Konstruktion av infästningsfixtur till funktionsrigg

Bromma Gymnasium Examensarbete på Gymnasieingenjörsprogrammet inom Innovation och Produktion 100 gymnasiepoäng Konstruktion av infästningsfixtur till funktionsrigg Veronica Berggren Examinator: Sven I Pettersson Handledare: Thomas Westerberg Datum för framläggning: 2014-05-16

FÖRORD Jag har läst Gymnasieingenjörsprogrammet vid Bromma Gymnasium inom grenen Innovation och Produktion med inriktningen Konstruktion och Produktutveckling. Inriktningen omfattar fortsättningskurser i Cad (100 gp) och konstruktion (200 gp). Vidare ingår kurser i hållbarmiljö (100 gp), produktionsfilosofi (100 gp) och ett större projekt (100 gp) samt en allmän kurs om ingenjörens villkor (200 gp). Utbildningen är ettårig och omfattar även elva veckor praktik, under vilken detta examensarbete (100 gp) har arbetats fram. Under min praktikperiod på Saab AB i Järfälla, har jag mötts av hjälpsamma medarbetare. Jag vill tacka Mauricio Salades, Utvecklingschef för att jag fick chansen att praktisera på Saab. Jag vill även rikta ett tack till alla som svarat på frågor i olika avseende, varit engagerade och hjälpsamma. Jag vill framförallt tacka: Thomas Westerberg Rolf Wahlberg Simon Planting Martin Johannson Handledare, Saab AB, Järfälla Mekanikkonstruktör, Saab AB, Järfälla Riggkonstruktör och utprovare Saab AB Järfälla Mekanikkonstruktör, Saab AB, Järfälla

SAMMANFATTNING Under min praktiktid på Saab AB i Järfälla fick jag till uppgift att konstruera en infästningsfixtur till en funktionsrigg för allmän verifiering. Fixturens ritningar har lagts in i IFS där de är granskade. Fixturens utformning är anpassad till den tänkta miljön och de förutsättningar som krävs är inom hanterbarhet, funktionalitet samt kvalité. Dessa förutsättningar har uppfyllts genom olika lösningar som exempelvis storlek och struktur. Tillverkningen utav fixturen ligger utanför ramen för detta arbete, detta pga. den korta praktiktiden. Däremot kommer de krav som ställts samt de lösningar som format fixturen att redovisas och diskuteras. ABSTRACT During my internship at Saab AB in Järfälla I got an assignment to develop a fastening fixture for a function rig for general verifications. The sketches that have been made are put in the IFS system where they were inspected. The fixture is adapted to the specified environment and the conditions that are involved in the areas manageability, functionality and quality. These conditions have been met by different solutions, for example sizes and structure. The manufacturing of this fixture is not included in this assignment because of the short period of time. The requirements and the solutions for this fixture will be discussed and presented in this document.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD SAMMANFATTNING INNEHÅLLSFÖRTECKNING ABSTRACT BETECKNINGAR... 1 1. INLEDNING... 2 1.1 Bakgrund 1.2 Syfte 1.3 Avgränsningar 1.4 Precisering av frågeställning 1.5 Förväntad slutprodukt 2. METOD... 3 3. RADARVARNARSYSTEM... 3 4. KRAV FÖR FIXTUREN... 3 4.1 Användning 4.2 Saab AB 5. UTFORMNING AV FIXTUR... 4 5.1 Bottenplatta 5.2 Fötter 5.3 Hålbildskonstruktion 6. MATERIAL... 5 6.1 Fixtur 6.2 Fötter 7. KONSTRUKTIONSÖVERVÄGANDEN... 6 7.1 Produktion 7.2 Materialmängd 7.3 Monteringsöglor RESULTAT... 6 DISKUSSION... 6 SLUTSATS... 7 KÄLLFÖRTECKNING Bilaga 1. Sammanställningsritningar Bilaga 2. Bottenplatta Bilaga 3. Hålbildskonstruktion Bilaga 4. Fötterna

BETECKNINGAR IFS CAD QRT RPS Saab:s PDM system, ett dokumenthanteringsystem. Ett ritningsprogram där 3D modeller samt ritningar kan göras. Saab använder NX Simens. Quadrant Receiver and Transmitter, är en sändar- och motagarenhet (en antenn). Recover and Power Supply unit, är en mottagar- och kraftmodul, modulen är sammankopplad med QRT-enheten ovan. 1

1. INLEDNING 1.1 Bakgrund På EDS (Electronic Defence Systems), ett affärsområde inom Saab AB, jobbar man med radar, signalspaning och självskydd. De utvecklar och producerar bland annat fällarprodukter och radarvarnarsystem till JAS 39 Gripen. Dessa system jobbar tillsammans för att kunna försvara både pilot och flygplan från eventuella hot. Systemen måste därför klara det höga krav som ställs, dessa genomsyras i hela tillverkningsprocessen. Verifieringar genomförs för att kontrollera att alla ställda krav uppfylls. För att kunna möjliggöra verifieringar måste fixturer tas fram. 1.2 Syfte Uppdraget är att konstruera en infästningsfixtur som kommer användas i en funktionsrigg för allmänna verifieringar. En rigg är en uppbyggd testanordning där ett helt system testas under systemfunktionsförhållanden för att se om systemet uppfyller de krav som ställts. Fixturen ska underlätta genomförandet av testerna som i detta fall ska utförs på ett system till JAS 39 Gripen. och 1.3 Avgränsningar Fixturen kommer enbart att anpassas till QRT-enheten som är en del av systemet. Den kommer inte ingå i några konstruktionsmässiga analyser i CAD då detta inte är ett krav, däremot kommer konstruktionen att visuellt bedömas utifrån en erfaren konstruktörs perspektiv. Fixturen kommer inte att användas innan praktikens slut och därmed kommer inte resultatet över funktionaliteten att redovisas fullskaligt. 1.4 Precisering av frågeställning För att kunna testa radarvarnarsystemet, där QRT-enheten är en delmängd, behöver man en fixtur för infästning av enheten. Det ska vara möjligt att på ett enkelt sätt montera och plocka isär QRT-enheten när den sitter i infästningsfixturen. Det ställs krav på fixturen med avseende på hanterbarhet, kvalitet, funktion. De krav som ställts är mestadels utifrån ett användarperspektiv. 1.5 Förväntad slutprodukt Dokumentation som möjliggör tillverkning av fixturen nämnd ovan. Detta innebär en 3Dmodell skapad i CAD med granskade och godkända ritningar i IFS. 2

2. METOD Arbetsgången innefattar kravinsamling genom att diskutera med kunniga inom området. Därefter ska skisser och 3D modeller i CAD göras, dessa kommer uppdateras under arbetets gång för att möta de krav som ställts på fixturen. Avstämningar sker för att kontrollera att fixturen är funktionsmässig och producerbar. Det är tänkt att besvaras genom att diskutera med kunniga inom de specifika områdena. Ritningar görs på fixturen och dessa kommer att succesivt granskas för att kunna uppnå kraven som ställs för ritningar [1] och därefter ska de läggas in i IFS. 3. RADARVARNARSYSTEM Radarvarnarsystemet som finns på JAS 39 Gripen används för att b.la. lokalisera föremål. På varje vingspets är en RPS-enhet ihop kopplad med två QRT-enheter, enheterna kan även vara placerade på stjärtfenan då i ett mindre format. Dessa utgör en del av radarvarnarsystemet. Figur 1. På bilderna ovan visas vart QRT-enheten är placerad på en av vingspetsarna, det är de som är inringade med rött. På den högra bilden syns RPS-enheten och är markerad med en svart streckad markering på en av vingspetsarna. 4. KRAV FÖR FIXTUREN 4.1 Användning För att underlätta verifieringen utav QRT-enheten, måste fixturen anpassas till den tänkta miljön. Testerna kommer att genomföras i en funktionsrigg där ett helt system kommer att kopplas ihop. I systemet ingår fyra QRT-enheter som placeras på kanterna utav två RPS-enheter. QRT-enheternas position begränsas utav de kablage som kommer att användas för sammankoppling med RPS-enheterna. Kablagen är mellan en halv och en meter långa. Den specifika verifieringen i rigg kommer innehålla en simulering som kommer kopplas till QRT-enheten med hjälp av en kontakt. Kontakten kommer att vara placerad på monteringsbänken med hjälp av en fixtur. Kontaktfixturen ska inte vara reglerbar vilket 3

är tvärtemot vad QRT-enhetens fixtur ska vara. Av den anledningen måste dessa fixturer vara oberoende av varandra, vilket ställer högre krav på QRT-enhetens fixtur. RPS-enheten har en fixtur som QRT-enhetens fixtur måste anpassas mot. En viktig faktor är höjden, som är mätt utifrån enheternas placering dvs. från monteringsbänken till enhetens underkant. Verifieringen underlättas om QRT-enhetens fixtur anpassas till RPSenhetens fixtur. För att lätt komma åt QRT-enheten under verifiering måste fixturen anpassas så att hela enheten är lättillgänglig. Man vill kunna ta isär QRT-enheten samt ha plats för kablage med mera. 4.2 Saab AB Det ovanstående är mer specifikt användarens krav, däremot måste fixturen även anpassas till de krav som Saab erhåller, dessa är de interna specifikationerna. Kraven som oftast är oskrivna handlar bl.a. om avrundningar som ska förebygga skador samt ritningar och dess utformning. 5. UTFORMNING AV FIXTUR 5.1 Bottenplatta Fixturens utformning har helt utgått från de krav som har beskrivits i kap. 4. För att kunna anpassa fixturen till miljön, har bottenplattans längd (se bilaga 2) anpassats till RPS-enhetens fixtur. Avståndet är under en halv meter för att säkerställa att kablagen mellan enheterna räcker. Bottenplattan är utformat som ett H, allt för att skapa utrymme och öka anpassningsbarheten till den kontaktfixtur som kommer att användas under verifieringen. Utformingen utav bottenplattan frigör yta för monteringen utav kontaktfixturen. Lösningen underlättar planeringen utav verifieringen samt ökar hanterbarheten då flexibiliteten ökar. En detalj som lagts till för att öka anpassningsbarheten på längden är ett ovalt hål (se bilaga 2). Med hjälp av en skruv kan man sätta fast fixturen på ett flexibelt sätt. För att justera fixturen horisontellt (sett från sidan utav monteringbänken) skruvar man upp skruvarna och när inställningen för den valda positionen är bestämd, skruvar man in skruvarna i samma spår som innan. 5.2 Fötter Under förflyttning av fixturen i horisontell riktning (sett från sidan utav monteringbänken) är det fördelaktigt att ha så kallade fötter (se bilaga 4) under bottenplattan, detta för att minska friktionen mot monteringsbänket. Dessa fötter är gjorda i materialet polyoximetylen, mer information kan läsas under rubriken material. 4

5.3 Hålbildskonstruktion Vid verifiering utav hela systemet är det viktigt att höjden på fixturerna är lika. För att uppnå detta har den befintliga fixturen för RPS-enheten används som mall. Det har varit den höjden som fått bestämma QRT-enhetens höjd. Detta är mätt från enhetens underkant till monteringsbänken. Höjden har betydelse utifrån arbetsergonomiskt perspektiv. Fixturen har även utformats för att skapa så mycket luft runt enheten som möjligt utan att hålbilden påverkas. Anledningen är framförallt för att öka åtkomligheten runt hela fixturen samt underlätta för exempelvis kablage placering. Det är väldigt viktigt att hålbilden är korrekt och därför är hela hålbildskonstruktionen (se bilaga 3) en hel bit, då formen kommer bearbetas fram med hjälp av en fräs. När ett material bearbetas skapas spänningar i materialet. Dessa spänningar kan skapa stora problem i exempelvis formstrukturen. Spänningarna skulle kunna förstör hålbilden och i värsta fall blir fixturen oanvändbar. För att minska problemet är hålbildskonstruktionen konstruerad likt en ram (se bilaga 3), där alla kanter är sammankopplade. 6. MATERIAL 6.1 Fixtur Fixturen kommer genomgående vara gjord av aluminium AA6082-T6 (med tillstånd 6082 T651) [2]. Detta material är vanligt förekommande inom transport- och industribranschen. Materialet har hög hållfastighet, svetsbarhet och korrosionsbarhet. Då fixturens krav på hållbarhet är hög är detta material att föredra. Enligt Thomas Westerberg är materialet i förhållande till dess egenskaper ett billigt alternativ jämförelsevis med exempelvis stålmaterial. Aluminium är också ett lätt material vilket är positivt ur ett användarperspektiv. 6.2 Fötter För att minska friktionen mellan fixturen och monteringsbänken kommer fötter att placeras på bottenplattan mot arbetsbänken. Materialet kommer att vara polyoximetylen som är en acetalplast men kanske mer känd under handelsnamnet Delrin [3, 4, 5]. Materialet är en hård termoplast och användningsområdena är många. Några exempel är handtag, broar och kugghjul. [3] På fixturen kommer fötterna i form av rektanglar (se bilaga 4) att fästas med skruvar på fyra ställen (se bilaga 1-2). Varför man valt att skruva fast fötterna är pga. att polyoximetylen är svår att limma fast. Därför är det lättaste sättet att skruva fast fötterna på bottenplattan. 5

7. KONSTRUKTIONSÖVERVÄGANDEN 7.1 Produktion Många hänsynstaganden har tagits från ett produktionsperspektiv. Detta har inneburit vissa ändringar på fixturen. Dessa ändringar är en viktig del i utvecklingen, då man måste se konstruktionen utifrån helheten. Hela fixturen kommer att framställas genom fräsning. Bottenplattan kommer att utformas från en grundplatta, detsamma gäller även för hålbildskonstruktionen. För att delarna ska kunna fräsas, ändrades alla kanter till en radie på 8,5mm. Vid denna radie kan en medelstor fräs användas, det går snabbare att genomföra arbetet då verktyget inte är så känslig vid jämförelse med mindre borrar. 7.2 Materialmängd Materialmängden för fixturen har inte varit begränsad. I vissa avseenden har mer material används för att säkerställa hållbarheten. 7.3 Monteringsöglor Hela fixturen har en vikt på ca 7,3 kg. Om något väger mer än runt 10 kg så måste monteringsöglor konstrueras för att kunna flytta på detaljen utan att någon skadas. I detta fall var det inte nödvändigt då fixturen inte väger mer än 10 kg samt att den är inte otymplig i avseende på lyftanpassning. RESULTAT Resultatet från detta arbete är en färdigkonstruerad fixtur som är inlagd i IFS, ritningarna är granskade men de har inte blivit helt godkända. DISKUSSION Fixturens ritningar skulle vara godkända och granskade i IFS. Ritningarna hann dock bara granskas men inte helt godkännas och detta pga. att arbetet tog längre tid än förväntat. De konsekvenser som kan uppstå är att ritningarna behövs ändras vilket kan utföras av vem som helst då fixturen inte är låst till en viss person. Ritningarna har bearbetats under praktiktiden och därmed minskar risken för att ritningarna behövs ändras. Bilagorna över ritningarna i rapporten kan därför anses som riktiga och giltiga. Fixturen har uppfyllt alla de krav som ställts, både från användarens perspektiv och Saab AB. Fixturen har även vidareutvecklats till en vältänkt fixtur utifrån tillverkningssynpunkt. 6

SLUTSATS Uppdraget var att skapa en fixtur till QRT-enheten som skulle uppfylla vissa krav. Dessa krav uppfylldes. Genom att ta hänsyn till produktion från början underlättas tillverkningen som i sin tur minskar kostnaderna. Att ritningarna inte hann bli godkända är inget som påverkar konstruktionen, eventuella ändringar av ritningarna är små om några alls. Syftet att inte ha en färdig tillverkad fixtur, kan anses som en bra vald avgränsning. Detta då tiden inte skulle räcka, något som konstaterats tidigt utifrån ett erfarenhetsperspektiv från företaget. 7

KÄLLFÖRTECKNING [1] SIS, Standardiseringskommissionen i Sverige, "SS-EN ISO 128-1:2004", 2004. [2] Aalco, Datasheet for aluminium 6082-T6_T651, 3 10 2013. [Online]. Available: http://www.aalco.co.uk/datasheets/aluminium-alloy_6082-t6~t651_148.ashx. [Använd 11 04 2014]. [3] Nationalencyklopedin, Acetalplast, [Online]. Available: http://www.ne.se/lang/acetalplast. [Använd 10 04 2014]. [4] Nationalencyklopedin, Delrin, [Online]. Available: http://www.ne.se/delrin. [Använd 10 04 2014]. [5] Nationalencyklopedin, Polyoximetylen, [Online]. Available: http://www.ne.se/polyoximetylen. [Använd 10 04 2014]. 8

Bilaga 1. Sammanställningsritningar Bilaga 1. Sid 1(2)

Bilaga 1. Sid 2(2)

Bilaga 2. Bottenplatta Bilaga 2. Sid 1(2)

Bilaga 2. Sid 2(2) Figur 2. Bilden ovan visar bottenplattans undersida, bilden är tagen från CAD och visar de monteringshål som är skapta till hålbildskonstruktionen samt fötterna. Figur 3. Bottenplattans ovansida, bilden är från CAD.

Bilaga 3. Hålbildskonstruktion Bilaga 3. Sid 1(2)

Figur 4. Bilden visar hur hålbildskonstruktionen ser ut i CAD. Bilaga 3. Sid 2(2)

Bilaga 4. Fötterna Bilaga 4. Sid 1(2)

Figur 5. Bilden visar en av de fötter som är tänkta att monteras på bottenplattans undersida. Bilaga 4. Sid 2(2)