Pistorasioiden pintaosien valmistettavuuden optimointi

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2017-09-25
Department
Major/Subject
Mechanical Engineering
Mcode
ENG25
Degree programme
Master’s Programme in Mechanical Engineering
Language
fi
Pages
65 + 2
Series
Abstract
Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia miten olemassa olevaa ruiskuvalulla valmistettavaa kappaletta voidaan parantaa valmistettavuuden kannalta. Parantamalla kappaleen valmistettavuutta voidaan alentaa valmistuskustannuksia ja täten parantaa katetta. Kappaleen valmistettavuuden parantamiseksi työssä tutkittiin kappaleen nykytilan haasteita, perehdyttiin ruiskuvalettavan kappaleen suunnittelusääntöihin ja analysoitiin kappaleen geometriaa virtausanalyysien avulla. Nykytilan selvitys koostui työntekijöiden haastatteluista ja kappaleen geometrian analysoinnista. Kirjallisuudesta löytyvät suunnittelusäännöt sekä niissä esitetyt parhaat käytännöt toimivat ohjenuorana uuden parannellun geometrian luomisessa. Geometrialle tehtyjen muutosten todentamiskesi, parannellulle geometrialle tehtiin virtausanalyysi. Virtausanalyysin tuloksia vertailtiin nykyisen geometrian virtausanalyysin tuloksiin ja tulosten perusteella voitiin todeta että tehdyt muutokset ovat vieneet kappaleen valmistettavuutta parempaan suuntaan. Parannellun geometrian lisäksi työssä tutkittiin muotin jäähdytyksen vaikutusta valmistettavuuteen. Työssä suoritettiin vertailu, jossa neljää eri jäähdytysjärjestelmää vertailtiin nykyiseen. Vertailu suoritettiin tekemällä virtausanalyysejä, joiden tuloksia vertailtiin toisiinsa. Vertailun kohteena oli vaadittava ulostyöntöaika ja kappaleen vääntymät, jotka antavat hyvän kuvan jäähdytysjärjestelmän tehokkuudesta. Virtausanalyysin tulokset osoittavat että huomioimalla muotin jäähdytysjärjestelmä ja minimoimalla muottipesän pintojen lämpötila voidaan jaksonaikaa lyhentää ja kappaleen vääntymiä vähentää. Geometrian ja jäähdytyksen lisäksi työssä selvitettiin miten virtausanalyysejä voitaisiin käyttää muun muassa muotin hankinnan tukena. Käyttämällä virtausanalyysejä systemaattisesti muotin hankinnassa voidaan kappaleen valmistettavuus varmistaa ennen muotin valmistusta ja täten vähentää mahdollisten muutosten tekemistä muottiin. Huomioimalla tässä työssä esitetyt muutosehdotukset geometrialle, muotin jäähdytykselle ja muotin hankintaprosessille, voidaan ruiskuvalukappaleen valmistettavuutta parantaa ja saavuttaa alhaisemmat valmistuskustannukset.

The purpose of this thesis is to examine how an existing injection moulded part can be improved for manufacturing. Improving manufacturability of the part will reduce production costs and thus improve the margin. In order to improve the manufacturability, the present state was studied. The present state study consisted of interviews with employees and analyses of the part geometry. Based on the challenges of the current state, an improved geometry was designed for the part. The design rules for injection moulded parts and the best practices outlined in the literature served as a guideline for creating a new improved geometry. To verify that the changes had a positive impact on the part manufacturability, a flow analysis was performed. The results of the analysis were then compared to the flow analysis results of the current part. The flow analysis results shows that the changes made to the geometry had a positive impact on manufacturability. The cooling time of the injection moulding process has a significant impact on the cycle time. In addition to the improved geometry, the effect of the mould cooling on the manufacturability was studied. A comparison between four different cooling systems was performed and benchmarked against the current mould cooling system. The comparison was done by performing flow analyses and the key quality factors monitored were ejection time and part warpage. These quality factors provide a good picture of the efficiency of the cooling system. The results show, that by taking into account the mould cooling system and minimizing the temperature differences of the mould cavities, it may be possible to shorten cycle time and reduce warpage. Moreover, a study was performed on how flow analyses could be used to support mould procurement. By using flow analyses systematically in the acquisition of a mould, the manufacturability of a part can be confirmed prior to mould manufacturing. This can help to reduce the risk of making costly changes to the production mould afterwards. All the proposed improvements in this study were verified with flow analysis. By acknowledging the proposed modifications to geometry, mould cooling, and mould acquisition process in this study, the manufacturability of an injection moulded part can be improved and thus lower manufacturing costs can be achieved.
Description
Supervisor
Ekman, Kalevi
Thesis advisor
Luomi, Juho
Keywords
ruiskuvalu, virtausanalyysi, tuotekehitys, muottihankinta
Other note
Citation