Stabilirea rolulul functional

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.

Cunosterea rolului functional al piesei este prima etapa In proiectarea oricarui process

tehnologic de realizare a piesei respective. Rolul functional al piesei este dat de rolul functional al

fiecarei suprafete ce delimiteazaa piesa in spatiu, de aceea in primul rand se stabileste rolul

functional al fiecarei suprafete.

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

Cunoscand aceste elemente referitoare la tipurile de suprafete ce delimiteaza o piesa in

spatiu se poate stabili rolul functional al piesei fara a cunoaste ansamblul din care face parte piese

sau se poate proiecta o piesa care sa indeplineasca un anumit rol functional impus.

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.

Reprezentarea suprafetelor

S1S2

S3 S4S5 S6

S7

S8

S9

S10

S11

Tabelul 1

Nr.

Crt

Suprafata

Nr.

Forma

geometrica

a suprafetei

Dimens

de gabarit

Caracteristici Tipul si rolul

suprafetei

Procedee

Tehnnolo

posibile

de productie

Obs

Precizia

dimensionala

Preciz

de

forma

Precizia

de

pozitie

Rugozitat Duritatea

1 S1 Plana 18 - - - 6.3 150 HB Auxiliara T,D,A -

2 S2 Plana 18 - - - 6.3 150 HB Auxiliara T,D,A -

3 S3 Cilindrica 9x60 +0.2 - - 6.3 150 HB Asamblare A -

4 S4 Cilindrica 25x60 +0.013 - - 6.3 150 HB Functionala A -

5 S5 Cilindrica 4x6 - - - 6.3 150 HB Asamblare A -

6 S6 Cilindrica 37x60 - - - 6.3 150 HB Auxiliara T,D,A -

7 S7 Cilindrica R10x60 - - - 6.3 150 HB Auxiliara T,D,A -

8 S8 Plana 37.15 - - - 6.3 150 HB Auxiliara T,D,A -

9 S9 Cilindrica 27x60 +0.013 - - 6.3 150 HB Functionala A -

10 S10 Cilindrica 9x60 +0.2 - - 6.3 150 HB Asamblare A -

11 S11 Cilindrica 25x60 +0.013 - - 6.3 150 HB Functionala A -

Alegerea materialului optim pentru executia piesei

Alegerea materialului optim pentru o anumita piesa este o problema deosebil de complexa ce

trebuie rezolvata de proiectant.

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

Pentru alegera materialului optim pentru confectionarea piesei s-a utilizat o metoda deosebil de

eficienta, denumita metoda de analiza a valorilor optime, care presupune alegerea acelui material care

indeplineste cerintele minime de rezistenta si de durabilitate ale piesei in conditiile unui pret de cost

minim.Din aceste metode s-a intocmit tabelul 2 din care rezulta materialul optim pentru confectionarea

piesei.

In urma parcurgerii etapelor necesare alegerii materialului optim a rezultat pentru arboreal studiat

otelul OL 60 STAS 500/2-80, otel recomandat pentru confectionarea pieselor pentru mecanisme de

transmisie supuse unor solicitari ridicate (axe,arbori cotiti, pistoane, piulite) de asemenea pentru piese

cu presiune de contact ridicata cu roti dintate, suruburi melcate, pene, stifturi de ghidaj, bandaje.

In urma parcurgerii acestor etape necesare alegerii materialului optim, a rezultat pentru piesa

studiata

Fc200 STAS 568-82 care are =

10

1

*k

kk dt = 2.6

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

Stabilirea si analiza procedeelor tehnologice

posibile de realizare a piesei semifabricat

In general o piesa semifabricat poate fi obtinuta prin mai multe procedee tehnologice de

transformare a materialului, intr-o succesiune logica si treptata, piesa finite fiind obtinuta doar in urma

prelucrarilor prin aschiere. Pentru a putea alege procedeele tehnologice acceptabile de realizare a

piesei este necesara o analiza succinta a procedeelor tehnologice posibile care permit obtinerea

acesteia. Aceasta analiza se face luand in considerare: clasa din care face parte piesa, tehnologitatea

constructiei, greutatea si dimensiunile de gabarit, precum si tipul productiei.

In ceea ce priveste tehnologitatea constuctiei pieselor, pentru aprecierea ei trebuie luate in

considerare urmatoarele: unificarea diverselor elemente constructive ( filete, diametre de gauri, canale

de pana, canaluri, raze de racordare, etc.) precum si a preciziei geometrice si a gradului de netezime al

suprafetelor, rationalitatea schemelor tehnologice, concordanta formei constructive a piesei cu

particularitatile diferitelor metode si procedee tehnologice de fabricare, masa piesei si consumul de

meteriale necesare fabricarii acesteia.

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

Procedeele prin care se poate obtine piesa semifabricat sunt urmatoarele: - 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.

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)

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-unealta.

-evitarea pe cat posibil a gaurilor cu conturul incomplete pe toata lungimea lor, a celor cu axele

inclinate fata de suprafetele plane sau a celor care incep sau se termina pe suprafetele cilindrice

deoarece burghiul se va opri foarte repede sau se va rupe in timpul prelucrarii

-alegerea cat mai corecta a suprafetelor tehnologice care sa faca posibila prelucrarea anumitor

suprafet, sa permita iesirea sculelor din aschie si sa asigure o intrare si o iesire usoara a sculelor

folosite la prelucra

Deformare Plastica

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

Schema de turnare in forme Temporare

X X

Intocmirea desenului piesei brut turnate

Se face pe baza desenului piesei finite la care se adauga:

-adaosul de prelucrare Ap - este adaosul ce corespunde volumului de material ce trebuie

indepartat pentru suprafata respective deoarece prin turnare nu se poate obtine precizia dorita si

rugozitatea perscrisa;

-adaosurile tehnologice Ai - pe toate suprafetele a caror configuratie sau pozitie nu poate fi

obtinuta direct prin turnare;

-adaosurile de inclinare A - care faciliteaza scoaterea modelului din forma (demularea) si a

piesei din forma (dezbaterea).

-alegerea planului de separatie;

-calculul si constructia retelelor de turnare.

Pentru a putea executa cochila trebuie plecat de la desenul piesei brut turnate.Mai intai trebuie

stabilit planul de separatatie al piesei. Suprafata de separatie este suprafata care separa cochila in 2 sau

mai multe parti. Stabilirea planului de seaparatie depinde de complexitatea piesei ce urmeaza a se

turna si de utilajul folosit pentru turnare

Semfabricatul Turnat

83,9

1

82,75

72,93

Adaos de Inclinare

Adaos de Prelucrare

Adaos 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. De asemenea la alegerea

modului de executie a pieselor un rol important il are marimea piesei.. 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 dup ace 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 Matritat

86

,45

85,32

73,43

Adaos de Inclinare

Adaos de Prelucrare

Adaos Tehnologic

Analiza tehnico economica

Pentru a determina daca metoda aleasa are eficienta maxima sau nu, se face analiza tehnico-

economica a 2 variante de executie: turnarea in forme temporare si matritarea.

Trasaturile ce se regasesc in principalii indicatori de eficienta sunt : costul, productivitatea,

fiabilitatea, protectia muncii, consumul de materiale si energie, protectia operatorului.

Se va utilize ca indicator de comparative cu character economic constul produselor.

C1

=F+nV [lei/lot] (1)

Unde C1

- costul unui lot de produse; F- cheltuielile fixe; V-cheltuielile variabile.

Stabilirea pretului semifabricatului turnat in forme permanente

Costuri fixe:

-matrita pentru turnarea modelului 6000 um

-materiale pentru executia modelului 330 um

-SDV-urile 250 um

In costuri variabile vor intra:

-Materialul turnat 90 um

-manopera 170 um

-regia 330 um

C t1 =6580 + 200x590= 124 580 um (2)

Stabilirea pretului semifabricatului obtinut prin Deformare Plastica

In costurile fixe sunt incluse:

-matrita de deformare 8000 um;

-SDV-urile 410 um

In costurile variabile vor intra;

-manopera matritat 190 um;

-manopera 200 um;

-regia 460 um.

C m1 = 8410 + 200x850= 178 410 um (3)

Pentru a determina numarul de bucati critic cr , se pune conditia:

C m1 = C t1 (4)

Unde C m1 - costul unui lot de produse matritate; C t1 -costul unui lot de produse turnate.

F t = cr V t = F m+ cr V m (5)

bucVV

FF

tm

mt 03.7590850

65808410=

=

(6)

Reprezentand gragic relatiile (2) si (3) se obtine diagrama din Figura 5 ce permite determinarea

procedeului tehnologic optim.

Procedeul optim de fabricatie pentru piesa este Turnarea in forme

temporare.

.

Grafic economic

n=200 buc Nr Buc / an

Costuri pentru

Fabricare

[u.m.]

178 410

124 580

Turnare in

forme temporare

Deformare

Plastica