Utveckling och optimering av gripmekanism för självcentrerande stöddocka

Sammanfattning: 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.