Stabilirea rolului functional al piesei

Cunoasterea rolului functional al piesei este prima etapa in proiectarea oricarui process

tehnologic de realizare a sa. Acesta depinde de rolul functional al fiecarei suprafete care delimiteza piesa. Din acest motiv in primul rand se stabileste rolul functional al fiecarei suprafete.

Atunci cand se cunoaste ansamblul din care face parte piesa, determinarea rolului functional al piesei se face folosind metoda de analiza morfofunctionala a suprafetelor

Analiza rolului functional al suprafetelor

Caracterisitici: Suprafete de asamblare, caracterizare prin : Precizie dim ridicata, Rugozitate mica Prescriptii referitoare la forma geoemtrica Prescriptii referitoare la pozitia suprafetei in raport cu alte suprafete; Eventuale prescriptii referitoare la anumite proprietati. Suprafete functionale:

Precizia dimensionala ridicata Rugozitate mica Prescriptii referitoare la forma geoemtrica Prescriptii referitoare la pozitia suprafetei in raport cu alte suprafete; Eventuale prescriptii referitoare configuratia geometrica. Suprafete tehnologice-

Apar in timpul prelucrarii si ajuta la pozitionarea piesei in vederea prelucrarii. Ele pot ramane dupa terminarea prelucarii sau pot dispare, in functie de configuratia geometrica finala a piesei. Se caracterizeaza prin :

-precizia dimensionale corespunzatoare Rugozitatea suprafetei corespunzatoare cu procedeul tehnologic de realizare a

suprafetei; Fara prescriptii sau eventuale prescriptii referitoare la forma geometrica;

Suprafete auxiliare ( de legatura)- Fac legatura intre suprafetele functionale si cele de asamblare. Se caracterizeaza prin : Precizie dimensionala mica Rugozitate mare Fara prescripitii referitoare la precizia de forma Fara prescriptii referitoare la precizia de pozitie Metoda folosita pentru stabilirea rolului functional posibil sau pentru proiectarea unei piese

care sa indeplineasca un anumit rol functional impus poarta numele de metora de analiza morfofunctionala a suprafetelor.

Figura 1

Impartirea piesei pe suprafete si numerotarea lor.

S1S2 S3

S4

S5 S6

S7

S8

S9

S10

S11S12

S13

S14

S15S16

S17

S18S19

Tabelul 1 : Graful Suprafete-Caracteristici

Nr. Crt

Suprafata Nr.

Forma geometrica a suprafetei

Dimensiuni de gabarit

Caracteristici Tipul si rolul suprafetei

Procedee tehnnologice posibile de productie

Obs

Precizia dimensionala

Precizia de forma

Precizia de pozitie

Rugozitatea Duritatea

1 S1 Tronconica 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

2 S2 Tronconica 0.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

3 S3 Toroidala 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

4 S4 Plana 70x25 0.1 - - 3.2 210 HB Auxiliara T,D,A -

5 S5 Toroidala R3 - - - 12.5 210 HB Auxiliara A -

6 S6 Plana 25.5 0.1 0.1 - 3.2 210 HB Functionala A -

7 S7 Cilindrica 130x7 0.1 - - 3.2 210 HB Auxiliara T,D,A -

8 S8 Tronconica 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

9 S9 Plana 30 0.1 0.02 0.1 3.2 210 HB Functionala A -

10 S10 Cilindrica 60x15.5 - - - 12.5 210 HB Auxiliara T,D,A -

11 S11 Cilindrica 40x18.5 - 0.02 0.03 1.6 210 HB Functionala A -

12 S12 Tronconica 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

13 S13 Tronconica 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A -

14 S14 Toroidala R3 - - - 12.5 210 HB Auxiliara A -

15 S15 Tronconica 1.5x45 - - - 12.5 210 HB Tehnologica A - 16 S16 Cilindrica 44x3 - - - 1.6 210 HB Functionala A -

17 S17 Cilindrica M8 - - - 1.6 210 HB Asamblare A -

18 S18 Cilindrica 40x18.5 - 0.03 - 1.6 210 HB Functionala A -

19 S19 Cilindrica 20x16 - - - 1.6 210 HB Functionala A -

Alegerea materialului optim

Dup stabilirea rolului funcional se alege materialul optim ce va fi folosit la obinerea piesei. Rolul funcional ne arat i proprietile pe care trebuie s le ndeplineasc piesa . O alegere optim a unui material pentru o anumit destinaie , este o problem foarte complex ce trebuie rezolvat de proiectant.

Concluzia este c dac se doresc anumite proprieti se face o proiectare a materialului cu o astfel de structur care s implice cerinele cerute de rolul funcional . Adic se alege acel material care s ndeplineasc cerinele minime de rezisten i durabilitate ale piesei n condiiile unui pre de cost minim i al unei fiabiliti sporite.

Proprietile unui material trebuie considerate ca o sum de relaii ntre material i mediul nconjurtor n care va lucra.

Astfel din analiza valorilor obtinute in tabel, materialul ales ca optim este Fc 200 acesta indeplinind cel mai bine cerintele functionale, tehnologice si economice.Este de remarcat ca in cazul direct studiat al flansei, acest material se preteaza bine atat la prelucrarea prin deformare plastica cat si prin turnare.

Fc 200 STAS 568-82 care are =

10

1

*k

kk dt = 2,6

Tabel Materiale

Nr Crt

Material

Proprietati functionale Proprietati Tehnologice Proprietati

economice

=

10

1

*k

kk dt

Obs.

Fizice Chimice Mecanice

Densitatea [kg/dm]

Conductibili-tatea termica [cal/cmsC]

Rezistenta la coroziune [mm/an]

Duritatea

[HB]

Rezis-tenta la rupere

[daN/cm]

(E*10)

[daN/cm]

Turnabili

-tatea

Deformabi-

litatea

Uzinabili-

tatea

Pret de cost

[lei/kg]

V V V V V V V V V V

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 OL 37 7.3 2 0.2 2

27 ATSi8Cu3 2.68 1 0.32 3

Stabilirea si analiza procedeelor tehnologice

posibile de realizare a piesei semifabricat

n vederea alegerii unei metode sau a unui procedeu tehnologic de realizare a unei piese se

ine cont de dezvoltarea industriei i de condiiile oferite. Procedeul tehnologic ales trebuie s asigure o bun calitate a pieselor, la un pre de cost ct

mai sczut. Se face o analiz complex a procedeelor tehnologice pentru obinerea unor rezultate finale

mai avantajoase. Privind posibilitile de realizare a piesei se au n vedere urmtoarele: - desenul piesei - rolul funcional al suprafeelor - materialul ales, comportarea lui la prelucrare - numrul de buci ( producie anual ) - utilajul de care dispune ntreprinderea Principalele procedee de obinere a semifabricatelor metalice sunt urmtoarele: - turnare - deformare plastic - presare i sinterizare din pulberi - sudare - tiere Turnarea este un procedeu tehnologic de realizare a pieselor prin introducerea unui material

metalic n stare lichid ntr-o cavitate special execut. Prin solidificarea topiturii rezult piesa turnat, care reproduce configuraia i dimensiunile cavitii de turnare.

Principalele procedee de turnare sunt: - n forme din amestec de formare obinuit - n forme coji, cu modele uor fuzibile - n forme metalice fr suprapresiune - n forme coji cu liant termoreactiv - n forme metalice cu suprapresiune - centrifugal Prelucrarea prin deformare plastic se bazeaz pe plasticitatea metalelor, adic pe capacitatea

acestora de a cpta deformaii permanente sub aciunea unor fore exterioare. Fcnd abstracie de unele pierderi tehnologice, inevitabile, prelucrarea prin deformare plastic reprezint un procedeu de prelucrare foarte avantajos n ceea ce privete economia de metal, fiind net superior prelucrrii prin achiere la care pierderile de material sub form de deeuri sunt foarte mari.

Analizand forma constructive, dimensiunile, abaterile dimensionale, si rugozitatile piesei

semifabricatul se poate obtine prin mai multe procedee, acestea fiind: - Turnare - Aschiere

- Deformare Plastica

Turnare

Asa cum s-a stabilit in punctul anterior o varianta acceptabila de obtinere a piesei semi-

fabricat pentru piesa Arbore o constituie turnarea in forme permanente. Pretul de cost al pieselor turnate depinde de cantitatea de material si manopera nacesare

pentru executia lor. Topirea i turnarea metalului constituie un proces tehnologic destinat obinerii pieselor

turnate cu forme, dimensiuni i utilizri diferite. Piesele turnate prezint urmtoarele avantaje fa de piesele forjate sau matriate: - posibilitatea unei prelucrri mecanice simple i economice prin faptul c piesa turnat

n comparaie cu cea forjat au dimensiuni i forme mai apropiate de piesa finit; - posibilitatea unei producii mari printr-o mecanizare dezvoltat i meninere

uniformitii dimensiunilor i proprietilor; - repartizarea judicioas a metalului n diferite pri ale piesei astfel nct s se satisfac

proprietile mecanice necesare; - n unele cazuri se pot obine proprieti fizice i chimice ale piesei turnate mai bine

dect ale pieselor obinute prin prelucrare sau deformare plastic.

Tendinta actuala este de a se eficientiza procesele de productie prin reducrea adaosurilor de prelucrare si a operatiilor de prelucrare dimensionale ulterioare. Din acest motiv procedeele de punere in forma, din care si turnarea, capata o atentie deosebita cunoscand un grad ridicat de perfectionare si invoare fata de alte procedee.

Turnarea reprezinta un procedeu clasic de obitinere a semifabricatelor ce pot avea forme de

la cele mai simple la cele mai complexe, in productie de unica, series au masa. Functie de procedeul tehnic de turnare( temporare, in solul turnatoriei, semipermanente, permanente cu sau fara presiune)

Piesa semi-fabricat turnata respecta conditiile recomandate: -planul de separatie este drept, este plan de simetrie Pentru a stabili un procedeu de turnare acceptabil mai intai trebuie facuta o analiza a piesei

care are in vedere urmatoarele: dimensiunile de gabarit; productia anuala de 10 000 buc/an.; greutatea piesei

Alezajele nu pot fi obtinute prin turnare, se executa ulterior prin aschiere.

Turnarea in forme permanente

Aschiere

In cazul obtinerii piesei semifabricat prin laminare adaosul de prelucrare mare care va fi indepartat prin aschiere duce la costuri ridicate. Totodata, in timpul prelucrarii prin aschire a semifabricatului, fibrele sunt intrerupte, obtinandu-se proprietati mecanica mai scauzute decat in cazul matritarii.

Sculele aschietoare pot fi: -de strunjit -de rabotat -de frezat -de brosat Exista trei tipuri de aschii : -de rupere ce rezulta la prelucrarea materialelor fragile :fonta si bronzul -aschii de forfecare sau fragmentare care se reprezinta sub forma unor elemente zimtate dar

unite intre ele, acest tip de aschi se obtine la prelucrarea metalelor dure si semidure. -aschii continue sau de curgere care se obtin la prelucrarea otelurile mari si a alamelor si care

sunt cele mai periculoase sub aspectul provocarii taisurilor si a ranirilor.

Prin tehnologicitatea unei piese prelucrabila prin aschiere se intelege acea forma rationala a suprafetelor ce compun piesa sau prin care se asigura realizarea cat mai usoara a lor prin aplicarea procedeelor de aschiere cunoscute, de inalta productivitate si care usureaza mecanizarea si automatizarea procesului de aschiere, in conditiile respectarii rolului functional al piesei si al unei eficiente sporite.

Pentru o proiectare tehnologica a formei suprafetelor prelucrabile prin aschiere se recomanda urmatoarele:

-numarul de asezari si de prinderi ale piesei-semifabricat, in vederea prelucrarii unor suprafete sa fie cat mai mic posibil. De aceea, pentru micsorarea numarului de prinderi si de pozitii, suprafetele trebuie dispuse pe cat posibil in acelas plan sau in plane care, in functie de procedeele de prelucrare, sa permita prelucrarea unui numar mai mare de suprafete dintr-o singura asezare si prindere a piesei-semifabricat pe masina-unealt

Deformare Plastica

Prelucrarea materialelor metalice prin deformare plastica se bazeaza pe proprietatea de

plasticitate a metalelor, adica pe capacitatea acestora de a capata deformatii permanente sub actiunea unor forte exterioare.

Evolutia deformarii plastic de la primele ciocane mecanica actionate de apa la cele cu comanda numerica a preselor, de la presele cu frictiune la presele hidraulice cu puteri de peste 100 000 MN, conduce la o utilizare cat mai accentuata a tehnologiilor de prelucrare prin deformare plastica.

Deformarea plastica este metoda de prelucrare dimensionala fara aschiere prin care, inscopul

obtinerii unor semifabricate sau produse finite,se realizeaza deformarea permanenta a materialelor fara fisurare, prin aplicarea fortelor exterioare.

Avantajele metodei de prelucrare a metalelor prin deformare sunt: imbunatatirea proprietatilor din cauza structurii mai omogene sau mai dense care rezulta in urma acestor prelucrari;

-consumul minim de material -precizia mare de prelucrare mai ales la rece; -reducerea duratei prelucrarii ulterioare prin aschiere; -posibilitatile de obtinere a unro forme complexe cu un numar minim de operatii si manopera

simpla; -marirea productivitatii muncii. Necesitatea aplicarii unor forte mari pentru deformare, face ca investitiile initiale sa fie mari,

ceea ce poate fi considerat ca un dezavantaj al acestei metode.

Obtinerea semifabricatului prin

procedeul de turnare

Turnarea reprezinta un procedeu de obtinere a semifabricatelor ce pot avea forme de la cele

mai simple la cele mai complexe. Prin aceasta metoda se pot obtine piese de la productia de unicat pana la cea de masa.

Tendinta actuala este de a se eficientiza procesele de productie prin reducrea adaosurilor de prelucrare si a operatiilor de prelucrare dimensionale ulterioare. Din acest motiv procedeele de punere in forma, din care si turnarea, capata o atentie deosebita cunoscand un grad ridicat de perfectionare si invoare fata de alte procedee.

Amestecul de formare este materialul din care se realizeaza interiorul formei de turnare ( la

turnarea in forme temporare) fiind compus din 2 elementeL un material granulat, care are rolul de a se modela dupa configuratia modelului si de a umple rama de formare si un liant, care confera rezistenta si stabilitate formei de turnare, permitand ulterior dezbaterea formei pentru extragerea piesei. Amestecul de formare trebuie sa aiba o buna refractaritate, pentru a rezista la contactul cu tipitura, precum si o granulatie, corespunzatoare, pentru a asigura etanseitate peretilor cavitatii formei. Sinonime : cochila, matrita de injectioe ( la turnarea in forme permanente, turnarea sub presiune); cofraje- se realizeaza si pozitionarea si sustinerea elementelor din structura unei constructii; tipare servesc la realizarea elementelor prefabricate din beton, in santieri sau industrial

Formarea este denumirea generica a operatiilor prin care se realizeaza forma de turnare;

aceste termen se refera numai la realizarea formelor temporare si semi-permanente, confectionate din amestecuri de formare. Formele permanente de tipul matritelor si a cochilelor se realizarea prin turnare sau forjare urmate de prelucrari mecanice , tratamente termice si de suprafata.

Miezul este o parte distincta a formei de turnare , cu ajutorul caruia se obtin golurile

interioare ale pieselor turnate. Miezurile pot fi turnate ( la turnarea in matrite sau cochile ) sau temporare ( la turnarea in cochile sau in forme temporare). Formarea miezului se face cu ajutorul cutiilor de miez.

Reteaua de turnare este partea tehnologica a cavitatii formei de turnare, care contine : palnia

de turnare, totalitatea canalelor de conducere a materialului lichid spre cavitatea piesei, precul si masoletele.

Turnabilitatea este proprietatea tehnologica a unui material ce defineste capacitatea acestuia

de a capata dupa solidifacare, configuratia geometrica si dimensiunile unei forme geometrice, in care se introduce in stare lichida sau lichido-vascoasa.. Este o proprietate tehnologica complexa, care determina posibilitatiile unui material, de a fi prelucrat prin turnare; ea este influientata de marimi fizice, precum : fuzibiliatatea, fluiditatea, contractia de solidificare.

Turnarea este denumirea generic a unei grupe de procedee tehnologice de realizare a pieselor

semifabricat si/ sau finite, care folosesc material in stare lichida sau lichido-vascoasa, cu care sunt umplute cavitatiile unei forme special; piesa se obtine in urma solificarii materialului.

Cele mai raspandite procedee de turnare utilizare sunt :

-Turnarea in forme temporare; -Turnarea in forme semi-permanente; -Turnarea in forme permanente

Turnarea in forme Permanente Spre deosebire de turnarea in forme temporare unde atentia tehnologului se concentreaza pe

conceperea modelului asamblat, in cazul utilizarii formelor permanente efortul principal consta in proiectarea formei de turnare-cochila. Formele de turnare permanente sunt mult mai scumpe decat cele temporare deoarece ele sunt confectionate din materiale durabile, greu de prelucrat si sunt capabile sa permita reutilizarea formei.

Schema de turnare in forme permanente

X X

Semifabricatul Turnat

74,0

8

65

,2

29

,36

17

,06

77,4

135,33

Racordari

Constructive

Adaos de

Prelucrare

Adaos de

InclinareAdaos

Tehnologic

Obtinerea semifabricatului printr-un

procedeu de Deformare Plastica

Proiectarea formei constructive a pieselor-semifabricat obtinute prin matritare trebuie sa tina cont de o serie de cerinte:

-planul de separatie este drept si nu in trepte, este plan de simetrie, permite o matritare usoara si productiva, asigura o curgere plastica usoara a materialului in vederea obtinerii de piese fara defecte de umplere.

-adaosurile de inclinare usureaza umplerea cavitatii matritei si extragerea piesei matritate; -trecerea de la o suprafata la alta se realizeaza prin racordari (deoarece prin matritare nu se pot

obtine muchii ascutite). Piesa analizata indeplineste conditiile de matritare, deci are o tehnologicitate constuctiva

buna, pentru ca semifabricatul sa poata fi obtinut prin matritare. Alegerea modului de obtinere a pieselor, prin forjare libera sau matritare, este conditionat de

programa de productie. Matritarea prezinta cateva dezavantaje dintre care cele mai importante sunt: greutatea limitatea a pieselor care pot fi matritate si costul ridicat al matritelor. Astfel in cazul unicatelor sau seriilor mici se alege forjarea libera, iar in cazul seriilor mijlocii sau mari se alege matritarea, putandu-se astfel amortize cheltuielile cu executia matritei. Prin matritare, configuratia semifabricatului obtinut are forma geometrica destul de apropiata de cea a piesei finite, adaousurile de prelucrare fiind destul de mici, in comparatia cu cele de la forjare libera. Ca si la turnare sunt anumite orificii la aceasta piesa care nu pot fi obtinute prin matritare fiind obtinute ulterior prin aschiere.

Matritarea se poate realiza pe matrita inchisa sau deschisa ce se caracterizeaza prin formarea uneo bravuri. Avantajele matritarii deschise constau in faptul ca se pot obtine piese cu configuratii mai complexe si nu necesita semifabricate cu un volum sau dimensiuni riguros exacte. Luand in calcul toate aceste aspecte si tinand cont de configuratia geometrica a piesei, este de recomandat ca procedeu de matritare matritarea deschisa sau matritarea pe masini de forjat orizontal.

Intocmirea desenului piesei brut matritate

Desenul piesei matrite se intocmeste pe baza desenului piesei finite la care se prevad adaosurile de prelucrare, adaosurile tehnologice si racordurile constructive.

-adaosurile de prelucrare Ap, se aplica numai suprafetelor pietrelor matritate care se prelucreaza ulterior prin aschiere. Pentru stabilirea adaosurilor de prelucrare si abaterilor limita la piesele matritate, sunt necesare urmatoarele date:

-masa piesei matritate, care se calculeaza dupa ce s-a stabilit tehnologic forma piesei matritate in functie de marimea si complexitatea piesei finite.

-planul de separatie, pentru pieselor matritate pe prese; -adaousurile tehnologice At, se pun pe toate suprafetele care nu pot rezulta din matritare si

pentru simplificarea constructive a piesei

Semifabricatul prelucrat prin demformare plastica

75,9

8

67

,21

31

,35

18,2

5

78,63

136,56

Racordari

Constructive

Adaos de

Prelucrare

Adaos de

InclinareAdaos

Tehnologic

Analiza tehnico economica a cel putin 2 variante

de process tehnologic

Analiza tehnico economica a turnarii in forme permanente si a deformarii plastice, pentru un

numar de 10 000 de bucati Analiza economica a procedeului de Deformare Plastica C T =cost total;

C F =Cost fix;

C V = cost variabil;

C BucF / = 42 ron C lotT / = 1833 ron

C bucV / 19 ron C lotF / = 762 ron

Luand in considerare cheltuielile de stocaj S=1 lei/ buc rezulta: C= C lotF / /n+ C lotV / +sn;

Deci costul total pentru 10 000bucati este: C T =C lotF / + C bucV / *n=762 + 19 x 10 000= 190 762 ron

Analiza economica a procedeului de Turnare In forme permanente Stiind ca un lot are 10 000 piese: C T =cost total;

C F =Cost fix;

C V = cost variabil;

C BucF / = 32 lei C lotT / =1260 ron

C bucV / = 16 lei C lotF / = 432 ron

C lotV / = 1150 ron

Luand in considerare cheltuielile de stocaj S=1 lei/ buc rezulta: Stiind ca un lot are 10 000 piese: C= C lotF / /n+ C lotV / *n=432 +16 * 10 000= 160 432 ron

Grafic Analiza Tehnico - Economica

n=10 000Nr Bucati

Costuri

190 762

160 432 Turnare

Deformare

Plastica