FEM-analyysin prosessin kehittäminen Lean-filosofian mukaiseksi

Abstract

Insinöörityön tarkoituksena oli kehittää FEM-analyysiprosessi Lean-filosofian mukaiseksi. Tavoitteena oli yhtenäistää MD-vaihdesarjan jakotason ruuvikokoja ja yleistä kotelon suunnittelua. Kotelon suunnittelulle ei aiemmin ollut vastaavanlaista prosessia, vaan se on perustunut yrityksen vanhoihin ohjeistuksiin.

Työn aikana kehitettiin sisäinen ohjeistus, joka käsittelee koko analyysiprosessin. 3D-mallin muokkaus on ensimmäinen askel prosessissa. Tätä seuraa itse laskentamallin määrittely lähtötietojen pohjalta. Kun laskentamalli on määritelty, alkaa Ansyksen ratkaisija laskemaan. Tämän jälkeen tulokset jälkikäsitellään.

Prosessin kehittämisen ohessa on tehty työkaluja automatisoimaan toimintaa Lean-filosofian mukaisesti. Ensimmäinen työkalu on lomake, joka lähetetään asiakkaalle, jos asiakas haluaa tilata FEM-analyysin tilaamalleen vaihteelle. Tämän avulla lähtötiedot saadaan määriteltyä. Toinen työkalu on laakerivoimien esikäsittelijä, joka muuttaa hammaspyörien laskentaohjelmista saadut vaihteen laakerivoimat Ansykselle sopivaan muotoon. Kolmas työkalu on tulosten jälkikäsittelijä, joka tekee yksinkertaistetut VDI2230:n mukaiset lujuuslaskennat vaihteen ruuveille. Tuloksien asiakasesittelyä varten on myös tehty PowerPoint-muotoinen ehdotus.

The objective of this Bachelor’s thesis was to create an FEM analysis process according to the principles of Lean manufacturing philosophy. The aim of this thesis was to unify the sizing of the split plane bolts and the general housing design in MD gear series. However, the process how to design the housing of a gear unit has not existed earlier. Therefore, the design process has been carried out using the company’s old instructions.

Internal instructions were made during the thesis. They contain the whole FEM analysis process. The first step in the process is to modify the 3D model. This is followed by creating the calculation model according to the source data. When the calculation model has been created, the Ansys solver starts to calculate the model. After this the output of the results is processed.

In addition, tools were developed to automatize the process. This was made so that the process follows the philosophies of Lean manufacturing. The first tool is an enquiry form for the customer to fill. If a customer wants to have an FEM analysis for the ordered gear unit, he will need to fill this form to define the calculation data. The second tool is a bearing load handler, which processes the output data from the gear toothing calculation programs for Ansys. The third tool is a post process tool for the output data of Ansys. The tool makes simplified calculations of the gear unit’s split plane bolts according to VDI2230. Finally, a PowerPoint presentation was created to show the results for the customer.