TEHNOLOGIA SI FABRICAREA PRODUSELOR

UNIVERSITATEA DIN PITESTI

FACULTATEA DE MECANICA SI TEHNOLOGIE

INGINERIE ECONOMICA INDUSTRIALA

TEHNOLOGIA SI FABRICAREA PRODUSELOR

Cuprins

Studiul privind stabilirea semifabricatului economic

1.1 Rolul functional al piesei .....................

1.2.Caracteristicile geometrice constructive prescrise piesei ........

1.3.Caracteristicile materialului piesei ................

1.4.Tehnologicitateaconstructiei piesei ................

2. Proiectarea semifabricatului .....................

2.1.Stabilirea procedeelor de obtinere a semifabricatului..........

2.2.Adoptarea procedeului economic de realizare a semifabricatului....

2.3.Adoptarea adaosurilor totale de prelucreare..... .......

2.4.Stabilirea tratamentelor termice primare necesare...........

2.5.Realizareadesenuluideexecutie.................

3.Proiectareavariantelorpreliminaredeprocestehnologic...........

3.1.Incadrarea piesei intr-un grup/tip de produse ............

3.2.Stabilirea metodelor si procedeelor de prelucrare a suprafetelor emifabricatului

Partea grafica

1. Desenul de executie a semifabricatului .

ANALIZA FUNCTIONAL-constructiva a piesei

1.1 Rolul functional al piesei

Reperul '' Roata baladoare '' are rolul de a angrena cu alte roti dintate pentru a obtine turatii diferite la treapta la care se transmite miscarea. Se monteaza pe un arbore, prin intermediul canelurii si transmite miscare de la o treapta la alta in cadrul unui ansamblu.

Pornind de la desenul de executie initial al piesei, se realizeaza schite ale piesei, astfel incat sa fie evidentiate toate elementele geometrice ale acesteia (muchii, suprafete). Aceste schite nu vor fi cotate, dar pe ele se vor marca si numerota suprafetele piesei cu S_K.

Suprafetele piesei pot fi:

simple constituite dintr-o singura suprafata.

complexe constituite din reuniuni de suprafete.

Incadrarea suprafetelor piesei in una din cele trei categorii:

- principale (functionale): suprafete care determina parametrii de funcionare    ai piesei.

- tehnologice: suprafete utilizate pentru orientarea piesei in cadrul procesului de fabricare.

- libere, (suprafete de trecere/legatura): cele care nu determina parametrii de functionare a piesei si nu sunt utilizate ca baze de orientare a piesei in procesul de fabricare.

Suprafete cu rol functional: S₁, S₃, S₅, S₁₀, S₁₂, S₁₄, S₁₅.

Suprafete cu rol tehnologic: S₄, S₆, S₇, S₉, S₁₃, S₁₆, S₁₇.

Restul suprafetelor sunt libere.

1.2 Caracteristicile geometrice constructive prescrise piesei

Se analizeaza precizia dimensionala, de forma si de pozitie, precum si rugozitatiile suprafetelor piesei. Se au in vedere precizariile standardelor: STAS 8102-68 pentru suprafete exterioare si STAS 8103-68 pentru cele interioare.

Caracteristici prescrise materialului

Proprietatile mecanice ale materialului sunt necesare pentru calculul regimului de aschiere si pentru calculul componentelor fortei de aschiere.

Materialul piesei ''Roata baladoare este 18MoNiCr17 si are urmatoarele caracteristici mecanice:

1.3.1 Compozitia chimica

18MoCrNi17- otel pentru constructii cu 0,18%C aliat cu MoCr si 1,7% Ni

Cr : 1,7%; Ni: 1,4%-1,7%; Mo: 0,25%-0,35%

CE% = 0.8633

1.3.2 Caracteristici mecanice

1.3.3 Tratamente termice

1.4. Tehnologicitatea constructiei piesei

Tehnologicitatea este insusirea constructiei piesei prin care aceasta, fiind eficienta si sigura in exploatare, se poate executa la volumul de productie stabilit, cu consumuri de materiale si de munca minime, deci si cu costuri scazute.

Conditiile de tehnologicitate sunt conditii tehnice pe care trebuie sa le indeplineasca produsul, astfel incat sa fie satisfacute cerintele impuse de exploatarea produsului si/sau de procedele de fabricare (semifabricare, prelucrare, control, asamblare) ale acestuia.

Analiza tehnologicitatii piesei se face pe baza desenului de executie al piesei.

Un alt aspect legat de tehnologicitatea piesei este reprezentat de conditiile tehnice impuse piesei ( tolerante, abateri, tratamente termice) care trebuie sa corespunda cu rolul functional al piesei.

Indicii absoluti de tehnologicitate sunt definiti pe baza unor caracteristici constructive si/sau economice.

Analiza trebuie sa cuprinda si calculul unor indici absoluti de tehnologicitate:

masa produsului;

gradul de unificare a elementelor constructive;

gradul de concordanta dintre caracteristicile prescrise si cele impuse de cerintele functional-tehnologice.

Masa piesei:

V= πr² x h

Volumul cilindrului I: r=44,625; h=20;

V_I= 3,14x1991,30x20= 125059,33 mm³;

Volumul cilindrului II: r=40; h=52;

V_II= 3,14x1600x52= 261248 mm^3;

Volumul cilindrului III: r=31; h=72;

V_III= 3,14x961x72= 217262,88 mm³;

Volumul cilindrului IV; r=26; h=72;

V_IV=3,14x626x72=152830,08 mm³;

Volumul gaurii : r=5,1; h=3,5;

V_g=3,14x26,01x3,5=285,84 mm³.

Masa piesei finite:

m= Vxr [ kg ]

r= 7,8 [ g/cm³ ]- pentru otel

V= ( 125059,33+261248 ) - 285,84-152830,08= 233191.41 mm³;

V= 233191,41mm³= 233,19141cm³

r=7,8 g=0,0078 kg

m= 233,19141x 0,0078=1,8188 kg

Gradul de unificare a elementelor constructive

gauri: e_t= 1; e_d=0; l_e

filete: e_t= 1; e_d=0; l_e

suprafete frezate: e_t= 1; e_d=0; l_e

raze de racordare: e_t= 0; e_d=0; l_e

tesituri: e_t= 5; e_d=3; l_e l_e

Concordanta formei constructive cu posibilitatile de realizare

Din punct de vedere al concordantei formei constructive a produsului cu particularitatiile diferitelor metode si procedee de fabricare se poate mentiona:

profilul exterior se poate realiza usor prin strunjire;

profilul interior se poate realiza prin brosare;

rectificarile profilului exterior si interior se pot executa usor;

gaurile sunt accesibile, deci nu ridica probleme de gaurire;

gaura filetata prezinta o buna tehnologicitate

In concluzie, avand in vedere cele expuse mai sus, putem concluziona ca piesa prezinta o buna tehnologicitate, neridicand probleme deosebite pentru executie.

Principalele domenii de utilizare :

Conditiile de tehnologicitate impuse de masa piesei sunt respectate deoarece masa de 1,81kg nu afecteaza functionalitatea.

Conditiile de tehnologicitate impuse de unificarea constructive a elementelor geometrice sunt indeplinite prin restrangerea tipodimensiunilor elementelor constructive ( _e

Conditiile de tehnologicitate impuse de procedeele de fabricare, aplicate piesei sunt indeplinite prin:

- trecerile dintre suprafetele cilindrice si cele plane cu precizie ridicata sunt realizate sub forma de degajare;    

- suprafetele frontale ale gaurilor sunt plane si perpendiculare pe axele gaurilor, obtinandu-se o prelucrare economica a gaurilor.

2. PROIECTAREA SEMIFABRICATULUI

Stabilirea procedeelor de obtinere a semifabricatului

Alegerea dimensiunilor semifabricatului din care este executata ulterior piesa finita reprezinta o etapa deosebit de importanta in realizarea unei tehnologii corecte, eficiente si economice.

Executarea reperului dintr-un semifabricat cu dimensiuni prea mari va duce la o risipa de material, un timp de prelucrare ridicat si o uzura a sculelor foarte mare. De asemenea, alegerea unui semifabricat cu dimensiuni foarte apropiate de cele finite poate duce la riscul obtinerii unui rebut irecuperabil.

Pentru stabilirea semifabricatului pentru piesa roata baladoare se va tine seama de urmatoarele considerente tehnico-economice: forma, dimensiunile si greutatea piesei ( 1.81kg), materialul(18MoCrNi17), conditiile de functionare, volumul productiei si utilajul existent.

Forjarea in matrita se executa pe prese, pe ciocane sau pe alte masini de forjat.

Debitarea din materiale laminate utilizate mai ales atunci cand treptele arborilor au diametre apropiate, iar fabricatia are caracter de serie mica sau serie mijlocie. Desenul piesei matritate se intocmeste pe baza desenului piesei finite la care se adauga adaosurile de prelucrare, adaosurile tehnologice(inclinatii, raze de racordare) si abaterile impuse de forma si marimea piesei, de varianta de matritare si de utilajul folosit pentru matritarea ei.

Pentru roata baladoare se va folosi semifabricatul laminat sau matritat la cald. Semifabricatul laminat se obtine din bare laminate iar semifabricatul matritat se obtine prin matritare pe prese.

Matritarea pe prese

Matritarea pe prese are urmatoarele avantaje in raport cu matritarea pe ciocane:

precizie mai ridicata datorita rigiditatii sporite a berbecului;

inclinatii mai mici la peretii cavitatii datorita folosirii extractoarelor;

posibilitatea mecanizarii si automatizarii procesului;

consum mai mic de energie;

productivitate ridicata.

La intocmirea desenului semifabricatului matritat trebuie realizate urmatoarele faze succesive:

alegerea planului de separatie;

stabilirea adaosurilor de prelucrare;

stabilirea adaosurilor tehnologice;

aplicarea amprentelor

intocmirea desenului semifabricatului matritat se face plecand de la desenul de executie al piesei finite, la care se considera adaosurile de prelucrare si adaosurile tehnologice (inclinari pentru scoaterea usoara a semifabricatului din cavitatea matritei, raze de racordare pentru a elimina muchiile ascutite si pentru a ajuta la curgerea materialului in cavitatile matritei).

Forma semifabricatului laminat este prezentat in figura 1 iar cel matritat figura2.

Fig.1. se observa ca la acest tip de semifabricat adaosurile sunt mult mai mari mai ales pentru diametrul mic. Fibrajul materialului este continuu pe lungimi, iar la trecerea de laq o parte la alta prin prelucrarile de aschiere se intrerup.

Semifabricatul matritat la cald se obtine pe presa.

Fig.2. Reiese ca la piesele matritate pe prese adaosurile tehnologice sunt mai mici, deci aceasta varianta este mai buna.

2.2 Adaptarea procedeului economic de realizare a semifabricatelor

Aceasta etapa presupune stabilirea semifabricatului economic, adica cel din care se executa piesa cu cost minim. Relatiile de calcul a costurilor:

pentru semifabricat laminat degrosare importanta:

C_L= G cml + S*Tu (1 + Rs/100) , lei/buc

G - greutatea semifabricatului laminat;

cml- costul unui Kg de material laminat;

S- salariul orar al executantului operatiei de degrosare ;

Tu- timp unitar pentru prelucrarile de degrosare;

pentru semifabricat forjat in matrita:

C_FM= Gi*Cml+ Com (1+Rs/100) +Cm/N, lei/buc

g_i -greutatea materialului initial pentru forjare: Cml- costul unitar al operatiei de matritare;

Com- costul unitar al operatiei de matritare;

C_m- costul matritei;

Rs- regia sectie in care se executa operatia de matritare; N- numarul de piese executate cu aceeasi matrita;

Comparand variantele de semifabricat se va face urmatoarele interpretari:

Matritarea pieselor este economica de regula cand marimea numarului de piese fabricat permite amortizarea cheltuielilor intreprinse cu executarea sculelor care sunt costisitoare si cu ocuparea unei prese pe o anumita perioada de timp.

In cazul cand semifabricatul se realizeaza prin laminare timpul unitar al operatiei de degrosare si greutatea semifabricatului laminat sunt mari ceea ce rezulta un cost mare.

Realizarea semifabricatului pe prese:

avantaje

costul semimatritelor este scazut in comparatie cu masina de forjat orizontal;

durabilitatea mare a semimatritelor;

dezavantaje

adaosuri mai mari in comparatie cu masina de forjat orizontal;

Tinand cont de acestea se apreciaza ca este mai economic semifabricatul matritat la cald

2.3 Adaosurile totale de prelucrare si adaosurile tehnologice

La semifabricatele matritate adaosurile sunt mai mici.

H- este dimensiunea maxima in inaltime, masurata paralel cu directia de matritare.

L- dimensiunea maxima in lungime, masurata perpendicular pe directia de matritare.

Clasele de precizie la matritare, sunt indicate pentru serii de productie mici si mijlocii.Am ales clasa a Il-a de precizie utilizata pentru productia de serie mijlocie.

La suprafetele matritate care se prelucreaza ulterior, inclinatiile de matritare si razele de racordare se aplica la cotele nominale marite cu valoarea adaosului de prelucrare respectiv.

Valorile adaosurilor de prelucrare stabilite de STAS 7670-66 pentru piesele din otel matritate corespund pentru piese matritate care au rugozitatea R_a=25m; daca suprafetele pieselor matritate se prelucreaza mai fin, valorile adaosurilor se majoreaza cu 0,25mm pentru realizarea rugozitatii R_a=3.2 12.5mm si cu 0.5 mm pentru suprafetele cu R_a =1.6 m, sau mai mica.

Adaosurile tehnologice.

Inclinarea peretilor semifabricatului, perpendicular pe planul de separatia se aleg din STAS 7670 iar pentru piese cu forme complexe se recomanda sa se foloseasca indicatiile din tabelul urmator:

Razele de racordare le-am calculate cu relatiile din tabelul 1.5.3 [1] in functie de raportul H/B.

H/B=l/2;D-diametru;

D=B;m

Rezulta:

R-raza de rotunjire; Rl-raza de racordare;

R= 0.05 *44.625 +0.5= 2.73 mm Rl=2.5*2.5+ 0.5= 7.25mm

R= 0.05 *40+ 0.5 =2.5 mm Rl= 2.5* 2.5 + 0.5 =6.75 mm

Gaurile cu diametrul mai mic de 30 mm nu se matriteaza; aceste gauri se vor executa prin burghiere in material plin(Vlase A. pg.22).

Stabilirea tratamentelor termice primare necesare

Materialul din care este executata piesa este 18MoNiCr17 Prelucrabilitatea prin aschiere este corespunzatoare. Totusi, pentru obtinerea unei granulatii fine si uniforme, care favorizeaza prelucrarile prin aschiere este recomandata realizarea unui tratament termic primar de inmuiere, indiferent de modul de obtinere al semifabricatului.

Recoacerea este un tratament termic in care otelul este incalzit pana la o anumita temperatura, mentinut un anumit timp la acea temperatura si apoi racit lent. Prin recoacere se urmareste a se aduce otelul intr-o stare de echilibru fizic, fizico-chimic si structural. Temperatura pentru recoacerea de inmuiere este cuprinsa intre 680-700 C

Desenul de executie a semifabricatului

3. PROIECTAREA VARIANTELOR PRELIMINARE DE PROCES TEHNOLOGIC

3.1 Incadrarea piesei intr-un tip/ grup de produse

Procesul tehnologic este acea parte a procesului de productie care este legata direct de modificarea succesiva a starii produsului care se fabrica.

Procesul tehnologic al prelucrarii mecanice este format dintr-o serie de operatii care se executa pe masini unelte sau cu ajutorul unor scule si dispozitive de lucru.

Piesa face parte din grupul de produse de tip roti dintate.

In functie de raportul dintre lungimea totala a rotii si diametrul alezajului interior( care are rol functional) piesa se incadreaza in tipul de.

L= 72; d= 52;

L<72/52<10;

Structura procesului tehnologic a rotilor dintate este determinata de forma si dimensiune, de procedeul de obtinere a semifabricatului, de material si de precizia de executie.

Procesul tehnologic tip pentru roata baladoare, cuprinde urmatoarele etape de prelucrare:

Strunjire de degrosare si finisare dintr-o parte pe strungul cu comanda numerica.;

Strunjire de degrosare si finisare din cealalta parte pe strungul cu comanda numerica;

Prelucrarea gaurilor pe strungul cu comanda numerica;

Prelucrarea canelurilor prin brosare;

Prelucrarea gaurilor pe masini de gaurit si filetat;

Tratamentul termic se realizeaza pe instalatii de tratamente termice;

Rectificarea interioara si/ sau exterioara se realizeaza cu masina de rectificat interior si/ sau exterior;

Controlul final se face pe un banc de control final.

3.2 Stabilirea metodelor si procedeelor de prelucrare a suprafetelor semifabricatului

Pentru fiecare suprafata Sk sau grup de suprafete se stabilesc pe baza de considerente tehnico- economice, diferite variante tehnico- acceptabile privind procedeul sau succesiunea se procedee necesare obtinerii preciziei dimensionale si rugozitatea suprafetei respective.

Pentru semifabricat rezutatele obtinute sunt prezentate in tabelul urmator:

Bibliografie:

Chirita V. s.a., Matritarea la cald a metalelor si aliajelor, Editura Tehnica, 1979;

Banu Ilarion, Tehnologia materialelor, Editura Universitatii din Pitesti, 2005;

Epureanu A., Pruteanu O., Tehnologia constructiilor de masini, E.D.P, Bucuresti, 1983;

Picos C., s.a., Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanica prin aschiere - vol. I, Ed. Universitas, Chisinau, 1992;

Vlase A., s.a., Regimuri de aschiere, adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp, Editura Tehnica, Bucuresti - vol.I si II, 1983 si 1985;

Vlase A., s.a., Tehnologii de prelucrare pe masini de rectificat, Editura Tehnica, Bucuresti, 1995;

Vlase A., s.a., Tehnologii de prelucare pe masini de gaurit, Editura Tehnica, Bucuresti, 1994

II.      DOCUMENTATIA GRAFICA

Documentatia grafica se relizeaza numai pe formate standardizate si cuprinde:

Desenul de executie a piesei;

Desenul de executie a semifabricatului;