PROIECTAREA

Curs 6 TFP 1

Anul universitar 2014-2015proiectarea

proceselor tehnologice individuale

De prelucrare mecanic a pieselor

1.Introducere n proiectarea proceselor tehnologice

Proiectarea procesului tehnologic de realizare a unui piese are ca obiectiv final elaborarea unui document tehnologic care s conin toate informaiile necesare fabricrii (prelucrrii) piesei. Documentul tehnologic poate fi, dup caz: fia tehnologic, planul de operaii, programul pies etc. Calitatea execuiei piesei depinde, n mare msur, de corectitudinea, rigurozitatea i calitatea ntocmirii documentaiei tehnologice.

Pentru aceeai pies i date iniiale, pot exista, n general, mai multe variante de proces tehnologic. Dintre variantele tehnic posibile, optim este aceea care rspunde cel mai bine anumitor cerine, care pot fi: productivitate, cost, flexibilitate, o combinaie a acestora etc.Proiectarea unui proces tehnologic const n parcurgerea unor etape specifice, lucru care se poate realiza prin dou categorii de metode:

metode analitice

metode analogice.

Metodele analitice presupun rezolvarea oricrei etape prin aplicarea unor principii i / sau reguli ale tehnologiei mecanice (printr-un raionament tehnologic, logic) sau prin realizarea unor calcule analitice, pe baza unor modele specifice.Aceste metode sunt utilizate, cu precdere, la proiectarea proceselor tehnologice individuale i vor fi prezentate n cadrul acestui capitol.

Metodele analogice se bazeaz pe similitudinea total sau parial constructiv i / sau funcional ntre piesa de realizat i o pies similar (tip), al crei proces tehnologic este cunoscut. n cadrul diverselor etape de proiectare, se accept o rezolvare aproximativ, prin analogie, utiliznd la rezolvarea etapei date de proiectare cunoscute de la procesele tehnologice asemntoare.

Aceste metode sunt utilizate, cu precdere, la proiectarea proceselor tehnologice de grup i vor fi prezentate n cadrul urmtorului capitol.

2.Date iniiale, criterii i principii de proiectare a proceselor tehnologice

La proiectarea unui proces tehnologic se au n vedere anumite date iniiale, criterii i principii de proiectare. Plecnd de la acestea, proiectantul va parcurge anumite etape de proiectare n cadrul crora va avea n vedere toate procesele tehnic-posibil de aplicat, iar n urma unei analize tehnico-economice va stabili varianta de proces tehnologic cea mai convenabil.

Datele iniiale sunt constituite din:

documentaia tehnico-constructiv (DT-C) a produsului (piesei), volumul produciei,

resursele disponibile n ntreprinderea n care se execut produsul (piesa).

n cazul general, documentaia tehnico-constructiv a produsului este sub forma unui proiect care cuprinde: desenul de ansamblu al produsului, desenele subansamblurilor produsului, desenele de execuie ale pieselor componente i memoriul tehnico-economic justificativ.

Desenele de ansamblu i de subansambluri conin vederi i seciuni necesare unei descrieri clare i complete a poziiilor relative a pieselor componente i a rolului funcional al acestora. Din aceste desene rezult o parte dintre caracteristicile funcionale ale produsului i ale pieselor componente, cotele de gabarit i cotele elementelor de legtur.

Desenele de execuie conin vederi i seciuni care reprezint complet piesa i alte informaii care caracterizeaz constructiv fiecare pies n parte. Aceste caracteristici (de material, geometrice, precizie) influeneaz direct proiectarea procesului tehnologic de execuie a pieselor respective.

Memoriul tehnico-economic cuprinde calculele efectuate de proiectantul produsului pentru justificarea soluiilor adoptate. Totodat el cuprinde caracteristicile funcionale ale produsului, impuse de funciile cerute acestuia, precum i unii indici de tehnologicitate ai acestuia (mas, grad de unificare a pieselor etc.).

Volumul produciei reprezint numrul de produse care trebuie fabricate ntr-o perioad prestabilit. Cunoaterea acestuia permite stabilirea tipului de producie (unicat, serie, mas) n care se ncadreaz fabricaia piesei de realizat.

Resursele disponibile se refer la mijloacele de producie i la fora de munc din ntreprinderea n care urmeaz a se executa piesa.

Cunoaterea mijloacelor de producie disponibile sau a celor posibil de achiziionat de ntreprindere i a caracteristicilor constructiv-funcionale ale acestora joac un rol important la proiectarea procesului tehnologic, atunci cnd proiectantul stabilete tipul i caracteristicile sistemelor tehnologice pe care se execut operaiile procesului tehnologic.

Cunoaterea nivelului de pregtire profesional a forei de munc este necesar deoarece gradul de complexitate a operaiilor tehnologice i gradul de detaliere a documentaiei tehnologice este stabilit n funcie de acesta.

Proiectarea procesului tehnologic este subordonat unor cerine de natur tehnic, economic i social, care sunt exprimate prin trei criterii de proiectare a proceselor tehnologice.

Criteriul tehnic impune proiectarea fabricaiei acesteia astfel nct piesele realizate s respecte cerinele specificate n documentaia tehnico-constructiv. De aceea, se va urmri ca procesele de prelucrare i modul lor de grupare n operaii s conduc la realizarea pieselor n conformitate cu cerinele impuse n DT-C, n condiiile de producie specifice ntreprinderii (resurselor disponibile).

Criteriul social impune proiectarea procesului tehnologic astfel nct s asigure condiii normale de munc pentru executanii procesului. Se vor avea n vedere procese tehnologice n care operaiile s aib grad ridicat de mecanizare i automatizare, dar care s nu solicite operatorii peste limita normal.

Criteriul economic impune realizarea procesului tehnologic n condiii de eficien economic. n acest scop este necesar conceperea mai multor variante de proces tehnologic, care s satisfac deopotriv criteriul tehnic i cel social. Dintre acestea, pe baza unor analize economice, se va stabili varianta optim economic de proces tehnologic.

Cele trei criterii trebuie considerate ntr-o legtur indisolubil, varianta optim de proces tehnologic rezultnd, n final, din analiza unui complex de factori de natur tehnic, economic i social.

Pentru proiectarea unui proces tehnologic optim trebuie avute n vedere anumite principii de proiectare, rezultate din aplicarea criteriilor de proiectare. Aceste principii pot fi restrnse la urmtoarele:

1. Suprapunerea bazelor tehnologice cu bazele de cotare2. Minimizarea numrului de scheme de orientare i fixare i a celui de orientri-fixri ale piesei

3. Minimizarea numrului operaiilor din proces4. Unificarea constructiv a SDV - urilor

5. Concentrarea sau diferenierea prelucrrilor

6. Raionalizarea coninutului primei operaii i a celor finale7. Prevederea corect a operaiilor de tratament termic

8. Stabilirea raional a operaiilor de control tehnic

9. Prelucrarea suplimentar a suprafeelor tehnologice permanente

10. Uniformizarea timpilor unitari ai operaiilor

1. Suprapunerea bazelor tehnologice cu bazele de cotare: B.T. ( B.C.Respectarea acestui principiu este indispensabil atunci cnd trebuie asigurate condiii tehnice stricte (severe, delicate, cheie) ale piesei. Acest principiu este legat de principiul fundamental din tehnologia mecanic: suprapunerea bazelor (BF=BC=BT) n procesele de prelucrare, control, asamblare, recondiionare. Conform acestui principiu, dac ntre dou suprafee se prevede o condiie de poziie reciproc, trebuie prelucrat mai nti suprafaa de referin i apoi cea raportat la aceasta. Condiiile tehnice severe de poziie reciproc pot fi asigurate cu cea mai mare precizie dac n aceeai orientare-fixare a piesei se prelucreaz att suprafaa de referin, ct i suprafaa raportat la aceasta.

2.Minimizarea numrului de scheme de orientare-fixare: NSOF min i a numrului de orientri-fixri ale piesei: NOF min

Schimbrile frecvente de baze tehnologice i suprafee de fixare conduc la erori de orientare i de fixare suplimentare, scznd precizia prelucrrii. Utilizarea unui numr minim de baze tehnologice i suprafee de fixare n cadrul procesului tehnologic are dou consecine importante:

precizia de prelucrare se poate realiza n condiiile cele mai favorabile.

costul proiectrii i realizrii dispozitivelor de orientare-fixare a semifabricatelor se reduce, deoarece se utilizeaz acelai tip constructiv de dispozitiv de orientare-fixare a piesei n cadrul operaiilor procesului tehnologic.

Chiar dac numrul bazelor tehnologice din procesul tehnologic este minim (la limit NSOF = 1), dar procesul cuprinde mai multe operaii, erorile de orientare i de fixare a piesei rmn un factor important de imprecizie, deoarece de la o prindere la alta (operaie la alta) valorile erorilor de orientare-fixare sunt variabile.

Ca ideal avem dezideratul: o singur schem de orientare-fixare, o singur operaie, adic numrul operaiilor din proces s fie minim (ideal NOP = 1).

3.Minimizarea numrului operaiilor din proces: NOP minAtingerea dezideratului de la principiul 2 este arareori posibil. De aceea, de cele mai multe ori, se urmrete ca numrul operaiilor din proces s fie minim. Respectarea acestui principiu este legat de tendina modern a tehnologiilor mecanice de concentrare a prelucrrilor, valabil att la producia de unicate i serie mic, prin utilizarea centrelor de prelucrare, ct i n producia de mas, prin utilizarea mainilor agregat.

4. Unificarea constructiv a SDV - urilorUnificarea constructiv a SDV - urilor are consecine favorabile din punct de vedere economic asupra procesului tehnologic (costul execuiei / achiziiei acestora scznd). Aceast unificare deriv i se coreleaz, cu respectarea principiilor 2 i 3. Deopotriv cu aceste principii, bazele tehnologice i suprafeele de fixare trebuie alese astfel nct dispozitivele de orientare-fixare a semifabricatului s fie ct mai simple constructiv.5. Concentrarea sau diferenierea prelucrrilor

Prelucrarea unei suprafee printr-un procedeu se poate face n mai multe etape: degroare (D), semifinisare (F/2), finisare (F) sau superfinisare / netezire (SF). Succesiunea acestor prelucrri n cadrul procesului tehnologic se stabilete, n principal, n funcie de caracteristicile constructive prescrise suprafeelor piesei.

Concentrarea prelucrrilor urmrete executarea n aceeai faz a operaiei a mai multor prelucrri ale aceleiai suprafee sau grup de suprafee similare i are ca principal avantaj scderea duratei de realizare a procesului tehnologic. Acest lucru se realizeaz prin asocierea geometric i tehnologic a suprafeelor de prelucrat. Aceast asociere depinde de caracteristicile suprafeelor de prelucrat i de caracteristicile elementelor sistemului tehnologic utilizat.

Diferenierea prelucrrilor (a celor finale - de finisare F sau superfinisare SF, de cele de degroare D sau semifinisare F/2) const n executarea prelucrrilor respective n operaii distincte ale procesului tehnologic, ctre sfritul procesului tehnologic, respectiv, ctre nceputul acestuia. Acest principiu trebuie aplicat suprafeelor cu condiii tehnice severe.

Prin crearea unui interval de timp ntre prelucrarea de degroare i cea final, tensiunile remanente induse de prelucrarea de degroare sau / i de forele de fixare se pot elimina (natural sau prin tratamente termice), rezultnd un efect pozitiv asupra preciziei de prelucrare a piesei.6. Raionalizarea coninutului primei operaii i a celor finalen funcie de importana i felul suprafeelor, prelucrarea acestora trebuie fcut n anumite operaii ale procesului tehnologic, dup cum urmeaz.

n prima operaie (eventual i n a doua, dac nu este posibil n prima) trebuie prelucrate suprafeele care:

devin baze tehnologice pentru prelucrrile celorlalte suprafee. Aceste suprafee pot fi unele funcionale sau unele speciale (exemplu: gurile de centrare ale arborilor);

permit descoperirea defectelor ascunse ale semifabricatului.

Anumite suprafee ale piesei vor trebui prelucrate n operaii situate ct mai spre sfritul procesului tehnologic. Aceste suprafee sunt: suprafeele libere, dar i cele cu rol funcional sczut (alezaje de trecere, bosaje, lamaje, guri filetate etc.). Dac piesa necesit aplicarea unor tratamente termice pentru mrirea duritii, prelucrarea acestor suprafee se face naintea tratamentelor termice respective. suprafeele care se pot deteriora n timpul transportului inter-operaional: suprafeele exterioare cu grad nalt de finisare, realizate prin rectificare, suprafee filetate exterioare etc. suprafeele care, prin prelucrare, conduc la scderea rigiditii piesei.Tot la sfritul procesului tehnologic se execut i operaiile de echilibrare, debavurare, protejare anticoroziv, ambalare etc.

7. Prevederea corect a operaiilor de tratament termic

n funcie de caracteristicile materialului piesei i de condiiile tehnice impuse acesteia, este necesar introducerea n cadrul procesului tehnologic a unor tratamente termice preliminare (n vederea mbuntirii prelucrabilitii materialului) sau / i a unor tratamente termice de mbuntire a proprietilor mecanice (tratamente termice finale).

Tratamentele termice preliminare se vor prevedea la nceputul procesului tehnologic (se execut asupra semifabricatului). Deoarece dup tratamentul termic final nu vor mai putea fi posibile dect prelucrri cu scule abrazive, acesta se va prevedea spre sfritul procesului tehnologic, naintea prelucrrilor abrazive. Aceast plasare este impus i de faptul c tratamentele termice afecteaz calitatea suprafeelor (deteriorare superficial, deformaii ale piesei etc.), fiind necesar ameliorarea acestei caliti prin prelucrri ulterioare.

8. Stabilirea raional a activitilor de control tehnic

Activitile de control au ca scop verificarea conformitii piesei prelucrate, pe baza documentaiei tehnologice. Din punct de vedere economic este necesar ca descoperirea unei neconformiti s aib loc imediat dup ce aceasta a aprut, ns prevederea activitilor de control la toate operaiile i pentru toate suprafeele ar conduce la creterea iraional a costurilor, lucru ce impune gsirea unui echilibru ntre cele dou tendine.

Activitile de control se pot realiza n cadrul operaiilor de prelucrare (n special n cadrul celor cu grad de mecanizare ridicat sau al celor pe sisteme tehnologice prevzute cu control activ) sau ca operaii distincte: control intermediar i control final. Operaiile de control trebuie realizate dup etapele importante de prelucrare: degroare, naintea tratamentului termic final, finisare.

9. Prelucrarea suplimentar a suprafeelor tehnologice permanente nainte de operaiile de finisare

Pentru asigurarea unei erori de orientare i fixare minime la operaiile de finisare, este necesar ca suprafeele tehnologice permanente s fie, la rndu-le, ct mai precise, lucru ce impune prelucrarea suplimentar a acestora. De exemplu: rectificarea gurilor de centrare la arborii de nalt precizie naintea operaiilor de rectificare (i a tratamentului termic final, dac piesa impune aa ceva).10. Uniformizarea timpilor unitari ai operaiilorn cazul produciei de serie mijlocie i mai sus, cnd prelucrarea piesei pe linii tehnologice devine eficient, este necesar ca timpii unitari ai operaiilor s fie de valori apropiate (caz n care linia ar putea funciona cu ritm impus, deci automatizarea transferului pieselor ar fi eficient).

Pentru a realiza acest lucru se vor avea n vedere:

gruparea echilibrat a prelucrrilor suprafeelor n operaii;

proiectarea corespunztoare a operaiilor: ciclu de munc optim, minimizarea lungimii curselor de lucru i a celor de retragere, optimizarea regimului de prelucrare etc.PAGE 7