پروژه و مقاله های رشته های مکانیک-ساخت و تولید و ماشین افزار

پروژه , تحقیق و مقاله های رشته مکانیک - ساخت و تولید و ماشین افزار

بهینه سازی تولید پیستون
یکیاز مواردی که باعث کاهش قیمت تمام شده و افزایش کیفیت محصول می شود،استفاده از فن َآوری های جدید می باشد، اما معمولا خرید چنین فن آوری هاییمستلزم پرداخت هزینه های گزافی است. بنابراین برای دستیابی به هدف مذکورمی توان با کاهش ضایعات تولیدی، تغییر مواد اولیه محصول، تغییر در چیدمانو فرآیند تولید ، افزایش بهره وری نیروی انسانی و ...به این امر مهم دستیافت.مقاله ی حاضر که توسط صنعتگران زحمتکش کشور تهیه و تنظیم شده است، بهبررسی روشی برای کاهش هزینه های تولید پیستون-محصول شرکت مگاموتور-بااستفاده از تغییر در مواد اولیه و فرایند کاری می پردازد.


مقدمه
پینپیستون قطعه ای در موتور خودروهای بنزینی و دیزلی است که به دلیل وجودنیروهای مختلف و برعکس شونده و کارکردن در شرایط نامتجانس حرارتی- کهنتیجه آن ایجاد تنش های حرارتی است- دارای اهمیت می باشد. علاوه بر آنشرایط مشکل برای انجام روغن کاری بر اهمیت آن می افزاید.این قطعه دارایتلرانس های ابعادی بسیار بسته از نظر سیلندر بودن و هم محوری می باشد تاهرگونه لقی غیر مجاز میان قطعه ی پیستون و پین از یک طرف و پین و شاتون ازطرف دیگر تحت کنترل قرار گیرد.ضمنا باید کیفیت بالایی از نظر پرداخت سطحوجود داشته باشد ( جلوگیری از اصطکاک و تضمین دقت بهتر در قطر ) تا باممانعت از به وجود آمدن شیارهای میکروسکوپی به عنوان مراکز تمرکز تنشعملکرد قطعه در دراز مدت تضمین شود. لازم به ذکر است که تلرانس های موردنیاز در طراحی، از فرایند های چند مرحله ای سنگ زنی به سختی به دست میآید.بنابراین پین پیستون پس از ماشین کاری، اندازه گیری و به دو یا سهکلاس متفاوت تقسیم می شود تا شرایط پیش بینی شده در تلرانس بسته تامینشود.در روش معمولی گژن پین، از میله های فولادی توپر استفاده می شود و باصرف وقت زیاد و ماشین کاری های مختلف در سطوح بیرون و ایجاد سوراخ در داخلو پرداخت کامل آن ( جلوگیری از ایجاد ترک های میکروسکوپی ) و انجام عملیات حرارتی و سنگ زنی بدون مرکز، در چهار مرحله-هر دو مرحله با یک نوع دانهبندی سنگ ، دو پاس اول سنگ زنی خشن و دو پاس بعدی سنگ زنی نهایی است- فرایند ساخت قطعه انجام می پذیرد. به این فرایند، اندازه گیری های مختلف وکلاس بندی را نیز باید افزود.در فرایند فوق ، برای رسیدن به قطر اسمی ،طولانی ترین مراحل ، مربوط به عمل مرغک زنی و سه مرحله ( یا دو مرحله ) دریل کاری می باشد.سپس برقوی داخل سوراخ جهت پرداخت سطح داخلی انجام میگیرد. روش جدید- ضمن اینکه به ویژگی قطعه و عملکرد آن خدشه ای وارد نشود- با هدف رفع تنگناهای تولید به شکل اقتصادی انتخا ب شده است. 2-مختصری درمورد فرایند جدید و مقایسه آن با روش قدیمی در فرایند جدید، یافتن روش مناسب برای ایجاد سوراخ وسط با تمام ویژگی های آن مورد نظر است به طوری کهسطح کیفیت قابل قبولی به دست آید، در عین حال سیکل کاری افزایش نیابد وویژگی های مکانیکی قطعه کاملا حفظ شود. پس از مطالعاتی روی روش های مختلف، یکی از آنها مورد آزمایش قرار گرفت. در این روش از لوله آلیاژی جدارضخیم به جای میل گرد استفاده می شود به طوری که قطر سوراخ داخلی ، معادلمیزان مورد نظر می باشد.علی رغم مشکلات موجود در راه کشیدن لوله ی فولادیآلیاژی در حالت سرد و بالا بودن قیمت مواد نسبت به میل گرد ، استفاده ازاین روش باعث کاهش قابل توجهی در سیکل تولید و قیمت تمام شده می شود.درشرکت مگاموتور بر روی قطعات تولیدی به این روش، آزمایش هایی در دراز مدتانجام و پس از رفع معایب ، مشکلات از نظر ابعادی و عملکردی نیز مرتفع شد. در حال حاضر از این روش برای تولید انبوه پین پیستون استفاده می شود کهکاهش قابل توجهی در قیمت تمام شده پین ایجاد می کند. نتیجه گیری قابلتوجهی نیز که در ضمن آزمایش ها به دست آمد، در خور تامل است. در تحقیقاتاولیه ، بحث زیادی در مورد دستیابی به دقت ( استفاده از ماشین های تراش CNC ) و نرخ تولید بالا ( استفاده از تراش اتوماتیک چند محوره ) بینکارشناسان مطرح بود که هرکدام نیز از اهمیت خاصی برخوردار بودند.علی رغماینکه عملیات سنگین تولید قطعه با استفاده از میل گرد روی ماشین های تراشچند محوره ، همیشه با تغییر در تلرانس های ابعادی قطعه و زمان زیاد برایتنظیم های مکرر دستگاه و استهلاک ابزار همراه است ، جایگزینی تراشاتوماتیک ( با فرض اینکه بتوانیم دقت ها را حفظ کنیم و زمان های تنظیم رابه شکلی کاهش دهیم ) می تواند تا حدود 38 در صد در قیمت تمام شده کاهشایجاد کند. ولی مشکل عمده ی این روش در مقایسه با استفاده از ماشین های CNC، حفظ کیفیت تولید همراه با تغییر مواد اولیه و جایگزینی لوله به جایمیل گرد می باشد.تحلیل های انجام شده کاهشی معادل 8/55 در صد را در قیمتتمام شده نشان می دهد . البته این در صورتی است که ماشین ها ی CNC درتولید قطعه از لوله به کار گرفته شوند، کاهش در قیمت تمام شده تنها 4/. درصد بیشتر خواهد شد ( معادل 2/56 درصد ). ضمن اینکه نگرانی زیادی هم برایحفظ دقت ماشین وجود ندارد، زیرا دقت در سوراخ وسط قبلا تضمین شده است. مطلب فوق به وضوح نشان دهنده ی ساده تر شدن عملیات ماشین کاری است . نتیجهی مهمی که به دست آمده این است که تمام ماشین های تراش CNC و اتوماتیک چندمحوره با بیشترین بازده ، با حفظ یا حتی با افزایش کیفیت قطعه در خدمتافزایش نرخ تولید قرار گرفته اند. لازم به ذکر است که تمامی مطالعات ومحاسبات فوق با فرض خرید لوله از خارج کشور صورت گرفته و هزینه های جنبینیز به آن افزوده شده است اگر چه از ابتدای مطالعات امکان استفاده از لولههای ساخت داخلی از نظر دور نبوده و مذاکراتی با سازندگان لوله در داخلکشور نیز صورت پذیرفته است. در صیورت تحقیق این امر که چندان دور از دسترسنیست ، کاهش قیمت بیشتری به دست خواهد آمد که بستگی به نرخ تحویل لوله ازطرف سازنده ی داخلی دارد.

ادامهی بهینه سازی تولید پیستون فرض اولیه ی انتخاب لوله ، راه حل دیگری را نیزمطرح کرده است و آن سایز کردن پین پیستون به روش فورجینگ سرد- پس از قطعکردن لوله به اندازه ی ضروری برای تولیذ یک گژن پین-می باشد.مزایای اینروش عبارتند از : 1- کاهش سیکل کاری ( فورجینگ در مقایسه با ماشین کاری )2- افزایش قابل توجه در مقاومت مکانیکی به صورت حذف کامل شیارهای سطحی وافزایش کیفیت مکانیکی به دلیل انجام کار مکانیکی روی قطعه3- کاهش تعدادمراحل تولید ، نیروی انسانی ، سرمایه گذاری روی ماشین آلات و ابزارو...نتیجه ی اعمال این روش کاهش قابل توجه در قیمت تمام شده خواهد بود. برای این روش طرح توجیهی فنی-اقتصادی تهیه شده و اقدامات اولیه برای تحققآن صورت پذیرفته است.