Miskolci EgyetemGépgyártástechnológiai Tanszék

MINŐSÉGTERVEZÉSOktatási segédlet

Kidolgozta:Dr. Tolvaj Bélánéegyetemi docens

2007.

MINŐSÉGTERVEZÉSA minőségtervezés célja annak biztosítása, hogy az előírások szerint előállítandó

gyártmány jellemzői, funkciói, műszaki és gazdasági paraméterei megfeleljenek a piaci és gyártói követelményeknek.

A minőség tervezésének főbb területei:

a termékminőség műszaki tervezése, a termékminőség közgazdasági tervezése, a minőség marketing-szempontú tervezése.

Az említett területek közül ezen oktatási segédletben a termékminőség műszaki tervezésével foglalkozunk.

A minőség műszaki tervezése a műszaki ismereteknek az a része, amely a minőségpolitika megfogalmazásához, valamint a termékminőség elemzéséhez és megtervezéséhez szükséges.

A minőség a műszaki tervezésének fontos elemei a gyártmány és gyártásának a lehető legjobb minőséget eredményező megtervezése. A következőkben ezeket a tervezési folyamatokat mutatjuk be részletesebben.

1. GyártmánytervezésA gyártmánytervezés a termékek műszaki jellemzőinek tervezése nemzetközi összehasonlító vizsgálatok eredményei és a felhasználók reális követelményei alapján.

A gyártmánytervezés feladatai:

a gyártmány rendeltetésének, funkcióinak meghatározása, a minőséget meghatározó tulajdonságoknak és jellemző értékeknek tervadatokká való

átalakítása és mindezek dokumentálása.

Az ismertetésre kerülő gyártási feladatban a gyártmány az 1. ábrán látható alkatrészrajz szerinti, 35.004-4.0.003 rajzszámú forgó dugattyú. Ezen gyártmány egy olajszivattyú alkatrésze, mely szivattyú egy motorkompresszor csúszó felületeinek kényszerkenését hivatott biztosítani.

Feltételezzük, hogy ezen alkatrészt a gyártmánytervezők a funkció és beépítési körülmények kívánalmai szerint körültekintően tervezték meg. Feladatunk a továbbiakban az alkatrész gyártásának megtervezése.

2

1. ábraA gyártmány alkatrészrajza

3

2.ábra

A gyártmány konstrukcióban való elhelyezkedése

4

2. GyártástervezésA gyártástervezés a technológiai megvalósítás feltételeinek tervezése; eszközök és módszerek meghatározása, valamint a minőség-ellenőrzés (ellenőrzési technológia) megtervezése.

A gyártástervezés feladati:

rajzdokumentáció áttekintése rajztechnikai hibák, funkciónak való megfelelés szempontjából,

módosított alkatrészrajz elkészítése, a gyártás jellegének (tömegszerűségének) meghatározása, előgyártmányválasztás, gyártástechnológia helyes megadása, gyártó- és ellenőrzőeszközök megválasztása, ellenőrzési technológia kidolgozása, körültekintő dokumentálás.

Összefoglalva, ezen feladatok a gyártmány megvalósításának elemzését és a megvalósításhoz szükséges erőforrások felmérését, azok biztosítását jelentik.A gyártástervezés feladatait a konkrét gyártmányra, a forgó dugattyúra vonatkoztatva az alábbiakban részletezzük.

2.1. Funkcionális és technológiai helyesség vizsgálata

Az olajszivattyú, melynek alkatrésze a forgó dugattyú, lapátos szivattyú.Lapátos szivattyúnál a volumetrikus hatásfok jóval kisebb, mint más rendszerű szivattyúknál.

A volumetrikus veszteségek egy része úgynevezett külső veszteség, amely az adott esetben a forgó dugattyú csapágy-hézagában történő elfolyásból adódik (ez a mennyiség visszajut a krompresszorházba), másik része úgynevezett belső veszteség. Ez a veszteség a forgó dugattyú hornya és lapátai között a lapátok homloklapjai és a ház között lévő hézagokban, valamint a lapátok R12,5 mm lekerekítésű éle és a ház között bekövetkező átfolyásból adódik.

A forgó dugattyú előállítási technológiai folyamatának kidolgozásakor e volumetrikus veszteségek csökkentési lehetőségeinek vizsgálata azért nem érdektelen, mert ha sikerül a volumetrikus hatásfokot a gyártási költségek növekedése nélkül javítani, akkor a kenőrendszer működése megbízhatóbbá válik; a kenőhelyek kenőanyaggal való ellátása javul.

Amennyiben az illeszkedő elemek közötti játék az elemek elbillenése, alak- ás helyzethibák, stb. miatt egyenlőtlenül rendeződik el, vagyis a rés a felületek mentén nem lesz egyenletes (3.ábra), akkor a veszteség megnő.

5

3.ábraA dugattyú lehetséges helyzete túl nagy játék esetén

Célszerű tehát az illeszkedő elemek közötti játék nagyságának, illetőleg a játékok kedvezőtlen átrendeződési lehetőségeinek ésszerű csökkentése a rajzi előírások módosításával.

A forgó dugattyú szilárdsági igénybevétele elhanyagolható, ebből a szempontból tehát közömbös az anyagának, anyagszerkezetének és hőkezeltségi állapotának megadása.

Az alkatrész 16g6 csapja, az ehhez csatlakozó váll, az 22c9 csap szabad homlokfelülete, illetve az 5H7 horony oldalfelületei azonban koptatásnak vannak kitéve. A koptatásra kis felületi erők és tökéletlennek mondható folyadék-súrlódás jellemző. Tekintettel arra, hogy az illeszkedő és egymáson súrlódó elemek közötti rés növekedésével a volumetrikus veszteség hatványozottan növekszik, a működés során bekövetkező kopás megengedhető mértékére korlátot kell adni. Ezt a meglévő játékok megduplázódásában lehet megjelölni annak veszélye nélkül, hogy pl. a lapátok a horonyban akadva mozdulánának el a forgó dugattyú

körülforgásakor. Átlagosan ez =5 m vastagságú anyagréteg lekopását jelenti az érintkező

felületek mentén. Ebből világosan látszik, hogy a forgó dugattyú súrlódó felületein maximális keménység elérésére kell törekedni. A keményítendő felületi réteg vastagságának alig kell meghaladni az 5 m-t, tehát cementálás helyett nitridálást célszerű választani, amely az egész technológiai folyamat szempontjából is kedvezőbb, mint a cementálás.

6

A fentebb leírtak alapján a forgó dugattyú rajzán megadott minőség-előírásban a következő változtatások javasolhatók:

16f7 helyett 16g6,

0,02/ 22 helyett (ahol A az 16g6 felület),

25 helyett 25 ,

az 22c8 felület szabad homlokfelületére előírást kell tenni,

az 5H7 horony szimmetrikus helyzetét előírással kell megadni,

az 22c8 helyett 22c9 vehető helyzetpontossági előírással,

az 22c8 szabad homlokfelületébe fúrt központfurat szaggatott vonalakkal jelölt

maradványai nem kívánatosak,

a központfuratokra érdesség-előírást nem kell megadni,

az 15,5 felületre az 22c8 felületre pedig érdesség-előírást kell megadni,

az R 0,5 előírások helyett 0,25x45 - os letörés előírása célszerűbb,

az 5H7 horony alján és az forgató lap tövében olyan íveltség még megengedett,

amely a maró, vagy köszörűszerszámtól származik és nem zavarja az alkatrész működését

(R 0,25-0,5),

betétedzés helyett alacsony hőmérsékleten történő nitridálást kell előírni,

C10 anyagminőség helyett CMo nitridálható acélt célszerű választani.

A javasolt módosítások figyelembevételével készült alkatrészrajz a 4.ábrán látható.

7

g

6

22c

9

0,25x45o

0,25x45o

60°

0,32

0,32

0,32

2,5

o1x

45

0,01 A

5

A3,3

0,01 A

0,320,32

R0,5

5,5

0 -0,1

B9,5+0,1

0

30 25+0,15-0,1 -0,02

0A

0,1

..5H

7

~R0,5 gondosan sorjázva

1,5 0,5

B

Nitridálva, HV850 30

részletM 5:1

+-

16g6

22c9

5H7

-0,006-0,014

-0,110-0,162

+0,0120

MÉRET TŰRÉS

Méretarány Anyag

RAJZSZÁM:

ALKATRÉSZ MEGNEVEZÉSE

2:1

Forgó dugattyú

CMo

35.004-4.0003

0,5

0,5

R0,5

4. ábraMódosított alkatrészrajz

8

2.2. A gyártás jellegének meghatározása

A technológiai folyamatot alkotó műveletek és azok sorrendjének meghatározását megelőzően célszerű megvizsgálni a gyártás jellegét az úgynevezett tömegszerűségi együttható segítségével. Ennek ismeretében ugyanis felhasználhatók a szakirodalomban ajánlott típus-műveleti sorrend-tervek az előzetes műveleti sorrend összeállításához.

A tömegszerűségi együttható számítására a

összefüggés szolgál, ahol:

R - a kibocsátási ütem (min/db),

Im - a munkarend szerinti időalap (min),

q - a gyártandó mennyiség (db/év),

tn - átlagos műveleti normaidő (min).

A tömegszerűségi együttható és a gyártási jelleg kapcsolata:

ha Ks 1 tömeggyártás,

ha 2 Ks 10 nagysorozatgyártás,

ha 10 Ks 20 középsorozatgyártás,

ha Ks 20 egyedi gyártás.

Jelen esetben az alkatrészből gyártandó mennyiség: 1.500 db/hónap, azaz q = 18.000 db/év.

A munkarend szerinti időalap (havi 20 munkanappal és 8 órás munkaidővel számolva):

Im= 115,2 103 min/év.

Atn átlagos műveleti normaidőre az alábbi becslés tehető:

ha rúdból történő esztergálás és azt követő leszúrás az első művelet, akkor a leszúrási idő miatt ez a művelet a leghosszabb,

az 16g6 köszörülése beszúró eljárással történhet, csupán 0,10,2 mm ráhagyást kell leköszörülni; ez rövidebb ideig tartó művelet,

az lapok, továbbá az 5H7 horony marása is közel annyi időt igényel, mint a

beszúró köszörülés, az 5H7 horony köszörülése ismét hosszabb időt igényel a szigorú pontossági és

alakhűségi követelmények miatt.

A fenti megfontolások alapján választhatjuk átlagos hosszúságú műveletnek az 5,5 távolságú lapok csoportmaróval való marását, melynek becsült műveleti normaideje: tn 0,5 min.

9

Ezek után a tömegszerűségi együttható tájékoztató értéke:

Ks= =12,8 >10,

tehát a gyártás jellege: sorozatgyártás (középsorozatgyártás).

2.3. Előgyártmányválasztás

Az alkatrészrajz alapján kitűnik, hogy az előgyártmány lehet kovácsolt, hengerelt vagy húzott nyers darab.

A kovácsolt előgyártmányt – mely változatlan anyagminőség esetén is kedvezőbb szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, mint a hengerelt vagy húzott – az alkatrész igénybevétele nem indokolja. Továbbá a méretre és alakra kovácsolás költségei megdrágítanák az előgyártmányt. Ez az előgyártmány csak nagysorozatgyártásnál gazdaságos.

Hengerelt rúdanyagból való gyártás előnye, hogy az esztergálási műveletek egy felfogásban elvégezhetők, így az 16 mm-es és az 22 mm-es csapok egytengelyűsége, valamint a homloklapok merőlegessége biztosított.Hengerelt rúdanyagból való gyártás esetén meg kell határozni a szükséges megmunkálási műveletekkel eltávolítandó anyagrétegek vastagságát figyelembe véve a kiindulási átmérőméretet és a megmunkálandó darabszámhoz szükséges hosszméretet (ráhagyásszámítás).

Húzott rúadnyagot választva előgyátmányként elmaradhatna az 22 mm-es rész forgácsoló megmunkálása (a húzott szelvény h9 – h10 tűrésű), de az 16 és 22 mm-es csapok 0,05 mm-es egytengelyűségét csak nehezen, fokozott pontosságú központosító és szorító befogókészülékkel tudnánk biztosítani.A húzott előgyártmány ára magasabb, mint a hengerelté.

Ezen okok miatt előgyártmányként a hengerelt rúdanyag választandó. A hengerelt rúd szükséges átmérőméretének megválasztásakor figyelembe kell venni az esztergálással és köszörüléssel leválasztandó rétegvastagságot (ezeket a kész mérethez hozzá kell adni).

Így az előgyártmányként választható hengerelt rúdanyag átmérő-mérete a szabványos méretválasztékot is figyelembe véve:

Dheng = mm (MSZ 4337).

Egyetlen darab megmunkálásához szükséges rúd hossza (darabolási hossz), a hosszirányú megmunkálási ráhagyások figyelembevételével:

lheng 60 1 mm.

A hengerelt rúdanyag 3m –es szabványos szálhosszúságokban kerül beszállításra.

2.4. A gyártástechnológia helyes megválasztása

A rajzon előírt minőségjellemzők minél nagyobb valószínűséggel történő megvalósítása érdekében a tervezendő technológiai folyamattal kapcsolatosan az alábbi ajánlások tehetők:

az alkatrész felületeinek kialakításához szükséges megmunkálási módok: esztergálás, marás, köszörülés,

10

az eszterga gépen elvégzendő megmunkálásokat (15,5; és 16g6+ köszörülési ráhagyás; 22c9, illetve a homlokfelületek esztergálása) lehetőleg egy fogásban kell elvégezni,

az 16g6 és a hozzá csatlakozó 22 c9 homlokfelületét egy felfogásban kell köszörülni, az 5H7 hornyot a munkadarab tengelyéhez szimmetrikusra beállított, a köszörülési

ráhagyással csökkentett vastagságú tárcsamaróval, csak tengelyirányú előtolás bekapcsolásával célszerű marni,

az 22c9 szabad homlokfelületét a horony marása, de inkább köszörülése után kell köszörülni az 16g6 felületen patronba fogva,

nitridálás, illetve az azt követő esetleges tisztítás legyen az utolsó művelet.

A gyártás jellegét (sorozatgyártás) és a fenti szempontokat figyelembe véve az alábbi műveleti sorrend – vázlat javasolható:

1. Befogás tokmányba egyetemes esztergán vagy revolveresztergán; az 22c9, 15,5 felületek, valamint az 16g6 felülethez előmunkálandó felület esztergálása, oldalazás,

élletörések, beszúrás és leszúrás a méret betartásával.

(2. Befogás szorítópatronba egyetemes kis- vagy középesztergán; oldalazás mm-re,

élletörés.Ezt a műveletet csak szükség esetén kell beiktatni. Például akkor, ha az 1. műveletben

nem tartható biztonságosan a méret, vagy az élletörés nem végezhető el a szabad

homlokfelületen. Ez esetben azonban az 1. műveletnél 0,1mm oldalazási ráhagyást kell biztosítani az 22c9 csap homloklapján!).

3. Befogás osztófejbe helyezett szorítópatronba az 22c9 felületen. Az

menesztőlapok marása függőleges marógépen tárcsamaróval.

4. Befogás szorítópatronba egyetemes palástköszörűgépen az 22c9 felületen; 16g6 és a csatlakozó váll köszörülése beszúró eljárással.

5. Befogás osztófejben elhelyezett szorítópatronba az 16g6 felületen. Az 5H7 horony marása 0,15mm oldalankénti ráhagyással függőleges marógépen tárcsamaróval.

6. Befogás készülékben elhelyezett patronba az 16g6 felületen. Az 5H7 horony köszörülése egyetemes szerszámköszörűgépen.

7. Befogás szorítópatronba az 16g6 felületen; az 22c9 csaprész szabad homlokfelületének köszörülése egyetemes palastköszörűgépen.

8. Gondos sorjázás.

9. Alacsony hőmérsékleten történő nitridálás.

10. Tisztítás.

11. Végső átvétel.

12. Bevonás korrózió elleni védőanyaggal.

11

2.5. Gyártó- és ellenőrzőeszközök megválasztása

2.5.1. Gyártóeszközök megválasztási szempontjai

Az esztergálási műveletekhez célszerű egyetemes esztergát választani (pl. E2N/500 típusú egyetemes csúcseszterga). Ugyanis az egy műveletben megmunkálandó felületek száma nem nagy, nem igényli a revolveresztergák vagy megmunkálóközpontok sokhelyzetes szerszámfelfogási lehetőségét. A revolvereszterga nagyobb előkészületi és befejezési időt igényel. A szükséges szerszámok kényelmesen felfoghatók az egyetemes eszterga négykéses késtartójába.

A szükséges marási műveletek bármely típusú függőleges marógépen (pl. MF-1000 típusún) (vagy vízszintes marógépen is!) elvégezhetők célszerű marószerszámok és készülékek alkalmazásával; a lapok marása csoportmaróval, tengelyirányú előtolással és az azt követő

oldalmozgatással történik, a horony marásához pedig sűrűfogazatú fűrésztárcsa használandó.

A köszörülési műveletek elvégzésekor az 16g6 felület és a homlokfelület köszörüléséhez egyetemes palástköszörűgép (pl.

KSU-252 típusú) és a horony méretének megfelelően kialakított köszörűkorong szükséges.

2.5.2. Ellenőrzőeszközök megválasztásának szempontjai

Az ellenőrzőeszközök megválasztásakor figyelembe kell venni az adott megmunkálási művelet során kialakítandó méretet, annak tűrését és a gyártandó darabszámot. Az esztergálási és marási műveletek általában 0,050,1mm tűréssel készülnek, ezért ellenőrzésükhöz a megfelelő mérési tartományú tolómérő elegendő pontosságú.A befejező megmunkálási műveletekkel (köszörülés) kialakítandó méretek tűrése már csak néhány m-nyi, ezért ellenőrzésükhöz pontosabb leolvasási értékű mérőeszköz; az átmérőméréshez mikrométer illetve villás idomszer, a horony ellenőrzéséhez pedig furatmikrométer, illetve a horony szélességi méretének és tűrésének megfelelően kialakított „késidomszer” szükséges.

2.6. A minőségtervezés dokumentálása

A gyártó vállalatnak a termék gyártására való alkalmasságát különböző dokumentumokkal kell igazolnia.

Ezért körültekintően kell elkészíteni a minőségtervezés (esetünkben gyártás- és ellenőrzéstervezés) dokumentumait is. Ezen dokumentumok között szerepel többek között a: folyamatábra, ábrás műveleti sorrendterv, ellenőrzési terv, gyártási- és ellenőrzési munkautasítások, stb.

Jelen segédletben az „ellenőrzési terv” dokumentum elkészítésére mutatunk példát.

12

2.6.1. Ellenőrzési terv kidolgozása

Az ellenőrzési tervnek rögzítenie kell az alkatrész előállításával kapcsolatos teljes folyamatra (a nyersanyag-átvételtől a csomagolás ellenőrzésével bezárólag) az ellenőrzésre kerülő jellemzőket és ezek fontossági besorolását (kritikus, fontos).

(Kritikus vagy fontos az a jellemző, mely meghatározó módon befolyásolja a gyártmány biztonságát vagy működőképességét.)

Az egyes ellenőrzési műveletekre vonatkozóan meghatározandó: az ellenőrzés gyakorisága, a mintavétel nagysága, az ellenőrzést végző szervezet, az ellenőrzés módszere és eszközei, a mérési, ellenőrzési adatok rögzítéseinek bizonylata, a hiba (nem megfelelőség) esetén szükséges intézkedés.

A gyártandó forgó dugattyú főbb jellemzőinak besorolását az 1. táblázat, a fentebb említett szempontok alapján elkészített ellenőrzési tervet pedig a 2. táblázat tartalmazza.

Megjegyzés: minden újabb forgácsolási műveletnél az első darab ellenőrzése kötelező.Csak az adott műveleti méretek megfelelősége esetén követhetők az „ELLENŐRZÉSI TERV”- ben foglalt utasítások.

13

1. táblázat

GYÁRTÓ VÁLLALAT

JELLEMZŐK BESOROLÁSAAz alkatrész azonosítói Lapszám:

Megnevezés: forgó dugattyú Dátum:Kód: 35.004-4.0.003 Aláírás:

Kritikus jellemzők- Keménység (HV85030)- Átmérő16g6

Fontos jellemzők- A hengeres csapok egytengelyűsége: max. 50 mm.- Az 22c9 csap homlokfelületének ütése: max. 0,01 mm- Horonyszélesség: 5H7- Lekerekítések a horonyfenéknél (R0,25…0,5)- Köszörült felületek érdessége, Ra 0,32 m.

14