Pneumatische Spannvorrichtung - Herwig-Blankertz-Schule ...

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:Pneumatische SpannvorrichtungWerkstück=> Nut soll gefräst werden(Zeichnung: PAL Stuttgart - Christiani Verlag / Prüfung IM Betriebstechnik)Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 1

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:1 2 3 4 5 6Pos. Menge Ein-Benennung Sachnummer/Norm-Kurzbezeichnung Bemerkungheit26 1 Stck. Runddichtring 60 x 3 DIN 3770 NB25 2 Stck. Runddichtring 20 x 2 DIN 3770 NB24 2 Stck. Stützplatte S235JR23 1 Stck. Doppeltopfmanschette22 4 Stck. Zylinderschraube M 8 x 25 DIN EN ISO 4762 8.821 8 Stck. Zylinderschraube M6 x 25 DIN EN ISO 4762 8.820 1 Stck. Scheibe A 10,5 DIN EN ISO 7090 200 HV19 1 Stck. Sechskantmutter M 10 DIN EN ISO 7040 818 2 Stck. Sicherungsring 10 x 1 DIN 471 46Si717 4 Stck. Sicherungsring 8 x 0,8 DIN 471 46Si716 2 Stck. Sechskantmutter M 12 DIN EN ISO 4033 815 2 Stck. Sechskantmutter M8 DIN EN ISO 4033 814 2 Stck. Druckfeder 1 x 8 x 28,5 DIN 2098 46Si713 1 Stck. Zylinderstift 10h8 x 45 DIN 7 St12 2 Stck. Zylinderstift 8h8 x 45 DIN 7 St11 2 Stck. Riegel S355JR10 2 Stck. Gewindestift M8 x 40 DIN EN 27434 14H9 1 Stck. Buchse CuSn7Zn4Pb78 1 Stck. Zentrierstück C157 2 Stck. Winkelspanner C156 2 Stck. Verbindungsstück C155 1 Stck. Gelenkstück S275JR4 1 Stck. Kolbenstange St3 1 Stck. Deckel EN-GJL-2502 1 Stck. Zylinder EN-GJL-2501 1 Stck. Grundkörper EN-GJL-250Gez.Gepr.Tag Name Klasse MaßeohneToleranzangabenach:Herwig-Blankertz-SchuleWolfhagenPneumatischeSpannvorrichtungMaßstabBlattNr.Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 2

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:Pneumatische SpannvorrichtungFunktionsanalyse der Spannvorrichtung1. Beschreiben Sie die Wirkungsweise der Spannvorrichtung. (Beachten Sie hierbeidie beiden Pneumatik-Anschlüsse A und B! Hilfestellung zum Verständnis derZeichnung siehe Anhang a)2. Einer der beiden Winkelspanner (Pos. 7) wurde zu hoch eingestellt. Wie wirkt sichdieser Fehler auf den Spannvorgang aus?3. Welche Aufgabe haben die Druckfedern (Pos. 14) beim Entspannen derVorrichtung?4. Berechnen Sie die Kolbenkräfte für das Spannen und Lösen der Vorrichtung. DerWirkungsgrad beträgt 85% und der Druck 8 bar.5. Welche Aufgabe haben die Stützplatten (Pos. 24) in dem Zylinder?6. Berechne Sie die zulässige Kraft, die der Zylinderstift (Pos. 13) übertragen kann,wenn die zulässige Scherspannung 180 N/mm² beträgt.7. Welche Dichtungen werden in dem Spannzylinder eingesetzt?8. Die Dichtung im Zylinder (Pos. 23) ist zu erneuern. Schreiben Sie einenDemontageplan.9. Welche Aufgabe haben die Gewindestifte (Pos. 10)?10. Um welche Passung und welches Passsystem handelt es sich bei der PaarungZylinder (Pos. 2) und Deckel (Pos. 3)? Begründen Sie diese Auswahl undbestimmen Sie die Passungsmaße.11. Die Winkelspanner sind während des Betriebs der Spannvorrichtung mehrmalsgebrochen. Wo ist der Bruch und warum zu vermuten und welcheGegenmaßnahmen sind sinnvoll?12. Erklären Sie die Werkstoffangaben für Pos. 20, Pos. 10, Pos. 9 und Pos. 1.13. Erklären Sie die Maßangaben für die Druckfeder (Pos. 14)!14. Wie sind die Rohteile für den Grundkörper (Pos. 1) und den Zylinder (Pos. 2)hergestellt worden?15. Welche Dichtungen werden in „modernen“ Pneumatik-Zylindern eingesetzt?(Hilfestellung siehe Anhang b)16. Welche Nachteile dieser Konstruktion einer Spannvorrichtung können Siebeschreiben?Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 3

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:(Werkstück für die Spannvorrichtung/Werkstoff EN AW – AlMn1)Entwickeln Sie durch ein Brainstorming in 6er-Gruppen möglicheLösungsansätze für die Neukonstruktion und stellen Sie die Ergebnisse derGruppenarbeit vor!(Hilfestellung für die Durchführung eines Brainstormings siehe Anlage c)Diskutieren Sie die Lösungsansätze und entscheiden Sie sich für „dieoptimale“ Lösung! (Was ist eine optimale Lösung? Legen Sie möglicheKriterien fest.)Informieren Sie sich im Internet über bereits vorhandeneLösungsmöglichkeiten zum Spannen ähnlicher Werkstücke! BerücksichtigenSie die gefundenen Lösungsmöglichkeiten bei ihrer Entscheidung für eineoptimale Lösung.(Im Folgenden wird angenommen, dass die Lösung Spanndorn /Kompaktzylinder eine mögliche optimale Lösung ist. Sollten sich die Schülerfür eine vollständig andere Lösung entscheiden, müssen die weiterenArbeitsaufträge dem entsprechend angepasst werden.)Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 5

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:2.1 Finden Sie einen geeigneten Spanndorn für das Werkstück, der sichpneumatisch betätigen lassen würde!2.2 Finden Sie einen geeigneten Kompaktzylinder, der den Spanndorn betätigenkönnte! (Der Spannzylinder sollte eine Kraft von ca. 1500N aufbringen können.)2.3 Dokumentieren Sie die ausgewählten Bauelemente (Bilder, Zeichnungen undwesentliche Abmessungen) und stellen Sie sicher, dass beide Elementezusammen passen!2.4 Für die Spannvorrichtung ist eine Rahmenkonstruktion zu entwickeln, die aufeinem CNC-Fräsmaschinentisch mit T-Nutenschrauben montiert werden kann.Für die einzelnen Bauteile dieser Vorrichtung sind zunächst Skizzen zuentwerfen! (Die Skizzen sollten bezüglich ihrer Funktionalität diskutiert werden.)2.5 Für die gewählte Neukonstruktion ist eine FMEA zu erstellen! (FMEA-Formblattsiehe Anhang d)2.6 Die Ergebnisse der FMEA sind in die Konstruktion zu übernehmen!2.7 Die theoretische Spannkraft (axial und radial) der Spannvorrichtung istabzuschätzen. (Druck = 8 bar, Kolbendurchmesser z.B. 63 mm)2.8 Wie kann die Zuverlässigkeit der Spannvorrichtung (Symmetrie) ermitteltwerden?2.9 Erstellen Sie für den Kunden eine SPR/SPC – Karte (Einzelwertkarte)! (Hinweisezu SPR siehe Anhang e)2.10 Welche Dokumentationen bezüglich der Spannvorrichtung sollten demKunden zur Verfügung gestellt werden?Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 6

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:Anhanga) Hilfestellung zur Analyse von GesamtzeichnungenAus dem Namen der Gesamtzeichnung lassen sich Schlussfolgerungenziehen.Gehen Sie die Positionsnummern in der Zeichnung durch und sehen Sie inder Stückliste nach der Bezeichnung der Einzelteile. Aus diesenBezeichnungen lassen sich weitere nützliche Informationen gewinnen.Machen Sie sich klar, welche Bauteile sich wie bewegen können. (Wobefinden sich z.B. Lager, Führungen oder Gelenke?)Zeichnen Sie den Kraftverlauf in der Zeichnung ein.Identifizieren Sie die Bauteile in den verschiedenen Ansichten.b) Dichtungen in Pneumatik-Zylindernhttp://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/Kapitelseiten/Kapitel06.htmlc) Hinweise zur Durchführung eines Brainstormingshttp://de.wikipedia.org/wiki/Brainstorminghttp://methodenpool.uni-koeln.de/download/brainstorming.pdfd) Hinweise zur Durchführung einer FMEA und FMEA-Formblatthttp://de.wikipedia.org/wiki/FMEAhttp://www.smqe.de/index.php?page=fmea_short undhttp://www.smqe.de/index.php?page=qm_downe) Hinweise zur statistischen Prozessregelung (SPR)http://www.hbs-troeller.de/QP/indexQP.htmOptimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 7

Lernfeld 15Optimieren technischer SystemeName:Datum:Blatt:(Ergebnis einer Vorlaufprüfung von 50 Werkstücken)Mögliche Lösung für eine pneumatische Spannvorrichtung(mögliche konstruktive Lösung für eine neue pneumatische Spannvorrichtung)Optimierung_Pneumatikspanner.doc Erstellt von H. Tröller und F. Lieber 8