| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Introducere in proiectarea proceselor tehnologice
Proiectarea procesului tehnologic de realizare a unui piese are ca obiectiv final elaborarea unui document tehnologic care sa contina toate informatiile necesare fabricarii (prelucrarii) piesei. Documentul tehnologic poate fi, dupa caz: fisa tehnologica, planul de operatii, programul piesa etc. Calitatea executiei piesei depinde, in mare masura, de corectitudinea, rigurozitatea si calitatea intocmirii documentatiei tehnologice.
Pentru aceeasi piesa si date initiale, pot exista, in general, mai multe variante de proces tehnologic. Dintre variantele tehnic posibile, optima este aceea care raspunde cel mai bine anumitor cerinte, care pot fi: productivitate, cost, flexibilitate, o combinatie a acestora etc.
Proiectarea unui proces tehnologic consta in parcurgerea unor etape specifice, lucru care se poate realiza prin doua categorii de metode:
metode analitice
metode analogice.
Metodele analitice presupun rezolvarea oricarei etape prin aplicarea unor principii si / sau reguli ale tehnologiei mecanice (printr-un rationament tehnologic, logic) sau prin realizarea unor calcule analitice, pe baza unor modele specifice.
Aceste metode sunt utilizate, cu precadere, la proiectarea proceselor tehnologice individuale si vor fi prezentate in cadrul acestui capitol.
Metodele analogice se bazeaza pe similitudinea totala sau partiala constructiva si / sau functionala intre piesa de realizat si o piesa similara (tip), al carei proces tehnologic este cunoscut. In cadrul diverselor etape de proiectare, se accepta o rezolvare aproximativa, prin analogie, utilizand la rezolvarea etapei date de proiectare cunoscute de la procesele tehnologice asemanatoare.
Aceste metode sunt utilizate, cu precadere, la proiectarea proceselor tehnologice de grup si vor fi prezentate in cadrul urmatorului capitol.
Date initiale, criterii si principii de proiectare
a proceselor tehnologice
La proiectarea unui proces tehnologic se au in vedere anumite date initiale, criterii si principii de proiectare. Plecand de la acestea, proiectantul va parcurge anumite etape de proiectare in cadrul carora va avea in vedere toate procesele tehnic-posibil de aplicat, iar in urma unei analize tehnico-economice va stabili varianta de proces tehnologic cea mai convenabila.
Datele initiale sunt constituite din:
documentatia tehnico-constructiva (DT-C) a produsului (piesei),
volumul productiei,
resursele disponibile in intreprinderea in care se executa produsul (piesa).
In cazul general, documentatia tehnico-constructiva a produsului este sub forma unui proiect care cuprinde: desenul de ansamblu al produsului, desenele subansamblurilor produsului, desenele de executie ale pieselor componente si memoriul tehnico-economic justificativ.
Desenele de ansamblu si de subansambluri contin vederi si sectiuni necesare unei descrieri clare si complete a pozitiilor relative a pieselor componente si a rolului functional al acestora. Din aceste desene rezulta o parte dintre caracteristicile functionale ale produsului si ale pieselor componente, cotele de gabarit si cotele elementelor de legatura.
Desenele de executie contin vederi si sectiuni care reprezinta complet piesa si alte informatii care caracterizeaza constructiv fiecare piesa in parte. Aceste caracteristici (de material, geometrice, precizie) influenteaza direct proiectarea procesului tehnologic de executie a pieselor respective.
Memoriul tehnico-economic cuprinde calculele efectuate de proiectantul produsului pentru justificarea solutiilor adoptate. Totodata el cuprinde caracteristicile functionale ale produsului, impuse de functiile cerute acestuia, precum si unii indici de tehnologicitate ai acestuia (masa, grad de unificare a pieselor etc.).
Volumul productiei reprezinta numarul de produse care trebuie fabricate intr-o perioada prestabilita. Cunoasterea acestuia permite stabilirea tipului de productie (unicat, serie, masa) in care se incadreaza fabricatia piesei de realizat.
Resursele disponibile se refera la mijloacele de productie si la forta de munca din intreprinderea in care urmeaza a se executa piesa.
Cunoasterea mijloacelor de productie disponibile sau a celor posibil de achizitionat de intreprindere si a caracteristicilor constructiv-functionale ale acestora joaca un rol important la proiectarea procesului tehnologic, atunci cand proiectantul stabileste tipul si caracteristicile sistemelor tehnologice pe care se executa operatiile procesului tehnologic.
Cunoasterea nivelului de pregatire profesionala a fortei de munca este necesara deoarece gradul de complexitate a operatiilor tehnologice si gradul de detaliere a documentatiei tehnologice este stabilit in functie de acesta.
Proiectarea procesului tehnologic este subordonata unor cerinte de natura tehnica, economica si sociala, care sunt exprimate prin trei criterii de proiectare a proceselor tehnologice.
Criteriul tehnic impune proiectarea fabricatiei acesteia astfel incat piesele realizate sa respecte cerintele specificate in documentatia tehnico-constructiva. De aceea, se va urmari ca procesele de prelucrare si modul lor de grupare in operatii sa conduca la realizarea pieselor in conformitate cu cerintele impuse in DT-C, in conditiile de productie specifice intreprinderii (resurselor disponibile).
Criteriul social impune proiectarea procesului tehnologic astfel incat sa asigure conditii normale de munca pentru executantii procesului. Se vor avea in vedere procese tehnologice in care operatiile sa aiba grad ridicat de mecanizare si automatizare, dar care sa nu solicite operatorii peste limita normala.
Criteriul economic impune realizarea procesului tehnologic in conditii de eficienta economica. In acest scop este necesara conceperea mai multor variante de proces tehnologic, care sa satisfaca deopotriva criteriul tehnic si cel social. Dintre acestea, pe baza unor analize economice, se va stabili varianta optima economic de proces tehnologic.
Cele trei criterii trebuie considerate intr-o legatura indisolubila, varianta optima de proces tehnologic rezultand, in final, din analiza unui complex de factori de natura tehnica, economica si sociala.
Pentru proiectarea unui proces tehnologic optim trebuie avute in vedere anumite principii de proiectare, rezultate din aplicarea criteriilor de proiectare. Aceste principii pot fi restranse la urmatoarele:
Suprapunerea bazelor tehnologice cu bazele de cotare
Minimizarea numarului de scheme de orientare si fixare si a celui de orientari-fixari ale piesei
Minimizarea numarului operatiilor din proces
Unificarea constructiva a SDV - urilor
Concentrarea sau diferentierea prelucrarilor
Rationalizarea continutului primei operatii si a celor finale
Prevederea corecta a operatiilor de tratament termic
Stabilirea rationala a operatiilor de control tehnic
Prelucrarea suplimentara a suprafetelor tehnologice permanente
Uniformizarea timpilor unitari ai operatiilor
Suprapunerea bazelor tehnologice cu bazele de cotare: B.T. º B.C.
Respectarea acestui principiu este indispensabila atunci cand trebuie asigurate conditii tehnice stricte (severe, delicate, cheie) ale piesei. Acest principiu este legat de principiul fundamental din tehnologia mecanica: suprapunerea bazelor (BF=BC=BT) in procesele de prelucrare, control, asamblare, reconditionare.
Conform acestui principiu, daca intre doua suprafete se prevede o conditie de pozitie reciproca, trebuie prelucrata mai intai suprafata de referinta si apoi cea raportata la aceasta. Conditiile tehnice severe de pozitie reciproca pot fi asigurate cu cea mai mare precizie daca in aceeasi orientare-fixare a piesei se prelucreaza atat suprafata de referinta, cat si suprafata raportata la aceasta.
Minimizarea numarului de scheme de orientare-fixare: NSOF → min
si a numarului de orientari-fixari ale piesei: NOF → min
Schimbarile frecvente de baze tehnologice si suprafete de fixare conduc la erori de orientare si de fixare suplimentare, scazand precizia prelucrarii. Utilizarea unui numar minim de baze tehnologice si suprafete de fixare in cadrul procesului tehnologic are doua consecinte importante:
precizia de prelucrare se poate realiza in conditiile cele mai favorabile.
costul proiectarii si realizarii dispozitivelor de orientare-fixare a semifabricatelor se reduce, deoarece se utilizeaza acelasi tip constructiv de dispozitiv de orientare-fixare a piesei in cadrul operatiilor procesului tehnologic.
Chiar daca numarul bazelor tehnologice din procesul tehnologic este minim (la limita NSOF = 1), dar procesul cuprinde mai multe operatii, erorile de orientare si de fixare a piesei raman un factor important de imprecizie, deoarece de la o prindere la alta (operatie la alta) valorile erorilor de orientare-fixare sunt variabile.
Ca ideal avem dezideratul: o singura schema de orientare-fixare, o singura operatie, adica numarul operatiilor din proces sa fie minim (ideal NOP = 1).
Minimizarea numarului operatiilor din proces: NOP → min
Atingerea dezideratului de la principiul 2 este arareori posibila. De aceea, de cele mai multe ori, se urmareste ca numarul operatiilor din proces sa fie minim. Respectarea acestui principiu este legata de tendinta moderna a tehnologiilor mecanice de concentrare a prelucrarilor, valabila atat la productia de unicate si serie mica, prin utilizarea centrelor de prelucrare, cat si in productia de masa, prin utilizarea masinilor agregat.
Unificarea constructiva a SDV - urilor
Unificarea constructiva a SDV - urilor are consecinte favorabile din punct de vedere economic asupra procesului tehnologic (costul executiei / achizitiei acestora scazand). Aceasta unificare deriva si se coreleaza, cu respectarea principiilor 2 si 3. Deopotriva cu aceste principii, bazele tehnologice si suprafetele de fixare trebuie alese astfel incat dispozitivele de orientare-fixare a semifabricatului sa fie cat mai simple constructiv.
Concentrarea sau diferentierea prelucrarilor
Prelucrarea unei suprafete printr-un procedeu se poate face in mai multe etape: degrosare (D), semifinisare (F/2), finisare (F) sau superfinisare / netezire (SF). Succesiunea acestor prelucrari in cadrul procesului tehnologic se stabileste, in principal, in functie de caracteristicile constructive prescrise suprafetelor piesei.
Concentrarea prelucrarilor urmareste executarea in aceeasi faza a operatiei a mai multor prelucrari ale aceleiasi suprafete sau grup de suprafete similare si are ca principal avantaj scaderea duratei de realizare a procesului tehnologic. Acest lucru se realizeaza prin asocierea geometrica si tehnologica a suprafetelor de prelucrat. Aceasta asociere depinde de caracteristicile suprafetelor de prelucrat si de caracteristicile elementelor sistemului tehnologic utilizat.
Diferentierea prelucrarilor (a celor finale - de finisare F sau superfinisare SF, de cele de degrosare D sau semifinisare F/2) consta in executarea prelucrarilor respective in operatii distincte ale procesului tehnologic, catre sfarsitul procesului tehnologic, respectiv, catre inceputul acestuia. Acest principiu trebuie aplicat suprafetelor cu conditii tehnice severe.
Prin crearea unui interval de timp intre prelucrarea de degrosare si cea finala, tensiunile remanente induse de prelucrarea de degrosare sau / si de fortele de fixare se pot elimina (natural sau prin tratamente termice), rezultand un efect pozitiv asupra preciziei de prelucrare a piesei.
Rationalizarea continutului primei operatii si a celor finale
In functie de importanta si felul suprafetelor, prelucrarea acestora trebuie facuta in anumite operatii ale procesului tehnologic, dupa cum urmeaza.
In prima operatie (eventual si in a doua, daca nu este posibil in prima) trebuie prelucrate suprafetele care:
devin baze tehnologice pentru prelucrarile celorlalte suprafete. Aceste suprafete pot fi unele functionale sau unele speciale (exemplu: gaurile de centrare ale arborilor);
permit descoperirea defectelor ascunse ale semifabricatului.
Anumite suprafete ale piesei vor trebui prelucrate in operatii situate cat mai spre sfarsitul procesului tehnologic. Aceste suprafete sunt:
suprafetele libere, dar si cele cu rol functional scazut (alezaje de trecere, bosaje, lamaje, gauri filetate etc.). Daca piesa necesita aplicarea unor tratamente termice pentru marirea duritatii, prelucrarea acestor suprafete se face inaintea tratamentelor termice respective.
suprafetele care se pot deteriora in timpul transportului inter-operational: suprafetele exterioare cu grad inalt de finisare, realizate prin rectificare, suprafete filetate exterioare etc.
suprafetele care, prin prelucrare, conduc la scaderea rigiditatii piesei.
Tot la sfarsitul procesului tehnologic se executa si operatiile de echilibrare, debavurare, protejare anticoroziva, ambalare etc.
Prevederea corecta a operatiilor de tratament termic
In functie de caracteristicile materialului piesei si de conditiile tehnice impuse acesteia, este necesara introducerea in cadrul procesului tehnologic a unor tratamente termice preliminare (in vederea imbunatatirii prelucrabilitatii materialului) sau / si a unor tratamente termice de imbunatatire a proprietatilor mecanice (tratamente termice finale).
Tratamentele termice preliminare se vor prevedea la inceputul procesului tehnologic (se executa asupra semifabricatului). Deoarece dupa tratamentul termic final nu vor mai putea fi posibile decat prelucrari cu scule abrazive, acesta se va prevedea spre sfarsitul procesului tehnologic, inaintea prelucrarilor abrazive. Aceasta plasare este impusa si de faptul ca tratamentele termice afecteaza calitatea suprafetelor (deteriorare superficiala, deformatii ale piesei etc.), fiind necesara ameliorarea acestei calitati prin prelucrari ulterioare.
Stabilirea rationala a activitatilor de control tehnic
Activitatile de control au ca scop verificarea conformitatii piesei prelucrate, pe baza documentatiei tehnologice. Din punct de vedere economic este necesar ca descoperirea unei neconformitati sa aiba loc imediat dupa ce aceasta a aparut, insa prevederea activitatilor de control la toate operatiile si pentru toate suprafetele ar conduce la cresterea irationala a costurilor, lucru ce impune gasirea unui echilibru intre cele doua tendinte.
Activitatile de control se pot realiza in cadrul operatiilor de prelucrare (in special in cadrul celor cu grad de mecanizare ridicat sau al celor pe sisteme tehnologice prevazute cu control activ) sau ca operatii distincte: control intermediar si control final. Operatiile de control trebuie realizate dupa etapele importante de prelucrare: degrosare, inaintea tratamentului termic final, finisare.
Prelucrarea suplimentara a suprafetelor tehnologice permanente
inainte de operatiile de finisare
Pentru asigurarea unei erori de orientare si fixare minime la operatiile de finisare, este necesar ca suprafetele tehnologice permanente sa fie, la randu-le, cat mai precise, lucru ce impune prelucrarea suplimentara a acestora. De exemplu: rectificarea gaurilor de centrare la arborii de inalta precizie inaintea operatiilor de rectificare (si a tratamentului termic final, daca piesa impune asa ceva).
Uniformizarea timpilor unitari ai operatiilor
In cazul productiei de serie mijlocie si mai sus, cand prelucrarea piesei pe linii tehnologice devine eficienta, este necesar ca timpii unitari ai operatiilor sa fie de valori apropiate (caz in care linia ar putea functiona cu ritm impus, deci automatizarea transferului pieselor ar fi eficienta).
Pentru a realiza acest lucru se vor avea in vedere:
gruparea echilibrata a prelucrarilor suprafetelor in operatii;
proiectarea corespunzatoare a operatiilor: ciclu de munca optim, minimizarea lungimii curselor de lucru si a celor de retragere, optimizarea regimului de prelucrare etc.
Etapele proiectarii proceselor tehnologice individuale
O conditie esentiala pentru proiectarea rationala a proceselor tehnologice este elaborarea lor pe baza unei metodici fundamentate stiintific, cu etape ordonate logic. Aceste etape sunt urmatoarele:
Analiza datelor initiale
Proiectarea semifabricatului economic
Proiectarea succesiunii preliminare a proceselor tehnologice (variante)
Proiectarea detaliata a proceselor tehnologic
Determinarea variantei economice de proces tehnologic
Elaborarea documentatiei tehnologice.
In cadrul fiecarei etape se parcurg pasi specifici care, de cele mai multe ori, se conditioneaza reciproc, parcurgerea lor impunand fie analiza simultana a acestora, fie inversarea ordinei de prioritate.
Succesiunea etapelor mentionate, principalii pasi ai acestora si principalele date necesare parcurgerii etapelor de proiectare se prezinta in fig. 1.
Analiza datelor initiale
Proiectarea unui proces tehnologic incepe prin analizarea datelor initiale: volumul productiei, documentatia tehnico-constructiva (DT-C) a piesei, resursele disponibile ale intreprinderii.
Analiza volumului productiei are ca obiectiv stabilirea caracteristicilor principale ale procesului de productie in care se incadreaza fabricatia piesei: periodicitatea procesului (ciclic sau aciclic) si cantitatea productiei (masa, serie, unicate).
O modalitate rapida, dar relativa, de apreciere a caracterului productiei se poate face pe baza greutatii si a numarului de piese de realizat anual, conform datelor din tabelul 1. Relativitatea acestei aprecieri este data de faptul ca nu se ia in considerare complexitatea tehnologica a piesei.
In raport cu aceste caracteristici se vor alege metodele si procedeele de prelucrare, tipurile de mijloace de productie (masini-unelte, echipamente tehnologice) si modul de organizare a procesului de productie (in flux, pe loturi, pe proiecte). Unele recomandari cu caracter general privind alegerea elementelor mentionate sunt prezentate in tabelul 2.
 |
Tabelul 1
|
Caracterul productiei |
Numarul anual de piese / greutatea piesei |
||
|
Grele |
Mijlocii |
Usoare |
|
|
Individuala |
Pana la 5 |
Pana la 10 |
Pana la 100 |
|
Serie mica | |||
|
Serie mijlocie | |||
|
Serie mare | |||
|
Masa |
Peste 1000 |
Peste 5000 |
Peste 50000 |
Tabelul 2
|
Elemente specifice procesului tehnologic |
Caracterul productiei |
||
|
Unicate |
Serie mijlocie |
Masa |
|
|
Tipul masinilor-unelte si echipamentelor tehnologice |
Masini-unelte si echipamente universale (chiar si cu comanda numerica) |
Masini-unelte si echipamente specializate, cu grad mediu de automatizare |
Masini-unelte si echipamente speciale, cu grad ridicat de automatizare |
|
Modul de amplasare a masinilor-unelte |
Grupe de masini |
Celule de fabricatie / Linii multiobiect |
Linii de productie |
|
Forma de organizare a procesului de productie |
Pe proiecte |
Pe loturi |
In flux |
Analiza documentatiei tehnico-constructive a piesei este partea cea mai importanta a analizei datelor initiale. Aceasta are doua componente:
verificarea desenului de executie a piesei;
analiza functional-constructiva a piesei.
Verificarea desenului de executie a piesei are ca scop asigurarea ca acesta este unul corect si complet, adica:
respecta toate cerintele impuse de standardele de reprezentare in vigoare: format, scara, reprezentare, cotare, inscrierea datelor etc.;
cuprinde toate datele necesare executiei piesei: forma, dimensiunile, tolerantele si rugozitatile suprafetelor; materialul si masa piesei; alte conditii specifice (proprietati mecanice, conditii de verificare, montaj, transport, depozitare etc.)
Realizarea acestei verificari permite evitarea oricaror confuzii care pot aparea ulterior, in fabricatia piesei sau in functionarea sa. In situatia in care inginerul tehnolog constata existenta unor lipsuri sau deficiente ale desenului de executie, acesta le semnaleaza proiectantului piesei pentru rezolvare si, eventual, sugereaza masuri pentru eliminarea lor.
Analiza functional-constructiva a piesei are ca scop stabilirea, pe de o parte, daca piesa este eficienta in exploatare si, pe de alta parte, daca piesa se poate obtine in conditii economice.
Analiza functionala a piesei este o analiza relativ sumara, deoarece aceasta este in responsabilitatea proiectantului piesei. Pentru realizarea acestei analize, inginerul tehnolog trebuie sa dispuna, pe langa desenul de executie a piesei, si de desenul ansamblului din care aceasta face parte (situatie rar intalnita in practica).
In situatia in care desenul de ansamblu inginerul tehnolog dispune si de desenul de ansamblu al produsului, trebuie verificate urmatoarele conditii de tehnologicitate:
conditii de tehnologicitate impuse de schema functionala si de unificarea constructiva a produsului (pentru produsele de tip ansamblu);
conditii de tehnologicitate privind concordanta dintre caracteristicile prescrise piesei si cele impuse de rolul functional al acesteia.
Analiza constructiva a piesei este o analiza detaliata, fiind axata pe stabilirea caracteristicilor geometrice prescrise suprafetelor piesei si pe verificarea respectarii conditiilor de tehnologicitate impuse de procedeele de fabricare (semifabricare, prelucrare, montaj). Principalele etape care se parcurg in cadrul acestei analize sunt:
codificarea si clasificarea suprafetelor piesei;
stabilirea caracteristicilor constructive prescrise suprafetelor piesei;
analiza caracteristicilor materialului piesei;
analiza tehnologicitatii constructiei piesei.
Codificarea si clasificarea suprafetelor piesei urmareste identificarea tuturor elementelor geometrice ale piesei, in vederea analizarii usoare a acestora. Suprafetele piesei pot fi simple (o singura suprafata - cilindrica, plana-frontala etc.) sau complexe (asocieri de suprafete - canelura, elicoidala etc.).
Stabilirea caracteristicilor constructive prescrise suprafetelor piesei consta in stabilirea, pentru fiecare dintre elementele geometrice identificate anterior, a:
caracteristicilor dimensionale,
caracteristicilor de forma (macro-geometrica si micro-geometrica),
caracteristicilor de pozitie reciproca.
De regula, aceasta analiza se prezinta sintetic, (tabelar - vezi SC 1.1 - 1.3), suprafetele fiind ordonate dupa forma acestora (suprafetele cu aceeasi forma pot fi obtinute prin aceleasi procedee). De exemplu: intai suprafetele cilindrice (exterioare / interioare), apoi cele plane, conice si, in final, cele complexe (formate din reuniuni de suprafete generate simultan).
Totodata, pentru a utiliza cu usurinta datele din aceasta analiza, se recomanda sa se noteze in alt tabel si categoria de suprafata din care face parte fiecare suprafata a piesei (functionala - SF, tehnologica permanenta - ST, libera - SL). Cunoasterea acestor suprafete este importanta deoarece aceste suprafete sunt necesare in aplicarea primului principiu de proiectare a procesului tehnologic.
Suprafetele functionale sunt caracterizate de o precizie constructiva ridicata (precizie dimensionala, de forma, de pozitie si / sau de rugozitate scazuta), ceea ce permite identificarea lor doar pe baza desenului de executie a piesei.
Analiza caracteristicilor materialului piesei consta in identificarea / stabilirea, din standardul specific materialului si din recomandarile din literatura de specialitate, a urmatoarelor caracteristici ale materialului:
compozitia chimica si structura;
proprietatile fizico-mecanice ;
prelucrabilitatea acestuia prin diferite procedee de fabricare ;
tratamentele termice (preliminare si finale) care pot fi prescrise.
Analiza tehnologicitatii constructiei piesei consta in analizarea si verificarea respectarii urmatoarelor conditii de tehnologicitate:
conditii de tehnologicitate impuse de unificarea constructiva a elementelor geometrice ale piesei;
conditii de tehnologicitate impuse de aplicarea procedeelor de fabricare.
Analiza conditiilor de tehnologicitate impuse de unificarea constructiva a
elementelor geometrice ale piesei consta in calcularea unor indici de
tehnologicitate ai piesei: gradul de unificare constructiva, le, al
elementelor constructive ale piesei si gradul mediu de unificare constructiva, 
. In
acest scop se procedeaza astfel :
se identifica tipurile de elemente constructive din cadrul piesei: suprafete cilindrice interioare (ci), suprafete cilindrice exterioare (ce), gauri netede (gn), gauri filetate (gf ) etc.;
se inventariaza numarul elementelor cu dimensiuni diferite si numarul total al elementelor, pentru fiecare tip de element constructiv;
se calculeaza gradul de unificare constructiva pentru fiecare tip de element constructiv si gradul mediu de unificare constructiva a piesei.
Daca, pentru un anumit tip de element constructiv al piesei (de exemplu, gauri filetate), se constata existenta unui grad scazut de unificare constructiva, se analizeaza posibilitatea cresterii acestuia (in functie de rolul functional al piesei) si se propun masuri concrete proiectantului piesei.
Analiza conditiilor de tehnologicitate impuse de aplicarea procedeelor de fabricare consta in:
identificarea procedeelor de semifabricare prin care poate fi obtinuta piesa;
identificarea procedeelor de prelucrare prin care pot fi realizate suprafetele si asocierea suprafetelor la aceste procedee;
verificarea respectarii conditiilor de tehnologicitate impuse de aplicarea procedeelor identificate anterior.
In cadrul acestei analize se utilizeaza, pe de o parte, datele anterior stabilite (la analiza caracteristicilor constructive prescrise suprafetelor piesei si la analiza caracteristicilor materialului) si, pe de alta parte, recomandarile din literatura de specialitate in legatura cu cerintele impuse procedeelor de fabricare (vezi subcapitolul 1.3.2. C). In principiu, aceste cerinte se refera la:
existenta unei forme constructive cat mai simple, simetrica a piesei (suprafete plane, de revolutie) pentru procedeele de semifabricare;
posibilitatea utilizarii suprafetelor functionale ca baze tehnologice;
existenta unor suprafete usor de prelucrat (lungimi normale, pozitie convenabila, acces si iesire comoda a sculelor etc.);
posibilitatea utilizarii unor scule, dispozitive si verificatoare standardizate in procesul tehnologic.
Aceasta analiza trebuie sa fie una pragmatica, in urma careia sa rezulte clar daca piesa respecta sau nu aceste conditii de tehnologicitate. In cazul in care anumite conditii de tehnologicitate nu sunt respectate se propun proiectantului piesei masuri concrete, constand in modificarea desenului de executie a piesei (forma / dimensiunile suprafetelor, mod de cotare etc.).
Dupa parcurgerea etapelor de analiza a documentatiei tehnico-constructive a piesei (desenului de executie) pot rezulta o propuneri de modificare a acesteia. Aceste propuneri sunt discutate cu proiectantul piesei si, dupa acceptarea / respingerea acestora, se definitiveaza documentatia (desenul de executie).
Exemple privind realizarea unor parti din acesta analiza o constituie SC 1.1, 1.2 si SC 1.3 din capitolul 1.
Analiza resurselor disponibile in intreprindere permite tehnologului sa cunoasca disponibilitatile de mijloace de productie (masini unelte si echipamente tehnologice) si de forta de munca pe perioada de realizare a productiei.
Pot fi intalnite doua situatii distincte:
cazul unei unitati (intreprindere, sectie, atelier) noi, care urmeaza a fi construita si dotata cu mijloace de productie noi. In aceasta situatie, resursele din noua unitate se stabilesc, cu prioritate, dupa resursele necesare proceselor tehnologice ale pieselor cu importanta cea mai mare (daca resursele sunt utilizate in comun cu acestea) sau dupa propriile necesitati ale procesului tehnologic al piesei de executat.
cazul unei unitati existente, este situatia cea mai des intalnita. In acest caz, in legatura cu masinile-unelte, tehnologul trebuie sa cunoasca:
o gradul de disponibilitate a acestora;
o posibilitatile tehnologice, caracteristicile principale (puterea motoarelor de actionare, dimensiunile pieselor ce pot fi prelucrate, game de turatii si avansuri etc.) si gradul de automatizare a acestora;
o precizia de prelucrare si rugozitatea pieselor executate pe acestea;
o modul de amplasare spatiala in cadrul unitatii.
In legatura cu echipamentele tehnologice existente (scule, dispozitive si verificatoare) este bine a fi cunoscuta disponibilitatea lor pentru a se analiza daca pot fi utilizate ca atare in cadrul procesului tehnologic sau pot fi adaptate fara cheltuieli importante.
Proiectarea semifabricatului economic
Piesa finita rezulta in urma prelucrarii unui semifabricat, care este o piesa bruta obtinuta printr-un procedeu si are dimensiunile diferite de cele ale piesei finite (astfel incat masa semifabricatului > masa piesei).
Principalele metode de elaborare a semifabricatelor sunt: turnarea, deformarea plastica si sudarea. Fiecare metoda se poate realiza prin mai multe procedee.
Metoda de elaborare a semifabricatului necesar executiei unei piese se stabileste avand in vedere caracteristicile tehnice ale piesei si unele recomandari din literatura de specialitate. Astfel:
piesele cu cavitati si pereti subtiri, cu forma complicata (cum sunt cele din clasa carcase) sau cu forma relativ simpla (cum sunt cele din clasa bucse), se executa frecvent din semifabricate turnate. Piesele care in exploatare nu sunt solicitate la intindere si incovoiere pot fi executate din semifabricate turnate din fonta, iar cele solicitate relativ greu in exploatare trebuie executate din semifabricate turnate din otel;
piesele solicitate greu in exploatare (arbori, roti dintate, parghii si furci) se executa din semifabricate forjate, in general, sau matritate la cald, in special;
piesele de dimensiuni relativ mici si configuratie simpla si care nu prezinta diferente mari intre sectiunile transversale, se pot executa din semifabricate laminate;
piesele complicate, executate in productie de unicate si serie mica, se executa din semifabricate obtinute prin sudare;
piesele cu forme complexe din aliaje neferoase in productia de serie mare sau de masa se pot executa din semifabricate turnate in forme permanente.
La alegerea procedeului de obtinere a semifabricatului trebuie sa se tina seama de mai multi factori, cum sunt: materialul, dimensiunile si forma constructiva a piesei, tipul productiei, precizia necesara, greutatea piesei, costul piesei, manopera, costul utilajului. Unele recomandari privind alegerea unor procedeele de semifabricare prin turnare, respectiv, deformare plastica si datele necesare intocmirii desenului de executie a semifabricatului sunt prezentate in cele ce urmeaza.
Turnarea permite obtinerea de semifabricate intr-o gama larga de dimensiuni si forme. La intocmirea desenului de executie al unui semifabricat turnat trebuie sa se cunoasca:
metoda si procedeul de elaborare;
pozitia de elaborare, planul de separatie;
adaosurile tehnologice (unghiurile de inclinare si razele de racordare constructive);
adaosul total de prelucrare.
Alegerea metodei si a procedeului de turnare se face tinand cont de caracteristicile prezentate in tabelul 3.
La stabilirea pozitiei de turnare si a planului de separatiei trebuie sa se tina seama de unele recomandari, prezentate in literatura de specialitate, cum sunt:
pozitia semifabricatului in forma trebuie aleasa astfel incat suprafetele functionale ale piesei sa fie plasate in partea inferioara; daca acest lucru nu este posibil vor fi prevazute maselote;
pozitia semifabricatului in forma se alege astfel incat miezurile sa poata fi usor si sigur fixate si sa nu se deformeze la turnarea aliajului topit;
planul de separatie trebuie sa fie plan daca permite forma piesei;
planul de separatie se recomanda sa corespunda sectiunii maxime a piesei pentru ca modelul sa poata fi extras cu usurinta din forma.
Principalele procedee de obtinere a semifabricatelor prin deformare plastica sunt: laminarea, forjarea libera si forjarea in matrita (matritarea). Caracteristicile acestor procedee de deformare plastica sunt prezentate in tabelul 4.
Alegerea procedeului de obtinere a unui semifabricat prin deformare plastica la cald este conditionata si de numarul de semifabricate de realizat si de marimea si configuratia piesei. De regula, la productia de serie si de masa se utilizeaza semifabricate matritate.
Pentru intocmirea desenului semifabricatului matritat, trebuie parcurse urmatoarele etape:
alegerea planului de separatie (in raport cu forma piesei);
stabilirea adaosurilor de prelucrare si a tolerantelor de matritare;
stabilirea adaosurilor tehnologice (inclinarile de matritare, razele de racordare si adaosuri de simplificare a formei);
determinarea inaltimii membranei (daca este cazul).
Indiferent de metoda de elaborare si de procedeul de obtinere, forma semifabricatului se obtine plecand de la forma piesei finite. De exemplu, pentru piesa din fig. 2, semifabricatul corespunzator tehnic este cel din fig. 3, fiind obtinut prin deformare plastica (matritat la cald pe presa).
Pentru a obtine rugozitatea impusa suprafetelor piesei, toate suprafetele semifabricatului vor trebui prelucrate. In aceste conditii, forma semifabricatului rezulta astfel:
alezajul central se poate executa, dar in mai multe operatii de deformare (in prima operatie realizeaza amprentele care corespund gaurii din piesa prelucrata - amprente separate printr-o membrana, apoi se indeparteaza aceasta membrana, in cadrul altei operatii);
Tabelul 3
|
Procedeul Caracteristici |
Turnare in forme temporare |
Turnare in forme permanente |
||||
|
realizate manual |
realizate mecanizat |
cu model usor fuzibil |
Turnare gravitationala |
Turnare sub presiune |
Turnare centrifugala |
|
|
Materialul |
Oteluri, Fonte, Aliaje neferoase |
Oteluri, Fonte, Aliaje neferoase |
Oteluri, Fonte, Aliaje neferoase |
Aliaje de cupru si aluminiu |
Aliaje de aluminiu, cupru, staniu, plumb |
Aliaje de cupru si aluminiu |
|
Grosimea minima a peretelui, mm | ||||||
|
Diametrul minim al gaurilor, mm | ||||||
|
Forma constructiva |
complexa |
complexa |
complexa |
simpla |
simpla |
simpla |
|
Tipul productiei |
Unicate si serie mica |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
|
Calitatea suprafetei, μm |
50-100 |
25-50 |
12-25 |
6,3-25 |
1,6-6,3 |
12-25 |
|
Greutatea maxima a piesei, Kg |
nelimitata | |||||
|
Cost manopera |
Foarte mare |
mare |
mare |
mic |
mic |
mic |
|
Costul utilajului |
mic |
mic |
mic |
mare |
Foarte mare |
mare |
|
Domeniu de utilizare |
piese de forme si dimensiuni diferite (roti dintate, batiuri, lagare, cuplaje, etc) |
piese de forme si dimensiuni diferite (roti dintate, batiuri, lagare, cuplaje, etc) |
piese mici pentru industria aeronautica, de automobile, medicala |
Piese de forme si dimensiuni diferite din aliaje de Al si Cu |
Roti, chiulasa de automobil |
-piese de revolutie (cilindrii de laminor, etc) |
|
Avantaje |
- costul mic al utilajului |
- productivitate buna; - demulare facila; - costul mic al amestecului de formare |
- se pot obtine semifabricate pentru piese complexe; - calitatea suprafetei este buna; - precizie dimensionala buna; - se pot turna toate aliajele |
- productivitate buna; - calitate buna a suprafetelor; - caracteristici mecanice ameliorate |
- productivitate buna; - caracteristici mecanice bune; - posibilitatea efectuarii tratamentului termic |
- cresterea compactitatii aliajului; - posibilitatea realizarii pieselor bimetale; - piesele sunt realizate fara dispozitiv de curgere |
|
Dezavantaje |
- costul mare al manoperei |
- strangere manuala dificila; - costul ridicat al manoperei |
- dimensiuni limitate |
- cost ridicat al utilajului; - incalzirea cochilei; - masa piesei este limitata |
- masina speciala foarte complexa; - costul ridicat al utilajului |
- se pot obtine semifabricate pentru piese simple; - calitatea suprafetelor interioare este medie |
Tabelul 4
|
Procedeul Caracteristici |
Laminare |
Forjare libera |
Matritare pe ciocan |
Matritare pe presa |
Matritare pe masina de forjat orizontala |
|
Materialul |
Oteluri, Aliaje neferoase |
Oteluri, Aliaje neferoase |
Oteluri, Aliaje neferoase |
Oteluri, Aliaje neferoase |
Oteluri, Aliaje neferoase |
|
Grosimea minima a peretelui, mm | |||||
|
Forma constructiva |
simpla |
simpla |
Complexa (limitata de posibilitatea realizarii matritei) |
Complexa (limitata de posibilitatea realizarii matritei) |
Complexa (limitata de posibilitatea realizarii matritei) |
|
Tipul productiei |
Serie mijlocie si mare |
Unicate si serie mica |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
Serie mijlocie si mare |
|
Calitatea suprafetei, μm | |||||
|
Greutatea maxima a piesei, Kg |
nelimitata | ||||
|
Cost manopera |
mic |
Foarte mare |
mic |
mic |
mic |
|
Costul utilajului |
mare |
mic |
mare |
mare |
mare |
|
Domeniu de utilizare |
piesele lungi de configuratie simpla care nu prezinta diferente mari intre sectiunile transversale |
piese cu forma simpla in productia de unicate si serie mica |
piese de forme si dimensiuni diferite |
piese de forme si dimensiuni diferite |
piese de forme si dimensiuni diferite |
|
Avantaje |
- proprietatile mecanice ale materialului sunt ameliorate |
- costul mic al utilajului |
- productivitate buna |
- costul mic al manoperei; - inclinatii de matritare mai mici decat in cazul utilizarii ciocanelor |
- productivitate buna; - matritarea unor piese a caror forma nu permite matritarea pe alte utilaje; - obtinerea unor semifabricate cu dimensiuni apropiate de cele ale piesei |
|
Dezavantaje |
- cost ridicat al utilajului; |
- costul mare al manoperei |
- semifabricatul are grad mic de apropiere de piesa datorita adaosurilor tehnologice (inclinatiilor) mari |
greutatea limitata a pieselor ce se pot matrita |
- costul ridicat al utilajului |
peretii verticali ai semifabricatului se executa inclinati pentru a usura scoaterea acestuia din matrita. De aceea, pe acesti pereti sunt prevazute si adaosuri tehnologice pe langa adaosurile de prelucrare;
unele suprafete ale
piesei (de exemplu: alezajele cu diametre mai mici de
Fig. 2
Fig. 3
Din cele prezentate rezulta ca, in unele cazuri, pentru executarea unei piese pot fi utilizate mai multe tipuri de semifabricate, adecvate materialului piesei, calitatii suprafetei, tipului productiei etc., dar diferite ca volum de munca si cost.
Cu cat gradul de apropiere al semifabricatului de piesa este mai mare, cu atat costul prelucrarilor ulterioare (volumul de munca) va fi mai mic, dar semifabricatul este mai scump. Prin semifabricat economic intelegem acel semifabricat cu grad mare de apropiere de piesa finita si cu costuri de obtinere mici.
De regula, stabilirea semifabricatului economic se bazeaza pe calcule economice, comparandu-se costurile cumulate ale executiei semifabricatului si prelucrarilor de degrosare, pentru fiecare varianta de semifabricat tehnic posibil (considerand ca la prelucrarile de finisare cheltuielile sunt aceeasi). In acest scop se poate utiliza urmatoarea relatie generala:
[lei/buc] (1)
in care: ms este masa semifabricatului, in kg;
Cs, costul unui kilogram de semifabricat (turnat, laminat etc.), in lei/kg; Tn, timpul normat la prelucrarile de degrosare, in min;
s, retributia muncitorului, in lei/min;
R, regia de fabricatie a sectiei de prelucrari prin aschiere.
Exemple privind modul de stabilire a semifabricatului economic pentru piese de tip arbore, respectiv, bucsa, executate in cadrul unei productii de serie mijlocie sunt prezentate in SC 1 si 2
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 7075
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
