OBNOVA STRANSKEGA DELA ORODJA ZA LITJE ALUMINIJA · Stranski del orodja za litje aluminija se nahaja na orodju za gravitacijsko litje aluminija – kokili. Stranski del orodja ima

OBNOVA STRANSKEGA DELA ORODJA ZA

LITJE ALUMINIJA

Diplomsko delo

Študent(ka): Marko HORVAT

Študijski program: Univerzitetni študijski program Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo

Mentor: izr. prof. dr. Miran ULBIN

Maribor, September 2014

II

III

I Z J A V A

Podpisani Marko HORVAT izjavljam, da:

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof.

dr. Miran ULBIN;

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 13.5.2014 Podpis: ___________________________

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Miran ULBIN za

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Zahvaljujem se tudi g. Borutu Zemljiču ter Kristijanu

Pišku iz oddelka Orodjarna v podjetju Talum d.d. za

pomoč pri izdelavi projekta.

Zahvaljujem se podjetju Talum d.d. za štipendiranje v

času študija.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.

V

OBNOVA STRANSKEGA DELA ORODJA ZA LITJE ALUMINIJA

Ključne besede: obnova, orodje, vložki, konstruiranje,

UDK: 621.715.2(043.2)

POVZETEK

Diplomsko delo obravnava obnovo stranskega dela orodja za litje aluminija. Delo vsebuje

postopek izdelave projekta od začetka – naročila, do realizacije projekta – izdelek. V delu so

opisani postopki konstruiranje po vrstnem redu, prikaz modeliranja, izdelave tehniške

dokumentacije ter končni rezultat.

VI

RECONSTRUCTION OF SIDE COMPONENT OF THE TOOL FOR

ALUMINIUM CASTING

Key words: reconstruction, tool, inputs, construction

UDK: 621.715.2(043.2)

ABSTRACT

Diploma thesis deals with the reconstruction of side tools for casting of aluminium The work

comprises the manufacturing process of the project from the beginning - the contract to the

realization of the project - product. The work describes the design procedures in the order to

show the modelling, production of technical documentation and the final result.

VII

KAZALO

1 UVOD ........................................................................................................................... - 1 -

1.1 OPIS SPLOŠNEGA PODROČJA DIPLOMSKE NALOGE ..................................................... - 1 -

1.2 OPIS PROBLEMA ........................................................................................................ - 1 -

1.3 NAMEN IN CILJ DIPLOMSKE NALOGE ......................................................................... - 1 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA .................................................................................. - 2 -

3 PODROČJE UPORABE ............................................................................................. - 3 -

3.1 LITJE ......................................................................................................................... - 3 -

3.2 GRAVITACIJSKO LITJE ............................................................................................... - 3 -

3.3 MESTO V PROCESU .................................................................................................... - 4 -

4 KONSTRUIRANJE .................................................................................................... - 5 -

4.1 PREGLED OBSTOJEČEGA STANJA STANSKEGA DELA KOKILE ...................................... - 7 -

4.2 ANALIZA DETAJLOV STANSKEGA DELA IZPOSTAVLJENIH NA OBRABO ZARADI LITJA IN

ČIŠČENJA ORODJA ................................................................................................................ - 8 -

4.3 ZAHTEVE NAROČNIKA ............................................................................................. - 10 -

4.4 IZBIRA MATERIALA ................................................................................................. - 10 -

4.5 PRIPRAVA KONCEPTA DODELAVE STRANSKEGA DELA GLEDE NA 3D MODEL KOSA . - 11 -

4.6 KONSTRUIRANJE S PROGRAMOM CATIA .................................................................. - 11 -

5 IZDELAVA TEHNIŠKE DOKUMENTACIJE ..................................................... - 20 -

6 OBDELAVA .............................................................................................................. - 21 -

7 KONTROLA IZDELANIH VLOŽKOV ................................................................ - 22 -

8 EKONOMIKA OBNOVE STRANSKEGA DELA ................................................ - 23 -

9 REZULTATI .............................................................................................................. - 24 -

10 DISKUSIJA IN SKLEP ............................................................................................ - 26 -

11 VIRI ............................................................................................................................ - 27 -

12 PRILOGA – DELAVNIŠKA DOKUMENTACIJA ............................................... - 28 -

VIII

KAZALO SLIK

Slika 2.1 Podjetje Talum d.d. ................................................................................................ - 2 -

Slika 3.1 Proces gravitacijskega litja ..................................................................................... - 4 -

Slika 3.2 Položaj stranskega dela na orodju za litje aluminija .............................................. - 4 -

Slika 4.1 Zgornji del stranskega dela orodja ........................................................................ - 7 -

Slika 4.2 Spodnji del stranskega dela orodja ......................................................................... - 7 -

Slika 4.3 Prikaz delov izpostavljenih na obrabo.................................................................... - 9 -

Slika 4.4 3D model posnetega orodja - zgornja stran .......................................................... - 12 -

Slika 4.5 3D model posnetega orodja - spodnja stran ......................................................... - 12 -

Slika 4.6 Zgornji del stranskega dela s spremembami ........................................................ - 13 -

Slika 4.7 Spodnji del stranskega dela orodja s spremembami ............................................. - 14 -

Slika 4.8 3D model vložka A .............................................................................................. - 14 -

Slika 4.9 3D model vložka B ............................................................................................... - 15 -

Slika 4.10 3D model vložka C ............................................................................................. - 15 -

Slika 4.11 3D model vložka D ............................................................................................ - 16 -

Slika 4.12 3D model vložka E ............................................................................................. - 16 -

Slika 4.13 3D model vložka F ............................................................................................. - 17 -

Slika 4.14 Programsko okolje v modulu Assembly Design ................................................ - 18 -

Slika 4.15 3D model stranskega dela orodja z vložki.......................................................... - 18 -

Slika 4.16 3D model stranskega dela orodja z vložki - zgornja stran ................................. - 19 -

Slika 4.17 3D model stranskega dela orodja z vložki- spodnja stran .................................. - 19 -

Slika 9.1 Obdelana glava ..................................................................................................... - 24 -

Slika 9.2 Končni izdelek z vložki ........................................................................................ - 25 -

Slika 9.3 Končni izdelek ...................................................................................................... - 25 -

IX

UPORABLJENI SIMBOLI

Rm- Natezna trdnost

C - Ogljik

Si - Silicij

Mn - Mangan

Cr - Krom

Mo - Molibdem

V - Vanadij

HRC - Trdota po Rockwellu

X

UPORABLJENE KRATICE

CAD - Computer Aided Design / Računalniško podprto konstruiranje

CAM - Computer Aided Manufacturing / Računalniško podprta proizvodnja

CAE - Computer Aided Engineering / Računalniško podprto inženirsko delo

CNC - Computer Numerical Control / Računalniško numerično krmiljenje

ISO - International Organisation for Standardization

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Opis splošnega področja diplomske naloge

Današnji proizvodni proces izdelave izdelkov vsebuje litje celotnih izdelkov ali samo nekaterih

komponent. Orodje za litje izdelka, naj bo majhen ali velik, preprost ali kompliciran, mora biti

narejeno zelo natančno, tako da bo izdelek narejen pravilno in po zahtevi naročnika. Celoten

proces litja, je zaradi potreb tržišča, vedno bolj optimiziran, kar ima tudi določene slabosti.

Orodje je veliko bolj obremenjeno, kar pomeni, da se orodje veliko hitreje obrablja. Po obrabi

je potrebno narediti novo orodje ali skonstruirati boljšo različico prejšnjega orodja.

1.2 Opis problema

Problem diplomske naloge je obraba stranskega dela orodja za litje aluminija. Pri litju se

uporablja eno orodje za izdelavo več kosov enakih dimenzij. Vendar pa se zaradi temperaturnih

obremenitev ter vzdrževanja orodja posamezni deli začnejo obrabljati. To predstavlja velik

problem, saj z obrabo deli niso več v tolerančnem območju in smo prisiljeni zamenjati orodje.

Vsaka menjava orodja predstavlja strošek, ki ga je treba minimizirati.

Pri zmanjševanju stroška je treba poiskati vse možne rešitve. Najboljša možna rešitev bi bila

izdelava vložkov na predelih, kjer je obraba največja. Ves postopek izdelave od začetne oblike

do končne z vložki bo predstavljen v diplomski nalogi.

1.3 Namen in cilj diplomske naloge

Namen diplomske naloge je seznanitev z danim konstruktorskim problemom ter povzeti

postopek konstruiranja in izdelave modela izdelka s programskim paketom Catia. Pri tem je

treba upoštevati še vse dodatne probleme, ki jih imajo realni projekti.

Cilj diplomske naloge je razrešiti problem, skonstruirati izdelek ter narediti vso potrebno

dokumentacijo, z ustrezno vsebino, za izdelavo izdelka.


- 2 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA

Podjetje Talum, Tovarna aluminija d.d. Kidričevo se nahaja na Tovarniški cesti 10, 2325

Kidričevo. Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1947, s proizvodnjo je začelo leta 1954. Njihov

osnovni kapital je 19.121.476,62 EUR. Podjetje je registrirano kot Delniška družba Talum d.d.

Kidričevo na okrožnem sodišču Ptuj pod registrsko številko 052/100478000.

Talum se ukvarja s pridobivanjem in predelavo aluminija in spada v proizvodna podjetja glede

na dejavnost podjetij. Ta se ukvarjajo s pridelovanjem oz. pridobivanjem določenih izdelkov,

ki jih prodajajo kot končne izdelke ali polizdelke ali kot surovino za nadaljnjo predelavo. V

proizvodnih podjetjih, ki se delijo na več podjetij, sodi Talum v industrijska podjetja.[8]

Slika 2.1 Podjetje Talum d.d.


- 3 -

3 PODROČJE UPORABE

Področje uporabe izdelka je livna proizvodnja oz. litje. Izdelek je del orodja za litje oz. kokila,

v katero vlivamo talino.

3.1 Litje

Litje je postopek izdelave izdelkov, pri katerem raztaljeno kovino ali nekovino vlijemo v livno

votlino, kjer se strdi in obdrži njeno obliko. Pri samem procesu dobimo izdelek, katerega

imenujemo ulitek. Ulitki so lahko zelo različnih oblik, od enostavnih do zelo kompliciranih.

Ulitki so predvsem bloki motorjev, razna ohišja, itd. Postopek litja je zelo uporaben, saj je hiter,

enostaven in ekonomičen. Ulivamo lahko različne zlitine, ki se razlikujejo po gostoti,

temperaturi taljenja in livnih lastnostih. Zato moramo sam proces izdelave form, jeder, taljenja

in litja prilagoditi litini. Poznamo več vrst litja:

- Gravitacijsko litje

- Litje pod tlakom

- Centrifugalno litje

Področje uporabe izdelka je gravitacijsko litje.

3.2 Gravitacijsko litje

Gravitacijsko litje je litje v kokilo, kjer trajna forma miruje, kovina pa teče v livno votlino po

sistemu kanalov. Gravitacijsko litje omogoča izdelavo ulitkov, ki imajo čiste, gladke površine.

Gravitacijsko litje se je razvilo z ulivanjem kositra, cinka, svinca. Pri gravitacijskem litju se

uporablja kokila, ki je narejena za serijsko proizvodnjo. Njena življenjska doba je odvisna od

materiala s katerega je narejena, temperatur litja in samega postopka litja. Na življenjsko dobo

vpliva tudi vzdrževanje kokile, to je dobro premazovanje, pravilno gretje in hlajenje kokile. Pri

samem procesu litja je pomembno premazovanje kokil s toplotnoizolacijskim premazom. Ta

premaz toplotno izolira kokilo, z njim dosegamo želeno ohlajevalno hitrost, strukturo ter želeno

površino ulitka. Pri gravitacijskem litju uporabljamo dvo ali večdelne kokile, odvisno od

izdelka ter uporabe jedra. Pri gravitacijskem litju poznamo mirujoče ali nagibne kokile. Z

nagibom kokile izboljšamo polnjenje kokile ter boljšo površino ulitka.

Ulivanje je ročno ali avtomatizirano. Z avtomatizacijo izboljšamo izkoristek litja. Pri

gravitacijskem litju, prikazanem na sliki 3.1, ulijemo talino, katero prej razplinimo, v livno čašo

na kokili. Iz livne čaše kanali vodijo litino v livno votlino kokile. Pri polnjenju votline se


- 4 -

sproščajo plini, ki zapuščajo prostor skozi napajalni sistem in reže na zgornjem delu kokile.

Nato poteka ohlajanje taline, katera se skrči in strdi. Pri krčenju je pomembno, da ima

napajalnik večji presek kot ulitek ter se posledično strdi zadnji. Ko se ulitek strdi, odstranimo

ulitek iz kokile. Kokila mora biti konstruirana tako , da gre ulitek brez težav ven.[3]

Slika 3.1 Proces gravitacijskega litja

3.3 Mesto v procesu

Stranski del orodja za litje aluminija se nahaja na orodju za gravitacijsko litje aluminija – kokili.

Stranski del orodja ima vplivno vlogo pri oblikovanju zgornjega dela izdelka. Pri procesu ima

tudi vlogo, da skozi odprtine na stranskem delu zrak zapušča livno votlino. Prikaz pozicije

stranskega dela orodja se nahaja na sliki 3.2, kjer je stranski del orodja obarvan z rdečo barvo.

Slika 3.2 Položaj stranskega dela na orodju za litje aluminija


- 5 -

4 KONSTRUIRANJE

Konstruiranje je ustvarjalen proces, kjer rešujemo neko nalogo, ki je povezana z določenimi

človekovimi potrebami. Konstruiranje je proces, pri katerem uporabimo postopke in metode, ki

nas vodijo od ideje do konkretne uporabne rešitve v čim krajšem času. Poznamo več vrst

konstruiranja[5]:

- Konstruiranje, tako da se ponavlja že znana konstrukcija,

- Konstruiranje izdelka za katerega je že znan princip delovanja,

- Konstruiranje nove variante že poznanega izdelka

- Konstruiranje novega izdelka, kjer se nekaj prilagaja

- Konstruiranje na novo, od začetka.

Poznamo štiri osnovne korake konstruiranja

1. Načrtovanje – faza sistematičnega iskanja in zbiranja idej za nove izdelke, analiza trgov,

patentov,

2. Koncipiranje – razjasnitev naloge, priprava zahtevnika, priprava koncepta novega

izdelka, vrednotenje konceptnih variant,

3. Snovanje – zasnova detajlov posameznih elementov, izbira materiala, oblik, dimenzij,

snovanje različnih variant izdelka,

4. Razdelava – dokončno oblikovanje izdelka, izdelava tehniške dokumentacije,

ekonomska analiza proizvodnje in razvoja .

V našem primeru gre za proces konstruiranja nove variante že poznanega izdelka. Ta proces

pomeni, da izdelek spremenimo zaradi novejše tehnologije ali zahtev lastnika. Pomeni, da se

lahko spremenijo oblike, dimenzije ali se ustvarijo nove funkcije. Sam princip delovanja in

funkcioniranje proizvoda se ne spremeni bistveno, poenostavitve pa so pri sami montaži

proizvoda.

Pri našem projektu ni bilo potrebno začeti s prvo fazo konstruiranja - načrtovanje, saj ni bilo

potrebe po novem izdelku. Začeli smo z fazo koncipiranja. V tej fazi smo si morali najprej

razjasnit našo nalogo, kaj je sploh bistvo naloge. Po razjasnitvi naloge smo se lotili pregleda

obstoječega stanja stranskega dela orodja. Potreben je bil podroben pregled stranskega dela


- 6 -

orodja. Po pregledu smo podrobno analizirali kaj in na katerih mestih je obrabljeno zaradi

obrabe. V fazi koncipiranja je še potrebno preveriti zahteve naročnika. Po vseh pregledih in

določenih zahtevah lahko pričnemo z izdelavo zahtevnika. Zahtevnik je spisek tehničnih

zahtev, ki jih mora izpolniti proizvod. Zahtevnik je naše vodilo, kaj vse mora naš končni

proizvod vsebovati in izpolnjevati.

Tretja faza je bila faza snovanja. S fazo snovanja se prične izdelava zasnove izdelka. Najlažje

se izdeluje zasnova 3D modela v modelirniku. Za izdelavo zasnove smo uporabili programski

paket Catia. Programski paket nam omogoča, da lažje in hitreje konstruiramo. Pri samem

konstruiranju v programskem paketu določamo oblike in dimenzije, ki so vezane na zahtevnik.

Produkt mora biti zasnovan tako, kot želi naročnik oz. tako, kot so podane zahteve. Sama izbira

materiala se veže na želene zahteve ter zahteve katere mora imeti izdelek.

Končna faza konstruiranja – razdelava, dokončno oblikuje izdelek. To smo storili s pregledom

vseh podrobnosti na modelu. Izdelava tehniške dokumentacije sledi po dokončanju 3D modela.

Tehniško dokumentacijo smo naredili v programskem paketu Catia ter upoštevali standarde

SIST ISO.

Po dokončanju vse potrebne dokumentacije in po njenem pregledu smo pripravili

dokumentacijo za prenos v proizvodnjo. V proizvodnji se nadaljuje proces projekta – izdelava

po dokumentaciji.


- 7 -

4.1 Pregled obstoječega stanja stanskega dela kokile

Pri kontroli izdelkov se po določenem času opazi, da vsi izdelki začnejo na določenem mestu

odstopati od predpisanih dimenzij. To mesto na izdelku takoj analiziramo z namenom, da

ugotovimo, zakaj se to dogaja. Najprej seveda preverimo vse ustrezne parametre litja, od zlitine,

do temperatur in hitrosti litine. Treba je preveriti tudi orodje za litje – kokilo. Preverjanje orodja

poteka tako, da najprej razstavimo orodje in mersko preverimo dele, kjer je ugotovljeno

odstopanje. Pomembno je, da to storimo zelo natančno, saj lahko napako spregledamo. Pri

merjenju preverimo vse mere, ki vplivajo na natančnost izdelka.

Slika 4.1 Zgornji del stranskega dela orodja

Slika 4.2 Spodnji del stranskega dela orodja


- 8 -

4.2 Analiza detajlov stanskega dela izpostavljenih na obrabo zaradi litja

in čiščenja orodja

Pri litju aluminija je orodje zelo izpostavljeno na obrabo. To orodje je narejeno za večkratno

uporabo oz za serijsko proizvodnjo. Pri serijski proizvodnji mora orodje prenašati različne

obremenitvene cikle. Orodje je izpostavljeno temperaturnim spremembam, saj je na začetku na

sobni temperaturi, nato ga pri pripravi predgrejemo na neko temperaturo. Pri vlivanju pride v

stik s talino aluminija, kar dodatno obremeni orodje.

Zaradi velikih temperaturnih obremenitev, pred litjem orodje namažemo s posebnim oljem oz

toplotnim izolatorjem. Po določenem času moramo to sredstvo počistit, saj vpliva na kakovost

izdelkov. S čiščenjem se obrablja orodje, kar spet poslabša natančnost orodja. Med litjem so v

talini tudi nekatere nečistoče, ki se sprimejo z orodjem in jih moramo kasneje tudi očistiti. To

nam spet lahko poškoduje orodje. Pomemben del vzdrževanja po vsakem čiščenju je tudi

peskanje orodja. Peskanje izboljša površino in dobimo enakomernejšo kvaliteto površine,

vendar z večkratnim peskanjem, zaradi obstreljevanja peska, površina izgubi svojo mersko

natančnost. Tudi to je eden od vzrokov za potrebno obnovo orodja.

Pri pregledu oz. analizi stranskega dela orodja smo ugotovili, kateri deli so izpostavljeni obrabi

in zmanjšujejo kvaliteto obdelovanca. Na sliki 4.3 je prikaz vse detajlov, ki so potrebni obnove.

Detajl A – poveča se premer, kar pomeni preveliki premer na obdelovancu. V detajl A se tudi

naberejo nečistoče in del taline, kar posledično pomeni, da zamašijo luknjo, ki služi, kot zračnik

na orodju.

Detajl B – z obrabo se zmanjša dolžina, širina in višina detajla kar posledično vpliva na luknjo

na samem izdelku.

Detajl C – z obrabo se spreminja premer na orodju, kar spremeni premer luknje na izdelku.

luknja postaja manjša, kar pomeni dodatno obdelavo in strošek.

Detajl D – premer luknje se poveča, kar pomeni večji premer na obdelovancu. Pri detajlu D je

pomembno tudi, da se na trn ne nabirajo umazanije in litina.

Detajl E, E1- ta detajla sta enaka. Z obrabo luknje se poveča premer. Posledično se poveča

premer na obdelovancu. Pri detajlu E, E1 se pogosto zadržuje talina, kar pomeni da se strdi in

se mera spreminja.


- 9 -

Detajl F – problem pri nabiranju nečistoč in litine zamaši zračnik, kar poslabša odzračevanje.

Obraba privede do povečanja premera luknje.

Detajl 1 – logotip podjetja. Z obrabo se popači logotip in potrebna je zamenjava.

Detajl 2 – logotip. Obraba spremeni obliko logotipa.

Detajl 3 – številka livarja in letnica izdelave. Po obrabi številke niso več berljive.

Slika 4.3 Prikaz delov izpostavljenih na obrabo


- 10 -

4.3 Zahteve naročnika

Pri konstruiranju izdelka so najpomembnejše zahteve naročnika. Naročnik je tisti, ki nam poda

svoje želje in zahteve in tisti, ki nam za naše usluge plača. Pri vsakem projektu se moramo

potruditi, da to storimo najbolje in da zadovoljimo potrebe naročnika.

Naš naročnik nam je podal svoje zahteve:

- ustrezna natančnost izdelka

- enostavna menjava obrabljenih delov

- ustrezna kvaliteta izdelka (material, trdota)

- majhna cena storitve

- čas izdelave

4.4 Izbira materiala

Naloga konstrukterja je tudi izbira materiala za izdelek. Pri naši obnovi moramo izbrati

material, ki bo prenesel vse obremenitve in ne bo občutljiv na obrabo.

Odločili smo se za material z oznako po ISO standardi:

1.2343 – Orodno jeklo za delo v vročem, visoko legirano - Utop

Natezna trdnost jekla – Rm = 780 𝑁

𝑚𝑚2

Vsebnost elementov:

- C = 0,38

- Si = 1

- Mn = 0,4

- Cr = 5,3

- Mo = 1,2

- V= 0,4


- 11 -

4.5 Priprava koncepta dodelave stranskega dela glede na 3D model kosa

Izdelava koncepta dodelave oz. obnove stranskega dela orodja za litje aluminija se prične s

posnetjem obstoječega orodja. Vendar imamo s posnetjem problem, saj je orodje obrabljeno in

pomembne dimenzije so drugačne kot so zahtevane na izdelku. Zato je pomembno, da s

posnetjem obstoječega orodja posnamemo samo obliko in približke mer.

Natančna izdelava pa se prične z upoštevanjem:

- prototipa

- skrčka

Pri izdelavi orodja je tudi pomembno, da imamo narejen prototip, ki je narejen zelo natančno.

Z uporabo prototipa dobimo realne in natančne mere našega orodja.

Vendar je v procesu uporabe izdelka, v procesu livarstva, skrček najpomembnejši vplivni faktor

za mersko ustreznost. Skrček je vrednost, za katero se talina skrči, ko se ohladi. To pomeni, da

ima talina večji volumen, kot ohlajen ulitek. Ta podatek pred začetkom konstruiranja poda

metalurg, ki je pristojen za pripravo taline.

V našem primeru smo dobili model in skrček, ki ga je podal metalurg iz livarne. S tem orodjem

se lije litina aluminija, pri kateri skrček znaša običajno od 0,5% do 0,8%. V našem primeru smo

dobili podatek, da je skrček 0,7%.Vse to skupaj smo morali upoštevati pri naslednjih fazah

konstruiranja izdelka.

4.6 Konstruiranje s programom Catia

Pri konstruiranju kokile je pomembno, da zelo dobro posnamemo stranski del orodja, saj to

vpliva na potek celotnega konstruiranja. Modeliranje izdelka smo izvedli v programskem

paketu Catia V5 R20. Konstruirali smo v modulu Part, v katerem smo uporabili ukaze Sketch,

Extrude, Pocket, Hole. Na sliki 4-7 in 4-8 je prikaz 3D modela posnetja orodja z upoštevanjem

vseh oblikovnih in merskih podatkov.


- 12 -

Slika 4.4 3D model posnetega orodja - zgornja stran

Slika 4.5 3D model posnetega orodja - spodnja stran

Po končanem posnetju stranskega dela orodja za litje aluminija smo pričeli z izdelavo dodelave

orodja z vložki. Pri izdelavi dodelave moramo paziti, da mora dodelan model sovpadati s

posnetim orodjem.

Z uporabo ukaza pocket in hole smo pričeli izdelovati luknje v modelu orodja. Luknje so točno

določene s pozicijami vložkov oz. mest, kjer je obraba. Pri izdelavi lukenj moramo paziti, da

bodo luknje narejene na pravilno velikost, da bodo dovolj velike in ne prevelike ali premajhne.

Naš projekt temelji na tem, da bo možno zamenjati posamezne obrabljene dele. Tako morejo

biti luknje in vložki narejeni tako, da se lahko demontirajo. Pomembno je tudi, kako pripravimo


- 13 -

samo montažo vložkov. Vložki morajo biti pritrjeni, da ne padejo v livno votlino ali se sprimejo

z materialom in izpadejo pri livnem procesu. Pri vložkih, kot sta vložek D in H, moramo tudi z

obliko preprečiti, da bi prišlo do zasuka vložka.

Na slikah 4.6 in 4.7 je prikaz izdelane glave v 3D modelirniku. Z rdečo barvo je obarvan

originalen model, s svetlo modro barvo pa so prikazane spremembe na modelu. To so vse

luknje, v katere pridejo vložki. Dodelava je tudi nasek. Nasek mora biti pravilno izdelan, saj se

mora kot naseka ujemati z pozicionirno ravnino.

Slika 4.6 Zgornji del stranskega dela s spremembami


- 14 -

Slika 4.7 Spodnji del stranskega dela orodja s spremembami

Na naslednjih slikah se nahajajo 3D modeli vložkov. Vložki so prikazani z več pogledov. Pri

vložku je pomembno, da njegova zunanja oblika in njene dimenzije sovpadajo z obliko in

dimenzijami na modelu glave. Najbolj pomembno pri vseh vložki pa je njihova oblikovna in

dimenzijska ustreznost na mestu, kjer pridejo v stik s talino oz na mestu največje obrabe.

Vložek mora namreč obdržati ustrezno obliko in pravilne dimenzije.

Slika 4.8 3D model vložka A


- 15 -

Slika 4.9 3D model vložka B

Slika 4.10 3D model vložka C


- 16 -

Slika 4.11 3D model vložka D

Slika 4.12 3D model vložka E


- 17 -

Slika 4.13 3D model vložka F

Po končanem konstruiranju glave in vložkov, smo naredili še sestavo vsega skupaj. To smo

izvedli v modulu Assembly. Najprej smo v modul vnesli glavo in jo fiksirali z ukazom fix. To

pomeni, da je pozicija tega dela nespremenljiva glede na geometrijske omejitve, ki so

predpisane kasneje.

Nato smo v modul vnesli vse ostale dele - vložke. Z geometrijskimi omejitvami oz. z ukazi

pozicioniramo vse vložke. Z ukazom coincidence constraint določimo soosnost. Ta ukaz smo

izbrali pri večini vložkov in lukenj, saj imajo isto središče. Z ukazom offset constraint smo

določili razdaljo med dvema površinama. Vložek mora biti nameščen ravno na pravo pozicijo.


- 18 -

Slika 4.14 Programsko okolje v modulu Assembly Design

Na slikah 4.17, 4.18 in 4.19 je prikaz 3D modela stranskega dela orodja za litje aluminija. Glava

je obarvana sivo, vložki pa so obarvani z rumeno barvo.

Slika 4.15 3D model stranskega dela orodja z vložki


- 19 -

Slika 4.16 3D model stranskega dela orodja z vložki - zgornja stran

Slika 4.17 3D model stranskega dela orodja z vložki- spodnja stran


- 20 -

5 IZDELAVA TEHNIŠKE DOKUMENTACIJE

Pri konstruktorskem delu ni rezultat projekta 3D model, saj v proizvodnji 3D model ne

zadostuje za izdelavo orodja. Vsak konstrukter je dolžan narediti vso tehniško dokumentacijo

za izdelavo projekta. Izdelati mora pregledno tehniško dokumentacijo, določiti mora vse mere,

potrebne za izdelavo, ter njihove tolerance. Nobena proces izdelave ne zagotavlja 100%

natančnosti izdelave, zato podamo tolerance, kar omogoča, da se obdelovanec po izdelavi še

ustrezno obdela.

Vse skupaj mora konstrukter narisati ter napisati na delavniško risbo, ki mora biti izdelana v

skladu s standardom SIST ISO.

Pri izdelavi tehniške dokumentacije smo uporabili modul Drafting v programskem paketu

Catia. Pri izdelavi tehniške dokumentacije je najprej treba določiti pravilno velikost papirja, saj

morajo biti stvari narejene jasno in dovolj veliko. Sledila je izdelava delavniške glave, ki

vsebuje ime izdelke, velikost, merilo, material, kakšno opombo, datum izdelave, izdelovalca

ter podjetje.

Izdelava risbe poteka z uvozom iz modula part. Pri izdelavi risbe je najbolj pomembno, da smo

naredili dovolj velike poglede ter da so oddaljeni na primerni razdalji med seboj. Pri samem

kotiranju smo uporabili standardna pravila. Potrebno je kotirati vse mere, ki so pomembne za

izdelavo. Pri kotiranju je bilo potrebno določiti tolerančna polja. Tolerančna polja so pri vseh

pomembnih merah. Potrebna površina obdelovanca je označena na predelih, ki bodo po

obdelavi še finejše obdelani (brušeni). Za vse ostale dele obdelovanca, je kvaliteta površine

označena v glavi delavniške risbe. Na delavniško risbo smo morali tudi dodati posamezne

opombe o dodatni obdelavi obdelovanca: kaljeno ter vrednost kaljenja, posneti vse robove. Pri

posnetju robov moramo biti previdni, saj so nekateri robovi pomembni pri izgledu in funkciji

izdelka. Zato moramo te robove označiti in pripisati opombo, da jih samo razgalimo. Na

sestavni risbi, smo morali tudi označiti vse pozicije na glavi in vse prereze, da lahko sledimo

kje je kaj. Za izdelavo izvrtin smo tudi izdelali tabelo z vrednostmi točk, kjer se izvrtine

nahajajo. Tabela je bolj pregledna kot kotiranje vsake točke.

Vse skupaj smo morali čimbolj smiselno in pravilno urediti, da nam olajša kasnejše delo.


- 21 -

6 OBDELAVA

Za realizacijo projekta uporabljamo naslednje postopke obdelave[1]:

Struženje – je postopek odrezovanja, ki ga uporabljamo za obdelavo rotacijskih

predmetov, čeprav je možna tudi obdelava ravnih ploskev in ne okroglih oblik. Pri

struženju se vrti obdelovanec, orodje- stružni nož pa podajamo. Poznamo vzdolžno in

prečno struženje.

CNC obdelava- fino rezkanje – rezkanje je postopek odrezovanja, pri katerem ima

orodje več enakih rezil, od katerih jih vedno reže manj kot polovica. Glavno gibanje

opravlja orodje, podajalno gibanje pa obdelovanec. CNC obdelava – računalniško

voden postopek. Vso gibanje opravlja orodje.

Potopna erozija – je tehnologija obdelave kovin, kjer elektroda v obdelovanec erodira

svojo obliko.

Kaljenje – je postopek toplotne obdelave jekel, pri katerem jeklo najprej segrejemo do

kalilne temperature, nato pa ga hitro ohladimo. Po ohlajanju jekla popuščamo, da

odstranimo notranje napetosti. Namen kaljenja je povečanje trdote jekla.


- 22 -

7 KONTROLA IZDELANIH VLOŽKOV

Pri izdelavi izdelkov je potrebno paziti, da izdelki sovpadajo s podanimi merami ter

tolerančnimi območji. Vsak konstrukter pri konstruiranju in izdelavi poda na tehniško

dokumentacijo mere ter tolerance, kar pomeni za izdelovalca izdelka, da se mora tega ustrezno

držati in ne sme odstopati od dovoljenega. Pri vsaki izdelavi lahko pride do odstopanja mer

zaradi različnih razlogov. Teh razlogov je lahko več kot npr. nepravilno vpetje, napaka pri

določanju koordinat na obdelovancu, obraba orodja. To so vse napake, katere se ne bi smele

dogajati, vendar se zgodijo. Ker nas skrbi, da bi bil naš izdelek pravilno narejen moramo izvajati

vmesno in končno kontrolo. Vmesna kontrola je kontrola med samo obdelavo izdelka. Kontrolo

izvajamo z merilnimi napravami, npr. pomično merilo, mikrometer, itd.. Kontrola med prvo

obdelavo (struženje) in po njej je merjenje premera in dolžine obdelovancev. Sama glava še ni

potrebna, da je narejena v tolerančnem polju, pri nekaterih vložkih pa je pomembno da so

narejeni na končno mero. Po naslednji operaciji, CNC obdelavi, prekontroliramo pomembnejše

točke na obdelovancih, če so primerno narejeni. Če odstopajo jih moramo popraviti oz. narediti

nove, če mera odstopa v negativno. Kontrola po potopni eroziji se izvede kot kontrola oblike in

mersko odstopanje na obdelovancu. Končna obdelava pri projektu je kaljenje. Po kaljenju

moramo preveriti če obdelovanec zadostuje pogojem trdote. To izvedemo s postopkom

merjenja trdote po Rockwellu.

Kontrola vložkov je preverjanje mer posameznih vložkov ter ujemanje vložkov v glavo.

Pomembno je, da je vložek narejen tako, da ga lahko kasneje demontiramo po obrabi. To v

bistvu naredimo tako, da posamezni vložek vstavimo v glavo ter preverimo kakšna so

odstopanja.


- 23 -

8 EKONOMIKA OBNOVE STRANSKEGA DELA

Pri obnovi stranskega dela orodja za litje aluminija ni smiselno zgolj obnoviti orodje, ampak je

treba narediti stvari boljše. Eden ključnih elementov obnove je tudi ekonomika. Pri projektu

moramo paziti, da smo ekonomični. Najprej je potrebno primerjati cene koliko stane novo

orodje in kakšne ugodnosti prinese obnova. Tudi dolgoročno moramo preveriti, če je obnova

ugodna.

Ekonomika projekta je vezana na celoten projekt od začetka, ki se prične z naročilom, do konca.

Najprej je potrebno izdelati 3D model po željah naročnika in danih omejitvah. Po tem izdelamo

tehniško dokumentacijo in kasneje še izdelek. Vse skupaj, izdelava vseh podrobnosti,

dokumentacije in izdelka nam predstavlja neko vrednost, ki mora ostati v predvidenih finanlnih

okvirjih kar moramo zagotoviti, da ni predrago in ne prepoceni.

Ekonomika našega projekta se ne more primerjata s prejšnjo različico stranskega dela v enkratni

izdelavi, ampak je potrebna dolgoročna primerjava. Primerjava prve izdelave prejšnje različice,

orodja v enem kosu, in zdajšnje, glava z vložki, nam pokaže, da je prva izdelava obnove dražja,

saj z izdelavo vložkov in glave posebej porabimo več časa in nastanejo večji stroški. Po vsaki

obrabi, pa je izdelava vložkov, veliko cenejša glede na staro različico stranskega dela, saj

moramo pri prejšnji različici izdelati celoten stranski del.

Primerjava:

Prejšnji model stranskega dela orodja

- Izdelava - 2500€

Obnovljen model stranskega dela orodja

- Prva izdelava - 3900€

- Izdelava vložkov - 700€

Časovni rok: Prva izdelava +10 menjav:

Prejšnji model stranskega dela orodja – 27500€

Obnovljen model stranskega dela orodja - 10900€

Dolgoročno se obnova stranskega dela orodja za litje aluminija ekonomično bolj splača.


- 24 -

9 REZULTATI

Rezultat projekta je izdelana glava z vložki. Izdelek je skupen rezultat vseh vmesnih operacij.

Pomembno je, da smo sledili postopku konstruiranja od začetka do konca. Začeli smo s

naročilom, nadaljevali s pregledom stanja: kaj imamo in kaj moramo narediti. Rezultat projekta

je plod dela kot tudi sodelovanja vseh vključenih v projekt.

Rezultat projekta mora biti pozitiven, da se nam projekta splača. V našem primeru na začetku

projekt ni pozitiven, saj je potrebno več dela za rezultat. Vendar pa je projekt kot dolga naložba

boljši kot prejšnja izvedba stranskega dela. Po določenem času se orodje obrabi in vsakokratna

izdelava novega dela cenovno ni primerljiva z izdelavo vložkov, saj izdelava vložkov ni tako

zahtevna, poteka manj časa, kar posledično pomeni manj denarja.

Na sliki 9.1 je prikazan izdelek po CNC obdelavi.

Slika 9.1 Obdelana glava

Na slikah 9.2 in 9.3 je prikazan končni izdelek. Izdelek se je po CNC obdelavi še toplotno

obdelal. Po obdelavi se pošlje še na testno litje, kjer se preverijo parametri.


- 25 -

Slika 9.2 Končni izdelek z vložki

Slika 9.3 Končni izdelek


- 26 -

10 DISKUSIJA IN SKLEP

Pri obnovi stranskega dela orodja je zelo pomembno, da smo zbrani in konstruiramo korak za

korakom. Pri konstruktorskem delu obnove stranskega dela orodja za litje aluminija je

pomembno, da izdelamo zelo natančen 3D model in kasneje pripravimo natančno in pregledno

delavniško dokumentacijo. Ne smemo pozabiti na podrobnosti, ki lahko slabo vplivajo na

končne rezultate.

Pomen obnove je, da naredimo orodje čimbolj natančno in ekonomično. Pri veliki količini litja

se orodje obrabi in zmanjša se natančnost ulitkov. Pomen ekonomike v procesu obnove je, da

zmanjšamo stroške vzdrževanja pri procesu litja aluminija.

Namen diplomske naloge je bil skonstruirati dan problem od začetne točke do izdelave tehniške

dokumentacije. Namen je tudi, da vse skupaj, posamezne korake, probleme, ki so se pojavili,

zapišemo v smiselno poročilo oz. diplomsko nalogo.

Obnova stranskega dela orodja za litje aluminija je velika pridobitev za sam proces. Z izdelavo

vložkov se stroški vzdrževanja orodja zmanjšajo, kar vpliva na stroške proizvodnje. Pri procesu

strmimo k čim manjšim stroškom in to je dobra pridobitev za proces. Proces litja je s to obnovo

postal tudi natančnejši, saj lahko hitreje in pogosteje menjamo vložke kot smo menjali orodje.

Pri konstruktorskem delu je pomembno sodelovanje z naročnikom ter kasneje s proizvodnjo,

kjer realizirajo projekt. Konstrukterju je zelo pomembno, da ima tudi na voljo kakšen

programski paket, v našem primeru Catia, saj mu omogoči hitrejše, natančnejše in lažje delo.

Proces konstruiranja, sodelovanje pri celotnem projektu, soočanje z resničnim problemom nam

prikaže kakšno je resnično soočanje s problemi in s proizvodnjo. V času šolanja dobiš osnove

o strojništvu, konstruiranju, itd. Vendar največ pridobiš s prakso, v proizvodnji. Tukaj napake

niso dovoljene, če pa se dogajajo se morajo čim hitreje popravit.


- 27 -

11 VIRI

[1] Jereb Janez, Osnove kovinarstva in strojništva, Tehniška založba, Ljubljana 2004

[2] Bojan Kraut: Krautov strojniški priročnik, štirinajsta slovenska izdaja-predelana, Narodna in

univerzitetna knjižnica , Ljubljana 2007

[3] Litje – livarstvo teorija [svetovni splet] Dosegljivo na:

http://lab.fs.uni-lj.si/latem/VAJE/PA/TM/varjene.pdf [25.5.2014]

[4] Pehan Stanislav: Metodika konstruiranja, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, učbenik, Maribor 2005

[5] Pehan Stanislav: Osnove konstruiranja, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, učbenik,

Maribor, oktober 2010

[6] Prebil Ivan; Tehnična dokumentacija, Ljubljana, Tehniška založba 1995

[7] Ren-Glodež: Strojni elementi 1.del, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, učbenik, Maribor 2011

[8] Talum d.d (gradivo o podjetju) [svetovni splet] Dosegljivo na: www.talum.si [15.5.2014]

[9] Ulbin Miran: Računalniško podprto konstruiranje, Univerza v Mariboru, Fakulteta za

strojništvo, učno gradivo, Maribor

http://lab.fs.uni-lj.si/latem/VAJE/PA/TM/varjene.pdf

http://www.talum.si/


- 28 -

12 PRILOGA – DELAVNIŠKA DOKUMENTACIJA

Ozn. Sprememba Dne Ime

ISO 2768-m

Toleranceodprtih mer

Površinskahrapavost

Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.

Drawing is property of TALUM and must not bereproduced, hand over or executed without writtenpermission of author.

predajati ali izvajati brez pismene privolitve avtorja.Nacrt je last TALUM-a in se ne sme razmnoževati,

Datum ImeRisalPregl.Stand.

15.04.14 Horvat M.15.04.14 Zemljic B.

Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,

OPOMBA:-ostre robove posneti 0,3/45°-kaliti popustiti 48-50 HRC

GlavaGravurna stran

1:3

1 1 Glava 193,5x118mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

Pozicija APozicija B Pozicija C

Pozicija D

Pozicija E Pozicija F

Pozicija J


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo: 1:2,1:30,8 3,2

Klas. št.:

Glavaspodnja stran

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


1 1 Glava 193,5x118mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

Pozicija APozicija B Pozicija C

Pozicija D

Pozicija E Pozicija F

Pozicija J


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


2 1 Plodložka 14 x 5 mm W.Nr.:1.2312 Pobolj.1 1 Puša 22x50mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1

Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

Vlozek AUK - Poz. A

2:1,4:1


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


1 1 Vlozek B 45x45x15mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

Vlozek BUK - Poz. B

2:1


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo: 1:1, 2:10,8 3,2

1 1 Vlozek C 20x65 W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere Št. risbe/standard Material Opomba

Klas. št.:

Vlozek CUK - poz. C


6,3 3,2 0,8 0,4( ) , ,


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo: 1:1, 4:10,8 3,2

1 1 Vlozek D 25x35 W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere Št. risbe/standard Material Opomba

Klas. št.:

Vlozek DUK - poz. D


6,3 3,2 0,8 0,4( ) , ,


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo: 1:10,8 3,2

1 1 Trn D 28x100 W.Nr.1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere Št. risbe/standard Material Opomba

Klas. št.:

Trn DUK - poz. D


6,3 3,2 0,8 0,4 , ,( )


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


Vlozek EUK - Poz. E

1 2 Vlozek E 25x110mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

2:1,4:1


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


1 1 Vlozek F 20x110mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

2:1,4:1

Vlozek FUK - Poz. F


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


Vlozek HUK - Poz. H

1 1 Vlozek H 95x80mm W.Nr.:1.2343 Utop Mo1Poz. Kos. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

1:1


ISO 2768-m



Masa

Linija-stroj:

List:

L.Nadom. Nadom z.





Merilo:

0,8 3,2Klas. št.:

6,3 3,2 0,8 0,4( ), ,


9 1 Trn D 22 x 97,87 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno8 1 Vlozek H 90,6 x 74,6 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno7 1 Vlozek F 16 x 102,87 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno6 2 Vlozek E 20 x 102,87 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno5 1 Vlozek D 19,9 x 30 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno4 1 Vlozek C 13 x 60,5 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno3 1 Vlozek B 42 x 33 x 12 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno2 1 Vlozek A 16 x 45 mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno1 1 Glava 193,5x118mm W.Nr.:1.2343 Kaljeno

Poz. Naziv in mere St. risbe/standard Material Opomba

1:1,2:3

Sestavnica

Documents

OBNOVA STRANSKEGA DELA ORODJA ZA LITJE ALUMINIJA · Stranski del orodja za litje aluminija se nahaja na orodju za gravitacijsko litje aluminija – kokili. Stranski del orodja ima