Effektivare produktframtagning vid kundanpassning

Full text

(1)2008:121 CIV. E XAME NSARBET E. Effektivare produktframtagning vid kundanpassning. Joel Andersson. CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik Avdelningen för Datorstödd konstruktion Universitetstryckeriet, Luleå. 2008:121 CIV • ISSN: 1402 - 1617 • ISRN: LTU - EX - - 08/121 - - SE.

(2) Förord Detta examensarbete har genomförts vid Institutionen för tillämpad fysik‐, maskin‐ och materialteknik på avdelningen för datorstödd maskinkonstruktion vid Luleå Tekniska Universitet. Arbetet omfattar 30p och sträckte sig mellan januari till maj 2008. Examensarbetet har utförts av mig, Joel Andersson på och för Hägglunds Drives AB i Mellansel. Initiativtagare till detta arbete var Hägglunds Drives AB. Jag vill tacka ett antal personer vilka har varit till stor hjälp för mig inom olika skeden av examensarbetets gång. Först av allt vill jag tacka min handledare Bengt Liljedahl på Hägglunds Drives AB och min examinator Peter Törlind vid LTU vilka varit mig till stor hjälp genom hela arbetet. Jag vill även tacka alla på FoU avdelningen vid Hägglunds Drives AB som hjälpt mig genom att bistå med fakta samt hjälp och vägledning när jag kommit med frågor. Utan dem hade detta arbete inte varit möjligt. Slutligen vill jag tacka min bror Daniel som hjälpt mig med rapporten. Bredbyn, maj 2008 . Joel Andersson . 1 .

(3) Sammanfattning Huvudsyftet med detta examensarbete var att ta fram ett regelverk för hur Hägglunds Drives AB kan effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar för montering mellan utgående motoraxel till kundaxel.  Ett beräkningsprogram skapades i Excel som guidar konstruktören genom skapandandet av en adapter. Till beräkningsprogrammet kopplades en parametriserad CAD‐modell av en adapter. På så sätt går det med en knapptryckning i beräkningsprogrammet skapa en CAD‐ modell med den av beräkningsprogrammet föreslagna utformningen med rätt toleranser och mått. Möjligheten finns även att automatiskt generera ett ritningsunderlag på en 2D ritning. Om HDAB kan införa beräkningsprogram liknande det som togs fram under detta arbete som en del i orderflödet för kundanpassade axeladaptrar kan stora tidsbesparingar göras. Uppskattningsvis tar det i dagsläget cirka tre dagar att ta fram en offert och ritningsunderlag på en axeladapter. Denna tid skulle kunna minska till en dag, troligtvis mindre.   Ett förslag på en lösning för säkrare funktion vid flänsmontering av motor på kundens maskin togs även fram, baserad på en befintlig lösning som saluförs av en schweizisk tillverkare av växellådor och hydraulmotorer. Jag anser att jag mycket väl uppfyllt de mål jag i början ställde upp tillsammans med Hägglunds Drives AB, och hoppas att mitt examensarbete kommer att bli till stor nytta och inspirera till fortsatt optimeringsarbete av produktframtagningsprocessen. . 2 .

(4) Abstract The main objective of this thesis work was to develop a framework on how Hägglunds Drives AB can make the development of customized shaft adapters for mounting between the outgoing motor shaft to the customers shaft more effective. A program was created in Excel that will guide the constructor through the creation of an adapter. The program was connected to a parameterized CAD model of an adapter. In this way, you can with a push of a button in the program create a CAD model with the proposed design from the program with the right tolerances and measurements. It is also possible to automatically generate a drawing. If HDAB can introduce programs similar to the one which was developed in this work as part of the ordering process for customized shaft adapters, big time savings can be made. An estimate is that it takes at present about three days to create an offer with drawings on an adapter. This time could be reduced to one day, probably less. A proposal on a solution for safer operation with a flange mounted engine on the client machine was also presented based on an existing solution marketed by a Swiss manufacturer of gear boxes and hydraulic motors.   I believe that I fully met the objectives I set at the beginning together with Hägglunds Drives AB and hope that my thesis work will be of great benefit and inspire to continued optimization of the product development procedure. . 3 .

(5) . Innehållsförteckning 1 . 2 . 3 . Bakgrund ......................................................................................................................................... 7 1.1 . Verksamhetsbeskrivning ......................................................................................................... 7 . 1.2 . Uppgiftsbeskrivning................................................................................................................. 7 . 1.3 . Syfte......................................................................................................................................... 7 . 1.4 . Mål........................................................................................................................................... 8 . 1.5 . Avgränsningar.......................................................................................................................... 8 . 1.6 . Produktinformation................................................................................................................. 8 . 1.6.1 . Compact CA ..................................................................................................................... 8 . 1.6.2 . Compact CB ..................................................................................................................... 9 . 1.6.3 . Compact CBP ................................................................................................................... 9 . 1.6.4 . Flänsadapter .................................................................................................................. 10 . 1.6.5 . Axeladapter med klämkoppling..................................................................................... 10 . Teori och begreppsförklaring ........................................................................................................ 10 2.1 . KBE......................................................................................................................................... 11 . 2.2 . Makro .................................................................................................................................... 11 . 2.3 . API.......................................................................................................................................... 11 . 2.4 . VBA ........................................................................................................................................ 11 . 2.5 . PDM‐system .......................................................................................................................... 11 . 2.6 . PMI/ Ritningslös framställning .............................................................................................. 12 . 2.7 . SolidWorks............................................................................................................................. 13 . Analys ............................................................................................................................................ 13 3.1 . Problemanalys: beräkningsprogram ..................................................................................... 14 . 3.2 . Problemanalys: säkrare funktion vid flänsmontering av motor............................................ 14 4 . .

(6) 3.3 . Uppgiftsanalys: beräkningsprogram ..................................................................................... 14 . 3.3.1 . Mål: beräkningsprogram ............................................................................................... 14 . 3.3.2 . Kravspecifikation: beräkningsprogram.......................................................................... 15 . 3.3.3 . Användarbarhetskrav: beräkningsprogram .................................................................. 17 . 3.4 . Uppgiftsanalys: säkrare funktion vid flänsmontering av motor............................................ 17 . 3.4.1 . Mål: säkrare funktion vid flänsmontering av motor ..................................................... 17 . 3.4.2 . Kravspecifikation: säkrare funktion vid flänsmontering av motor................................ 17 . 4 . Metod ............................................................................................................................................ 19 . 5 . Resultat.......................................................................................................................................... 20 5.1 . Regelverk effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar ............................. 20 . 5.2 . Beräkningsprogram flänsadapter.......................................................................................... 21 . 5.2.1 . Solidmodell.................................................................................................................... 21 . 5.2.2 . Makrostruktur ............................................................................................................... 21 . 5.2.3 . Inmatning av ingående parametrar............................................................................... 23 . 5.3 . 6 . Säkrare funktion vid flänsmontering av motorn ................................................................... 25 . 5.3.1 . Resultat: beräkningsprogram ........................................................................................ 25 . 5.3.2 . Resultat: FEM‐beräkning i COSMOSWorks ................................................................... 26 . Slutsatser ....................................................................................................................................... 28 6.1 . Styrning av CAD‐modellen..................................................................................................... 28 . 6.2 . Utformning av användarformulär ......................................................................................... 29 . 6.3 . Begränsningar i angreppssätt................................................................................................ 29 . 6.3.1 . Regelverk för kundanpassade axeladaptrar.................................................................. 29 . 6.3.2 . Säkrare funktion vid flänsmontering av motor mot kundens maskin........................... 30 . 6.4 . Användning av FEM‐beräkningsprogram .............................................................................. 30 . 6.5 . Tidsbesparing ........................................................................................................................ 30 . 6.5.1 . Orderflöde ..................................................................................................................... 30 5 . .

(7) 6.5.2 . När det lönar sig att skapa ett beräkningsprogram ...................................................... 31 . 7 . Rekommendationer....................................................................................................................... 31 . 8 . Diskussion...................................................................................................................................... 32 . 9 . 8.1 . Följning av tidsplan och kravspecifikation............................................................................. 32 . 8.2 . Möjlig fortsatt utveckling ...................................................................................................... 32 . 8.2.1 . Beräkningsprogram ....................................................................................................... 32 . 8.2.2 . Säkrare funktion vid flänsmontering av motor ............................................................. 32 . Litteraturförteckning och källor .................................................................................................... 33 9.1 . Böcker.................................................................................................................................... 33 . 9.2 . Artiklar ................................................................................................................................... 33 . 9.3 . URL......................................................................................................................................... 33 . 9.4 . Rapporter .............................................................................................................................. 34 . . Bilagor Bilaga A – Tekniskt underlag – Beräkningsprogram flänsadapter Bilaga B – Beräkningar kilförband Bilaga C – Resultat FEM‐beräkningar kilförband Bilaga D ‐ Genomförande av FEM‐beräkningar flänsadapter Bilaga E – Ursprungligt kravdokument Hägglunds Drives AB . 6 .

(8) 1 Bakgrund I detta kapitel introduceras läsaren i uppgift, syfte och mål med detta examensarbete. Här ges även en kortare presentation av företaget och dess produkter. . 1.1 Verksamhetsbeskrivning Hägglunds Drives AB (förkortat HDAB) är världsledande när det gäller hydrauliska motorer och drivsystem. HDAB utvecklar, tillverkar och säljer drivsystemlösningar för applikationer där högt vridmoment och låg och variabel hastighet är ett krav. HDAB’s drivsystem används inom en vid skala av industrier, som gruvdrift, materialhantering, återvinning, sjöfart, massa‐ och pappersbruk, gummi och plast, socker och byggindustrin. HDAB har ungefär 700 anställda. Omsättningen för 2007 var 1761 MSEK och vinsten 360 MSEK. Tillverkningen sker i Mellansel utanför Örnsköldsvik och Columbus, Ohio, USA. HDAB har 16 dotterbolag, personal i över 20 länder och cirka 50 försäljnings‐ och servicekontor. Till detta tillkommer återförsäljare i cirka 20 länder. De största geografiska marknaderna är Europa, Kina, Indien, Australien samt Nord Amerika. HDAB ägs av Ratos, ett privatägt investmentbolag som är listat på stockholmsbörsen. . 1.2 Uppgiftsbeskrivning Som standard direktmonteras hydraulmotorn på kundens axel med splines eller klämkoppling. I de flesta fall kan kunden acceptera att utforma axeln efter HDAB’s standardiserade dimensioner. Ibland krävs dock kundanpassade lösningar, framförallt vid ombyggnationer där HDAB ersätter ett annat drivsystem på en befintlig maskin. I nuläget skapas då en kundanpassad axeladapter från fall till fall genom att en tidigare konstruerad liknande axeladapter återanvänds som underlag för att göra en ny ritning. Förutom att detta tar tid, uppskattningsvis två till tre dagar, blir beräkningsunderlaget för varje adapter dåligt då belastningsfallen kan variera, detta gör det svårt att veta hur stort vridmoment adaptern klarar att föra över. I dagsläget kommer det in ungefär en order i månaden på en kundanpassad axeladapter. . 1.3 Syfte Konstruktionsprocessen för kundanpassade axeladaptrar ska tidsreduceras för att frigöra konstruktörerna för andra arbeten. Då det är rutinarbetet som tar tid eftersträvas en automatiserad process. En automatiserad process förkortar tiden, säkerhetsställer en kvalitetssäkrad process samt att resultatet lätt kan återskapas.  På så sätt kan kostnaderna minska, samtidigt som HDAB’s konkurrenskraft kan öka ytterligare genom att mera utvecklingstid kan läggas på att förbättra befintliga kärnprodukter, nykonstruktion och ta fram speciallösningar. Dessutom ska utformningen på adaptrarna standardiseras så att antalet unika artiklar minskar, vilket leder till ytterligare minskade kostnader. 7 .

(9) 1.4 Mål •. Ta fram ett regelverk på hur HDAB kan effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar för montering mellan utgående motoraxel till kundaxel. Dvs. införa KBE.  . •. Adaptrarna ska dimensioneras för att klara växlande utmattning vid +/‐ 350 bar. . •. Ritningsunderlaget ska beredas för automatisk framtagning i 3D genom parametrisering, mått och toleranser ska genereras automatiskt på en 2D ritning.  . •. Adaptrarna ska standardiseras. . •. En ny variant för säkrare funktion vid flänsmontering av motor på kundens maskin ska även tas fram. . 1.5 Avgränsningar •. Regelverket behöver endast sättas upp för axeladapters till motorserierna Compact CA, CB och CBP. . •. De anslutningar mot kundens axel som ska tas med är klämkoppling och flänskoppling. . •. Vid utformningen av en säkrare funktion vid flänsmontering av motor finns en färdig lösning från en tillverkare av växellådor och hydraulmotorer att utgå ifrån. . 1.6 Produktinformation De motorserier där ett regelverk för axeladapters har tagits fram inom ramen för detta examensarbete är Compact CA, CB och CBP.  De anslutningar mot kundens axel som är aktuella för adaptrarna är klämkoppling och flänskoppling. . 1.6.1 Compact CA . Figur 1.6.1.a Compact CA . 8 .

(10) Compact CA är en hydraulmotor av radialkolvtyp med roterande cylinderblock/hålaxel och stillastående hus.  Utmärkande egenskaper för Compact CA är låg vikt, mycket bra vikt/effektförhållande och brett varvtalsområde. Compact CA finns i ett flertal olika varianter och storlekar. Max vridmoment varierar från cirka 7000Nm upp till 73500Nm. . 1.6.2 Compact CB . Figur 1.6.2.a Compact CB . Compact CB är en vidareutveckling av Compact CA för att få en motor som kan generera högre vridmoment. Compact CB motorerna är därför större och tyngre än Compact CA motorerna. Även Compact CB finns i ett flertal olika varianter och storlekar. Max vridmoment varierar från 79000Nm upp till 280000Nm. . 1.6.3 Compact CBP . Figur 1.6.3.a Compact CBP . 9 .

(11) Compact CBP är i sin tur en vidareutveckling av både Compact CA och CB. Utmärkande för Compact CBP är att den har dubbla anslutningsblock vilket ger lägre strömningsförluster, möjlighet till högre varvtal samt högre effektuttag. Compact CBP finns i ett flertal olika varianter och storlekar. Max vridmoment varierar från cirka 28000Nm upp till 280000Nm. . 1.6.4 Flänsadapter Hos en axeladapter med flänskoppling, normalt kallad flänsadapter, överförs vridmomentet via friktionen mellan de två kopplingshalvorna. Se Figur 1.6.4.a för ett exempel på en flänsadapter.  Ett vanligt användningsområde för denna typ av adapter är då en motor ska driva en lintrumma. . Figur 1.6.4.a Flänsadapter . 1.6.5 Axeladapter med klämkoppling Klämkopplingens uppgift är att pressa ihop den drivande hålaxeln mot den drivna maskinens axel och på så sätt möjliggöra överföring av vridmoment. Se Figur 1.6.5.a för ett exempel på en axeladapter med klämkoppling. . Figur 1.6.5.a Axeladapter med klämkoppling . 2 Teori och begreppsförklaring En genomgång av de begrepp som är ofta förekommande eller särskilt relevanta för detta examensarbete. Detta för att skapa en större förståelse för läsaren då många begrepp som berörs ej är allmänt kända i någon större utsträckning. . 10 .

(12) 2.1 KBE KBE är en förkortning av engelskans knowledge‐based engineering och innebär att mjukvara används för att samla och återanvända kunskap i produktframtagningsprocessen. KBE syftar på att automatisera tidskrävande rutinarbete. KBE är ett exempel på hur regelbaserad konstruktionsautomatisering kan genomföras genom att regelbaserade beräkningar kopplas till ett CAD‐program. Nedan följer ett exempel på hur dessa regler kan se ut: .                                                                                                                                   . If Brake = "Nej" Then    L1 = Install_length + 217.5    L2 = 211    L3 = 117 Else    L1 = Install_length + 156.5    L2 = 150    L3 = 56 End If . 2.2 Makro Ett makro är en samling instruktioner som används för att automatisera ofta återkommande arbetsmoment i ett datorprogram, i detta fall Excel och SolidWorks. Med hjälp av makrot ges instruktioner till programmet för vilka operationer det ska utföra, utan att som i vanliga fall behöva använda mus och tangentbord för att styra programmet. Detta är väldigt användbart om t.ex. en tidskrävande operation ska utföras väldigt ofta och det manuella arbetet vill undvikas. . 2.3 API API (Application Program Interface) är ett gränssnitt för kommunikation mellan programvara och programmeringsspråk. API:t innehåller en samling instruktioner och kommandon för hur makrokoden ska kunna kommunicera med programmen och tala om vilka operationer som ska utföras. . 2.4 VBA VBA (Visual Basic for Applications) är ett ofta använt programmeringsspråk som används som API i många Windowsapplikationer såsom Officepaketet och SolidWorks. Det är uppbyggt av en begränsad version av Microsoft Visual Basic. Det finns applikationsspecifika kommandon som används för att styra händelseförloppet i programvaran, i detta fall Excel och SolidWorks. . 2.5 PDMsystem PDM är en förkortning av engelskans Product Data Management och är ett system för att hantera produktdata. Ett fullständigt PDM‐system hanterar produktens samtliga data under hela dess livscykel och måste därmed användas av alla olika berörda avdelningar inom företaget. . 11 .

(13) Med ett lokalt PDM‐system avses system som hanterar en delmängd av vad ett fullständigt PDM‐ system hanterar. För CAD är data som modeller, analysresultat, ritningar, tekniska bestämmelser etcetera relevanta att lagra i PDM‐systemet. Några fördelar med ett PDM‐system är: •. Revisionshantering . •. Informationen lagras på ett och samma ställe vilket underlättar backup . •. Nästintill ett måste för grupparbete och samverkan då flera personer kan jobba på samma modell samtidigt och sedan enkelt sätta ihop de ingående detaljerna till en sammanställning. . •. De senaste revisionerna av alla ingående detaljer fås automatiskt vid hämtning av en modell från systemet. . HDAB använder sig av ett PDM‐system som heter SmarTeam och som marknadsförs av Dassault Systemes S.A. SmarTeam är helt integrerat med SolidWorks. . 2.6 PMI/ Ritningslös framställning PMI är en förkortning av engelskans Product Manufacturing Information och översätts ofta till ritningslös framställning. PMI innebär att samma information som normalt återfinns på en 2D ritning istället placeras direkt i 3D‐modellen. Det kan t.ex. röra sig om toleranser, ytfinhet, tillverkningsinformation, etcetera. Se Figur 2.6.a för ett exempel på hur det kan se ut då PMI används. . Figur 2.6.a Exempel på användning av PMI . 12 .

(14) Genom att använda sig av PMI försvinner behovet av 2D ritningar då CAM tillsammans med CNC‐ maskiner används vilket förkortar tiden och minskar kostnaderna för processen från konstruktion till tillverkning. . 2.7 SolidWorks SolidWorks är ett Windowsbaserat 3D‐CAD‐system utvecklat av SolidWorks Corporation som sedan 1997 ägs av Dassault Systemes S.A. SolidWorks har mer än ½ miljon användare vilket gör det till en av världens mest använda 3D‐CAD‐system. Programvaran finns som tre olika färdiga paket, dessa är SolidWorks, SolidWorks Office Professional och SolidWorks Office Premium. Dessa programpaket innehåller olika utrustningsnivåer. HDAB använder sig av Office Premium. Nedan kommer valda delar av programutbudet att förklaras vidare. COSMOSXpress: Är en enkel finitelementlösare som klarar av att göra lättare FEM‐beräkningar, ger ingen fullständig bild av vilka hållfashetsproblem som kan uppstå, men kan användas som ett verktyg för att se om det är värt att fortsätta med designen och var kritiska punkter finns. COSMOSXpress klarar dock bara av beräkningar på detaljnivå. T.ex. klarar den ej av att räkna på sammanställningar utan endast enskilda parter samt att valet av randvillkor är väldigt begränsat. COSMOSWorks Designer: Är en mer avancerad lösare för linjär och statisk FEA. Klarar bland annat sammanställningar och det går även att styra och ändra meshnät och elementtyp. Dessutom finns det ett stort antal av olika randvillkor och kopplingar att välja på. COSMOSWorks Designer klarar även av lokala ickelinjära kontakter och stödjer delvis geometriska ickelinjära analyser, dvs. då det sker stora förskjutningar. Är liksom COSMOSXpress välintegrerat i SolidWorks samt väldigt enkelt att använda. Endast inkluderat i SolidWorks Office Premium. I detta arbete har uteslutande COSMOSWorks Designer använts för hållfasthetsberäkningarna. COSMOSWorks Professional: En licensuppgradering till COSMOSWorks Designer som ger möjligheten att göra knäcknings‐, utmatnings‐, frekvens‐ och värmeanalyser. Det går även att genomföra falltester samt formoptimering. HDAB använder inte programmet i dagsläget.      Photo Works: Används för att rendera bilder med fotorealism. . 3 Analys För att automatisera beredningen av ritningsunderlag bestående dels av en CAD‐modell med rätt mått och toleranser samt en 2D ritning har ett beräkningsprogram utvecklats. I beräkningsprogrammet finns en samling instruktioner som styr CAD‐programvaran och skapar en CAD‐modell samt en 2D ritning av en axeladapter utan att användaren behöver ha någon kunskap inom CAD. På grund av tidsbrist skapades endast ett beräkningsprogram för axeladaptrar som ansluter mot kundens axel med en flänskoppling. Detta för att ett enklare program för att räkna på klämkopplingar redan fanns.  . 13 .

(15) 3.1 Problemanalys: beräkningsprogram En projekteringsingenjör är den som främst kommer att använda sig av beräkningsprogrammet. I nuläget kommer en order på en kundanpassad axeladapter oftast in från någon av Hägglunds säljbolag.  Med ordern följer den data som projekteringsingenjören behöver för att kunna konstruera axeladaptern, som t.ex. diameter på kundaxel, moment som ska överföras och vilken motor som ska användas. Innan axeladaptern konstrueras skapar projekteringsingenjören en offert genom att jämföra med tidigare skapade axeladaptrar. Detta tar uppskattningsvis två till tre dagar. När en offert är lagd och godkänd skapar projekteringsingenjören en 2D ritning på axeladaptern. Finns det redan en ritning på en likadan axeladapter används den ritningen. Ritningen skickas sedan till den som ska tillverka axeladaptern. Huvudsyftet med beräkningsprogrammet är att utformningen på adaptrarna ska standardiseras för att minska antalet unika artiklar vilket i sin tur leder till minskade kostnader. Dessutom ska tiden som projekteringsingenjören måste lägga på att ta fram offert och ritningsunderlag på en kundanpassad axeladapter minska. Med beräkningsprogrammet har projekteringsingenjören ett verktyg för att snabbt skapa en komplett CAD‐modell från kunddata vilket ger möjligheter att korta ned offerttiden avsevärt genom att vikt och därmed materialåtgång kan beräknas snabbt samt att bedömningen av tillverkningskostnaden underlättas. Dessutom kvalitetssäkras produktframtagningsprocessen då alla beräkningar följer en kvalitetssäkrad process vilket ej alltid är fallet vid handberäkningar då de i dagsläget följer en informell process.  . 3.2 Problemanalys: säkrare funktion vid flänsmontering av motor I det fall då användandet av momentarm inte är lämpligt eller ens möjligt flänsmonteras motorerna mot den drivna maskinen. Flänsmontering används ofta då små inbyggnadsmått eftersträvas. Det finns dock ett stort problem med flänsmontering i dagsläget. I de fall där axeln på den drivna maskinen är dåligt upplagrad, den drivna axeln och motorn ej är centrerade eller då det förekommer vinkelförskjutningar mellan den drivna axeln och motorn, genereras stora brytkrafter på huvudlagret i motorn vilket avsevärt förkortar dess livslängd. . 3.3 Uppgiftsanalys: beräkningsprogram Det är viktigt att innan arbetet påbörjas gå igenom de mål som ska uppnås med arbetet och vilka krav som ställs på i det här fallet beräkningsprogrammet som utvecklas. Detta för att underlätta skapandet av själva beräkningsprogrammet och se till att slutresultatet verkligen blir det tänkta. . 3.3.1 Mål: beräkningsprogram Målet med beräkningsprogrammet är att automatisera framtagandet av CAD‐underlag (CAD‐modell samt 2D ritning) till en kundanpassad axeladapter, i detta fall en flänsadapter. Automatiseringen ska vara av den grad att inga CAD‐kunskaper förutsätts för att kunna skapa CAD‐modellen. Samt att inga kunskaper i hur ett skruvförband dimensioneras ska behövas. Programmet ska även hjälpa användaren att välja rimliga värden för de ingående parametrarna och varna om en vald parameter har ett värde som är orimligt eller ligger utanför det rekommenderade. Allt för att underlätta projekteringsingenjörens arbete och på så vis snabba upp processen från beställning till färdig 14 .

(16) produkt. Samtidigt ska beräkningsprogrammet standardisera utformningen på adaptrarna för att minska antalet unika artiklar vilket i sin tur leder till minskade kostnader. . 3.3.2 Kravspecifikation: beräkningsprogram Efter samtal med berörd personal på HDAB samt granskning av facklitteratur fastställdes en del krav på beräkningsprogrammets funktion. Beräkningsprogrammet ska klara av att generera det som i Tabell 3.3.2.b benämns som output efter att användaren matat in den information som anges som input i Tabell 3.3.2.a. Tabell 3.3.2.a tabell över input . Ingående parametrar Motor . Tjocklek fläns kundpart . Korrektionsfaktor, Kg . Begränsat moment . Hållfasthetsklass skruv . Installationslängd . Motor monterad med broms . Skruvdimension . Styrfasdiameter . Monteringsfläns läge motor . Antal skruvar . Styrfaslängd . Fläns utformning . Sättning, Z . Bultcirkeldiameter . Material adapter . Friktionskoefficient gänga, µg . Axiell förskjutning av . Typ av skruvförband . Friktionskoefficient anläggningsyta, µa . momentarmsinfästningen . Tjocklek fläns adapter . Korrektionsfaktor, Ks . Motor: Ska gå att välja motorer ur Compact CA, CB samt CBP motorserier Begränsat moment: Ska gå att specificera det maximala momentet som adaptern ska klara av att överföra. Ska normalt baseras på vald motor. Motor monterad med broms: I de fall där det finns möjlighet att montera en broms på motorn ska det gå att välja om motorn ska vara monterad med broms eller ej (ja eller nej). Ska normalt sättas till nej. Monteringsfläns läge motor: Ska gå att välja var monteringsflänsen på motorn sitter (center eller front) i de fall motorn kommer i dessa två olika utföranden. Ska normalt sättas till center. Fläns utformning: Ska gå att välja om en utstickande eller en inåtgående styrfas ska användas. Material adapter: Ska gå att välja vilket material adaptern är tänkt att tillverkas i. Ska normalt sättas till gjutjärn. . 15 .

(17) Typ av skruvförband: Ska gå att välja om skruvförbandet ska monteras ihop med muttrar eller ej. Ska normalt sättas till att muttrar används. Tjocklek fläns på adapter: Ska gå att välja vilken tjocklek flänsen ska ha på adaptern. Normalt ska tjockleken på flänsen väljas av programmet. Tjocklek fläns kundpart: Ska gå att välja vilken tjocklek flänsen på kundens part ska ha. Normalt ska flänstjockleken på kundens part sättas lika med flänstjockleken på adaptern. Hållfasthetsklass skruv: Ska gå att välja vilken hållfasthetsklass skruvarna i skruvförbandet ska ha, antingen 8.8 eller 10.9. Normalt ska hållfasthetsklassen väljas till 10.9. Skruvdimension: Ska gå att välja skruvdimensionen på skruvarna i skruvförbandet. Det ska gå att välja från M14 upp till M27 för skruvar med metrisk grovgänga (MC6S) och ½ tum till 1 tum för skruvar med UNC grovgänga (UC6S). Normalt ska programmet räkna ut vilken skruvdimension som ska användas av antingen M16, M20 eller M24. Skruvantal: Ska gå att välja antalet skruvar i skruvförbandet. Det ska gå att välja antalet från 12 upp till 60 stycken. Och det ska endast gå att välja antalet skruvar så gradskillnaden mellan varje skruv går jämt ut. Dessutom ska en koll göras så att det valda antalet skruvar får plats. Normalt ska programmet räkna ut det antal skruvar som behövs. Sättningen, Z: Ska gå att sätta hur stor sättningen kommer att bli i anläggningsytorna och gängorna. Ska normalt sättas till 24µm. Friktionskoefficient gänga, µg: Ska gå att välja friktionskoeffienten i gängan. Ska normalt sättas till 0,175. Friktionskoefficient anläggningsyta, µa: Ska gå att välja friktionskoefficienten i anläggningsytan mot skruvskaen. Ska normalt sättas till 0,125. Korrektionsfaktor, Ks: Ska gå att välja korrektionsfaktorn Ks som beror av µg och som används vid beräkning av åtdragningsmoment. Ska normalt sättas till 0,1615. Korrektionsfaktor, Kg: Ska gå att välja korrektionsfaktorn Kg som beror av µg och som används vid beräkning av åtdragningsmoment. Ska normalt sättas till 0,584. Installationslängd: Ska gå att välja installationslängd, som är avståndet från den del av adaptern som ligger an mot kundens part till monteringsflänsen på motorn. Ska normalt sättas till en standardlängd som beror av vilken motor adaptern är vald att användas till. Styrfasdiameter: Ska gå att välja diametern på styrfasen. Ska normalt sättas till en standarddiameter som beror av vilken motor adaptern är vald att användas till. Styrfaslängd: Ska gå att välja längd på styrfasen. Ska normalt sättas till en standardlängd som beror av vilken motor adaptern är vald att användas till. 16 .

(18) Bultcirkeldiameter: Ska gå att välja diametern på bultcirkeln för skruvförbandet. Ska normalt sättas till en standarddiameter som beror av vilken motor adaptern är vald att användas till. Axiell förskjutning av momentarmsinfästningen: Ska gå att välja hur mycket momentarmsinfästningen är förskjuten axiellt. Ska normalt sättas till 0. Tabell 3.3.2.b tabell över output . Resultat beräkningsprogram Beräkningsresultat Modell 2D‐ritning Beräkningsresultat: Det ska tydligt gå att se resultatet från beräkningen och dimensioneringen av både skruvförbandet och själva axeladaptern. Modell: Den av beräkningsprogrammet generade CAD‐modellen som alla mått och ritningar hämtas från. 2D‐ritning: Måttsatt ritning på axeladaptern för produktion. . 3.3.3 Användarbarhetskrav: beräkningsprogram Beräkningsprogrammet ska vara enkelt att förstå och använda. En person med grundläggande datorkunskap ska kunna använda sig av programmet och med hjälp av det tekniska underlaget ska det gå att använda helt utan annan handledning. Programmet ska även säkerhetsställa skapande processen av en axeladapter och guida användaren genom denna. . 3.4 Uppgiftsanalys: säkrare funktion vid flänsmontering av motor Då tiden för att plocka fram en lösning för säkrare funktion vid flänsmontering av motor kommer vara ytterst begränsad är det viktigt med genomtänkta avgränsningar för att få ett relevant resultat som HDAB kan få användning av. Mål och kravspecifikation togs fram tillsammans med handledaren på HDAB. . 3.4.1 Mål: säkrare funktion vid flänsmontering av motor Målet är att ge ett förslag på en säkrare funktion vid flänsmontering av motor med ett genomarbetat underlag för HDAB att arbeta vidare med. . 3.4.2 Kravspecifikation: säkrare funktion vid flänsmontering av motor I dagsläget har HDAB själva ingen bra lösning för att komma runt de problem som finns då motorerna flänsmonteras mot den drivna maskinen. En schweizisk tillverkare av växellådor och hydraulmotorer har dock tagit fram en lösning på detta problem. 17 .

(19) Figur 3.4.2.a Lösning för säkrare funktion vid flänsmontering av motor . Funktionsbeskrivning på lösning för säkrare funktion vid flänsmontering av motor •. Den drivna axeln svarvas ur och ett färdigtillverkat nav med bomberade splines monteras dit. . •. I övergången mellan den drivna axeln och navet borras ett antal hål för de cylindriska kilarna. . •. De cylindriska kilarna monteras med greppassning. Deras funktion är att överföra vridmoment från navet till den drivna axeln. De cylindriska kilarna är vanliga standardiserade styrstift enligt ISO 8734. . •. Mellan nav och motor löper en mellanaxel med bomberade splines. . •. De bomberade splinesen i nav och mellanaxel gör att den drivna axeln kan röra sig i förhållande till motorn. Tack vare detta genereras inga brytkrafter i huvudlagret på motorn då den drivna axeln och motorn ej är centrerade eller då det förekommer vinkelförskjutningar mellan den drivna axeln och motorn. . Uppgiften blir därmed att; •. Basera förslaget på säkrare funktion vid flänsmontering av motor på den redan framtagna lösningen. . 18 .

(20) •. Ej försöka bekräfta funktionen utan endast göra hållfasthetsberäkningar på kilförbandet med de cylindriska kilarna för att se hur detta bör utformas för att få tillräcklig hållfasthet. . 4 Metod Arbetet inleddes med att försöka sätta sig in i problemet och vilka moment som arbetet skulle bestå av. En tidsplan för det fortsatta arbetet togs fram och arbetet delades upp i olika moment bestående av förberedelser, planering, regelverk axeladapter och slutligen dokumentation av arbetet i form av rapportskrivning som en fortlöpande process under arbetets gång. Innan arbetet påbörjades hos HDAB genomfördes självstudier i SolidWorks samt VBA (Visual Basic for Applications) då efterforskningar hade visat att det enklaste sättet att åstadkomma det som efterfrågades av HDAB var att styra en parameteriserad CAD‐modell i SolidWorks från Excel med hjälp av makron. Självstudierna syfte var att lära sig använda SolidWorks samt få en grundläggande förståelse för programmering i allmänhet och VBA i synnerhet. I slutet av januari påbörjades arbetet hos HDAB. Då analyserades vilka mål som skulle uppnås, vilket syfte arbetet hade och vilka krav som ställdes på det ytterligare för att bekräfta att det tänkta tillvägagångssättet var korrekt. Studier genomfördes på ritningsunderlaget till de kundanpassade axeladaptrar som HDAB tagit fram tidigare för att få en förståelse för hur en axeladapter bör utformas samt vilka toleranser och ytfinheter som krävs. Därefter genomfördes litteraturstudier med syftet att lära sig hur ett skruvförband dimensioneras innan arbetet på beräkningsprogrammet i Excel påbörjades. I samband med att arbetet på beräkningsprogrammet påbörjades undersöktes vilka metoder som fanns tillgängliga för att genom Excel ändra måtten på en CAD‐modell i SolidWorks. Det visade sig då vara möjligt att styra mått och features direkt via makron. Då skruvförbandsberäkningsdelen i beräkningsprogrammet vart klar skapades en CAD‐modell och arbetet fortskred med att styra utformningen på denna modell från Excel. FEM‐ beräkningsprogrammet COSMOSWorks användes för att optimera utformningen på CAD‐modellen med hänsyn tagen till hållfastheten. Slutligen genomfördes automatiseringen av ritningsframställningen vilket var enormt tidskrävande.   Vid skapandet av beräkningsprogrammet användes den så kallade trial‐and‐error‐metoden ofta. Det gick till så att ett makro spelades in då den uppgift som beräkningsprogrammet skulle uträtta genomfördes. Sen modifierades koden i det inspelade makrot tills det hade rätt funktionalitet och fungerade som det var tänkt. Vidare så lästes böcker i ämnet och webbsidor genomsöktes efter information och tips om hur makron byggs upp. När beräkningsprogrammet vart klart och det konstaterats att det hade rätt funktionalitet med berörda parter, påbörjades arbetet med att ta fram en lösning på bättre funktion vid flänsmontering av motor. Litteraturstudier genomfördes med syftet att lära sig hur ett kilförband med cylindriska kilar dimensioneras. Därefter skapades ett enklare beräkningsprogram i Excel med möjlighet att kontrollera hur olika utformningar på kilförbandet påverkar hållfastheten. Med utgång från de föreslagna utformningarna av kilförbandet som fanns att tillgå där hänsyn tagits till det vridmoment som ska överföras, togs ett förslag fram på olika utformningar av kilförbandet som skulle fungera 19 .

(21) med motorer ur CA, CB samt CBP serien. För att se om de framräknade värdena på skjuvspänningarna från beräkningsprogrammet var korrekta genomfördes slutligen hållfasthetsberäkningar i COSMOSWorks. . 5 Resultat Arbetet har resulterat i ett regelverk på hur HDAB kan effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar. Som en del av detta regelverk har ett beräkningsprogram för flänsadapter tagits fram för att praktiskt visa hur effektiviseringen skulle kunna gå tillväga. Slutligen har ett förslag getts på en lösning för säkrare funktion vid flänsmontering av motorn mot kundens maskin. . 5.1 Regelverk effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar Ett regelverk i form av en punktlista har tagits fram på hur HDAB skulle kunna effektivisera framtagningen av kundanpassade axeladaptrar. •. Standardisera utformningen av axeladaptrarna. Enkla geometrier är oftast bäst. Dels är de enklare och därmed billigare att tillverka samt att hållfastheten oftast är bättre. Standardiseringen går till så att enkla regler skapas på hur axeladaptern bör utformas i förhållande till kundkraven. Som exempel kan nämnas storleken på radieövergångar, etcetera. Denna standardisering bör leda till att antalet unika artiklar minskas vilket i sin tur leder till minskade kostnader. . •. Skapa och använd program som kan ta hand om de rutinmässiga uppgifterna. Hit räknas beräkningsprogrammet för flänsadapter som skapades under detta arbete. Genom att använda sådana här program snabbas dels processen från beställning till färdig produkt upp samt att utformningen på adaptrarna standardiseras då givna regler används när axeladaptrarna modeleras upp. . •. Se till att de regler som finns för hur artikelkoder ska namnges i SmarTeam följs när artiklar ska checkas in samt var konsekvent vid namngivningen. En axeladapter med flänskoppling bör t.ex. alltid kallas flänsadapter. Använd dessutom gärna noteringsfältet i SmarTeam för att ange viktiga mått.  Detta för att det ska vara lättare att hitta tidigare skapade kundanpassade axeladaptrar då det är önskvärt att kunna återanvända en tidigare axeladapter ifall utformning är likvärdig. . •. För statistik över utformningen på de axeladaptrar som säljs. Det behöver inte vara något avancerat utan det räcker med ett Excel‐ark med de styrande måtten. På så sätt kan en lämplig standardutformning på axeladaptern och adapterämnet lättare väljas. Skulle det t.ex. visa sig att de flesta flänsadaptrar till CA50/70 har en totallängd på mellan 330 och 400mm och en bultcirkeldiameter på mellan 220 och 300mm är det lämpligt utforma adapterämnet så att alla flänsadaptrar vars mått hamnar inom detta intervall kan framställas ur samma adapterämne. Detta möjliggör att adapterämnen skulle kunna beställas i förväg från 20 . .

No results found