1. No category

TkT Harri Eskelinen

Luennon tavoite on antaa vinkkejä opintojakson
harjoitustyön osakokoonpanojen ja koneenosien
valmistusystävällisestä mallinnuksesta
KOKOONPANOJA
JYRSITTYJÄ OSIA
JA PINTOJA
SORVATTUJA
OSIA
VALETTUJA
OSIA
LEVYOSIA
PORAUKSIA
HITSATTUJA
RAKENTEITA
Valmistusystävällisyyttä koskevien
sääntöjen asettaminen
SolidWorksin asetuksista:
1.Open a part in SolidWorks.
2.In the SolidWorks menu bar, click
Tools > DFMXpress .
3.In the DFMXpress pane, click
Settings.
4. Under Manufacturing Process,
select a set of rules: Mill/Drill only,
Turn with Mill Drill, Sheet metal, or
Injection Molding.
5.Under Rule Parameters, set
parameter values.



Valmistusystävällisyyden huomioon ottaminen jo
mallinnusvaiheessa on tärkeää, koska luotu 3D-mallin
geometria siirretään sellaisenaan valmistuksen
simulointiohjelmaan ja edelleen ohjaamaan työstökoneen
liikeratoja
Esim. Solidworks  EdgeCAM  koneistus
Esim. Solidworks  dxf-files  laserleikkaus
Jos mahdollista, poraukset tulisi pyrkiä tekemään kappaleen
kohtisuoriin pintoihin.
Porattavan reiän pohjaan tulisi sallia kierukkaporan kärkikartion
muoto ellei toiminnallinen vaatimus vaadi esimerkiksi tasattua pohjaa.
Kartio-osaa ei mitoiteta.
Pienien ja/tai syvien reikien poraaminen
Reikiä, joiden halkaisija on pieni (alle 3.0 mm) ja joiden
syvyys/halkaisijasuhde on suurempi kuin 2.75, tulisi välttää niiden
vaikean valmistettavuuden vuoksi.
SolidWorksissa voi ko. suhdeluvulle asettaa raja-arvon.
h/d = 8.00
h/d = 2.67
Osittaisia porauksia tulisi lähtökohtaisesti välttää. Jos sellainen on
tehtävä, niin suositus on, että ainakin 75 % reiän alasta olisi
porattavassa pinnassa,
SolidWorksissa voi ko. %-luvulle asettaa raja-arvon
Sorvattavan kappaleen geometriassa tulisi käyttää niitä muotoja, jotka
saadaan suoraan standardityökaluja - ja terämuotoja käyttämällä.
Standardi
pidätinrenkaan
ura
Standardi
varmistinlaatan
nastan ura
Standardi
tasakiilaura
Standardikierrekoko
Standardi
aihiokoko
Standardi
olakkeen
juuren
pyöristyssäde
Standardi
materiaali
Standardiolakkeen
halkaisija


Sorvattavan onton kappaleen mitoitusperiaate. Eri työvaiheet
ryhmitellään omiksi mittaryhmikseen.
Sorvattavassa kappaleessa on esitettävä pituussuuntaisen
valmistusvirheen sallittu paikka Jos kyseinen olake olisi esim. laakeriväli,
ei valmistusvirhettä saa siinä tapauksessa merkitä kuvassa esitetyllä
tavalla!
PAREMPI
Sorvattavan kappaleen ulkopuolissa nurkissa tulisi suosia viisteitä
pyöristysten sijasta.
Teräviä olakkeiden nurkkia tulee
sorvauksessa välttää. Sorvin terän
nirkonsäde tuottaa normaalisti
olakkeen juureen pienen
pyöristyssäteen.
Säteen arvo kannattaa valita
samaksi kaikissa olakkeissa ellei
jokin toiminnallinen syys estä sitä.
SolidWorksissa voi nirkonsäteelle
asettaa raja-arvon.
Normaali olakkeen juuren pyöristys
Laakerin valmistaja saattaa
Vaatia laakeriolakkeen juureen
sorvattavaksi väisteen.
Vaikka se on ylimääräinen valmistusvaihe,
väiste on tehtävä laakerin valmistajan
takuuehtojen täyttymisen varmistamiseksi,
jos valittu laakerikoko väisteen vaatii.
Olakkeen juureen sorvattu väiste
Sorvissa porattaville upotusten alkurei’ille kannattaa jättää
mitoittamaton helpotus ja työvara.
Hankalasti luoksepäästäviä sisäpuolisia onttoja
sorvattavia (tai koneistettavia) muotoja tulee välttää
Sorvattavan kappaleen kiinnitysleukojen koko
määrittää konepajakohtaisesti lastuttavissa
olevan pituuden sekä aihion halkaisijan rajaarvot, jotta kappale voidaan vielä kiinnittää
luotettavasti.
Kartiomaisesta muodosta kiinnittäminen on
hankalaa.
Sorvattu vai jyrsitty?
Jos hammaspyörän
halkaisija on lähellä
akselin suurinta halkaisijaa
voi olla järkevää jyrsiä
hammaspyörä suoraan
akseliaihioon
Pituussuuntainen
lukitusuritus voidaan
tehdä esim. DIN-standardin
mukaisena, mutta silti se
on hankalahko työvaihe.
Valmistusystävällisyys jyrsinnässä
Jyrsittävän kappaleen geometriat tulisi valita mahdollisuuksien mukaan
siten, että ne voidaan valmistaa suoraan vakiotyökaluilla ja terillä.
Sisäpuolisia teräviä nurkkia ei voi jyrsiä perinteisin menetelmin.
Sisäpuolisen nurkan pyöristyssäde kannattaa valita suoraan jyrsimen
kokoa vastaavaksi.
Syviä ja kapeita kotelomaisia geometrioita on hankala jyrsiä. Erityisen
hankalia ovat syvät suhteellisen terävänurkkaiset upotukset. Nurkkaan jää
työkalun pyöristys.
Suositeltavaa on ,että jyrsittävän särmän korkeuden ja pyöristyssäteen
suhde h/r ei olisi suurempi kuin 3.
SolidWorksissa voi ko. suhdeluvulle asettaa raja-arvon.
r
h
Ulkopuolisissa jyrsittävissä särmissä viiste on helpompi valmistaa
kuin pyöristys. Pyöristys vaatii erikoisteriä.
Jyrsittävän kappaleen mittatoleransseja ei pidä asettaa tiukemmiksi
kuin toiminnalliset vaatimukset todella edellyttävät. Liian tiukat
toleranssit voivat olla joko mahdottomia saavuttaa valituilla
työkaluilla ja koneilla tai niiden valmistaminen vaatii ainakin
useampia työkiertoja
SolidWorksissa voi asettaa sallitun vaihteluvälin sekä jyrsittävän
kappaleen mitta- että kulma-asentotoleransseille.
Poisjyrsittävän ainemäärän ilmoittaminen aihiokoosta lähtien.
Jyrsittävän kappaleen tasakiilauran mitoitus
Huomaa toistuva idea:
Kerrotaan aina:
- työkalun koko
- työkalun lähtöasema
- työkalun liike
Jyrsittävän kappaleen nk. Woodruff- kiilauran mitoitus
Vältä liian pieniä reikiä paksussa levyssä.
SolidWorksissa voi määritellä reiän halkaisijan ja levyn paksuuden
suhdeluvulle raja-arvon.
Reikiä ja upotuksia ei pidä sijoittaa liian lähelle levyn reunaa tai
levyn taitekohtaa.
SolidWorksissa voi määritellä raja-arvon sallitulle
reunaetäisyydelle suhteessa levyn paksuuteen.

Epäedullinen
geometria
Edullisempi
geometria
Reikiä tai niiden upotuksia ei pidä sijoittaa levyssä myöskään liian
lähekkäin.
SolidWorksissa voi määritellä raja-arvon sallitulle reikien
etäisyydelle toisistaan suhteessa levyn paksuuteen.
Liian terävät taivutusnurkat aiheuttavat levyn ulkonurkan murtumisvaaran!
Sallittu pienin taivutussäde riippuu sekä materiaalista että
levynpaksuudesta.
SolidWorksissa voi määritellä suositeltavan taivutussäteen ”r” lukuarvon.
r

Taivutetun levytuotteen valmistusystävällisessä
mallinnuksessa kaksi hankalinta kohtaa ovat:
◦ Hallita levyn pituusmuutos taivutuksessa
◦ Hallita levymateriaalin takaisinjousto taivutuksessa

Takaisinjouston suuruutta kuvataan
kaarikulmien suhdetta esitettävällä
kertoimella 1/2

Liian suuret taivutussäteet lisäävät
takaisinjoustoa taivutuksessa
!
Levyn paksuus,
levitetyn pituuden
laskentatapa,
K-kerroin, taivutetun
kulman helpotuksen
muoto
!
!
Taivutuskulma,
sivun pituus ja
taivutuksen
sijainti
Taivutuksen sijainnin merkitys…
Muista, että SolidWorksissa
on useita eri tapoja
laskea taivutetun
mitan pituus suorana!
Nestaus (= levyosien optimaalinen sijoittelu ja leikkaaminen
levyarkista)

Kuvaruudulla voi mallintaa monenlaisia levyosia, mutta esimerkiksi
liian suljettu C-muotoinen levykappale ei ehkä mahdukaan
taivutettavaksi viimeisestä särmästään tai kappale jää kiinni
tavutuspuristimeen.

Riippuen konepajassa käytettävissä olevan puristavan työkalun
leveydestä, särmättävä kappale voi olla suorana liian leveä, jotta
taivutus koko matkalta onnistuisi

Särmättävän tuotteen aihiokoko voi olla liian suuri, jolloin levy ei
mahdu edes ensimmäistä taivutusta varten kyseisen konepajan
särmäyspuristimeen…

Konepajakohtaisesti käytettävissä olevat ala- ja ylätyökalu
määrittävät, kuinka jyrkkä ja millä pyöristyssäteellä taivutus voidaan
tehdä


Varaa riittävästi tilaa hitsauslaitteistolle, kiinnittimille ja
mahdolliselle hitsausrobotille
Mieti myös, missä asennossa hitsaus jouduttaisiin tekemään!
Suunnittele hitsausjärjestys ja selvitä, mitkä hitsatun kokoonpanon
valmistusvaiheet tehdään ennen tai jälkeen hitsauksen.
SolidWorksissa voi hitsatun lopputuotteen mallintaa kokonaan
valmiiksi ja valita tätä varten esitystavan ”As Machined”.
Haluttaessa esittää vain hitsausvaiheet, voidaan valita esitystavaksi
“As Welded”
”As Machined”
”As Welded”
Pyri siihen, että hitsi voisi jäädä sellaiseksi kuin se on hitsauksen
jälkeen – vältä turhaa hiomista
Vältä hitsien tarpeetonta risteämistä ja kasaantumista samaan
kohtaan.
Kuvan mukaisessa tilanteessa keskimmäisessä kuvassa on
tukipalan oikealla muotoilulla voitu välttää hitsien
kasaantuminen tukipalan nurkkakohtaan.
Edellisessä diassa esitetty tukirakenne voidaan helposti muuttaa
sellaiseksi, että vaakatukea kuormittava voima F tuottaa etupäässä
puristavia kuormituksia hitseihin.
Käytä katko-, vuoro- ja parihitsejä lämmöntuonnin
minimoimiseksi ja tasaamiseksi.
Mahdollisuuksien mukaan sama hitsi toistuu eri kohdissa hitsattavaa
rakennetta,
Hitsi on kuin ”moduuli” tai ”standardikoneenosa”!
Suunnittele
kokoonpano niin,
ettei osia voi
vahingossa
asentaa väärin
päin!
 Esimerkkinä
kartiorullalaakeri.
 Urakuulalaakeri
olisi parempi!

OIKEIN
VÄÄRIN
OIKEIN


VÄÄRIN
Suunnittele
kokoonpano
niin, ettei osia
voi vahingossa
asentaa väärin
päin!
Esimerkkinä
akselitiivistin.
Minimoi asennusmatka!
Kevennys
Minimoi osien määrä kokoonpanossa tai rakenteessa.
Varmista, että työkaluille ja asennukselle on riittävästi tilaa!
Osien lukumäärä
pienenee
Mahtuu kiristämään
ruuvit
Esimerkki laakerin tuennasta, kumpi ratkaisu on osien valmistukselle helpompi, kumman
kokoonpantavuus on helpompi ?
Erillinen holkki, kansi ym.
kiinnitysosia rungossa ja akselissa,
mutta ei akselin olaketta
Olakeratkaisut rungossa ja
akselissa
Entä miten onnistunut olisi kolmas, pidätinrenkaiden käyttöön ja akseliolakkeeseen
perustuva ratkaisu, edellisiin verrattuna?
Vältä erillisiä kiinnitysosia tai -muotoja.
Tyypillisesti kokoonpanoystävällisyyden ja osien valmistusystävällisyyden kesken
joudutaan tekemään kompromisseja.

On eduksi jos kokoonpano voidaan tehdä yhdestä
asennussuunnasta! Hankalia osien ”pujottamisia” paikoilleen tai
asentamista niin, ettei osaa näe kunnolla, tulee välttää!
Suosi osien pakotettua (oikeaa) kokoonpanojärjestystä!
Järjestys 1, 2, 3 ja 4

Suosi sellaisia osien geometrioita, jotka
mahdollistavat osien itsepaikoituksen.

Esimerkiksi kierrejouset takertuvat lajittelu- tai käsittelyvaiheessa
helposti toisiinsa ellei niihin ole tehty kierteiden tihennystä jousen
keskivaiheille. Osien takertuminen toisiinsa on erityisen haitallista
pyrittäessä automatisoimaan tai robotisoimaan kokoonpanoa.

Levyn muotoilun avulla voidaan helpottaa levyn pujottamista
hahloon ja varmistaa levyn asentaminen asennussuunnassa oikealle
syvyydelle.

Valitse yksinkertaisia ja avoimia geometrioita,
jotta kappale voidaan irrottaa helposti
muotista eikä tarvita ylimääräisiä keernoja .
Helpompi
VALUMALLI

VALUMUOTTI

RAAKAVALU

VIIMEISTELTY TUOTE
KEERNA 

Valitse helpotukset oikein ulko- ja sisäpuolisille
muodoille. Ulko- ja sisäpuolisille helpotuksille on
omat materiaalikohtaiset ja tuotteen korkeuteen
sidotut lukuarvonsa.

Tuotteen geometria kannattaa suunnitella muotin
näkökulmasta. Vasemmanpuoleinen
tuotegeometria voi vaatia kolmiosaisen muotin.
Helpompi

Vältä liian nopeita valetun seinämän
poikkileikkausten muutoksia.


Valuprosessin onnistuminen edellyttää,
valumateriaalien kutistuma otetaan huomioon
yhdessä valukappaleen tasaisen ja suunnatun
jäähtymisen kanssa.
Muista suunnitella valunjälkeiset työvaiheet.
Monesti valukappaleita esimerkiksi koneistetaan
valamisen jälkeen.
Valuprosessin simulointi SolidWorksin sovellusmoduulin avulla