Cap.1 Analiza funcional i tehnologic a piesei - exemplu Analiza funcional i tehnologic a piesei CAPAC, al crei desen de execuie este prezentat n fig. 1,

este prezentat n continuare, n conformitate cu cerinele din tema de proiect i recomandrile la aceasta.

CONTR.STASVERIFICAT

DESENATPROIECTAT

O40

O60

56O11

8

O118

112

6 gauri O11echidistante

O18

12

"B-B"

R0.23.2

35

3.2

61.6 1.

6

R0.2

"A"

C

"D"

BB

+0.0

39

C

R5 O4

7.5

15

80102

CAPAC

Inlocuieste desen nr.MASA

DATA

FACULTATEA DE MECANICA SITEHNOLOGIE PITESTI

APROBAT

1:1

OLC 45

6.3

0.01 R

1x45

O65

120.10

O40

25

M14x1.5 2035

R

1623+0

.025

O38

O40

O30

.5

3.2

D

5x454

O8 36

0.8

4

A

1.6

1.6

3.2

"C-C"

-0.0

30-0

.060

3.2

+0.0

39

0.015 R

1.6

Abaterile cotelor netolerate sunt n clasa de execu?ie mijlocie,SR EN 22768 - 1997

22

3C

"C"

Fig. 1 Desenul de execuie a piesei "Capac"

1.1 Codificarea i clasificarea suprafeelor piesei Pentru a pune n eviden toate suprafeele piese este necesar realizarea: - unei vederi frontale, - a unei seciune axiale, - a unei seciuni pariale. Schiele piesei cu numerotarea suprafeelor acesteia sunt prezentate n fig. 2. Dintre suprafeele puse n eviden, suprafeele S7, S10, S12, S20, S23 i S25 sunt suprafee

complexe, restul sunt suprafee simple. 1.2 Analiza caracteristicilor geometrice constructive prescrise piesei. Rolul funcional al piesei Pe baza desenului de execuie a piesei i a codificrii suprafeelor se analizeaz precizia dimensional,

de form i de poziie, precum i rugozitile suprafeelor piesei. Se au n vedere precizrile standardelor STAS 8102-68 pentru suprafee exterioare i STAS 8103-68 pentru cele interioare. Aceste date se prezint n tabelul 1, suprafeele fiind grupate pe categorii.

Tabelul 1 Caracteristicile geometrice principale ale suprafeelor piesei "Capac"

Sk Forma

suprafeei Dimensiuni

principale [mm] Rugozitatea

Ra [m] Treapta (clasa)

Tolerana de form [mm]

Poziia reciproc

Alte condiii

S1 Plan-frontal 102 6.3 IT14 - - - S5 Plan-frontal 35 6.3 IT14 - -

S8 Plan-frontal 120.1 1.6 IT12 -

-

S13 Plan-frontal 102 1.6 IT14 -

-

S27, S28

Plan exterioar 112 3.2 IT14 - - -

S3 Cilindric exterioar 60 6.3 IT14 - - -

S6 Cilindric exterioar 118 3.2 IT14 - -

S11 Cilindric exterioar 65030.0060.0

1.6 IT7 -

-

S15 Cilindric interioar 38+0.025 1.6 IT7 - Baz de referin R -

C

BB

C

S27

S28

S20

S22

S23S24

S25

S26

S1S2

S3

S4

S5

S6 S7S8

S10 S11

S12S13

S14S15

S16

S17

S18

S19

S9

S21

Fig. 2 Codificarea suprafeelor piesei

Sk Forma

suprafeei Dimensiuni

principale [mm] Rugozitatea

Ra [m] Treapta (clasa)

Tolerana de form [mm]

Poziia reciproc

Alte condiii

S16 Cilindric interioar 40+0.039 3.2 IT8 -

-

S21 Complex 18 / 12 6.3 IT14 - - -

S24 Cilindric interioar 30.5 3.2 IT14 - - -

S26 Cilindric interioar 400.039 3.2 IT9 - - -

S2 Conic (teitur) 5x45 6.3 IT14 - - -

S14, S18

Conic (teitur) 1x45 6.3 IT14 - - -

S17 Conic (teitur) 4x30 6.3 IT14 - - -

S10 Canal exterior 3 6.3 IT7 - - -

S12 Canal exterior 65/3.2/3 3.2 IT14 - - -

S23 Canal interior 40/4/80 6.3 IT14 - - - S25 Canal interior 35.50.025/6/15 3.2 IT8 - - - S4, S22 Gaur neted 8

6.3 IT14 - - -

S19 Gaur neted 4 6.3 IT14 - - - S9 Gaur neted 11 6.3 IT14 - - - S7, S20

Gaur filetat M14 6.3 6 - - -

n ceea ce privete rolul funcional al piesei CAPAC, se contat c aceasta este o carcas dintr-o

bucat care face legtura ntre elementele aflate n micare, montate n interiorul carcasei i corpul produsului (cilindru pneumatic / hidraulic), pe care este fixat piesa.

Suprafeele piesei cu rol funcional sunt S7, S8, S9, S11, S12, S15, S16, S19, S20, S21, S22, S25, S26, S27 i S28, suprafeele piesei rol tehnologic sunt S10, S12, S14, S17, S18, S23, S27 i S28, iar celelalte sunt suprafee libere. Rolurile suprafeelor funcionale i tehnologice sunt prezentate n tabelul 2.

Tabelul 2 Rolurile suprafeelor funcionale i tehnologice

Categoria de suprafa

Codul suprafeei Rolul suprafeei

Principal (funcional)

S15 Baz de referin a piesei, asigur ghidarea unei piese de tip arbore (tija pistonului)

S11, S8 Asigur centrarea i rezemarea piesei n corpul ansamblului

S9, S21 Asigur fixarea piesei prin uruburi

S27, S28 Asigur poziionarea unghiular corespunztoare a piesei fa de corpul produsului

S7, S4, S22, S20, S19 Asigur circulaia fluidului n compartimentele produsului

S16, S26 Suprafee pe care se vor monta lagre

S12, S25 Asigur montarea unor inele de etanare, n vederea asigurrii etaneitii compartimentelor

Tehnologic

S27, S28 Asigur prelucrarea uoar a gurilor (S22)

S10, S23 Permit evacuarea achiilor la rectificarea suprafeelor vecine

S2, S14, S17, S18 Asigur montarea uoar a piesei n ansamblu

1.3 Caracteristicile materialului piesei Materialul piesei CAPAC este OLC 45, STAS 880-86. Acest oel este un oel carbon de calitate

nealiat, obinut printr-o elaborare ngrijit i cu un grad de purificare chimic ridicat. La aceste oeluri se garanteaz att compoziia chimic ct i caracteristicile mecanice.

Ele pot fi tratate termic, prin mbuntire, n cazul pieselor din sistemele mecanice supuse la solicitri mari. Oelurile carbon de calitate pot fi i tratate superficial, prin nclzirea rapid a zonei superficiale a oelurilor i rcirea acestora n baie de ap sau ulei. n general, aceste oeluri se folosesc pentru roi dinate, piese cu suprafee de alunecare, boluri etc. Principalele caracteristici ale materialului, menionate n STAS 880 86 sunt: compoziia chimic, tab. 3; caracteristicile mecanice, tab. 4; tratamentele termice aplicabile, tab. 5.

Tabelul 3 Compoziia chimic a oelului OLC 45 Elementul de

aliere C Mn Si Cr Ni

% 0,420,50 0,500,80 0,170,30 max. 0,03 max. 0,03

Tabelul 4 Caracteristicile mecanice principale ale oelului OLC 45 Limita de

curgere, Rp0,2 [N/mm2]

Rezistena la rupere, Rm [N/mm2]

Alungirea la rupere, A

[%]

Reziliena KCU 300/5

[Jcm2]

Reziliena KCU 300/2

[Jcm2] min. 370 620760 min. 17 min. 39 min. 59

Caracteristicile anterioare sunt dup clire i revenire nalt Duritatea n stare recoapt : max. 207 HB

Tabelul 5 Tratamentele termice aplicabile oelului OLC 45

Tratamente termice primare recoacere de normalizare, recoacere de omogenizare, recoacere de nmuiere

Tratamente termice secundare clire, revenire

1.4 Analiza tehnologicitii piesei Tehnologicitatea este nsuirea construciei piesei prin care aceasta, fiind eficient i sigur n

exploatare, se poate executa la volumul de producie stabilit, cu consumuri de materiale i de munc minime, deci cu costuri sczute.

Pentru aprecierea tehnologicitii construciei piesei se utilizeaz anumii indici tehnico-economici absolui sau relativi, ca masa piesei i gradul de unificare a elementelor constructive. De asemenea, se analizeaz concordana dintre caracteristicile materialului i forma constructiv a acesteia i posibilitile de fabricare a piesei.

Masa piesei O modalitate de calcul a masei piesei este estimarea acesteia prin calculul volumului piesei i nmulirea acestuia cu densitatea materialului. Pentru calculul volumului piesei, se descompune piesa n corpuri cu forme geometrice simple, iar volumele acestora se adun sau se scad, dup caz.

Pentru piesa dat se obine un volum de 419,23 [cm3], iar prin considerarea unei densiti de 7,8 [g/cm3], obinem o mas a piesei de 3,27 kg.

O alt cale de determinare a masei piesei este desenarea acesteia cu ajutorul unui soft CAE (desenare 3D i baz de date cu densiti ale materialelor) i calculul automat la masei piesei, pe baza unor setri corespunztoare.

Gradul de unificare a elementelor constructive

Tipurile de elemente constructive din cadrul piesei, identificate dup modul de obinere al lor, sunt: - suprafee cilindrice interioare, notate ci; - suprafee cilindrice exterioare, notate ce; - guri netede, notate gn; - guri filetate, notate gf; - canale exterioare, notate cce; - canale interioare, notate cce; - suprafee plane exterioare, notate pe. Se inventariaz numrul elementelor cu dimensiuni diferite - ed i numrul total al elementelor - et, apoi

se calculeaz gradul de unificare constructiv, e pentru fiecare tip de element constructiv. Rezultatele obinute sunt prezentate n tab. 6.

Tabelul 6 Gradul de unificare constructiv al elementelor geometrice ale piesei

Tipul elementului constructiv

Codul / nr. suprafeelor

de acelai tip, et

Codul / nr. suprafeelor cu

dimensiuni egale, ee

Gradul de unificare constructiv:

ge = ee / et Suprafee cilindrice

interioare 15, 16, 24, 26 / 4 16, 26 / 2 0,5

Suprafee cilindrice exterioare 3, 6, 11 / 3 --- / 0 0

Guri netede 4, 9, 19, 22 / 4 4, 22 / 2 0,5 Guri filetate 7, 20 / 2 7, 20 / 2 1

Canale exterioare 10, 12 / 2 --- / 0 0 Canale interioare 23, 25 / 2 --- / 0 0 Plan exterioar 27, 28 / 2 27, 28 / 2 1

Se constat c tipodimensiunile piesei sunt limitate (dac ge = 1 dimensiunile elementelor constructive

din tipul respectiv sunt aceleai) pentru: gurile filetate i suprafeele plane exterioare. Acest lucru constituie un indicator al bunei tehnologicitii constructive a piesei.

n schimb, tipodimensiunile suprafeelor cilindrice exterioare i al canalelor (exterioare i interioare) sunt foarte diversificate (dac ge = 0 toate dimensiunile suprafeelor cilindrice sunt diferite ntre ele). Acest lucru arat o tehnologicitate constructiv minim a piesei.

Pe ansamblul piesei, pentru cele 7 tipuri de elemente constructive identificate, rezult urmtorul grad de unificare constructiv:

eg = (0,5 + 0,5 + 1 + 1) / 7 = 0,428 mbuntirea acestui indicator (creterea valorii sale) ar putea fi fcut doar prin unificarea

dimensiunilor suprafeelor 4 i 19, alte unificri dimensionale nefiind posibil a se realiza datorit cerinelor funcionale ale piesei.

Semifabricatul din care se poate obine piesa Piesa este executat din OLC 45, iar tipul produciei este de serie mijlocie. n legtur cu semifabricatul din care se poate obine piesa se pot preciza urmtoarele: - acesta poate fi obinut prin matriare pe prese (cu form apropiat de piesa de realizat) sau prin

laminare la cald (sub form de bar). Alegerea modului de obinere a semifabricatului depinde de condiiile concrete existente n ntreprinderea care execut piesa (i, eventual, de posibilii furnizori de semifabricate).

- datorit diametrului suficient de mare al alezajului central (30,5) i al diametrului exterior maxim relativ mare (118), se justific economic utilizarea unui semifabricatul matriat cu alezaj.

- pentru realizarea semifabricatului matriat cu alezaj, piesa respect condiiile de tehnologicitate impuse de procedeele de forjare n matri.

Prelucrarea semifabricatului Rugozitatea general prescris piesei este Ra = 6,3 m, ceea ce impune prelucrarea prin achiere a

tuturor suprafeelor semifabricatului. De aceea, se vor avea n vedere condiiile de tehnologicitate impuse de procedeele de prelucrare prin achiere. Prelucrabilitatea prin achiere a materialului OLC 45 este corespunztoare (oelul OLC 45 fiind considerat material de referin, n legtur cu prelucrabilitatea prin achiere). Totui, pentru obinerea unei granulaii fine i uniforme, care favorizeaz prelucrrile prin achiere, este recomandat realizarea unui tratament termic primar de normalizare sau nmuiere, indiferent de modul de obinere al semifabricatului.

n legtur cu caracteristicile constructive prescrise suprafeelor, se constat c acestea necesit prelucrri prin:

- strunjire: suprafeele 1 3, 5, 6, 8, 10 18, 23 - 26; - frezare: suprafeele 27 i 28 ; - gurire: suprafeele 4, 19, 22 ; - adncire cilindric: suprafaa 21; - filetare cu tarod: suprafeele 7 i 20; - rectificare exterioar: suprafeele 8 i 11; - rectificare interioar: suprafeele 15, 16 i 26. Aplicarea acestor procedee de prelucrare nu ridic nicio problem deosebit, asigurndu-se

perpendicularitatea axei burghiului pe suprafeele de prelucrat (cu condiia executrii n prealabil a suprafeelor S27 i S28), precum i existena unor canale pentru evacuarea achiilor n cazul rectificrilor suprafeelor cu col.

Concluzie: avnd n vedere elementele anterior analizate, putem spune c piesa prezint o tehnologicitate corespunztoare, neridicnd probleme deosebite la execuie.

1.5 Identificarea bazelor de cotare ale suprafeelor piesei Pentru fiecare suprafa principal a piesei (menionat n tab. 2) s-a identificat baza sa de cotare, obinndu-se datele din tab. 7.

Tab. 7 Bazele de cotare ale suprafeelor principale ale piesei

Sk

Forma

Dimensiunea (ile) caracteristic (e) principal (e)*,**

Condiii de poziie (explicite sau implicite)

Baza (bazele) de cotare

S8 Plan-frontal 120.1

Planul suprafaei S13 Axa suprafaei S15

S27, S28

Plan exterioar 112

Simetric fa de axa suprafeei S15 Axa suprafaei S15

S11 Cilindric exterioar 65030.0060.0

Axa suprafaei S15

S15 Cilindric interioar 38+0.025 Baz de referin R ---

S16 Cilindric interioar 40+0.039

Axa suprafaei S15

S26 Cilindric interioar 400.039 Concentric cu axa

suprafaei S15 Axa suprafaei S15

S21 Complex 18 / 12 Concentric cu axa suprafaei S9 Planul suprafeei S8 Axa suprafaei S15

S10 Canal exterior 3 - Planul suprafeei S8 Axa suprafaei S9

S12 Canal exterior 65/3.2/3 - Planul suprafeei S13 Axa suprafaei S15

S25 Canal interior 35.50.025/6/15 - Planul suprafeei S1 Axa suprafaei S15

S4, S22 Gaur neted 8

Perpendicular pe axa suprafeei S15

Planul suprafeei S8 Axa suprafaei S15

S19 Gaur neted 4 Paralel cu axa suprafeei S15 Axa suprafaei S15

S9 Gaur neted 11 Paralel cu axa suprafeei S15 Axa suprafaei S15

S7, S20 Gaur filetat M14

Perpendicular pe axa suprafeei S15

Planul suprafeei S8 Axa suprafaei S15