INTRODUCERE

Necesitatea editării acestui îndrumar de proiectare a tehnologiilor de prelucrare prin aşchiere a apărut datorită înfiinţării în cadrul Universităţii Ovidius din Constanţa a Facultăţii de Inginerie Mecanică, care are ca specializări printre altele Utilaje şi Instalaţii Portuare şi Inginerie Economică în Domeniul Mecanic, la care planurile de învăţămînt prevăd şi activitatea de proiectare a tehnologiilor de prelucrare pentru care nu există bibliografia necesară.

Îndrumarul "Tehnologii şi sisteme de prelucrare" este adaptat programelor analitice a disciplinelor corespunzătoare, dar conţin şi informaţii suplimentare, necesare studenţilor care doresc să se pregătească în acest domeniu, la un nivel superior.

Conţinutul îndrumarului are două părţi distincte, una care se referă la tehnologiile de prelucrare abordate la nivelul producţiei de serie mică şi mijlocie pe maşini unelte universale şi o a doua parte care tratează problemele specifice ale tehnologiilor de prelucrare pe strungurile semiautomate.

Capitolele mai importante ale acestui îndrumar de proiectare se referă la: prezentarea datelor iniţiale necesare proiectării tehnologiilor de prelucrare; la modalităţile de obţinere a semifabricatelor; determinarea adaosurilor de prelucrare; la calculul regimurilor optime de aşchiere; la normarea tehnica; la modul de întocmire a documentaţiei tehnologice, la proiectarea camelor, întocmirea ciclogramei, etc.

Autorii consideră că lucrarea corespunde necesităţilor actuale ale studenţilor care urmează cursurile specializărilor menţionate anterior şi sunt conştienţi de faptul că aceasta trebuie reactualizată în funcţie de progresele cercetării şi practicii productive din domeniul prelucrărilor prin aşchiere şi de modificările din programa analitică.

Autorii

3

CUPRINS

Pag.

PARTEA ITEHNOLOGII DE PRELUCRARE PE MAŞINI UNELTE UNIVERSALE

1. IMPORTANŢA ŞI ROLUL TEHNOLOGIILOR ÎN ETAPA ACTUALĂ 72. ELEMENTE DE BAZĂ NECESARE PROIECTĂRII PROCESELOR TEHNOLOGICE 9

2.1 Proiectul de execuţie al produsului 92.2 Volumul de producţie

102.3 Desenul semifabricatului

11 2.4 Utilajele şi S.D.V. -urile disponibile 12

2.5 Gradul de calificare a cadrelor 13

2.6 Etapele de proiectare ale proceselor tehnologice 13

2.7 Stabilirea succesiunii operaţilor 14 3. STABILIREA TIPULUI DE PRODUCŢIE ŞI A LOTULUI OPTIM 174. DETERMINAREA MODULUI DE OBŢINERE A SEMIFABRICATELOR 21

4.1 Consideraţii generale 21

4.2 Semifabricate obţinute prin deformare plastică 21 4.3 Semifabricate turnate 23

4.4 Semifabricate sudate 24

4.5 Alegerea procedeului de obţinere a semifabricatului 265.DETERMINAREA ADAOSURILOR DE PRELUCRĂRE TOTALE ŞI INTERMEDIARE 29

5.1 Calculul adaosului de prelucrare 29

5.2 Calculul dimensiunilor intermediare 346. ORIENTAREA SI FIXARE A SEMIFABRICATELOR 42

6.1 Orientarea şi fixarea semifabricatelor pe maşinile unelte 42

4

6.2 Orientarea semifabricatelor în dispozitive 437. ALEGEREA MAŞINILOR-UNELTE 568. ALEGEREA SCULELOR AŞCHIETOARE 61

8.1 Alegerea materialelor pentru scule 61

8.2 Scule pentru strunjire 63

8.3 Scule pentru frezare 67

8.4 Scule pentru găurire 73 9. CALCULUL REGIMURILOR DE AŞCHIERE 77

9.1 Calculul regimurilor de aşchiere la strunjire 77

9.2 Calculul regimurilor de aşchiere la frezare 92

9.3 Calculul regimurilor de aşchiere la rectificare 98

9.4 Calculul regimurilor de aşchiere la filetare 102

9.5 Calculul regimurilor de aşchiere la burghiere 110

9.6 Calculul regimurilor de aşchiere la lărgire cu lărgitorul 114

9.7 Calculul regimului de aşchiere la alezare 11510. NORMAREA TEHNICĂ A OPERAŢIILOR DE PRELUCRARE MECANICĂ PRIN AŞCHIERE 120

10.1 Consideraţii teoretice 120

10.2 Structura normei tehnice de timp 121

10.3 Metode de determinare a normei tehnice de timp 122

10.4 Normarea tehnică la operaţia de strunjire 123

10.5 Normarea tehnică la operaţia de frezare 130

10.6 Normarea tehnică la operaţia de rectificare 133

5

CAP. 11. TRATAMENTE TERMICE APLICATE OŢELURILOR 136

11.1 Recoacerea pentru recristalizare 136

11.2 Recoacerea şi normalizarea 136

11.3 Tratamente termice pentru îmbunătăţirea prelucrabilităţii prin aşchierea oţelurilor

137CAP. 12 ÎNTOCMIREA DOCUMENTAŢIEI TEHNOLOGICE 142

PARTEA IITEHNOLOGII DE PRELUCRARE PE STRUNGURI SEMIAUTOMATE

CAP. 1. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCTRARE PE STRUNGUL SEMIAUTOMAT SARO – 25 149

1.1 Consideraţii teoretice 149CAP. 2. ETAPELE PROIECTĂRII TEHNOLOGICE DE PRELUCRARE PE STRUNGURILE AUTOMATE DE TIP SARO 152

2.1 Studiul desenului de execuţie şi tehnologicităţii piesei 152

2.2 Aleegrea semifabricatului 153

2.3 Calculul lungimii semifabricatului şi a cantităţii de semifabricate necesare

1562.4 Alegerea strungului automat monoax cu cap revolver

1582.5 Stabilirea succesiunii fazelor de prelucrare

1612.6. Alegerea sculelor şi portsculelor

1662.7. Determinarea regimului de aşchiere

167CAP. 3 PROIECTAREA REGLAJULUI ŞI A CAMELOR DE COMANDĂ 176

3.1 Calculul lungimilor curselor de lucru 176

3.2 Calculul numărului de rotaţii echivalente ale arborelui principal pentru fazele de lucru 177

6

3.3. Determinarea turaţiei optime 179

3.4. Calculul duratei ciclului de lucru şi determinarea diviziunilor necesare pentru mişcările auxiliare 183

3.5. Determinarea distanţei de închidere între capul revolver şi bucşa elastică de strângere 186

3.6. Stabilirea poziţiilor centrului rolei pe camă la începutul şi sfârşitul curselor de lucru şi calculul razelor camei 189

3.7. Determinarea numărului de grade pentru mişcările auxiliare sau neproductive

1913.8. Determinarea numărului de grade pentru cursele de lucru

1973.9. Completarea fişei de calcul şi a planului de operaţii

2003.10. Elaborarea desenelor de execuţie ale camelor

202

CAP. 5 BIBLIOGRAFIE 216

7

P A R T E A I

TEHNOLOGII DE PRELUCRARE PE

MAŞINI UNELTE UNIVERSALE

8

CAPITOLUL 1

Importanţa şi rolul tehnologiei în etapa actuală

Tehnologia ca ştiinţă, a cunoscut în decursul timpului o dezvoltare deosebită, ea stînd la baza tuturor activităţilor de producere a bunurilor de orice fel şi devenind preocuparea tuturor celor implicaţi în realizarea unui produs.

Evoluţia ascendentă cu un ritm deosebit de dezvoltare a ştiinţei tehnologice stă la baza dezvoltării economice actuale.

Principala caracteristică a tehnologiilor actuale de fabricaţie trebuie să fie capacitatea de adoptare rapidă la cerinţele pieţei, la progresele ştiinţei şi tehnicii, la protecţia mediului, adaptare care să permită sistemului de fabricaţie să evolueze în condiţii de eficientă economică.

Tehnologia avansată nu înseamnă numai maşini, oricît de precise şi complexe ar fi acestea, ci şi modul cum acestea sunt utilizate la capacităţile maxime prin tehnologiile proiectate de inginerii tehnologi.

Folosirea tehnologiilor avansate, induce mutaţii asupra: obiectului muncii şi a resurselor de energie; impune mijloace de producţie de mare precizie şi productivitate, rezultînd calitate şi eficienţă; solicită cadre înalt calificate; permite raţionalizări în consumurile de materiale, energie şi manoperă.

O importanţă deosebită o are modul cum este conceput sistemul tehnologic. Nimeni nu mai produce astăzi doar de dragul producţiei, ci urmăreşte să realizeze beneficii, care sunt proporţionale cu modul de soluţionare a problemelor tehnologice.

Inginerii tehnologi sunt primii chemaţi să realizeze, prin cercetare, proiectare, producţie şi prin exploatarea raţională de bunuri materiale, cu tehnologii create de ei, produse în care să se regăsească utilul, frumosul, durabilul şi eficientul.

A face inginerie tehnologică, înseamnă ca la fiecare reper ce se naşte pe planşeta proiectantului, să fie înmagazinată gîndirea despre cum va fi realizat acesta, în condiţiile de maximă eficienţă şi cu cele mai înalte performanţe.

9

Pentru a se putea satisface cerinţele menţionate, la baza elaborării proceselor tehnologice de prelucrare mecanică trebuie să stea următoarele criterii: criteriul tehnic, economic şi social.

Criteriul tehnic presupune luarea tuturor măsurilor în vederea realizării produsului (semifabricat, piesa, ansamblu), corespunzător condiţiilor tehnice, impuse prin documentaţia tehnică şi tehnologică.

Potrivit acestui criteriu, procesul tehnologic trebuie să asigure realizarea tuturor condiţiilor privind precizia dimensională, de formă, de poziţie reciprocă şi de calitate a suprafeţelor, cu respectarea indicaţiilor de fiabilitate, astfel încît să se creeze garanţia utilizării produsului în limite normale.

Criteriul economic impune realizarea procesului tehnologic în condiţii de eficienţă maximă. Potrivit acestuia, execuţia oricărui produs trebuie să se realizeze cu un consum minim de muncă, energie, materiale, adică cu un cost minim.

Realizarea condiţiilor tehnice prescrise, în condiţii de economicitate maximă, presupune analiza mai multor variante de procese tehnologice, care, luate în parte trebuie să asigure respectarea tuturor condiţiilor tehnice impuse şi efectuarea unor calcule economice pentru stabilirea variantei optime.

Criteriul social impune proiectarea proceselor tehnologice astfel încît să se asigure condiţii cît mai bune de muncă. In acest scop, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie luate măsuri pentru introducerea mecanizării şi automatizării operaţiilor, care să elibereze omul de prestarea unor munci grele şi obositoare. Aceste masuri trebuie să se găsească însă într-o strînsă interdependenţă cu celelalte două criterii astfel încît, în final să rezulte un proces tehnologic care să asigure realizarea unor produse de calitate, cu costuri cît mai reduse şi în condiţii de solicitare minimă a muncitorului.

10

CAPITOLUL 2

Elemente de bază necesare proiectării proceselor tehnologice de prelucrare prin aşchiere

În vederea proiectării proceselor tehnologice de prelucrare mecanică sau de asamblare sunt necesare următoarele date iniţiale: proiectul de execuţie al produsului; volumul de producţie; desenul semifabricatului; utilajul şi SDV-urile disponibile; gradul de calificare a cadrelor.

2.1. Proiectul de execuţie al produsului.

Proiectul de execuţie al produsului reprezintă primele documente de care are nevoie tehnologul, pentru elaborarea procesului tehnologic de prelucrare. Acesta este realizat de proiectantul produsului şi conţine următoarele documente: borderoul de desene; desenul de ansamblu; desenele subansamblurilor; memoriul justificativ cu recomandările tehnice; desenele de execuţie ale pieselor componente.

Borderoul de desene cuprinde enumerarea desenelor pieselor care fac parte din proiect. Acesta serveşte la identificarea desenelor şi orientarea tehnologului asupra volumului şi conţinutului proiectului.

Desenul de ansamblu, precum şi desenele subansamblurilor, vederile şi nile necesare pentru descrierea cît mai amănunţită a poziţiei relative a tuturor pieselor componente. In aceste desene se trec cotele de gabarit, cotele elementelor de legătură cu alte ansambluri, precum şi cotele funcţionale.

Memoriul justificativ conţine calculele efectuate de proiectant în vederea justificării soluţiilor adoptate şi anume: calcule de rezistenţă, cele hidrodinamice, termice cinematice, etc. De asemenea, memoriul conţine date asupra caracteristicilor funcţionale, calităţilor şi performanţelor produsului etc.

Recomandările tehnologice cuprind date privind particularităţile de execuţie, de verificare sau de încercare a unor piese mai importante.

Caietul de sarcini conţine condiţiile de omologare şi recepţie a produsului.

11

Desenele de execuţie a pieselor componente trebuie să conţină toate datele necesare proiectării proceselor tehnologice de fabricaţie a pieselor şi anume: numărul de vederi şi secţiuni necesare reprezentării clare a construcţiei piesei, cu înţelegerea tuturor detaliilor de forma, precum şi cotele, toleranţele acestora şi condiţiile tehnice privind precizia formei şi poziţia reciprocă a suprafeţelor; prescripţiile de rugozitate pentru toate suprafeţele; indicaţii privind calitatea materialului şi uneori a metodei de obţinere a semifabricatului; unele indicaţii tehnologice speciale privind prelucrarea mecanică a piesei, asamblarea, tratamente termice intermediare, duritatea piesei, condiţiile de control final etc.

Desenele de execuţie incomplete sau cu date eronate pot conduce la proiectarea necorespunzătoare a proceselor tehnologice şi la apariţia rebuturilor. De aceea, înainte de a se efectua proiectarea procesului tehnologic se impune, studierea amănunţită a desenului de execuţie, şi dacă este cazul, de comun acord cu proiectantul produsului se vor face corecturile necesare.

Tehnologul trebuie să recomande proiectantului produsului, unificarea dimensiunilor sau a formelor geometrice a pieselor, cu scopul de a realiza piese cît mai raţionale din punct de vedere tehnologic, precum şi alte modificări necesare creşterii tehnologicităţii piesei. Se impune ca în afara desenului de execuţie a piesei, sa se studieze şi desenul de ansamblu sau subansamblu, din componenta căruia face parte piesa respectiva, în scopul înţelegerii rolului funcţional al piesei, importantei şi realizării corelaţiei dintre condiţiile de exploatare şi condiţiile tehnice prescrise piesei.

2.2. Volumul de producţie.

Procesul tehnologic depinde intr-o măsura hotărîtoare de volumul de producţie. Cunoaşterea volumului de producţie, adică a numărului de piese de acelaşi tip ce urmează sa realizeze într-o anumita perioada de timp, da posibilitatea încadrării programului de producţie într-unul din cele trei tipuri de producţie şi anume: individuala, de serie şi de masă. În funcţie de programul de producţie, deci de tipul producţiei, procesul tehnologic se proiectează pentru a se realiza pe maşini-unelte cu destinaţie generală (universale) sau pe maşini-unelte cu destinaţie determinată-specializate, sau speciale, care asigură o productivitate a muncii ridicata. De asemenea,

12

alegerea sau proiectarea SDV-urilor, este influenţată de volumul producţiei, folosindu-se după caz cele universale şi standardizate, respectiv cele specializate sau speciale, cu grade diferite de complexitate, şi cu costuri diferite. Alegerea metodelor şi procedeelor de realizare a semifabricatelor şi de prelucrare a acestora, precum si metodele de organizare a producţiei (fără flux sau în flux) este de asemenea influenţată de volumul producţiei. Aceasta determină totodată şi tipul procesului tehnologic de prelucrare (individual sau de grup). Trebuie avut în vedere faptul că maşinile-unelte cu comandă numerică, caracterizate printr-o mare flexibilitate, se pot adapta uşor la schimbările frecvente de produse, specifice producţiei de serie mică şi mijlocie. In concluzie, începînd cu elaborarea semifabricatului şi sfîrşind cu ultima operaţie, procesul tehnologic de prelucrare este condiţionat de volumul de producţie, respectiv de tipul producţiei în care se fabrică produsul.

2.3. Desenul semifabricatului.

Desenul semifabricatului (la piesele turnate, forjate etc.) este un element ajutător de mare importanţă pentru proiectarea procesului tehnologic de prelucrare mecanic a piesei.

Din desenul semifabricatului rezultă o serie de date necesare proiectării procesului tehnologic de prelucrare şi anume: mărimea adaosurilor de prelucrare, locul bavurilor, planurile de separaţie, conicitatea etc.; date în vederea alegerii corecte a bazelor de orientare si fixare a semifabricatului în dispozitivele de prelucrare, precum şi în legătura cu stabilirea primei operaţii tehnologice etc.

Procesul tehnologic de prelucrare diferă în funcţie de modul de obţinere a semifabricatului. Astfel, în cazul prelucrării unei piese din bară laminată sau din semifabricat forjat liber, este necesar uneori să se efectueze un număr mai mare de, operaţii, faze sau treceri decît la prelucrarea unui semifabricat matriţat sau turnat de precizie. Tendinţa este ca în funcţie de tipul producţiei, să se realizeze semifabricate cît mai apropiate de forma piesei finite, prin aceasta obţinîndu-se economii de manoperă, energie si materiale.

Diversitatea mare procedeelor de elaborare a semifabricatelor, posibilitatea combinării acestora şi utilizarea lor diferită în funcţie de tipul producţiei, precizia de execuţie, specificul formei şi dimensiunile

13

semifabricatului, precum şi de natura materialului acestuia, fac ca alegerea corectă a procedeului de obţinere a semifabricatului să devină o problema tehnico-economica complexă.

Rezolvarea acesteia necesită examinarea de ansamblu a procesului de fabricare a piesei, incluzînd atît obţinerea semifabricatului, cît şi prelucrarea lui.

Costul unui semifabricat creşte, cu cît gradul de apropiere a lui de piesa finită este mai mare. Semifabricatele care au un grad mai mic de apropiere faţă de piesa finită, au un cost mai redus, însă prelucrarea lor pentru obţinerea pieselor finite necesita cheltuieli mult mai mari.

2.4. Utilajele şi SDV-urile disponibile.

La elaborarea proceselor tehnologice de prelucrare a pieselor, este necesar să se ţină seama de dotarea şi posibilităţile de dotare ale întreprinderii cu utilaje.

Din punct de vedere al utilajelor se deosebesc două situaţii distincte şi anume:

proiectarea tehnologiilor în cazul unei întreprinderi noi; proiectarea tehnologiilor în cazul unei întreprinderi existente.

În primul caz, se impune, ca pe baza analizei tehnico-economice să se doteze întreprinderea cu utilaje tehnologice cît mai moderne, avînd performantele de precizie şi productivitatea corespunzătoare realizării condiţiilor tehnice specifice produsului pentru care se proiectează tehnologia.

În cel de-al doilea caz, o influenţă hotărîtoare asupra conţinutului procesului tehnologic o are utilajul existent. Atunci cînd condiţiile tehnice şi volumul de producţie nu pot fi realizate cu utilajul existent, pe baza calculelor tehnico-economice se poate justifica necesitatea procurării utilajelor noi sau modernizarea celor existente.

Proiectantul procesului tehnologic trebuie să cunoască toate datele referitoare la: posibilităţile tehnologice, precizia şi rigiditatea lor, gradul de uzură existent etc.

În afara datelor referitoare la maşinile-unelte, proiectantul trebuie să aibă informaţii asupra tipului, construcţiei şi performanţelor sculelor aşchietoare, dispozitivelor de prindere a semifabricatelor (universale,

14

modulare, speciale), dispozitivelor de prindere a sculelor aşchietoare, mijloacelor de control existente sau care pot fi procurate sau executate.

Utilizarea raţională a utilajelor şi SDV-urilor existente, reduce cheltuielile şi durata pentru pregătirea fabricării unui produs, precum şi costul final al produsului realizat.

2.5. Gradul de calificare a cadrelor.

Nivelul pregătirii profesionale a cadrelor exercită o influenţă importantă asupra gradului de complexitate a operaţiilor tehnologice. Cu cît nivelul pregătirii profesionale a cadrelor este mai scăzut, cu atît procesul tehnologic trebuie să fie mai diferenţiat, operaţiile mai simple şi documentaţia tehnologică mai completă.

Dacă nivelul pregătirii profesionale a cadrelor este mai ridicat, procesul tehnologic poate să fie mai concentrat, operaţiile mai complexe şi documentaţia tehnologică mai simpla, aşa cum este cazul producţiei de serie mică şi de unicate. De asemenea, există o legătură directă între gradul de calificare a cadrelor şi utilajul tehnologic. Cu cît utilajul tehnologic este mai automatizat, cu atît gradul de calificare al muncitorilor care-l deservesc poate fi mai redus. Se impune în schimb folosirea unor reglori de înaltă calificare.

2.6. Etapele de proiectare a proceselor tehnologice

Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare a pieselor se face după ce în prealabil s-a studiat documentaţia tehnică a produsului care urmează a fi fabricat şi s-au analizat atent condiţiile de precizie şi de exploatare.

Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanica se face în următoarea succesiune:

- stabilirea tipului producţiei (prin antecalcul);- alegerea semifabricatului (metoda si procedeul de obţinere);- determinarea naturii prelucrării şi stabilirea preliminară a

succesiunii lor;- analiza posibilităţilor de efectuare a operaţiilor pe considerente

tehnico-economice şi stabilirea succesiunii acestora;

15

- stabilirea schemelor de orientare şi fixare şi determinarea erorilor de orientare şi fixare;

- stabilirea echipamentului necesar executării fiecărei operaţii (maşini-unelte, dispozitive, scule aşchietoare, verificatoare);

- determinarea adaosurilor de prelucrare şi a dimensiunilor intermediare;

- determinarea regiunilor de aşchiere;- efectuarea normării tehnice;- stabilirea metodelor de reglare a sculelor aşchietoare în vederea

obţinerii preciziei prescrise;- rezolvarea problemelor privind organizarea producţiei (stabilirea

coeficienţilor de încărcare a utilajelor etc.);- întocmirea documentaţiei tehnologice (fişa tehnologică, planul de

operaţii etc.);- proiectarea SDV-urilor nestandardizate sau tipizate.Succesiunea etapelor de proiectare a proceselor tehnologice are un

caracter general, putînd fi utilizată la proiectarea proceselor tehnologice indiferent de tipul producţiei. Dacă volumul producţiei este mic (producţia individuală şi de serie mică) nu este necesarş parcurgerea tuturor etapelor indicate în metodologia de elaborare a proceselor tehnologice.

2.7. Stabilirea succesiunii operaţiilor de prelucrare

O etapă deosebit de importantă la proiectarea procesului tehnologic de prelucrăre o constituie stabilirea structurii acestuia, adică a determinării numărului, conţinutului şi succesiunii operaţiilor.

Pentru obţinerea piesei finite există mai multe variante de proces tehnologic, din punct de vedere al succesiunii operaţiilor, care asigură fiecare în parte toate condiţiile tehnice impuse piesei.

Dacă, în mod arbitrar, se consideră că un proces tehnologic este alcătuit din n operaţii, pot fi realizate în orice succesiune, numărul variantelor tehnologice posibile este n! În realitate numărul variantelor tehnologice posibile de aplicat este mult mai mic, deoarece nu toate succesiunile operaţiilor de prelucrare asigură realizarea cerinţelor tehnice şi economice. Reducerea acestei diversităţi a proceselor tehnologice este posibilă însă prin optimizarea

16

succesiunii operaţiilor. Pentru stabilirea succesiunii optime a operaţiilor este necesar însă să se respecte o serie de condiţii tehnologice, care din punct de vedere matematic sunt echivalente cu restricţii şi anume :

- în primele operaţii ale procesului tehnologic să se prelucreze suprafeţele ce vor servi ulterior ca baze tehnologice la prelucrarea celorlalte suprafeţe ale piesei, urmărindu-se suprapunerea bazelor tehnologice (BT) cu bazele de cotare (BC) :

- numărul de schimburi al bazelor tehnologice să fie minim: (nBT = min)

- operaţiile de degroşare în cursul cărora se înlătură cea mai mare parte a adaosului de prelucrare, să se efectueze la începutul procesului tehnologic

- descoperirea defectelor ascunse ale semifabricatelor în prima sau în primele operaţii ;

- suprafeţele care au precizia cea mai ridicată şi rugozitatea minimă să se prelucreze ultimele, pentru a se evita deteriorarea suprafeţelor prelucrate foarte fin

- prelucrarea, în ultimele operaţii ale procesului tehnologic, a suprafeţelor care reduc rigiditatea piese ;

- suprafeţele pentru care se impun condiţii severe privind precizia poziţiei reciproce (concentricitate, paralelism, perpendicularitate etc. ), să se prelucreze într-o singură aşezare a piesei pe maşina-unealtă ;

- stabilirea corectă a tratamentelor termice pe parcursul procesului de prelucrare ;

- succesiunea operaţiilor trebuie să fie astfel stabilită încît să menţină, pe cît posibil, aceleaşi baze tehnologice la majoritatea operaţiilor de prelucrare.

Executarea piesei cu schimbarea continuă a bazelor de orientare este, în cele mai multe cazuri, un indiciu al imperfecţiunii procesului tehnologic, deoarece prin aceasta se poate introduce erori de orientare care vor influenţa precizia de prelucrare.

Ţinînd seama de recomandările menţionate, succesiunea operaţiilor de prelucrare a unei piese este, în general, următoarea :

- prelucrarea suprafeţelor care devin baze tehnologice şi de măsurare pentru operaţiile următoare ;

- prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale - prelucrarea de degroşare a suprafeţelor secundare ;

17

- prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale ;- prelucrarea de finisare a suprafeţelor secundare ;- tratamentele termice, dacă acestea sunt indicate pe desenul de

execuţie al piesei ;- executarea operaţiilor de netezire a suprafeţelor principale .În practică, există cazuri cînd se reunesc două sau mai multe

prelucrări diferite într-o singură operaţie ; de exemplu, degroşarea şi finisarea se executa într-o singură operaţie la prelucrarea pieselor din bară pe strunguri automate.

18

CAPITOLUL 3

Stabilirea tipului de producţie şi a lotului optim de piese

In industria constructoare de maşini, tipul producţiei este determinat de un ansamblu de factori interdependenţi care caracterizează producţia la un moment dat, dintre care cei mai importanţi sunt: complexitatea fabricaţiei stabilitatea în timp a fabricaţiei, volumul producţiei, nivelul şi formele specializării producţiei etc.

Caracterizarea detaliată a tipurilor de procese de producţie din industria constructoare de maşini, este redată în tabelul 3.1.[7]

Pentru determinarea tipului de producţie la un reper “ij”, se calculează mai întîi ritmul mediu planificat rj cu relaţia:

(3.1)

în care: Fn este modulul nominal de timp planificat a fi utilizat în scop productiv si Nj -programul anual de producţie.

Fondul nominal de timp se determină cu relaţia:Fn = zi ks h [ore], (3.2)

în care: zi reprezintă numărul de zile lucrate, în perioada considerată (de exemplu un an), ks – numărul de schimburi pe zi; h – numărul de ore lucrate într-un schimb.

Deoarece caracterul producţiei depinde de stabilitatea în timp a fabricaţiei se calculează coeficientul sistemului de fabricaţie pentru fiecare operaţie “i” şi reper “ij”, cu relaţia:

(3.3)

în care: ti j este timpul consumat la operaţia “i” şi reperul “j”, în minute.

19

În funcţie de valorile pe care le ia indicele Kij , operaţiile de prelucrăre pot fi încadrate în următoarele tipuri de producţie:

pentru Kij< 1, producţie de masă; pentru 1Kij< 10, producţie de serie mare; pentru 10Kij< 20, producţie de serie mijlocie; pentru Kijj20, producţie de serie mică.

20

Tipul de producţie în care se încadrează fabricaţia reperului în ansamblu este dat de operaţiile care cumulează ponderea cea mai mare la un anumit tip de producţie. De exemplu, dacă din cele “n” operaţii care alcătuiesc un proces tehnologic de prelucrări mecanice, 60% reprezintă serie mare, 30% producţie de masă şi 10% serie mijlocie, fabricaţia reperului respectiv trebuie încadrata în sistemul producţiei de serie mare. Existenţa unor operaţii care deţin o pondere însemnată în sistemul producţiei de masă (30%), arată o tendinţă de perfecţionare a procesului tehnologic si indică necesitatea acţionarii în acest sens. Pe de altă parte, existenta unor operaţii care se desfăşoară în limitele producţiei de serie mijlocie (10%) indică deficiente privind gradul scăzut al concentrării prelucrărilor, fiind necesare masuri de îmbunătăţire în acest sens. În mod asemănător celor prezentate la nivel de reper, se poate determina tipul de producţie pe subansambluri, ansambluri si produse. Din cele prezentate anterior rezultă că determinarea tipului de producţie pe baza indicelui Kij se referă, în special, la constanta fabricaţiei în timp, pe o perioadă dată şi chiar de perspectiva, dar nu poate ţine seama si de alte elemente care definesc dinamica si flexibilitatea producţiei moderne.

O altă modalitate de determinare a tipului de producţie este utilizarea datelor din tabelul 3.2

Tabelul 3.2. Determinarea tipului de producţie

Caracterul producţieiPiesa

Grele [buc/an] Mijlocii [buc/an] Uşoare [buc/an]

Producţie individuală pînă la 5 pînă la 10 pînă la 100Producţie de serie mică 5 100 10 200 100 500Producţie de serie mijlocie 100 300 200 500 500 5000Producţie de serie mare 300 1000 500 5000 5000 50 000Producţie de masă peste 1000 peste 5000 peste 50 000

În cazul prelucrării pieselor în loturi de fabricare, lansate periodic în execuţie, se pune problema determinării mărimii lotului de piese, astfel încît cheltuielile totale de producţie raportate la unitatea de produs, să fie minime. Lotul de fabricaţie astfel dimensionat se numeşte lotul optim de piese. Calculînd cheltuielile totale de producţie pe unitatea de produs, se determină mărimea lotului optim de piese ca fiind:

21

,(3.4)

unde xopt este numărul de piese din lotul optim, buc; Bp – cheltuielile totale corespunzătoare timpului de pregătire - încheiere consumat pentru întreg lotul de piese lansat în fabricaţie, lei; Pa-programul anual de fabricaţie ,buc; c-costul unei piese, pînă la intrarea sa în procesul de fabricare (costul materialului, al semifabricării, inclusiv regia aferenta operaţiilor de semifabricare), lei/buc; Cp – costul prelucrării unei piese (exclusiv cheltuielile de pregătire-încheiere),lei/buc; k-coeficientul ce defineşte cota parte din cheltuielile Cp care se constituie în mijloace circulante imobilizate; ε -coeficientul de pierderi suportate de economia naţională la un leu mijloace circulante imobilizate, pe perioada de timp necesară prelucrării lotului de fabricare.

22

CAPITOLUL 4

Determinarea modului de obţinere a semifabricatelor

4.1. Consideraţii generale

Prin alegerea corectă a unui semifabricat, necesar realizării unei piese, se înţelege: stabilirea formei şi a metodelor de obţinere a acestuia, a dimensiunilor, a adaosurilor de prelucrare, a toleranţelor şi a durităţii acestuia, astfel încît prelucrarea mecanică a piesei să se reducă la un număr minim de operaţii sau treceri, reducîndu-se astfel costul prelucrărilor si al piesei finale.

Natura şi forma semifabricatului se stabilesc în funcţie de următorii factori:

- forma, complexitatea şi dimensiunile piesei finale;- de procedeul tehnologic de obţinere a semifabricatului, ce se

pretează unui anumit material şi anumitor dimensiuni şi forme;- de materialul impus condiţiile piesei finale, referitoare la rigiditate,

rezistenta la uzura, oboseala, coroziune şi tratament termic (duritate);- precizia dimensională a suprafeţelor funcţionale, de calitatea

suprafeţelor prelucrate şi a celor neprelucrate;- de posibilitatea reducerii adaosului de prelucrare şi în final a

volumului prelucrărilor;- de numărul de semifabricate necesare si de frecvenţă necesarului

de semifabricate;- de necesitatea şi posibilitatea reparării pieselor şi de complexitatea

acestei operaţii.

4.2. Semifabricatele obţinute prin deformare plastică

Prin deformare plastică (la rece şi la cald) se obţin semifabricate laminate, trefilate, forjate liber şi în matriţă, ştanţate etc. Pentru ca un material să poată fi folosit la execuţia unor astfel de semifabricate trebuie să fie suficient de plastic, să aibă la temperatura de deformare o structura

23

monofazică. Se poate deforma plastic şi o structură bifazică, dacă cele două faze au caracteristici fizico-mecanice foarte apropiate sau dacă faza mai puţin plastică are o structură globulară (de exemplu, deformarea la cald a oţelului hipereutectoid cu cementită globulară).

Prezenţa la temperatura de deformare a unei faze lichide, eventual a unui eutectic, generează defecte la deformare (la oţeluri, prezenţa compuşilor FeS şi NiS).

Deformarea la cald la temperaturi prea ridicate, apropiate de linia solidus din diagrama de echilibru, la oţel, situate la mai puţin de 100-15000C sub linia solidus, poate genera, mai ales în cazul unei segregaţii mai accentuate, oxidarea intergranulară pe suprafeţele de separaţie între grăunţi, oxidarea în adîncime a metalului şi arderea acestuia.

4.2.1 Semifabricate laminate. Sunt de forme variate: bare, table, ţevi, profiluri etc., obţinute prin deformare la cald sau în final trase la rece (precizie mai ridicata). Au o utilizare largă, în special în construcţia instalaţiilor statice , recipientelor sub presiune , precum şi în realizarea unor piese în construcţia de maşini (arbori, bucşe etc.). Se execută după game de dimensiuni şi în limitele toleranţelor prevăzute în standarde, ceea ce impune restricţii corespunzătoare la alegerea lor.

4.2.2. Semifabricate forjate liber. Pot fi executate cu mase de sute de tone. Din considerente de tehnologicitate nu trebuie să aibă forme constructive rezultate din intersecţii de cilindrii, cilindrii cu prisme, proeminente si nervuri pe suprafeţele interioare greu de realizat la ciocane.

4.2.3. Semifabricate matriţate. Se pot executa piese pînă la 1...2t. Cerinţele de tehnologicitate impun o serie de restricţii. Matriţa trebuie să se umple cît mai uşor, iar piesa să se extragă fără dificultăţi şi fără a se deforma. Se recomanda forme constructive simple, simetrice faţă de suprafaţa de separaţie, de preferinţă plane, conicităţi egale, raze de racordare mari la trecerea de la o suprafaţă la alta, evitîndu-se schimbările bruşte secţiune, pereţii subţiri, proeminentele prea înalte care îngreuiază umplerea matriţei şi conduc la uzura ei rapidă. Odată cu creşterea vitezei de deformare (matriţare rapidă) se uşurează umplerea formei şi creşte precizia, astfel că pot fi realizate piese cu configuraţii mai complicate. Comparată cu forjarea, matriţarea permite obţinerea unor piese cu adaosuri de prelucrare

24

mai mici, cu structură fibroasă continuă în piesele finite, ceea ce este deosebit de important pentru piese mult solicitate (arbori cotiţi, biele etc.). Se asigură reducerea greutăţii semifabricatelor şi creşterea coeficientului de utilizare a metalului.

În cazul pieselor cu grad mare de complexitate, creşterea tehnologicităţii se poate realiza prin îmbinarea prin sudare a două (sau mai multe) piese matriţate.

4.2.4. Semifabricate ştanţate. Se obţin din table, benzi etc. prin tăiere, decupare, perforare etc., realizîndu-se semifabricate de forme simple. Cerinţele de tehnologicitate impun ca forma piesei să asigure un coeficient mare de utilizare a materialului laminat (tabla, banda etc.); şi la aceste semifabricate se poate asigura creşterea tehnologicităţii, a coeficientului de utilizare a materialului prin folosirea construcţiilor combinate sudate.

4.3. Semifabricate turnate

Se folosesc pentru obţinerea unor piese de forme complicate, într-o gamă foarte largă de dimensiuni, de greutăţi forte mari.

Pentru ca un aliaj să poată fi folosit la executarea unei piese turnate, el trebuie să fie suficient de fluid la temperatura de turnare, să umple bine forma după solidificare, să aibă o retasură concentrată în maselotă, un coeficient de contracţie mic, iar după solidificare să nu prezinte porozităţi şi alte defecte. Aliajele ce satisfac aceste cerinţe sunt în primul rînd aliajele care au un interval minim de solidificare. Din acest punct de vedere sunt de preferat aliajele ce prezintă transformare eutectică sau au o compoziţie apropiată de cea eutectică. Fiind formate din amestecuri a două faze, au plasticitate mai mică decît aliajele folosite pentru prelucrarea prin deformare la rece sau la cald.

Dacă se ia ca bază preţul de producţie al unei piese turnate din fontă cenuşie 1, preţul de producţie va fi: la fontă modificată 1,1; la fontă maleabilă 1,3; la oţelul carbon 1,8; la oţelul slab aliat 2,5; la metalele neferoase 3...6; la oţelul înalt aliat 6...8.

La proiectarea unei piese turnate trebuie urmărită realizarea unor construcţii cît mai simple şi compacte. In cazul materialelor sudabile, piesele complicate, de dimensiuni mari, pot fi realizate din mai multe elemente combinate prin sudare.

25

Formele constructive ale pieselor turnate trebuie să asigure realizarea următoarelor obiective:

1) obţinerea unor piese compacte, fără retasuri, prin reducerea la minimum a nodurilor termice, asigurarea umplerii liniştite a formelor fără modificări bruşte de secţiune şi viteza a metalului topit din maselotă;

2) reducerea la minimum a tensiunilor interne, folosirea formelor constructive adecvate, evitarea schimbărilor bruşte de secţiune, a crestăturilor constructive, asigurarea răcirii uniforme si contracţiei libere a pieselor turnate în forme;

3) simplificarea construcţiei modelelor, realizarea uşoară a formelor si a curăţirii fără dificultăţi a pieselor, soluţii dependente de metoda adoptată de obţinere a pieselor turnate. Destinaţia de serviciu a pieselor poate impune restricţii suplimentare. Astfel, suprafeţele importante ale semifabricatului ce urmează a fi prelucrate prin aşchiere să fie dispuse, în vederea asigurării compactităţii, în partea de jos a formei; în pereţii ce trebuie să fie etanşi se evita plasarea suporturilor pentru susţinerea miezurilor; grosimea prea mare a pieselor din fonta cenuşie si maleabila poate determina obţinerea unor structuri necorespunzătoare si scăderea rezistentei piesei. Pentru fiecare aliaj şi procedeu de turnare, în afara de principiile generale, trebuie să se ţină seama de cerinţele specifice. Astfel, turnarea centrifugală impune restricţii formei pieselor, în schimb cea cu modele uşor fuzibile permite obţinerea pieselor de forme complicate.

În tabelul 4.1. sunt prezentate recomandările pentru alegerea modului de obţinere a semifabricatelor

4.4. Semifabricate sudate

Semifabricatele sudate se folosesc pe o scară din ce în ce mai mare. Piesele de dimensiuni mari şi de forme complicate pot fi realizate de cele mai multe ori fără dificultăţi prin sudarea unor elemente componente, a căror formă şi dimensiuni satisfac cerinţele tehnologice de confecţionare a acestora. Elementele componente se pot confecţiona prin laminare, forjare, ştanţare sau turnare. Astfel de soluţii asigură economia de metal, reducerea greutăţii cu 20...40%, creşterea productivităţii şi reducerea costului, permit confecţionarea unor piese de dimensiuni mari, a căror fabricaţie prin turnare sau forjare ar fi anevoioasă, precum şi a unor piese de forme foarte complicate. Totodată, pot fi realizate îmbinări între oţeluri de calităţi

26

diferite, cu caracteristici fizico-mecanice deosebite, se pot realiza acoperiri superficiale cu materiale rezistente la coroziune, uzură, eroziune etc.

Sudarea se foloseşte nu numai la realizarea semifabricatului, ci şi ca operaţie intermediară a procesului tehnologic. În consecinţă, schemele tipice de desfăşurare a procesului tehnologic se pot clasifica în trei tipuri.

Tipul 1, se aplică pieselor executate din elemente componente neprelucrate mecanic, succesiunea operaţiilor fiind: montare, sudare, eventual tratament termic, prelucrare mecanica. O astfel de schemă se aplică pentru execuţia pieselor de mare precizie si a pieselor cu volum mare de sudare. Principalele avantaje constau în asigurarea preciziei dimensionale ridicate, a formei si poziţiei reciproce a suprafeţelor si eliminarea tensiunilor interne; dezavantajele - volum mare de lucru si ciclu de fabricaţie lung.

Tipul 2, se aplică pieselor ce se execută din elemente componente parţial prelucrate mecanic, succesiunea operaţiilor fiind: prelucrare mecanică parţială a elementelor componente, montare, sudare, eventual tratament termic, prelucrarea mecanica finală. O astfel de schemă a procesului tehnologic se aplică pentru execuţia pieselor de dimensiuni mari şi a pieselor de precizie.

Principalul avantaj în aplicarea unui astfel de proces tehnologic consta în descărcarea maşinilor-unelte de dimensiuni mari şi reducerea timpului necesar prelucrării mecanice, dezavantajul constînd în circulaţia complicata a piesei în secţiile de fabricaţie.

Tipul 3, se aplică pieselor ce se execută din elemente prelucrate mecanic complet în prealabil, succesiunea operaţiilor fiind: prelucrarea mecanică a elementelor componente, montare, sudare, eventual tratament termic, îndreptare. O astfel de schemă a procesului tehnologic se aplică pieselor de mică precizie, la care volumul lucrărilor de sudare este mic, sau în cazul pieselor foarte mari, la care prelucrarea după asamblarea prin sudare ar cere folosirea unor maşini-unelte de gabarit foarte mare. Avantajul aplicării unui astfel de procedeu tehnologic constă în micşorarea volumului de lucru la maşinile-unelte, iar dezavantajul în dificultatea asigurării preciziei piesei finite.

Principalele cerinţe speciale de tehnologicitate ce se impun realizării elementelor respective constau în reducerea volumului sudurilor prin reducerea numărului de elemente sudate, micşorarea volumului de metal depus, asigurarea transmiterii corecte a solicitărilor, evitarea solicitărilor la

27

încovoiere şi forfecare a îmbinării, evitarea sudurilor încrucişate, nesimetrice, aglomerării locale de metal, alegerea raţională a succesiunii operaţiilor de montare-sudare, reducerea tensiunilor şi deformaţiilor, evitarea deformării suprafeţelor prelucrate, accesibilitatea sudurilor, asigurarea calităţii acestora etc.

Concepţia constructivă a piesei trebuie să ţină seama şi de particularităţile metodei de sudare folosite .

4.5. Alegerea procedeului de elaborare a semifabricatului

Pentru a alege procedeul de elaborare a semifabricatului se pot folosi mai multe criterii dintre care cel mai important îl reprezintă comparararea coeficienţilor de utilizare a materialului si preturile de cost.

a) Pentru semifabricatul laminat1) Se calculează masa brută a semifabricatului ce revine unei piese,

M1 :

, ( 3.5)

unde:- este densitatea materialului semifabricatului;- lsf este lungimea semifabricatului necesar pentru o piesa;- d este diametrul semifabricatului.Diametrul şi lungimea semifabricatului se determină după

metodologia prezentată în capitolul 5.1.2.1) Se determină masa netă a piesei finite, M2, prin descompunerea

piesei în volume elementare;2) Se calculează, în procente, pierderile de material rezultate în urma

retezarii, în urma divizării barei şi la capătul ultimei piese necesare pentru fixare:

-pierderile de material la retezare:

(3.6)unde l1 este lăţimea cuţitului de retezat

28

Tabelul 4.1. Metode de obţinere a semifabricatelorMetoda de obţinere

Masa[t]

Grosimea minimă[mm]

Forma

Precizia STAS [1592-

74]

RugozitateRa [μm] Material Producţie

1 2 3 4 5 6 7 81. Turnarea

În amestec de formare-formare manuală nelimitată La fontă

3...5La oţel

5...8Neferoase

3...8

Complicată

Clasa V 80 ...20

Fontă, oţel, neferoase

Individuală, serie mică

- formare mecanică până la 10 Clasa

IV...III 20...5

Serie mică şi de masă

În forme coji de bachelită

până la 0,15

Oţel 3...5Aluminiu

1...1,5

Clasa III...II 10...2,5

Cu modele fuzibile

până la 0,15 5...8

Clasa II...I 10...2,5

Oţel, aliaje greu

prelucrabile

În cochilie 0,25 ...7 Clasa II...I 5...0,8 Fontă,

neferoase2. Deformare plastică la cald şi la rece

Laminarea - 3...4Simple

0,4...2,5 80...20

Oţeluri, neferoase

Individuală, de serie şi de masă

Forjare liberă Nelimitată 3...5 1,5...2,5 Până la 80

Matriţat la ciocane şi presă

Până la 0,4

2,5

Limitată de executarea

matriţei

0,4...2,5 80...20

De serie şi de masă

Calibrarea pieselor matriţate

Suprafaţa 2,5...80

cm20,05...0,1 6,3...2,5 Oţel, aliaje

specialeRefularea la rece

Diametrul 1...30 mm simple 0,1...0,25 6,3...1,6

- pierderile de material prin capătul de fixare:

(3.7)

- unde l2 reprezintă lungimea capătului de bară lăsat pentru fixare (se poate lua 50mm) şi L lungimea barei.

- pierderile de material rezultate în urma divizării:

(3.8)

- unde l3 este lungimea deşeului rezultat în urma divizării:l3=L - nlsf , unde n este numărul de piese ce poate fi realizat dintr-o

bară.

29

(3.9)

Pierderile totale procentuale vor fi :m=m1+m2+m3 .3) Norma de consum de material se poate calcula:

M=M1 (1+m/100) (3.10)4) Se calculează coeficientul de utilizare al materialului:

1 2 M M/ (3.11)

b) Pentru semifabricat matriţat sau turnat

1) Se calculează masa brută M% a semifabricatului descompunîndu-l în volume elementare folosind dimensiunile obţinute după calculul adaosurilor totale de prelucrare (cap.5.1.2.)

2) Piesa finită va avea aceeaşi masă M2 ;3) Se calculează coeficientul de utilizare a materialelor:

m= (3.12)

30

CAPITOLUL 5

Determinarea adaosurilor de prelucrare totale şi intermediare

5.1. Calculul adaosului de prelucrare

Determinarea valorii optime a adaosului de prelucrare are o deosebită importanţă tehnico-economică la elaborarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică a pieselor. Valoarea adaosurilor de prelucrare trebuie să fie astfel stabilită încît, în condiţii concrete de fabricaţie, să asigure obţinerea preciziei şi calităţii prescrise a pieselor, la un cost minim.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mari, se măreşte consumul de metal, sunt necesare faze şi operaţii suplimentare, se măreşte consumul de scule aşchietoare, cresc consumurile de energie electrică, etc. În consecinţă piesele finite se obţin la costuri mai ridicate.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mici, nu se pot îndepărta complet defectele de la prelucrările precedente.

5.1.1. Structura adaosului de prelucrare

Adaosul de prelucrare este stratul de material care se îndepărtează de pe o suprafaţă a piesei în scopul obţinerii suprafeţei finite.

Adaosul de prelucrare poate fi de două feluri:- total (Apt) - care este diferenţa dintre dimensiunile semifabricatului

şi a piesei finite şi este suma adaosurilor intermediare- intermediar ( Api ) – car se îndepărtează la executarea unei faze sau

operaţii.Adaosurile intermediare pot fi la rîndul lor, de degroşare sau de

finisare.Adaosul de degroşare cuprinde cea mai mare parte a adaosului total.

Prin îndepărtarea adaosului de degroşare, semifabricatul este adus la o formă foarte apropiată de piesa finită.

31

Adaosul de finisare este necesar realizării preciziei prescrise piesei prelucrate.

Adaosul de degroşare Ad dat de relaţia:Ad =ASTAS – af (5.1)

Din punct de vedere al modului de dispunere, adaosurile de prelucrare pot fi:

- simetrice, în cazul suprafeţelor interioare şi exterioare de revoluţie sau frontale, (fig. 5.1. a,b,)

- asimetrice, în cazul suprafeţelor plane ( fig. 5.1. c, d )

a b

c d

Fig. 5.1.

Pentru a se putea elimina toate erorile de prelucrare de la operaţiile precedente şi cea curentă, adaosul intermediar trebuie să aibă o valoare mai mare decît suma tuturor abaterilor acumulate, care reprezintă adaosul de prelucrare intermediar minim (A min. )

Valoarea adaosul de prelucrare intermediar minim pentru operaţia curentă,(Ac min. ) (fig. 5.2. ) este dat de relaţia :

Ac min.= (5.2.)

32

Fig.5.2.unde:

- Rzp – înălţimea medie a rugozităţii de la operaţia precedentă;- Sdp – adîncimea stratului superficial degradat la operaţia

precedentă şi care este format din: incluziuni, crusta dură, strat decarburat şi de oxizi (forjare) sau este ecruisat (aşchiere);

- s – este suma vectorială a erorilor spaţiale obţinute în operaţia precedentă;

- ac – sunt erorile de aşezare, datorate neuniformităţilor suprafeţelor de aşezare;

- oc – sunt erorile de orientare la fixarea pieselor pe maşină unealtă sau în dispozitiv;

- p – sunt erori plane obţinute la operaţia de prelucrare precedentă.

Înălţimea medie a rugozităţii (Rzp) pentru prima operaţie de prelucrare, este cea a semifabricatului, iar pentru următoarele operaţii, este cea din operaţia precedentă.

Pentru a reduce valoarea rugozităţii la semifabricatele forjate sau turnate, se vor folosi matriţe sau modele bine finisate şi amestecuri de formare cu granulaţie fină.

Adîncimea stratului superficial degradat (Sdp) din operaţia precedentă este format din: incluziuni de nisip sau crusta dură rezultată din turnare sau o sablare necorespunzătoare, dintr-un strat decarburat şi de oxizi, la piesele forjate.

Pentru a micşora uzura abrazivă a sculei aşchietoare, adîncimea de aşchiere trebuie să fie mai mare decît grosimea crustei dure.

La operaţiile de prelucrare mecanică, suprafaţa prelucrată prezintă un strat degradat datorită ecruisării, a arderii sau datorită microfisurilor. La operaţiile de finisare se va adopta un regim de aşchiere din care să rezulte

33

numai stratul ecruisat care are o duritate superioară restului materialului. Valorile uzuale ale stratului degradat sunt cuprinse între 0,5 - 4 mm.

Erorile spaţiale (s) se datoresc abaterilor de la poziţie ale suprafeţelor de prelucrat faţă de bazele tehnologice. În această categorie intră: necoaxialitatea suprafeţei exterioare (aleasă ca bază tehnologică) cu alezajul de prelucrat la piesele de tip bucşă, cilindri, discuri etc.; necoaxialitatea treptelor unui arbore faţă de fusurile alese ca baze tehnologice sau faţă de axa găurilor de centrare, neperpendicularitatea suprafeţelor plane frontale, faţă de axa suprafeţei cilindrice de orientare a semifabricatului, etc. Erorile spaţiale mai apar datorită deformării semifabricatelor forjate sau turnate, datorită tratamentului termic, precum şi datorită erorilor geometrice ale maşinilor unelte pe care se execută operaţiile de prelucrare.

Erorile de aşezare (ac) apar datorită faptului ca la instalarea semifabricatului în dispozitiv sau pe maşină unealtă, acesta nu ocupă o poziţie bine determinată şi invariabilă la toate semifabricatele din lot, faţă de scula aşchietoare. Cauza cea mai frecventă o constituie impurităţile de pe suprafeţele în contact.

Erori de orientare (oc) depind de sistemul de orientare al piesei în dispozitivul utilizat.

Abaterile spaţiale reprezintă vectori deoarece au o direcţie şi un sens cît şi o valoare numerică.

Adaosul de prelucrare intermediar minim nu are o valoare bine determinată, deoarece dimensiunile intermediare se realizează cu toleranţe corespunzătoare preciziei de prelucrare pentru cele două operaţii, curentă şi precedentă. Astfel, adaosul de prelucrare îndepărtat este cuprins între valoarea minimă Ac min. şi valoarea maximă Ac max.

Determinarea adaosurilor de prelucrare este strîns legată de calculul dimensiunilor intermediare şi ale dimensiunilor semifabricatului. Stabilirea valorilor adaosurilor de prelucrare, permit determinarea masei semifabricatului, a costurilor de materiale, a regimurilor de aşchiere şi a normelor de timp pentru operaţiile de prelucrare mecanică.

34

5.1.2. Metode de determinare a adaosurilor de prelucrare

a) Metoda experimental - statisticăPrin această metodă, adaosurile de prelucrare se stabilesc cu ajutorul

unor standarde, normative sau tabele alcătuite pe baza experienţei uzinelor sau institutelor de cercetare, precum şi pe baza unor date statistice. Folosirea acestei metode, scurtează timpul de proiectare tehnologică, însă nu prezintă garanţia că adaosurile stabilite în acest mod sunt minime pentru condiţiile concrete de prelucrare. Se utilizează în producţia individuală şi de serie mică

Metoda experimental–statistică de determinare a adaosurilor de prelucrare totale şi intermediare constă în următoarele :

a) din standardele menţionate, sau din tabele prezentate (Tab. 5.2.- 5.5) se iau adaosurile totale în funcţie de dimensiunile semifabricatului;

b) din tabelele normative (Tab. 5.6.÷ 5.9.) se determină adaosurile de finisare;

c) se calculează adaosul în vederea prelucrării de degroşare cu ajutorul relaţiei:

ad = aSTAS - Af sau Ad = ASTAS - Af ( 5.3 )în care :ad şi Ad reprezintă adaosul de prelucrare la degroşare la arbori şi respectiv la alezaje; aSTAS şi ASTAS reprezintă adaosul de prelucrare standardizat la arbori si alezaje: af şi Af reprezintă adaosul de finisare pentru arbori, respectiv alezaje.

d) se determină dimensiunile de execuţie a semifabricatului, în funcţie de dimensiunile piesei finite prescrise în desenul de execuţie şi de adaosurile şi abaterile limită standardizate

e) se întocmeşte desenul de execuţie al semifabricatului în funcţie de procedeul de obţinere al acestuia.

b) Metoda de calcul analitic Această metodă se bazează pe analiza factorilor care determină

mărimea adaosului şi stabilirea elementelor componente ale acestuia pentru condiţiile concrete de efectuare a diferitelor operaţii tehnologice. De asemenea permite evidenţierea posibilităţilor de reducere a consumurilor specifice de material şi a volumului de muncă, precum şi determinarea dimensiunilor intermediare optime la toate operaţiile, şi asigură un număr minim de operaţii şi faze.

35

În comparaţie cu valorile adaosurilor determinate experimental, calculul analitic poate conduce la economii de 10 - 15% din masa netă a piesei.

Metoda de calcul analitic se recomandă să fie utilizată în special în cazul producţiei de masă şi de serie mare şi mijlocie.

Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se efectuează numai după stabilirea succesiunii operaţiilor cu precizarea procedeului de obţinere a semifabricatului şi a sistemului de orientare şi fixare.

Analitic, adaosul de prelucrare minim se calculează cu relaţiile din tabelul 5.1.[1]

Valoarea maximă Ac max. precum şi cea nominală se poate calcula cu relaţiile:

2 Ac max = 2 Ac mîn + Tp + Tc [mm] (5.4) 2 Ac nom. = 2 Ac mîn + Tp [mm] (5.5)

în care Tp şi Tc sunt toleranţele obţinute la operaţia precedentă ,respectiv cea curentă.

Tabelul 5.1. Relaţii de calcul ale adaosurilor minime de prelucrareNr. Tipul prelucrării Relaţia de calcul

1Prelucrarea suprafeţelor cilindrice interioare şi exterioare

2Acmin =

2 Prelucrarea simultană a suprafeţelor plane

2Acmin = 2(Rzp +Sdp + p + s)

4 Prelucrarea unei suprafeţe plane Acmin = Rzp +Sdp+ + s

4 Prelucrarea între vîrfuri 2Acin = 2(Rzp +Sdp) +25 Alezarea, broşarea 2Acmin = 2(Rzp +Sdp)

6 Supernetezirea, honuirea, lepuirea 2Acin = 2Rzp

5.2. Calculul dimensiunilor intermediare

Dimensiunile intermediare sau interoperaţionale sunt dimensiunile pe care le capătă în mod succesiv suprafeţele piesei, la diferite faze şi operaţii de prelucrare prin aşchiere, începînd de la semifabricat pînă la piesa finită. Acestea sunt dimensiuni cu caracter tehnologic şi se înscriu în

36

documentaţia de fabricaţie, respectiv în planele de operaţii sau fişele tehnologice.

Pe baza dimensiunilor intermediare se proiectează dispozitivele pentru prelucrări pe maşinile unelte, verificatoarelor de tipul calibrelor, se stabilesc dimensiunile sculelor aşchietoare la operaţiile succesive de prelucrare a găurilor (burghie, lărgitoare, etc.). Dimensiunile calculate ale semifabricatelor, servesc la proiectarea matriţelor, modelelor pentru execuţia formelor de turnare.

Calculul dimensiunilor intermediare şi ale semifabricatului se face pe baza adaosurilor minime calculate, pornind de la dimensiunile piesei finale către dimensiunile semifabricatului, adică în sens invers desfăşurării procesului tehnologic, avînd la bază adaosurile intermediare minime calculate.

Dispunerea adaosurilor de prelucrare intermediare este diferită în funcţie de metoda de obţinere a dimensiunilor (metoda trecerilor de probă sau reglarea cu piese de probă )

Dimensiunile nominale pentru fiecare din fazele prelucrării unei suprafeţe, în cazul prelucrării prin treceri de probă, se iau astfel:

- pentru suprafeţele cilindrice exterioare, dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea maximă, cîmpul de toleranţă fiind dispus în minus faţă de dimensiunea nominală, astfel, executantul atinge la prelucrare mai întîi valoarea nominală a dimensiunii şi apoi urmează cîmpul de toleranţă, în acest fel reducîndu-se la minim apariţia rebutului irecuperabil.

- pentru suprafeţele cilindrice interioare, dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea minimă, dispunerea cîmpului de toleranţă fiind în plus faţă de dimensiunea nominală. Şi în acest caz, în timpul prelucrării, se atinge mai întîi dimensiunea nominală.

5.2.1. Calculul dimensiunilor intermediare pentru suprafeţe cilindrice exterioare.

Modul de dispunere a adaosurilor de prelucrare intermediare pentru suprafeţele cilindrice exterioare, cînd obţinerea dimensiunilor se face prin treceri de probă este indicat în fig.5. [7]

37

Fig. 5.3.

Dacă se consideră un proces tehnologic format dintr-o operaţie de strunjire 1 şi de rectificare 2 (sau strunjire de finisare), (fig.5.4.), dimensiunea intermediară rezultată după operaţia de strunjire este :

d1 max = ( dp + 2Ac min. 2 + T1 ) (5,6)sau:

d1 max = ( dp + 2Ap nom. 2 ) (5.7)unde: dp - este diametrul final al piesei prelucrate ;

T1 - este toleranţa piesei la operaţia 1Dimensiunea semifabricatului se determină cu relaţia:

ds nom = ( dp + 2Ac min. 1 + 2Acmin 2 + T1 + ai ) (5.8)Pentru o suprafaţă ce comportă “n” operaţii de prelucrare, relaţia

(5.8) devine: ds nom = [ ( dp + 2 Ac1 min + 2Ac2 min .. .+2Ac n min ) + (T1 + T2 + ..Tn-1 )+ ai]

(5.9)

5.2.2. Calculul dimensiunilor intermediare pentru suprafeţe cilindrice interioare

Pentru suprafeţele cilindrice interioare, calculul adaosurilor de prelucrare şi a dimensiunilor intermediare se face ca şi la suprafeţele cilindrice exterioare, respectînd sensul de calcul.

Modul de dispunere a adaosurilor de prelucrare intermediare pentru suprafeţele cilindrice interioare este reprezentat în fig. 4.4 [7]

38

Fig.5.4.

Pentru operaţia de strunjire 1 a suprafeţei interioare, dimensiunea intermediară se calculează cu relaţia :

D1 min = [ Dp - ( 2Ac min 2 + T1 )] [ mm ] (5.10)sau:

D1 min = ( Dp - 2Ac nom ) [ mm ] (5.11)Dimensiunea semifabricatului se determină cu relaţia :

Ds nom = [ Dp - ( 2Ac min 2 + 2Ac min 1 + T1 + As )] [ mm ] (5.12)Pentru o suprafaţă prevăzută cu “n” operaţii, relaţia de calcul a

dimensiunii semifabricatului este:

Ds nom = [Dp - 2( Ac1 min + Ac 2 min ...+ Ac n min ) + T1 + T2 ...+ Tn-1 + As] [mm]

În scopul reglementării în mod unitar a prescrierii adaosurilor de prelucrare totale, a abaterilor limită şi a dimensiunilor de execuţie ale semifabricatelor au fost elaborate următoarele standarde:- SR ISO 8062 – Piese turnate. Sistem de toleranţe şi adaosuri de prelucrare- STAS 7670 - 83 - pentru piese din oţel forjate în matriţe- STAS 2171 - 63 - pentru piese din oţel forjate liber- STAS 333 - 87 - pentru piese din oţel debitate din bare laminate la cald- STAS 1800 -87 - pentru piese din oţel debitate din bare trase la rece

În urma constatărilor şi a sistematizării datelor din practica uzinală şi în urma studiilor şi cercetărilor întreprinse de o serie de institute de cercetări în domeniul aşchierii, au fost întocmite tabele normative cu valori recomandate pentru adaosurile de prelucrare intermediare în vederea finisării suprafeţelor prin diferite procedee de prelucrare. De menţionat este faptul că pentru anumite procedee de prelucrare s-a recurs la standardizarea şi a adaosurilor intermediare, aşa cum este cazul rectificării suprafeţelor

39

cilindrice exterioare (STAS E 7095-82), cilindrice interioare (STAS E 7096-82 ) şi a rectificării suprafeţelor plane (STAS E 7097 -82).

Tabelul 5.2. Clase tipice de adaosuri de prelucrare precizate pentru piese brut turnate (SR ISO 8062)

Metoda

Clase de adaosuri de prelucrare precizate

Metale şi aliaje turnate

Oţe

l

Font

ă ce

nuşi

e

Font

ă cu

gr

afit

nodu

lar

Font

ă m

alea

bilă

Alia

je d

e cu

pru

Alia

je d

e zi

nc

Alia

je d

e m

etal

e uş

oare

Alia

je p

e ba

ză d

e ni

chel

Alia

je p

e ba

ză d

e co

balt

Formare în amestec clasic şi formare manuală

G până la K

F până la H

F până la H

F până la H

F până la H

F până la H

F până la H

G până la K

G până la K

Formare în amestec classic, formare mecanizată şi forme coji

F până la H

E până la G

E până la G

E până la G

E până la G

E până la G

E până la G

F până la H

F până la H

Formare mecanică permanentă (turnare garvitaţională şi la joasă presiune)

- D până la F

D până la V

D până la V

D până la V

D până la V

D până la V - -

Turnare sub presiune - - - - B până

la DB până

la DB până

la D - -

Formare de precizie E E E - E - E E E

NOTĂ – Prin acord între producător şi utilizatorul de piese turnate, prezentul Standard Internaţional se poate, de asemenea. Aplica unor procedee şi materiale care nu sunt prezentate în acest tabel.

40

Tabelul 5.3. Adaosuri de prelucrare precizate (SR ISO 8062)Cota cea mai

mare1)

mm

Adaosuri de prelucrare precizatemm

Clase de adaosuri de prelucrare precizate

peste

Până

la, ş

i

incl

usiv

A2) B2) C D E F G H J K

-406310016025040063010001600250040006300

4063100160250400630100016002500400063001000

0

0,10,10,20,30,30,40,50,60,70,80,91,01,1

0,10,20,30,40,50,70,80,91,01,11,31,41,5

0,20,30,40,50,70,91,11,21,41,61,82,02,2

0,30,30,50,81,01,31,51,82,02,22,52,83,0

0,40,40,71,11,41,82,22,52,83,23,54,04,5

0,50,51,01,52,02,53,03,54,04,55,05,56,0

0,50,71,42,22,83,54,05,05,56,07,08,09,0

0,71,02,03,04,05,06,07,08,09,0101112

1,01,42,84,05,57,09,0101113141617

1,42,04,06,08,01012141618202224

1) Dimensiunea cea mai mare a piesei turnate, după prelucarea finală.2) Clasele A şi B nu se utilizează decât în cazuri speciale, de exemplu în

producţia de serie, după un accord între client şi turnător, asupra tipululi de utilaj, a metodei de formare şi a modului de prelucarare corespunzător suprafeţelor de prindere şi/sau referinţă.

Tabelul 5.4. Adaosuri de prelucrare la retezarea şi strunjirea capetelorLăţimea tăieturii B, [mm]

Grosimea semifabricatului,

[mm]

La fierăstrău alternativ

La fierăstrău circular

Cu cuţitul pe strung Adaosul a

<2020 –3030 – 5050 – 6060 - 70

22222

---56

33457

22233

Observaţii; lo este lungimea piesei finite

41

Tabelul 5.5. Oţel rotund laminat la cald. Dimensiuni şi abateri limită. (STAS 333-87)Diametrul,

mm Abateri limită, mm Diametrul, mm Abateri limită, mm

1516171819202122232425

+0,3-0,6

505356

+0,5-1,2

60657075

+0,6-1,3

78808590

+0,6-1,5

262830323436384042444548

+0,3-0,9

95100110

+1,0-1,9

120130140150

+1,2-2,2

160170180200

+1,5-2,7

Tabelul 5.6. Adaosuri de prelucrare pentru strunjirea de finisare a suprafeţelor frontaleDiametrul

trepteiprelucrate, d, [mm]

Lungimea totală a piesei, [mm]<20 20 - 50 50 - 120 120 -260 260- 500

Adaosul de prelucrare Ap, [mm]<30

30 – 5050 – 120

120 – 260260 - 500

0,50,50,70,81,0

0,60,60,70,81,0

0,70,70,81,01,2

0,80,81,01,01,2

1,01,01,21,21,4

Tabelul 5.7. Adaosuri de prelucrare pentru strunjirea de finisare a arborilorDiametru Lungimea convenţională a suprafeţei strunjite,[mm]

42

Piesei, d, [mm]

< 100 100 - 250 250 - 500 500 - 800 Adaosul 2a pe diametru [mm]

<1011 – 1819 – 3031 – 5051 – 8081 – 120

0,80,90,91,01,11,1

0,90,91,01,01,11,2

1,01,01,11,11,21,2

-1,11,31,31,41,4

Tabel 5.8. Adaosuri de prelucrare pentru rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioareDiametrul

pieseifinite[mm]

Lungimea suprafeţei de rectificat [mm]<30 30 -50 50 -80 80 -120 120 -180

Adaosul de prelucrare pe diametru Ap, [mm]<10

10 – 1818 – 3030 – 5050 - 80

0,250,250,250,300,30

-0,250,250,250,30

-0,250,250,250,30

--

0,300,300,30

--

0,300,300,30

Tabel 5.9. Adaosuri de prelucrare pentru rectificarea suprafeţelor cilindrice interioareDiametrul

găuriifinite[mm]

Lungimea găurii de rectificat [mm]<30 30 -50 50 -80 80 -120 120 -180

Adaosul de prelucrare pe diametru Ap, [mm]<10

10 – 1818 – 3030 – 5050 - 80

0,250,250,300,300,35

0,250,250,300,300,35

-0,300,350,300,35

--

0,350,400,40

---

0,400,45

43