RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE ZA VARJENJE STRANIC ZABOJA TRAKTORSKE PRIKOLICE

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Sebastjan ZADRAVEC RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE ZA VARJENJE STRANIC ZABOJA TRAKTORSKE PRIKOLICE študijskega programa 2. stopnje Strojništvo Maribor, oktober 2014

RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE ZA VARJENJE STRANIC ZABOJA TRAKTORSKE PRIKOLICE Študent(ka): Študijski program 2. stopnje: Smer: Sebastjan ZADRAVEC Strojništvo Proizvodne tehnologije in sistemi Mentor: Somentor: red. prof. dr. Franci ČUŠ doc. dr. Tomaž VUHERER Maribor, oktober 2014

ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju dr. Franciju Čušu in asistentu Tomažu Irgoliču za pomoč in vodenje pri opravljanju magistrskega dela. Posebno bi se zahvalil g. Mateju Kuharju za konstrukcijske nasvete ter g. Francu Mundi za pomoč pri reševanju tehnoloških problemov. Zahvaljujem se tudi zaposlenim v oddelku tehnologije, ki so kakorkoli sodelovali v projektu. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi stali ob strani skozi celoten študij.

Kazalo 1 UVOD... 1 1.1 OPIS SPLOŠNEGA PODROČJA DELA... 1 1.2 OPREDELITEV PROBLEMA, KI JE PREDMET DELA... 1 1.3 KRATEK OPIS STRUKTURE CELOTNEGA DELA... 2 2 PREDSTAVITEV PODJETJA FARMTECH D. O. O.... 3 2.1 SPLOŠNO O PODJETJU... 3 2.2 KMETIJSKI PROIZVODNI PROGRAM... 4 3 TEORIJA VPENJALNE PRIPRAVE... 7 3.1 KORISTNOST UPORABE VPENJALNIH PRIPRAV... 8 3.2 DELITEV VPENJALNIH PRIPRAV... 9 3.3 PRAVILA POZICIONIRANJA OBDELOVANCA... 11 3.4 VPENJANJE OBDELOVANCA... 13 3.5 PROCES RAZVIJANJA VPENJALNE PRIPRAVE... 13 3.6 POSAMEZNE FAZE KONSTRUIRANJA VPENJALNE PRIPRAVE... 14 3.7 MONTAŽNA VPENJALNA PRIPRAVA... 16 4 ZABOJ TRAKTORSKE PRIKOLICE... 17 4.1 STRANICA TRAKTORSKE PRIKOLICE... 18 4.2 POSTOPEK IZDELAVE TRAKTORSKE PRIKOLICE... 19 4.3 TRENUTNA VARILNA PRIPRAVA... 19 4.4 POSTOPEK VARJENJA STRANICE... 20 5 RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE... 21 5.1 3D DIREKTNO MODELIRANJE... 21 5.2 PLANIRANJE... 21 5.3 KONCIPIRANJE... 23 5.4 KONSTRUIRANJE... 25 5.4.1 Okvir vrtljive mize... 26 5.4.2 Nased ter vodilo... 26 I

5.4.3 Zagotavljanje vodoravne površine... 27 5.4.4 Nosilec omejilnega elementa... 28 5.4.5 Omejilni element... 30 5.4.6 Zapiralo... 30 5.4.7 Elementi vpenjalnega sistema... 31 5.4.8 Sklop za vpetje tečaja... 32 5.4.9 Določitev položaja izvrtin... 33 5.4.10 Elementi za vrtenje... 34 5.4.11 Določitev težišča in zaključek modeliranja... 35 5.5 DEFORMACIJSKA IN NAPETOSTNA ANALIZA VARILNE MIZE... 37 6 IZDELAVA VARILNE VRTLJIVE PRIPRAVE... 41 6.1 IZDELAVA TEHNIŠKE DOKUMENTACIJE... 41 6.2 IZDELAVA KOSOVNICE... 42 6.3 KUPLJENI ELEMENTI... 43 6.4 KREIRANJE NOVEGA MATERIALA... 45 6.5 IZDELAVA ELEMENTOV V PROIZVODNJI... 50 6.5.1 Laserski razrez... 50 6.5.2 Varjenje... 51 6.5.3 Strojna obdelava... 52 7 PREIZKUS PRIPRAVE TER REZULTATI... 54 7.1 KONČNA MONTAŽA PRIPRAVE... 54 7.2 TESTIRANJE PRIPRAVE IN REZULTATI... 57 7.3 POTREBNE IZBOLJŠAVE... 58 8 SKLEP... 59 9 VIRI IN LITERATURA... 60 10 PRILOGE... 61 II

Kazalo slik Slika 2.1: Obrat 1 na Prešernovi ulici [2]... 3 Slika 2.2: Obrat 2 na Industrijski ulici v Ljutomeru, zgrajen leta 2007 [2]... 4 Slika 2.3: Enoosna prikolica EDK [3]... 5 Slika 2.4: Dvoosna prikolica ZDK [3]... 5 Slika 2.5: Tandem prikolica TDK [3]... 6 Slika 3.1: Koristnost uporabe vpenjalnih priprav [1]... 8 Slika 3.2: Osnovna delitev vpenjalnih priprav [1]... 10 Slika 3.3: Določitev funkcij vpenjanja [1]... 12 Slika 4.1: Elementi zaboja... 17 Slika 4.2: Elementi stranice... 18 Slika 4.3: Trenutna varilna naprava za varjenje trakov na odpresek... 20 Slika 5.1: Prikaz vpetja odpreska na ravno površino... 23 Slika 5.2: Prikaz obremenitve profila... 25 Slika 5.3: Okvir vrtljive mize iz kvadratnih cevi... 26 Slika 5.4: Nased ter vodili... 27 Slika 5.5: Vodoravna površina, na kateri sloni stranica... 28 Slika 5.6: Nosilec omejilnega elementa... 29 Slika 5.7: Omejilni element traku... 30 Slika 5.8: Zapiralo... 31 Slika 5.9: Elementi vpenjalnega sistema... 32 Slika 5.10: Sklop za vpetje tečaja... 33 Slika 5.11: Okvir mize z luknjami za vodila... 34 Slika 5.12: Vrtilni element z obročem... 35 Slika 5.13: Določitev težišča... 36 Slika 5.14: Končni model varilne vrtljive priprave... 37 Slika 5.15: Vpetje mize in obremenitev... 38 Slika 5.16: Prikaz napetosti... 39 Slika 5.17: Prikaz povesa mize... 39 Slika 6.1: Izbira magneta za držanje traku [6]... 43 III

Slika 6.2: Vpenjalo 604-MM [5]... 44 Slika 6.3: Držalo 210206-M [5]... 44 Slika 6.4: Začetni prikaz kreiranja materiala... 46 Slika 6.5: Izbira potrebnih pogledov... 47 Slika 6.6: Izpolnjevanje obveznih podatkov v informacijske sistemu SAP... 49 Slika 6.7: Miza varilne priprave po varjenju... 52 Slika 6.8: Vrtanje luknje Ø16 h12 naseda na stroju CNC TOS WHN 13.... 53 Slika 7.1: Okvir mize v vodoravnem položaju, pripravljen za nadaljnjo montažo... 54 Slika 7.2: Sklop za držanje odpreska, pozicioniran na okvir mize... 55 Slika 7.3: Vpetje odpreska z vpenjali Destaco... 56 Slika 7.4: Varilna vpenjalna priprava v poziciji za varjenje stranice... 57 Kazalo tabel Tabela 5.1: Tabela z vsemi različnimi dolžinami stranic... 22 Tabela 5.2: Rezultati MKE metode... 40 Tabela 6.1: Osnovna konstrukcijska jekla [7]... 50 Tabela 6.2: Mehanske lastnosti osnovnih konstrukcijskih jekel [7]... 51 IV

RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE ZA VARJENJE STRANIC ZABOJA TRAKTORSKE PRIKOLICE Ključne besede: vpenjalna priprava, zaboj traktorske prikolice, varjenje, modeliranje, montaža UDK klasifikacija: 621.881.2-11:621.791(043.2) POVZETEK V magistrskem delu je predstavljen razvoj vpenjalne priprave za varjenje stranic traktorske prikolice. Razlog za izdelavo vpenjalne priprave je dolgotrajen proces predmontaže zaboja in poznejša neenakost stranic zaboja. Predstavljen je postopek modeliranja priprave s ključnimi parametri, ki vplivajo na njeno končno obliko. Priprava je zasnovana na principu modularne gradnje zaradi možnosti poznejših sprememb in dodelav. Tudi elementi in sklopi so zasnovani tako, da je njihova izdelava čim cenejša, hkrati pa še vedno dosega predpisane tolerance. Zraven tega je upoštevana maksimalna varnost, da med delom ne bi prišlo do morebitnih poškodb. Narejen je tudi napetostni in upogibni preračun za potrditev ustreznosti priprave. Proti koncu je opisana izdelava elementov ter končna montaža priprave. V zaključku pa so podani rezultati testiranja priprave in ideje za nadaljnji razvoj priprave. V

DEVELOPMENT OF JIG TABLE FOR WELDING THE SIDE PANELS OF THE TRACTOR TRAILER CONTAINER Key words: Jig table, tractor trailer container, welding, modelling, assembling UDK Classifications: 621.881.2-11:621.791(043.2) ABSTRACT The post-graduate thesis presents the development of jig table for welding the sides of tractor trailers. The reason for making jig table is too long process of assembling the container and the sides of the container are not equal. It is presented the modelling process of jig table and the key parameters that influence its final form. Jig table is based on the principle of modular construction, due to the possibility of subsequent modifications and finishing. Elements and assemblies are designed so that their production is cheap as possible, but still achieves the prescribed tolerance. Besides that it is taken into account the maximum safety, to avoid injuries while working. It is also made the strain and bending calculations to confirm the adequacy of jig table. Towards the end is described creation of elements and final assembly of jig table. In conclusion are given the test results of jig table and ideas for further development of jig table. VI

UPORABLJENI SIMBOLI E - modul elastičnosti ν - Poissonovo število F - sila W - odpornostni moment I - vztrajnostni moment σmaks - maksimalna napetost f - upogib Re - napetost tečenja Rm - natezna trdnost Ra - srednji aritmetični odstopek profila A - razteznost VII

UPORABLJENE KRATICE EDK- ZDK- TDK- DXF - CNC - MKE - Enoosna traktorska prikolica Dvoosna traktorska prikolica Tandem traktorska prikolica Drawing exchange Format Computer Numerical Control Metoda končnih elementov D. o. o. - Družba z omejeno odgovornostjo GmbH - MIG - MAG - Gesellschaft mit beschränkter Haftung Metal Inert Gas Metal Active Gas VIII

1 UVOD Živimo v času izjemno hitrega razvoja tehnologije, kar se odraža z močno konkurenco na trgu, posledično pa s padci ter vzponi podjetij. Za doseganje konkurenčnosti na trgu morajo izdelki dosegati čim boljšo kvaliteto ob čim nižji ceni. Za dosego tega moramo maksimalno optimizirati tehnološke postopke. S pomočjo vpenjalnih priprav lahko izboljšamo kvaliteto izdelka ter zmanjšamo čas delovnega postopka, kar privede do pocenitve in povečanja proizvodnje. Za izdelavo takih vpenjalnih priprav morajo konstruktorji sodelovati s proizvodnimi inženirji ter na osnovi skupnih izkušenj in dognanj skonstruirati vpenjalno pripravo, ki bo po gospodarnih in tehničnih predpisih najustreznejša. 1.1 Opis splošnega področja dela V magistrskem delu je zajet razvoj vrtilne vpenjalne priprave za varjenje stranic zaboja traktorske prikolice. Prikazan je proces modeliranja varilne vrtljive priprave s ključnimi parametri, ki določajo končno obliko priprave. Narejena je analiza vrtilne mize za zagotovitev nosilnosti ter varnosti priprave. Ključnega pomena je modularna zgradba priprave, ki mora biti prilagodljiva in zagotavljati možnost izboljšave. Zraven tega je potrebno zagotoviti tudi varnost pri delu, saj je varnost delavca ključnega pomena. 1.2 Opredelitev problema, ki je predmet dela Problem dela je delna odprava predmontaže zaboja, ki bi jo dosegli tako, da bi pri varjenju drugega nivoja stranic uporabili varilno pripravo. S pripravo bi le delno skrajšali čas predmontaže zaboja, saj prvi nivo zahteva dobro tesnjenje in tako otežuje varjenje v pripravi ter se zaradi tega mora variti na dejanski poziciji. Cilj celotnega projekta je izdelati vpenjalni varilni pripravi za stranice zaboja in stebre, da bi bili izdelani v celoti. Ti elementi bi se po varjenju pobarvali ter na končni montaži sestavili na zaboj. Zmanjšal bi se čas predmontaže in lahko bi poljubno zamenjali poviške 1

na zabojih, ker so trenutno na vsakem zaboju puše in tečaji na različnih pozicijah, zato stranica z enega zaboja na drugega ne ustreza. Cilj magistrske naloge je izdelava vpenjalne varilne priprave za varjenje stranic, ki bo omogočala hitro in varno varjenje stranice ter ponovljivost iz ene serije v drugo. 1.3 Kratek opis strukture celotnega dela V začetku dela je predstavljeno podjetje in kmetijski proizvodni program. Sledijo pomembni mejniki za konstruiranje vpenjalnih priprav, ki so zajeti v teoriji vpenjalnih priprav. Pred modeliranjem so podani ključni podatki za razumevanje problema magistrskega dela. V jedru je predstavljen glavni problem magistrske naloge - razvoj vpenjalne priprave za varjenje stranic zaboja traktorskih prikolic. Pred koncem je prikazana izdelava varilne vrtljive priprave s končno montažo, na koncu pa preizkus priprave z doseženimi rezultati ter morebitnimi spremembami. 2

2 PREDSTAVITEV PODJETJA FARMTECH D. O. O. 2.1 Splošno o podjetju Izdelovanje traktorskih prikolic v Ljutomeru poteka že več kot 50 let. Vse do leta 1995 je podjetje samostojno izdelovalo traktorske prikolice pod tedanjo znamko Tehnostroj. Leta 1997 je avstrijsko podjetje Heissenberger & Pretzler GmbH iz Gradca kupilo tedanji Tehnostroj, ki je bil v stečaju. Zaradi tega je postala prioritetna izdelava varjenih konstrukcij za kompostirne in drobilne stroje, ki jih je izdelovalo podjetje Heissenberger & Pretzler. Vseeno pa kmetijski program izdelave traktorskih prikolic ni zamrl. Leta 2006 se je podjetje zaradi boljše prepoznavnosti preimenovalo v Farmtech d. o. o. [2] Slika 2.1: Obrat 1 na Prešernovi ulici [2] Podjetje Farmtech d. o. o. izvaja dva proizvodna programa in sicer kmetijskega, ki se ukvarja z izdelavo traktorskih prikolic, ter okoljskega, kjer se izdelujejo varjene konstrukcije in montaža strojev kompostirne in drobilne tehnike. Zaradi tega sta v Ljutomeru dva proizvodna obrata. Obrat 1 je na Prešernovi ulici, kjer zraven varjenja, barvanja in montaže potekata še razrez ter strojna obdelava elementov ter sklopov. V obratu 2 na Industrijski ulici pa se izvaja varjenje, montaža ter barvanje strojev drobilne in kompostirne tehnike koncerna Komptech in večjih prikolic kmetijskega programa Farmtech. [2] 3

Slika 2.2: Obrat 2 na Industrijski ulici v Ljutomeru, zgrajen leta 2007 [2] 2.2 Kmetijski proizvodni program Proizvodnja kmetijske tehnike zajema izdelavo kmetijske mehanizacije od enoosnih, dvoosnih, triosnih, tandem, mulde, potisnih in univerzalnih traktorskih prikolic do trosilnikov organskih gnojil. Enoosne traktorske prikolice so namenjene za manjša transportna dela. So robustne, preproste za upravljanje, vsestransko uporabne na vseh podlagah, stabilne zaradi konstrukcije z nizkim težiščem ter imajo majhno težo. [3] 4

Slika 2.3: Enoosna prikolica EDK [3] Dvoosne prikolice so primerne za daljši in zahtevnejši transport ter nudijo maksimalno varnost in mirno vožnjo tudi pri ekstremnih pogojih dela. Široka paleta modelov z razponom volumna zaboja od 7 do 21 kubičnih metrov omogoča izbiro glede na uporabnost in zadovoljuje vse transportne potrebe malih in velikih kmetijskih gospodarstev. [3] Slika 2.4: Dvoosna prikolica ZDK [3] 5

Tandem prikolice so namenjene za uporabnike, ki stavijo na vsestransko uporabnost in prilagodljivost. Tandem podvozje skrbi za okretnost in prilagodljivost v najtežjih delovnih pogojih ter zagotavlja največjo možno stabilnost in varnost pri nakladanju, razkladanju in vožnji. Že tako veliko prostornino zaboja je možno še povečati in nadgraditi s hidravličnim odpiranjem zadnjih stranic. [3] Slika 2.5: Tandem prikolica TDK [3] 6

3 TEORIJA VPENJALNE PRIPRAVE Vpenjalne priprave in pribor obdelovalnega stroja imajo zelo široko področje uporabe v kovinski industriji. Omogočajo hitrejše in natančnejše delo ter predstavljajo pomembno vlogo pri avtomatizaciji delovnega postopka. Uvajanje vpenjalnih priprav v proizvodni proces pa pomeni povečanje in hkrati pocenitev proizvodnje. Vsaka industrijska proizvodnja uporablja vpenjalne priprave, saj so njihov sestavni del in se ne uporabljajo samo v množični proizvodnji, ampak tudi v maloserijski in posamični proizvodnji CNC. Pojmi, kot so fleksibilnost, natančnost, zanesljivost in druge karakteristike, ki jih dajejo vpenjalne priprave, pomenijo medsebojno produktivno povezanost. Pri uporabi tehnologij CNC, kjer se celotno delo upravlja s pomočjo računalnika, je zelo pomembna uporaba fleksibilnih avtomatskih vpenjalnih priprav, ki so eden izmed temeljev fleksibilne proizvodnje. Osnovne naloge vpenjalnih priprav so naslednje: izboljšanje in poenostavitev tehnološkega procesa, zmanjšanje stroškov proizvodnje zaradi hitrejše in enostavnejše izdelave, omogočanje zamenljivosti strojnih delov zaradi večje natančnosti in doseganje toleranc izdelka, varnost pri obdelavi izdelka. [1] Če hočemo zadovoljiti te osnovne zahteve, moramo v proizvodnem procesu uporabljati univerzalne ali namenske specialne vpenjalne priprave ter pripomočke. Pri uporabi univerzalnih vpenjalnih priprav kljub mnogim prednostim naletimo tudi na pomanjkljivosti. Prednosti univerzalnih vpenjalnih priprav: krajši roki za tehnološko pripravo novih proizvodov, krajšanje časa za izdelavo konstrukcijske dokumentacije in za izvedbo vpenjalnih priprav, možnost ponovne uporabe razpoložljivih izdelovalnih sredstev, uporaba modularno grajenih izdelovalnih vpenjalnih priprav, zmanjšanje obremenitve lastne proizvodnje, nižanje zagonskih stroškov pri osvajanju novih izdelkov. [1] Pomanjkljivosti univerzalnih vpenjalnih priprav: 7

manj varno pozicioniranje in vpenjanje obdelovanca in s tem zmanjšanje izdelovalne natančnosti, manjša možnost uporabe pri specifičnih obdelovancih. [1] 3.1 Koristnost uporabe vpenjalnih priprav Uporaba vpenjalnih priprav je namensko in ciljno orientirana. Koristnost lahko vidimo v več ciljih in se kaže v gospodarnem učinku uporabe vpenjalnih priprav. Drugi pomembnejši cilji so: cenejša proizvodnja, boljši delovni pogoji in zadovoljiva kvaliteta izdelka. Slika 3.1 prikazuje cilje, ki jih mora zagotavljati vsaka vpenjalna priprava v proizvodnem procesu. [1] Slika 3.1: Koristnost uporabe vpenjalnih priprav [1] 8

3.2 Delitev vpenjalnih priprav Vpenjalne priprave se lahko uporabljajo za različne namene. Lahko se uporabljajo kot izdelovalni pripomoček ali kot pomožni vpenjalni element pri vpenjanju rezilnega orodja v vreteno obdelovalnega stroja. Najpogosteje se uporabljajo kot pripomoček za merjenje in kontrolo končnega izdelka ter kot pomožne vpenjalne priprave. Delitev vpenjalnih priprav je odvisna od različnih kriterijev. Glede namembnosti vpenjalne priprave delimo po naslednjih kriterijih: konstrukcija vpenjalne priprave, način izdelave, uporabnost, količina istočasno vpetih obdelovancev. [1] Po zgoraj omenjenih kriterijih vpenjalne priprave razvrščamo v skupine: namenske ali specialne vpenjalne priprave, skupinske, standardne ali univerzalne vpenjalne priprave, sestavljive vpenjalne priprave, ki jih delimo na: o sestavljive vpenjalne priprave z utornim vpenjalnim sistemom, o sestavljive vpenjalne priprave s sistemom izvrtin za vpenjanje, o vpenjalne priprave s kombiniranim sistemom, modularne vpenjalne priprave, pomožne vpenjalne priprave. [1] 9

Slika 3.2: Osnovna delitev vpenjalnih priprav [1] Glede na vrsto obdelave pa vpenjalne priprave delimo še na: vrtalne vpenjalne priprave, frezalne vpenjalne priprave, stružilne vpenjalne priprave, brusilne vpenjalne priprave, vpenjalne priprave za spajanje, vpenjalne priprave za zarisovanje, vpenjalne priprave za termično obdelavo. [1] 10

3.3 Pravila pozicioniranja obdelovanca Najpomembnejša naloga vpenjalnih priprav je pozicioniranje in določanje lege obdelovancev ali orodij v enoličen položaj. Za zagotavljanje merske in oblikovne natančnosti izdelka morajo biti obdelovanci pravilno in natančno postavljeni ter pozicionirani. Določitev lege in pozicioniranje obdelovanca ter orodja v pravilen položaj mora biti hitro, zanesljivo, z določeno mero natančnosti in v vsakem primeru ponovljivo. Postopek, s katerim postavimo obdelovanec v vpenjalno pripravo, imenujemo določanje lege obdelovanca. [1] 11

Slika 3.3: Določitev funkcij vpenjanja [1] Določanje obdelovanca je definirano z naslednjim pravilom:»določanje je natančna lega obdelovanca ali več obdelovancev v vpenjalni pripravi ali delovni mizi obdelovalnega stroja, s katero lahko dosežemo pri obdelavi zadostno natančnost izdelka.«[1] 12

3.4 Vpenjanje obdelovanca Natančnost izdelave ni odvisna samo od pozicioniranja in postavljanja, temveč tudi od pravilnega vpenjanja obdelovanca. Vpenjalna priprava definira postavljanje in pozicioniranje obdelovanca. Če hočemo to lego zadržati skozi celotno obdelavo, moramo uporabiti ustrezno vpenjalno silo, ki jo zagotavljamo z vpenjalnimi elementi priprave. Ko poznamo delovne pogoje lahko potrebno vpenjalno silo izračunamo. Ta ne sme biti niti prevelika zaradi deformacije niti premajhna, ker se obdelovanec lahko premakne. Najpomembnejše zahteve vpenjanja so naslednje: Vpenjalna sila naj bo tako velika, da omogoča varno vpetje v vpenjalni pripravi pri celotnem ciklusu obdelave. Varno vpetje je zagotovljeno, če ne pride do premika obdelovanca ali orodja ter je vpliv elastične deformacije ali nestabilnosti zanemarljiv. Preveliki sili vpenjanja se izognemo z izbiro primerne vpenjalne površine in tako kompenziramo položajno ali oblikovno napako vpenjala. Uporabimo gibljiv prijemalni element, krogelni element ali elastični vpenjalni element. Odtis zaradi prevelike sile odpravimo z indirektnim vpetjem (podložna ploščica, mehki vpenjalni elementi). Glavna vpenjalna sila naj vedno deluje pravokotno na vpenjalno površino. Vpenjalni princip prilagajamo konkretnemu primeru, ker ni splošnega pravila. Elastični vpenjalni elementi dopuščajo tolerančna odstopanja izdelka. Smer vpenjanja naj bo nastavljiva (vpenjanje z vzvodjem). Omogočena naj bosta kratek hod vpenjanja in možnost nastavljanja vpenjalne sile. Pri ročnem vpenjanju ne smemo prekoračiti dopustne telesne obremenitve. [1] 3.5 Proces razvijanja vpenjalne priprave Razvoj vpenjalne priprave poteka po različnih postopkih konstruiranja. Potrebno je upoštevati različne zahteve pri uporabi vpenjalnih priprav, saj so te podvržene dinamičnim spremembam obdelovalnega procesa. 13

Vsaka konstrukcija je odvisna od razvojnega cilja. Zahteve, ki jih določimo s postavitvijo naloge, je možno izpolniti s konstrukcijsko rešitvijo. To so t. i. načelne konstrukcijske zahteve: sistemska primernost: konstrukcija vpenjalne priprave mora omogočati ustrezno funkcionalno ujemanje z drugimi komponentami sistema, funkcionalna primernost: konstrukcija vpenjalne priprave mora zagotoviti realizacijo njej dodeljenih nalog, izdelovalna primernost: konstrukcija mora biti izdelana z zadostno natančnostjo in čim ceneje, montažna primernost: zagotovljena mora biti najcenejša montaža vpenjalne priprave, varnostna primernost: v konstrukciji morajo biti upoštevane vse varnostne zahteve, primernost okolju: zadostiti mora vsem zahtevam varstva okolja (hrup, škodljive snovi), primernost za reciklažo: omogočeno mora biti okolju primerno odstranjevanje produktov ali recikliranje produktov, primernost za strežbo: uporaba mora biti enostavna in razumljiva, vse napačne možnosti morajo biti izključene, primernost za servisiranje in vzdrževanje: reden servis, planirano vzdrževanje, možnosti popravila in demontaže so prav tako osnovne zahteve za uporabo in delovanje vpenjalnih priprav. Konstruktor lahko poveča uporabnost vpenjalne priprave z dobro dostopnostjo do vseh mazalnih mest, s pravočasno zamenljivostjo obrabljenih delov, s preventivnim vzdrževanjem, stroškovna primernost: stroški konstrukcije vpenjalne priprave morajo biti ustrezni. [1] 3.6 Posamezne faze konstruiranja vpenjalne priprave Proces konstruiranja se začne s postavitvijo problema in konča z rešitvijo. Zahtevana je taka vpenjalna priprava, ki ustreza zahtevam delovanja, je stroškovno ugodna ter izdelana v razpoložljivem časovnem obdobju. Proces konstruiranja novih produktov razdelimo na štiri faze: 14

planiranje, koncipiranje (snovanje), skiciranje, izdelava. [1] Faza planiranja se začne pri analizi obdelovalnega procesa. Rezultat analize je zahteva po razvoju vpenjalne priprave za določen obdelovalni proces. Pri tem se analizirajo tehnične in gospodarske zahteve vpenjalnih priprav. Faza planiranja se zaključi s seznamom vseh konstrukcijskih zahtev v obliki kataloga zahtev. Dobimo shemo nalog, ki nam služijo za izhodišče za nadaljnji potek in so osnova za kasnejšo ocenitev in ovrednotenje konstrukcijskih rešitev. Faza koncipiranja se začne z iskanjem rešitvenih principov za vse funkcije vpenjanja po katalogu zahtev. Dobimo lahko več principov, ki ustrezajo zahtevam. Vse rešitve okarakteriziramo s prednostmi oz. slabostmi. Na osnovi ustreznih principov določenih funkcij vpenjanja sestavimo ugodne variante rešitev različic. Izmed vseh možnih variant izberemo tisto, ki je najbližje idealni rešitvi. Ko govorimo o procesu konstruiranja, imamo v mislih razvojni proces, pri katerem si sledita faza osnutka in faza izdelave. V praksi tako najdemo različne načine konstruiranja, ki ustrezajo konkretnim postavitvenim nalogam. Nova konstrukcija: je izdelava nove konstrukcijske rešitve, ki se ne navezuje na nobeno že predloženo konstrukcijo. Prilagodljiva konstrukcija: se navezuje na obstoječo konstrukcijsko rešitev, ki pa se na osnovi določenih pogojev pretvori v drugo konstrukcijo. Generalni rešitveni princip se pri tem ohrani, delne naloge pa se morajo ponovno rešiti (nove konstrukcije posameznih sklopov oz. podsklopov). Variantna konstrukcija: omogoča izdelavo cele vrste podobnih konstrukcij, pri katerih pri enakem osnovnem principu variirajo bistveni parametri (razvoj celotne serije). [1] 15

3.7 Montažna vpenjalna priprava Montažne vpenjalne priprave se uporabljajo predvsem za sestavljanje posameznih delov na montažni enoti ali za izgradnjo naprav s postopki kovičenja, lepljenja, lotanja, varjenja, iztiskanja itd. Pri montažnih pripravah za varjenje prihaja zaradi segrevanja in različnih ohlajevalnih hitrostih v sestavnih delih do krčenja in pojavijo se napetosti. S tem so ogroženi funkcija priprave in sestavni deli, kar privede do slabše natančnosti izdelave. Zaradi tega montažne priprave za varjenje delijo na pritrdilne, varilne in pritrdilno-varilne. V pritrdilnih pripravah se posamezni deli ali montažne enote nastavijo v pravilno lego in se samo pritrdijo. V posebnih primerih se napetostno ogroženi sestavni deli pred napnejo s pomočjo pritrdilnih elementov. S tem se prepreči pretrganje zvarnega spoja zaradi delovnih obremenitev. Segrevanje pri spajanju je lokalno omejeno, zaradi tega je krčenje zelo majhno in lahko napetosti zanemarimo. Pomembno je, da je priprava konstruirana tako, da imajo zvarjenci majhne raztezke in skrčke. Pri tem veljata dve pravili: manjše so napetosti v zvaru, večje je njegovo krčenje, manjše je dovoljeno krčenje, večje so napetosti v zvaru. [1] 16

4 ZABOJ TRAKTORSKE PRIKOLICE Za lažje razumevanje problema magistrskega dela bom najprej predstavil elemente zaboja traktorske prikolice ter njihovo izdelavo. Zaboj je po končnem varjenju sestavljen iz leve in desne vzdolžne stranice, zadnje stranice, sprednje stranice ter dveh stebrov. Ti sklopi so med seboj povezani z zapirali in sorniki. Na zadnji strani so zapirala Hestal privarjena na steber. Na sprednji stranici so zapirala privarjena na trak sprednje stranice. Ta zapirala vpnejo sornik zapirala in s tem fiksirajo zaboj. Vmesni nivo vzdolžnih stranic in zadnje stranice je med seboj povezan s pušo in tečajem, ki ju omejuje sornik. Sprednji nivo stranic je med seboj povezan s kvadratno cevjo; ta daje stabilnost sprednji stranici, ki je potrebna za sestavo celotnega zaboja. Slika 4.1: Elementi zaboja 17

4.1 Stranica traktorske prikolice Stranica je sestavljena iz odpreska, ki je kupljen element, in dveh stranskih trakov lastne proizvodnje. Te pozicije se zavarijo v varilni pripravi. Vsi ostali elementi stranice se zavarijo pozneje na linijskem varjenju celotnega zaboja. Ostali elementi vzdolžne in zadnje stranice so: tečaj ali puša (število je odvisno od dolžine stranice), sornik zapirala na vsaki stani (na zadnji stranici je upognjen sornik). Slika 4.2: Elementi stranice Pri sprednji stranici se razlikujeta stranska trakova, ki sta upognjena, tečaje, puše in sornike pa zamenjajo: zapiralo na vsaki strani, dve kvadratni cevi (za pozicioniranje na nižji nivo), lestev (po želji kupca). 18

Zaboj je po višini sestavljen po nivojih. Prvi nivo so stranice, ki so povezane s podom prikolice. Drugi in tretji nivo sestavljajo poviški. Najbolj pogoste so prikolice z enojnimi poviški, možna pa je tudi dodelava tretjega nivoja, seveda po želji stranke. 4.2 Postopek izdelave traktorske prikolice Kot sem opisal že pri poglavju Zaboj traktorske prikolice, je problem magistrskega dela potek izdelave zaboja. Trenutno izdelava prikolic poteka na linijskem varjenju. Začne se s sestavnim in končnim varjenjem spodnjega ogrodja v varilni pripravi. Na drugi liniji se hkrati vari zgornje ogrodje na varilni mizi. Medtem pa se privarijo trakovi stranice na odpresek v varilni pripravi. Ko so končana vsaj tri ogrodja, se začne montaža osi, vzmeti, jeklenih koles, jeklene vrvi, varjenje nosilca in konzole. Nadaljuje se z montažo zgornjega ogrodja na spodnjega ter privijanjem prekucnika. Sledi ravnanje poda, montiranje stebrov in sprednje stranice. S temi operacijami se začne varjenje zaboja. Predvsem pri montaži prvega nivoja je pomembna tesnost med podom ter stranico, ki je predpisana na 1,5 mm. Ko sta oba nivoja zavarjena, je potrebno še preizkusiti funkcionalnost odpiranja in zapiranja stranic. Po varjenju je potrebno celotno prikolico razmastiti ter oprati. Nato je treba razstaviti stranice in stebre ter kitati spodnje ogrodje na dogovorjenih mestih. Sledi temeljno barvanje vseh elementov in pozneje še končno barvanje. Ko so elementi posušeni, se zaboj sestavi nazaj in pripravi za končno kontrolo. Kontrolor po pregledu prikolice poda oceno o ustreznosti polizdelka. [8] 4.3 Trenutna varilna priprava Varilna priprava za varjenje trakov stranic na odpresek je zgrajena iz 150 mm debele pločevine, široka 1000 mm ter dolga 6000 mm. Celotna zgornja površina je strojno obdelana, da zagotavlja potrebno ravnost odpreska. Višina mize je 1000 mm in je nagnjena za 45. Na obeh straneh ima dva pločevinasta trakova, s katerimi se omeji dolžina stranice. Levi trak je fiksno pozicioniran, medtem ko je desni prestavljiv glede na tip stranice. Ker sta trakova za 2 mm odmaknjena od odpreska, so na mizi izdelani utori globine 2 mm za doseganje te mere. Na mizi je 25 različnih 19

utorov za vse možne tipe stranic, ki se izdelujejo. Široki so 20 mm, ker je potrebno upoštevati najdebelejši trak širine 15 mm in dodatek krčenja po varjenju 1 mm na vsako stran. Na vsaki strani mize je še pnevmatsko prijemalo, ki stisne odpresek k mizi, ga tako vpne in poravna. Slika 4.3: Trenutna varilna naprava za varjenje trakov na odpresek 4.4 Postopek varjenja stranice Pred varjenjem odpreska in trakov je potrebno določiti končno dolžino stranice. Omejilna trakova na mizi je potrebno nastaviti tako, da se h končni meri stranice doda 2 mm, saj se stranica po varjenju za toliko skrči. Ko je končna mera nastavljena, se na varilno mizo lahko postavi odpresek. Ta je obrnjen z robom odpreska navzdol. Rob se nasloni na spodnje omejilce in pozicionira odpresek. Odpresek se vpne na levi in desni strani s pnevmatskim prijemalom. Na mizo se postavijo še stranski trakovi stranice, ti se na spodnji strani poravnajo z odpreskom, v globino pa so zaradi utorov zamaknjeni za dva milimetra. Ko so elementi pozicionirani, se začne varjenje po celotni zgornji širini. Nato se delno zavarjena stranica izpne, se rotira za 180 in spet vpne v pripravo. Sledi še varjenje druge strani, po kateri je stranica dokončana. Po izpetju se pobrusijo navari in stranica je pripravljena za linijsko varjenje zaboja. [8] 20

5 RAZVOJ VPENJALNE PRIPRAVE 5.1 3D Direktno modeliranje Direktno modeliranje je programska rešitev, ki temelji na sistemu, zgrajenem na delu in montaži konstrukcij, vključuje celovito vodenje podatkov o izdelku in je ustvarjeno za potrebe strojnih inženirjev in oblikovalcev. Velja za najenostavnejše in fleksibilno oblikovanje modelov, še posebej ko imamo opravka s spremembo modela. Neposredno oblikovanje skrajša čas oblikovanja izdelkov, posledično pa hitrejšo lansiranje novega izdelka. Prednost tega modeliranja je kreiranje in spreminjanje neposredno na modelu. Idealno je za delo s kompleksnimi in velikimi sklopi. Ključne razlike od parametričnega modeliranja so: ni zgodovine modeliranja, geometrija modela je gospodar, ni relacije oče/sin, sinhroni parametri, ni modela element/sklop, sklop strukture preko struktur, urejanje je tipično neposredno, direktno in indirektno urejanje spremeni geometrijo, fleksibilno skiciranje, fleksibilni proces modeliranja, namen izdelka je definiran po potrebi. [4] 5.2 Planiranje V prvi fazi razvoja vpenjalne priprave je bilo potrebno analizirati obdelovalni proces. V poglavju Postopek varjenja stranic sem na kratko opisal trenutni postopek v proizvodnji. Za novo vpenjalno pripravo bo postopek nadgrajen z dodatnim varjenjem sornikov zapirala in tečajev. Ker je priprava namenjena samo varjenju sklopa, morajo biti mesta varjenja dobro dostopna. 21

Najprej je bilo potrebno analizirati vse variante stranic in njihove parametre. Ker je veliko različnih stranic, sem si pomagal z urejevalnikom tabel. Parametra, ki sta pomembna za vpenjalno pripravo, sta dolžina in višina stranice. Po urejanju sem dobil 35 različnih dolžin stranic, ki so prikazane v tabeli 5.1. Višina stranic je standardizirana, možne izvedbe so 400 mm, 500 mm, 600 mm in 800 mm. Ti podatki so potrebni za določitev velikosti vpenjalne mize, da bo možno vpeti vse variante stranic. Največja možna stranica je tako dolga 5225 mm in visoka 800 mm ter določa minimalno velikost vpenjalne mize. Tabela 5.1: Tabela z vsemi različnimi dolžinami stranic Skupno število Šifra stranice 22 Dolžina stranice [mm] širina traku [mm] 1 16483800 1598 5 2 16743830 1739 8 3 16743750 1755 4 4 16483810 1798 5 5 16725090 1979 8 6 16725080 1991 5 7 16372810 2061 5 8 16481590 2149 8 9 16467440 2161 5 10 16737610 2201 5 11 16701070 2266 15 12 16487920 2289 15 13 16708380 2301 5 14 16455460 2313 5 15 16744830 2367 15 16 16737500 2389 15 17 16716530 2403 5 18 16460790 2413 5 19 16713940 2541 15 20 16392521 2728 5 21 16743820 2969 8 22 16743740 3050 8 23 16400760 3128 5 24 16402450 3230 5 25 16452320 3328 10 26 16718230 3469 8

27 16486350 3576 15 28 16408920 3630 5 29 16439130 3728 10 30 16419560 3829 5 31 16706480 4129 8 32 16725040 4489 15 33 16388810 4528 5 34 16493310 4939 15 35 16415660 5225 15 5.3 Koncipiranje V drugi fazi razvoja je bilo potrebno določiti funkcije vpenjanja. Pri tem koraku sem izhajal iz obstoječe priprave, saj je princip preizkušen v praksi in zadovoljiv. Stranico je v prvi fazi potrebno položiti na vodoravno površino. Omejiti je treba dolžino na vsakem koncu pri traku, pozicionirati na spodnji rob odpreska ter z zgornje strani vpeti na vodoravno površino. Pri omejitvi trakov je pomembno, da je omejilni element vsaj tako dolg kot trak, da se trak nasloni na njega. Odpresek je lahko pozicioniran na spodnji rob samo na dveh mestih, da ni preveč krat pozicioniran. Pri vpetju odpreska je pomembna sila vpetja, da ga ne deformiramo s premočnim vpetjem ter da ne pride do premaknitve pri premajhni sili vpetja. Upoštevati je potrebno tudi težo stranice, ki pri največji stranici znaša 130 kg. Slika 5.1: Prikaz vpetja odpreska na ravno površino 23

Ko sem imel zastavljene pogoje vpetja, sem definiral obliko mize. Izhodišče je bila predhodna priprava, ki jo je bilo potrebno izboljšati. Največja pomanjkljivost pri predhodni pripravi je bilo enostransko varjenje traku, saj morata delavca ročno obračati stranico, da jo lahko zavarita na obeh straneh. Zaradi tega je nastala ideja, da bi bila miza rotacijska in bi lahko stranico poljubno rotirali okrog svoje osi. Da se doseže ta pogoj, mora biti stranica obdana z okvirjem mize iz stranskih smeri, ne pa od spodaj ali od zgoraj. Potrebno je bilo izbrati ustrezen profil cevi za okvir mize, ki bo glede na velikost največje stranice moral biti dolg vsaj 5250 mm in širok 800 mm. Pri izbiri profila sem upošteval naslednja dejstva: Okvir mize bo obremenjen s težo stranice (največ 130 kg) ter elementov, ki bodo zagotavljali vpetje stranice, njihova teža bo znana na koncu modeliranja. Okvir mora imeti čim manjši poves zaradi zagotavljanja ravne površine. Oblika profila mora omogočati povezovanje z nadaljnjimi elementi priprave. Na izbiro sem imel celo paleto različnih profilov, vendar sem zaradi prej naštetih kriterijev zmanjšal seznam. Razlog je bil v nadaljnji gradnji elementov; da bi lahko naredil prilagodljivo pripravo, sem potreboval vodila, po katerih bom prestavljal elemente za vpetje stranice. Tako sem se odločil, da bom izbral kvadratni profil cevi, ki omogoča nadaljnjo gradnjo elementov iz vseh strani. Pred začetkom konstruiranja sem določil še potrebno velikost profila ter naredil preračun maksimalne napetosti in upogiba profila. Glede na dolžino in obremenitev profila sem izbral debelostenski kvadratni profil 100 mm x 100 mm x 8 mm. Parametri preračuna so naslednji: dolžina med podporama, l = 6000 mm, leva podpora nepomična, desna pomična, obremenitvena sila, F = 2000 N, vztrajnostni moment za profil, =365,9 10, odpornostni moment za profil, =73,19 10. 24

Slika 5.2: Prikaz obremenitve profila Največji upogibni moment : = = Največja napetost (e1 = e2): =3 10 (5.1) = =, =40,99 (5.2) Upogib na sredini nosilca: = = ( ), /, =1,17 (5.3) 5.4 Konstruiranje Po prvih dveh fazah, v katerih so bili določeni zahtevani parametri, se je začel razvoj vpenjalne priprave. Pri konstruiranju sem izhajal iz prej naštetih konstrukcijskih zahtev, posebno pozornost pa sem posvetil modularni zgradbi, saj je projekt kompleksen in zaradi tega mora biti priprava čim bolj prilagodljiva. 25

5.4.1 Okvir vrtljive mize Za okvir mize sem izbral že prej omenjene kvadratne cevi S355J2H 100 mm x 100 mm x 8 mm. Končna dimenzija mize pa znaša 6000 mm x 1200 mm. Cevi sem na vsakem koncu odrezal pod kotom 45, da bodo zavarjene po diagonali. Zgradba okvirja okrog stranice je prikazana na sliki 5.3. Slika 5.3: Okvir vrtljive mize iz kvadratnih cevi 5.4.2 Nased ter vodilo V nadaljevanju je bilo potrebno zagotoviti vodoravno površino na katero se bo položila stranica. Ta korak je bil problematičen, predvsem zaradi zagotavljanja ravnosti površine. Potrebno je bilo razmišljati v smeri izdelave nadaljnjih komponent in ustreznosti priprave, to pomeni potreben prostor za varjenje. Izhajal sem iz konstrukcije okvirja, potrebno je bilo povezati obe daljši kvadratni cevi z veznikom, na katerem bo slonela stranica. Prvotna zamisel je bila, da bi bil veznik izdelan v celoti iz enega sklopa, vendar zaradi potrebne strojne obdelave, takega sklopa ne bi bilo mogoče obdelati. Tako je nastal sklop, na katerem sloni stranica, imenovan nased, ter na vsaki strani vodilo, ki povezuje nased z okvirjem mize. Nased in vodilo sem med seboj povezal z vijaki M16 ter pozicionirnimi čepi Ø16 mm h12 zaradi zagotavljanja mer. 26

Slika 5.4: Nased ter vodili 5.4.3 Zagotavljanje vodoravne površine Sledila je povezava okvirja z vodili. Pomembno je bilo zagotoviti ravnost zgornje površine okvirja, na katero se bo naslonilo vodilo. Da bi dosegel čim bolj ravno površino, sem se odločil, da bom na cev mize dodal pločevinast trak 80 mm x 20 mm, ki bo strojno obdelan in bo zagotavljal ravnost površine. Enako je pri vodilu; ploskev, ki sloni na traku, mora biti strojno obdelana. Zaradi velike dolžine vzdolžnih cevi sem dodal še dve prečni cevi za ojačenje konstrukcije mize. Ker sem zraven ravnosti potreboval tudi točnost vodila zaradi končne mere stranice, sem potreboval še omejitev s čepom. To sem naredil tako, da sem na zunanji strani cevi dodal še en pločevinast trak 80 mm x 20 mm ter dodatno ploščico pri vodilih. Tako so vodila z okvirjem mize na zgornji strani povezana z vijaki M16, na straneh pa so omejena s čepi Ø16 mm h12. Pri tem je nastala težava, kakšna naj bo razdalja med luknjami, da bodo lahko vpete vse stranice. Odločil sem se, da bom to težavo uredil na koncu, ko bom imel zmodelirane vse elemente priprave. 27

Slika 5.5: Vodoravna površina, na kateri sloni stranica 5.4.4 Nosilec omejilnega elementa V tej fazi je bila priprava zmodelirana tako daleč, da je bila zagotovljena vodoravna površina, na katero se položi stranica. Potrebno je bilo še zagotoviti stranske omejilne elemente, omejilne elemente na spodnji rob odpreska ter vpetje odpreska na zgornji strani. Nadaljeval sem s stranskimi omejilnimi elementi, ki morajo nositi trak odpreska ter zagotavljati potrebno dolžino stranice. Na izbiro sta bili dve možnosti gradnje omejilnega elementa, ali iz mize okvirja, ali iz naseda. Poiskal sem ključne parametre, ki so pomembni za izgradnjo omejilnega elementa: omejilni element mora biti zgrajen tako, da bo zagotavljal ustrezen prostor za varjenje traku, trak mora biti omejen po celotni površini, trak mora biti 2 mm globlje kot odpresek, prejšnji pogoj je lahko zagotovljen le, če izhajamo iz odpreska, saj je ta lahko upognjen, omejilni element mora biti prestavljiv zaradi nastavitve dolžine stranice (skrčki pri varjenju). Zaradi zahteve, da je potrebno izhajati iz odpreska stranice, sem se odločil, da bo omejilni element zgrajen iz naseda. Najprej sem zmodeliral ploščo, ki se privije na nosilec. Plošča je ožja 28

od plošče naseda, ker je plošča naseda strojno obdelana, da zagotavlja potrebno ravnost. Dodal sem potreben prostor za rob odpreska ter hkrati povišal zadnji del plošče za omejitev odpreska na spodnji rob. Ti dve plošči sem povezal z vijaki M16 ter čepi Ø16 mm h12, ki zagotavljajo potrebno točnost. Zaradi boljše ravnosti površin, ki se stikata med seboj, je potrebno površini strojno obdelati. Na nased sem dodal dodatno pločevino, plošča omejilnega elementa pa je zaradi tega narejena iz debelejše pločevine. Najpomembnejši parameter je bil, kako zagotoviti prostor za varjenje. Tako sem ploščo, ki se privije na nased, povezal z rebri, ki nosijo omejilni element. Rebra so dolga približno 200 mm, kolikor je potreben prostor za varjenje. Sprva sem hotel izdelati omejilni element v enem sklopu, ampak je zaradi prestavljivosti omejilnega elementa nastal problem pri zagotavljanju slednjega. Zato sem se odločil, da bom najprej izdelal nosilec omejilnega elementa ter pozneje sam omejilni element, ki bo prestavljiv po nosilcu. Nosilcu sem zaradi poznejše obdelave dodal še prečno rebro, ki preprečuje vibracije pri obdelavi. Potrebno je bilo še zagotoviti 2 mm utor za trak, da je zamaknjen od odpreska. Odločil sem se, da bo rebro imelo obdelano površino za naslon omejilnega elementa ter nižje obdelano površino za naslon traku, ki bo seveda 2 mm nižje od lege odpreska. Slika 5.6: Nosilec omejilnega elementa 29

5.4.5 Omejilni element Pri modeliranju nosilca je bila pomembna prestavljivost ter dolžina, da pokrije celoten trak odpreska. Za lažje pozicioniranje traku sem se odločil uporabiti magnete, ki bodo fiksirali trak k omejilnemu elementu, s čimer bo lažje nastavljanje traku pri varjenju. Omejilni element je sestavljen iz: dveh reber, ki povezujeta sklop z nosilcem, glavnega traku, ki omejuje trak odpreska, dveh ploščič, ki služita za držanje magneta. Slika 5.7: Omejilni element traku 5.4.6 Zapiralo Sledilo je modeliranje zgornjega vpetja odpreska, sklop sem poimenoval zapiralo. Odločil sem se, da bo zapiralo slonelo na vodilih, saj je najenostavneje in najuporabnejše. Tako sem na vodilih naredil majhna ušesa z luknjami, na katera se vpne zapiralo. Zapirala pa sem sestavil iz dveh daljših trakov, ki sta povezana z rebri ter na vsaki strani vpeta na vodila. Uporabil sem sornike Ø18 mm, ki povezujejo vodilo in zapiralo. Na eni strani sem jih fiksiral z zatikalom, na drugi strani pa izdelal blokado, tako da sornik samo zasučemo pred vstavljanjem, blokada pa preprečuje poznejše izpadanje. Ta princip sem uporabil zaradi hitrejšega odpiranja zapirala, ki bo v praksi zelo pomemben. Dodal sem še ročici, da bo zapiralo lažje odpirati. 30

Slika 5.8: Zapiralo 5.4.7 Elementi vpenjalnega sistema Naslednja faza je bila kreiranje vpenjalnega sistema. Potrebno je bilo poiskati ustrezno vpenjalo. Vpenjalo in njegove karakteristike so opisani v poglavju Kupljeni elementi. Vpenjalo sem izbral pri našem stalnem dobavitelju Destaco. Iz kataloga sem izbral najustreznejše vpenjalo glede na moč vpenjanja in vgraditev v samo zapiralo ter ceno. Glede na trenutno pripravo sem se odločil, da bodo potrebna tri vpenjala na vsakem zapiralu, da bo odpresek v celoti primerno vpet. Potrebno je bilo še izdelati elemente, s katerimi bo vpenjalo pritrjeno na zapiralo. Izbral sem sistem, kjer bo mogoče prestavljanje vpenjal glede na višino odpreska. Kot sem že omenil, imamo štiri različne višine odpreskov. Izdelal sem dve ploščici, vsako na eni strani zapirala. Obe ploščici sem povezal z vijaki, v zgornjo ploščico pa dodal navoj za privitje vpenjala. Na spodnji ploščici sem dodal potreben prostor za iztek vpenjala. V katalogu sem poiskal še vpenjalno vreteno, ki se pritrdi na odpresek. Ker sta bila oba elementa preveč oddaljena, sem izdelal še povezovalni element, ki zagotavlja potrebno višino vpenjala. Ti trije elementi so med seboj priviti, kar je pomembno pri nastavljanju višine celotnega vpenjala, da zagotovimo ustrezno silo vpetja. 31

Slika 5.9: Elementi vpenjalnega sistema 5.4.8 Sklop za vpetje tečaja Po modeliranju elementov za vpetje odpreska in trakov sem moral zagotoviti še pravilno vpetje tečaja stranice. Nastal je problem, kako pravilno vpeti tečaj, da zagotovimo ustrezno pozicijo na stranici. Potrebno je bilo zagotoviti postavitev v vseh treh dimenzijah. Zaradi različnih postavitev tečajev na odpreskih, izhaja sklop za vpetje tečaja iz mize okvirja ter omogoča prestavljanje tečaja po višini in dolžini odpreska. Elemente, ki so povezani z mizo okvirja, sem pustil enake kot pri vodilih, saj njihova geometrija ustreza nadaljnjim zahtevam. Spremenil sem le stranska veznika, saj na njih niso potrebne luknje za zapiralo in nased, temveč le luknja, ki pozicionira sornik. Ta sornik pa povezuje sklop, ki nosi tečaj. Sklop je širok le 1 mm manj kot tečaj in predstavlja obraten del, torej pušo, s katero se pozneje poveže tečaj. Tečaj se na koncu vpne s sornikom, ki ima majhno odstopanje z luknjo tečaja, da je končna pozicija tečaja čim bolj točna. 32

Slika 5.10: Sklop za vpetje tečaja 5.4.9 Določitev položaja izvrtin Ko sem zmodeliral vse potrebne sklope za vpetje stranice, sem moral dokončati še detajle. Najprej sem izbral razdaljo med luknjami na varilni mizi. Vplivala sta dva dejavnika: dolžina stranice in položaj tečajev. Da bi lahko zagotovil katerokoli pozicijo tečaja na stranici, moram upoštevati, da se izključujeta širina vodila in širina med luknjami na mizi. Torej, če lahko prestavljam sklop držala tečaja za 200 mm, so lahko luknje na mizi med seboj oddaljene največ 200 mm, da zagotovimo vse mere. Ker sem imel vodila že zmodelirana in je njihova razdalja dosegala 120 mm, sem zaradi lažjega določanja razdalje luknje na mizi pozicioniral na 100 mm narazen. Tako so navojne in pozicionirne luknje med seboj oddaljene po 100 mm ter prečno postavljene v linijo. Na sliki 5.11 je prikazana varilna miza z luknjami in obdelanimi trakovi. Obdelane površine so prikazane rumeno, pozicionirne luknje zeleno in navojne luknje z rdečo barvo. 33

Slika 5.11: Okvir mize z luknjami za vodila 5.4.10 Elementi za vrtenje Na koncu je varilna miza potrebovala še elemente za vrtenje. Glavni element za vrtenje je seveda os na vsaki strani okvirja, ki mora biti v težišču priprave, da je za vrtenje potrebna najmanjša sila. Pred določitvijo težišča sem zmodeliral še elemente, ki so potrebni za vrtenje. Za os sem vzel okroglo cev s premerom 114 mm, ki je postružena na 110 mm. To je zaradi kvalitetnejše površine, da je manj trenja pri vrtenju in je potrebna manjša sila za vrtenje. Ker je os bilo potrebno pritrditi na okvir mize, sem naredil še podporna rebra. Ta zagotavljajo potrebno podporo cevi, da lahko nosi celotno pripravo. Izdelal sem štiri rebra, ki obdajajo cev z vsake strani. Ta so povezana z vrtilnim elementom, ki služi kot opora rebrom ter kot blokada vrtenja. Notranje rebro, ki v celoti leži na okvirju, ima še dodatno luknjo na vrhu, ki služi za vpetje mize pri transportu. Vrtilni element je pritrjen na cev in ima luknje, skozi katere sornik blokira mizo, da se ne vrti. Luknje so pozicionirane tako, da se miza lahko rotira za 22,5 iz izhodiščne lege. Za lažje vrtenje mize sem izdelal še vrtilni obroč. Premer cevi je 30 mm in je pritrjena na vrtilni element s štirimi povezovalnimi ploščicami. Premer obroča znaša 900 mm, kar omogoča lažje in hitrejše vrtenje mize. 34

Slika 5.12: Vrtilni element z obročem 5.4.11 Določitev težišča in zaključek modeliranja Da bi bilo rotiranje mize čim lažje, sem moral določiti težišče celotne priprave z vpeto stranico. Težišče sem določil v programu Co Create in sicer v dveh dimenzijah X in Y, saj tretja dimenzija Z ne vpliva na silo vrtenja. Upoštevati je bilo potrebno vse elemente priprave, vključno s stranico. Ker stranice po velikosti odstopajo, sem vzel največjo in najmanjšo ter primerjal rezultate. Težišče je v obeh primerih v smeri Y odstopalo le za 1 mm, kar je zanemarljivo. V smeri X je odstopalo za 6 mm. Zaradi tega sem težišče v smeri Y pustil na tej razdalji, medtem ko sem v smeri X vzel sredino med najtežjo in najlažjo stranico, saj so ostala težišča med tema dvema razdaljama. Na sliki 5.13 je prikazano težišče celotne priprave z vpeto stranico. 35

Slika 5.13: Določitev težišča Kot zadnje sem varilno pripravo opremil še z vijačno robo ter podporami, ki jih že imamo v proizvodnji ter se bodo uporabile za preizkušanje priprave. Vijačno robo sem dodal zaradi lažje in hitrejše montaže, saj bo delavec že vnaprej lahko pripravil vijačno robo. Ko sem sestavil celoten model priprave, sem preveril še morebitne kolizije v modelu. Kolizija nastane takrat, ko sta dva elementa prekrita ali drug v drugem, kar praktično seveda ni mogoče. S to funkcijo torej preprečimo morebitne napake konstruktorja, ki jih lahko hitro spregleda pri samem modeliranju. Model je prestal test brez kolizij in s tem potrdil, da je vse pripravljeno za izdelavo priprave. 36

Slika 5.14: Končni model varilne vrtljive priprave 5.5 Deformacijska in napetostna analiza varilne mize V programu Co Create sem po modeliranju varilne priprave naredil še napetostno analizo nosilnega sklopa priprave varilne vrtljive mize. Analizo sem želel čim bolj približati realnim pogojem, ki bodo pri varjenju v proizvodnji. Program ima poseben modul za napetostno analizo imenovan Metoda končnih elementov (ang. Finite Element Analysis). Za izvedbo analize sem moral poskrbeti, da so elementi med seboj povezani, da jih pozneje lahko združiš kot en skupen sklop. Zraven tega sem določil še površine, kjer bo delovala sila obremenitve, ter površini, kjer bo miza vpeta. Analizo sem pričel s kreiranjem postopka imenovanega»lastfall«. Določil sem element, na katerem bo potekala analiza, izbral ime postopka in definiral, da bo analiza linearna statična. V nadaljevanju sem definiral material za vse elemente. Ker je miza iz enakega materiala, sem vse elemente definiral kot konstrukcijsko jeklo. Modul elastičnosti (E) konstrukcijskega jekla je podan z 2,1 MPa ter Poissonovo število (ν) z vrednostjo 0,3. Ker program lahko izvaja analizo le na povezanih elementih, sem moral vse stične površine elementov povezati ter jih tako definirati kot zavarjene. Sledilo je vpetje mize. Ker nosilna cev mize leži v cevi podpore, je nosilen samo spodnji del cevi. Tako sem vpel spodnji del cevi na enako 37

dolžino, kot bo ležala na podpori (250 mm), ter jo na eni stran fiksno vpel v vseh smereh, medtem ko je na drugi strani V smer prosta. V nadaljevanju sem kreiral obremenitev na površino. Obremenjene površine sem določil že predhodno, tako da sem jih v tem koraku le izbral. Določil sem jih glede na lego vodil pri vpetju stranice, medtem ko je velikost enaka ploskvi vodila 200 mm x 80 mm. Določil sem šest enakih površin na trakovih mize in jih obremenil z različnimi silami. Obremenitev sem definiral na zgornji trak mize tako, da deluje pravokotno na njegovo površino. Odločil sem se, da bom analizo naredil pri treh različnih obremenitvah. Prvič v dejanskem stanju, torej je sila delovanja enaka masi nosilcev stranice ter masi najtežje stranice. Masa enega nosilca je 65 kg, masa najtežje stranice je 130 kg. Skupna masa je tako 325 kg, za napetostno analizo sem za lažje določanje vzel 300 kg. Razdelil sem jo na šest enakih delov; ker je sila delovanja pravokotna na ploskev, sem vsako ploskev obremenil s silo 500 N. Za ostala dva primera sem dodal varnostni koeficient ter tako povečal silo delovanja. Varnostna koeficienta sem izbral 2 in 4. Slika 5.15: Vpetje mize in obremenitev Pri mreženju elementov sem upošteval dejstvo, da je sklop velik in za analizo ne potrebujem majhnih elementov. Tako sem za mrežo izbral 20 mm kvadratke in s tem skrajšal čas simulacije. Po mreženju sem preveril, če program zazna kake nepravilnosti in nato naredil simulacijo. V tabeli 5.2 so prikazani rezultati vseh treh simulacij. 38

Slika 5.16: Prikaz napetosti Slika 5.17: Prikaz povesa mize 39

Varnostni koeficient Tabela 5.2: Rezultati MKE metode Obremenitev [N] Maksimalna napetost [Mpa] Maksimalen poves [mm] 1 6 x 500 49 1,5 2 6 x 1000 100 3 4 6 x 2000 195 6,1 Dopustna napetost za material S355J2G3 je 180-210 MPa. To pomeni, da bo konstrukcija pri obremenitvi 12000 N še vedno v območju elastičnih deformacij. Torej bi lahko predpostavili, da je konstrukcija pri obremenitvi z varnostnim faktorjem 4 še v območju dopustne napetosti in ustreza varnostnim kriterijem. Večji problem bi lahko nastal zaradi povesa mize, saj je ta v sredini mize 1,5 mm. Če bo ta v praksi še višji, bomo pripravo prilagodili glede na zahtevano natančnost, da bo ravnost površine, na kateri sloni stranica, v predpisanem merilu 1 mm. 40

6 IZDELAVA VARILNE VRTLJIVE PRIPRAVE 6.1 Izdelava tehniške dokumentacije Po končanem modeliranju je bilo potrebno izdelati delavniške risbe za elemente, ki bodo izdelani v proizvodnji. Risbe sem razdelil na risbe sklopov in risbe detajlov. Začel sem z detajli, saj se ti najprej izdelajo in pozneje sestavijo v sklop. Pri izdelavi delavniških risb sem že imel prednastavljen format in glavo risbe. Ključni parametri, ki sem jih moral vnesti v glavo, so bili: šifra risbe, ime risbe, masa elementa, material, iz katerega se izdela element. Večino detajlov se je lasersko izrezalo. Pri teh risbah je bilo potrebno kotirati le gabarite elementa ter na koncu izvleči obliko, ki se bo lasersko izrezala. Izvlečeno obliko elementa sem pretvoril v DXF format, da se je pozneje lahko izdelal program za laserski izrez. Pri risbah kvadratnih profilov je bilo potrebno določiti dimenzije profila, njegovo dolžino ter kot rezanja. Risbe sornikov so potrebovale ustrezno toleranco, da pri sestavljanju ne bi prišlo do prevelikih odstopanj. Odločil sem se, da bom izbral ohlapen ujem, saj bo vodila potrebno prestavljati, in ohlapen ujem še omogoča ročno prestavljanje. Na podlagi prednostnih ujemov v strojniškem priročniku sem izbral ujem H12/h12. Toleranco za sornike sem določil na zgornjo mejo 0 mm in spodnjo -0,18 mm, torej toleranco h12. Zraven toleranc sem označil tudi radije, ki jih naredi orodje pri obdelavi, ter potrebna posnetja. Primer delavniške risbe elementa je podan v prilogi 1. Pri sklopnih risbah so se stvari deloma zakomplicirale. Zaradi varjenja in poznejše strojne obdelave sem se odločil, da bom naredil dve risbi za en sklop. Najprej sem izdelal risbe za varjenje. Pri tej risbi sem uporabil elemente, ki še niso obdelani, torej brez lukenj in z dodatki na mestih, kjer se rezkajo. Kotiral sem vse pomembne mere. Večino sklopov sem zmodeliral na principu»štek«sistema. To je sistem, ko elemente preprosto sestavimo skupaj in na koncu zavarimo. Prostor med elementi je le 1 mm, tako da varilcu ni potrebno paziti na končne mere, saj so te pogojene s tem sistemom. Na risbah sem označil tudi vare, če se kje ne sme variti, ali pa če je var prekinjen. 41

Dodal sem 3D pogled celotnega sklopa zaradi lažje predstave, kje je potrebno katero pozicijo variti. Vsak element sem tudi označil s številko, zraven nje pa program avtomatsko določi šifro detajla za boljšo preglednost. Za vsak sklop sem izdelal kosovnico, ki vključuje ime elementa, šifro elementa, količino elementov in maso elementa. Delavniška risba za varjenje naseda je prikazana v prilogi 2. Risbe za strojno obdelavo so zahtevale največjo koncentracijo, saj je bilo potrebno določiti končne mere s tolerancami. Izhajal sem iz robov sklopa, kjer sem pustil odprte mere, kar daje večjo svobodo delavcu na stroju. Medsebojne razdalje izvrtin in obdelanih površin sem omejil na ±0,2 mm. Izvrtine sem omejil na zgornjo mejo +0,18 mm ter spodnjo 0 mm, torej toleranco H12; kvaliteto obdelane površine pa na hrapavost Ra 12,5. Označil sem tudi navojne izvrtine ter dodal končno 3D obliko sklopa. Delavniška risba za strojno obdelavo naseda je prikazana v prilogi 3. 6.2 Izdelava kosovnice Po končanih delavniških risbah sem naredil še kosovnico celotne priprave. Elemente sem razdelil v dve tabeli zaradi lažjega vnosa v informacijski sistem SAP. V prvi so elementi, ki se izdelajo v proizvodnji in je za njih potrebno kreirati šifre v sistemu SAP. V drugi tabeli so kupljeni elementi ter vijačna roba. Za kupljene elemente skrbi nabava, medtem ko je vijačna roba v proizvodnji, saj imamo uveden sistem Kan ban. Kosovnico sem opremil z naslednjimi podatki: številka pozicije elementa na delavniški risbi, šifra elementa, naziv elementa, količina elementov v sklopu, masa posameznega elementa. Kosovnica varilne vrtljive priprave vključuje vse elemente, ki bodo potrebni za končno montažo priprave. Pomembna je za končno kontroliranje elementov v skladišču. Kosovnico varilne vrtljive priprave najdemo v prilogi 4. 42

6.3 Kupljeni elementi Zraven elementov, ki so izdelani v podjetju, je priprava sestavljena tudi iz kupljenih elementov. Te elemente sem izbral iz katalogov naših stalnih dobaviteljev, saj so njihove kvalitete preizkušene in zadovoljive. Najprej sem potreboval magnet za držanje traku. Glede na težo traku od 1 kg do 5 kg sem v katalogu BTS našel magnete, ki privlačijo s silo 50 N in so odporni na temperaturo. Odporni morajo biti zaradi varjenja traku, saj se pri varjenju pojavijo visoke temperature in bi se navaden magnet raztopil. Magnet ima premer 28,6 mm in je visok 8,5 mm. Ta dva parametra sta pomembna za izdelavo nosilca, da lahko magnet pravilno pozicioniramo v pripravo. V sredini magneta je luknja premera 4,8 mm, da se magnet lahko privije na nosilec. [6] Slika 6.1: Izbira magneta za držanje traku [6] V nadaljevanju sem potreboval še elemente za vpetje odpreska. Te sem našel v katalogu proizvajalca Destaco. Izbral sem ročno vpenjalo, ki se privije v izvrtino in deluje ravno skozi njo. To vpenjalo ustreza zaradi najenostavnejše vgradnje v zapiralo. Glede na najtežjo stranico, ki tehta 130 kg, sem izbral vpenjalo z oznako 604-MM in razmerjem vpenjanja 45 : 1. Maksimalna sila vpetja je 1330 N. Pri tem moramo upoštevati, da bo stranica vpeta najmanj šest krat, pri daljših stranicah devet krat. Torej je skupna sila vpetja mnogo višja od teže stranice in je varnostni koeficient vsaj 6. [5] 43

Slika 6.2: Vpenjalo 604-MM [5] Zraven vpenjala sem potreboval tudi držalo, ki je sestavljeno iz nepremičnega vretena ter rotirajočega podstavka. Podstavek mora biti rotirajoč zaradi vpetja, da ne poškoduje odpreska. Oznaka držala je 210206-M in ima 71 mm dolg navoj M10. Držalo je dolgo 84 mm, spodnji podstavek ima premer 20 mm in kot zasuka 30. [5] Slika 6.3: Držalo 210206-M [5] 44

6.4 Kreiranje novega materiala V podjetju smo v začetku leta 2014 zamenjali informacijski sistem. Tako smo iz starega sistema Largo prešli v nov informacijski sistem SAP. Nov sistem ima kar nekaj prednosti pred starim, vendar zahteva veliko večjo doslednost pri vnašanju podatkov. Informacijski sistem SAP deluje na transakcijah, in za odpiranje novih šifer je potrebno odpreti transakcijo MM01. Transakcija se imenuje Kreiranje materiala in z odprtjem nove šifre je potrebno definirati parametre elementa. Ti parametri so pomembni za poznejšo izdelavo elementa v proizvodnji, najbolj pa za planiranje proizvodnje. Po odprtju transakcije se pokaže okno, ki je prikazano na sliki 6.4. Izpolniti je potrebno šifro materiala, v našem primeru šifro elementa z delavniške risbe. Pri polju Panoga je potrebno določiti, pod katero panogo element spada, torej strojništvo. Sledi določitev vrste materiala. Tukaj izbiramo med ROH materiali in HALB proizvodi. Kot je že iz imen razvidno, je ROH material, iz katerega se izdela polizdelek, torej surovina. Medtem ko je HALB polproizvod, material ki se obdela, da se doseže končna oblika polizdelka, ki se pozneje zavari v sklop ali montira na končni montaži. Elemente varilne priprave sem definiral kot HALB polproizvode. Kot zadnjo sem izbral še predlogo. Predloga je vnaprej nastavljena šifra, na kateri so vneseni že potrebni podatki in se preko predloge kopirajo na novo kreirano šifro. Predloge so zelo priročne glede izpolnjevanja podatkov, ki se ne spreminjajo, saj jih ni potrebno ponovno izpolnjevati in skrajšajo čas vnašanja podatkov. Za priprave, ki jih izdelujemo za lastne potrebe v proizvodnji, imamo prednastavljeno predlogo PRIPRAVAFT. 45

Slika 6.4: Začetni prikaz kreiranja materiala V nadaljevanju je potrebno izbrati poglede, ki bodo kreirani za to šifro materiala. Če pogleda ne kreiramo, se ta pozneje ne prikaže in ga ne moremo izpolnjevati. Za doma izdelane polizdelke je potrebno kreirati poglede, ki so prikazani na sliki 6.5. 46

Slika 6.5: Izbira potrebnih pogledov V prvem pogledu Osnovni podatki 1 je potrebno izpolniti osnovne podatke, kot so naziv, teža in blagovna skupina. Ostali podatki v tem oknu so že pred nastavljeni s predlogo in jih ni potrebno spreminjati. Zahtevane podatke najdemo na delavniški risbi elementa, razen blagovne skupine, ki jo določimo glede na postopke obdelave elementa. Izbiramo med rezanimi polizdelki, strojno obdelanimi polizdelki, varjenimi polizdelki in strojno obdelanimi varjenimi konstrukcijami. V naslednjem pogledu Planiranje materialnih potreb 1 je potrebno določiti planer PMP. Ta podatek je potreben zaradi planiranja proizvodnje in določa, na katerem obdelovalnem mestu se bo element pričel izdelovati. Obdelovalno mesto določimo glede na prvi postopek obdelave elementa. Torej, če je prva operacija lasersko rezanje, izberemo v polju planer PMP podatek 300, kar pomeni, da se bo na laserskem rezalniku najprej izrezala kontura elementa. 47

V pogledu Planiranje materialnih potreb 2 moramo izbrati skladišče lokacije proizvodnje. Ta podatek nam poda lokacijo elementa po končani obdelavi. Torej, ko je element dokončan, ima različne možnosti nadaljnje vgradnje. V večini primerov se vari v sklope z drugimi elementi ali se pobarva in montira na končni montaži. V tem primeru so elementi varjeni v sklope in jim je bilo potrebno določiti skladiščno lokacijo varjenja. V proizvodnji imamo različne skladiščne lokacije, saj poteka tako sestavno varjenje kot tudi končno varjenje. Za elemente, ki niso povezani s kmetijskim ali okoljskim programom, imamo varilni prostor, imenovan Varjenje ostalo in ga najdemo v skladišču lokacije proizvodnje pod šifro 1060. Zadnji podatek, ki ga je treba obvezno izpolniti, najdemo v pogledu Priprava dela. Izpolniti moramo pogled Nadzornik proizvodnje. Nadzornik proizvodnje je definiran z zadnjim postopkom obdelave. Torej, če je zadnji postopek obdelave elementa lasersko rezanje, nadzornik za lasersko rezanje preda element v skladišče. Element se najprej prevzame v skladišče in šele nato dostavi na mesto varjenja ali barvanja. Transakcijo zaključimo po izpolnitvi obveznih podatkov ter shranimo šifro, ki je pripravljena za nadaljnjo uporabo v informacijskem sistemu SAP. 48

Slika 6.6: Izpolnjevanje obveznih podatkov v informacijske sistemu SAP Po kreiranju materiala sledi kreiranje materialnih kosovnic in pozneje tehnoloških postopkov. Tehnolog mora najprej določiti material, iz katerega bo element izdelan, in ga doda v kosovnico elementa. Nato na podlagi delavniške risbe določi operacije obdelave ter potreben čas izdelave, ki daje normo delavcu v proizvodnji. Ko so določeni vsi postopki obdelave, sledi kalkulacija elementa, s katero se izračuna proizvodna cena elementa. Po kalkulaciji je element pripravljen za razpis. Za izdelavo varilne vrtljive priprave so bili razpisani vsi elementi, ki so prikazani v kosovnici varilne vrtljive priprave. 49

6.5 Izdelava elementov v proizvodnji 6.5.1 Laserski razrez Vsi elementi varilne priprave, ki so izdelani iz pločevine, so bili razrezani na laserskem rezalniku Trumpf TCL 3030. Maksimalna dimenzija pločevine, ki jo rezalnik lahko razrezuje, je 3000 mm x 1500 mm, tako da elementi niso presegali te dimenzije. Ker so bili elementi različnih debelin, bi lahko nastal problem pri rezanju debelejših pločevin, saj laser dosega zadovoljive rezultate rezanja do 20 mm debele pločevine. To dejstvo sem upošteval že pri konstruiranju elementov in sem zaradi tega uporabil največ 15 mm pločevino, katera se še lahko natančno izreže na laserju. Natančnost sem potreboval zaradi sestavljanja elementov v sklope, da je varjenje bolj natančno. V podjetju imamo tudi plamenski in plazemski razrez, ki je seveda cenejši, vendar na njih ne razrezujemo elementov za t. i.»štek«sistem, saj so izkušnje pokazale, da se ne obnese v praksi. V podjetju se razrezujejo pločevine različnih materialov. Najpogosteje se razrezujejo pločevine iz konstrukcijskega jekla, ki so primerne za izdelavo jeklenih konstrukcij ali sestavnih delov strojev. Za izdelavo elementov, odpornih proti obrabi, uporabljamo pločevine iz Hardoxa, ki imajo izredno visoko trdoto in žilavost. Tega materiala nisem izbral predvsem zaradi visoke trdote, saj je obdelovanje takega materiala veliko težavneje kot osnovnih konstrukcijskih jekel. V tabeli 6.1 so prikazani osnovni parametri konstrukcijskih jekel, ki so razpoložljiva v proizvodnji. Tabela 6.1: Osnovna konstrukcijska jekla [7] Številka SIST EN 10027-2 Oznaka SIST EN 10027-1 Oznaka ISO Sestava % (maks.) C Mn Si P S N 1.0037 S235JR Fe 360 B 0.25 / / 0.055 0.055 0.011 1.057 S355J2G3 Fe 510 D 0.23 1.7 0.6 0.045 0.045 / Za varilno pripravo sem izbral pločevino S355J2G3. Glavni razlog za to so boljše mehanske lastnosti materiala S355J2G3, medtem ko je razlika v ceni minimalna. V tabeli 6.2 so prikazane mehanske lastnosti obeh materialov. Podatki so izbrani za pločevine, tanjše od 16 mm, saj meri najdebelejša pločevina 15 mm. 50

Tabela 6.2: Mehanske lastnosti osnovnih konstrukcijskih jekel [7] Napetost tečenja Re Natezna trdnost Rm (N/mm 2 ) (N/mm 2 Razteznost A% ) Vrsta pri debelini mm pri debelini mm pri debelini mm materiala 3 3 16 100 40 S235JR 235 340-470 26 S355J2G3 355 490-630 22 6.5.2 Varjenje Po razrezu elementov iz pločevine na laserju ter cevi na žagi je sledilo varjenje sklopov. Varjenje se prične, ko so izdelani vsi elementi varjenega sklopa. Planer v informacijskem sistemu pregleda, če so končani vsi elementi varjenega sklopa ter izda nalog za varjenje. Na nalogu so opisani postopki varjenja ter detajli, na katere je potrebno biti pozoren. Večji elementi se varijo najprej sestavno in šele nato končno, medtem ko se majhni varijo na isti lokaciji, torej sestavno in končno skupaj. V proizvodnji imamo večino varilnih aparatov po principu postopka MIG/MAG. To so varilni aparati, ki so najbolj uporabljeni v industriji ter najbolj univerzalni, saj omogočajo varjenje od različnih tankih pločevin do debelejših materialov. Za varjenje konstrukcijskih jekel se uporablja postopek MAG. Varjenje sklopov za varilno pripravo je potekalo na nelinijskem varilnem mestu. Tehnolog je iz delavniških risb določil potreben čas varjenja, ostale podrobnosti varjenja pa je varilec odčital iz delavniške risbe. Najpomembnejši parametri pri varjenju so oblika, dolžina in debelina zvara ter seveda sama lokacija zvara. Debelino zvara sem določil glede na debelino pločevine, obliko pa glede na položaj elementov med seboj. Ker so v večini primerov elementi postavljeni pravokotno drug na drugega, jih varimo s kotnim zvarom. Ker pri varjenju prihaja do deformacij elementov, sem na risbah določil, katere ploskve morajo biti vzporedne ali pravokotne ter v predpisani toleranci. Na večjih sklopih sem dodal tudi ravnanje sklopov po varjenju v primeru prevelikih odstopanj od dejanskih mer. Po pregledu zvarjenih sklopov so se le-ti predali nazaj v skladišče. Na sliki 6.7 je prikazana miza varilne priprave po varjenju. 51

Slika 6.7: Miza varilne priprave po varjenju 6.5.3 Strojna obdelava Zadnja tehnološka operacija večine sklopov je bila strojna obdelava. Samo s strojno obdelavo je bilo moč doseči predvidene tolerance iz risb. Sklopi varilne priprave so se po varjenju spet predali v skladišče, nato pa je planer izdal nalog za strojno obdelavo. Obdelani so bili na horizontalno rezkalno-vrtalnem stroju CNC TOS WHN 13. Obdelovalni prostor stroja je 3500 mm x 2500 mm x 1200 mm, kar ni predstavljalo problema za manjše sklope, razen varilne mize. Ker je dolžina varilne mize 6000 mm, bi bilo potrebno prestavljati mizo, da bi jo lahko v celoti obdelali. Taka obdelava ne bi bila tako natančna in veliko časa bi se porabilo samo za nastavljanje mize. Zaradi tega smo se odločili, da bomo varilno mizo strojno obdelali v kooperaciji v podjetju Kostroj d. o. o. V podjetju Kostroj imajo prav tako horizontalno rezkalno-vrtalni stroj CNC TOS, vendar model WRD 130, ki ima obdelovalni prostor 8000 mm x 3000 mm x 1600 mm. Obdelovalna miza je tako bila obdelana v dveh vpetjih, kar je krepko zmanjšalo čas nastavitve napram izdelavi doma. Na varilni mizi so se strojno obdelale površine vseh trakov za doseganje ravnosti površine, vrtale luknje za pozicionirne čepe in izdelale navojne izvrtine za vijačenje vodil na mizo. Pri doma obdelanih sklopih so se obdelale predpisane površine na hrapavost Ra 12,5, izvrtale luknje glede na predpisano toleranco ter izdelali navoji za poznejše vijačenje. Po strojni obdelavi 52

so bili sklopi zaključeni in so bili predani v skladišče, kjer so čakali na končno montažo varilne vrtljive priprave. Na sliki 6.8 je prikazano vrtanje luknje naseda varilne priprave. Slika 6.8: Vrtanje luknje Ø16 h12 naseda na stroju CNC TOS WHN 13. 53

7 PREIZKUS PRIPRAVE TER REZULTATI 7.1 Končna montaža priprave Po izdelavi elementov in sklopov je sledila še končna montaža priprave. Najprej so se v skladišču rezervirali vsi elementi kosovnice varilne vrtljive priprave ter zbrali v skupen zaboj. Skladiščnik je pri tem preveril vse pozicije in količino. Pred montažo smo priskrbeli še potrebno vijačno robo iz sistema Kan ban ter delavniške risbe za montažo varilne vrtljive priprave. Montažo smo pričeli s postavljanjem mize na podporna stojala. Privarili smo varovalne ploščice v vrtišče cevi mize ter nato postavili mizo na stojala. Pri tem smo cev vrtišča namazali z vazelinom za manjše trenje pri vrtenju. Ob straneh smo privili zunanje varovalne ploščice ter tako omejili mizo, da ne bi padla s stojal. Testirali smo vrtljivost mize in ugotovili, da je potrebna minimalna sila za rotacijo. Za nadaljnjo montažo smo postavili mizo v vodoraven položaj in jo blokirali s sornikom. Zanimal nas je tudi poves mize v sredini, zato smo ga preverili in ugotovili, da je poves na sredini mize brez obremenitve okrog 3 mm. Slika 7.1: Okvir mize v vodoravnem položaju, pripravljen za nadaljnjo montažo 54

Montažo smo nadaljevali po postopku, ki je bil podan v delavniških načrtih za montažo. Najprej smo morali povezati nased in vodili s pozicionirnimi čepi. Kot sem opisal že v prejšnjem poglavju, sem izbral ohlapen ujem med čepi in luknjami, tako da povezovanje ne bi smelo povzročati težav. Izkazalo se je, da je izbran ujem zadovoljiv v praksi, saj so sorniki z rahlo pomočjo kladiva pozicionirali vse tri sklope. Za tem smo sklope še privili z vijaki M16 ter skupen sklop postavili na okvir mize. Sledila je montaža levega in desnega nosilca na nasede, ki ni povzročala težav, saj je bil princip enak kot pri prejšnjem sklopu. Na nosilce smo privili še držala trakov, v katere smo predhodno privili magnet za držanje traku. Sklope smo postavili v pozicijo za varjenje stranice in jih pozicionirali s čepi ter privili z vijaki M16 na okvir mize. Pri tem smo podložili ploščice pod vodila, saj je bilo zasnovano tako, da je 3 mm prostora med ploščico vodila in trakom mize za lažje prestavljanje sklopov po mizi. Slika 7.2: Sklop za držanje odpreska, pozicioniran na okvir mize V nadaljevanju je bilo potrebno montirati še zapirala priprave. Na vodila smo privarili varovala sornikov ter privili vpenjala Destaco na zgornjo nosilno ploščico. Pri tem smo naleteli na edini problem pri montaži, saj smo morali narediti nov navoj na ploščicah, ker je na vpenjalih navoj M20 x 1,5 mm, medtem ko je bil na ploščicah M20 x 2 mm. Zadevo smo uredili v strojnem oddelku, da se je montaža lahko nadaljevala. Za nastavljanje vpenjal na zapiralo smo najprej postavili na 55

mizo odpresek, da smo lahko nastavili potrebno višino vpenjala. Odpresek smo pozicionirali na spodnji rob in nato vstavili zapirala in jih fiksirali s sorniki zapirala. Nato smo sestavili sklope za vpenjanje, tako da smo najprej privili še podaljšek med vpenjalom in prijemalom, nato smo spodnjo in zgornjo ploščico povezali z vijaki M12 x 100 mm ter na koncu privili še prijemalo. Prijemalo smo morali skrajšati za 20 mm, da smo lahko ujeli primerno dolžino za vpetje stranice. Na koncu smo nastavili potrebno višino, da smo zagotovili ustrezno silo vpetja. Slika 7.3: Vpetje odpreska z vpenjali Destaco Sledila je še sestava sklopa za vpetje tečaja ter pozicioniranje in privitje slednjega na okvir varilne mize. S tem smo sestavili vse elemente priprave in jo zarotirali v pozicijo za varjenje, da smo lahko testirali potrebne funkcije priprave. Omenil bi še, da sklopi namensko niso bili barvani s temeljno barvo, saj smo se odločili, da najprej testiramo pripravo in preverimo ustreznost posameznih sklopov ter jih po testiranju pobarvamo s temeljno barvo. 56

Slika 7.4: Varilna vpenjalna priprava v poziciji za varjenje stranice 7.2 Testiranje priprave in rezultati Pri testiranju priprave smo pregledali funkcionalnost priprave z vidika varjenja stranice in funkcij, ki so potrebne za doseganje natančnosti varjenih elementov. Pozitivne lastnosti priprave so: rotiranje mize ne predstavlja težav, delavec za rotiranje potrebuje minimalno silo, luknje na vrtišču so dobro pozicionirane, saj se miza lahko nastavi na ustrezen kot varjenja, da delavec naredi dober var, prestavljanje vodil ne povzroča težav, dosežena je ravna površina, na katero se položi odpresek, trak je postavljen 2 mm globlje kot odpresek, vpenjala Destaco izpolnjujejo pričakovano silo vpetja, tako da je odpresek vpet z zadostno silo, vodila tečajev zadovoljujejo zahteve glede nastavitve tečajev, možna je hitra nastavitev tečaja v pozicijo za varjenje. Težave, ki jih bo potrebno odpraviti: 57