UNIVERSITATEA DIN PITESTIFACULTATEA DE MECANICA SI TEHNOLOGIESpecializarea: T.C.M.Disciplina: Tehnologia Fabricarii Produselor

TEHNOLOGIAFABRICĂRII PRODUSELOR

Indrumator Student TCM – 3.1.2Rachieru Nicoleta Vasile Cristian

ANUL UNIVERSITAR : 2012 - 2013

CUPRINS

1- Analiza funcţional-constructivă a piesei

1.1- Codificarea si clasificarea suprafetei piesei1.2- Caracteristicile geometrice constructive prescrise piesei. Rolul functional al piesei1.3- Caracteristicile materialului piesei1.4- Tehnologicitatea construcţiei piesei

2- Proiectarea semifabricatului

2.1- Stabilirea metodelor şi procedeelor de obţinere semifabricatului 2.2- Adoptarea adaosurilor totale de prelucrare2.3- Adoptarea procedeului economic de realizare a semifabricatului2.4- Stabilirea tratamentelor termice primare necesare2.5- Realizarea desenului de execuţie a semifabricatului

3- Proiectarea variantelor preliminare de proces tehnologi

3.1- Stabilirea metodelor şi procedeelor de prelucrare a suprafeţelor semifabricatului3.2- Incadrarea piesei intr-o familie si grup de piese,reguli de proiectare si restrictii specifice proiectare si restrictii specifie3.3- Stabilirea conţinutului şi succesiunii operaţiilor procesului tehnologic

4- Proiectarea primei variante de proces tehnologic

4.1- Stabilirea adaosurilor de prelucrare şi calculul dimensiunilor intermediare 4.2- Proiectarea operaţiei

2

Cap. I Analiza functional-constructivă a piesei

1.1 Codificarea si clasificarea suprafetei piesei

Reperul analizat este o FLANŞĂ.

Suprafeţele cu rol funcţional sunt: S6, S7, S13. Suprafeţele cu rol tehnologic sunt: S9, S11, S14, S16. Suprafeţele libere sunt: S1, S2, S3, S4, S5, S8, S10, S12, S15.

Fig. 1

3

1.2 Caracteristicile geometrice constructive prescrise pieseiRolul functional al piesei

Se analizează precizia dimensională, de formă şi de poziţie, precum şi rugozităţile suprafeţei piesei. Se au în vedere precizările standardelor: STAS 8102-68 pentru suprafeţele exterioare şi STAS 8103-68 pentru cele interioare.

Tabel 1

Sk

Forma suprafeţei

Dimensiunea caracteristica

principala

RugozitateaRa [μm]

Treapta(clasa)

Toleranţe de formă

Toleranta de poziţie

Alte caract.

S2Cil. ext. Φ74±0,3 6,3 IT 13/IT14 - - -

S5 Cil. ext. Φ130±0,5 6,3 IT 14 - - -

S7Cil. ext.

Φ53 0,8 IT 6- -

S10 Cil. int. Φ45±0,3 6,3 IT 13/IT14 - - -

S12 Cil. int. Φ33±0,3 6,3 IT 13/IT14 - - -

S13 Cil. int. Φ31 0,8 IT 6 - Baza de ref. A

-

S15 Cil. int. Φ8±0,2 6,3 IT 14/IT15 - - -

S1 Plană-fr. 89/ Φ74±0,3 6,3 IT 13/IT14 - - -

S4 Plană-fr. Φ14±0,2 6,3 IT 13/IT14 - - -

S6 Plană-fr. 85 0,8 IT 6 - -

4

┴ 0,02 A

S8 Plană-fr. 89/ Φ53±0,3 6,3 IT 13/IT14 - - -

S3Conică 46x300

6,3IT 13

-- -

S11Conică-teşitură

1x4506,3

IT 13 - - -

S14 Conică- teşitură

1x450 6,3 IT 13 - - -

S9 Degajare 2x2x4506,3

IT 13 --

-

S16 Complexă-canal

9x9x74 6,3 IT 13 - - -

1.3 Caracteristicile prescrise materialului

Materialul piesei FLANŞĂ este OLC 45, STAS 880-80.

Oţelurile carbon sunt oţeluri nealiate, obţinute printr-o elaborare îngrijită şi cu un grad de purificare chimică ridicat. La aceste oţeluri se garantează atât şi caracteristicile mecanice. Ele se folosesc în mod obişnuit tratate termic prin cementare sau îmbunătăţire, în construcţii mecanice supuse la solicitări mari.

1.Compozitiai chimicaTabel 2

C[%] Mn[%] Si[%] P[%] S[%] Cr[%] Ni[%] Cu[%] As[%]

0,42-0,5

0,5-0,8 0,17-0,3 max 0,04

max 0,04

max 0,3 max 0,3 max 0,3 max 0,3

2.Caracteristici mecanice

5

Tabel 3

Stare

Limita la curgere

σ0

[kgf/mm2]

Rezistenta la tracţiune

σr[kgf/mm2]

Alungirea la rupere

δs [%]

Gâtuirea la rupere

Z[%]

Duritatea Brinell[HB]

Starelaminata

Starerecoapta

Normalizat 36 62 18 35 229 197Îmbunătăţit 40 66 17 36 - -

3.Tratamente termice si termochimiceTabel 4

Calire [0C]Recoacere de

înmuiereNormalizare Revenire

[0C] Răcire [0C] Răcire [0C] Răcire

850-1100 680÷850

cuptor 830÷850

aer830÷850

apă/ulei

550÷650

aer

Oţelurile carbon de calitate pot fi nu numai îmbunătăţite (călite şi revenite la temperatura de îmbunătăţire), dar şi tratate superficial, prin încălzire rapidă a zonei superficiale a oţelurilor de apă şi ulei. De aceea, aceste oţeluri se folosesc adesea pentru roţi dinţate, suprafeţe de alunecare, bolţuri, etc.

1.4 Tehnologicitatea construcţiei piesei

Tehnologicitatea este însuşirea construcţiei piesei prin care aceasta, fiind eficientă şi sigură în exploatare, se poate executa la volumul de producţie stabilit, cu consumuri de materiale minime, deci şi cu costuri scăzute. Aprecierea tehnologicităţii construcţiei piesei se face cu ajutorul unor indici tehnico-economici absoluţi sau relativi, ca:

Masa piesei

Volumul cilindrului 1: πR2h= =29849,6 mm3

Volumul cilindrului 2: πR2h= =60181,2 mm3

Volumul cilindrului 3:

Volumul cilindrului 3 =268802,8 mm3

Volumul cilindrului: πR2h= =185731 mm3

Volumul cilindrului: πR2h= =8820,2 mm3

V=553384,6 mm3

6

Volumul găurilor 1: πR2h = =703,3 mm3

2: πR2h= =22631,5 mm3

3: πR2h = =29920,2 mm3

4: πR2h = =22631,5 mm3

5: πR2h =14306 mm3

Vg=90368,9 mm3

V=553384,6-90368,9=463015,7 mm3=463,0157cm3

Masa piesei este: m= = =3,6115 kg

Fig. 2

Gradul de unificare a elementelor constructive Găuri: et=2; etd=0; λ=0 Filete: et=0; etd=0; λ=0; Suprafeţe frezate: et=1; etd=0; λ=0; Raze de racordare: et=0; etd=0; λ=0; Teşituri: et=3; etd=0; λ=0.

7

et- nr total al elementelor; etd- nr elementelor cu dimensiuni diferite.

Concordanţa formei constructive cu posibilităţile de realizare Din punct de vedere al concordanţei formei constructive a produsului cu particularităţile diferitelor metode şi procedee de fabricare se poate menţiona:

Profilul exterior şi interior se pot execute uşor prin strunjire; Găurile sunt accesibile, deci nu ridică probleme la găurire; Găurile filetate prezintă o bună tehnologicitate.

În concluzie, având în vedere cele expuse mai sus, putem concluziona că piesa prezintă o bună tehnologicitate, neridicând probleme deosebite pentru execuţie.

Gruparea suprafeţelor pe tipuri de suprafeţe şi procedee aplicabile acestora

Tabel 5

Tip suprafaţă Nr. (cod) suprafaţă Procedee de prelucrare

Observaţii privind respectarea

condiţiilor de tehnologicitate

Cil. ext. S2, S5 Strunjire Posibil de realizat

S7 Strunjire+Rectificare Posibil de realizat

Cil. int. S10, S12 Strunjire Posibil de realizat

S13 Strunjire+Rectificare Posibil de realizat

Cil. S15 Găurire Posibil de realizat

Plană-frontală. S1, S4, S8 Strunjire Posibil de realizat

S6 Strunjire+Rectificare Posibil de realizat

Conică S3 Strunjire Posibil de realizat

Conică-teşitură S11, S14 Strunjire Posibil de realizat

Degajare S9 Strunjire Posibil de realizat

Compl.-canal S16 Frezare Posibil de realizat

Cap II Proiectarea semifabricatului

8

2.1 Stabilirea metodelor şi procedeelorde obţinere a semifabricatului

Alegerea dimensiunilor semifabricatului din care se execută ulterior piesa finită reprezintă o etapă deosebit de importantă în realizarea unei tehnologii corecte, eficiente şi economice.

Executarea reperului dintr-un semifabricat cu dimensiuni prea mari va duce la o risipă, un timp de prelucrare ridicat şi o uzură a sculelor foarte mare. De asemenea, alegerea unui semifabricat cu dimensiuni foarte apropiate de cele ale piesei finite poate duce la riscul obţinerii unui rebut irecuperabil. Pentru stabilirea semifabricatului se va ţine cont de următoarele considerente tehnico-economice: forma, dimensiunile şi rolul funcţional al piesei, condiţiile de funcţionare, tipul de producţie în care se încadrează fabricaţia piesei. Pentru reperul FLANŞĂ se va folosi semifabricatul laminat sau matriţat la cald. Forma semifabricatului matriţat este prezentată în fig.1, iar forma semifabricatului laminat este prezentată în fig.2.

A. Semifabricat matriţat pe maşini de forjat vertical

Producţia economică a pieselor ce urmează a se obţine din semifabricat matriţat depinde în mare măsură de procedeul de matriţare ales. O dată cu alegerea procedeului de matriţare trebuie analizat şi modul de întocmire a desenului piesei matriţate. Pentru acest semifabricat am ales matriţarea pe prese.

Avantaje:

productivitate mare; precizie şi calitate a suprafeţelor este ridicată; permite obţinerea semifabricatelor/pieselor de complexitate mare; posibilitatea mecanizării şi automatizării procesului; zgomot redus.

Dezavantaje:

limitarea masei şi dimensiunilor semifabricatelor; costul ridicat al matriţelor.

Semifabricat laminat

Prelucrarea prin laminare este principalul procedeu de obţinere a semifabricatelor care fac legătura dintre metalurgia extractivă şi cea prelucrătoare. Peste 90% din producţia de oţelse transformă în produse laminate.

Avantaje:

9

proces continuu, productivitate de 5-10 ori mai mare decât la operaţiile de matriţare în unele cazuri;

economii importante de material care variază între 15-25%, prin reducerea substanţială a bavurii, a capetelor de prindere cu cleştele;

permite un grad mare de mecanizare şi automatizare a procesului tehnologic.

Dezavantaje:

precizie dimensională şi calitate a suprafeţelor inferioare celor obţinute prin deformare plastică;

complexitate ridicată a utilajelor de lucru.

Fig. 3

Fig. 4

2.2 Adoptare adaosurilor totale de prelucrare

10

Pentru semifabricatele alese anterior se prezintă tabelar mărimile adaosurilor totale de prelucrare, a înclinaţiilor şi a razelor se racordare ( adaosuri tehnologice), după ce acestea au fost adoptate din normative în funcţie de:

-metoda/procedeul de semifabricare;-clasa în care se încadrează semifabricatul;

-modul de dispunere a suprafeţelor piesei în raport cu planurile de separaţie şi dimensiunile suprafeţelor;

-materialul piesei. Adaosurile de prelucrare prin aşchiere pentru semifabricatele matriţate sunt stabilite conform STAS 7670-66 în funcţie de dimensiunile de gabarit ale pieselor şi de clasa de precizie aleasă. Dacă piesa matriţată urmează şi o prelucrare de finisare atunci la adaosul din tabel se adaugă 0,25 mm pe latură (pentru suprafeţe cu Ra=3,2…12,5), iar dacă urmează şi o rectificare atunci se adaugă 0,5 mm (pentru suprafeţe cu Ra<=1,6). Dimensiunile semifabricatului matriţat

Tabel 6

Suprafaţa SkDimensiunea

suprafeţei pieseiAdaos total de

prelucrare

Dimensiunea suprafeţei

semifabricatuluiS1 89/Φ74 1,75+0,25=2 91S3 Φ98 1,75+0,25=2 Φ102

S4 Φ14±0,2 1,75+0,25=2 22

S5 Φ130 1,75+0,25=2 Φ134S8 89/ Φ130 1,75+0,25=2 91S10 Φ45 1+0,25=1,25 42,5S13 Φ31 1,75+0,5=2,25 26,5

Stabilirea înclinaţiilor

Tabel 7

Înclinaţii tehnologice exterioare 30

Înclinaţii tehnologice interioare 70

Stabilirea razelor de racordare11

Tabel 8

Raze exterioare 8/4

Raze interioare 2

Dimensiunile semifabricatului laminatTabel 9

Suprafatapiesei

Dimensiunea suprafeţei piesei

Adaos total de prelucrare

Dimensiunea suprafeţei

semifabricatuluiS1 , S8 89 1.5*2=3 92

S5 Φ130 5*2=10 Φ140

2.3 Adoptarea procedeului economic de realizarea semifabricatului

Compararea variantelor de semifabricat se va face pe baza unor criterii tehnico-economice. Criteriile pe baza cărora se alege semifabricatul optim sunt:

gradul de apropiere a semifabricatului de piesă; precizia semifabricatului; costul semifabricatului.

Tabelul cu criteriile de analizăTabel 10

CriteriulPonderea criteriului Tip semifabricat

Note pe tip semifabricat

Punctaj pe tip semifabricat

M L M LGradul de

apropiere a semifabricatului de

piesă0,50

M4 2 2,0 1,0

L

Precizia semifabricatului 0,20

M3 3 0,6 0,6

L

12

Costul semifabricatului 0,30

M3 5 0,9 1,5

L

Total punctaj pe semifabricat 3,5 3,1

Justificarea modului de alegere a notelor

1.Gradul de apropiere a semifabricatului de piesă

Tabel 11

Volumul de material îndepărtat [%] Nota

0-20 5

20-40 4

40-60 3

60-80 2

80-100 1

Pentru semifabricatul matriţat:

V1= cm3

V2= cm3

Vg1= cm3

Vg2= cm3

Vsemifabricat=871,062-58,047=813,015 cm3

Vr.material=40,049 cm3=40%

Pentru semifabricatul laminat:

13

V= cm3

Vr.material=67, 822 cm3=67%

2.Precizia semifabricatului

Precizia semifabricatului se apreciază în raport cu suprafaţa de precizie cea mai mare a piesei (exceptând dantura). În acest scop se vor utiliza tabelele cu trepte de precizie şi rugozitate medie economică specifice procedeelor de semifabricare.

Tabel 12

Diferenţa între IT semifabricat-piesă

1-3 4-6 7-8 9-10 >11

Nota acordată 5 4 3 2 1

3.Costurile semifabricatului

Acest criteriu se referă la costurile legate de procedeul de obţinere a semifabricatului.

Tabel 13

Metoda de obţinere a semifabricatului Nota

Laminat la cald 5

Tras la rece 4

Matriţat 1-3

Varianta optimă de obţinere a semifabricatului pentru piesa FLANŞĂ este matriţarea pe maşină de forjat verticală.

2.4 Stabilirea tratamentelor termice primare necesare

14

Materialul din care se execută piesa este OLC 45. Prelucrabilitatea prin aşchiere este corespunzătoare. Totuşi, pentru obţinerea unei granulaţii fine şi uniforme, care favorizează prelucrările prin aşchiere este recomandată realizarea unui tratament termic primar de recoacere de înmuiere, indiferent de modul de obţinere a semifabricatului. Recoacerea este un tratament termic în care oţelul este încălzit până la o anumită temperatură, menţinut un anumit timp la acea temperatură şi apoi răcit lent. Prin recoacere se urmăreşte a se aduce oţelul într-o stare de echilibru fizic, fizico-chimic şi structural.

Tabel 14

Recoacere deînmuiere

Normalizare

[0C] Răcire [0C] Răcire

680÷850 cuptor 830÷850 aer

2.5 Desenul execuţie a semifabricatului

În acest subcapitol se vor calcula dimensiunile semifabricatului prin metoda experimental statistică (cu precizarea abaterilor limită). Pentru realizarea desenului de execuţie a semifabricatului se are în vedere:

schiţa semifabricatului economic; dimensiunile semifabricatului şi abaterile acestora.

15