بهینه سازی تولید پیستون

[EN-EZEL 13039]

بهینه سازی تولید پیستون

یکی از 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 هایی مستلزم پرداخت هزینه های گزافی است. بنابراین برای دستیابی به هدف مذکور می توان با کاهش ضایعات تولیدی، تغییر مواد اولیه محصول، تغییر در چیدمان و فرآیند تولید ، افزایش بهره وری نیروی انسانی و ...به این امر مهم دست یافت.مقاله ی حاضر که توسط صنعتگران زحمتکش کشور تهیه و تنظیم شده است، به بررسی روشی برای کاهش هزینه های تولید پیستون-محصول شرکت مگاموتور-با استفاده از تغییر در مواد اولیه و فرایند کاری می پردازد.

 

مقدمه

پین پیستون قطعه ای در موتور خودروهای بنزینی و دیزلی است که به دلیل وجود نیروهای مختلف و برعکس شونده و کارکردن در شرایط نامتجانس حرارتی- که نتیجه آن ایجاد تنش های حرارتی است- دارای اهمیت می باشد. علاوه بر آن شرایط مشکل برای انجام روغن کاری بر اهمیت آن می افزاید.این قطعه دارای تلرانس های ابعادی بسیار بسته از نظر سیلندر بودن و هم محوری می باشد تا هرگونه لقی غیر مجاز میان قطعه ی پیستون و پین از یک طرف و پین و شاتون از طرف دیگر تحت کنترل قرار گیرد.ضمنا باید کیفیت بالایی از نظر پرداخت سطح وجود داشته باشد ( جلوگیری از اصطکاک و تضمین دقت بهتر در قطر ) تا با ممانعت از به وجود آمدن شیارهای میکروسکوپی به عنوان مراکز تمرکز تنش عملکرد قطعه در دراز مدت تضمین شود. لازم به ذکر است که تلرانس های مورد نیاز در طراحی، از فرایند های چند مرحله ای سنگ زنی به سختی به دست می آید.بنابراین پین پیستون پس از ماشین کاری، اندازه گیری و به دو یا سه کلاس متفاوت تقسیم می شود تا شرایط پیش بینی شده در تلرانس بسته تامین شود.در روش معمولی گژن پین، از میله های فولادی توپر استفاده می شود و با صرف وقت زیاد و ماشین کاری های مختلف در سطوح بیرون و ایجاد سوراخ در داخل و پرداخت کامل آن ( جلوگیری از ایجاد ترک های میکروسکوپی ) و انجام عملیا ت حرارتی و سنگ زنی بدون مرکز، در چهار مرحله-هر دو مرحله با یک نوع دانه بندی 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 و کلاس 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 می گیرد. 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 در مورد فرایند جدید و مقایسه آن با روش قدیمی در فرایند جدید، یافتن روش منا سب برای ایجاد سوراخ وسط با تمام ویژگی های آن مورد نظر است به طوری که سطح کیفیت قابل قبولی به دست آید، در عین حال سیکل کاری افزایش نیابد و ویژگی 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 جدار ضخیم به جای میل گرد استفاده می شود به طوری که قطر سوراخ داخلی ، معادل میزان مورد نظر می باشد.علی رغم مشکلات موجود در راه کشیدن لوله ی فولادی آلیاژی در حالت سرد و بالا بودن قیمت مواد نسبت به میل گرد ، استفاده از این روش باعث کاهش قابل توجهی در سیکل تولید و قیمت تمام شده می شود.در شرکت مگاموتور بر روی قطعات تولیدی به این روش، آزمایش هایی در دراز مدت انجام 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 که کاهش قابل توجهی در قیمت تمام شده پین ایجاد می کند. نتیجه گیری قابل توجهی نیز که در ضمن آزمایش ها به دست آمد، در خور تامل است. در تحقیقات اولیه ، بحث زیادی در مورد دستیابی به دقت ( استفاده از ماشین های تراش cnc ) و نرخ تولید بالا ( استفاده از تراش اتوماتیک چند محوره ) بین کارشناسان مطرح بود که هرکدام نیز از اهمیت خاصی برخوردار بودند.علی رغم اینکه عملیات سنگین تولید قطعه با استفاده از میل گرد روی ماشین های تراش چند محوره ، همیشه با تغییر در تلرانس های ابعادی قطعه و زمان زیاد برای تنظیم های مکرر دستگاه و استهلاک ابزار همراه است ، جایگزینی تراش اتوماتیک ( با فرض اینکه بتوانیم دقت ها را حفظ کنیم و زمان های تنظیم را به شکلی کاهش دهیم ) می تواند تا حدود 38 در صد در قیمت تمام شده کاهش ایجاد 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 جای میل گرد می باشد.تحلیل های انجام شده کاهشی معادل 8/55 در صد را در قیمت تمام شده نشان می دهد . البته این در صورتی است که ماشین ها ی cnc در تولید قطعه از لوله به کار گرفته شوند، کاهش در قیمت تمام شده تنها 4/. در صد بیشتر خواهد شد ( معادل 2/56 درصد ). ضمن اینکه نگرانی زیادی هم برای حفظ 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 . نتیجه ی مهمی که به دست آمده این است که تمام ماشین های تراش cnc و اتوماتیک چند محوره با بیشترین بازده ، با حفظ یا حتی با افزایش کیفیت قطعه در خدمت افزایش نرخ تولید قرار گرفته اند. لازم به ذکر است که تمامی مطالعات و محاسبات فوق با فرض خرید لوله از خارج کشور صورت گرفته و هزینه های جنبی نیز به آن افزوده شده است اگر چه از ابتدای مطالعات امکان استفاده از لوله های ساخت داخلی از نظر دور نبوده و مذاکراتی با سازندگان لوله در داخل کشور نیز صورت پذیرفته است. در صیورت تحقیق این امر که چندان دور از دسترس نیست ، کاهش قیمت بیشتری به دست خواهد آمد که بستگی به نرخ تحویل لوله از طرف سازنده ی داخلی دارد.

 

ادامه ی بهینه سازی تولید پیستون فرض اولیه ی انتخاب لوله ، راه حل دیگری را نیز مطرح کرده است و آن سایز کردن پین پیستون به روش فورجینگ سرد- پس از قطع کردن لوله به اندازه ی ضروری برای تولیذ یک گژن پین-می باشد.مزایای این روش 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 و افزایش کیفیت مکانیکی به دلیل انجام کار مکانیکی روی قطعه3- کاهش تعداد مراحل تولید ، نیروی انسانی ، سرمایه گذاری روی ماشین آلات و ابزار و...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 تحقق آن صورت پذیرفته است.