Design eines Motorflansches.
Bei dem Design meiner im Bau befindlichen CNC-
Fräsmaschine sind mir folgende Dinge aufgefallen:
Man benötigt unbedingt eine Materialliste. Aus welcher hervorgeht, welches Rohmaterial man in welchen Zuschnitten benötigt.
Und wenn man das mal systematisch aufstellt, und sortiert, welches Material für was erforderlich ist, dann wird man feststellen, daß man bei Frästeilen zwar als Lohnfertiger wenig ändern kann, wenn man aber selbst das Design erstellt und das Design auf das erforderliche Material abstellt, kann man sehr wohl eine Menge ändern.
Design muß nicht nur Funktionalität beinhalten, man kann mit dem Design sehr wohl weitere Dinge berücksichtigen, nämlich, wie in diesem Beispiel,
1.) Funktionalität
2.) Materialkosten
3.) Kosten der Fertigung = Aufwand, um so ein Stück zu fertigen.
Ich arbeite derzeit konventionell, das heißt viereckig mit 45 Grad Phasen. Von da ist das gesehen. Bei CNC-Bearbeitung sind dieselben Überlegungen aber auch zulässig.
Hier ist ein Beispiel für einen Motorflansch. Der trägt in der 43-mm Euro-Aufnahme eine Frässpindel, die zum Beispiel eine Kress oder Proxxon sein könnte.
Abbildung
Das Stück ist aus dem Vollen gefräst.
Die Maße sind am Flanschteil 120x60, am Trägerteil verjüngt sich das auf 60x60. Da sitzt dann die 43mm Euro-Aufnahme drin, da der Flansch der Kress nur ca. 20 mm Spannhöhe hat, wird das Teil auf 20 mm verjüngt und unten freigelassen.
So weit, so gut.
Das funktioniert natürlich.
Jetzt werfen wir mal einen Blick auf das Material:
Um das aus dem Vollen zu
fräsen, benötigt man Stangenmaterial AlCuMgPb von 120x60. Um dafür einen Preis zu finden, dient ein Internet-Anbieter. Das Material ist dort so nicht zu haben, aber als 130x130 laufender Meter 590 Euro. Aus den 130x130 sägt man quer und längs und kommt für das Stück auf den halben Preis, nämlich 590/2= 295 Euro für den laufenden Meter. Daß man das irgendwo günstiger bekommen könnte, sei unterstellt, es geht hier nur um die Relation bei Berücksichtigung eines Anbieters. Um dahin zu kommen, nämlich 120x60, muß man wie gesagt auch längs
sägen, ein zusätzlicher Bearbeitungsvorgang.
Das Stück hat eine Länge von 165, macht dann ohne Einrechnung von Aufmaß 295*165/1000=sage und schreibe 48,68 Euro.
Das resultiert auch daraus, daß wir bei dem Stück relativ viel Verschnitt haben. Die 120 vom Flansch verjüngen sich ja auf 60, da wandern sicherlich mehr als 50 Prozent vom Material in die Tonne.
Wollen wir das so machen, daß wir den Flanschteil mit dem Trägerteil verschrauben, ist es nicht mehr massiv, eine Menge von weiteren Bearb eitungsgängen die Folge, und wir fangen uns eine zusätzliche Fügestelle ein, bzgl. der Präzision nicht vorteilhaft, auch bezüglich der Bearbeitung kein Vorteil, sondern Mehraufwand. Also Ersparnis beim Material, Mehraufwand bei der Bearbeitung, Probleme bei der Präzision.
Jetzt wollen wir das Teil mal so ändern, daß die Funktion gewahrt bleibt, und Vorteile nicht nur bei den Materialkosten, sondern auch bei der Bearbeitung entstehen.
Das Ergebnis ist die Abbildung 2.
Wir sehen, das Rohmaterial wurde von 120x60 geändert auf 80x60.
Der laufende Meter 80x60 ist so zu haben, muß man nur in der Länge abtrennen, und liegt bei demselben Anbieter bei 144 Euro/Meter. Das Material für das Endmaß kostet also 144*165/1000= 23,76 Euro.
In Bezug auf das erste Design sparen wir am Material mehr als 50 Prozent, wir kriegen das benötigte Material also für weniger als die Hälfte.
Wir sparen aber nicht nur Materialkosten, sondern wir sind bei der Bearbeitung sehr viel schneller am Ziel als in Abbildung 1.
Man sieht die Fasen. In Abb. 1 sind das Innenfasen, müssen auf der Maschine relativ kompliziert hergestellt werden, konventionell durch umspannen.
In der Abb. 2 haben wir es nur mit Außenfasen zu tun, das heißt, man muß das Stück nur auf dem Entgratgerät entlangziehen, fertig ist die Fase.
Was die Verwindungssteifigkeit der Aufnahme betrifft, ist Abb.2 dem Ursprungsentwurf nicht unterlegen, weil der limitierende Faktor, der Flaschenhals, die Fräsung für das Einfädeln der Schrauben ist, und das resultierende Profil ist in dem einen Fall 60 mm, in dem zweiten Falle 80-2x12=56 mm, was sich praktisch nicht auswirkt.
Wenn man sich mit dem Design in 3D-
CAD mal eine Weile beschäftigt, weil man ein "unhandliches" Teil hat, kann man das sehr schön im Vorfeld so lösen, daß nicht nur die Materialkosten nur noch die Hälfte sind, sondern daß man die Arbeitsgänge WESENTLICH VEREINFACHT, und so auch schneller und unkomplizierter zum Ziel gelangt.
Mit 3D CAD ist man optisch und gedanklich näher am Prozess als mit 2D.
Sowas ist doch eine schöne Anwendung von Alibre und Konsorten.
Gruß Sharky
Der Beitrag wurde von sharky bearbeitet: 05.02.2011, 20:54 Uhr
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