tehnologii de fabricare

7/29/2019 tehnologii de fabricare

1/20

Introducere

Cursul intitulat Tehnologii de fabricaie, abordeaz cele mai importante probleme

referitoare la proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare prin achiere, precum i o seriede msuri de management tehnologic pentru eficientizarea desfurrii acestora din punct de

vedere al performanelor tehnice i economice.

n cadrul proceselor de producie specifice domeniului construciilor de maini,

elementul de baz de care depinde ntr-o msur hotrtoare calitatea produselor l constituie

tehnologia de fabricaie, dar i managementul proceselor de prelucrare.

Att caracterul deosebit de dinamic al tehnologiei de fabricaie, generat de influena

important a acesteia asupra nivelului tehnic i economic al produciei, precum i

complexitatea proceselor tehnologice specifice, impun ca preocuprile n acest domeniu s fiendreptate, att spre bazele tiinifice teoretice i practice, dar i de cercetare stiintifica..

Este cunoscut faptul c ntr-o uzin modern specialitii tehnologi sunt astzi implicai

n mai multe domenii de activitate: management, proiectare de produs i de proces,

planificarea produciei, alegerea echipamentelor de lucru i organizarea fabricaiei,

manipularea i depozitarea produselor, normarea i controlul produciei.

Astzi, inginerul tehnolog trebuie s neleag fiecare element al procesului de

producie n profunzime i s fie capabil s lucreze n echipe multidisciplinare n conformitate

cu principiile ingineriei concurente (simultane, paralele).

Obiectivele cursului

Cursul intitulat Tehnologii de fabricaie, are ca obiectiv principal mbogirea i

dezvoltarea cunotinelor, respectiv a competenelor din sfera altor discipline cu

caracter tehnic, dar i economic i managerial ale studenilor Programului de studii

Inginerie Economic Industrial, forma de nvmnt ID. n acest sens, la sfritul

parcurgerii acestui curs, studenii vor fi capabili s:

opereze cu noiuni precum: proces de prelucrare, sistem tehnologic, operaie,

faz, trecere, regim de achiere, norm tehnic de timp, precizie de prelucrare; s stabileasc succesiunile posibile de prelucrare a unui reper dat, n funcie de

planul de producie;

s calculeze sau s adopte valorile optime ale parametrilor regimului de

achiere;

s calculeze norme tehnice de timp;

s identifice msuri de management tehnologic pentru optimizarea procesului

tehnologic de prelucrare.

3


2/20

Cerine preliminare

Pentru a fi capabili s dobndeasc competenele stabilite n cadrul obiectivelor

cursului, studenii trebuie s dovedeasc deinerea unei serii de competene

minime, obinute la cursul deBazele prelucrrilor mecanice, respectiv la cursul de

Scule i dispozitive.

Resurse

Parcurgerea unitilor de nvare aferente celor dou module ale cursului, necesit

utilizarea doar a unui calculator, necesar pentru rezolvarea celor dou teme de

control.

Structura cursului

Cursul de Tehnologii de fabricaie este structurat n dou module, astfel: primulmodul cuprinde trei uniti de nvare, iar al doilea modul cuprinde cinci uniti

de nvare. La rndul su, fiecare unitate de nvare are o structur ce conine:

obiective, aspecte teoretice i practice de proiectare i management, privind

tematica concret a unitii de nvare respective, exemple, aspecte rezumative

teste de autoevaluare.

Pentru fiecare dintre cele dou module sunt indicate a fi rezolvate cte o tem de

control practic, referitoare la proiectarea parial a unor elemente de baz din

cadrul unui proces tehnologic de prelucrare prin achiere. Rezolvarea acestor dou

teme de control este obligatorie i de asemenea, susinerea n faa tutorelui pn la

o dat presabilit.

Durata medie de studiu individual

Parcurgerea de ctre studeni a unitilor de nvare ale cursului de Tehnologii de

fabricaie (att aspectele teoretice, ct i rezolvarea testelor de autoevaluare i a

temelor de control propuse) se poate face n 4-6 ore pentru fiecare unitate.

EvaluareaLa sfritul semestrului, fiecare student va primi o not, care va cuprinde: un test

de tip eseu, ce va conine ntrebri cu caracter teoretic i practic, avnd ca scop

identificarea nivelului de competen dobndit prin parcurgerea coninutului

tiinific al cursului, test ce va deine o pondere de 50% n nota final i respectiv

notele aferente celor dou teme de control, realizate pe parcursul semestrului, care

vor deine o pondere de 25% fiecare.

Spor la treaba !

4


3/20

Modulul 1. Noiuni de baz teoretice i practice de proiectare

tehnologic i management n construcia de maini

Cuprins

Introducere..............................................................................................................................5

Obiectivele modului (Competene).........................................................................................5

M1.U1. Elemente de baz ale proceselor tehnologice de prelucrare a pieselor n construcia

de maini.........................................................................................................................6

M1.U2. Elemente generale de proiectare a proceselor tehnologice de prelucrare mecanic

..............................................................................................................................................23

..................................................................................................................................................

M1.U3. Precizia de prelucrare (dimensional - geometric)..................................................54

Introducere

n cadrul proceselor de producie specifice domeniului construciilor de maini,

elementele de baz de care depinde ntr-o msur hotrtoare calitatea produselor

l constituie tehnologia de fabricaie i managementul proceselor tehnologice.Att caracterul deosebit de dinamic al tehnologiei de fabricaie, precum i

complexitatea proceselor tehnologice specifice, impun ca pregtirea de specialitate

a viitorilor specialiti s fie ndreptat, att spre bazele tiinifice teoretice i

practice, dar i de cercetare a cror aplicare inovativ conduce n mod sigur la

proiectarea i integrarea n producie a unor procese tehnologice eficiente.

Prezentul modul abordeaz cteva dintre elementele de baz cu care opereaz un

inginer tehnolog n activitatea de proiectare tehnologic i de managementul

proceselor de prelucrare mecanic prin achiere, cum sunt: tipuri de producie,semifabricate, plan de producie i lot optim, operaie i faz de prelucrare, adaos

de prelucrare, regim de achiere, norm tehnic de timp, precizie dimensional

geometric i rugozitate a suprafeelor prelucrate, variant optim de proces

tehnologic.

Obiectivele modului (Competene)

La sfritul parcurgerii acestui modul studenii vor fi capabili s:

s rezume elementele de baz care sunt necesare pentru proiectarea

tehnologic i managerial a unui proces tehnologic de prelucrare; s defineasc i s se opereze cu noiuni legate de structura proceselor

5


4/20

tehnologice: operaie, faz, trecere, mnuire, micare;

s descrie caracteristicile tehnico economice ale semifabricatelor utilizate

n construcia de maini, n concordan cu ale tipurilor de producie;

s calculeze sau s adopte adaosurile de prelucrare, regimurile de achiere,

normele tehnice de timp; s descrie factorii care influeneaz precizia de prelucrare a suprafeelor i

s sintetizeze msurile de management care se impun pentru obinerea preciei

impuse n condiii de eficien tehnico economic.

Unitatea de nvare M1.U1. Elemente de baz ale proceselor

tehnologice de prelucrare a pieselor

n construcia de maini

Cuprins

M1.U1.1. Introducere...........................................................................................................6

M1.U1.2. Obiectivele unitii de nvare............................................................................6

M1.U1.3. Noiuni generale..................................................................................................7

M1.U1.4. Tipurile de producie i particularitile acestora..............................................11

M1.U1.5. Elemente generale ale managementului sistemelor tehnologice de fabricaie. .12

M1.U1.6.Semifabricate folosite n fabricaia de maini i aparate precum i caracterizarea

tehnologic a acestora........................................................................................13

M1.U1.7. Rezumat.............................................................................................................21

M1.U1.8. Test de evaluare a cunotinelor........................................................................22

M1.U1.1. Introducere

n construcia de maini, utilaje i aparate, obiectul procesului de fabricaie l

reprezint realizarea pieselor sau produselor avnd forme geometrice, dimensiunile

i calitatea suprafeelor n concordan cu prescripiile impuse de rolul funcional

i condiiile reale de lucru, toate acestea fiind materializate n desenul de execuie.

Executarea (fabricarea) pieselor, n general, comport un ir de diferite procedee

de prelucrri mecanice sau electrice, toate avnd drept scop modificarea succesiv

a configuraiei iniiale a semifabricatelor, a formei i poziiei reciproce a

suprafeelor i a calitii acestora, prin ndeprtarea sau nu a unui strat de material

denumit adaos de prelucrare.

6


5/20

M1.U1.2. Obiectivele unitii de nvare

Aceast unitate de nvmnt i propune ca obiectiv principal definirea i

explicarea unor termeni i concepte specifice proiectrii proceselor tehnologice.

La sfritul parcurgerii acestei uniti de nvare studenii vor fi capabili s:

defineasc sistemul tehnologic de prelucrare;

s diferenieze noiunile de operaie i faz de prelucrare;

s rezume caracteristicile tehnico economice ale tipurilor de producie;

s descrie caracteristicile tipurilor de semifabricate utilizate n construcia de

maini.

Durata medie de parcurgere a primei uniti de nvare este de 2 -3 ore.

M1.U1.3. Noiuni generale

Procedeele prin care se realizeaz diferitele piese s-au dezvoltat i diversificat

continuu, principalele dintre acestea, utilizate pe scar larg n industrie fiind: turnarea,

forjarea, laminarea, tanarea, matriarea, achierea, prelucrrile neconvenionale,

metalurgiapulberilor, .a.

n etapa actual de dezvoltare i perfecionare a tehnologiilor industriale, prelucrrile

prin achiere ocup un loc important deoarece, deocamdat, reprezint unul dintre procedeele

cele mai sigure de realizare a pieselor n condiii de precizie ridicat. Datorit acestui lucru,

prelucrrile prin achiere reprezint nc 60 - 75% din totalul manoperei consumate pentrurealizarea unei piese.

Aceasta reprezint un ansamblu de patru elemente (oameni, maini-unelte i alte

resurse) cu o organizaie informational-decizional proprie, ce acioneaz n sensul realizrii

anumitor obiective bine stabilite.

n principiu, un sistem este considerat o cutie neagr unde mrimile de ieire y i (fig.

M1.1.1.), sunt comparate cu obiectivele propuse (Yi).

Fig. M1.1.1. Reprezentarea grafic a unui sistem

7


6/20

Deoarece n toate cazurile de funcionare apar abateri ntre y i i Yi, elementul regulator

R, care poate fi operatorul uman, elemente speciale (distribuitoare, relee, etc., sau

calculatorul), acestea se compar i se genereaz manual sau automat, marimi de reglare x,

care au rolul s aduc performanele mrimilor de ieire la nivelul obiectivelor y i stabilite n

faza de proiectare tehnologic, prin ecuaiile sistemului:,, pii xxfy = , (1.1)

unde xp reprezint mrimile perturbatoare, iar timpul.

Realizarea procesului de achiere [3] presupune ndeplinirea urmtoarelor condiii

(cerine):

1. - existena unor maini-unelte (sau utilaje) a cror cinematic s asigure generarea

suprafeelor ce caracterizeaz forma geometric a piesei de prelucrat, precum i puterea

necesar realizrii generrii suprafeei respective;

2. - dotarea mainii-unelte cu dispozitive capabile s poziioneze i s fixezesemifabricatele n raport cu sculele care particip la realizarea procesului de generare a

suprafeei piesei de prelucrat;

3. - existena unor semifabricate adecvate procesului de prelucrare;

4. - existena unor scule achietoare (cuite, burghie, freze, alezoare, broe, tarozi,

filiere, discuri abrazive, etc) caracterizate printr-o geometrie i proprieti (caracteristici)

fizico-mecanice corespunztoare, capabile s participe la ndeprtarea adaosului de

prelucrare;

5. - existena mijloacelor adecvate de msurare i control;6. - existena mijloacelor necesare de comand manual, automat sau asistat de

calculator comode i sigure n exploatare.

Elementele enumerate mai sus formeaz sistemul tehnologic de prelucrare (fig.

M1.1.2.), care sub aciunea deciziilor "emise" de ctre muncitor sau un sistem de comand

automat programat intr n aciune i genereaz forma geometric dorit a piesei.

Fig. M1.1.2. Schema de principiu a sistemului tehnologic de prelucrare

8

Maina-unealt

Dispozitiv de

poziionare i fixare a

piesei pe maina

unealt

Semifabricatul supusprocesului de

prelucrare

Elemente de

comand

Scule

achietoare sau

de alt tip

Mijloace demsurare i controldimensional-geometric


7/20

Totalitatea activitilor efectuate asupra unui semifabricat, cu ajutorul sistemului

tehnologic de prelucrare, n scopul realizrii formei geometrice, preciziei dimensionale i

rugozitii suprafeei unei piese date se numete proces tehnologic de prelucrare mecanic.

Acesta este o parte component a procesului de fabricaie, care reprezint totalitatea

activitilor i proceselor folosite pentru transformarea materiei prime n semifabricate i apoi

n produse finite, inclusiv asamblarea, montajul sau ambalarea.

n plus, procesul de fabricaie cuprinde att procese de baz, cum ar fi obinerea

semifabricatelor, prelucrarea mecanic, asamblarea pieselor prelucrate, ct i procese

auxiliare, cum sunt: construcia i ntreinerea sculelor, a dispozitivelor, a verificatoarelor,

repararea i ntreinerea utilajelor, transportul uzinal, etc.

Structura procesului tehnologic de prelucrare mecanic prin achiere cuprinde

urmtoarele elemente: operaii, faze, treceri, mnuiri i micri [3], [16].

Operaia este partea din procesul tehnologic care se execut (realizeaz) la un loc demunc i cuprinde aciunea utilajului i muncitorului realizat pentru prelucrarea uneia sau

mai multor piese simultan, pn cnd se trece la prelucrarea altei (altor) piese din lotul de

fabricaie.

Exemple

De exemplu, strunjirea suprafeelor frontale ale unui arbore: cnd se execut

strunjirea pe rnd a celor dou capete ale aceluiai arbore la acelai loc de munc,

cu aezarea i fixarea piesei de fiecare dat, prelucrarea se realizeaz dintr-osingur operaie.

Dac aceleai prelucrri se execut la locuri de munc diferite, prelucrarea se

face din dou operaii (fig. M1.1.3.).

Fig. M1.1.3. Schem de exemplificare a noiunilor de operaie i faz

Operaia se poate realiza dintr-o singur aezare i fixare a piesei sau din dou

sau mai multe aezri i fixri.

Exemplificai prin alte scheme noiunea de operaie.

9


8/20

Faza este acea parte din operaie care se execut la o singur aezare sau poziie a

semifabricatului i se caracterizeaz prin prelucrarea unei anumite suprafee sau simultan a

mai multor suprafee cu o scul sau mai multe, cu acelai regim de achiere reglat iniial.

Sunt situaii ns, mai ales la prelucrarea suprafeelor profilate n care parametrii regimului de

achiere (n cazul acesta avansul) se modific automat n cadrul aceleai faze.

Pentru exemplul prezentat n figura M1.1.3., n cazul n care prelucrarea capetelor se

execut la acelai loc de munc, operaia cuprinde dou faze, pentru c prelucrarea se

realizeaz din dou aezri ale piesei.

n figura M1.1.4. se prezint o situaie de prelucrare ntr-o singur operaie, din dou

faze, cu toate c aezarea piesei este fcut o singur dat. Faptul c prima faz, strunjirea de

degroare, se execut cu alt regim de achiere (spre exemplu t1 > t2) n comparaie cu

strunjirea de finisare, determin (impune) existena a dou faze de lucru

Exemplificai prin alte scheme noiunea de faz.

Adaosul de prelucrare pentru o anumit suprafa i faz se poate ndeprta dintr-o

singur trecere a sculei, sau sculelor, sau din mai multe treceri, n funcie de mrimea

acestuia, precum i de rezistena sculei, dependent de solicitrile ce apar n timpul procesului

de lucru.

Trecerea este deci (fig. M1.1.5.), acea parte a fazei, realizat n timpul unei deplasri

a sculei, sau sculelor, n sensul avansului, fa de suprafaa care se prelucreaz, caracterizatprin meninerea constant a poziiei reciproce a sculei fa de aceast suprafa i a regimului

de achiere la o singur deplasare a sculei (sau piesei, spre exemplu la frezare, rabotare) n

direcia avansului.

n figura M1.1.5., pentru exemplificare adaosul

de prelucrare total pentru o faz de lucru, Ac, se

ndeprteaz din dou treceri, cu adncimile de

achiere, t1, t2, cu condiia ca t1 = t2. Dac t1 w t2

exist dou faze de prelucrare.Mnuirea reprezint totalitatea micrilor pe care le

efectueaz muncitorul pentru executarea sau pregtirea

unei faze. Mnuirile sunt aciuni auxiliare privind aezarea

i fixarea piesei n dispozitivele de lucru, aproprierea

sculei de pies, pornirea motorului mainii unelte, fixarea

turaiei piesei i a avansului de lucru, etc.

Micarea reprezint

acea parte a mnuirii

10

. M1.1.4. Schem de exemplificarea noiunii de faz

Fig. M1.1.5. Schem deexemplificare a noiunii de trecere


9/20

prin care muncitorul efectueaz o aciune simpl de

deplasare a unui organ de lucru, de comand, de

poziionare, etc., care poate fi msurat n timp.

M1.U1.4. Tipurile de producie i particularitile acestora

n funcie de volumul de piese prelucrate, se deosebesc trei tipuri de producie: -

individual, de serie, de mas.

n cazul produciei individuale, se execut un numr relativ redus de piese, cu o

diversitate foarte mare. Fabricaia este, n general eterogen, din care motiv utilajele i

dispozitivele folosite au un caracter ridicat de universalitate. Amplasarea utilajelor n secie

se face n acest caz pe grupe de maini-unelte: strunguri, freze, maini de gurit etc.

productivitatea muncii este redus, iar muncitorii folosii trebuie s aib o calificaresuperioar, pentru a putea executa diferite tipuri de lucrri. De obicei, proiectarea proceselor

tehnologice de prelucrare nu se elaboreaz amnunit, ci se ntocmesc dup procesele unor

lucrri similare folosindu-se fie tehnologice.

Costul fabricaiei produselor este relativ mare datorit productivitii sczute i

costului ridicat al manoperei. n aceste cazuri nu se poate preciza exact ciclul de fabricaie al

produsului.

Producia de serie se caracterizeaz prin executarea pieselor pe loturi, care se

repet cu regularitate dup un anumit interval de timp. Diversitatea produselor este redus ieste format din piese asemntoare. Caracterul utilajelor folosite variaz ntre universal i

specializat, dependent i de design-ul produselor i mrimea loturilor. Amplasareautilajelor

se face pe tipuri de maini-unelte, pe grupe de piese sau dup metoda combinat.

Productivitatea prelucrrii este mai ridicat dect la producia individual.

Calificarea muncitorilor este mai redus, tinznd ctre o anumit specializare, procesul

tehnologic de prelucrare se ntocmete i se execut pe loturi de piese. Economicitatea

fabricaiei este mai mare n comparaie cu producia individual.

Producia de mas este aceea la care la fiecare loc de munc se execut

ntotdeauna aceleai operaii sau faze. Diversitatea fabricaiei este foarte redus, aceasta

meninndu-se uneori timp ndelungat la un singur produs. Producia de mas se

caracterizeaz prin continuitate, dat de ritmul sau tactul fabricaiei, acesta reprezentnd

intervalul de timp necesar n procesul de lucru pentru realizarea unui produs i se determin

cu relaia:

= .N

FR

a (1.2.)

n care R este ritmul de producie (fabricaie) n minute; Fa- fondul anual de timp al mainii-

unelte, n minute; N - programul anual de fabricaie, n buc; - coeficientul de ncrcare amainii-unelte (0,94 0,95).

11


10/20

La fiecare operaie sau faz timpul de prelucrare trebuie s fie aproximativ acelai sau

un multiplu al ritmului de producie.

Diferenierea i specializarea la maximum a operaiilor permite folosirea unor

muncitori cu calificare redus. Utilajul folosit este specializat, iar cheltuielile de investiii,

impuse de organizarea produciei, nu influeneaz dect foarte puin costul fabricaiei,

deoarece acestea se mpart la un numr relativ ridicat de produse executate.

Procesele tehnologice se elaboreaz detaliat pe operaii, faze i mnuiri.

Dup metoda de organizare a produciei (fabricate) se deosebesc: producia fr

flux i producia n flux.

Producia fr flux este metoda de lucru la care piesele se fabric pe loturi pentru

fiecare operaie tehnologic, iar utilajele sunt, de regul, amplasate pe grupe de maini-unelte

de acelai tip.

Producia n flux, se caracterizeaz faptul c operaiile tehnologice de prelucrare seexecut la anumite locuri de munc ntr-o ordine optim stabilit logic sau prin calcul de

proiectare, piesele trecnd de la o operaie la alta imediat dup execuie cu ajutorul unor

echipamente speciale de transport.

M1.U1.5. Elemente generale ale managementului sistemelor tehnologice de

fabricaie

Managementul deriv ca noiune de la latinescul manus (mn) reprezentnd ca

expresie manevrare, conducere, a unui produs.La modul mai general, acesta se refer la studierea relaiilor n cadrul desfurrii unui

proces, n vederea descoperirii legitilor i principiilor de guvernare, a conceperii de noi

sisteme, metode, tehnici i modaliti de conducere sau comand numeric, adaptiva ,capabile

s asigure optimul desfurrii unei activiti.

Managementul sistemelor de fabricaie poate fi abordat att:

- n faza de proiectare a proceselor tehnologice, ct i

- n faza de funcionare (conducere operativ).

Desigur, eficiena n timpul desfurrii unui proces depinde de parametrii stabilii n

faza de proiectare i implementare i de variaia controlat sau nu a acestora, prin procesul de

optimizare a desfurrii acestuia.

Cercetrile din ultimul timp se bazeaz n optimizarea i eficientizarea proceselor, pe

multidimensionalitatea informatic, iar modul n care o cunoti, administrezi i o foloseti

hotrate dac nvingi sau pierzi pe piaa mondial puternic concurenial (Bill Gates, n

lucrarea: Gates, B. Afaceri cu viteza gndului. Editura Almatea, Bucureti, 2002, ISBN 973-

9397-13-1).

Rezult din aceste considerente urmtoarele concluzii mai importante:

12


11/20

- optimizarea sistemului tehnologic presupune n primul rnd i o optimizare a

managementului acestuia;

- tehnologia moderna nu reprezint prin ea nsi cheia tuturor performanelor i

eficienei. Investiia n formarea resurselor umane este la fel de important, prin pregtirea de

specialitate cu elemente tiinifice de baz pentru conducerea optim a unui proces;

- flexibilitatea sistemelor tehnologice de fabricaie, presupune nu numai echipamente

flexibile ci i o organizare i conducere flexibil (managementul flexibil);

- sistemele de producie trebuie privite ca sisteme dinamice ,care nva ntr-o lume

n care lucrurile se mic att de repede, nct cineva care spune c un lucru nu poate fi fcut,

este ntrerupt de altcineva care face deja lucrul respectiv;

- matematica ofer o serie de tehnici i metode care se pot folosi pentru optimizarea

funcionrii sistemelor tehnologice, n condiiile de flexibilitate crescnd impuse acestora

att n faza de proiectare ct i de exploatare (conducere).

M1.U1.6. Semifabricate folosite n fabricaia de maini i aparate precum i

caracterizarea tehnologic a acestora

Procesul tehnologic de prelucrare mecanic a pieselor este influenat din punct de

vedere al performanelor tehnico-economice n mare msur de tipul semifabricatelor

adoptate pentru executarea pieselor.

Structura proceselor tehnologice de prelucrare i deci volumul de munc necesar

pentru obinerea aceleiai piese din semifabricate diferite, poate fi complet deosebit.Deoarece costul total de fabricaie reprezint suma costului semifabricatelor i al prelucrrilor

mecanice, respectiv al asamblrii sau montajului, problema optimizrii proceselor de

fabricaie trebuie tratat n mod complex, examinnd procesul de prelucrare n corelaie cu cel

de obinere a semifabricatelor.

La alegerea semifabricatului trebuie s se in seama de:

- forma, dimensiunile i masa piesei;

- destinaia piesei, materialul i condiiile de funcionare;

- volumul produciei;

- existena utilajelor pentru producerea semifabricatului.

Alegerea semifabricatului se face pe baza urmtoarelorrecomandri generale:

S se utilizeze un semifabricat cu adaosuri de prelucrare mici i cu design ct mai

aproape de forma, dimensiunile i rugozitatea suprafeei piesei finite, pentru a se reduce

ct mai mult consumul de metal i volumul de munc pentru prelucrarea mecanic;

Piesele cu form complex, care nu sunt supuse unor sarcini cu oc, sau la solicitri

mari, se execut, de regul, din semifabricate din font cenuie;

Piesele cu configuraie complex, care lucreaz n condiii grele i suport sarcini mari,

se execut din semifabricate turnate din oel. Piesele din oel cu forme complexe i de

13


12/20

dimensiuni mici se recomand a fi turnate cu modele fuzibile (avantajul procedeului constnd

n reducerea adaosurilor de prelucrare mecanic, ns necesit echipamente scumpe).

Piesele care nu au o configuraie complicat, se recomand a se executa din

semifabricate forjate sau matriate; cele matriate se folosesc de obicei la producia de serie

i de mas;

Piesele cu form complex din aliaje neferoase, n producia de mas se recomand s

se toarne n forme metalice sau sub presiune;

Piesele de dimensiuni relativ mici, care nu prezint diferene mari ntre seciunile

transversale, se pot executa din bare laminate.

Pentru a alege n mod corect i eficient semifabricatul pentru o pies concret, dintr-un

material i cu condiii tehnice date, este necesar cunoaterea posibilitilor tehnologice ale

procedeelor i metodelor de realizare a semifabricatelor, ce forme geometrice se pot realiza,

ntre ce limite de dimensiuni i mase, ce precizie dimensional-geometric i rugozitateasigur, compararea tehnico-economic a acestora pentru diverse cazuri concrete.

Semifabricate turnate

Exist mai multe procedee de turnare:

a) Turnarea n forme de nisip se utilizeaz pentru turnarea pieselor din materiale

diferite: font, oel sau chiar neferoase, folosind modele din lemn sau metalice. Rugozitatea

suprafeelor pieselor turnate, depinde de materialul de formare, fiind n general peste Ra= 50 100m.

Grosimea minim a pereilor semifabricatului turnat depinde de materialul piesei i

dimensiunile de gabarit. Pentru piese din font cu dimensiuni de gabarit pn la 250 mm,gmin= 3 5 mm; pentru piese din oel gmin= 5 8 mm.

Diametrele minime ale gurilor (alezajelor) obinute la turnare sunt de la 20 - 50 mm.

b) Turnarea n forme metalice se folosete att pentru materiale feroase ct i

neferoase, cu observaia c la cele feroase (font, oel) datorit temperaturii nalte a metalului

lichid, durabilitatea formelor este cam de 10 ori mai mic dect la turnarea materialelor

neferoase (unde se pot realiza cu aceeai form 30.000 50.000 turnri).

Productivitatea n acest caz este de 2 3 ori mai mare comparativ cu turnarea n

forme de nisip, i totodat se mbuntete calitatea i precizia suprafeelor semifabricatului.

Grosimea minim a pereilor obinui este de 3 6 mm. Procedeul este economic

aproximativ pentru cel puin 500 semifabricate de dimensiuni i mase relativ mici i circa

100 la semifabricate mari.

c) Turnarea centrifugal se utilizeaz pentru obinerea semifabricatelor care au

forma unor corpuri de revoluie de tip alezaj, cavitatea interioar obinndu-se fr folosirea

miezurilor de turnare; prin acest procedeu se toarn cmi de cilindru, semifabricate tubulare

pentru segmeni, buce, evi, etc.

Turnarea centrifugal asigur mrirea gradului de compactitate al materialului, o naltproductivitate i eliminarea materialelor de formare.

14


13/20

Se pot obine prin acest procedeu i semifabricate bimetalice, att prin turnarea metalului

lichid pe o suprafa metalic solidificat, ct i prin turnarea succesiv a metalelor lichide.

Precizia semifabricatelor turnate din oel i font este n intervalul de trepte 8 9

(ISO), iar Ra= 100m.

d) Turnarea n modele uor fuzibile (modele care se topesc uor)se folosete

pentru obinerea semifabricatelor cu forme apropiate de cele ale piesei finite. Volumul

prelucrrilor mecanice se reduce cu pn la 90%,sau chiar se exclude; se pot turna

semifabricate cu masa ntre 1 50 kg, grosimea minim a pereilor fiind de 0,15 mm, diametrul

minim al gurilor (alezajelor) 0,8 mm. Precizia de turnare a suprafeelor este cuprins ntre 6 - 7

(ISO) iar Ra = 12,5 25 m.

e) Turnarea sub presiune se folosete pentru obinerea pieselor complexe cu perei

subiri, cu caviti i cu intersectri de perei.

Procedeul se utilizeaz pentru turnarea aliajelor de zinc, magneziu, aluminiu i cupru(cu temperaturi de topire sub 10000C). Semifabricatul se caracterizeaz printr-o precizie

ridicat a dimensiunilor (abateri de 0,02 - 0,04 mm), rugoziti Ra= 0,8 6,3 m., grosimea

pereilor aproximativ de 1 mm (pentru alezaje de aluminiu).

Semifabricatele turnate sub presiune nu mai necesit dect prelucrri de netezire a

suprafeelor plane i a alezajelor, precum i burghierea gurilor cu diametre sub 2 mm i

lungime relativ mare. Acest procedeu conduce la micorarea volumului de prelucrri

mecanice cu aproximativ 80 - 85%. Semifabricatele au o structur cu granulaie fin, mrind

rezistena pieselor cu 25 - 40% n comparaie cu semifabricatele turnate n forme de nisip.Masa semifabricatelor este de pn la 2 kg.

f) Turnarea n forme coji. Metoda se bazeaz pe proprietatea unor amestecuri de

nisip i rini termoreactive de a lua forma unui model mecanic nclzit i de a se obine un

nveli relativ subire (5 8 mm). Se toarn piese mici i mijlocii, cu forme complexe din

font, oel, neferoase, cu masa pn la 25 - 30 kg.

Precizia dimensional este ntre 7 - 9 (ISO), Ra= 12,5 25 m., grosimea pereilor 3

5 mm pentru piese din oel i 1 1,5 mm pentru aliaje de Al.

Semifabricate forjate liber i matriate

a) Semifabricate forjate liber. Aceast metod de obinere a semifabricatelor se

folosete pentru producia individual i de serie mic, semifabricatele obinndu-se prin

deformri succesive cu ajutorul unor ciocane instalate pe prese. Semifabricatele se realizeaz,

de obicei la o form simplificat fa de forma piesei finite, mecanice sau hidraulice, fiind

prevzute cu un plus de material numit adaos tehnologic (fig. M1.1.6: semifabricatul unui

arbore cotit forjat liber) alturi de adaosul de prelucrare.

Deoarece la forjarea liber materialul se

deformeaz plastic n mod nengrdit (nu se

limiteaz curgerea materialelor n nici o direcie),

15


14/20

nu se poate obine o precizie dimensional-

geometric ridicat.

Dimensiunile semifabricatului prezint variaii dimensionale, abateri mari de la forma

geometric impus piesei finite, necesitnd astfel adaosuri n general, mari de prelucrare.

b) Forjarea n matrie libere. Se pot forja n matrie libere piese cu forme relativ

simple, direct din semifabricate laminate rotunde sau ptrate, dar i piese mai complexe n

care caz este necesar o profilare prealabil prin forjare liber.

Aceast metod prezint urmtoarele avantaje fa de forjarea liber:

- micorarea adaosurilor tehnologice i de prelucrare precum i a abaterilor

dimensional-geometrice;

- datorit micorrii timpului obinut prin profilarea semifabricatelor, productivitatea

metodei este de 3 5 ori mai mare;

- cheltuielile cu execuia matrielor se recupereaz relativ uor prin reducereacosturilor pentru obinerea semifabricatelor prin alte metode, precum i a celor aferente

prelucrrilor mecanice.

c) Matriarea la cald (n matrie nchise) prezint avantajul micorrii sau n

anumite cazuri a excluderii adaosurilor tehnologice. Semifabricatele se obin, de obicei, n

mai multe caviti ale aceluiai bloc de matrie.

Costul relativ ridicat al matrielor face ca semifabricatele matriate s fie economice

pentru un numr mare de piese (dependent de form, dimensiune i alte cerine concrete

impuse).Semifabricate laminate

n construcia de maini se folosesc semifabricate laminate sub form de bare

laminate la cald, bare trase la rece (calibrate), profile, benzi, etc.

Acestea se utilizeaz pentru piese care au seciunea i profilul apropiate de cele ale

semifabricatelor, cnd piesele nu prezint diferene mari ntre seciunile transversale pentru a

nu se pierde cantiti importante de metal prin prelucrare mecanic. Piesele executate din

laminate, cu excepia arborilor, au dimensiuni relativ mici. Din bare rotunde se execut arbori

netezi, n trepte (cu diferena diametrelor mai mic de 30 40 mm) axe, uruburi, boluri,

etc.

Semifabricate matriate i tanate la rece

Din aceast categorie fac parte semifabricatele i piesele obinute prin operaii de

prelucrare a tablelor sau benzilor, precum i prin cele de deformare la rece n volum a

materialului iniial aflat sub form de bare. O particularitate caracteristic a procedeelor de

matriare i tanare la rece, este c se pot obine semifabricate sau piese finite cu precizie

ridicat, care n majoritatea cazurilor nu mai necesit prelucrri ulterioare prin achiere.

Deoarece dezvoltarea actual a acestor procedee prezint tendina de a se merge pe calea

identitii formei, dimensiunilor i toleranelor reperului tanat sau matriat la rece cu cele

16

Fig. M1.1.6. Semifabricat forjatliber


15/20

prevzute n desenele de execuie pentru piesa finit, se poate aprecia c aceste procedee

devin ntr-o msur tot mai mare, procese de obinere de piese finite i mai puin de

semifabricate.

Avantajele matririi i tanrii la rece fa de alte procedee de prelucrare mecanice

sau electrice sunt urmtoarele:

-posibilitatea obinerii unor piese cu forme foarte complicate, cu gabarit mare i greutate

mic;

- executarea pieselor interschimbabile, cu precizie suficient de ridicat a dimensiunilor;

- utilizarea economic a materialului, obinndu-se deeuri care de multe ori pot

constitui semifabricate pentru alte piese;

- productivitate ridicat a utilajelor de presare.

Principalele procedee de obinere a semifabricatelor n acest caz sunt: tierea, ndoirea,

ambutisarea, formarea prin presare (refularea).

Unul din procedeele cele mai productive de matriare la rece este refularea, aceasta

realizndu-se prin deplasarea local a metalului, n vederea creterii pariale sau totale a

seciunii transversale, de regul, n scopul umplerii cavitii unei matrie.

Precizia dimensional la refularea la rece cu calibrare poate ajunge la abateri de 0,03

0,04 mm, iar Ra = 1,6 3,2 m.

Semifabricate combinate

Acestea sunt realizate, de regul din mai multe elemente turnate sau matriate, cu

forme simple, mbinate ntre ele prin sudare.Principalul avantaj al acestor semifabricate const n simplificarea considerabil a

tehnologiei de obinere a semifabricatului ntreg. Alte avantaje mai importante ale acestor

tipuri de semifabricate sunt urmtoarele:

- nu mai sunt necesare modele complexe i scumpe pentru formare la turnare;

- se pot obine forme constructive complet nchise sau cu perei i nervuri foarte

subiri;

- de cele mai multe ori se micoreaz volumul de prelucrri mecanice prin achiere;

-

se reduce substanial ciclul de fabricaie al pieselor.Msuri de management tehnologic n proiectarea i alegerea semifabricatelor

pieselor n construcia de maini[14], [15], [16].

Pe baza celor prezentate se impun urmtoarele recomandri care privesc

eficientizarea managementului tehnologic al fabricaiei:

- forma constructiv a produselor (funcie de care se adopt i semifabricatul) s

asigure accesibilitatea uoar a sculelor de lucru la suprafaa de prelucrat;

- avnd n vedere c formele complexe, impun prelucrri multiple de degroare i

finisare (eventual i de netezire), forma constructiv i dimensiunile produselor,

17


16/20

influeneaz, uneori, n mod hotrtor i prelucrabilitatea materialului adoptat ca

semifabricat.

n proiectarea constructiv i tehnologic a produselor, trebuie s se in seama de

prelucrabilitatea materialului deoarece acesta influeneaz: consumul de manoper, de scule,

de energie, precizia de prelucrare i productivitatea.

n acest sens, factorii ce influeneaz prelucrabilitatea semifabricatelor sunt:

- compoziia chimic a materialului;

- procedeul de elaborare a semifabricatului;

- materialul i geometria sculelor de lucru;

- regimul de achiere;

- natura prelucrrii (degroare, finisare);

- procedeul de prelucrare (achiere, deformare plastic, procedee neconvenionale).

Productivitatea i costurile de fabricaie ale produselor sunt influenate n modsemnificativ i de gradul de tehnologicitate al acestora.

TEHNOLOGICITATEA unui produs reprezint nsuirea formei constructive prin

care aceasta ndeplinind rolul funcional n cadrul unui ansamblu, se poate executa la volumul

de producie stabilit, cu un consum de materiale i manoper minime i cu cheltuieli ct mai

sczute.

Pentru a evidenia importana pe care o are realizarea concordanei formei constructive

a pieselor cu particularitile procedeelor tehnologice de execuie a acestora, se prezint n

continuare cteva cerine tehnologice de proiectare a semifabricatelor. Tehnologicitatea semifabricatelor turnate este influenat de o serie de msuri

de management tehnologic dintre care enumerm urmtoarele mai importante:

- Pentru a evita apariia sulfurilor i zonelor poroase care scad rezistena materialului,

forma constructiv a semifabricatului trebuie s prezinte suprafee nclinate, care s permit

ca bulele de aer i impuritile s se ridice n maselot;

- Forma constructiv s fie constituit din elemente cu forme geometrice ct mai

simple i avantajoase pentru executarea modelelor de formarea miezurilor, a formei de

turnare, curirii semifabricatului, etc., care conduc la micorarea volumului de munc pentru

obinerea semifabricatului turnat ;

- Forma constructiv a semifabricatelor turnate s asigure cerinele de rezisten

mecanic i s mpiedice apariia de defecte de turnare;

n acest sens se impun grosimi minime ale pereilor semifabricatului turnate pentru

diferite materiale i procedee de turnare.

Dac grosimile sunt mai mici dect cele recomandate, se nrutesc condiiile de

umplere a formei i pot aprea fisuri n semifabricat.

18


17/20

- Dac grosimile pereilor sunt prea mari, este posibil scderea rezistenei datorit

neuniformitii structurii materialului sau defectelor de turnare ce pot aprea la zonele de

trecere de la seciuni subiri la cele groase;

- Pentru creterea rigiditii construciei piesei se recomand prevederea unornervuri,

sau raze de racordare la trecerea de la o seciune la alta.

Tehnologicitatea semifabricatelor forjate i matriate este influenat de

urmtoarele msuri de management tehnologic n proiectarea constructiv:

- Suprafaa de separaie la semifabricatele matriate trebuie s permit matriarea

uoar i productiv, reducerea la minimum a deeurilor de metal, scoaterea uoar a

semifabricatului din matri, debavurarea simpl i prelucrarea eficienta prin achiere; n acest

sens, se recomand ca suprafaa de separaie s fie plan i dispus n planul de simetrie al

semifabricatului;

- Pereii subiri, nervurile, trebuie evitate n proiectarea constructiv, deoareceimpiedic repartiia uniform a metalului n timpul matririi i umplerea incomplet a

cavitii matriei;

- Semifabricatele matriate, trebuie s aib o form mult mai simpl dect cele turnate

(mai ales la serie mic);

- Pentru forme complexe obinute prin matriare, este recomandat ca acestea s se

divizeze individual n forme mai simple uor de matriat i apoi mbinate prin sudare;

- Formele constructive s fie, pe ct posibil simetrice pentru a fi obinute cu aceeai

matri i s se poat prelucra prin achiere sau alte procedee cu acelai echipamenttehnologic (maini-unelte, dispozitive, scule, verificatoare).

Tehnologicitatea semifabricatelor sudate este influenat de o serie de factori

constructivi, tehnologici i de exploatare.

O metod indirect de apreciere a sudabilitii unui material aliat sau nu, este

coninutul de carbon echivalent (C %), care e definit (STAS 7194), ca procentul de carbon

al unui oel nealiat care asigur aceeai sudabilitate ca i a unuia aliat.

Relaia de calcul a carbonului echivalent este:

[ ]%1556

NiCuMoVCrMn

CC

+

+

++

++= (1.3.)Se consider o sudabilitate bun dac C 0,45%, iar dac C > 0,45% se recomand

msuri speciale, precum:

- prenclzirea pieselor;

- folosirea unui material de adaos i a unor procedee de sudare adecvate.

Din punct de vedere al managementului tehnologic al proiectrii i realizrii

semifabricatelor sudate se recomand:

- utilizarea unor oeluri sudabile cu tenacitate ridicat;

- amplasarea mbinrilor sudate n afara zonelor de solicitare maxim;- evitarea intersectrii custurilor;

19


18/20

- n cazul sudrii unor subansambluri sau ansambluri se va alege o ordine optim de

sudare, astfel nct deformaiile termice i tensiunile remanente s fie minime;

- evitarea mbinrilor ntre piese cu diferene mari de seciune;

- la mbinarea a dou piese cu raportul seciunilor S2/S1 1,25 se va recurge la

subierea piesei cu seciunea mai mare.

n concluzie, este important forma constructiv a semifabricatului, att pentru

obinerea acestuia n condiii de economicitate maxim, dar i pentru faptul c aceasta

influeneaz hotrtor asupra performanelor tehnico economice ale procedeelor i

metodelor de prelucrare pn la obinerea produsului finit.

Tehnologicitatea pieselor la prelucrarea prin achiere

Forma constructiv a piesei , n general, limiteaz posibilitatea folosirii anumitor

procedee de prelucrare din punct de vedere al productivitii i costului.

Din acest punct de vedere se impun anumite msuri dintre care evideniem:- forma constructiv s asigure accesibilitatea uoar a sculelor achietoare la

suprafaa de prelucrat;

- normalizarea dimensiunilor alezajelor, pe ct posibil pentru a folosi sculele

standardizate (mai ieftine, dect cele speciale) sau a unui numr minim de scule speciale (spre

exemplu, broele, scule care cost, n general mult);

- avnd n vedere c formele complexe, impun prelucrri multiple de degroare i

finisare (eventual i netezire), prin strunjire, frezare, gurire, rectificare, superfinisare, etc.,

forma constructiv influeneaz, uneori n mod hotrtor i prelucrabilitatea materialuluiadoptat ca semifabricat.

Prelucrabilitatea este proprietatea unui material de a putea fi prelucrat prin diverse

operaii mecanice, pn la obinerea produsului finit, cu un consum de energie ct mai mic,

n condiii de productivitate maxim.

Prelucrabilitatea este dependent de: proprietile fizice i tehnologice ale

materialului de prelucrat i de anumite caracteristici ale sculei achietoare (material,

geometrie, etc.).

Aceast caracteristic trebuie analizat att n faza de proiectare ct i de fabricare a

produsului.

n proiectare, n funcie de rolul funcional, se vor adopta pe ct posibil materialul

pieselor componente ale produsului cu o prelucrabilitate ct mai bun pentru toate operaiile

ce trebuie aplicate pn la obinerea elementelor finite.

n anumite cazuri, ns, cnd condiiile de funcionare sunt speciale i anume:

funcionarea n medii nocive, corozive sau la temperaturi ridicate, se impune utilizarea unor

materiale cu caracteristici fizico-chimice i mecanice speciale, n general, greu prelucrabile

prin achiere (de exemplu: oelurile inoxidabile, refractare, manganoase, aliate cu titan, etc.).

20


19/20

La proiectarea tehnologiei de prelucrare a pieselor, trebuie s se in seama de

prelucrabilitatea materialelor, deoarece aceasta influeneaz: consumul de manoper, de scule,

de energie, calitatea suprafeelor, productivitatea.

Pentru mbuntirea prelucrabilitii materialelor, se recomand anumite msuri:

- aplicarea unor tratamente primare (detensionare) sau intermediare (recoacerea, dup

ambutisare, spre exemplu);

- optimizarea regimurilor de achiere dup criterii multiple (precizie, cost, consum

energetic, formarea achiilor, etc.);

Prelucrabilitatea trebuie analizat i n funcie de (metoda de) tipul operaiei de

prelucrare: strunjire, frezare, gurire, etc., de natura prelucrrii: degroare, finisare.

n general, prelucrabilitatea se apreciaz folosindu-se o serie de indicatori:

- intensitatea uzurii sculei achietoare;

- valoarea vitezei de achiere corespunztoare unei anumite durabiliti a sculei;- volumul specific de achiere ndeprtat n unitatea de timp;

- rugozitatea suprafeei prelucrate;

- apsarea (fora) specific de achiere;

- unghiul de forfecare n timpul prelucrrii;

- forma achiei i uurina ndeprtrii din zona de lucru (mai ales la prelucrarea pe

strunguri automate, la gurire adnc, filetarea gurilor nestrpunse, etc.).

Unghiul de forfecare pentru ca lucrul mecanic de achiere s fie minim se calculeaz

cu relaia:,

224

++= (1.4.)

n care: este unghiul de degajare, iar este unghiul de frecare de-a lungul liniei de contact

dintre scul i achie (dependent de condiiile de lucru pentru diverse materiale i se

determin experimental).

Factorii ce influeneaz prelucrabilitatea materialelor sunt:

compoziia chimic;

procedeul de elaborare;

materialul i geometria sculei achietoare; regimul de achiere;

natura prelucrrii;

metode de prelucrare (achiere, deformare plastic, procedee

neconvenionale).

M1.U1.7. Rezumat

Procesul tehnologic de prelucrare este parte component a celui de fabricaie

i se realizeaz n cadrul unui sistem tehnologic; Structura procesului tehnologic (operaiile i fazele) este dependent de

21


20/20

planul de producie i respectiv de tipul de producie n care se ncadreaz;

n concordan cu planul i tipul de producie se adopt semifabricatul care

influeneaz n mod semnificativ performanele procesului tehnologic.

M1.U1.8. Test de evaluare a cunotinelor

1. Definii sistemul tehnologic de prelucrarea mecanic prin achiere;

2. Precizai diferena dintre procesul tehnologic de prelucrare i cel de fabricaie;

3. Ce se nelege prin operaie de prelucrare mecanic prin achiere ?

4. Definii faza de prelucrare mecanic prin achiere;

5. Care sunt tipurile de producie n funcie de volumul de piese prelucrate n

construcia de maini?

6. Prezentai particularitile tehnice i economice ale produciei de serie i individual.

7. Ce reprezint ritmul sau tactul de fabricaie i ce parametri l definesc ?

8. Precizai tipurile de semifabricate utilizate n construcia de maini.

9. Care sunt factorii care influeneaz alegerea semifabricatelor?

10. Definii noiunea de tehnologicitate a unui produs.

11. Precizai cele mai importante msuri de management tehnologic pentru

eficientizarea tehnologicitii semifabricatelor turnate, matriate i sudate.

12. Care sunt factorii care influeneaz prelucrabilitatea prin achiere a materialelor.

tehnologii de fabricare

Documents

Transcript of tehnologii de fabricare