Proiectarea unui dispozitiv pentru controlul momentelor si fortelor pentru reperul Comutator rotativ pentru lumina utilizand un aparat de tip Zwick… [302793]

UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Coordonator științific: Absolvent: [anonimizat]. univ. dr. ing. si dr. ec.-mg. [anonimizat] 2018

UNIVERSITATEA ,,LUCIAN BLAGA” din SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

TEHNOLOGIA CONSTRUCȚIILOR DE MAȘINI

PROIECT DE DIPLOMĂ

Proiectarea unui dispozitiv pentru controlul momentelor si fortelor pentru reperul „Comutator rotativ pentru lumina” utilizand un aparat de tip Zwick Roell

Coordonator științific: Absolvent: [anonimizat]. univ. dr. ing. și dr. ec.-mg. [anonimizat]

2018

Rezumat

Proiectul de diplomă este structurat în două parți principale, o parte tehnică si o parte de cercetare.Partea tehnică ne prezintă tehnologia de prelucrare a reperului “Placă de bază” pentru o producție anuală de 5.000 buc./an, într-un regim de două schimburi pe zi. Pentru îndeplinirea completă a rolului în cadrul ansamblului principal au fost nevoie de 13 operații. Operațiile 3,9,10,12,14 au fost ilustrate în detaliu iar pentru operațiile 3 si 9 au fost tratate 2 [anonimizat] s-a stabilit varianta cea mai eficientă și economică.

Mai apoi s-a [anonimizat] 5.600 de bucăți. Acest capitol ilustrează si date referitoate la timpul/bucată pentru fiecare operație tratată in detaliu.Pentru operațiile cu două variante de realizare s-a realizat calcul economic justificativ. [anonimizat] a [anonimizat].În capitolul III sunt furnizate calculele pentru un calibru tampon “TRECE-NU TRECE” pentru operația 4.

Partea de cercetare constă în reproiectarea unui dispozitiv de control pentru un reper din material plastic . Scopul reproiectării acestui dispozitiv este reducerea timpilor neproductivi din cadrul procesului de măsurare la forță și torsiune a subansanblelor reperului. În acest scop s-a [anonimizat].

Abstract

The diploma project is structured into two main parts, a technical part and a research part. The technical part shows us the technology of processing the base plate for an annual production of 5,000 [anonimizat] a two-shift regime per day. To complete the role in the main ensemble, 13 operations were needed. Operations 3, 9, 10, 12, 14 [anonimizat] 3 and 9 [anonimizat].

Further, [anonimizat] a total of 5,600 pieces. This chapter also illustrates time / piece data for each operation treated in detail. [anonimizat]. [anonimizat]. The calculations for a "PASS-NO PASS" calibre for operation 4 are provided.

The research part consists in redesigning a control device for a plastic material product. The purpose of redesigning this device is to reduce unproductive times in the torque and force measurement process of the product subassemblies.

For this purpose, a [anonimizat]-productive times.

1 .Prezentarea organizatiei analizate SC MARQUARDT SCHALTSTYSTEME SCS

Figura 1.1

Marquardt Schaltsysteme S.C.S. România face parte din grupul internațional Marquardt. Fabrica din Sibiu a fost înființată în anul 2005.

După finalizarea ultimei extinderi a fabricii, care a avut loc în anul 2013, în Marquardt lucrează peste 2.800 de angajați, atât în producție, ci și în alte domenii suport. Pentru Marquardt, locația din Sibiu reprezintă și un centru de cercetare și dezvoltare. Cea mai mare parte din produsele fabricate la Sibiu, precum și serviciile oferite, sunt utilizate în industria auto din întreaga lume.

În producție se regăsesc cele mai variate procese tehnologice. În Figura 1.4 se regăsește Secția Injecție mase plastice, care este alcătuită dintr-un număr de 50 de mașini de injecție și peste 150 de matrițe. Matrițele folosite au o foarte mare varietate constructivă și funcțională, fiind proiectate si realizate pentru diferite tipuri de piese si operații de prelucrare. Este dotată cu mașini de injecție model Arburg (Fig. 1.2). Avantajul acestei investiții constă în modul de lucru complet automatizat, fiind nevoie doar de supravegherea mașinilor de injecție. Suprafața acestui departament este de aproximativ 3000 m².

Figura 1.2 Figura 1.3

Secția Injecție mase plastice este una dintre cele mai mari secții de injecție mase-plastice din România. Materia primă este importată de la furnizori cu tradiție si experiență, sub formă de granulat.Acest departament injectează 80% din subansamblele aflate in componența produselor realizate aici ceea ce face ca procesul să fie controlat mai eficient.

Figura 1.4

Produsele Marquardt își îndeplinesc scopul final prin impuls electric, de aceea o ramură a procesului de fabricație îl constituie implementarea în componența produsului, placa cu circuite imprimate (PCB).Departamentul de Electronică este dotat cu echipamente Siemens de ultimă generație. Procesul se caracterizează prin popularea pcb-urilor cu componente electronice. O placă cu circuite imprimate suportă mecanic si conectează electric componentele electronice folosind căi conductoare.

Departamentul este format din 5 linii de SMT -Surface Mounted Technology (Fig. 1.5) și 3 linii THT (Thru Hole Technology). Capacitatea acestor linii este de până la 150.000 de componente/h. Acest departament este dedicat producerii sistemelor electronice având o suprafață de aprox. 2500 m².

Figura 1.5

În cadrul filialei Marquardt Sibiu există un departament independent, Departamentul micromutatoarelor. Scopul acestui departament este de a produce microcomutatoare. Datorită faptului că produsele realizate sunt de dimensiuni relativ mici, departamentul este altcătuit din doar 2 mașini de injecție.Complexitatea și dimensiunile mici ale componentelor sunt motivul pentru care este nevoie de 7 utilaje destinate montajului inițial (Figura 1.6) și 8 utilaje pentru montajul final.În figurile următoare sunt ilustrate stația de montaj inițial, respectiv montaj final. Suprafața acestui departament este de aprox. 1500 m².

Figura 1.6 Figura 1.7

Departamentul de lăcuire care este responsabil pentru vopsirea produselor în condiții optime, pentru o calitate cât mai bună a stratului de vopsea.Departamentul este dotat cu personal calificat, capabil să mențină procesul sustenabil. Deoarece majoritatea produselor se montează in interiorul unui automobil, controlul vizual necesită atenție sporită. Compania are in dotare și un atelier de sculărie, format din personal calificat și cu experiență vastă în domeniu.

Produsele realizate la Marquardt se împart in 4 categorii:

Sisteme de autorizare a pornirii

Comutatoare si aplicații

Componente de comandă

Trend-uri in dezvoltare (bicicletă electrică, aplicații software, etc)

În Figura 1.8 sunt prezentate filialele Marquardt. Sediile sunt împărțite în aproape toate continentele lumii. Datorită faptului că filialele sunt în zone total diferite una de cealaltă, în care factorii culturali și economici influențează valoriile firmei, compania Marquardt alege să experimenteze diverse culturi cu scopul de a deschide noi oportunități de dezvoltare.Sediile Marquardt sunt prezente in 11 locații:

Figura 1.8

1.1 Produsele companiei

1.1.1 Sisteme de autorizare a pornirii

-Întrerupător cu cheie și întrerupător aprindere-pornire

-Sistem electronic pentru blocarea volanului

-Sisteme start-stop (Fig.1.10)

-Dispozitive de control, antene, senzori mâner ușă

-BlueID Drive

Figura 1.10

1.1.2 Componente de comandă

-Comutator pentru reglarea scaunelor, comutator rotativ pentru lumină, panou de comandă pentru ușă și acoperiș

-Unități de comandă pentru volane

-Comutatoare multifuncționale

-Comutatoare pentru selectarea treptei de viteză (Fig.1.11)

Figura 1.11

1.1.3 Comutatoare, aplicații și trend-uri in dezvoltare

Afacerea a debutat în anul 1925 pe piața electrică și mecanică fină. Primul produs a fost comutatoarele, sau întrerupătoarele (Fig.1.12).Acestea fiind componente electrice ale caror rol este de a permite închiderea unui circuit electric. Marquardt furnizează aceste comutatoare atât in industria automotive cât și în industria electrocasnicelor.

Figura 1.12 Figura 1.13

1.2 Resursele umane

În 2006, companie funcționa cu aproximativ 100 de personae iar in 2012 numărul de angajați ajunge la 1100. După realizarea proiectelor de extindere numărul de personal a crescut la 1800.

Cunoscută pentru calitatea muncii, firma Marquardt a ajuns in present la un număr de 2600 de angajati, numărul crescând in continuare. Angajații beneficianza de training-uri la începutul contractului. În cadrul companiei se organizeaza team-building-uri, astfel încât angajații să poată socializa si dezvolta o relație de prietenie-încredere între ei.

1.3 Conceptul asupra calității

Fabrica din Sibiu este certificată conform ISO 9001 (Managementul calității), ISO/TS 16949 (Managementul calității) și ISO 14001 (Managementul mediului înconjurător).

„Calitatea înseamnă când se întoarce clientul, iar nu produsul.“ Pentru Marquardt acesta este un principiu de bază, un principiu de însemnătate globală și care este mereu prezent în acțiunile angajaților. Marquardt îmbină calitatea angajaților săi cu calitatea muncii, precum și a materialelor și a produselor. Rezultatele se traduc prin clienți satisfăcuți și un viitor optimist pentru grupul Marquardt.

Ne dovedim mereu calitatea: îndeplinim cerințele clienților în ceea ce privește complexitatea produselor și creștem mereu gradul de inovație. De aceea, Marquardt va face față pe termen lung concurenței. Stăpânim ciclurile de dezvoltare reduse, la fel de ușor precum ne controlăm procesele.

Calitatea foarte înaltă și constantă a produselor și serviciilor Marquardt, confirmă faptul că grupul Marquardt se află pe un drum de succes.

1.4 Furnizorii companiei

1.4.1 Furnizori interni

-Departametul de injecție mase plastice

-Departamentul de electronică

-Departamentul de microcomutatoare 1055

-Departamentul de lăcuire

1.4.2 Furnizori externi

New Albea este un furnizor renumit pentru piese de înaltă calitate din material plastic.(Fig1.14.)

Foliotek furnizează mase plastice cu suprafață de design sofisticată.

Ditter Plastic

Red Board LTD. Este o companie producătoare de componente PCB (Printed Circuit Board).

Tyco Electronics este un furnizor de componente electronice fabricate.

Figura 1.14

1.5 Clienții companiei

1.5.1 Clienți OEM

Marquardt este furnizor OEM (Original Equipment Manufacturer) brand-urilor din Figura 1.15. OEM reprezintă o companie care produc componente și echipamente care pot fii comercializate de un alt producător.

Figura 1.15

1.5.2.Clienți Tier 1

Sunt furnizori direcți către producătorii de echipamente originale. Termenul este folosit in industria automotive și se referă la principalii furnizori de component pentru producătorii de echipamente originale. Furnizorii sunt importanți în egală măsură (Fig. klekert)

Figura 1.16

1.6 Misiunea companiei

Misiunea companiei este de a modela viitorul într-un mod inovativ însoțit de calitate.În primul rând clientul este prioritatea numărul 1, scopul companiei este de a-i prezenta produse mai valoroase astăzi decât ieri. Concentrarea pe inovație și îmbunătățirea continuă a produselor va duce cu siguranță la niște rezultate incontestabile.

Resursa umană este factorul principal care contribuie la satisfacția clientului, de aceea un lucru e sigur, crearea unui mediu de lucru cât mai atrăgator cu un risc de stres aproape de 0.

Societatea si mediul înconjurator sunt elemente importante în acțiunile și filozofiile companiei. Marquardt susține energia verde, contribuind tot mai mult la realizarea de work-shopuri in domeniul electricității. Un prototip de bicicletă electrică marca Marquardt a fost prezentat în 2016.

Figura 1.17

1.7 Analiză SWOT la nivel organizațional si in domeniul proiectarii

Tabel 1.1

Analiză SWOT în domeniul proiectării

Această analiză SWOT este o metodă folosită pentru a ajuta la proiectarea unei viziuni de ansamblu asupra investiției și evaluează în același timp factorii de influență care contribuie la îndeplinirea scopului final.

Tabel 1.2

2.Reperul “Comutator rotativ pentru lumină”

Comutator rotativ pentru lumină este un produs finit realizat la Marquardt. Este mijlocul de comunicare dintre șofer si lumina farurilor. Clientul acestui produs este BMW (Bayerische Motoren Werke AG). BMW este o companie germană de automobile, motocilete si motoare. Poziția acestui ansamblu în interiorul unui automobil este în prim-planul șoferului, în stânga volanului. (Fig.2.2)

Figura 2.1 Figura 2.2

2.1 Prezentarea produsului

Produsul se injectează în totalitate la Marquardt. Grosimea pereților carcasei (Fig.2.3) au o grosime egal ditribuită. Pereții interiori sunt prevăzuți cu ghidaje care au rolul de a orienta și fixa butoanele montate ulterior.

Figura 2.3 Figura 2.4

Tastele NSL si NSW (Fig.2.4) sunt montate în interiorul carcasei superioare. Aceste taste sunt orientate de ghidajele pereților până la PCB (Printed Circuit Board). Între PCB si taste există o membrană de cauciuc (Fig.2.5), cu rolul de material intermediar între plastic si PCB.

Figura 2.5 Figura 2.6

Capacul ilustrat în imaginea de mai sus (Fig.2.6) se montează în partea inferioară a carcasei prin clipsare. Acest subansamblu are rolul de a susține PCB-ul împreună cu membrana de cauciuc.În procesul de asamblare este prezentă metoda Poka-Yoke, care elimină situația de folosi personal calificat. Capacul superior, are rolul de a încorpora toate subansamblele produsului.

În urma vopsirii subansamblelor, acestea trec, după caz, la laser. Aici sunt lăsăruite simbolurile pentru fiecare funcție aferentă. Carcasa superioară, partea produsului orientată spre șofer.(Fig.2.7)

Figura 2.7

2.2 Aparat de încercări materiale Zwick Roell

“Zwick este lider mondial în furnizarea mașinilor de încercări a materialelor. Echipamentele noastre sunt folosite pentru cercetare și dezvoltare și pentru asigurarea calității în peste 20 de ramuri industriale. Mașinile de testare Zwick pot fi folosite atât pentru testele standard de tracțiune, compresiune și îndoire, cât și pentru teste multi-axiale precum testele de tracțiune biaxiale și testele de torsiune.”

Figura 2.8

Senzor torsiune (Fig.2.9) – Caracteristici și calibrare

Cuplu maxim: 250 N*m

Cuplu minim: 5 N*m

Instrument calibrare – pârghie cu greutăți

Condiții de funcționare

Temperatură – (22 ±1) șC

Umididate – (50 ±10) % RH

Figura 2.9

Senzor compresiune-tracțiune (Fig.2.10)

Caracteristici și calibrare

Forța maximă – 200 N

Forța minimă – 0.4 N

Metodă calibrare – Succesiune de măsuratori cu senzorul parametrizat succesiv cu valori între 0.4 – 200 N

Condiții de funcționare

Temperatură – (23.8 ±1) șC

Umididate – (50 ±10) % RH

Figura 2.10

2.3 Programarea aparatului

Aparatul este conectat cu ajutorul unei stații off-line la un calculator. Parametrizarea acestuia este posibilă datorită aplicației software.

Figura 2.11

Panou de comanda – Se resetează forța și momentul de torsiune apăsând butoanele de resetare (succesiv de la stânga-dreapta).

Tabel istoric masuratori

Starea în timp real al senzorului de forță/torsiune

Axa X – Înregistrează și ilustrează grafic, distanța parcursă de senzor raportată la coloana de ghidare.

Axa Y – Înregistrează și ilustrează grafic, forța cu care elementul de acționare torsionează și supune la tracțiune/compresiune reperul testat.

Figura 2.12

2.3.1 Setarea punctului “Zero-mașină”

Se aduce elementul de acționare în poziție de lucru după care se definește punctul 0 prin apsăsarea butonului “A”.

Mașina poate să memoreze o serie de pași creați de operator, printre care și pre-apăsări înainte de înregistrarea valorilor. Acest lucru este des intalnit în cadrul procesului de măsurare deoarece plasticul folosit la injectarea produsul exercită rigiditate. Ghidajele butoanelor necesită culisări repetate pentru a-și depăși condiția de uzură primară.

Setarea forței și vitezei de măsurare, conform interfeței programului ilustrată mai jos, îi pune la dispoziție operatorului o forță maxima de 500 N, și viteza maximă 10 mm/sec.

Figura 2.13

Ca exemplu am atașat un grafic al unui buton testat la aparatul Zwick Roell (Fig.2.14). Butonul a fost testat la compresiune cu o forță de 5N pe o distanță de 1.6 mm.

Figura 2.14

2.4 Importanța simțului tactil

Un buton este conceput pentru a oferi un feedback tactil mecanic atunci când este apăsat. Feedback-ul oferă un răspuns tactil care ajută la confirmarea și apăsarea completă a unei taste. Simțul haptic sau tactil este dominat de trei factori: forță, distanță și snap.

Forța – Măsurată in Newton [N] descrie forța necesară pentru acționarea unui buton. Forța de acționare începe de la >0,5 N până la <20 N.

Distanța – Descrisă in milimetri [mm], exprimă distanța sau modul de care un buton are nevoie fizic să se miște până când apare un contact (PCB sau într-un comutator).

Snap – Indicat in %, snap-ul caracterizează sentimentul de apăsare sau răspunsul tactil al butonului acționat.

Ansamblul total și dispozitivele de acționare au un impact semnificativ asupra simțului tactil.

Interpretarea rezultatelor obținute în urma generării graficului (Fig.2.15)se realizează cu ajutorul punctelor de inflexiune. Fiecare punct de inflexiune al graficului reprezintă o etapă a cursei butonului. Graficul se întinde pe o lungime s, masurată in mm. Punctul de inflexiune F1 are ca și corespndent S1. Până la momentul F1, butonul opune o rezistență minimă, atingând punctul maxim de compresiune al membranei de cauciuc. (vezi Fig.2.5).

În momentul de față suntem în punctul F2, unde ghidajele interioare ale butonului, orientate perpendicular pe membrana de cauciuc, produc șocul necesar pentru activarea PCB-ului. Câmpul de toleranță pentru această zonă este foarte mic, deoarece este o etapă sensibilă a funcției butonului.

Figura 2.15

Punctul maxim îl constituie F3, care depinde in totalitate de operator când realizează parametrizarea programului. Distanța însă nu este constantă, ea variază în funcție de parametrii mecanici a materialelor care contribuie la acest test. Revenirea butonului este ilustrată cu ajutorul liniei întrerupte. Este același proces ilustrat mai sus, dar la o forță considerabil mai mică.

După ce au fost obținute rezultatele, se introduc în formula de calcul:

(Relatia 2.1)

2.5. Sistemele de măsurare ale reperului “Comutator rotativ pentru lumină”

Acțiunea de fixare este determinată de aplicarea asupra semifabricatului orientat în dispozitiv un sistem de forțe, care să asigure și să conserve schema de orientare pe tot parcursul procesului de măsurare/prelucrare.

Condițiile de aplicare a sistemului de forțe:

Să nu împiedice procesul de măsurare/prelucrare;

Să mențină semifabricatul în contact cu elementele de orientare, respectiv fixare;

Să nu deformeze local sau total semifabricatul;

Să contribuie la diminuarea sau elminarea vibrațiilor;

Să nu determine forțe sau momente de răsturnare, alunecare sau deplasare a semifabricatului;

Scopul acestui sistem de măsurare este de a verifica și valida producția de serie a reperului “Comutator rotativ pentru lumină” . Acest sistem se aplică în laboratorul de măsuratori, având câștig de cauză secția de montaj.

Responsabil pentru realizarea instrucțiunilor de lucru, instruirea operatorului, monitorizarea datelor și prelucrarea acestora este inginerul de calitate.

Sistemele de masuarare ale reperului „Comutator rotativ pentru lumina” sunt:

Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forta.Dispozitiv H

Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR. Senzor forță.Dispozitiv H

Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune.Dispozitiv H

Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotita LWR. Senzor torsiune.Dispozitiv V

2.5.1 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forta.Dispozitiv H

Tastele NSL și NSW sunt testate la aparatul Zwick, la compresiune. Tastele sunt pre-apăsate de 5 ori înainte de testare.Cerința clientului este măsurarea a 5 piese/schimb. Tastele sunt testate si se obțin două tipuri de măsuratori. Un tip de testare este apăsarea cu o forță de 5N, cu o viteză de 10 mm/min. Al doilea tip este testarea la rupere. Tastele sunt apăsate cu o forță de 200N, la aceeași viteza. Materialul și geometria permit reperului să reziste la apăsari de până la 350N.

Pentru o măsuratoare corectă și pentru a elimina cât mai mulți factori externi care ar putea influența măsuratoarea, avem nevoie de anularea tuturor gradelor de libertate.

Dispozitivul proiectat (Fig.2.16.) pentru măsurarea reperului este format din:

1.Placă de bază cu găuri de fixare

2. Pin orientativ prelucrat prin strunjire (2x).

3.Pin orientativ cu gaură filetată la capete (2x).

4.Elemente auxiliare pentru susținerea piesei.

Figura 2.16 Figura 2.17

Elementele de acționare folosite în acest sistem de măsurare sunt palpatoare din oțel, cu diametre între 10 mm și 40 mm. (Fig.2.17)

Elementele sistemului de măsurare pentru testul la compresiune cu o forță de 5N

Figura 2.18

Element acționare – Ø 12 mm

Dispozitiv H – orizontal

Reper

În urma testului la compresiune a tastelor cu o forță de 5N, aparatul generează graficul din figura de mai jos.

Figura 2.19

Figuar 2.20

Tabel 2.1

2.5.2 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR. Senzor forță.Dispozitiv H

Testul la rupere pentru rotița LWR necesită schimbarea forței de măsurare, vitezei de măsurare și poziției dispozitivului . (Fig.2.21)

Apăsarea lor se face cu o forță de 200N, ea având datoria de a rezista la o asemenea forță. S-a folosit un element de acționare cu cap bombat, având diametrul de 12 mm.

Figura 2.21

Reper

Senzor forță – max. 500N

Element de acționare – diametru 12 mm

Dispozitiv H – orizontal

Figura 2.22

Tabel 2.2

2.5.3 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune.Dispozitiv H

Sistemul de măsurare forță torsiune își desfășoară activitatea în plan orizontal nefiind necesară schimbarea dispozitivului de fixare. În plus, avem nevoie de o masa auto-centrantă (Fig 2.24)., care să ghideze reperul montat pe dispozitiv spre zona de acțiune a elementului de acționare. Forța cu care se măsoară acest reper în situația dată este de 8 N*m.

Elementele de acționare pentru acest tip de sistem sunt:

Figura 2.23

Pârghie torsiune

Dispozitiv prelucrat cu negativul subansamblului masurat

Elementele sistemului de măsurare a torsiunii la subansamblul DREHKNOPF:

Figura 2.24

Senzor torsiune

Pârghie

Dispozitiv prindere subansamblu

Reper

Dispozitiv fixare

Masa auto-centrantă

În urma testului la compresiune a tastelor cu o forță de 5N, aparatul generează graficul din figura de mai jos.

Figura 2.25

Tabel 2.3

2.5.4 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotita LWR. Senzor torsiune.Dispozitiv V

Pentru fixarea piesei a fost proiectat dispozitivul de control (Fig. III.42).Cu ajutorul acestui dispozitiv se anulează toate gradele de libertate ale reperului.

Dispozitivul de fixare este alcătuit din:

1.Placă de bază cu găuri de fixare

2.Placă orientată la 90ș – are rolul de a susține reperul în poziție verticală pe toată durata procesului de măsurare

3.Sanie transversală – deplasează tot ansamblul placă verticală-piesă, înainte și inapoi.

4.Mecanism opritor – cu rolul de a deplasa sania transversală care transporta reperul în zona de acțiune a inelului de silicon.

Figura 2.26

Elementul de acționare pentru acest sistem de măsuare este un inel de silicon (Fig.2.27), care exercită o aderență optimă pentru rotirea subansamblului măsurat, în cazul acesta rotița LWR.

Figura 2.27 Figura 2.28

Piesa se așează pe verticală (Fig.2.29), paralelă cu senzorul de torsiune. Dupa așezarea dispozitivului pe masa aparatului, cu ajutorul mecanismului opritor, se aduce reperul în zona de lucru a elementului de acționare.

Figura 2.29

Elementele sistemului de măsurare sunt:

Senzor torsiune

Inel silicon

Reper

Dispozitiv fixare – orientare verticală a reperului

În urma testului la torsiune a rotitei LWR cu o forță de 2 N*m, aparatul generează graficul din figura de mai jos:

Figura 2.30

Pentru o înțelegere mai aprofundată a procesului de măsurare, am analizat timpii de măsurare a fiecărei faze din acest proces. Unitatea de măsura a timpul a fost măsurată in minute.

min =s * 0.016667 ; (Relatia 2.2)

Tabel 2.4

2.5.5 Interpretarea rezultatelor

Pentru crearea unei imagini de ansamblu mai clară a scopului lucrării, timpii fiecărui proces de măsurare și timpul total au fost ilustrați prin prisma diagramei de mai jos:

Figura 2.31

Tabel 2.5

3.Proiectarea tehnologiei execuției dispozitivului de control

DISPOZITÍV, dispozitive, s. n. 1. Ansamblu de piese legate între ele într-un anumit fel (de obicei imobil), care îndeplinește o funcție bine determinată într-un sistem tehnic.

Reproiectarea sistemelor de măsurare pentru reperul “Comutator rotativ lumină” are ca scop semi-automatizarea proceselor de măsurare, eliminând timpii neproductivi.

Noul dispozitiv are la bază o placă OLC45 (1), care susține o placă rotativă(2). Montarea lor s-a realizat cu ajutorul unui rulment cu bile pe un rând, având diametrul de 20 mm. Rolul acestei plăci rotative este de a indexa cuibul(3) la 25ș în sens opus acelor de ceasornic.Indexarea se realizează cu ajutorul plunjerului în formă “T”(4), care este eliberat și repoziționat într-un alezaj aferent indexării la 25 ș.Placa rotativă este prelucrată cu un canal de ghidare pentru sania transversală(5). Sania transversală schimbă poziția cuibului pe axa X.Pe sanie este montată o placă intermediară(6) care servește ca placă de susținere pentru mecanismul bloc(7)-placă(8)-cuib(3) care rabatează reperul la 90 ș. Mecanismul constă în detensionarea mânerului(9), și ridicarea plăcii verde cu ajutorul mânerului-bilă(10).

Deoarece procesul de măsurare are la bază metoda FIFO (First IN, first OUT), acesta trebuie să aibă un work-flow cât mai eficient. Eficiența dispozitivului se caracterizează prin compatibilitatea absolută cu toate sistemele de măsurare detaliate ulterior.

Figura 3.1

Figura 3.2

3.1Date privind materialul dispozitivului

3.1.1 EN-AW-5083

Aliajul EN AW 5083 aparține clasei 5XXX care conține aluminiu,magneziu și mangan.

Tabel 3.1

Tabel VI.1.2 Compoziția chimică EN-AW 5083

3.1.2 Aliajul EN AW 6082

Aparține clasei 6XXX care conține aluminiu, magneziu și siliciu.

Tabel 3.2

Tabel 3.3

3.2 Analiza sistemelor de măsurare în urma includerii dispozitivului în elementele componente sistemului.

3.2.1 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare taste. Senzor forță

La acest sistem de măsurare avem nevoie de cuib în poziție orizontală. Reperul se montează în c uib cu ajutorul unor știfturi filetate, ajutându-se și de forma poka-yoke a cuibului.

Apăsarea tastelor.

Dispozitivul este așezat pe masa mașinii cu tasta NSW în raza de acțiune a elementului de acționare. Dupa ce tasta a fost testată la forța de 5N, respectiv la testul de rupere 200N, cu ajutorul plunjer-ului in “T” , placa oscilantă se indexează la 25ș , iar in raza de acțiune a elementului de acționare apare tasta NSL, care este testată cu aceeași parametrii ca si tasta anterioară.

Îmbunătațirea acestui sistem de măsurare este indexarea directă la 25ș , eliminând etapa în care operatorul repoziționează tot dispozitivul în raza de acțiune a elementului de acționare.

Tabel 3.4

3.2.2 Sistem de măsurare compresiune .Apăsare rotiță LWR.

După măsurarea tastelor urmează apăsarea rotiței LWR, ceea ce în cazul fostului dispozitiv ar însemna să repoziționăm dispozitivul pe masa mașinii. Cu ajutorul plunjer-ului montat pe umărul opritor, și a saniei care realizează mișscarea de translație a cuibului, putem glisa reperul cu rotița LWR în zona de acțiune a elementului de acționare.

Tabel 3.5

3.2.3 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire switch DREHKNOPF. Senzor torsiune

Rotirea switch-ului Drehknopf, constă în folosirea unei mase auto-centrante în cadrul sistemului de măsurare. Cu ajutorul noului dispozitiv putem anula această masa auto-centrantă, datorită sănii transversale si a plunjer-ului care aduc switch-ul in poziția de lucru a senzorului de torsiune.

La acest sistem de măsurare îmbunătățirea constă în eliminarea timpilor de asamblare a dispozitivului cu masa auto-centrantă.Așadar, noii timpi ai sistemului de măsurare sunt :

Tabel 3.6

3.2.4 Sistem de măsurare forță torsiune . Rotire rotiță LWR. Senzor torsiune

Ordinea etapelor este alesă logic, care depinde de folosirea senzorilor. Costul prea mare pentru achiziționarea de un singur senzor care să cuprindă momentul de torsiune și forța de compresiune/tracțiune.Ultima etapă de măsurare constă în măsurarea momentului de torsiune la rotița LWR.

Noul dispozitiv oferă o continuitate a procesului de măsurare, eliminând unul dintre cei mai urmăriți timpi neproductivi, timpii alocați schimbării dispozitivului. Capacitatea noului dispozitiv de a realiza această eliminare este rabatarea la 90ș a plăcii care susține cuibul. Această mișcare este realizabilă cu ajutorul operatorului. Placa care susține cuibul este montată pe un bloc prelucrat cu alezaj. Alezajul servește ca locaș pentru mânerul cu capacitate de tensionare, care realizează ansamblul celor două elemente. Prin detensionarea mânerului, si prin ridicarea plăcii cu ajutorul mânerului tip-bilă, reperul ajunge paralel cu senzorul de torsiune.

În momentul de față reperul este paralel cu senzorul de torsiune, dar nu în zona de acțiune a inelului de silicon. Pentru aducerea reperului în poziție de lucru, operatorul eliberează plunjerul, și îl repoziționează în alezajul aferent noii poziții a cuibului.

Tabel 3.7

Scopul reproiectării nu este doar să reducă timpii neproductivi, ci să îndeplinească niște condiții fizico-mecanice optime. Să fie realizat dintr-un material cu proprietăți fizico-mecanice capabile să reziste la forțe de 200N.

Timpii au fost centralizați în diagrama de mai jos, pentru a evidenția importanța timpilor neproductivi.

Figura 3.3

Tabel 3.8

În urma analizei timpilor de măsurare la noul dispozitiv de fixare, am constat o scădere a timpului total cu 1.82 minute. Cei mai mulți timpi neproductivi au fost timpii în care s-a schimbat dipozitivul, timpii în care s-a montat dispozitivul pe masa mașinii, și timpul prinderii și desprinderii piesei de pe dispozitiv.

Figura 3.4

Graficul ilustrează diferența de timpi între cele două mari sisteme de măsurare.Coloanele albastre sunt sistemele de măsurare realizate cu ajutorul celor două dispozitive, iar cu roșu sunt sistemele de măsurare realizate cu dispozitivul reproiectat.

3.3. Concluzii finale și contribuții originale cu privire la cercetarea realizată

Lucrarea de față își propune să realizeze proiectarea unui dispozitiv de control a reperului “Comutator rotativ petru lumină” în scopul îmbunătățirii performanțelor la aparatul de încercat materiale Zwick Roell.

Principalele idei care au stat la baza acestui proiect au fost : realizarea unui dispozitiv cu orientare precisă a reperului, cu posibilitatea de semi-automatizare a funcționării precum si elaborarea unei forme constructive estetică, funcțională și ergonomică pentru aparat, fără a afecta negativ performanțele acestuia.

Natura lucrării este de proiectare, ea oferind totodată și o metodologie de calcul al timpilor prezenți în procesele de măsurare realizate în cadrul aparatului.În final au fost expuse grafice care ilustrează si demonstrează eficiența folosirii noului dispozitiv.

În urma analizei timpilor de măsurare la noul dispozitiv de fixare, am constat o scădere a timpului total cu 1.82 minute. Cei mai mulți timpi neproductivi au fost timpii în care s-a schimbat dipozitivul, timpii în care s-a montat dispozitivul pe masa mașinii, și timpul prinderii și desprinderii piesei de pe dispozitiv.