Alumiiniaihioiden koneistuskiinnittimen analysointi : Kiinnitys- ja lastuamisvoimien optimointi

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli analysoida ja parantaa hydraulilohkoventtiilien koneistusprosessissa käytettyä kappalekiinnitintä, jonka ongelmat aiheuttivat heittoja valmiiden tuotteiden mitoissa. Työssä selvitetään kiinnittimen rakenteellisia heikkouksia, analysoidaan koneistusvoimia ja kehitetään parannusehdotuksia tarkkuuden ja luotettavuuden lisäämiseksi. Tutkimus lähestyy ongelmaa teoreettisesti sekä kokeellisesti. Teoriaosuudessa tarkastellaan lastuamisprosessin voimantuottoa, lastunmuodostusta sekä kiinnitysvoimien mahdollisia vaikutuksia lopputuotteen laatuun. Kokeellisissa mittauksissa mitataan kiinnittimen taipumia ja todellisia puristusvoimia eri kuormitustilanteissa. Lujuusopillisia malleja sekä käytännön mittauksia käytetään voimien ja siirtymien määrittämiseksi. Tulokset osoittavat, että kiinnittimen runko taipuu merkittävästi puristusvoimien vaikutuksesta, erityisesti aihion sijaitessa nollapistetapin kohdalla. Taipumat johtavat jopa 0,35 mm:n poikkeamiin Z-akselin suunnassa. Lisäksi kiristysmomentin epätarkka hallinta aiheuttaa vaihtelua puristusvoimissa, mikä heikentää asetusprosessin toistettavuutta. Ratkaisuehdotuksina esitetään muutama vaihtoehto: Rakenteellisen jäykkyyden lisääminen tangon poikkileikkauksen muuttamisella, joka vähentäisi taipumia puoleen. Kolmannen nollapistetapin lisääminen keskelle jakamaan kuormitusta, mikä vähentäisi maksimitaipumia kolmannekseen. Kiristysmomentin standardisointi tarkemmilla vääntötyökaluilla inhimillisen virheen poistamiseksi, sekä nollapistesylintereiden päivittäminen korkeamman pitovoiman malleihin. Toteuttamalla yksittäisiä parannuksia tai yhdistämällä monia toimenpiteitä päästään millin kymmenyksien sijaan sadasosien virheisiin koneistusoperaatiossa. Jatkokehityksenä suositellaan kiinnittimen uudelleensuunnittelua enemmän automatisoiduksi, mikä edelleen vähentäisi inhimillisiä virheitä ja parantaisi prosessin virheherkkyyttä.