Fixturutveckling - DiVA portaluu.diva-portal.org/smash/get/diva2:629253/FULLTEXT01.pdfThis thesis has been performed at International Aluminum Casting AB in Eskilstuna, Sweden. International

ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2013/22-SE

Examensarbete 15 hpJuni 2013

FixturutvecklingUtveckling och konstruktion av fixtur för

skärande bearbetning

Jesper DanielssonJohan Stenberg

Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box 536 751 21 Uppsala Telefon: 018 – 471 30 03 Telefax: 018 – 471 30 00 Hemsida: http://www.teknat.uu.se/student

Abstract

Utveckling och konstruktion av fixtur för skärande bearbetning

Development and design of fixture for machining

Jesper Danielsson and Johan Stenberg

This thesis has been performed at International Aluminum Casting AB in Eskilstuna,Sweden.International Aluminum Casting is currently working with a number of improvementsin their production in order to achieve their vision of being the leading aluminumfoundry in Sweden. As a step in their improvement efforts, focus was directed ondeveloping the company's fixtures for machining.Efforts were focused on two main objectives: to develop a complete proposal on afixture which leads to a more rational use of an assigned part and also form generaldesign advice for development of fixtures in the future.During the work progress, discussions have been made with experts at InternationalAluminum Casting within the field of fixture design. The objective was to obtainsufficient knowledge about the underlying problems with the current fixture for thepart. At this stage of the thesis, a number of essential criteria for fixture design wereproduced. Information and inspiration were obtained by examining the company’scurrently developed fixtures.After gathering the necessary information the process of developing three differentfixture concepts started. In order to produce these three drafts a couple of tools toform concepts where used and in that brainstorming played a crucial role. Todetermine which of these concepts who had the greatest potential the PUGH-methodwhere used and the best concept could be determined. The starting point to developthe best concept was based on the criteria previously mentioned for designingfixtures.The result of this thesis became a fixture which has a capacity to fit six details insteadof the previous four, which gives it an advantage from a manufacturing standpoint. Thedeveloped fixture has also enabled a faster production time for the part itself becausethe machine movements in the manufacturing process have been reduced. Thesemovements manifest itself most clearly in tool changes and rotations of the fixture inthe machining process. A shorter processing time resulting in reduced manufacturingcosts. The fastening features of the part in the fixture have been improved, resultingin a simpler and a better work environment for the operator.

ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2013/22-SEExaminator: Lars DegermanÄmnesgranskare: Claes AldmanHandledare: Folke Sandvik

I

Sammanfattning

Examensarbetet har utförts vid International Aluminium Casting AB:s kokillgjutningsenhet i

Eskilstuna.

International Aluminium Casting arbetar idag med en rad olika förbättringar inom deras

produktion för att nå deras vision att vara det ledande aluminiumgjuteriet i Sverige. Som ett

steg i deras förbättringsarbete har fokus lagts på att utveckla företagets fixturer för skärande

bearbetning.

Arbetet har haft två huvudmål; att ta fram ett förbättrat förslag på en fixturkonstruktion för en

tilldelad detalj som International Aluminium Casting har i sin produktion. Arbetet har även

haft som mål att ta fram konstruktionsråd för utveckling av fixturer för framtida

förbättringsarbeten.

Under arbetets gång har diskussioner förts med sakkunniga på International Aluminium

Casting inom området fixturkonstruktion. Detta för att erhålla tillräckliga kunskaper kring de

bakomliggande problemen med dagens fixtur för detaljen. I detta skede av arbetet togs ett

antal nödvändiga kriterier fram för fixturkonstruktion. Information och inspiration för

konstruerandet har även inhämtas genom att undersöka de idag utvecklade fixturerna hos

företaget.

Efter att nödvändig information samlats in gick arbetet vidare med att ta fram tre olika

fixturkoncept. För att ta fram dessa tre förslag användes konceptgenereringsmetoder där

brainstorming spelade en central roll. För att avgöra vilket av dessa koncept som hade störst

potential användes PUGH-metoden, som är ett verktyg för att objektivt avgöra vilket koncept

som är det bästa. Utgångspunkten för att ta fram det bästa konceptet var de kriterier som

tidigare togs fram för fixturkonstruktion.

Resultatet av arbetet blev en fixtur som har en kapacitet att montera in sex detaljer istället för

de tidigare fyra, vilket ger den en fördel ur tillverkningssynpunkt. Den framtagna fixturen har

även möjliggjort en snabbare produktion för detaljen då maskinförflyttningar vid tillverkning

reducerats. Dessa förflyttningar yttrar sig tydligast i verktygsbyten och rotationer av fixturen i

bearbetningsprocessen. En kortare bearbetningstid leder till minskade tillverkningskostnader.

Inspänningen av detaljen i fixturen har förbättrats, vilket ger en enklare och mer arbetarvänlig

arbetsmiljö för montören.

Nyckelord: Fixturkonstruktion, Optimering, PUGH-metoden.

II

III

Förord

Examensarbetet har ägt rum på International Aluminium Casting AB i Eskilstuna. Arbetet har

haft som syfte att ta fram ett koncept för fixturkonstruktion som skall kunna tillverkas och

användas i produktion. Efter studier, praktiska moment och konceptgenerering har en

fixturlösning tagits fram. Examensarbetet har utförts av Jesper Danielsson och Johan Stenberg,

studerande på högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik vid Uppsala universitet.

Vi vill tacka vår handledare på International Aluminium Casting, Folke Sandvik för hjälp och

vägledning under arbetets gång. Möjligheten att få utföra vårt examensarbete hos er har varit

otroligt uppskattad och givande för oss.

Vi vill även tacka Carl-Johan Berggren för den praktiska handledningen och kunnande som

hjälpt oss mycket under examensarbetet. Den rådgivning och de konstruktionsråd vi fått har

hjälpt oss oerhört vid framtagning av fixturen.

Tack till vår examinator Lars Degerman för det stöd och medgörligheten under

examensarbetet.

Mycket tack till vår ämnesgranskare Claes Aldman för all hjälp under arbetets gång och råd

när problem uppstått.

Slutligen vill vi tacka övriga på International Aluminium Casting för hjälp vid vårt arbete ute i

produktionen och vid frågor om problem.

Uppsala, juni 2013

Jesper Danielsson och Johan Stenberg

IV

V

Innehållsförteckning 1. Inledning ............................................................................................................................ 1

1.1 Företagspresentation .................................................................................................... 1

1.2 Bakgrund ...................................................................................................................... 1

1.3 Problembeskrivning ..................................................................................................... 2

1.4 Syfte och mål................................................................................................................ 2

1.5. Avgränsningar ............................................................................................................. 2

1.6 Metoder ........................................................................................................................ 3

1.6.1 Förstudie ................................................................................................................ 3

1.6.2 Konceptgenerering av fixtur ................................................................................. 3

1.6.3 Val av koncept....................................................................................................... 4

1.6.4 Framtagning av CAD-modell samt fixturritningar ............................................... 4

1.6.5 Planering ............................................................................................................... 4

1.7 Förkortningar och begrepp ........................................................................................... 5

2. Nulägesanalys .................................................................................................................... 7

2.1 Maskinoperationer på detalj ......................................................................................... 7

2.2 Processen för befintlig fixtur ........................................................................................ 8

2.3 Maskinbegränsningar ................................................................................................. 11

3. Teori ................................................................................................................................. 13

3.1 LEAN ......................................................................................................................... 13

3.1.1 Principer inom LEAN ......................................................................................... 13

3.1.2 Verktyg inom LEAN ........................................................................................... 14

3.2 Skärande bearbetning ................................................................................................. 14

3.2.1 Fräsning ............................................................................................................... 15

3.2.2 Borrning .............................................................................................................. 16

3.2.3 3-axliga bearbetningsmaskiner ........................................................................... 16

3.2.4 5-axliga bearbetningsmaskiner ........................................................................... 16

3.3 Fixturer ....................................................................................................................... 17

3.3.1 Allmänt om fixturer............................................................................................. 17

3.4 PUGH ......................................................................................................................... 18

4. Genomförande .................................................................................................................. 23

VI

4.1 Konceptgenerering ......................................................................................................23

4.1.1 Koncept 1 .............................................................................................................23

4.1.2 Koncept 2 .............................................................................................................27

4.1.3 Koncept 3 .............................................................................................................29

4.2 Konceptval ..................................................................................................................31

4.2.1 Verktygsbyten ......................................................................................................34

4.2.2 Rotationer .............................................................................................................35

4.2.3 Tidsåtgång ............................................................................................................36

4.3 Konceptförbättring ......................................................................................................36

4.4 Slutliga förändringar ...................................................................................................40

5. Resultat..............................................................................................................................41

5.1 Positionering ...............................................................................................................41

5.2 Fastspänning................................................................................................................41

5.3 Stabilitet och styrning .................................................................................................43

5.4 Bottenplatta .................................................................................................................45

5.5 Beräkningar verktygsbyten och rotationer ..................................................................46

6. Analys och diskussion .......................................................................................................47

6.2 Analys .........................................................................................................................47

6.3 Diskussion ...................................................................................................................48

7. Slutsatser och rekommendationer .....................................................................................49

7.1 Slutsater .......................................................................................................................49

7.3 Rekommendationer .....................................................................................................50

8. Referenslista ......................................................................................................................51

Figurförteckning Figur 2:1 Maskinoperationer sida ett. .....................................................................................8

Figur 2:2 Maskinoperationer sida två. ....................................................................................8

Figur 2:3 Avverkning av gjutskägg ........................................................................................9

Figur 2:4 Befintlig fixtur tempo ett .......................................................................................10

Figur 2:5 Befintlig fixtur tempo två ......................................................................................11

Figur 2:6 Maxmått på fixturkonstruktion..............................................................................11

Figur 2:7 Maxmått för maskinbearbetning ...........................................................................12

VII

Figur 3:1 Frihetsgrader. ........................................................................................................ 17

Figur 3:2. 3-2-1-principen. ................................................................................................... 18

Figur 4:1 Version A ............................................................................................................. 24

Figur 4:2 Version B .............................................................................................................. 25

Figur 4:3 Version B .............................................................................................................. 25

Figur 4:4 Inspänning av detalj.............................................................................................. 26

Figur 4:5 Klämspänne .......................................................................................................... 27

Figur 4:6 Tempo ett koncept 2. ............................................................................................ 28

Figur 4:7 Inspänningen tempo 1. ......................................................................................... 28

Figur 4:8 Inspänningen tempo 2. ......................................................................................... 29

Figur 4:9. Vybild över koncept 3 ......................................................................................... 29

Figur 4:10 Infästning triangelfixtur ...................................................................................... 30

Figur 4:11 Stöd i “koncept 3” .............................................................................................. 31

Figur 4:12 Förändringar efter PUGH ................................................................................... 37

Figur 4:13 Spännelement ..................................................................................................... 38

Figur 4:14 Fixturkonstruktion .............................................................................................. 38

Figur 4:15 Fixturmodifieringar ............................................................................................ 39

Figur 4:16 Vibrationsspänne ................................................................................................ 39

Figur 5:1 Fixturhållare ......................................................................................................... 41

Figur 5:2 Spännelement 1. ................................................................................................... 42

Figur 5:3 Spännelement två. ................................................................................................ 43

Figur 5.4 Stabilitet och styrning ........................................................................................... 43

Figur 5:5 Fastspänning av tornen i bottenplattan ................................................................. 44

Figur 5:6 Stag ....................................................................................................................... 45

Figur 5:7 Bottenplattan ........................................................................................................ 45

Tabellförteckning

Tabell 3:1 ............................................................................................................................. 19

Tabell 3:2 ............................................................................................................................. 19

Tabell 4:1 Kriterieutvärdering.............................................................................................. 33

Tabell 4:2 Fixturjämförelse .................................................................................................. 33

VIII

1

1. Inledning

1.1 Företagspresentation International Aluminium Casting AB (IAC) är ett företag som arbetar med press- och

kokillgjutning i aluminium. De producerar och tillverkar produkter från gjutämne till färdiga

detaljer som bearbetas, ytbehandlas samt monteras. De arbetar med vertikala och horisontella

maskiner för skärande bearbetning. År 1922 startade företaget och arbetade då enbart med

kokillgjutning och började med pressgjutning 1948.

IAC har idag en omsättning på omkring 220 miljoner kronor och har 220 anställda. Företaget

har produktionsenheter i Eskilstuna, Sverige samt Tartu, Estland. För närvarande smälter och

gjuter deras fabriker runt 2800 ton av aluminium med olika legeringsämnen per år. IAC har en

total fabriksyta på över 18 000 kvadratmeter. De har som mål att bli det ledande företaget i

Sverige gällande kokill- och pressgjutning i aluminium.

Företaget har en strategi att jobba med långsiktiga kundrelationer för att få ökad stabilitet i

tillverkningsprocesserna. Detta skapar produkter med bra kvalité med konkurrensfördelaktiga

priser.1

1.2 Bakgrund International Aluminium Casting AB arbetar med press- och kokillgjutning i aluminium. När

är en detalj är gjuten behöver det i regel maskinbearbetas för att färdigställas efter de satta

specifikationerna. För att detaljen ska kunna bearbetas måste det fästas i en fixtur i

bearbetningsmaskinen. Fixturens utformning beror på vad som skall bearbetas på detaljen men

även beroende på detaljens geometrier.

IAC vill förbättra sin produktion och arbetar mot att vara det ledande aluminiumgjuteriet i

Sverige. För att uppnå sitt mål måste de därför studera alla olika moment i produktionskedjan.

Något som är aktuellt att undersöka är fixturer för deras bearbetningsprocesser och hur dessa

kan förbättras. Företaget jobbar med vertikala och horisontella maskiner för den skärande

bearbetningen och en bra fixturer är ytterst viktigt. Fixturerna håller fast den detalj som skall

bearbetas vilket gör att fixturens konstruktion är viktig för att uppnå en snabb och pålitlig

process. En fixtur behöver ett rationellt utnyttjande av maskinen men även med operatören,

vilket idag inte är fallet.

1 International Aluminium Casting AB, Om IAC, http://www.iac-ab.se 2013

http://www.iac-ab.se/

Examensarbete: FIXTURUTVECKLING

2

1.3 Problembeskrivning IAC har idag en fixtur som visar på bra funktionalitet i bearbetningsprocessen men som inte

utnyttjar bearbetningsmaskinen på ett rationellt vis. Fixturen som skall utvecklas har i

dagsläget en kapacitet på färre antal detaljer än vad maskinen potentiellt klarar. Ett problem är

att fixturen inte möjliggör full bearbetning i ett tempo. Detaljen måste i dagsläget fästas i

fixturen i två uppspänningar för att möjliggöra all maskinbearbetning. Detaljen måste således

laddas och plundras två gånger innan det når de satta specifikationerna. Den nuvarande

konstruktionen medför även att bearbetningen ej är rationellt då den kräver fler rotationer och

verktygsbyten än vad som anses nödvändigt.

Detta leder till en mer tidskrävande tillverkningsprocess än vad som är lämpligt. För att klara

av att konkurrera som det ledande aluminiumgjuteriet måste denna typ av slöseri elimineras då

detta ej är värdeskapande. En ny fixturkonstruktion utgör ett mer rationellt utnyttjande av

maskinen är därför av intresse. En sådan fixturlösning medför även lägre

tillverkningskostnader

1.4 Syfte och mål Examensarbetet har som mål att ta fram 2-3 konstruktionsförslag på en förbättrad fixtur som

leder till ett rationellt utnyttjande av den befintliga bearbetningsmaskinen. Däribland ge

kortare monteringstider av detaljen. Det kan innebära ett helt nytt fixturförslag eller

förbättringar av den befintliga. Efter diskussion med IAC ska det bästa förslaget på

konstruktion arbetas vidare med. Det skall sedan kunna visas upp i en presentation på ett

överskådligt sätt med hjälp av 3D modellering med tillhörande ritningar. I mån av tid skall en

analys av den ekonomiska faktorn genomföras. Kostnaderna skall framgå samt ge en bra

överblick av vilka besparingar förslaget kan komma att leda till.

Projektet har även som mål att finna generella konstruktionsråd kring arbetet med att utveckla

fixturer i framtiden.

1.5. Avgränsningar För att kunna disponera den tid som är given för examensarbetet på ett rimligt sätt är

avgränsningar nödvändiga. Delvis för att fokus skall läggas på rätt saker och även för att

arbetet ska kunna avslutas med ett konkret resultat.

De avgränsningar som gjort finns att beskåda nedan:

Vi kommer bara att jobba med en fixtur. Denna kommer dock kunna vara möjlig att

implementera i andra “maskiner” med viss omformning.

Vi kommer avgränsa oss till 2-3 konceptförslag på fixturen, därefter kommer vi i

samråd med IAC att välja det förslag som har bäst förutsättningar.

Kap.1 Inledning

3

Endast det valda förslaget utvecklas med ett program för datorstödd konstruktion.

Vidareutveckling därefter så som provning, prototypframställning etc. utelämnas i

detta arbete.

Den ekonomiska aspekten kommer benämnas och tas i åtanke vid framställning av

fixtur. I mån av tid kommer beräkningskalkyler, tillverkningskostnad,

verktygskostnader samt andra kringkostnader undersökas.

1.6 Metoder

1.6.1 Förstudie

I förstudien togs underlag för examensarbetet fram. Dialoger med anställda som har kunskap

av bearbetning och fixturkonstruktion har genomförts. Litteraturstudier för ökad kunskap inom

fixturkonstruktion samt maskinbearbetning har också genomförts. En kravspecifikation togs

fram utifrån den inhämtade informationen från litteraturstudien och de sakkunniga på

företaget. Förstudien genomfördes för att projektmedlemmarna skulle ha väsentliga kunskaper

vid konstruktionsarbetet. Den kravspecifikation som framarbetades innehåller nedanstående

kriterier, en god fixtur ska:

1. Medge ett rationellt utnyttjande av bearbetningsmaskinen.

2. Ge god repeterbarhet. Det innebär att arbetsstycket skall positioneras med stor

noggrannhet i rymden.

3. Vara stabil och inte ge upphov till vibrationer.

4. Vara dämpande för egensvängningar i arbetsstycket.

5. Vara snabb och rationell att ladda och plundra.

6. Ej skapa inspänningsdeformationer på arbetsstycket som skall bearbetas.

7. Arbetsstycket får inte ligga löst i fixturen utan måste sitta fast nog bra så vibrationer

vid bearbetningen ej uppkommer.

I förstudien genomfördes en nulägesanalys. I nulägesanalysen har projektmedlemmarna satt

sig in i de problemen den befintliga fixturen medförde. Men även tagit del av de fördelar den

besitter. Information inhämtades genom samtal med sakkunniga på IAC och genom studier av

den nuvarande fixturen. I nulägesanalysen har projektmedlemmarna genomfört

rundvandringar på fabriken och inspekterat andra fixturer. Det för att finna inspiration till

kreativa lösningar som möjligtvis kan implementeras i fixturkonstruktionen. Internet användes

även som en källa för inspiration till lösningar.

1.6.2 Konceptgenerering av fixtur

Utefter kravspecifikationen och nulägesanalysen genererades sedan tre olika grundkoncept för

fixturen. De tre koncepten inriktades på olika spår för att ge möjlighet att komma fram till den

bästa lösningen. De olika koncepten togs fram främst genom brainstorming men även till stor


4

del av skisser. Processen för att generera nya idéer var brainstorming för att finna lösningar på

de problem som uppkommit. Samtidigt som pågående brainstorming ritades skisser för att

visualisera lösningarna. Efter brainstormingen var över delades idéer upp i två kategorier,

genomförbara och ej genomförbara. De uppkomna lösningarna arbetades sedan vidare med för

att förbättra dem. Bland annat hitta alternativa lösningar för att uppnå samma funktion.

Densamma metod användes i senare skede för att lösa problem på detaljnivå såsom

positionering och inspänning.

1.6.3 Val av koncept

Från de tre koncepten skulle sedan ett utav de koncepten väljas för att arbeta vidare med. Valet

genomfördes tillsammans med IAC. För att avgöra vilket koncept som bäst uppfyller de

uppsatta kriterierna användes PUGH-metoden.

1.6.4 Framtagning av CAD-modell samt fixturritningar

För att möjliggöra visualisering samt modellering av koncepten och det slutgiltiga resultatet

användes Solidworks. Med hjälp av detta verktyg kan en 3D modell och ritningar skapas.

1.6.5 Planering

För disponeringen av tid för arbetet skrevs en projektplan där momenten för arbetet togs med.

När arbetet påbörjades kunde de uppsatta målen och avgränsningarna användas för att arbetets

genomförande skulle följas. Dessutom togs en tidsplanering fram i form av ett Gantt-schema

för att kunna överblicka vad som skulle arbetas med och ha kontroll över arbetets olika

moment.

Till varje delmoment sattes en deadline för att ha kontroll över vad som var färdigställt och

vad som skulle göras. Att rapportskrivningen skulle ske fortlöpande under projektet och sedan

få mer tid i slutskedet var ett medvetet val taget från erfarenhet och råd från examinator samt

ämnesgranskare.

Gantt-schemat utformades i grova drag och avgjorde vad som skulle göras vecka för vecka.

Det fanns dock möjlighet att förändra det om något moment skulle kräva extra tid. Sedan har

en mer ingående plan gjorts vecka för vecka där projektmedlemmarna har diskuterat vad som

bör göras och därefter satt upp olika deadlines.

Eftersom möjligheten att vara på plats hos företaget varit goda när mer komplicerade frågor

uppstått har möten kunna bestämmas med kort varsel. Det var till stor fördel för arbetets

fortskridande samt att den i början satta tidsplaneringen efterlevdes.

Kap.1 Inledning

5

För att de uppsatta målen skulle uppfyllas sattes delmål upp med deadlines. Delmål som sattes

upp var att bli klar med koncepten som skulle resultera i en fixturlösning. Deadline för dessa

sattes så erforderlig tid skulle finnas för arbetet med den slutgiltiga konstruktionen.

För att kunna välja konceptförslag var planering viktigt. Tid disponerades för att välja en

lämplig bedömningsmetod för att kunna utvärdera förslagen och nå ett bra resultat.

1.7 Förkortningar och begrepp I rapporten kommer förkortningar och begrepp att användas. IAC är förkortningen för

International Aluminium Casting AB och kommer användas för att underlätta för läsaren.

CAD står för Computer-Aided Design och är en digital teknik som används för 3D-

modellering och framställning av ritningar. Programmet som använts i detta examensarbete är

Solidworks.

SMED är förkortningen för Single Minute Exchange of Dyes och är en metod för att minska

omställningstider. Vad gäller denna rapport riktar det sig mot den angivna

bearbetningsmaskinen.

I rapporten kommer olika begrepp att användas som är vanliga vid fixturtillverkning.

Ladda och plundra är begrepp som används för att beskriva i- och urplockning av detaljer i en

fixtur. Ofta talas det om laddnings-/plundringstiden vilket är den tid det tar för en montör att

göra iordning en fixtur inför bearbetning.

Tempo är något som ofta benämns och är en cykel av bearbetning. Om en fixtur använder sig

av ett tempo betyder det att detaljerna laddas in i fixturen, bearbetningsmaskinen tar in

fixturen och bearbetar detaljerna och sedan skickar ut dem igen för plundring. Det

bearbetningsmaskinen nu gjort kallas “ett tempo”. Beroende på detaljens utformning och

komplexitet kan det behövas fler tempon för att uppnå den önskade bearbetningen.

Palett är en del i en bearbetningsmaskin. Det är på paletten fixturkonstruktionen fästs och hålls

fast under bearbetningen. Fixturerna monteras på en grundplatta som fixeras på palettens

ovansida. När sedan fixturen är inne i maskinen förekommer vanligen palettvridningar, det för

att maskinen ska komma åt att bearbeta de förbestämda ytorna på detaljerna.


6

7

2. Nulägesanalys Nulägesanalysen utfördes under arbetets tre första veckor för att ge en klar bild över

problemet. Det som undersöktes var problematiken med den befintliga fixturen och de

kringproblem det medförde. Det undersöktes också vilka fördelar konstruktionen medförde.

Informationen inskaffades genom samtal och intervjuer med sakkunniga på IAC. Fördelarna

med den befintliga fixturen var att inspänning, stabilitet och positionering medför en stabil

process som möjliggjorde en repetitiv tillverkning.

I nulägesanalysen uppdagades ett antal negativa aspekter som skulle elimineras. Den

potentiella kapaciteten av antalet detaljer maskinen besitter per körning utnyttjades inte till

max. Fixturen var konstruerad på ett sätt så detaljen behövde maskinbearbetas i två tempon för

alla maskinoperationer. Utöver det krävde den befintliga fixturen att detaljen var tvungen att

förbearbetas för att avlägsna gjutskägg som var i vägen för en utav inspänningarna. Efter de

två maskinbearbetningarna behövde även fixturen efterbehandlas manuellt för att planslipa två

cirkulära ytor som användes som inspänningspunkter under det andra tempot.

I denna fas av projektet undersöktes även vilka maskinbearbetningar detaljen genomgår innan

tillverkningen var fullbordad.

2.1 Maskinoperationer på detalj För att veta vilka begränsningar vi hade kring inspänning och stödpunkter behövdes en

medvetenhet av de maskinoperationer som detaljen skulle genomlöpa. Om krockar uppstår

mellan stödpunkt, inspänning och verktyg innebar det en omöjlig produktion.

På den första sidan av detaljen förekom ett flertal operationer. Det var två olika

borroperationer. Det större hålet, Fig 2.1, borras med en stegborr med diametern 19,5 mm.

Samtidigt som hålet borrades fasades kanten. Den andra borroperationen som genomfördes är

borrningen av de fyra mindre hålen, Fig 2.1, med en stegborr med diametern 9,1 mm, även

dessa hål fasades. Det skedde tre olika fräsoperationer. De konturer de blå pilarna markerar,

Fig. 2.1 planfrästes av en planfräs med diametern 25 mm. Spåret fräses med en skivfräs med

diametern 25 mm, Fig. 2.1. Sedan frästes röret på detaljen med en konturfräs, Fig. 2.1.


8

Figur 2:1 Maskinoperationer sida ett.

På sida nummer två av detaljen var det tre olika typer av operationer. Dels frästes rörets

mynning, Fig 2.2. De fyra mindre hålens ytor frästes. De två större resterande ytorna

planfrästes med en fräs med 125 mm i diameter. Det finns även ett hål som borrades och

fasades, Fig. 2.2. Det som sedan återstod var att borra och gänga två stycken hål, Fig 2.2.

Figur 2:2 Maskinoperationer sida två.

2.2 Processen för befintlig fixtur Det första steget var att manuellt avverka det gjutskägg som hindrade inspänningen i tempo

ett, Fig. 2.3.

Kap. 2 Nulägesanalys

9

Figur 2:3 Avverkning av gjutskägg

För det första tempot fanns totalt fyra element för att positionera och låsa detaljen i vertikal

och horisontell riktning. Det fanns två stycken spännelement för att låsa detaljen i djupgående

riktning, Figur 2.4.


10

Figur 2:4 Befintlig fixtur tempo ett

I det andra tempot användes den planfrästa ytan och de borrade hålen som referenser. I det

andra tempot används två av de borrade hålen för att positionera detaljen i vertikal och

horisontell riktning, Fig 2.5. De två andra bearbetade hålen från tempo ett användes för

inspänning av detaljen och låsa den i djupgående riktning, Fig 2.5. I andra tempot bearbetades

även röret på detaljen. Vid bearbetningen uppstod vibrationer som behövde dämpas.

Dämpningen uppnåddes med ett snabbspänne, Fig 2.5.

Kap. 2 Nulägesanalys

11

Figur 2:5 Befintlig fixtur tempo två

Efter det andra tempot var det som återstod planfräsning av ytorna för de hål som användes för

inspänningen i tempo två. De två ytorna täcktes av muttrar, Fig 2.3.

2.3 Maskinbegränsningar Maskinen hade begränsningar kring storleken på fixturen, maxmått för att kunna ta in fixturen

och maxmått för att nå med verktyget vid tillverkningen, Fig 2.6, Fig 2.7.

Figur 2:6 Maxmått på fixturkonstruktion


12

Figur 2:7 Maxmått för maskinbearbetning

13

3. Teori

3.1 LEAN LEAN är en filosofi om hur ett företags resurser hanteras. Arbetet med LEAN har som mål att

i omgångar finna och minska onödiga förflyttningar och arbeten som inte tillför något värde

för slutkunden. En central del inom LEAN är begreppet “Just-in-time” som handlar om att rätt

material ska vara på rätt plats vid rätt tidpunkt. Arbete som inte tillför något värde för

slutkunden benämns som slöseri. Exempel på slöseri är att överarbeta och tillverka med

snävare toleranser än nödvändigt. Eller att en montör måste gå långa sträckor för att

genomföra arbetet. inom LEAN definieras 8 olika slöserier som bör arbetas med och

elimineras:2

Överproduktion - Att tillverka större volymer än den momentana efterfrågan. Det anses

vara det värsta av slöserier då ger upphov till flertalet andra slöserier.

Väntan - En produkt som väntar på nästa steg i produktionen.

Lager - Alla produkter som lagerhålls, både produkter i produktion men även

färdigvarulager.

Rörelse - Onödiga förflyttningar och moment i tillverkningsprocessen.

Omarbete - Reparationer och omarbete på defekta produkter.

Överarbete - Att utföra mer arbete än vad kunder kräver, t.ex. att tillverka med snävare

toleranser än vad kravspecifikationen kräver.

Transporter - Onödiga transporter som inte är en del av tillverkningsprocessen.

Medarbetares outnyttjade kreativitet.

3.1.1 Principer inom LEAN

Det finns en rad olika principer som styr LEAN. De första principerna som uppkom har rötter

från Frederick Winslow Taylors bok “Scientific Management”. Boken inspirerade många

inom industrin bland annat Henry Ford som slutligen skapade ett produktionssystem med

löpandebandprincipen.3 Det viktiga som belystes var att tillgodose den växande marknaden

vilket innebar att massproduktion blev ett måste. Senare började Toyota med TPS, Toyota

Production System. Syftet med produktionssystemet var att tillverka produkter med minsta

möjliga mängden resurser.

2 Bergman och Klefsjö. Fjärde upplagan. s. 622 3 Nationalencyklopedin, 2013, http://www.ne.se/lang/henry-ford/172885


14

3.1.2 Verktyg inom LEAN

Inom LEAN finns olika verktyg som kan implementeras för att förbättra produktionen. Några

av dem benämns nedan.

3.1.2.1 SMED

SMED, Single-Minute Exchange of Dye, är ett av många verktyg inom LEAN. SMED syftar

till att effektivisera omställningstiden för tillverkningen. Vilket är den tid det tar att ställa om

tillverkningen av en detalj till en annan. Med SMED ska omställningstiden vara under tio

minuter.4

3.1.2.2 Poka yoke

Poka yoke är en japansk term som betyder felsäkring. Poka yoke handlar om att förebygga

felet den mänskliga faktorn i produktionen. I sin enklaste form kan poka yoke vara att en

hankontakt bara kan kopplas ihop med en honkontakt på ett speciellt vis. Det kan även handla

om att en produkt bara kan fästas på det rätta sättet i en fixtur. Genom att implementera poka

yoke i fixturutveckling tas ett steg för att säkerställa en felfri produktion. Verktyget ger

således möjligheten att spara både tid och pengar.

Poka yoke brukar delas in i två olika kategorier vilka är förebygga och upptäcka. Förebygga

handlar om att designa processer så det inte går att göra fel. Det tar bort behovet att rätta till fel

eftersom felet inte kan uppstå. Upptäcka handlar om de tillfällen då det är omöjligt att

förebygga felen fullt ut. Processen vara uppbyggd på så sätt att ett eventuellt fel ska upptäckas

för att kunna åtgärdas.5

3.2 Skärande bearbetning Skärande bearbetning, eller spånbrytande bearbetning, är ett samlingsnamn för

tillverkningsprocesser där ett skärverktyg med egg skär bort material från ett arbetsstycke. Vid

bearbetningen skjuvas arbetsstycket kraftigt av skärverktyget vilket ger upphov till

skjuvkrafter. Det är fenomenet som leder till att spånor skiljs. Under skärande bearbetning

skiljer sig materialet från arbetsstycket i form av ett spån. Det finns olika sorter av skärande

bearbetning men de vanligaste är borrning, svarvning och fräsning. Det finns ett antal faktorer

som spelar in på resultatet vid skärande bearbetning. Dessa faktorer måste tas i beaktning för

att resultatet skall bli överensstämmande med satta toleranser och specifikationer. Skärdata är

en utav de faktorer som har stor inverkan på resultatet. Skärdata innefattar maskintekniska

data såsom skärhastighet, matning och skärdjup. Skärhastighet är hastigheten skärverktyget

har vid bearbetningen. Matning är i den hastighet skärverktyget och arbetsstycket förs i mot

varandra. Skärdjupet är det djup på arbetsstycket som avverkas. Beroende på hur dessa

4 Shingo 1989. s. 47

5 Shingo 1985. s. 99

Kap. 3 Teori

15

skärdata anpassas kommer andra faktorer påverkas. Faktorer som påverkas är ytjämnhet,

skärets livslängd och spånets utformning osv.6 Det finns även en ekonomisk aspekt när

skärdata ska väljas. En högre matning ger en kortare processtid men ett större slitage på eggen.

Vid bearbetningen rör sig spån över verktyget långsammare än skärhastigheten. När detta sker

uppstår ett högt tryck och hög temperatur vilket leder till att de flesta material blir plastiska. På

grund av den höga temperaturen i kombination med de stora krafterna som uppstår slits eggen

kraftigt. För att minska temperaturen används vanligen någon form av skärvätska. Skärvätskan

används även för att slå sönder spånen.

3.2.1 Fräsning

Fräsning är en tillverkningsteknik inom skärande bearbetning. Ett fräsverktyg har många eggar

och monteras i en fräsmaskin. Vid fräsning roterar verktyget och materialet matas mot eggen.

Fräsverktyget är antigen tillverkat i ett stycke eller med mekaniskt monterade eggar. Vid

fräsning används med- eller motfräsning där motfräsning är den vanligaste. Motfräsning ställer

lägre krav på stabilitet men leder till en högre förslitning av eggen. Fördelen att använda

medfräsning är en finare ytjämnhet och lägre förslitning av eggen. Fräsverktygets utformning

gör att eggarna inte skär under hela varvet utan bara en liten del under en rotation. Det leder

till att eggen utsätts för stora kraftvariationer med temperaturväxlingar som följd. Metoden

används främst för att skapa plana ytor men kan även användas för att tillverka komplexa

former. Det finns olika metoder inom fräsning, de vanligaste är spårfräsning, planfräsning och

pinnfräsning.7

3.2.1.1 Planfräsning

Vid planfräsning sker bearbetningen av verktygets skäreggar, som sitter längs med verktyget

omkrets och till viss del på verktygets ändyta. Roationsriktningen på fräsverktyget formar en

vinkelrät mot den radiella matningen.8

3.2.1.2 Pinnfräsning

Vid pinnfräsning kan upp till tre ytor bearbetas samtidigt. Arbetsområdet vid pinnfräsning

definieras av verktygets diameter samt det möjliga skärdjupet. Lämpliga operationer där

pinnfräsning är att föredra är fräsning av spår eller ansatser. 9

3.2.1.3 Skivfräsning

Skivfräsning används när det önskas ta fram ett spår längs med arbetsstyckets kontur.

Verktyget vid skivfräsning består av en skiva där skären sitter på skivans diameter och

tjockleken på skivan avgör bredden på spåret.10

6 Jarfors, Carlsson, m.fl. Fjärde upplagan. s. 298

7 Jarfors, Carlsson, m.fl. Fjärde upplagan. s. 370 8 Jarfors, Carlsson, m.fl. Fjärde upplagan. s. 371

9 Jarfors, Carlsson, m.fl. Fjärde upplagan. s. 371


16

3.2.2 Borrning

Den skärande processen för borrning liknar fräsning till stor del. Den stora skillnaden är kravet

på spånen. Vid borrning är det viktigt att spåren vid spånbrytningen snabbt kan transporteras

bort. Annars finns det stor risk att borren bryts av. Beroende på hålets karaktär finns de i

huvudsak två metoder för evakuering av spånor. Den första tekniken är att spånorna förs bort

med spiralkanaler i borren. Denna metod lämpar sig främst vid korthålsborrning vilket är

borrdjup på max 6 gånger borrens diameter. Vid borrning av djupare hål som kräver ett

noggrant resultat används en ofta ejektorborr. Spånorna sugs då ut när olja trycks in borren.

Vid borrning av hål med ökade toleranser bör upprymning och brotschning användas.11

3.2.3 3-axliga bearbetningsmaskiner

En 3-axlig bearbetningsmaskin är en maskin vars frihetsgrader i antal är tre. De vanligaste

applikationerna för 3-axliga maskiner är automatiserade fräs- och borroperationer. Maskiner

med tre axlar lämpar ypperligt för bearbetningar av enkla geometrier. Generellt kan en 3-axlig

maskin arbeta med större detaljer än 5-axliga detaljer kan beroende på att komplexiteten i

maskinen är lägre för den förstnämnda. I 3-axliga maskiner så kan antingen bordet eller

spindeln röra sig i x-, y- och z-led. Det förekommer som regel ingen rotationsaxel i den typen

av maskin. En begränsning som maskinen har är att om operationer skall ske på fler än en sida

krävs det flera uppspänningar av detaljen. Programmering av bearbetningsmaskinen sker

vanligen på utomstående programvara för att sedan laddas in i maskinen. Detta möjliggör en

minskad operatörstid vid maskinen.

3.2.4 5-axliga bearbetningsmaskiner

Den stora skillnaden mellan 3-axliga och 5-axliga bearbetningsmaskiner är att den senare har

fem frihetsgrader istället för tre. De två extra frihetsgraderna yttrar sig i form av rotation längs

med två av axlarna. De 5-axliga maskinerna har i regel en uppdelning av frihetsgraderna

mellan spindel och bordet. Med en uppdelning av frihetsgraderna möjliggörs en bearbetning

av komplexare geometrier med få uppspänningar. Detta eftersom åtkomligheten ökar drastiskt

jämfört med en 3-axlig maskin. I och med detta kan produkter med komplexa geometrier

produceras snabbt och billigt samtidigt som snäva toleranser kan nås. Nackdelen med 5-axliga

maskiner jämför med 3-axliga är att programmeringen blir svårare då fler inställningar på både

bord och spindel måste verkställas. Det ställer därför högre krav på möjligheten att simulera

och programmera i ett externt program och inte direkt i bearbetningsmaskinen.

10 Sandvik Coromant AB, Kunskap, Fräsning, Spårfräsning, Skivfräsning, 2013

http://www.sandvik.coromant.com 11

Jarfors, Carlsson, m.fl. Fjärde upplagan. s. 364

http://www.sandvik.coromant.com/

Kap. 3 Teori

17

3.3 Fixturer

3.3.1 Allmänt om fixturer

En fixtur är ett verktyg som används för fasthållning av arbetsstycke vid maskinbearbetning.

Fixturen är en vital del som har till uppgift att positionera, stadga och fixera arbetsstycket.

Detta inom höga toleranser. Det är av högsta vikt att en fixtur klarar av att bibehålla en god

positionering, stagning och fixering även när krafter från bearbetningen appliceras. Det måste

tas i beaktning vid konstruering av fixturen. Vid konstruering av fixturer finns således ett antal

kriterier som bör uppfyllas, de finns summerade i Kap. 1.6.1.

3.3.1.1 Punktpositionering

Vid konstruering av en fixtur där skärande bearbetning är involverad måste flertalet saker tas i

beaktning för att processen skall fungera optimalt. Eftersom bearbetningskrafter uppstår som

varierar i riktning och storlek så måste varje fixtur anpassas för den speciella detalj som skall

bearbetas. En kropp som är fri i rymden har 6 frihetsgrader varav 3 axlar och 3 rotationsleder,

Fig. 3.1.

Figur 3:1 Frihetsgrader.

Vid positionering och fastspänning av en detalj i fixtur finns flertalet utarbetade metoder och

principer för att komma till bukt med de problem som uppstår. Den princip som brukar

användas som standard för fixturkonstruering kallas 3-2-1-principen. Den är utformad på så


18

sätt att tre referensplan som är vinkelräta mot varandra används som en referensram innan

positionering påbörjas. På det första referensplanet placeras tre punkter, så kallade

stödpunkter, som eliminerar 2,5 frihetsgrader av de totala 6, Fig. 3.2. Anledningen till att

använda tre stöd istället för fler eller färre förklaras enligt väldigt enkla modeller. Vid färre

stödpunkter än tre kommer detaljen att ligga instabilt i fixturen och risken för felaktig

bearbetning ökar. Om fler stöd än tre placeras ut ökar riskerna för inspänningsdeformationer i

detaljen. På den andra sidan placeras två punkter som fastställer en sidoreferens för detaljen.

Därefter placeras ytterligare en lokaliseringspunkt på det tredje planet vilket gör att det nu

eliminerats 4,5 frihetsgrader. För att arbetsstycket skall bli helt fixerad i detta läge måste en

spännanordning placeras ut så de sista 1,5 frihetsgraderna blir eliminerade.12

Beroende på

formen av detaljen kommer placeringen och utformningen av spännelementet att påverkas.

Detta för att ta bort de vibrationer som kan uppstå vid bearbetning.13

Figur 3:2. 3-2-1-principen.

3.4 PUGH PUGH-metoden är en konceptvalsmetod som används för ett objektivt och systematiskt

konceptval. Metoden kan användas vid olika tänkbara val, då den är väldigt generell. Det

första steget i PUGH är att ta fram flera olika alternativ att kunna vikta mot varandra. Sedan

måste ett godtyckligt antal relevanta kriterier sättas upp för att kunna jämföra hur bra de olika

koncepten uppfyller dessa kriterier. PUGH-metoden används för att välja det bästa konceptet

som tagits fram under en konceptgenerering.

12 Dovskog. 1995. s. 41

13 Gustafsson. 1994. s. 9

Kap. 3 Teori

19

PUGH-metoden utförs i två steg. I det första steget viktas de uppsatta kriterierna mot varandra

för att avgöra vilket kriterium som är det viktigaste att uppfylla. I detta steg viktas kriterierna

parvis mot varandra för att avgöra vilket av de två kriterierna som är viktigast, det viktigaste

kriteriet får ett poäng. I denna rapport indikeras given poäng med ett “+” och ej given med ett

“x”. Poängen varje kriterium får summeras sedan, det kriterium som får den högsta

totalpoängen är det kriterium som är viktigast.14

Denna process utförs lämpligen i en tabell, ett

exempel visas i Tabell 3.1

Tabell 3:1

I nästa steg viktas de framtagna koncepten mot varandra utefter de framtagna kriterierna. Det

för att avgöra vilket koncept som bäst uppfyller det viktigaste och flest kriterium. Ett koncept

väljs som referens och övriga koncept jämförs med detta. Om ett koncept bättre uppfyller ett

kriterium än referensen markeras det med ett “+”, sämre markeras med “-” och likvärdig

markeras med “S”. Dessa betyg summeras sedan. Det är lämpligt att ställa det viktigaste

kriteriet överst. Ett exempel på denna process visas i Tabell 3.2.

Tabell 3:2

14 Pugh. 1991. s. 74


20

Av ett exempel i Tabell 2.2 framgår att koncept 2 är det bästa alternativet. Detta beroende på

att det konceptet har flest antal “+”. Om två koncept skulle hamna på samma antal “+” är det

viktigt att ta till hänsyn vilka av kriterium de får “+”. Ett “+” från det viktigaste kriteriet väger

således tyngre än ett “+” från det minst viktiga kriteriet.


22

23

4. Genomförande

4.1 Konceptgenerering Arbetet som gjordes av insamlandet av teori och kunskaper inom fixturkonstruering skapade

möjligheter men även problem. Vid ett möte med handledare på IAC fastställdes att tre olika

fixturkoncept skulle tas fram för att hitta nya idéer och lösningar. Dessa skulle uppfylla vissa

krav som var satta i samråd IAC. Även allmänna krav för en fixtur för skärande bearbetning

skulle uppfyllas. För att kunna genomföra jämförelsen användes Solidworks, ett program för

3D-modellering, för att konstruera de olika fixturkoncepten. Olika förslag och lösningar

diskuterades för att jämföra de idéer som fanns. Efter studier i litteratur och egna

observationer fastställdes de tre olika fixturkoncepten.

Andra teorier och kunskaper som påverkade utformningen av koncepten är LEAN.

Konstruktionerna har utvecklats för att arbetstider både inne i maskinen och utanför ska

minimeras. I maskinen handlade det om att tiden för bearbetningen ska vara så låg som

möjligt. Detta kan uppnås genom att eliminera onödiga rörelser i den mån det varit möjligt.

All rörelse som sker i maskinen som inte är spånbildande är arbete som ej är värdeskapande

för kund och som är ett slöseri. Det arbete som behövdes göra utanför maskinen för

laddningen och plundringen är även det ej värdeskapande. Dock är det nödvändiga slöserier.

Men att minimera den tidsåtgången har varit centralt i utformningen fixturen, framförallt för

positioneringen och spännelementen.

LEANverktyget Poka yoke var viktigt under konstruerandet, det var viktigt att ta fram en

konstruktion som var felsäkrat för att undvika att detaljen spänns in fel.

4.1.1 Koncept 1

Det första konceptet var en fönsterfixtur, vilket är en fixtur där detaljen spänns in i ett

fönsterliknande konstruktion. Den hade en kapacitet 6 detaljer som alla kunde bearbetas i ett

tempo (version A) eller 12 detaljer som bearbetades i två tempon (version B). Det fanns en

valmöjlighet där IAC kunde välja vilken av uppsättningarna som skulle vara fördelaktigast i

deras produktion. Fixturen medgav ett rationellt utnyttjande av bearbetningsmaskinen delvis

på grund av att detaljerna ligger i samma plan.

Version A med 6 detaljer och ett tempo hade fördelarna att den gav färre palettvridningar,

vilket även sparade tid vid uppsättning av detaljer, Fig. 4.1. I den befintliga

bearbetningsmaskinen tog en maskinvridning cirka 3 sekunder vilket byggde upp stora

tidsförluster.


24

Figur 4:1 Version A

Version B utnyttjade mer av utrymmet inuti bearbetningsmaskinen och tog sammanlagt in 12

detaljer per maskinkörning. För att komma åt alla ytor som skulle bearbetas behövde den

köras med två tempon vilket innebar mer arbete för operatören samt att ett avläggningsbord

krävdes för att kunna lägga undan detaljerna under bytet.

För att alla operationer på detaljen skulle kunna göras behövdes ett byte av detaljer efter första

maskinkörningen göras diagonalt, Fig. 4.2.

Kap. 4 Genomförande

25

Figur 4:2 Version B

Eftersom bearbetningsmaskinen använde sig av två paletter, kunde operatören ladda och

plundra den ena när den andra var inne i maskinen. Då var det möjligt att dela upp så att en

palett körde detaljer med “tempo 1” och den andra körde i “tempo 2”. För att detta skulle vara

möjligt tvingades en av fönsterfixturerna vridas 180 grader, Fig. 4.3.

Figur 4:3 Version B


26

Infästningarna för denna fixtur var utformad så att detaljen monterades in från ett håll och

spännes fast med två vertikalt monterade snabbspännen samt en klämma runt detaljens rördel,

Fig. 4.4.

Figur 4:4 Inspänning av detalj

För att detaljerna skulle positioneras rätt vid montering togs stöd fram så detaljen låg på väl

utvalda punkter. Detta säkerställde en montering där positioneringen alltid skulle vara lika från

detalj till detalj. Ett klämspänne placerades runt detaljens rördel för att låsa den i vertikalled

samt att den motverkade vibrationer som uppstod vid bearbetningen, Fig. 4.5.


27

Figur 4:5 Klämspänne

4.1.2 Koncept 2

Det andra konceptet som togs fram inriktades mot att eliminera de för- och efterarbeten som

befintliga fixturen medförde. Konstruktionen liknade därför den befintliga fixturen till stor del

där endast fåtal positionerings- och spännelement ersattes. Konstruktionen för koncept två

medförde även att fixturen fick en kapacitet på tolv detaljer istället för de tidigare fyra, Fig.

4.6. Denna konstruktionslösning hade likt den befintliga en två tempo lösning.


28

Figur 4:6 Tempo ett koncept 2.

För att positionera detaljen i fixturen i vertikal- och horisontalled i “tempo 1” användes tre

stycken styrelement, dessa låste även detaljen i dessa riktningar, Fig 4.7. För inspänningen i

djupled användes en “swing clamp” och ett snabbspänne.“Swing clampen” användes för att få

en inspänningspunkt mot detaljen med möjligheten att anlägga stor kraft. Ett snabbspänne

användes för appliceringen av en tillräckligt stor kraft, fördelen var att det gick snabbare vid

inspänning än med “swing clampen”. Eftersom att snabbspännet hade en ställbar skruv blev

konstruktionen flexiblare om förändringar uppstod. Spännkraften kunde då enkelt justeras

beroende på hur långt in skruven drogs. Det som blev avgörande för hur stor den pålagda

kraften blev berodde på hur stor kraft montören orkade lägga på.

Figur 4:7 Inspänningen tempo 1.

Det andra tempot för “koncept 2” använde sig av samma spännelement som “tempo 1”.

Styrelementen som användes var fyra stycken pinnar som styrdes i de fyra redan bearbetade

hålen, Fig. 4.8. Användningen av de fyra hålen som referens säkerställde repeterbarheten och

stabiliteten processen.


29

Figur 4:8 Inspänningen tempo 2.

4.1.3 Koncept 3

I koncept 3 genomfördes alla maskinbearbetningar i ett tempo. Lösningen byggdes med ett

torn som triangelformades som sedan fixturerna fästes mot. För att konstruktionen skulle

möjliggöras krävdes att mynningen för rördelen riktades rakt ut från infästningen på tornet och

även parallellt mot verktygen som skulle bearbeta utsidan på rördelen, Fig. 4.9.

Figur 4:9. Vybild över koncept 3

Kapaciteten för konceptet var tolv detaljer, tre på vardera sida av triangeltornet.

Konstruktionen gav många maskinvridningar under bearbetningsprocessen eftersom att alla


30

detaljer inte låg i samma plan utan i grupper om tre. Detaljerna monterades in i fixturen och

likt “koncept 1“ fästes det med vertikalmonterat spänne samt ett spänne över detaljens rördel,

Fig. 4:10.

Figur 4:10 Infästning triangelfixtur

Det som även skilde koncept 1 och koncept 3 var att vid koncept 3 behövdes bara ett

vertikalmonterat spänne. Detta för att detaljen monterades in i fixturen fanns det stoppklackar

som höll emot från ena sidan och spännet låste den i sitt rätta läge. Detta säkerställde att

detaljen enbart kunde monteras från ett håll och detta eliminerade risken att detaljen

monterades felaktigt. Dessutom förenklades arbetet för montören i och med att mindre arbete

behövde läggas för positionering och fastspänningen. Detaljen placerades på fem stöd där tre

låg undertill och två från sidan, Fig. 4.11. Detta gjorde att inspänningen följde “3-2-1-

metoden”, Kap. 3.2.


31

Figur 4:11 Stöd i “koncept 3”

4.2 Konceptval

När de tre koncepten var färdigställda gjordes konceptval med en PUGH-utvärdering, Kap.

3.4. Det första som gjordes var att kriterierna för konceptvalet togs fram. De kriterier som

bestämdes förklaras nedan.


32

Rationellt utnyttjande - Fixturen medger ett rationellt utnyttjande av bearbetningsmaskinen.

Med det innebär det att fixturen ska vara konstruerad så att utnyttjandet av maskinen sker

logiskt. Faktorer som spelar in är hur fixturen anpassas efter maskinen för att optimera

produktionen. Fixturen måste även konstrueras med avseende på människan. En fixtur

behöver vara enkel att arbeta med. Fixturen måste allstå ha ett påvisat samspel mellan

människa och maskin.

Repeterbarhet - Ge god repeterbarhet. Detaljen som bearbetas måste positioneras med stor

noggrannhet i rymden.

Stabil och vibrationsfri - För att bevara pålitligheten i produktionen var fixturen tvungen att

vara stabil och vibrationsfri vid bearbetningen.

Dämpande för egensvängningar - Fixturens är tvungen att dämpa egensvängningarna som

uppstod i detaljen under bearbetningen.

Laddning/plundring - Laddningen och plundringen av fixturen måste ske enkelt. Montören

skall enkelt kunna utföra laddningen och plundringen, möjligheterna för misstag vid

monteringen ska vara minimala.

Inspänningsdeformationsfri - Fixturen får ej skapa inspänningsdeformationer på detaljen

som skall bearbetas. Det betyder att krafter som fixturen anbringar på detaljen skall komma

rakt över anläggningspunkterna annars finns risken att detaljen kommer böjas och felaktiga

mått uppstår.

Fastspänning - Detaljen får inte ligga löst i fixturen utan måste sitta fast nog bra så att

vibrationer vid bearbetningen ej uppstår.

Användarvänlighet - Fixturen skall vara utformad så den kan hanteras enkelt vid

inspänningen av detaljer i. Utformningen på fixturen behövde göras med ergonomin i åtanke,

utformningen på spännelement m.m. var därför synnerligen viktig.

Kapacitet - Lastkapaciteten av antalet produkter i fixturen. Ökningen av antalet detaljer som

rymdes i fixturen var viktigt då det sänkte bearbetningstiden per detalj.

Tillverkning - Tillverkningen av fixturen måste kunna ske enkelt och billigt. Det innebar att

användandet av standardelement såsom skruvar, fjädrar och dylikt bör vara

standardkomponeneter.

Utifrån dessa kriterier gjordes utvärderingen mellan koncepten. Resultatet av värderingen kan

ses i Tabell 4.1.


33

Tabell 4:1 Kriterieutvärdering

När utvärderingen av kriterierna var färdigställd framgick det vilka dem som var mest

betydelsefulla och nästa del av PUGH-metoden kunde påbörjas. Det som gjordes var att ett

fixturkoncept fick agera som referens och de andra jämfördes mot denna. Resultatet finns att

beskåda i Tabell 4.2.

Tabell 4:2 Fixturjämförelse

Utvärderingen med PUGH-metoden visade att de fixturförslagen som besatt bäst potential var

“Koncept 1 Version A” och “Koncept 2”. De övriga koncepten visade sig ha bra egenskaper

men var jämlika eller sämre på de kriterier som värderades högst. Den befintliga

konstruktionen ville IAC inte ha kvar vilket gjorde att den uteslöts direkt med stöd från

PUGH-utvärderingen. “Koncept 3” fallerade även den på grund av två tempo lösning samt


34

andra negativa aspekter som uppdagades under utvärderingen. “Koncept 1 Version B” visade

sig vara möjlig att implementera, däremot uppstod problemet med att flertalet

maskinvridningar skulle bli nödvändigt vilket i sin tur skulle öka bearbetningstiden. Konceptet

avfärdades vilket möjliggjorde att utvärderingen kunde riktas mot övriga konceptlösningar.

Det gjordes därefter ett val att fokusera på de två bästa koncepten och arbetet fortsatte med att

ta fram den slutgiltiga fixturkonstruktionen.

En aspekt som ingick i kriteriet “rationellt utnyttjande” som var av intresse att gå in djupare på

var hur koncepten påverkade cykeltiden. Därför gjordes kalkyler med beräkningar på antalet

verktygsbyten och rotationer varje koncept skulle medföra.

4.2.1 Verktygsbyten

Utgångspunkten var den befintliga fixturen, sedan sattes koncepten i relation till varandra. I

den befintliga fixturen krävdes 12 verktygsbyten i maskinen. Det krävdes även ett förarbete

och ett efterarbete. Dess tidsåtgång bortsågs ifrån i tidsberäkningen.

Verktygsbyten för befintlig fixtur:

nvpd=nvb/nd (4.1)

nvpd= Verktygsbyten per tillverkad detalj.

nvb= Antal verktygsbyten

nd= Antal detaljer.

nvpd=12/4= 3 verktygsbyten/detalj.

I de framtagna koncepten behövde inte detaljen förbearbetas vilket betydde att antalet

verktygsbyten blir 12 per tempo.

Ekvationen (4.1) för “Koncept 1 version A” gav antalet verktygsbyten/detalj:


Ekvationen (4.1) för “Koncept 1 version B” gav antalet verktygsbyten/detalj:


Ekvationen (4.1) för “Koncept 2” gav antalet verktygsbyten/detalj:

nvpd=12/9= 1,3 verktygsbyten per detalj.


35

Ekvationen (4.1) för “Koncept 3” gav antalet verktygsbyten/detalj:

nvpd=24/12 = 2 verktygsbyten/detalj.

Det visade att antalet verktygsbyten per detalj blev lägst för “Koncept 3”. Vilket gav den en

fördel.

4.2.2 Rotationer

Att ha ett fåtal rotationer i bearbetningsprocessen var viktigt. En jämförelse mellan koncepten

i antal rotationer genomfördes därför.

Den befintliga fixturen krävde totalt 16 rotationer för de båda tempona och tillverkade fyra

detaljer vilket gav:

nrpd=nr/ndr (4.2)

nrpd= Antal rotationer per tillverkad detalj.

nr= Antal rotationer.

ndr= Antal detaljer.

nrpd=16/4= 4 rotationer/detalj.

Ekvationen (4.2) för “Koncept 1 version A” gav antalet rotationer/detalj:

nrpd=3/6= 0,5 rotationer/detalj.

Ekvationen (4.2) för “Koncept 1 version B” gav antalet rotationer/detalj:


Ekvationen (4.2) för “Koncept 2” gav antalet rotationer/detalj:

nrpd=27/9= 3 rotationer/detalj.

Ekvationen (4.2) för “Koncept 3” gav antalet rotationer/detalj:



36

4.2.3 Tidsåtgång

Tiden för ett verktygsbyte respektive en rotation var känt vilket betydde att tidsåtgången för

detta kunde tas fram. Tiden för ett verktygsbyte var 7 sekunder och tiden för en rotation var 3

sekunder.

Befintlig fixtur:

T=nvpd*Tvb +nrpd*Tr (4.3)

T= Tidsåtgång för verktygsbyte och rotation per detalj.

Tvb= Tidåtgång för verktygsbyte.

Tr= Tidsåtgång för rotation.

T=3*7+4*3= 33 sekunder/detalj.

Ekvationen (4.3) gav att tidåtgången per detalj för “Koncept 1 version A” blev:

T=2*7+0,5*3= 15,5 sekunder/detalj.

Ekvationen (4.3) gav att tidåtgången per detalj för “Koncept 1 version B” blev:


Ekvationen (4.3) gav att tidåtgången per detalj för “Koncept 2” blev:

T=1,3*7+3*3= 18,1 sekunder/detalj.

Ekvationen (4.3) gav att tidåtgången per detalj för “Koncept 3” blev:


4.3 Konceptförbättring

PUGH-utvärderingen var till stor hjälp för att arbetet skulle kunna fortsätta och många nya

idéer uppkom. Det bestämdes att ingen av de hittills gjorda fixturerna uppfyllde helt de mål


37

som var önskvärda. Det gjordes ett val att börja om med en ny konstruktion och sedan utnyttja

lärdomarna och fördelarna de tidigare fixturerna givit. “Fixtur 1 version A” medgav

bearbetning i ett plan vilket utgjorde en bra grund för att påbörja den nya konstruktionen. Från

“Koncept 2” valdes hållaren för själva detaljen i och med att den på ett fördelaktigare sätt

kunde positionera detaljen i rätt läge.

Vid mötet där PUGH-utvärderingen gjordes framgick det även att användandet av

vertikalmonterade snabbspännen inte gav erforderlig spännkraft vid exempelvis avvikelser i

detaljens utformning. Detta på grund av att detaljen var gjuten och kan då ha vissa små

avvikelser i dess form. Spännelementet måste då kunna justeras på ett enkelt sätt för att väga

upp dessa förändringar. Därför utformades ett nytt spännelement som istället anbringade

låskraft horisontalt mot detaljen. Ytterligare förändringar gjordes genom att planförskjuta

detaljer för att på så sätt nå alla ytor som skulle bearbetas, Fig. 4.12.

Figur 4:12 Förändringar efter PUGH

För att spännelementet skulle positionera sig rätt mot detaljen gjordes styrpinnar som skulle

förebygga felpositionering samt att ett kullager monterades för att konstruktionen skulle

medge rotation av spännskruv utan att spännklossen roterade, Fig 4:13.


38

Figur 4:13 Spännelement

Arbetet fortskred och ytterligare förändringar gjordes. Konstruktionen vreds ytterligare på

bottenplattan samt speglades för att komma åt med samtliga bearbetningsverktyg.

Utskärningar i bottenplattan gjordes för att eliminera krockar som annars hade uppstått vid

bearbetning. Det visade det sig att konstruktionen ej erhöll nog med stabilitet när rimliga

krafter anbringades på detaljen. Därför konstruerades torn bakom varje kolumn av detaljer,

dessa döptes till “Torn 1” och “Torn 2” för att kunna särskilja dem, Fig. 4.14.

Figur 4:14 Fixturkonstruktion


39

Sedan konstruerades fyra triangelstag som svetsades fast mellan de båda tornen för ökad

stabilitet. Slutligen byggdes stag mellan “Fixturhållare” och “Torn 2” för att ytterligare

stabilisera upp konstruktionen samt motverka vibrationer som uppkommer under bearbetning,

Fig. 4.15.

Figur 4:15 Fixturmodifieringar

Vid bearbetningen av detaljens rördel krävdes något som kunde lägga tryck nära

bearbetningsytan och absorbera de vibrationer som uppstod. Ett vibrationsspänne

konstruerades som med en fjäder satte tryck mot detaljen. Spännet kunde dras ut och vridas åt

sidan för att plundring av fixturen skulle vara möjlig, Fig 4.16. För att spännet skulle låsa sig i

rätt läge gjordes ett hona/hane spår, det säkerställde att vibrationsspännet positionerades rätt.

Figur 4:16 Vibrationsspänne


40

4.4 Slutliga förändringar Ett sista möte med handledare gjordes för att felsöka hela konstruktionen en omgång till. Det

visade sig att ytterligare förändringar behövdes för att uppnå ett fullt utvecklat fixturkoncept.

Eftersom fixturen behövde kunna demonteras smidigt om delar behövde bytas ut var en

hopsättning med svetsningar inte aktuell . Dessutom fanns risken att svetsade delar i fixturen

kunde ändra positionering från önskade värden om.

Bottenplattan hade möjlighet att modifieras för att erhålla större yta att montera tornen på.

Samtidigt kunde tornen vridas så att verktygslängder kunde minskas och därigenom få en mer

exakt process. Det innebar även att utskärningar i bottenplattan behövde ändras för att stämma

överens med de nya placeringarna av tornen. Dimensioneringen av skruvelementen skulle

göras om för att klara av större belastningskrafter samt fungera bättre med befintliga verktyg i

IAC:s produktion.

Via diskussioner visade det sig att den nuvarande lösningen för vibrationsspännet var för

komplicerad och opålitlig eftersom att kraften som läggs på rördelen bestäms av

fjäderkonstanten. Om förhållanden eller detaljer förändras innebar det att spännkraften kunde

minska och ett byte av samtliga fjädrar kunde bli framtvingat. Samtidigt var konstruktionen av

vibrationsspännet problemfyllt eftersom marginalerna var för lite tilltagna i närheten av

bearbetningsområdena och spännet behövde därför förändras.

Slutligen skulle fixturen kunna lyftas av och på bearbetningsmaskinens palettbord vilket

gjorde att en lyftanordning monterad på fixturen behövde konstrueras.

41

5. Resultat

Resultatet av projektet har skrivits i denna del av rapporten. Fixturen som togs fram påvisade

många fördelar jämfört med den befintliga. En stor fördel var att kapaciteten hade ökade från

fyra till sex detaljer. Den nya fixturkonstruktionen utförde all bearbetning av detaljen i endast

ett tempo istället för de tidigare två.

5.1 Positionering För positionering konstruerades totalt fem olika element. Tre element var till för att låsa

detaljen i horisontal- och vertikalled, Fig. 5.1. Dessa tre element formgavs efter detaljen som

fästs i fixturen. Styrelementen följde således de släppvinklar detaljen hade efter gjutningen.

Det gjordes även två styrelement i djupgående riktning så detaljen enkelt kunde positioneras

rätt innan fastspänning skulle ske, Fig 5.1. De två djupgående stoppen formgavs även de efter

detaljen.

Figur 5:1 Fixturhållare

5.2 Fastspänning Varje detalj i fixturen spändes fast med två spännelement. Det första spännelementet var det

som fixerade detaljen i fixturen med den största kraften. Det spännelementet formgavs efter


42

detaljen för att ge en stabil och repetitiv fastspänning, Fig 5.2. Spännelementet utformades

med ett spår för att styra tryckklossen i rätt läge. Om spåret ej existerade kunde tryckklossen

komma att vridas vilket skulle leda till att den tryckte mot fel ställe på detaljen. För att föra

tryckklossen mot eller ifrån detaljen användes en M12 skruv. Om M12 skruven skulle vara

gängad hela vägen in i spännklossen skulle skruven gängas ur spännklossen när den skruvades

ifrån detaljen. Därför har en konstruktion med en axel som pressas in i spännklossen gjorts,

Fig. 5.2. För att spännklossen automatiskt skulle matas ifrån detaljen då M12 skruven

gängades ut så tillverkades en anordning med en kraftbelastad fjäder, Fig 5.2. Med tiden kan

tryckklossen komma att bli deformerad beroende på den belastning den utsätts för. Därför är

en ytbehandling nödvändig. Den ytbehandlas därför med titannitrid eller annan likvärdig

metod.

Figur 5:2 Spännelement 1.

Det andra spännelementets uppgift var att motverka de vibrationer som uppstod vid fräsning

av röret. Detta gjordes med hjälp av en excentrisk spännanordning, Fig 5.3. Den skruv som

användes för denna spännanordning var även den en M12 skruv. Detta för att samma verktyg

kunde användas för de båda spännelementen. Både hålet som går igenom stommen i fixturen

och hålet i den excentriska delen gängades. För att M12 skruven skulle sitta fast ordentligt i

den excentriska delen applicerades gänglim på dess gängor som vid behov kunde lösas upp,

vid exempelvis reparationer.

Kap. 5 Resultat

43

Figur 5:3 Spännelement två.

5.3 Stabilitet och styrning För att uppnå den nödvändiga stabiliteten skapades flera anordningar. För en god

grundstabilitet vidareutvecklades de två tornen som tidigare konstruerats. I vardera torn fästes

tre stycken hållare i vilka detaljerna spännes in, Fig 5.4. För att fästa hållarna i tornen

användes två stycken M10 skruvar. Hållarna behövde även styras i rätt läge. I tornen gjordes

därför ett spår där hållarna skulle föras in. För att styra hållarna i höjdled användes styrpinnar,

Fig 5.4.

Figur 5.4 Stabilitet och styrning


44

För att fästa tornen i bottenplattan användes tre stycken M16 skruvar kompletterat med två

stycken styrpinnar för att tornet skulle styras i rätt läge, Fig 5.5.

Figur 5:5 Fastspänning av tornen i bottenplattan

För en stabil tillverkningsprocess var en robust konstruktion viktigt. Därför monterades stag ut

på strategiska ställen för att möjliggöra detta. Det placerades ut två olika sorters stag. “Stag 1”

sattes mellan hållarna på “Torn 1” och stommen på “Torn 2”. Sedan sattes “Stag 2” mellan

hållarna på “Torn 2” och stommen på “Torn 2”, Fig 5.6. Vardera stag fästes med 3 stycken

skruvar för att absorbera vibrationer under bearbetning samt undvika deformationer vid i- och

urlyftning av fixturen på paletten. Det placerades även en lyftkrok på toppen av “Torn 2” för

att fixturen skulle kunna lyftas upp från maskinens palett med en travers.

Kap. 5 Resultat

45

Figur 5:6 Stag

5.4 Bottenplatta För att snabbare kunna byta fixtur i maskinen sammanfogades fixturen i en bottenplatta som

sedan monteras på maskinens pallett. I och med de små marginaler som erhölls när

bearbetningsmaskinen skulle utföra alla maskinoperationer gjordes utskärningar i

bottenplattan. Detta för att krockar mellan bottenplatta och verktygshållare skulle undvikas,

Fig 5.7.

Figur 5:7 Bottenplattan


46

5.5 Beräkningar verktygsbyten och rotationer Det var av intresse att jämföra antalet palettvridningar samt verktygsbyten för den

framtagna fixturkonstruktionen mot den befintliga då det påvisade möjlighet till

tidsbesparingar.

Från ekvation (4.1) gavs:






47

6. Analys och diskussion

6.2 Analys Genom att analysera de resultat som har uppdagas vid slutet av projektet kunde flera fördelar

med den nya fixturen påvisats. En utav de största fördelarna med den framtagna

konstruktionen visade sig vara de tidsbesparningar som sker. I rapporten har beräkningar på

tidsbesparingar gjort i avseende på palettrotationer samt verktygsbyten. Hos den befintliga

fixturen var tidsåtgången för detta betydligt större. Den totala tiden för verktygsbyten och

rotationer beräknades till 33 sekunder per detalj med den nuvarande fixturlösningen, Kap.

3.3.2. Med den framtagna fixturen reduceras tiden till 15,5 sekunder, Kap. 3.4.5. Vilket gav en

minskning med 17,5 sekunder per detalj. Batchstorleken på 200 detaljer ger att

tillverkningstiden per batch reducerades med cirka 58 minuter. Den stora tidsbesparingen var

möjlig då antalet rotationer och verktygsbyten per detalj kunde minskas rejält.

En tidsaspekt som inte behandlas i rapporten som är av värde att ha i åtanke är de för- och

efterarbete som krävdes med den nuvarande fixturen. Detta arbete blev inte längre nödvändigt

då dessa ytor kunde kommas åt vid maskinbearbetningen vilket givit montören tid att utföra

andra arbetsuppgifter medan maskinen körs. Med det framtagna förslaget inspänns sex

detaljer, tidigare var den siffran fyra. Det medför betydande minskningar på cykeltiden då

denna avtar exponentiellt när kapaciteten hos fixturen ökas. En ökning från fyra detaljer till

sex ger därför en större tidsbesparing per detalj än en ökning från 100 till 102 detaljer. De

tidsbesparingar som gjorts visade sig fördelaktiga sett ur en ekonomisk synvinkel.

Med den framtagna fixturen kommer det bara krävas ett tempo. Den mellanplockning som var

nödvändig med befintlig fixtur har elimineras. Inget mellanlager blir därför nödvändigt om det

nya fixturkonceptet implementeras.

Det föreslagna fixturförslaget kommer att skapa en bättre arbetsmiljö för montören samt att

dennes arbete förenklas radikalt. Detta på grund av de förbättringar som gjorts när fixturen ska

laddas och plundras. Genom att ha felsäkrat fixturen kan detaljen endast kan monteras på ett

sätt och kommer inte kunna montören göra fel. Dessutom har fastspänningen förbättras

jämfört med den befintliga fixturen. Antalet skruvar som behöver dras åt har minskats till två

per detalj vilket leder till snabbare laddning och plundring. Skruvar har även gjorts lika så att

endast ett verktyg behövs vid åtdragningar. Den tidigare fixturen innehöll lösa delar som

skapade problem för montören och risken för att dessa delar på något sätt missplaceras var

överhängande. Detta har plockats bort helt för att ytterligare förenkla och säkerställa

arbetsprocessen. Samtliga förändringar som gjorts till den nya fixturen har konstruerats på ett

sådant sätt att fixturen fortfarande skall uppfylla de nödvändiga kriterierna som krävs, såsom

stabilitetskrav och vibrationsfrihet.


48

6.3 Diskussion Projektarbetets syfte var att ta fram två till tre konceptförslag på fixturer för att sedan välja ut

ett av dem och vidareutveckla det. Arbetsprocessen har varit kontinuerlig och sedan projektets

start har en loggbok förts för att i efterhand kunna se tillbaka på arbetsgången och få en bättre

bild arbetsprocessen. Målet var att presentera en ny fixturkonstruktion som förbättrar

bearbetningen av den givna detaljen samt förenklar arbetet för montören.

Tiden som lades åt förstudier och teorier var oerhört viktig i början av projektet. Det skapade

en bra grund när konceptgenereringen skulle påbörjas. Flertalet besök har gjorts på IAC:s

fabrik i Eskilstuna vilket givit en ökad förståelse för hur konstruktionsarbetet bör utföras.

Genom att ha gått runt i fabriken och undersökt hur tillverkningen av andra fixturer gjorts gavs

bättre insikt för dimensionering av fixturelement samt hur fastspänning av fixturer kan

utformas. Tanken var till en början att utnyttja så mycket av den befintliga konstruktionen för

att på så sätt minska kostnaderna för fixturtillverkningen. Det visade sig dock att

tillverkningskostnader för fixturer inte var speciellt betydelsefulla utan från IAC:s håll sett såg

detta som en engångskostnad vilket kommer betala av sig snart efter att ett fixturkoncept

implementerats.

När konceptförslagen tagits fram visade det sig att flera fixturer hade potential men att alla

fallerade på vissa skilda punkter. Det ledde till att en ny fixturlösning påbörjades där de olika

fördelarna från tidigare förslag togs med. I efterhand kunde det ses som slöseri av tid eftersom

att tre koncept redan var påbörjade. Genom att börja om från start kunde de konstruktionsdelar

som redan utformats användas samtidigt som nya idéer kunde frodas för att sedan

implementeras.

I och med att projektet hade en bestämd tid att utföras på gjordes ett val att inte fokusera på

den ekonomiska aspekten, detta på grund av tidsbrist. Det bestämdes i projektets början att den

ekonomiska faktorn skulle tas med i mån av tid, det visade sig att konstruktionsdelen av

fixturkoncepten drog ut på tiden. Efter samtal med IAC visade det sig att kostnader för den

slutliga fixturen kommer ligga inom rimliga gränser.

49

7. Slutsatser och rekommendationer

7.1 Slutsatser De slutsatser som dragits gällande examensarbetet och det resultat som framkommit har visat

att det nya fixturförslaget har goda möjligheter att kunna implementeras. För att IAC skall

kunna utnyttja den föreslagna fixturen till sitt yttersta och kunna optimera den maximalt finns

det rekommendationer.

Något som inte fanns tid att utföra under projektets gång var en kostnadskalkyl för fixturens

tillverkning samt andra kringkostnader som inköp av nya verktyg för bearbetningen. Dessutom

kommer det vara möjligt att räkna fram totalkostnad för fixturen samt när den kommer nå

“break-even”.

Ett mål som sattes i början av projektet var att finna generella konstruktionsråd kring arbetet

med att utveckla fixturer i framtiden. Det blev problematiskt att sätta upp en statisk mall för

hur en fixtur exakt skulle byggas upp på grund av de olika former och dimensioner en detalj

kan erhålla. Det gick dock att ta fram råd för hur arbetet innan och under ett projekts gång

borde utformas för att få en bra grund vid konstruktion av framtida fixturer, dessa råd benämns

nedan.

Ha alltid LEAN i åtanke vid konstruering av fixturer. LEAN är ett brett begrepp men

kan implementeras på flera sätt. Användandet av standardelement och andra standarder

rekommenderas. Detta sänker kostnaderna för fixturtillverkningen och ger enklare

montering samt billigare reparationer. Det är viktigt att ha i åtanke att minimera antalet

onödiga rörelser.

Om det fungerar utan större problem ska skruvar, muttrar och bultar dimensioneras på

sådant sätt att de är så lika som möjligt. Detta medför att mindre verktygsbyten krävs

vid inspänning av detaljen i fixturen vilket sparar tid i såväl maskin som manuell

montering. Detta gäller speciellt de delar som kontinuerligt används, exempelvis

skruvar för fastspänning av detalj i fixtur.

Bygg fixturen i moduler. Detta gör att dess hopsättning förenklas samtidigt som delar

enkelt går att byta ut vid reparationer eller fixturförändringar. Ett tillägg till detta är att

undvika permanenta fogningsmetoder såsom svetsning eftersom byte av fixturdelar

kommer bli svårare eller omöjliga att utföra.

Vid konstruering av fixtur är det viktigt att felsäkra de delarna den består av. Detta

betyder att det bara skall finnas ett möjligt sätt att placera en del på. Speciellt viktigt är

det vid monteringen av detalj i fixtur, om detta kan göras på flera sätt ökar riskerna för

att montören gör fel och kan resultera i kasserad detalj.


50

Montera detaljer i samma plan. Genom att placera detaljer som skall bearbetas i samma

plan minskar antalet palettvridningar som måste göras i maskinen. Det leder till

tidsbesparningar och minskad kostnad per detalj.

7.3 Rekommendationer Vidare är det en rekommendation att kolla på vilka verktyg som behövas samt tillhörande

verktygshållare. I dagsläget används flera sorters planfräsar för att bearbeta detaljens olika

ytor och många av verktygen skulle kunna bytas ut. Det är möjligt att köra flera ytor med

samma verktyg vilket ger färre verktygsbyten och resulterar i kortare bearbetningstid per

detalj.

I den befintliga bearbetningsmaskinen används idag olika verktygshållare för de verktyg som

bearbetar detaljerna. Det behöver undersökas noggrannare vad för verktygshållare som

kommer krävas för att inte krockar mot fixtur skall uppkomma då det är små marginaler.

Genom att förlänga verktygshållarna kan verktygen göras kortare och bearbetningsprocessen

blir då stabilare. Däremot måste verktygshållaren dimensioneras så att krock mellan spindel

och fixtur ej uppstår. På grund av tidsbrist har detta ej hunnits med utan det rekommenderas

att undersöka mer noggrant.

En till rekommendation som kan ges är att undersöka de åtdragningsmoment som krävs för att

låsa fast detaljen i fixturen. För att detta skall vara möjligt med de befintliga

åtdragningsverktygen som idag finns på IAC måste noggranna undersökningar av deras

pneumatiska åtdragare göras. Detta kan åstadkommas med hjälp av tryckplattor som mäter de

krafter som påverkar detaljen vid bearbetning.

Om IAC väljer att inte implementera det föreslagna fixturkonceptet kan rekommendationer

gällande förändringar av den befintliga fixturen göras. Genom att konstruera om de nuvarande

spännelementen på fixturen kan en eliminering av för- och efterbearbetningen göras. I

dagsläget används en inspänning som ej är optimerad. Om dessa kan förändras kommer stora

tidsbesparningar ges utan att en betydande investering måste göras. På så vis kommer en

förbättrad produktion att erhållas för den givna detaljen.

51

8. Referenslista

Bergman B & Klefsjö B. Kvalitet från behov till användning. Fjärde upplagan.

Studentlitteratur AB, Lund 2007 (ISBN 978-91-44-04416-3)

Shingo S. A Study of the Toyota Production System from an Industrial Engineering Viewpoint.

Productivity Press, New York 1989 (ISBN 0-915299-17-8)

Shingo S. Zero Quality Control: Source Inspection and the Poka-Yoke System. Productivity

Press, New York 1985 (ISBN 0-915-299-07-0)

Jarfors A. Carlsson T. m.fl. Tillverkningsteknologi. Studentlitteratur AB, Lund 2010 (ISBN

978-91-44-07039-1)

Dovskog P. Fixturer för skärande bearbetning: sammanställning och analys av

dokumenterade studier. KF-Sigma, Lund 1995.

Gustafsson C. Verktygsteknik - Jiggar och Fixturer. Liber Utbildning, Stockholm 1994 (ISBN

634-0828-7)

Pugh S. Total design: integrated methods for successful product engineering. Addison-Wesley

Pub. Co, 1991 (ISBN 0-201-416-39-5)

International Aluminium Casting AB, Om IAC, 2013. Tillgänglig på:

http://www.iac-ab.se/sv/om-iac (2013-06-09)

Nationalencyklopedin, Henry Ford, 2013. Tillgänglig på: http://www.ne.se/lang/henry-

ford/172885 (2013-06-09)

Sandvik Coromant AB, Kunskap, Fräsning, Spårfräsning, Skivfräsning, 2013. Tillgänglig

på: http://www.sandvik.coromant.com/sv-

se/knowledge/milling/application_overview/slot_milling/side_and_face_milling (2013-06-

09)

http://www.iac-ab.se/sv/om-iac

http://www.ne.se/lang/henry-ford/172885

http://www.ne.se/lang/henry-ford/172885

http://www.sandvik.coromant.com/sv-se/knowledge/milling/application_overview/slot_milling/side_and_face_milling

http://www.sandvik.coromant.com/sv-se/knowledge/milling/application_overview/slot_milling/side_and_face_milling


52

Bilageförteckning

Bilaga 1. Fixturritningar

Bilaga 1. Fixturritningar

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer

Ritad avKonstruerad av

Titel/Benämning

Storlek

Tillverkning granskad av Granskad av

1:5Projektnamn

UtgåvaDetta dokument får inte kopieras utan ägarens skriftliga tillstånd, innehållet får inte delgestill tredje part eller användas i något obehörigt ändamål. Överträdelse leder till åtal.

Vyplacering SkalaGenerell yt-jämnhet Ra

Generell toleransSS ISO 2768-1

ProjektledareMaterial

Ägare

Godkänd av - datum Massa [g] Densitet [g/mm3]

13-06-09JSJDJSJD

JSJD_Hela konstruktionen1(2)A3

173215.05

-Examensarbete

001-001A A1

JSJDJSJD m

21 6 8 7

4

22

2

14

20

13

12

124

23

19

?

10

5

15

16

11

3

17

24 2 ISO 4762 M16 x 40 --- 40N

23 6 ISO 4762 M16 x 70 --- 70N

22 6 ISO 4762 M6 x 25 --- 25N21 3 ISO 4762 M8 x 50 --- 28N20 4 ISO 4762 M8 x 12 --- 12N19 8 ISO 4762 M8 x 30 --- 30N18 2 ISO 4762 M10 x 40 --- 40N

17 3 ISO 4762 M10 x 50 --- 50N16 2 ISO 4762 M10 x 50 --- 32N

15 3 ISO 4762 M10 x 60 --- 32N

14 1 JSJD_Hållare 007-001






8 1 JSJD_Lyftkrok Plain Carbon Steel 001-009

7 1 JSJD_Triangelstag_4 Plain Carbon Steel 001-008

6 2 JSJD_Triangelstag_2&3 Plain Carbon Steel 001-007

5 1 JSJD_Triangelstag_1 Plain Carbon Steel 001-006

4 1 JSJD_Torn 2 Plain Carbon Steel 001-005

3 1 JSJD_Torn 1 Plain Carbon Steel 001-004

2 3 JSJD_Stag Plain Carbon Steel 001-003

1 1 JSJD_grundplatta 400x400 Fh480 Plain Carbon Steel 001-002

Pos nr QTY. Titel/Benämning, beteckning Material, dimension o.d. Artikel nr/Referens

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:7Projektnamn





Ägare


13-06-09JSJDJSJD

JSJD_Hela konstruktionen2(2)A3

173215.05

-Examensarbete

001-001B A1

JSJDJSJD m

3

118,5 60 60

71,5

10 3 3

2

20 H7

60

4

4x320

150

105

,5

4x5

0

4x

10 4x50 4

70

104

37,5

23 15

110

4x160

200

1

10

162 174

400

2

00 1

10

460

A A

B

B

10

4x 26 0,5

4x 17

50 50

4 X

18 A-A

8x17

4x10

B-B

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-09JSJDJSJD

JSJD_grundplatta 400x400 Fh4801(1)A3

0,01 3,2mJSJD 40438.34Plain Carbon Steel

-Examensarbete

001-002

JSJD

15

10

10

33,6

123

9

8,1

145,5

15

7,5

7

A A

7,5

15

15

M8

2x 9

A-A

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:1Projektnamn





Ägare


13-06-09JSJDJSJD

JSJD_Stag1(1)A3

0,01 mJSJD 409.68Plain carbon steel

-Examensarbete

001-003

JSJD 3,2

10

5 X 11 3 X 10

45

18

152

,5

188

2

06

340

,5

376

590

394

A

A

1 : 3

50 60

6,4 10

A-A

210

8 R17

82,5 55

+ 0,10

3 X M16

2 X 10 D10

30

150 100 1

8 104,8

33,

5

69,

5

30,

8

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Torn 11(1)A3

0,01 3,2JSJD 63608.49Plain Carbon Steel

-Examensarbete

001-004 A1

JSJD m

3xM16 2x 10

110

15 45,5

105,5

4

18,

5

47

45

8

15

180

15

17

55 + 0,10

180

27,

5 1

88

376

5

90

15

45

18

152

,5

188

2

06

340

,5

376

3

94

590

44,5

A

AB

B

5,3

3x

18

3x

9

A-A

6,4 5

0 60

10

3x

10

10

5x

11

5x

21,5

B-B

10

20

570 401

383 213 195

15

8,3

C

C

8 X

M8

8 X 14,3 8 X 8

C-C

23

18,5

M16

DD

30

40

D-D

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-09JSJDJSJD

JSJD_Torn 21(1)A3

0.01 3,2JSJD 34799.42Plain Carbon Steel

-Examensarbete

001-005 A1

JSJD m

40

2 X 9

20

8,3

10

15

9

92

18

A

A

4

45°

47

18

45

45° 1

3

SECTION A-A SCALE 2 : 1

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Triangelstag_11(1)A3


-Examensarbete

001-006 A1

JSJD m

9

18

13

16

8

11

2 X

9

92

40

18

A

A

18

45

47

4

45°

45°


D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Triangelstag_2&31(1)A3


-Examensarbete

001-007 A1

JSJD m

18

9

13

2 X

9

25

11

20

92

A

A

18 4

7

8

45°

45°

45

SECTION A-A

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


2:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Triangelstag_41(1)A3


-Examensarbete

001-008 A1

JSJD m

27

R22,5

M16

49,

5

AA

B

B

10

35

SECTION A-A

25

8

95°

5

SECTION B-B

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:1Projektnamn





Ägare


13-06-09JSJDJSJD

JSJD_Lyftkrok1(1)A3

0,01 mJSJD 130.17Plain Carbon Steel

-Examensarbete

001-009

JSJD

2

3

5

4

1

ABB

DETAIL A SCALE 1 : 1

SECTION B-B SCALE 1 : 2

5 1 ISO 4762 M12 x 20 --- 20N4 1 JSJD_Fjäder

3 1 JSJD_Fjäderstång Plain Carbon Steel 002-004

2 1 JSJD_Spännelement Plain Carbon Steel 002-003

1 1 JSJD_Stommen Plain Carbon Steel 002-002

Pos nr Antal Titel/Benämning, beteckning Material, dimension o.d. Artikel nr/Referens

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare1(6)A3

5156.18

-Examensarbete

002-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25 40

35

80

194

45°

55

25

19

15

27

54

38,

8

80

56

46

A A

C CBB

D

D

M10

10

h8

55 -00,1

25

18

27,5

20

A-A

45 10

M16

M12

10

8

10 20

40

C-C

M8 47,5

B-B

20

10

10

8,75

30

10 D-D

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen1(6)A3


-Examensarbete

002-002 A1

JSJD m

25

30

10 10

+ 0,10

8

H7

5

34

24,6

Utformad utefterdetaljen som skallbearbetas.

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


2:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Spännelement1(1)A3


-Examensarbete

002-003 A1

JSJD m

35

30

10

-0 0,1

8

h6

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


2:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Fjäderstång1(1)A3


-Examensarbete

002-004 A1

JSJD m

2

5

6

3

4

1

7

BAA

DETAIL B SCALE 1 : 1


7 1 ISO 4762 M12 x 25 --- 25N6 1 ISO 4762 M12 x 20 --- 20N5 1 JSJD_Fjäder

4 1 JSJD_Excentrisk_Spännelement Plain Carbon Steel 003-003





D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare2(6)A3

5156.18

-Examensarbete

003-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25

40

35 80

188

45°

55

25

19

15

54

38,

8

40 50 7

4

M12

15

11

35

A A

C CB B

D

D

F

FE

E

G G

2xM10

10

h8

25

18

55 -00,1

152

,500

27,5

20 A-A

10

45,

7

60

10

10

+ 0,1

0

M12

10

8

10 20

40

C-C

M8 47,5

6,2

2

5

B-B

10

10

20

D-D

R55,250

20

9,307

F-F

20

10

E-E

10 13,8

G-G

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen2(6)A3


-Examensarbete

003-002 A1

JSJD m

M12

2 X R8

0,5

10 -00,2

6

25

8,5

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


2:1Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Excentrisk_Spännelement1(1)A3

0,01 3,2mJSJD 23,09Plain Carbon Steel

-Examensarbete

003-003

JSJD

2

6

3

4

7

1

5

BAA









D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare3(6)A3

5156.18

-Examensarbete

004-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25

40

35

208

25

19

15

54

38,

8

40 50 7

4

75

80

45°

M12

10

15

153,5

20

A A

C CB B

D

D

F

FE

E

G G

2xM10

10

h8

18

55 -00,1

152

,5

45

HH

27,5

20 A-A

10

45,

7

60

10

10

+ 0,1

0

M12

10

8

10 20

40

C-C

M8 47,5

6,2

2

5

B-B

10

10

20

D-D

R55,250

20

9,307

F-F

20

10

E-E

10 13,8

G-G

10

M8

12,

5

H-H

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen3(6)A3


-Examensarbete

004-002 A1

JSJD m

2

3

5

4

1

ABB

DETAIL A SCALE 1 : 1

SECTION B-B SCALE 1 : 2

5 1 ISO 4762 M12 x 20 --- 20N4 1 JSJD_Fjäder





D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare4(6)A3

5156.18

-Examensarbete

005-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25 40

35

80

194

45°

55

25

19

15

27

54

38,

8

80

56

46

A A

C CBB

D

D

2xM10

10

h8

55 -00,1

25

18

152

,5

EE

27,5

20

A-A

45 10

M16

M12

10

8

10 20

40

C-C

M8 47,7

B-B

19,

6

10

10

30

D-D

10

13,

8

E-E

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen4(6)A3


-Examensarbete

005-002 A1

JSJD m

2

3

6

5

4

1

7

BAA









D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare5(6)A3

5156.18

-Examensarbete

006-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25

40

35

80

188

45°

55

25

19

15

54

38,

8

40 50 7

4

M12

15

11

35

A A

C CB B

D

D

F

FE

E

G G

2xM10

10

h8

25

18

55 -00,1

152

,500

27,5

20 A-A

10

45,

7

60

10

10

+ 0,1

0

42 15

H

H

M12

10

8

10 20

40

C-C

M8

10,

5 2

5

B-B

10

10

20

D-D

R55,250

20

9,307

F-F

10

E-E

10 13,8

G-G

12,3

2xM

8

7,5

H-H

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen5(6)A3


-Examensarbete

006-002 A1

JSJD m

BAA



2

6

3

4

7

1

5







D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:5Projektnamn





Ägare


13-06-03JSJDJSJD

JSJD_Hållare6(6)A3

5156.18

-Examensarbete

007-001 A1

JSJDJSJD m

188,5

25

40

35

208

25

19

15

54

38,

8

40 50 7

4

75

80

45°

M12

10

15

153,5

20

A A

C CB B

D

D

F

FE

E

G G

2xM10

10

h8

18

55 -00,1

152

,5

45

27,5

20 SECTION A-A

10

45,

7

10

10

+ 0,1

0

15 42

60 I

I

H

H

M12

10

8

10 20

40

SECTION C-C

M8

10,

5 2

5

SECTION B-B

10

10

20

SECTION D-D

R55,250

20

9,307

SECTION F-F

10

SECTION E-E

10 13,8

SECTION G-G

12,3

7,5

2

xM8

SECTION I-I

2xM

8 11

12,3

7,5

SECTION H-H

D

E

F

C

1 2 3 4

B

A

321 5

C

D

4 6 7 8

A

B

BladRitningsnummer


Titel/Benämning

Storlek


1:2Projektnamn





Ägare


13-06-02JSJDJSJD

JSJD_Stommen6(6)A3


-Examensarbete

007-002 A1

JSJD m

Documents

Fixturutveckling - DiVA portaluu.diva-portal.org/smash/get/diva2:629253/FULLTEXT01.pdfThis thesis has been performed at International Aluminum Casting AB in Eskilstuna, Sweden. International