
Safety Factor 29 S ida
C:\Users\Andreas\Documents\IKOT\Modulvanlig.ipt Image Width (pixels): 30 S ida
FEM-rapport Alumium Image Width (pixels): Stress Analysis Report Analyzed File: Modulvanligaluklar.ipt Autodesk Inventor Version: 2010 (Build 140223002, 223) Creation Date: 2010-04-21, 08:50 Simulation Author: Andreas Summary: Modulen FEM-ad med laster 800 N mitt på ovanifrån, graitation och 200 N från sidan. Modulen i aluminium Project Info Summary Author Andreas Project Part Number Modulvanligaluklar Designer Andreas Cost 0,00 kr Date Created 2010-03-24 Status Design Status WorkInProgress Physical Material Aluminum-6061 Density 2,71 g/cm^3 Mass 18,8605 kg Area 3382820 mm^2 Volume 6959600 mm^3 x=581,009 mm Center of Gravity y=80,0443 mm z=289,706 mm Simulation:1 General objective and settings: Design Objective Single Point Simulation Type Static Analysis Last Modification Date 2010-04-21, 08:40 Detect and Eliminate Rigid Body Modes No Separate Stresses Across Contact Surfaces No 31 S ida
Motion Loads Analysis No Advanced settings: Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0,1 Min. Element Size (fraction of avg. size) 0,2 Grading Factor 1,5 Max. Turn Angle 60 deg Create Curved Mesh Elements Yes Ignore Small Geometry No Use part based measure for Assembly mesh Yes Material(s) Name Aluminum-6061 Mass Density 2,71 g/cm^3 General Yield Strength 275 MPa Ultimate Tensile Strength 310 MPa Young's Modulus 68,9 GPa Stress Poisson's Ratio 0,33 ul Shear Modulus 25,9023 GPa Expansion Coefficient 0,000000000236 ul/c Stress Thermal Thermal Conductivity 167 W/( m K ) Specific Heat 1256,1 J/( kg c ) Part Name(s) Modulvanligaluklar.ipt Operating conditions Gravity Load Type Gravity Magnitude 9810,000 mm/s^2 Selected Face(s) 32 S ida
Force:2 Load Type Force Magnitude 200,000 N Selected Face(s) 33 S ida
Force:1 Load Type Force Vector X -0,000 N Vector Y -800,000 N Vector Z 0,000 N Selected Face(s) 34 S ida
Fixed Constraint:1 Constraint Type Fixed Constraint Selected Face(s) 35 S ida
36 S ida
Results Reaction Force and Moment on Constraints Reaction Force Reaction Moment Constraint Name Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z) 195,97 N 1,67617 N m Fixed Constraint:1 1003,57 N 984,253 N 10,3482 N m -0,672385 N m -1,93566 N -10,1894 N m Result Summary Name Minimum Maximum Volume 6959600 mm^3 Mass 18,8605 kg Von Mises Stress 0,00000748031 MPa 44,8351 MPa 1st Principal Stress -36,1901 MPa 49,7627 MPa 3rd Principal Stress -58,162 MPa 16,8555 MPa Displacement 0 mm 6,01178 mm Safety Factor 6,13359 ul 15 ul X Displacement -0,322022 mm 0,232654 mm Y Displacement -6,01174 mm 0,0131285 mm Z Displacement -0,215396 mm 0,039227 mm 37 S ida
Figures Von Mises Stress 1st Principal Stress 38 S ida
3rd Principal Stress 39 S ida
Displacement 40 S ida
Safety Factor 41 S ida
X Displacement 42 S ida
Y Displacement 43 S ida
Z Displacement 44 S ida
C:\Users\Andreas\Documents\IKOT\Modulvanligaluklar.ipt Image Width (pixels): 45 S ida