Bachelor's Thesis

Design of shoemaker's spoon production technology

Final Thesis 5.72 MB Appendix 88.33 kB

Author of thesis: Bc. Josef Získal

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Jaromír Dvořák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jana Dvořáková, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the design of production fixtures for the annual serial production of 300 shoehorns made from steel grade 11 321, selected for its mechanical properties suitable for bending and embossing. The final surface finish was achieved through powder coating in the RAL 9010 SAJ10G shade. Based on a techno-economic analysis, laser cutting was chosen for manufacturing the semi-finished parts, while final shaping combined bending and stamping of the hanging eye, using specially designed fixtures that were tested on prototypes to ensure process efficiency. The semi-finished parts were produced using a BySprint Fiber 3015 CNC laser cutting centre. Bending was carried out on a CBJ 500 hydraulic press and stamping on a CDM 80 hydraulic press. The economic analysis showed total production costs of 53,173.30 CZK, resulting in a competitive unit price of 212.69 CZK at a 20 % profit margin, thus demonstrating a viable techno-economic solution to the specified production task.

Keywords:

production fixtures, shoehorn manufacturing, steel grade 11 321, laser cutting, bending, punching

Date of defence

09.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Bakalář seznámil komisi s obsahem a výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise: V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky: 1. Byly uvažované i další typy materiálů? zodpovězeno 2. Jak byl řešený design vyrobené součásti? zodpovězeno 3. Jaké by se dalo doporučit tepelné zpracování? zodpovězeno Otázky členů komise byly zodpovězeny.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D. (předseda)
prof. Dr. Ing. Antonín Kříž (místopředseda)
doc. Ing. Martin Novák, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Jaroš, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Valášek (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jaromír Dvořák, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se komplexně zabývá návrhem technologie výroby a návrhem přípravků pro výrobu obuvnické lžíce v malosériové výrobě. Student v práci prokázal vynikající praktické i teoretické znalosti.

Jádrem práce je detailní návrh, konstrukce a úspěšné odzkoušení dvou výrobních přípravků (pro ohyb a ražení), které umožňují efektivní výrobu. Volba technologie byla podložena rešerší a technicko-ekonomickou analýzou, od výběru materiálu až po finální povrchovou úpravu (práškové lakování). Velkým plusem je ekonomická analýza, která potvrzuje konkurenceschopnost navrženého řešení.

Student pracoval samostatně, pravidelně konzultoval a připomínky vedoucího práce vždy zapracoval. Po formální i grafické stránce je práce na vysoké úrovni. Drobné stylistické nepřesnosti nesnižují její celkovou kvalitu.

Cíle práce byly beze zbytku naplněny. Práce má praktickou hodnotu a prokazuje autorovu schopnosti řešit reálné technické problémy, proto ji doporučuji k obhajobě s výsledným hodnocením A — výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jana Dvořáková, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem technologie výroby obuvnické lžíce, přičemž stěžejní část tvoří návrh konstrukce výrobních přípravků vhodných pro sériovou výrobu v rozsahu 300 kusů ročně.
Autor nejprve v úvodu práce provedl výběr vhodného materiálu pro výrobu lžíce (nelegovanou uhlíkovou ocel třídy 11 321) a následně na základě technicko-ekonomické rešeršní analýzy dostupných metod dělení materiálu zvolil k výrobě polotovarů technologii laserového řezání realizovanou na CNC laserovém centru BySprint Fiber 3015. V rešeršní části se dále věnuje  podrobnému popisu principu vzniku laserového paprsku, přehledu typů laserů a stručné charakteristice procesu laserového řezání.
Na tuto část autor navazuje praktickým návrhem výroby tvarové součásti, kdy k tvarování výrobku zvolil kombinaci ohýbání v připraveném přípravku na hydraulickém lisu CBJ 500 s následným ražením závěsného oka pomocí dalšího navrženého přípravku (sestávajícího z matrice a razníku) na lisu CDM 80. Finální povrchová úprava výrobku je řešena technologií práškového lakování v odstínu RAL 9010 SAJ10G, přičemž předchází přípravné operace odmaštění a otryskání. Na základě poptávkového řízení byla pro realizaci této operace vybrána firma Povrchové úpravy Brno s.r.o.
Student v práci prokázal porozumění problematice výrobních technologií, zejména  v oblastech tváření, dělení materiálu a povrchových úprav. Detailní návrh konstrukce přípravků, včetně jejich fyzické realizace a testování, svědčí o praktickém přístupu a schopnosti aplikovat teoretické poznatky na konkrétní technický problém. Nad rámec zadání autor zpracoval ekonomické zhodnocení navrženého výrobního procesu, které stanovilo celkové náklady na výrobu ve výši 53 173,30 Kč. Při uvažované 20% marži byla vypočtena jednotková cena 212,69 Kč, což je hodnota srovnatelná s obdobnými komerčně dostupnými produkty. Zahrnutí technických specifikací použitých strojů a zpracování základní ekonomické analýzy dodává práci přidanou praktickou hodnotu.
Formální i grafická stránka práce je na velmi dobré úrovni. Určitým nedostatkem je občasné nepřesné, či netechnické vyjadřování, případně složitá větná skladba zhoršující srozumitelnost. Práce splňuje všechny náležitosti, zadání i její cíle byly v plném rozsahu splněny, a proto práci doporučuji k obhajobě.

K práci mám jen několik drobných výhrad:
- např. nepřesné vyjádření na str. 16: "Nicméně laserové světlo je složeno z velkého množství atomů..." - laserové světlo není tvořeno atomy, ale fotony.
- opět nepřesné vyjádření na str. 16: "Buzení – zajišťuje dodávání atomů do aktivního prostředí, kde přecházejí do vybuzeného stavu..." - buzení nedodává atomy, ale slouží k dodávání energie atomům v aktivním prostředí.
- zavádějící formulace na str. 20: "Během tohoto procesu vzniká úzká řezná štěrbina, jejímž pohybem po předem definované dráze dochází k přesnému dělení materiálu."
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. V závěru práce uvádíte, že jednou z možností optimalizace by mohla být integrace ohýbání a ražení do jednoho kombinovaného přípravku. Mohl byste blíže specifikovat, jaké výhody by toto řešení přineslo z hlediska výrobního procesu? A jaké technické nebo konstrukční nevýhody by bylo třeba při takovém návrhu zohlednit?
  2. Proč jste zvolil práškové lakování jako finální povrchovou úpravu? Zvažoval jste případně nějaké alternativy?
  3. Na straně 24 uvádíte, že po vypálení polotovaru byly ostré hrany odstraněny pomocí ručních nástrojů. Zvažoval jste při návrhu výroby i jiné metody odjehlování? Jaké další technologie odstraňování otřepů připadají v úvahu a které z nich je možné automatizovat?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová