EXAMENSARBETE 2008:141 CIV Produktions- och leveransanpassning av bergtransportvagn Andreas Heikki Luleå tekniska universitet Civilingenjörsprogrammet Maskinteknik Institutionen för Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik Avdelningen för Produktionsutveckling 2008:141 CIV - ISSN: 1402-1617 - ISRN: LTU-EX--08/141--SE
Förord Denna rapport är ett resultat av mitt examensarbete som bedrivits under våren 2008 på Kiruna Wagon. Examensarbetet utgör avslutningen på min civilingenjörsutbildning inom maskinteknik med produktionsteknisk avslutning. Arbetet har handletts av Fredrik Kangas på Kiruna Wagon samt Torbjörn Ilar på Luleå tekniska universitet. Ett stort tack riktas till min handledare Fredrik Kangas samt Per Eriksson (kvalitetsansvarig), Roland Vingbäck (inköpsansvarig) och Jan-Erik Jakobsson (svetsansvarig). Ett tack till min examinator och handledare Torbjörn Ilar på Luleå tekniska universitet, samt alla övriga som hjälpt mig genom projektets gång. Andreas Heikki Kiruna 2008-05-26
Sammanfattning Kiruna Wagon är en relativt nystartad verkstadsindustri med affärside att tillverka och underhålla malmvagnar för ovan- och underjordstrafik. Examensarbetet går ut på att hitta ett effektivt och lönsamt sätt att exportera produktionsanpassade byggsatser av bergtransportvagnen. Projektet har utgått från en befintlig 3D-modell av vagnen, och tyngdpunkten har legat på att produktionsanpassa vagnen så att förhandstillverkade komponenter enkelt och utrymmeseffektivt går att leverera på ett lämpligt sätt. Studien bygger på leverans av 10 stycken, bergtransportvagnar. För att skapa sig en bild av vagnens funktion inleds arbetet med ett platsbesök vid LKAB:s anläggning underjord på huvudnivå 1045 meter där vagnen transporterar råmalm från tappning till krossanläggning. Då vagnen ska levereras till kund i färdiga byggsatser gjordes en grov indelning av vagnen i moduler. Monteringsanvisningar togs fram till samtliga moduler och även en för slutmontering till färdig vagn. För att även förenkla monteringsarbetet och packning av alla moduler och detaljer, tas förslag till hjälpmedel fram i form av två fixturer och en packningsbur. En ekonomisk kalkyl görs där en offertförfrågan för leverans till tänkbar kund, samt materialkostnader för fixturer och packningsbur ingår. Resultatet blir att alla större moduler packas i packningsbur och övriga komponenter packas i standard pall, därefter placeras bur och pallar i en container. Leverans från Kiruna till Göteborg sker med CHASSI lastbil och därefter packas containrarna över till fartyg för vidare sjötransport till Australien.
Abstract Kiruna Wagon is a new started engineering workshop with business concept to manufactur and maintenance ironore wagons for above - and underground systems. The purpose of the degree project is to find an efficient and profitable way to export productdevolopt kits of the rocktransport wagon. The inital starting point from the project was from a 3D-model of the wagon, and the main focus lies on adapting the wagon so all manufactured parts easy and space effective can be deliverd at appropriate way. The studie is based on delivering of 10 rocktransport wagon. To create a picture of the wagons function the projects starts with a study visit at LKAB: s facilites under ground at main level 1045 metre. Here the wagons transport iron ore from tapping station to the discharge stations. When the wagon is going to delivers to customers in finished kits, an estimated classification of the module whas done. An instructions for assemble all the modules i made and also a final instructions for assemble the modules to a finished wagon is made as well. In order to simplify the assemble works and packing of the module and component, a proposal of technical aids in form of two fixture and one packingcage, is designed. A cost estimation of material for fixtur and packingcage is made and a quotation query for deliveri of the the rocktransport wagon to a possible customer hands over to a transport company. The result of packing is that the entire lager module is packed in to the cage and the rest of the smaller components are placed on a loading pallet. Finally the pallet and the cage are placed in a container for deliveri by CHASSI truck from Kiruna to Gothenburg harbour where it is transferred to freight ship for transportation to Australia.
Innehållsförteckning 1 Inledning 1 1.1 Bakgrund 1 1.2 Syfte och mål 1 1.3 Avgränsningar 1 2 Företagspresentation 2 2.1 Kiruna Wagon 2 2.2 Produkter 3 3 Nulägesanalys 4 3.1 Bergtransportvagnen 4 3.2 Tillverkning 5 3.2.1 Svetsmetod 5 3.3 Flödesschema gruva 6 3.3.1 Tillredning 6 3.3.2 Rasborrning 6 3.3.3 Raslastning 6 3.3.4 Transport 6 3.3.5 Uppfordring 6 4 Teori 7 4.1 DFA 7 4.2 DFA Boothroyd metoden 7 4.2.1 DFA utvärdering 10 4.3 DFM 10 4. 4 Övergripande riktlinjer för manuell montering 11 4.5 Slutsats av DFMA 14 5 Metod 15 5.1 Planering 15 5.2 Informationsinsamling 15 5.3 Hjälpmedel 15 5.4 Möten 15 5.5 Litteraturstudie 15 5.6 Koncept 16 5.7 3D-CAD 16 5.8 Leverans av komponenter 16 5.9 Monteringsanvisning 16 5.10 Transportsätt 16 6 Resultat 17 6.1 Leveranssätt 17 6.1.1 Bur 17 6.2 Moduler 18
6.2.1 Modulvikt 19 6.3 Resultat packning 20 6.4 Monterings hjälpmedel 21 6.4.1 Stöd och förlängningskonstruktion 21 6.4.2 Fixturram 22 6.4.3 Komplett sidofixtur 23 6.4.4 Gavelfixtur 24 6.5 Moduler vid leverans 26 6.6 Passning 28 6.7 Ytbehandling 29 6.8 Tillbehörsmaterial 29 6.9 Lönsamhetsberäkning 29 6.9.1 Transportkostnad och materialkostnader 30 6.10 Placering fixtur 31 7. Diskussion och slutsats 32 8 Förslag på modifiering 33 8.1 Botten platta 33 8.2 Kopplingshylla 34 8.3 Fjäderhussidor 35 8.4 Förslag bakgavellist 35 Referenser 37 Bilagor 38 Bilaga 1. Boothroyds arbetsblad 39 Bilaga 2. Boothroyds tabell 40 Bilaga 3. Monteringsanvisning för montering hos Kiruna Wagon 42 Bilaga 4. Monteringsanvisning för slutmontering hos kund 58 Bilaga 5. Materiallista 70 Bilaga 6. Svetsdatablad 72 Bilaga 7. Ritning fixtur 73
Nomenklatur DFA DFM DFMA CAD FEM MIG MAG 3D CNC BAF ISPS THC Port Due EC B/L CHASSI EM NM TM Design For Assembly, monteringsvänlig konstruktion Design For Manufacture, datorbaserad konstruktionsanalys för producerbarhet Design for Manufacture and Assembly Datorstödd konstruktion Finita Element Metoden Metal Inert Gas Metal Activ Gas Tredimensionell Computer Numerical Control Är ett bränsletillägg baserat på sjöfrakt Är en säkerhetsavgift som man tar ut i alla hamnar Terminal handling charge, hanteringsavgift i alla hamnar Hamnavgift för att kunna komma in och ut ifrån hamnar Export Clerance, kostnad för att göra klar exporten via tullen Administrativ kostnad som ser till att mottagaren får ut godset Lastbil som ej har kran med sig Manuell design effektivitet Teoretiska minsta antalet delar Totala manuella monteringstiden
1 Inledning I detta kapitel beskrivs bakgrunden till arbetet samt syfte och mål följt av avgränsningar. 1.1 Bakgrund En gruva behöver avsänkas med jämna mellanrum för att verksamheten ska kunna bedrivas vidare. Hur ofta avsänkning sker beror bland annat på hur malmkroppen ser ut och hur mycket malm som tas ut varje år. Den nuvarande huvudnivån i Kirunagruvan på 1045 meters djup är den sjätte i ordningen sedan underjordbrytningen startade 1957. På grund av den höga produktionstakten avsänks gruvan fortare än beräknat. Just nu pågår projektering för nästa avsänkning, med huvudnivå på 1365 meters djup. [http://www.lkab.com] Med nuvarande produktionsplaner behöver delar av en ny huvudnivå tas i drift 1 januari 2012. På dessa huvudnivåer finns bland annat spårsystem med fjärrstyrda förarlösa tåg. Varje tåguppsättning som består av ett lok och 25 bergtransportvagnar, transporterar råmalm från lastning till krossningsanläggningen. Vagnarna har ett bottentömmande system och tömmer råmalm vid krossanläggningen, malmen transporteras upp till sovringsverket ovanjord med transportband och skipar. I samband med nya huvudnivån, finns ett behov av att ersätta de gamla bergtransportvagnarna med nya. Tanken är att Kiruna Wagon ska utveckla, tillverka och underhålla dessa nya vagnar. Totalt handlar det om nytillverkning av 170-210 st. bergtransportvagnar åt LKAB. För att utvecklas och överleva som företag är målet att hitta en marknad som internationell leverantör av gruvteknik. 1.2 Syfte och mål Projektets syfte är att hitta ett sätt att leverera byggsatser av bergtransportvagnen till en internationell marknad. Huvudmålet är att genom förändringsförslag hjälpa Kiruna Wagon att produktionsanpassa bergstransportvagnen så att alla förhandstillverkade komponenter enkelt och utrymmeseffektivt går att leverera på lämpligt sätt. Delmål som ska uppfyllas är: Monterings hjälpmedel med instruktioner och montageanvisningar, ta fram underlag för tänkbart leveransätt. Ingen ytterligare tillverknings beredning ska behövas. Ingen mätning ska vara nödvändig vid passning av detaljer. 1.3 Avgränsningar För att tidsramarna för detta projekt skall hållas har vissa begränsningar införts. Inga FEM - analyser kommer att utföras för den modifierade vagnen. Även tänkta material val beaktas inte. Undersökningen kommer endast att innefatta Kiruna Wagons produktion. Ingen ny konstruktion kommer att göras på befintlig vagn. 1
2 Företagspresentation Här följer en företagspresentation och en kort produktbeskrivning av nuvarande produktion. 2.1 Kiruna Wagon Konsortiet 1 Kiruna Wagon bildades 2004 tillsammans med tre lokala verkstadsföretag KGS Mekaniska Verkstad, Nybergs Mekaniska Verkstad och Rönnqvist och Wettainen, som ägare. Målsättningen är att tillverka och underhålla malmvagnar ovan och underjord. I konsortiet är det 225 anställda fördelade på de fyra företagen. Idag har Kiruna Wagon en personalstyrka på totalt 18 personer. Inom konsortiet finns en gedigen maskinpark med bl.a. CNC - svarvar, CNC - fräsar, laserskärare, vattenskärare, svetsrobotar och bockningsmaskiner. Här följer en kort presentation av nyssnämnda företag: KGS Mekaniska verkstad AB Ingår i KGS koncernen, som även består av Kiruna Grus- och stenförädling. Koncernen ägs idag av LKAB. KGS mekaniska är marknadsledande i malmfälten inom stålkonstruktion och maskinbearbetning. Företaget levererar kompletta produkter i form av tunga stålkonstruktioner, enstaka plåtdetaljer eller massproduktion. Totalt har företaget 85 anställda. Kunderna finns inom gruvindustrin, verkstadsindustrin och rymdindustrin. [http://www.kgs.se] Nybergs Mekaniska Verkstad AB Är ett av Kirunas största verkstadsföretag och erbjuder tjänster inom underhåll, tillverkning, hydraulik och specialkonstruktioner, från ide till färdig produkt. De största kunderna är företag som LKAB, Atlas Copco, Sandvik, och Banverket.[http://www.nybergsmek.se] Rönnqvist & Wettainen AB Är ett mekaniskt verkstadsföretag med säte i Kiruna. Kompetensen ligger framförallt inom skärande bearbetning och svetsning. Företaget har stor erfarenhet inom tunga fordonsindustrin och tillverkar ram och chassidetaljer till truckar inom gruv-, skogs- och processindustrin. [http://www.gmkab.com] Att driva större projekt i form av konsortium är oftast en lösning som ger kunden bredd och spetskompetens på samma gång. Resultatet av lösningen blir oftast kostnadseffektivt med hög kvalité. 1 Konsortium är en bildad sammanslutning av och mellan personer eller företag, för att göra en gemensam affär. I Sverige är konsortier oftast organiserade som enkla bolag. http://sv.wikipedia.org/wiki/konsortium 2
2.2 Produkter Malmvagn F050, se bild 1, är Kiruna Wagons största projekt med ett ordervärde på 800 MSEK, totalt ska cirka 750 st. vagnar vara levererade år 2010. Vagnen har konstruerats i samarbete med LKAB och Kockums-industrier i Malmö. Kockums-industrier tillverkar ram och delar av bromssystemet samt montering av boggierna. Bild 1: Malmvagn F 050 Luckor och korg tillverkas och slutmonteras på chassiet hos Kiruna Wagon. Den nya vagnen har en lastkapacitet på 100 ton vilket är 25 % mer än den gamla, den är 10,3 m lång, 3,5 m bred och 3,6 m hög. För att kunna hålla en hög kvalité samt stärka sin position som leverantör av kostnadseffektiva produkter har det även investerat i en av norra Europas största svetsrobotar. Totalt sparas cirka 30 kg svetstråd per vagn, och även den totala ledtiden för vagnen blir kortare tack vare roboten. Medhjälp av dessa vagnar i kombination med starkare lok som förmår dra större vagn set, kommer LKAB kunna öka sin transportkapacitet på malmbanan. 3
3 Nulägesanalys I detta kapitel beskrivs projektets utgångsläge och en kort processbeskrivning om gruvbrytning. 3.1 Bergtransportvagnen Då projektering på en ny huvudnivå för malmbrytning i Kiruna nyligen inletts, har ingen tillverkning av bergtransportvagnen startat. Om allt faller på plats hoppas Kiruna Wagon på att få börja tillverka dessa bergstransportvagnar ca år 2009. Min studie av dessa bergtransportvagnar utgår från de befintliga som går i drift, se bilder nedan. Vagnen är uppbyggd kring en så kallad sandwichmodell dvs. ramen består av olika balkar, som sedan täcks med förstärkningsplåt på båda sidor. Materialet består till största delen av SS 355 stål men även naturgummi finns, till lister och diverse bussningar. Vagnen är 3600 mm lång, 2320 mm bred och 2300 mm hög den har en lastvolym på cirka 10,5 m 3 vilket motsvarar cirka 30 ton. Bild 2: Bergtransportvagn från sidan Bild 3: Bergtransportvagn framifrån Bild 4: Bergtransportvagn bakifrån 4
Vagnen har ett bottentömmande system som fungerar på följande sätt. På mitten av hjulaxel bak sitter ett hjul, mellan de båda styrhjulen, detta hjul följer ner en räl (tömningskurva) som är placerad i mitten av spåret vid tömningsläget, se figur 1.1, denna räl går ner en bit under spåret vilket gör att botten öppnas, vagnkorgen ligger kvar vid befintlig spår höjd med hjälp av rullhjul som är placerade på varje sida. Därefter far rälen upp igen till befintlig spår höjd vilket gör att vagnens botten åter stängs. Detta är ett väldigt effektivt och enkelt sätt att tömma vagnarna på råmalm vilket LKAB, också vill behålla. Figur 1.1: Tömningsläge vid huvudnivå, färdriktning från höger till vänster 3.2 Tillverkning Vid tillverkning av malmvagn FO5O fördelas all tillverkning mellan KGS, Nybergs Mekaniska samt Rönnqvist & Wettainen. Komponenter till korg punktsvetsa ihop till större moduler. Luckdetaljer tillverkas och leveras till Kiruna Wagon, där samtliga moduler och detaljer slutmonteras och svetsas ihop till en komplett malmvagn, dvs. övriga verkstadsföretag fungerar som underleverantörer. Utgångspunkten i projektet var att upplägget mellan dessa verkstäder ska fungera på samma sätt för tillverkning av bergtransportvagnen. D.v.s. Kiruna Wagon står för montering och kompletterande svetsning av de större modulerna. 3.2.1 Svetsmetod All manuell svetsning som utförs i dagens produktion sker med MIG/MAG - svetsning. För att uppnå ett bra resultat på svetsfogen, har olika värden på svetsparametrarna testats fram. Framtagningen av ett svetsdatablad är en tidskrävandeprocess som är sekretessbelagd för utomstående. Därför hänvisas all svetsning i fortsättning till ett generellt svetsdatablad i bilaga 5. 5
3.3 Flödesschema gruva För att få bättre förståelse över funktion och användnings område för bergtransportvagnen presenteras en processbeskrivning över brytningssättet som används i Kirunagruvan. Malmkroppen i Kiruna är en sammanhängande jättelik magnetitskiva. Den är ca 4 km lång har en genomsnittlig bredd på 80 meter och är ca 2 km djup. Brytning av malmkroppen sker mellan nivåerna 775 1045 meters djup. 3.3.1 Tillredning Steg ett i brytningen är tillredning av gruvortar. En ort är en tunnel som går inne i berget. Tillredningsorten går tvärs igenom malmkroppen. Ortarna borras och sprängs fram i berget och kan vara upp till 80 meter långa. Den losskjutna malmen lastas ut med hjälp av frontlastare. När man är klar med tillredning av alla tvärortar inom samma område inleds nästa steg i produktionskedjan. 3.3.2 Rasborrning Med hjälp av fjärrstyrda borraggregat borrar operatören uppåtriktade hål i kransar som en solfjäder. Varje krans innehåller 10 borrhål och är ca 40-45 meter långa. En ort som är ca 80 meter lång, rymmer ca 20 kransar. När borrning är klar laddas hålen med sprängmedel. Skjutningar sker varje natt och lossgör ca 10000 ton råmalm. 3.3.3 Raslastning Eldrivna lastmaskiner lastar och transporterar den losskjutna malmen till så kallade störtschakt, dvs. vertikala bergschakt som är utplacerade längs med malmkroppen. Med hjälp av tyngdkraften faller malmen ner och samlas i bergfickor ovanför huvudnivån. 3.3.4 Transport Vid huvudnivån tappas malmen via fjärrstyrda tappar ner i bergtransportvagnen. Totalt finns det 40 st. sådana tappar, se figur 3.1. Förarlösa tåg bestående av lok och 25 vagnar, transporterar råmalmen till en av fyra lossningsstationer. När tågen passerar över tömningsläget öppnas botten på vagnen och malmen faller ner i en bergficka och matas in en av fyra krossar. Huvudnivån trafikeras av sammanlagt nio lok och ca 185 vagnar. 3.3.5 Uppfordring Efter krossning går malmen vidare med bandtransportör till en plats där malmhissarna (skiparna) går. Malmen lastas automatiskt in i skipen och hissas upp med en fart av 17m/s till nivå 775, där omlastning sker för vidare transport till förädlingsverken ovan jord. Figur 3.1: Tappningsläge av råmalm i bergtransportvagn. 6
4 Teori Då den nuvarande bergtransportvagnen är 30 år gammal anses det att det finns mycket att förenkla och produktionsanpassa för en enklare tillverkning. Ett stödverktyg som ofta använts vid produktutveckling är DFMA, vilket kan vara av intresse att implementera då en ny design av vagnen är på gång. I detta kapitel tas endast manuella monterings metoder upp eftersom de är av störst intresse för examensarbetet. 4.1 DFA För att en produkt ska bli lönsam är en av grundförutsättningarna, en bra konstruktion. Men en lika viktig parameter är den direkta arbetskostnaden vid montering, för vissa produkter kan denna kostnad vara den dominerande. Införandet av olika stödverktyg i produktutvecklingsprocessen kan medverka till ökad effektivitet i tillverkningen. DFA (Design For Assembly) är ett av dessa verktyg som används för produktutveckling. DFA erbjuder en enkel metod att mäta designen i termer av den producerade produktens struktur samt hur monteringsvänlig den är. De största fördelarna är normalt förväntade genom att man får en enklare produktstruktur. Detta resulterar i kostnadsbesparingar genom att antalet delar reduceras samt att delarna är lätta att montera. Ytterligare fördelar erhålls då antalet delar minskar, så som färre ritningar, mindre lagerutrymmen, färre hanteringsmoment, färre felmöjligheter samt minskad komponentvariation. Redan år 1977 startades experiment med syfte att bestämma en metod för att avgöra mest lönsamma sammansättningsprocess för produkter. Man mätte effekterna vid manuell hantering, på tid vid förändringar av symmetri, storlek, vikt, tjocklek och flexibilitet i enheten tid. Generellt sett påverkas sammansättningskostnaden av två faktorer: Det totala antalet delar i en produkt. Svårighet att hantera, passa in och fixera detaljen. 4.2 DFA Boothroyd metoden När man utför en DFA analys är det viktigt att man bryter ner produktens monteringsprocess i antal på varandra följande operationer. För att få en bättre bild av monteringsprocessen måste oftast flera analyser göras. DFA visar på vikten att analysera såväl produktdesign som var detaljs design för sig. Detta görs oftast i två steg där det första steget utgör en övergripande analys över hela produkten. Där man då utgår från riktlinjerna som presenteras längre fram. När man utför en DFA- analys innebär det att produkten undersöks systematiskt och som svar fås ett siffervärde på monteringseffektiviteten. Därefter analyseras varje detalj utifrån följande kriterier: Kan detaljen elimineras eller kombineras med någon annan detalj? Hur lång tid tar det att gripa, hantera och inpassa detaljen? 7
En DFA- analys bygger på vissa definitioner rörande de ingående detaljerna i konstruktionen. Nedan presenteras dessa definitioner: á- symmetri är rotationssymmetri kring en axel vinkelrätt mot monteringsriktningen hos en detalj. För delar med enaxlig monteringsriktning är ände till ände orientering nödvändig vid á=360º annars är á=180º. â- symmetri är rotationssymmetri kring axeln i monteringsriktningen. Storleken av rotationssymmetri är den minsta vinkeln genom vilken detaljen kan roteras och upprepa sin ursprungliga orientering. För en cylinder som monteras i ett cirkulärt hål är â=0º och för en kvadratisk detalj som sätts i ett kvadratiskt hål är â=90º. Tjockleken är längden av den kortaste sidan av det minsta rektangulära prismat som omsluter detaljen, se figur 4.1. Storleken är längden av den längsta sidan av det minsta rektangulära prismat som kan omsluta detaljen, se figur 4.2. Figur 4.1: Tjocklek Figur 4.2: Storlek När en DFA analys genomförs, utförs följande steg systematiskt enligt följande schema: Steg 1: Steg 2: Steg 3: Samla tillgänglig information om produkten såsom mått, material, symmetri. Informationen fås från ritningar, sprängskisser och prototyper etc. Demontera produkten eller prototypen om sådan existerar. Utför i annat fall en enkel sprängskiss. Numrera ingående detaljer i den ordning den monteras ihop. Använd ett av professor Boothroyds arbetsblad, se bilaga 1. Montera produkten eller följ sprängskissen och analysera varje detalj enligt tabellerna för inpassning och hantering. Arbetsbladet fylls i med hjälp av tabellerna, se bilaga 2 Kolumn 1: Kolumn 2: Identitetsnummer på delen. Värdet anger hur många gånger detaljen måste hanteras vid montering. 8
Kolumn 3: Den två siffriga hanteringskoden hämtas från tabell, se bilaga 2. Kolumn 4: Hanteringstiden erhålls från tabell, se bilaga 2, och refererar till den tvåsiffriga hanteringskoden i kolumn 3. Kolumn 5: Sammanfogningskoden erhålls från tabell, se bilaga 2. Kolumn 6: Kolumn 7: Kolumn 8: Kolumn 9: Sammanfogningstiden erhålls från tabell, se bilaga 2, och refererar till sammanfogningskoden i kolumn 5. Den totala monteringstiden i sekunder erhålls genom att summera hanterings- och sammanfogningstiden i kolumn 4 och 6, vilka i sin tur multipliceras med antalet repeterade hanteringsmoment i kolumn 2. Den totala kostnaden i öre ges genom att multiplicera monteringstiden i kolumn 7 med ett tal, som anger kostnaden per tidsenhet vid manuell montering. I denna kolumn anges det minsta antalet detaljer, som produkten teoretiskt kan bestå av. Uppskattningen av dessa siffror är ett viktigt steg för att lyckas i analysen. För att avgöra om detaljen ska elimineras eller inte, ställs följande frågor. 1. Rör sig delen relativt till andra redan monterade delar? Endast större rörelser ska beaktas. 2. Måste delen vara av annat material än eller isolerad från alla andra redan monterade delar? 3. Måste delen vara separerad från alla andra redan monterade delar annars blir nödvändig montering och ner montering av andra delar omöjlig. Om svaret blir ja på dessa frågor sätts värdet i kolumn 9 till 1, förutom då det från kolumn 2 visar sig vara en multipel operation. Då ska istället antalet delar som måste vara separerade föras in i kolumn 9. Steg 4: Steg 5: När alla rader är avslutade summeras siffrorna i kolumn 7 för att ge den totala manuella monteringstiden. Siffrorna i kolumn 8 summeras för att ge den totala monteringskostnaden. Siffrorna i kolumn 9 summeras för att ge det teoretiskt minsta antalet delar för den färdiga monteringen. Här erhålls slutligen den manuella monteringseffektiviteten genom ekvationen: EM = (3 NM) / TM. Där EM är den manuella designeffektiviteten, NM det teoretiska minsta antalet delar och TM den totala manuella monteringstiden. Den tidigare nämnd ekvation jämför den uppskattade monteringstiden för montering innehållande det teoretiska minsta antalet delar, vilka har en ideal monteringstid av 3 sekunder. Denna idealtid uppnås genom att anta att varje detalj är enkel att hantera och sammanfoga med de övriga. 9
4.2.1 DFA utvärdering Utifrån svaren på frågorna kan ett värde på en produkts monteringsvänlighet sättas. Detta värde kan som högst vara ett och som lägst noll. Analysen tar hänsyn till ett flertal faktorer de viktigaste ses nedan: Detaljernas storlek och vikt. Åtkomlighet vid montering. Fogningsmetod. Behov att använda två händer vid montering. Behov att använda verktyg. Ett värde som ökar monteringsvänligheten är storleken, ju fler stora komponenter desto bättre värde erhålls. Samma förhållande gäller för åtkomligheten, vilket innebär att bra åtkomlighet betyder bra monteringsvänlighet. Monteringsvänligheten sjunker med ökad vikt på komponenterna. När det gäller fogningsmetoder, så ger fogning med snäpplås ett högre värde än fogning med skruvar. Om komponentens utförande kräver att två händer måste användas så sjunker värdet på monteringsvänligheten. Samma sak gäller om verktyg måste användas vid montering. 4.3 DFM Den hårda konkurrensen som råder inom tillverkningsindustrin idag, ställer stora krav på kostnadseffektivitet. Kunderna efterfrågar ständigt nya produktmodeller vilket skapar ett behov av att korta ner tiden det tar för en ny produkt att nå marknaden från idéstadiet. Redan i konstruktionsarbetets inledande fas avgörs hur lätt tillverkad produkten blir i produktionen. Därför är det av stor vikt att konstruktör och produktions grupper har ett nära samarbetet redan vid idéstadiet. DFM (Design For Manufacture) omfattar växelverkan mellan produktdesign, materialhantering, materialval, lagerkomponenter, montering och kvalitetskontroll. Denna kunskap utnyttjas sedan till att optimera tillverkningssystem med hänsyn till kostnad, kvalitet och produktivitet. Ett närmande till att implementera DFM är att använda en rad principer och regler för att hjälpa till att guida designen av en produkt och sen för att utvärdera och återdesigna produkten genom att använda en bestämd metodik. Dessa regler och principer ska tillämpas tidigt i processen för att försäkra tillverknings barheten för produkten. Många av dessa riktlinjer överensstämmer med riktlinjerna för DFA vid manuell montering. Utöver dessa tillkommer även följande riktlinjer: Använd standard komponenter: Standardkomponenter ger en liten eller ingen ledtid, de är väl dokumenterade och lätta att reparera och ersätta. Utveckla en modul design: Modul design erbjuder möjligheter att standardisera eftersom det tillåter en produkt att bli kundtillverkad genom att utnyttja olika kombinationer av standard komponenter. Modulerna kan snabbt bytas vid service och reparation. Designa delar som är fler funktionella: Kombinera funktioner när det är möjligt. Designa delar för förenklad fabrikation: Enskilda delar blir designade att använda det material som kostar minst, som precis tillfredställer funktionell utrustning och så att material spill och cykeltid är minimal. 10
Maximerad passning: Eftersom delar inte alltid är identiska och perfekt gjorda, kan det uppstå fel i passning och tolerans vilket kan leda till problem vid monteringen. Designa delar för multianvändande: Nyckeln till multianvändande design är identifiering av komponent kandidater, dessa sorteras in i två grupper: 1. Delar som är unika för en viss produkt eller modell. 2. Delar som är generella i alla produkter eller modeller. Därefter delas varje grupp in i kategorier för standardisering. När man väl utvecklat standarder ska dessa användas om möjligt i existerande produkter och vid design av nya produkter. 4. 4 Övergripande riktlinjer för manuell montering Som ett resultat av många års användande av DFMA, har ett antal riktlinjer tagits fram som kan tillämpas vid produktutveckling och ny design. Dessa riktlinjer presenteras nedan. 1. Minimera antalet ingående detaljer. Detta är den viktigaste riktlinjen. Är det färre ingående detaljer i en produkt effektiviseras montaget. Men även ytterligare fördelar, såsom färre ritningar, minskat lagerutrymme, färre hanteringsmoment, färre felmöjligheter och minskat komponentvariation. 2. Minska användandet av olika fästelement. Detta är ett sätt att minska antalet detaljer enligt riktlinje 1. För varje fästelement som används blir även en extra att hantera. Denna hantering avser dels själva monteringen av fästelementet i produkten, men det avser även hanteringen på lagret. För varje komponent som hanteras kostar tid inte bara själva monteringstiden utan även när man ska inventera, beställa och kvalitets kontrollera dem. Används skruvar som fästelement kan det totala antalet detaljer öka än mer då brickor och muttrar kan komma att behövas. Ett råd är att genomgående använda skruvar av samma dimension. 3. Använd en basdetalj. Konstruera en produkt med utgångspunkt från en basdetalj på vilken övriga detaljer kan monteras. Basdetaljen utgör en grund för en rak montering och fungerar samtidigt som en fixtur. 4. Minimera basdetaljens positionering under monteringsförloppet. Detta är särskilt viktig vid automatiserat montage. En Produkt som kräver mer än två repositioneringar av basdetaljen anses som dålig. 5. Skapa en effektiv monteringsföljd. En effektiv monteringsföljd är en som: Möjliggör montering i få steg. Undviker risk att skada detaljerna. Undviker ostabila och besvärliga lägen för både personal, maskiner och detaljer. Undviker skapandet av många delmontage för senare montering. 11
Hämtning av komponenter 6. Undvik särdrag på komponenter som förhindrar upplockning. Det finns olika typer av problem som kan uppstå vid hantering när detaljer ska plockas upp från t.ex. en låda. Exempelvis kan fjädrar som inte har slutna ändar trassla in i varandra. Vid stapling kan komponenter klämmas fast i varandra vilket kan undvikas om man lägger till egenskaper som förhindrar klämning. Böjliga komponenter som packningar, slangar och elkablar är svåra att plocka upp och hantera. Gör komponenterna få, korta och så styva som möjligt. 7. Designa komponenterna för en specifik typ av hantering, upplockning och hopsättning. Generellt sett kan små volymer monteras billigare manuellt och stora volymer monteras billigare maskinellt. Vid manuell montering måste komponenter vara greppvänliga då människor ska kunna handskas med dessa på ett enkelt sätt. En robot å andra sidan kräver inte samma greppvänlighet utan kan matas med komponenter automatiskt vid montering. Komponenthantering 8. Designa alla komponenter för ände till ände symmetri. Komponenter som är symmetriska från ände till ände tar mindre tid att montera eftersom man kan montera från båda ändar först. Komponenten på den vänstra sidan är designad för att endast kunna monteras på ett sätt. Samma komponent på den högra sidan är modifierad för att kunna monteras från båda ändar. Innan modifieringar enligt riktlinjer görs, är det viktigt att kolla upp värdet av modifieringen. Kostnaden för modifieringen kanske inte förbättrar komponentens monteringstid avsevärt, då är detta inte motiverat. Figur 4.3: Ände till ände symmetri figur till höger 9. Designa alla komponenter för symmetri kring insättningsaxeln. Komponenter som är symmetriska kring insättningsaxeln behöver inte vridas innan den monteras. 12
10. Designa alla komponenter som inte är symmetriska kring insättningsaxeln att vara tydligt asymmetriska. Komponenter som inte kan vara symmetriska ska designas så att de är asymmetriska så att de inte monteras åt fel håll av misstag, se figur 4.5. Figur 4.5: a) Inpassning endast åt ett håll. b)två möjliga inpassningar. c) Flera möjliga inpassningar. Hopsättning av detaljer 11. Montering i ett led Ett optimalt förhållande är att monteringen sker i en rak linje åt ett håll. Uppnås detta får man bort allt onödigt flyttande och repositionering av detaljer, när de ska monteras ihop. 12. Utnyttja fasningar, inpassning av detaljer i hål och självjustering. Delarna ska utformas så att de orienterar sig själv vid monteringen. I vissa fall där detaljer ska passas in i varandra eller stoppas i ett hål underlättas monteringen avsevärt om respektive del är fasad. Detta medför att delarna kan glida in i varandra och samtidigt undviks onödigt slitage mellan detaljerna. Även ur säkerhetssynpunkt ska skarpa grader, kanter och punkter undvikas, då operatörer och kunder kan skadas. 13. Maximera komponent åtkomsten. En förutsättning är att ha bra åtkomst vid hopsättning av komponenterna. Det optimal är att nå samtliga infästningar och hål utan att flytta och vrida den. Utöver detta måste det även tas i beaktning, att produkten även ska underhållas. En förutsättning är då att detta kan göras så lätt som möjligt, och att ha bra åtkomst med verktyg, då delar ska bytas ut. 13
4.5 Slutsats av DFMA DFMA stegen vid nydesign kan summeras enligt uppbyggnaden nedan. DFA är den inledande analysen som görs och leder till en förenkling av produktstrukturen. En tidig kostnads analys görs både på original designen och den modifierade designen, för att jämföra skillnader mellan de båda. När väl material valet är gjort kan en mer grundligare DFM analys utföras på detaljnivå. Design koncept DFA (Design For Assembly) Förslag på enklare produktstruktur Val av tillverkningsmetod och material, samt en preliminär kostnads beräkning. Förslag på billigare material och tillverkningsmetod Bästa design koncept DFM (Design For Manufacture) Detalj design för låg tillverkningskostnad Prototyp Produktion/Tillverkning Det värde som fås vid en DFA analys är ingen absolut sanning. Det finns ingen standard för att fastställa om en produkt lämpar sig för en viss typ av montering. Det är bra att tänka på att varje produkt har sin unika monteringsprocess vare sig den är optimal eller ej. DFA analys, precis som alla de övriga produktutvecklingsverktygen, är endast ett sätt att angripa problemet. Var riktlinje har sina för- respektive nackdelar som bör uppmärksammas. 14
5 Metod I det här kapitlet beskrivs tillvägagångssätt samt vilka metoder som använts under projektets gång. 5.1 Planering Det inledande arbetet startade med att ta fram en projektbeskrivning över projektet där examensarbetets omfattning beskrivs. Detta för att klargöra vad projektarbetet ska omfatta och vilka problem som ska lösas. En tidsplan upprättades för att hela tiden ha bra struktur samt för att hela tiden ligga i fas. 5.2 Informationsinsamling För att ta reda på vilka krav och önskemål som finns kring bergtransportvagnen samlades så mycket information som möjligt in. Det inleddes med företagsbesök på Nybergs mekaniska verkstad, KGS och Rönnqvist & Wettainen som är underleverantör av material till malmvagn F050. För att få bättre förståelse över vagnen och dess funktion gjordes ett besök nere på nuvarande huvudnivå 1045 meter där både tappningsläge och tömningsläge för vagnen studerades. En kopia av vagnen i formatet step i 3D samt CAD programmet Inventor lånades av en konsult, som arbetar med huvudnivå projektet. Viktig fakta hämtas också in från andra sakkunniga. Dessa personer finns inom och runt i kring LKAB:s 1365 projekt, som inleddes i samma veva som detta arbete. 5.3 Hjälpmedel För att kunna genomföra projektet har ett antal datorprogram använts. För dokumentation och presentation har Microsoft Word och Power Point använts. Då hela projektet har utgått från en 3D-modell av befintlig vagn är den mesta tiden av arbetet uppbyggt kring användandet av 3D-CAD programmet Inventor från Autodesk. 5.4 Möten Kontinuerliga möten har hållits med handledare och personal genom hela projektet. Dels för att uppdatera hur projektet fortlöper, men även för att diskutera problem och idéer. 5.5 Litteraturstudie Även en liten marknadsanalys gjordes. I första hand har Internet använts för att hitta information angående tekniska hjälpmedel vid monteringsarbeten. Detta för att se om det finns applikationer och lösningar till liknande problem samt för att samla in kunskap och fakta kring projektet. Utöver detta har även litteratur lästs om DFA och DFM analyser, som inhämtats från universitetsbiblioteket i Luleå samt Internet. 15
5.6 Koncept När man väl samlat in all fakta och information kring arbetet, inleds produktutvecklingsarbetet. För att göra arbetet mer lättarbetat och överskådligt punktas problemen upp för att därefter fördelas upp noggrant. För att hitta den bäst lämpade lösningen tas ett antal förslag fram som utvärderas var för sig. Förslagen skissas först upp förhand med penna och papper. 5.7 3D-CAD När det mest lämpade förslagets valts, tas en princip modell fram i Inventor. Detta för att kunna visa en mer detaljerad konstruktion över alla delar i modellen samt se att måtten stämmer överens med övriga modeller i hela projektet. 5.8 Leverans av komponenter Som tidigare nämnts var utgångspunkten i projektet att en del av komponenterna är ihop punktade till större moduler vid leverans till Kiruna Wagon. Då ingen uppskattning gjorts tidigare för hur kompletta dessa moduler är, gjordes en sådan innan en monteringsanvisning kunde tas fram. 5.9 Monteringsanvisning Vagnen består av ett antal moduler som monteras ihop i lämplig ordning. Dels har en monteringsanvisning tagits fram för de moduler som ska monteras ihop på företaget innan leverans samt en slutmonteringsanvisning som visar ihop sättning till färdig vagn. I anvisningen visas i vilken ordning de olika detaljerna ska monteras ihop. Monteringsanvisningen är utformad med så lite text som möjligt utan att för den delen göra monteringen svårbegriplig samtidigt finns ett flertal 3D - bilder som visar varje steg som görs, se bilaga 3 och 4. 5.10 Transportsätt En ekonomisk bakgrund har tagit fram för att se om detta projekt är lönsamt. Då den största utgiftsposten förutom tillverkning blir transport och leverans skickades en offertförfrågan ut till ett logistik företag, Martin - Bencher. Förfrågan gäller 7 stycken 20 fots containrar som ska levereras från Kiruna Wagon till lämplig hamn, för vidare transport till Australien. 16
6 Resultat I detta kapitel presenteras förslag och lösningar som projektet lett till. 6.1 Leveranssätt För att hitta ett optimalt sätt att leverera alla förhandstillverkade komponenter på ett utrymmesmässigt sätt, valdes att CAD:a upp en skalenlig modell, se figur 6.1, av en container. På grund av vagnens vikt, samt modulernas storlek föll valet på en 20 fots container som har en last kapacitet på 21,8 ton. Den har innermåtten längd 5898 mm, bredd 2350 mm och höjd 2390 mm. Även två varianter av pallar designas upp i Inventor, dels en standard EUR- pall, se figur 6.2 samt en något större special - pall. EUR-pallen har en lastkapacitet på 1000 kg och har måtten 1200 x 800 mm och special - pallen har måtten 1530 x 800 mm. Figur 6.1: 20 fots container Figur 6.2: EUR-pall 6.1.1 Bur Då packning av containern ska gå snabbt och smidigt togs en 3D-modell fram på en lämplig bur, se figur 6.3. Buren är 4000 mm lång, 2100 mm bred, 2140 mm hög och väger 2,72 ton. På en långsida är spårprofiler, se figur 6.4, placerade detta möjliggör att långsidan kan lyftas bort för bättre åtkomlighet vid packning av moduler och komponenter. För att underlätta förflyttning av buren har två hjul placerats längst fram, tanken är att en traktor eller truck ska lyfta den i bakänden och rulla in den i containern. Burens ram består av vanlig hålprofils balk och plattstång, en detaljerad materiallista för buren finns i bilaga 6. 17
Figur 6.3: Bur Figur 6.4: Spårinfäste (blå markerad) för infästning av gallersida 6.2 Moduler En modul indelning gjordes utifrån befintlig bergtransportvagn för att få en bättre uppfattning om alla ingående delar samt få en bra monteringsföljd för respektive modul. Totalt är det 6 stycken moduler för en vagn. Indelning föll sig ganska naturligt då detta är de större komponenterna till vagnen. Vagnens moduler är följande enligt figur 6.5: 1. Botten 2. Framgavel 3. Bakgavel 4. Hjulsatsbak 5. Hjulsatsfram 6. Sidor Utöver dessa moduler tillkommer även mindre komponenter som ingår i modulerna och vagnen. Dessa presenteras närmare i monteringsanvisningen se bilaga 3 och 4. 18
Figur 6.5: Sprängskiss över bergtransportvagnen 6.2.1 Modulvikt Då det saknas information om respektive modulvikt togs den teoretiska vikten fram med hjälp utav 3D-CAD programmet Inventor. Detta för att inte överlasta containrarna vid packning. Materialet som används är vanligt konstruktionsstål med densitet 7,850 g/cm 3 och naturgummi, i tabellen listas de tyngsta modulerna först. I vikterna ingår bultar, brickor, och muttrar men inga svetsfog vikter är inräknad i följande vikter. Tabell 1: Totalvikt för en vagn Modul Vikt (Ton) Sidor 2,72 Framgavel 2,32 Botten 2,07 Hjulsatsbak 1,13 Bakgavel 1,19 Hjulsats fram 0,86 Lucklager 0.03 Totala vagnsvikten 10,32 Då modulvikterna tagits fram kunde optimering av varje container tillämpas. 19
6.3 Resultat packning Det totala antalet bergtransportvagnar som utredningen bygger på valdes till 10 stycken. Utifrån kravspecifikation på container och pall, vad gäller vikt och volym, utvärderades vilka komponenter som passar bäst. I Inventor kan de olika modulerna och komponenterna flyttas runt för att se vilka som passar bäst tillsammans rent utrymmesmässigt. Alla små komponenter till hjulsatser bak och fram samt till övriga moduler i vagnen placeras på en standard pall. Totalt blev det 22 stycken pallar, för dessa komponenter fördelade på EUR-pall och special - pall. Antalet containers som krävs för att packa 10 vagnar, blev slutligen 7 stycken. I tabellen 2 nedan, redovisar vilka moduler och komponenter som finns i respektive container samt den totala vikten. Tabell 2: Innehåll och vikt för alla containrar. Container 1 Container 2 Komponenter Antal Komponenter Antal Sidor 8 Bakgavel 4 Skida 40 Sidor 2 Lagerhus 20 Hjul 38 Fjäderhållare 26 Totalvikt: 18,7 ton Hjul 2 Totalvikt: 17 ton Container 3 Container 4 Komponenter Antal Komponenter Antal Botten 6 Framgavel 5 Chevron 40 Bakgavel 3 Koppling 20 Framaxel 10 Totalvikt: 17,8 ton Totalvikt: 20 ton Container 5 Container 6 Komponenter Antal Komponenter Antal Sidor 8 Framgavel 5 Olika bultar, muttrar och brickor Bakgavel 3 Lagerhus 20 Bakaxel 10 Axellager 20 Totalvikt: 20,1 ton Shims 80 Koppelbult 40 Lucklager 20 Fjäderhållare 14 Totalvikt:17,6 ton Container 7 Komponenter Antal Botten 4 Sidor 2 Mittenhjul 10 Gavellist 10 Gummilist 10 Totalvikt: 19,2 ton 20
Lägger man ihop vikten från innehållet på alla containrar fås vikten 130,8 ton delas den med maxkapaciteten för en container som är 21,8 ton fås siffran 6. Detta är den teoretiska siffran på antal möjliga containrar som man kan få ut på 10 st. vagnar. Då tas ingen hänsyn till volymen på de olika delarna. 6.4 Monterings hjälpmedel För att förenkla monteringsarbete och även undvika att säkerheten vid montering äventyras konstruerades två stycken fixturer. Utgångspunkten var att konstruktionen ska få plats i en container vara enkel att montera ihop, relativt billig, och lätt att positionera på plats. Från börja var tanken att åtdragningen av sidofixturen skulle göras med handkraft, idén förkastades då åtdragningskraften varierar från montör till montör vilket gör att osäkerheten blir för stor. 6.4.1 Stöd och förlängningskonstruktion Tanken bakom konstruktionen är att man ska kunna variera trycklängden med hjälp av förlängningsanordningen. Detta medför att cylinder även kan användas till andra applikationer om det behövs. Cylindern är lätt att montera isär då den endast sitter fast med två bultar, en bak och en framtill på den blåa länkarmen. Blocket framtill gör att förlängningsstaget blir stabilt vid tryckpåkänningar, utan den finns risk att staget knäcks. Hela ramprofilen med cylinder är enkel att montera på fixturramen då den sitter fast med 6 st. bultar och muttrar på undersidan. Detta medför att även modellen kan användas till andra applikationer. För en utförlig beskrivning av varje detalj, se ritning i bilaga 7. Figur 6.6: Sprängskiss över förlängningsanordning. 21
Stöd- och förlängningskonstruktionen består av följande delar enligt figur 6.6: 1: Balk 2: Block 3: Dubbelverkande pneumatisk cylinder 4: Böjd länkarm 5: Rak länkarm 6: Infästning stag 7: Stag 8: Packning Totalt används fyra stycken förlängningsanordningar med cylinder till fixturen. För att kunna trycka in 1,4 ton som respektive sida väger krävs en tryckkraft på 13720 N. En dubbelverkande pneumatisk cylinder med diametern Ø 125 trycker vid 7 bar med en kraft på 7580 N. Då vi använder oss av 2 stycken på varje sida räcker denna kraft med god marginal. Figur 5.7: Cylinder och förlängningsanordning. 6.4.2 Fixturram Utifrån kravspecifikationen valdes att bygga ramen med hålprofil och plattstång, Materialet består av stål SS 355 vilket anses räcka då konstruktionen inte utsätts för anmärkningsvärda belastningar. Ramen består av 3 enheter, en överliggande ram med ögla som gör de möjligt att lyfta hela konstruktionen med travers, samt två stående sidoramar som placeras på respektive sida om vagnen, se figur 6.8. Sidoramarna är enkla att demontera då de sitter fast med bult och mutter i den överliggande ramen. 22
Figur 6.8: Sprängskiss över ramfixtur Ramfixturen består av följande delar enligt figur 6.8: 1: Överliggande balk 2: Stående balk 6.4.3 Komplett sidofixtur Förlängningsanordning med cylinder monteras fast på de fyra avsatserna. Längst ut på förlängningsstaget sitter tryckplattor. Plattorna har formen av ett kryss se figur 6.9 för att reducera vikten. Ytan som ligger an mot vagnsidorna är bekläd med en gummi platta, för att skydda mot repor och tryckmärken. Fördelar med sidofixtur konceptet: Enkel och relativt billig konstruktion. Lätt att positionera och packa in i container. Lätt att montera isär, stöd och förlängningskonstruktion, cylinder samt ram komponenterna. Vilket möjliggör användning till andra applikationer. Nackdelar med konstruktionen: Kräver tillgång till tryckluft eller mobilkompressor. Obeprövad metod. 23
Figur 6.9: Komplett fixtur. 6.4.4 Gavelfixtur Då det finns risk för att bakgaveln att tippa bakåt och skada montör och utrustning vid slutmontering krävs även här en fixtur. Till skillnad mot föregående fixtur då ett av kraven var att den ska kunna trycka in sidorna till rätt position och låsa fast. Fordras här endast att bakgaveln hålls kvar vid korrekt position dvs. då den positioneras uppifrån och ner, sköter tyngdlagen att den ligger tätt emot botten hela tiden. Medhjälp av öron fästena på bakgavel och botten, centreras och positioneras gaveln vid montering. Med låsbricka som fästes i fjäderhus öron förhindras rotation på röret och bakgaveln. Som en extra säkerhetsåtgärd för att undvika att bakgaveln tippar bakåt placeras vertikala balkar på mittenröret som låses med tvärgående bult genom balk och mittenrör. För att kunna varierar längden på balken används en förlängare. Längden varieras med hjälp av knoppen genom att placera den i lämpligt hål. Längst ut sitter en plåtskiva för bra stöd mot bakgaveln, se figur 6.11. Fördelar med gavelfixtur koncept: Även den här konstruktionen är enkel och billig. Går att demontera vilket gör den enkel att packa på pall och container. Konstruktionen behöver ej någon yttre påverkan av krafter som t.ex. föregående fixtur med pneumatisk cylinder. Nackdelar: Obeprövad metod Tar lite längre att positionera, då den monteras fast med fyra bultar. Kan endast användas till detta ändamål. 24
Figur 6.10: Sprängskiss gavelfixtur. Gavelfixturen består av följande delar enligt figur 6.10: 1: Mittenrör 2: Låsbricka 3: Vertikalbalk 4: Knopp 5: Förlängningsbalk 6: Platta Figur 6.11: Gavel fixtur. 25
6.5 Moduler vid leverans Då ingen tillverkning inletts ännu gjordes en hypotetisk uppskattning av hur kompletta modulerna är vid leverans till Kiruna Wagon. All kompletterande svetsning som görs på modulerna ska om möjligt göras av roboten. Detta leder till effektivare och kortar produktionstider då det går fortare och mindre material åt när roboten svetsar. De större modulerna levereras i följande utförande, se nedan: Botten levereras i följande skick, se figur 6.12, innerbalkar och plåt är punktsvetsad ihop, kompletterande svetsning runt om ska göras. Figur 6.12: Botten vid leverans Bakgavel levereras i följanden skick, se figur 6.13, gavelbalkar, låda och kopplingslåda är punktsvetsad ihop. Kompletterande svetsning runt om ska göras. Figur 6.13: Bakgavel vid leverans. 26
Levereras i följande skick, se figur 6.14. Kompletterande svetsning görs på runt om på framgavel. Figur 6.14: Framgavel vid leverans. Långsidornas komponenter innerbalkar och täckplåt punktsvetsade ihop till en modul och levereras i följande skick, se figur. Kompletterande svetsning gör på innerbalkar och täckplåt. Figur 6.15: Sida vid leverans. Hjulsatsfram och bak, kommer i detaljer här görs ingen montering alls hos Kiruna Wagon. Detaljerna packas i pallar och container för leverans till kund där slutmontering sker. En sprängskiss samt monteringssteg över vilka delar som ingår i hjulsatserna kan ses i bilaga 4. Även fjäderhusen fram och till botten levereras i detaljer, montering till komplett modul görs hos Kiruna Wagon och svetsa därefter på botten och framgavel se bilaga 3. 27
6.6 Passning För att skapa en effektiv monteringsföljd används botten som bas. Detta möjliggör en effektivare monteringsföljd samtidigt som botten fungerar som en slags fixtur. Med botten som utgångspunkt kan de övriga modulerna monteras på. Vid inpassning av modulerna utnyttjas hål, infästningsspår och styrpinnar vilket gör att delarna orienterar sig samtidigt som felmontage minimeras. Vid framtagning av slutmonterings steg har riktlinjerna för DFA vid manuell montering utnyttjats i så stor utsträckning som möjligt. För en utförligare beskrivning av slutmontering, se bilaga 4. För att kunna passa in sidorna på ett enkelt sätt, valdes att använda styrpinnar. De monteras på sidan av framgavel och bakgavel nertill, vilket möjliggör att balkar kan används som stöd vid montering, se figur 6.17. Styrpinnarnas framdel utformas med en fasning vilket möjliggör lättare inpassning. För att undvika att sidorna ska glida av när de ligger i rätt position, är styrpinnarna utformad, med en större diameter framtill. Styrpinnarna har diametern Ø 60 mm längst fram, övrig diameter Ø 49,5 mm och längden 350 mm. Totalt används 4 stycken styrpinnar två på varje sida. Figur 6.16: Placering av styrpinnar Hålen utformas bredare ner till för enklare inpassning av styrpinnar, se figur 6.18. När sidorna är positionerade faller de ner på plats medhjälp av tyngdkraft. Då styrpinnarnas diameter framtill är större än hålets diameter hålls sidorna på plats. Figur 6.17: Utformning av styrpinnar Hålen utformas med diametern Ø49,5mm, bredden 80 mm och är 112 mm långa. Figur 6.18: Utformning och placering av hål 28