Självcentrerande stöddockor används vanligtvis för att öka stabiliteten och således bearbetningsprecisionen vid svarvning. Detta blir extra viktigt när skärkrafterna verkar långt ifrån arbetsstyckets inspänning och eventuell stöddubb. Dagens stöddockor har ett begränsat greppområde vilket leder till att stöddockor finns i många olika storlekar för att täcka in kundernas behov. Genom att utveckla en ny stöddocka med ökat greppområde skulle färre stöddockor krävas för att täcka dessa behov. Syftet med detta arbete är att öka en stöddockas användningsområde och därigenom öka dess konkurrenskraft på världsmarknaden. Målet med arbetet är att utveckla en stöddocka med hjälp av optimering för att uppnå ett ökat greppområde. I arbetet genomfördes en omvärldsanalys som påvisade att stöddockans befintliga greppområde måste ökas med 15 procent för att bli marknadsledande. Den befintliga stöddockans konstruktion optimerades med hjälp av tre olika optimeringsalgoritmer och resulterade i en ökning av greppområdet med åtta procent. Arbetet fortskred med en konceptgenerering i syfte att identifiera alternativa konstruktionslösningar. Konceptgenereringen inleddes med en brainstorming vars resultat användes för att utveckla fyra koncept. Utvecklingen av koncepten fortskred tills dess att en god uppskattning av greppområdet kunde genomföras. Utifrån uppdragsgivarens krav och önskemål genomfördes sedan ett konceptval med hjälp av en beslutsmatris. Det valda konceptet optimerades med samma optimeringsmetodik som för den befintliga stöddockan och resultatet användes sedan vid detaljkonstruktionen i CAD. Det slutgiltiga konceptet har armar med dubbla kamkurvor och ett mittstycke med fyra kamlöpare. Detta möjliggör att kamlöparna kan positioneras för olika delar av greppområdet vilket minskar armens totala storlek och resulterar i ett större greppområde. Det slutgiltiga konceptet har ett 23 procent större greppområde med enbart en marginell ökning i längd, bredd och djup jämfört med den befintliga stöddockan. Optimering visade sig vara ett användbart verktyg för utveckling av komplexa mekaniska produkter. Under optimeringen kunde viktiga lärdomar inhämtas genom att studera vilka parametrar och designvariabler som begränsar greppområdet, således kunde en bättre förståelse för produkten skapas. Att formulera och optimera mekaniska produkter kan dock vara tidskrävande och svårhanterligt för en godtycklig mekanikkonstruktör. Greppområdet hos det slutgiltiga konceptet är så pass hög att flertalet storlekar kan ersättas, vilket gynnar miljön, kunden och tillverkaren. Detta leder till insikten att det finns stora möjligheter att utveckla mer hållbara mekaniska produkter med hjälp av optimering. / Self-centering steady rest are used to increase stability as well as precision during metal turning. This becomes extra important when the cutting operation is present at a long distance from the workpiece holding device. Current steady rests have a limited gripping range which leads to various sizes in order to satisfy customer needs. By developing a steady rest with a larger gripping range, less sizes would be needed to satisfy these needs. The purpose of this work is to increase the gripping range of an existing steady rest and increase its competitiveness on the global market. The aim is to develop a steady rest with market-leading performance by using modern optimization techniques. A market analysis was conducted which led to the conclusion that a 15 percent increase of the current gripping range was needed to be market leading. The current design of the steady rest was optimized with three different optimization algorithms which led to a performance increase of about eight percent. In order to identify alternative designs to the self-centering mechanism, four concepts where developed. These concepts were based on ideas generated through a brainstorming session. One of the four concepts was selected using criterions specified by the project’s client for further optimization and development. The final concept consists of arms with two cam curves and a center piece with four cam followers. By positioning these cam followers for gripping small and large workpieces respectively, a larger gripping range is possible. Further development included a similar optimization as well as implementation and modelling in CAD. The final steady rest resulted in a 23 percent increase in gripping range with a slight increase in length and depth. Optimization has proven to be a useful tool for developing high-performance mechanical products. During the optimization, a better understanding for the product and the problem at hand could be made by studying which design variables limits the performance of the steady rest. The mathematical formulation and optimization of the product can however be time consuming and challenging for mechanical design engineers. The gripping range of the presented steady rest is big enough to replace several sizes which is profitable for the environment, the customer as well as the manufacturer. This leads to the insight that optimization can be a powerful tool to develop more sustainable mechanical products.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hig-36005 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Olsson, Hannes, Larsson, Martin |
| Publisher | Högskolan i Gävle, Maskinteknik, Högskolan i Gävle, Maskinteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0013 seconds