Specializarea: Tehnologia Construcțiilor de Mașini [303138]

UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE

Specializarea: Tehnologia Construcțiilor de Mașini

Optimizarea procesului tehnologic al reperului RING NOZZLE în cadrul Compa S.A. Proiectarea tehnologiei si a SDV-urilor aferente pentru reperul bridă.

Coordonator științific : Absolvent:

Ș.l.dr.[anonimizat]

2018

1. Prezentarea fabricii SC.Compa.SA

1.1 [anonimizat] a industriei romanești și-a câștigat renumele de-a [anonimizat], [anonimizat].

Constituită prin fuzionarea a doua întreprinderi: [anonimizat] a precursorilor îmbinând în mod armonios experienta înaintașilor cu noile progrese ale tehnologiei și managementului.

[anonimizat] a cărei dezvoltare se datorează și se suprapune cu dezvoltarea istorică a cetății Sibiului.

A [anonimizat] a cetății, ființând din sec. [anonimizat], care se dezvolta ulterior în atelier de caroserii și mai târziu în fabrica de arcuri și produse forjate.

Un moment de referință în dezvoltarea companiei îl constituie anul 1969 când prin unificarea celor două fabrici se naște o [anonimizat] (IPAS).

Odată cu anul 1970 ca urmare a contractării licenței “MAN” [anonimizat] a [anonimizat] a demarat o [anonimizat]: amortizoare, [anonimizat], [anonimizat], arcuri, devenind principalul furnizor de componente pentru industria românească de autovehicule.

Figura 1.1. [anonimizat]://compa.ro/despre-compa

În 1991 întreprinderea se transformă în societate comercială pe acțiuni cu denumirea de S.C. COMPA S.A.

COMPA împreună cu concernul german Krupp a reușit înființarea a doua societăți mixte KRUPP BILSTEIN COMPA (1996) – [anonimizat] (1998) [anonimizat].

Alte date de referință:

1999 COMPA S. A. SIBIU: se privatizează integral
2000 Se constituie o nouă persoană juridică COMPA IT (Spin – Off) – servicii IT
2001 [anonimizat]
2002 TRANSCAS (Spin – Off) – transport intern și internațional
2005 Se inaugurează Centrul de Formare Profesională Compa

1.2 Parteneri compa

Compa și-a [anonimizat]. [anonimizat], s-[anonimizat], [anonimizat], etc.

[anonimizat]:

[anonimizat] și onest

alinierea la dinamica clienților noștri

transferul de know-how și bune practici

disponibilitatea și alocarea de resurse pentru îmbunătățirea proceselor

Orientarea către clienții mari, auto și non-auto, ne-a permis realizarea de volume de serie mare, stabilitate și acces la tehnologiile de ultimă oră, pe de o parte și pe de altă parte, oferim soluții personalizate, tendința tot mai solicitată pe piață.

Prețuim și respectăm aportul clienților noștri la dezvoltarea parteneriatelor și depunem toate eforturile pentru a găsi soluții sustenabile și pe deplin adaptate nevoilor lor.

Figura 1.2. Parteneri ai SC COMPA SA – sursa http://compa.ro/parteneri

1.3 Analiza SWOT

Analiza SWOT este o metodă folosită în mediul de afaceri, pentru a ajuta la proiectarea unei viziuni de ansamblu asupra firmei. Ea funcționează ca o radiografie a firmei sau a ideii de afaceri și evaluează în același timp factorii de influență interni și externi ai unei organizații, precum și poziția acesteia pe piață sau în raport cu ceilalți competitori cu scopul de a pune în lumină punctele tari și slabe ale unei companii, în relație cu oportunitățile și amenințările existente la un moment dat pe piață.

1.4 Organigrama intreprinderii SC COMPA SA

Figura 1.3. Organigrama SC COMPA SA – sursa http://compa.ro/despre-compa

1.5 Certificate S.C. COMPA S.A.

Figura 1.4. Certificate SC COMPA SA – sursa http://compa.ro/despre-compa

2 Procese in cadrul intreprinderii

În cadrul întreprinderii S.C. COMPA S.A. au loc următoarele tipuri de procese:

procese tehnologice de semifabricare:

forjare:

forjare orizontală la cald

forjare verticală la cald

procese tehnologice de tratament termic

procese tehnologice de prelucrare mecanică:

strunjire

frezare, găurire, alezare, filetare

găurire adâncă

danturări pinioane

rectificare

debavurare

ascuțire filetelor

procese tehnologice de prelucrare neconvenționale

tăiere laser

electroeroziune

procese tehnologice de realizare a arcurilor

procese tehnologice de asamblare:

asamblări subansamble ale turbocompresorului

asamblări subansamble ale ștergătoarelor de parbriz

asamblări subansamble ale sistemului de direcție al autovehiculului

2.1 Procese tehnologice de semifabricare

Forjare

Urmând consecvent cerințele clienților săi, Compa Sibiu continua eforturile sale de a rămâne în prima linie a furnizorilor performanți din domeniul auto. Prin găsirea de soluții integrate, pornind de la semifabricate forjate, prelucrări de precizie, tratamente termice și de suprafață și până la montajul final, compania crește valoarea adăugată a produselor, consolidându-și astfel poziția ca furnizor de calibru în acest domeniu.

Forjare orizontală la cald

Procesul de forjare se execută pe forjă Hatebur Hotmatic AMP 50 XL Forță: 8000 kN.

Caracteristicile principale ale mașinii:

Diametrul maxim de forjare pentru repere standard rotunde: 100 mm

Diametru bară: 28 – 55 mm

Greutate piesă: 0.17 – 2.0 kg

Numar stații de forjare: 4

Curse /minut: 60 – 90

Forjare verticala la cald

Procesul de forjare se executa pe forja Schuller PA 360 F Forta: 21000 kN

Caracteristicile principale ale mașinii:

Diametrul maxim de forjare pentru repere standard rotunde: 100 mm

Diametru bară: max. 60 mm

Greutate piesă: max. 2.5 kg

Numar stații de forjare: 4

Curse /minut: 6-10

2.1.1 Procese tehnologice de tratament termic

Carburare, călire, normalizare – în atmosfera ENDO

Revenire, recoacere 100° C ÷ 700° C

Greutate bruta sarja: 250 kg

Dimensiuni maxime piesă: 900x600x450 mm

Procesele se desfasoară pe linie PEKAT:

4 cuptoare cu bazin integrat de ulei – temp. max. 900° C

2 cuptoare de revenire – temp. max. 700° C

2 masini de spălat

1 generator atmosferă de protectie tip ENDO

Carburare, călire – in atmosferă ENDO

Revenire, recoacere 100° C ÷ 700° C

Călire criogenica – temp. pana la -120° C

Greutate brută sarjă: 300 kg

Dimensiuni maxime piesă: 800x500x450 mm

Procesele se desfasoară pe linie TQ4-E

1 cuptor cu bazin integrat de ulei – temp. max. 900° C

2 cuptoare de revenire – temp. max. 700° C

1 masina de spălat

1 generator atmosferaăde protectie tip ENDO

1 cabinet criogenic – racire cu azot lichid

2.1.2 Procese tehnologice de prelucrare mecanică

Compa dispune de cele mai noi și moderne tehnologii de prelucrare prin așchiere, care constituie împreună o platformă tehnică cu peste 400 de utilaje CNC.

Strunjiri

Compa executa piese strunjite pe CNC cu 2 și 3 axe (cu diametru până la 150mm) și prindere în universal sau în dispozitive de fixare specifice.

Frezare, găurire, alezare, filetare

Compa dispune de centre de prelucrare CNC cu 3, 4 și 5 axe, cu prelucrare orizontală sau verticală. Astfel se pot realiza procese de frezare, găurire, alezare, filetare, prelucrări profile (utilaje Mazak, Spinner, Chiron, Okuma, DMG Gildemeister, Chiron ).

Precizia mașinilor și dotarea cu scule de ultima generație, adaptate special fiecărui tip de prelucrare, asigura un nivel de calitate ridicat pieselor uzinate. Astfel avem posibilitatea de a prelucra piese cu precizie de microni și rugozități sub Ra0,8. Pentru verificarea acestor piese utilizăm mașini de control 3D –tip Zeiss, singurele care pot verifica piesele cu toleranțe de microni.

Stabilitatea proceselor noastre asigura un nivel de capabilitate proces mai mare de 2 la omologarea proceselor (PPAP) și peste 1,67 în producția de serie.

2.1.3 Găurire adâncă

Lungimi de găurire 100-150 mm și diametre între 1,6-5,5mm (Mollart, Rene Clemont, TBT).

2.1.4 Danturări pinioane

De asemenea pe mașini speciale de danturat Gleason Pfauter se realizează și redanturarea pieselor după tratament termic, în vederea eliminării deformațiilor și realizarea de danturi precise.

2.1.5 Rectificările

Mașini de rectificat rotund (Tachella , Studer).

Mașini de rectificat frontal de finiție și superfiniție (Suprafina)

Nivelul de precizie dimensională la rectificare, este de ordinul micronilor, că de altfel și precizia de formă a pieselor (circularitate, cilindricitate, planeitate) iar în ceea ce privește rugozitatea, adaptând regimurile de așchiere și sculele specifice fiecărui tip de prelucrare, putem realiza piese cu valori sub Ra 0,1.

2.1.6 Debavurare

Debavurarea pieselor se realizează prin diverse procedee:

debavurare prin periere in celula robotizata (STEA)

debavurare in baie de ulei cu jet de ulei la presiune inaltă-operatie robotizată,

debavurare electrochimică- tip ECM.

2.1.7 Canelare / filetare

Compa dispune de utilaje pentru realizarea de piese cu caneluri și filete, prin deformare plastica la rece (rulare) pe masini Profirol.

Ascuțirea sculelor așchietoare

Întrucât Compa este specializată în prelucrări prin așchiere, dispune de un atelier specializat în ascuțirea sculelor așchietoare – pe mașini de reascuțit scule Walter, precum și aparatură optică specializată în verificarea și prereglarea sculelor.

2.2 Procese tehnologice de prelucrare neconventionale

2.2.1 Tăiere laser

Procesele de tăiere laser se execută pe:

Mazak NTX48 – putere rezonator 1500W

Mazak Space Gear 48 3D – putere rezonator 2000W

Mazak STX510 MK2 – putere rezonator 4000W,

Mazak STX510 – putere rezonator 2500W

Dimensiuni max. tabla: 1500-3000 mm
Grosimi max. tabla:

25 mm pentru table otel carbon

4 mm pentru table otel inox

2.2.2 Electroeroziune

Prelucrari cu fir:

lungimi de lucru pe axele x/y/z:500/350/426

posibilitatea de a tăia inclinat la 30 grade/100mm

toleranta la liniaritate : 4microni/lungimea de lucru

diametrul firului 0.25 mm (0.2…0.33mm)

2.3 Procese tehnologice de realizare a arcurilor

2.3.1 Arcuri infasurate la rece

Cu o experiență de aproape 100 de ani și cu expertiza confirmată în domeniul producției de arcuri înfășurate la rece, Compa asigura o gamă largă de arcuri de compresiune, arcuri de tracțiune și arcuri de torsiune, cu diametrul sârmei cuprins între 0.15 și 10 mm.

Procesul de producție implica tehnologii specifice, fiind utilizate mașini de înfășurat și rectificat specializate (Wafios; Bamatec, OMD). Operațiile de tratament termic, acoperiri metalice și vopsire care completează procesul se realizează pe linii specializate.

La cerere se execută și arcuri unicat după modelul sau documentația clientului.

2.4 Procese tehnologice de asamblare

2.4.1 Asamblări subansamble ale turbocompresorului

Se asamblează trei familii de subansamble: carter central, flanșa și flanșa insert pe standuri de montaj sau pe linii automate, unele din acestea fiind concepute în Compa. Montajul se face în condiții de acuratețe deosebită (max. 2,1 mg impurități/piesa) în incinte cu mediu controlat.

Montaj carter central: spălare, montaj componente, presaj și sudura cu plasmă, operații realizate pe standuri sau pe o linie semiautomata cu transportor cu banda și marcaj trasabilitate, dotate cu sisteme de control al parametrilor de proces si sisteme Poka-Yoke.
– Capacitatea liniilor de montaj: 1500 ÷1800 piese/zi

Montaj flanșa: se realizează pe o linie cu două posturi de lucru, executându-se operațiile de spălare, montaj componente, sudură cu plasmă în regim automat, ambalare.
– Capacitatea liniilor de montaj: 700 piese/zi.

Montaj flanșa insert: se realizează pe două linii semiautomate cu banda transportoare, executându-se operațiile de: spălare, marcaj, nituire, presare, sudură cu plasmă în regim automat, ambalare. Linia de montaj este prevăzută cu sisteme de control al parametrilor de proces (centrale automate de măsurare) iar izolarea pieselor neconforme se face automat. Trasabilitatea pieselor se realizează prin marcaje cu laser.– Capacitatea liniilor de montaj: 3600 piese/zi.

2.5 Asamblări subansamble ale ștergătorului de parbriz

Asamblare nedemontabilă lame și brațe ștergător prin operații de nituire sau sertizare a organelor de asamblare. Operațiile de asamblare se execută pe linii de montaj manuale sau semiautomate.

2.5.1 Asamblare lame ștergător

Linia manuala de montaj lame: 6 posturi.

la fiecare post se asambleaza componente noi.

banda pentru transport interoperational.

posturile sunt echipate cu sisteme Poka Yoke

nituire prin roluire sau sertizare.

capacitate: 2000 piese/ 8 ore.

Linia semiautomata de montaj lame: 5 posturi.

la fiecare post se asambleaza componente noi.

posturile echipate cu sisteme Poka Yoke (senzori de prezenta)

linia detecteaza lipsa unor componente si le separa automat de reperele conforme.

nituire prin sertizare.

capacitate 3000 piese/ 8 ore

2.5.2 Asamblare brate ștergător

Linia manuala de montaj brate: 5 posturi

la fiecare post se asambleaza componente noi.

banda pentru transport interoperational

posturile sunt echipate cu sisteme Poka Yoke

capacitate: 3500 piese/ 8 ore.

Linia manuala (tip celula) de montaj brate: 3 posturi.

la fiecare post se asambleaza componente noi.

transferul intre postur de tip “one piece flow”.

posturile sunt echipate cu sisteme Poka Yoke

capacitate: 1600 piese/ 8 ore.

2.5.3 Asamblări subansamble ale sistemul de direcție al autovehiculelor

Asamblare ax inferior coloana de direcție și reglare a parametrilor funcționali ai produsului.

Montajul se realizează pe 2 celule, cu standuri concepute și executate de Compa IT, pe care se efectuează operații de presare/sudare Mig-Mag, amprentare, culisare, marcare, conservare și ambalare.

Parametrii de proces reglabili sunt permanent monitorizați iar valorile acestora, prelucrate pe computer, determina conformitatea produsului.

Celulele sunt dotate cu sisteme mecanice Poka Yoke și bazate pe senzori de proximitate.

Capacitatea unei celule de montaj: 1800 piese/zi.

2.5.4 Asamblări subansamble ale corpului injector.

Asamblarea se realizează pe 3 celule de montaj, care funcționează în incinte cu mediu controlat, asigurându-se standarde înalte de acuratețe.

Sunt executate la început operații de spălare în clasa 4 de acuratețe, presare componente filtru și canula, spălare finală în clasa 1.2 de acuratețe (presiuni peste 300 bar), marcare, control cu fibră optică și camere, ambalare.

Parametrii de proces reglabili și afișați digital, iar conformitatea este decisă de echipamente.

Celulele sunt dotate cu sisteme Poka Yoke care confirmă izolarea pieselor neconforme.

Capacitatea unei celule de montaj: 7500 – 9000 piese/zi.

Figura 2.17. Ansamblu injector – sursa compa.ro/wp-content/2013/06/5365

3 . Generalități privind difinirea, clasificarea și structura mașinilor-unelte

Prin mașină-unealtă, se înțelege în general un sisitem tehnic alcătuit din diferinte elemente, unele cu rolul de a executa o mișcare determinată, prin care realizeaza o anumită transformare de energie, mișcare prestabilita din punct de vedere calitativ și cantitativ.

După felul transformarii energiei si destinației, mașinile se clasifică în două categorii:

Masini de forță (generatoare și motoare), la care energia furnizata este supusă în continuare, altor transformari.

Masini de lucru, care transformă energia direct în lucru mecanic util.

Acționarea se face cu ajutorul mașinilor de forța, lucur mecanic la ieșire este consumat de transport sau prelucrare.

Masinile-unelte fac parte din categoria masinilor de lucru, având ca destinație generarea suprafețelor pieselor, prelucrate printr-un proces de așchiere, în anumite condiții de productivitate, precizie, calitate si cost.

Marea creștere a varietatii formelor si dimensiunilor folosite in tehnica, a materialelor utilizate la confectionarea acestora, a preciziei dimensionalre si a calițatii suprafețelor prelucrate prin așchiere, precum si numarul de piese identice realizate intr-un timp cat mai scrut, a condus la necesitatea realizarii si aparitiei unei mari diversitati de masini-unelte.

Există, totuși, o serie de criterii de clasificare, mai mult sau mai puțin cuprinzătoare, ca de exemplu:

După felul operației de prelucrare – strunguri, mașini de frezat, mașini de găurit, mașini de rabotat, mașini de rectificat, mașini de broșat etc.;

După destinație – mașini-unelte universale, specializate, cu destinație specială;

După gradul de automatizare – neautomate (cu comanzi manuale), semiautomate, automate;

După mărime – mașini-unelte mici, mijlocii, mari, grele (foarte mari).

Pentru simbolizarea mașinilor-unelte se folosesc litere și cifre. Literele reprezintă inițialele cuvintelor ce definesc mașina-unealtă respectivă, uneori și o variantă constructivă, iar cifrele – de regulă – caracteristica dimensională cea mai importantă a mașinii. Urmand o exeplificare a masinilor unelte.

SN 400 – strung normal, 400 reprezintă diametrul maxim al piesei ce poate fi prelucrată peste ghidajele batiului;

SNA 360-E – strung normal, 360 – diametrul maxim al piesei, A – variantă constructivă, E – cutia de viteze conține și cuplaje electromagnetice;

SC 2000 – strung carusel cu diametrul platoului de 2000 mm;

SRD 25 – strung revolver cu disc, 25 reprezintă diametrul maxim al barei folosită ca semifabricat pentru prelucrarea pieselor;

FU 32 – mașină de frezat universală cu lățimea mesei de 320 mm;

FD 320 – mașină de frezat dantura roților dințate cu diametrul maxim de 320 mm;

S 700 – șeping, 700 reprezentând cursa maximă a culisoului, în mm;

G 40 – mașină de găurit pe care se pot executa găuri în material plin cu burghiu elicoidal având diametrul maxim de 40 mm.

Figura 3.1– sursa : Diferite tipuri de centre cu comenda numerica

Mașinile-unelte, indiferent de destinația lor, au o structură generală comună, principalele componente fiind:

Batiul, reprezintă piesa de bază pe care se montează celelalte subansambluri fixe și mobile ale mașinii, instalația de comandă și instalațiile auxiliare.

Figura 3.2 Batiu masina unealtă – sursă https://www.elforum.info/topic/68146-batiu/

Sistemul de acționare – este alcătuit motoare electrice și lanțuri cinematice, care transmit și transformă mișcarea la organele de lucru ale mașinii. Mișcările prin care se realizează nemijlocit procesul de așchiere sunt mișcări generatoare, iar cele prin care se asigură anumite condiții pentru desfășurarea procesului de așchiere, se numesc auxiliare.

Sistemul de lucru – este format din totalitatea elementelor ce servesc la poziționarea și fixarea sculelor așchietoare și semifabricatelor supuse

Prelucrării prin așchiere (cărucioare, mese, sănii, platouri, dispozitive de prindere ș.a.).

Figura 3.3 Selector si magazie de sucle –sursa :https://chiron.de/img/high-speed-technology-image3.jpg

Sistemul de comandă – conține totalitatea elementelor și circuitelor prin care se controlează modul de funcționare a mașinii-unelte. Sistemul de comandă servește la ordonarea funcționării organelor de lucru, conform cerințelor procesului tehnologic de prelucrare. Semnalele de comandă se transmit la diferitele componente ale sistemului de acționare determinând: pornirea și oprirea motoarelor, cuplarea și decuplarea mișcărilor în lanțurile cinematice, inversarea sensurilor de mișcare, reglarea vitezelor organelor de lucru, coordonarea mișcărilor a două sau mai multor organe de lucru, pornirea și oprirea instalațiilor auxiliare etc.

Figura 3.4 Sistemul de comadă- sursă : https://www.ttonline.ro/Files/Images/articole/greenbau_comanda_numerica.jpg

Instalațiile auxiliare – îndeplinesc roluri secundare în exploatarea mașinii-unelte, dar care, în majoritatea cazurilor, sunt esențiale în funcționarea mașinii (instalația de ungere, instalația de alimentare cu lichid de răcire-ungere a sculei, instalația de iluminare, sistemele de protecție etc.).

Figura 3.5 – Sistem de racire pentru masini unelete – https://www.cnccookbook.com/wp-content/uploads/2014/11/CoolantSchematic.jpg

3.1 Noțiuni generale despre lanțurile cinematice din construcția mașinilor-unelte

Mecanismul (fig. 1.2 ), ca element distinct al unui lanț cinematic, are rolul de a transmite și/sau a transforma un semnal (mărime) de intrare, xi, de o anumită natură fizică, într-un semnal (mărime) de ieșire, xe, de aceeași natură fizică, sau de natură fizică diferită, realizând un anumit raport între acestea. Raportul dintre semnalul de ieșire și semnalul de intrare poartă denumirea de raport de transmitere (raport de transfer) al mecanismului.

Schema generală a unui mecanism :

Figura 3.6 – Schme generala mecanism

Lanțul cinematic Prin lanț cinematic se înțelege, în general. un ansamblu de mecanisme legate între ele în vederea îndeplinirii unei funcții comune. Lanțurile cinematice din structura mașinilor-unelte se clasifică după următoarele criterii:

1 – După rolul funcțional: – lanțuri cinematice pentru mișcări principale;

– lanțuri cinematice pentru mișcări de avans;

– lanțuri cinematice pentru mișcări auxiliare.

2 – După raportul de condiționare al mărimilor de ieșire: – lanțuri cinematice deschise; -lanțuri cinematice închise.

3 – După natura elementelor componente:

– lanțuri cinematice cu elemente mecanice;

– lanțuri cinematice cu elemente hidraulice și/sau pneumatice;

– lanțuri cinematice cu elemente electrice;

– lanțuri cinematice cu structură mixtă.

4- După felul mișcării organelor de lucru:

– lanțuri cinematice pentru mișcări de rotație;

– lanțuri cinematice pentru mișcări de translație.

5- După modul de desfășurare în timp a mișcărilor:

– lanțuri cinematice pentru mișcări continue;

– lanțuri cinematice pentru mișcări periodice.

6- După modul de reglare a vitezei (turației):

– lanțuri cinematice cu reglare în trepte;

– lanțuri cinematice cu reglare continuă;

– lanțuri cinematice fără reglare.

Lanțurile cinematice ale mașinilor-unelte

Structura lanțurilor cinematice este determinată de următorii factori:

1 – distanța motor – organ de lucru, precum și spațiul disponibil pentru montarea mecanismelor;

2 – raportul de reglare a mărimii de ieșire la organul de lucru;

3 – felul mișcării organului de lucru (rotație sau translație, uniformă sau neuniformă, continuă sau periodică, ireversibilă sau reversibilă);

4 – durabilitatea și siguranța în funcționare, precum și randamentul mecanismelor ce pot fi utilizate în diverse scopuri.

Structura sistemului tehnologic de prelucrare

Structura sistemului tehnologic de prelucrare prin aschiere .

Lanturi de suprafete si de dimensiuni tehnologice.

Sistemele tehnologice pe care se aplica un process de prelucrare mecanica prin aschiere prezinta in structura de baza urmatoarele module functionale.

IT – Instalatia tehnologica (masina-unealta) care are ca functii principale

Generarea miscarilor de aschiere si a miscarilor de avans

Pozitionarea sculei si a semi-fabricatului

DS – Dispozitiv port-scula are functiile de orientare, fixare si antrenare a sculei

DP – Dispozitiv posrt-piesa are functiile de orientare si fixare a semifabricatului

Figura 3.7 Instalatie Tehnologica si Dispozitive tehnologice – sursa : http://www.hemarom-chiron.ro/wp-content/uploads/2014/06/01-masini-unelte-cu-comanda-numerica-cnc-chiron-fz15.jpg

Principii de proiectare a dispozitivelor port-piesa

– Introducere – Etape tehnologice si de calcul

– Analiza etapelor de proiectare. Structura dispozitivelor

Introducere Deoarece dispozitivul port-piesa se constituie ca o interfata mecanica, pe de o parte intre IT si semifabricat, iar pe de alta parte intre semifabricat si scula, activitatile de concepere si proiectare ale acestui ansamblu sunt strans legate de proiectarea tehnologica a fabricatiei unui produs. In plan industrial, in particular in domeniul industriei constructiilor de masini, dispozitivele port-piesa se gasesc in trei grupe:

• dispozitive universale: numite si “standardizate”, concepute pentru o gama larga de procese de prelucrare, pe baza standardelor nationale/international;

• dispozitive tipizate: concepute pentru anumite grupuri de procedee de prelucrare, pe baza normativelor apartinand producatorilor de IT;

• dispozitive speciale: numite “la tema”, concepute pentru un singur proces de prelucrare si o singura operatie tehnologica.

Dispozitivele din ultima grupa se gasesc in numar foarte mare in industrie, avand o diversitate mare de forme constructive, tipodimensiuni si functii tehnologice. Pentru conceperea si proiectarea dispozitivelor speciale este necesara o gama larga de cunostinte si informatii din domenii de baza precum: materiale, desen, organe de masini, mecanisme, masuratori si tolerante, tehnologii de prelucrare, instalatii tehnologice, scule aschietoare, actionari si automatizari, etc.

Principiile de baza ale conceperii si proiectarii dispozitivelor port-piesa sunt urmatoarele:

1. principiul analizei functionale si tehnologice a piesei de prelucrat

2. principiul analizei operatiei tehnologice si a suprafetei/suprafetelor tinta

3. principiul optimizarii sistemului de bazare si fixare a semifabricatului in dispozitiv

4. principiul conceptiei unitare a ansamblului-dispozitiv, din care sa rezulte o constructie mecanica formata din elemente de asezare, ghidare si fixare si mecanisme de actionare simple

5. principiul de calcul al erorilor de asezare (bazare) in functie de tolerantele de executie ale suprafetelor tinta de pe semifabricat

6. principiul de calcul al sistemului de fixare in functie de fortele si momentele dezvoltate in procesul de prelucrare

Etape de proiectare

Etapele tehnologice si de calcul, care trebuiesc parcurse in procesul de proiectare a dispozitivelor port-piesa, sunt urmatoarele:

ET1 . Analiza tehnico-functionala a piesei:

– rol functional

– caracteristici de material

– caracteristici constructive-geometrice: tipuri de suprafete, dimensiuni, tolerante de executie

ET 2 . Analiza tehnologica a piesei:

– procedee de elaborare a semifabricatului

– dimensionarea semifabricatului, adaosuri de prelucrare

– sinteza procesului tehnologic de fabricatie

ET 3 . Analiza operatiei tehnologice (dedicata dispozitivului)

– identificarea suprafetelor tinta

– fluxul tehnologic al fazelor de prelucrare

– scule aschietoare – calculul regimului de aschiere

– calculul solicitarilor procesului de aschiere

– elemente tehnologice ale masinii unelte

ES 4 . Elaborarea schemelor de bazare si fixare:

– schita operatiei (fisa tehnologica)

– geometrizarea conditiilor tehnice si tehnologice

– scheme de bazare si fixare tehnic posibile

EC 5 . Calculul erorilor:

– erori de asezare maxim admisibile

– erori de orientare reale

– scheme de bazare-fixare tehnic acceptabile

EO 6 . Optimizarea schemei de bazare si fixare:

– comparatia tehnico-economica intre schemele propuse

– adoptarea schemei economice (optime).

EP 7 . Conceperea si proiectarea constructiva a dispozitivului port-piesa:

– elemente de asezare-reazeme

– elemente de ghidare-control a pozitiei relative a sculei

– mecanisme de fixare-strangere

– elemente auxiliare: indexoare, elemente de pozitionare, extractoare, etc.

– corpul dispozitivului

– descrierea ciclului de functionare

4. Studiu de caz

4.1 Generalități. Prelucrarea familiei tip disc si roți.

Repereul pe care l-am abordat in acest studiu de caz este RING NOZZLE, acest reper face parte din punct de vedere al tehnologie de prelucrare din familia discurilor si a roților.

În familiile pieselor de tip discuri si roti dintate sunt incluse piesele care au raportul L/D ( dintre lungime și diametru ) mult mai mic decât unitatea.

Forma inplicit si dimensiunile piselor tip discuri și roți sunt foarte diversificate, iar utilizara acestora în diferite tipuri de masini este foarte întalnită. La aceste feamilii se întâlnesc piese de tip discuri de turbine, cum este în cazul pe care l-am abordat în aceasta parte de cercetate. Dar și roți de vagoane sau locomotive, roți de curea, volanți, roți dințate cilindrice si conice etc.

Conditiile tehnice impuse dicurilor și roților dintate sunt urmatoarele –

Clasele 6…8 ISO de precizie si rugozitate pentru fata alezajului central de 3,2 …0,8 µm, pentru suprafața frontală de sprijijn si a vârfurilor dinților de 6,3…3,2 µm și pentru flancurile dinților de 6,3…0,4 µm.

Concentricitatea suprafeteleor exterioare fata de axa de simetrie a alezakului central este cuprinsa in clasa 1 ISO de precizie .

Perpendicularitatea suprafețelor frontale a coroanei si a butucului 0,15 µm/mm față de axa d simetrie a alejazului central, în funcție de condițiile de exploatare

Figura 4.1 – Flanșă Ring-Nozzle

Materiarele, tratamentele termice si termo-chimice pentru dicuri și roți dințate se aleg în funcție de condițiile tehnice impuse. În functie de aceste condiții se pot face recomandari pentru construcția discurilor si roților.

Materialele pentru discuri si roți cu incărcari si viteze reduse (curpinse între 0,2 și 2 m/s) sunt aliajele neferoase pe bază de zinc, cupru, materiale termo – plastice, fonta cenușie si oțeluri. Materialele pentru discuri si roți greu solicitate si viteze periferice ridicate, cum este si in cazul nostru, in cazult discurilor de la turbine. Viteze de 12…16 m/s, sunt folosite oțeluri cu tenacitate mare, la care se aplica tratamente termice de durificare superficială.

La solicitări deosebit de mari se recomandă oțelurile înalt alaite de cementare cum sunt Cr-Ni, Cr-Ni-Mn, Cr-Ni-W.

Procedee tehnologice de fabricație a discurilor și a roților dințate.

Semifabricatele pentru discuri și roți se obțin prin turnare, matrițare, la cald sau la rece, prin debiare la rece sau la cald, prin trefilare, prin ștanțare si pulberi metalice prin presare si sinterizare. Metoda și procedeul de obținere a semifabricatului se alege în funcție de condițiile tehinice impuse în desenul de executie si rolul functional al piesei.Alaturi de acestea se iau în considerare dimensiunile, volumul producției si materialul piesei.

Femifapricatul în cazul nostru se obtine prin matritare la cald deoarece este recomandat pentru o productie de serie mare si masa. Dar acest procedeu de obtinere a semifabricatului de obtine si in cazul in care solicitarile la cere sunt supuse piesele sunt foarte mari. Alegerea procedeului de matritate depinde de tipul utilajului. În acest acest sens se pot utiliza curbele de variatie ale costului semifabricatului in raport cu gradul de utilizare curselor active. Echivalenta s-a stabilit pe baza lucrului mecanic de deformare transmis la matrițare.

Figura 4.2 Diagrama grad curgere

4.2 Generalități. Ansamblu turbocompresor.

Un turbocompresor utilizează gazul de eșapament al motorului pentru a conduce roata turbinei la viteze de până la 280.000 rpm. Roata turbinei este conectată printr-un arbore la o roată de compresor și cele două roți se rotesc împreună pentru a aspira și a comprima cantități mari de aer ambiental. Acest aer este foarte dens și foarte fierbinte, astfel încât acesta este trecut printr-un răcitor, astfel aerul se răcește și câștigă chiar și o densitate mai mare înainte de a intra în motor. Prezența acestui aer comprimat face ca si combustibilul să ardă mai eficient, oferind o putere mai mare consumând mai puțină energie.

Ca rezultat, mai multă putere poate fi generată de motoarele mai mici și în cele din urmă aceasta înseamnă o eficiență mai bună a combustibilului. Din ce în ce mai mult, turbocompresoarele sunt cuplate cu sisteme de injecție de înaltă presiune, ceea ce face ca combustia să fie chiar mai completa, mai eficientă și mai curată.

Deși conceptul de turbocompresor care stau la baza este simplu, aplicarea sa este extrem de complexă.

Într-un turbogenerator, un servomotor este utilizat pentru a deschide și închide o supapă pentru a devia gazele de eșapament. Această capacitate de a limita cantitatea de gaz care ajunge la turbină face posibilă reglarea amplificării prin controlul vitezei de rotație a compresorului.

Într-un turbo Honeywell Garrett® VNT ™, un șir de palete mobile poziționate în jurul orificiului de intrare a roții turbinei, pot fi reglate instantaneu pentru a varia debitul gazului de evacuare prin roata turbinei. Ca urmare, este posibil să se regleze fluxul de gaze pentru a face un turbo VNT ™ sa se comporte ca un turbo de dimensiuni mici la viteze reduse, oferind astfel un nivel mai mare de stimulare a motorului, în timp ce la viteze mai mari, turbo se configurează automat pentru a livra performanța unui turbo de dimensiuni mai mari.

Figura 4.2.1 – Ansamblu TurboCompresor- sursa http://www.roshfrans.com/asi-es-el-funcionamieto-de-un-turbocompresor

Ansamablu TurboCompresor :

Figura 4.2.2 –Ansamblu TurboCompresor și sitem admisie-evacuare –sursa http://talleractual.com/images/articles/pesados/pes-52-el-turbo-basico-07.jpg

Rolul funcțional al reperului pe care îl abordam, face parte din ansamblu Turbo-suflantelor, acest ansamblu este foarte întalnit la majiritatea motoarelor cu ardere interna, având un rol bine stabilit si acela de a creste puterea motorului. Pe flanșa noastă sunt montate paletele care își schimbă poziția în funcție de accelerație.

Figura 4.2.3– Ansamblu turbo cu geometrie variabilă

Turbinele cu geometrie variabilă, reprezinta o familie a turbinelor, gândite pentru a permite raportului efectiv al turbinei, să se schimbe în functie de condițiile funcționale ale motorului.

Figura 4.2.4 – Pozitiiele relatirve ale Ring-Nozzele in functie de viteza – https://dieselnet.com/tech/images/air/turbo/vgt/vgt_turbo.png

Introducerea turbosuflantelor cu geometrie variabilă în 1989 si evoluția lor și în secolul 21, au adus turbosuflantele la rangul de cel mai de succes concept de creștere a performațelor motorului. Tehnologia, implica folosirea unui carter-turbina care isi schimba configuratia interna pentru a se adapta la nevoia specifica motorului, de aer comprimat ( in cazul motoarelor diesel) sau amestec de combustibil ( cazul benzina ).

Geometria variabilă permite sa creasca puterea motorului in toata gama de viteza.

Figura 4.2.5 Ansamblu turbocompresor și reprezentare poziție palete geometrie variabilă – sursa http://www.rimsandtiresmag.com/wp-content/uploads/2015/12

Turbosuflanta cu geometrie variabila aduce așadar o contribuție substanțială nu doar la creșterea performanțelor motorului, ci și la reducerea impactului de emisiilor asupra mediului inconjurator. În plus, aceasta a permis reducerea dimensiunilor motorului si a creat premisele pentru imbunatatirea si optimizarea sistemului de injectie directa a motoruluisupraalimentat. În acest moment puterea motorului a crescut la un nivel foarte ridicat și a permis o dezboltare în cea ce privește tehnologia construcțiilor de mașini. Piața actuală oferă foarte multe posibilitați pentru că cererea a crescut substanțial în ultimii ani.

Clinentul dorește sa atinga performațe cât mai mari fară un cost foarte mare de combustibil.

4.3 Procesul tehnologic reper flanșa Ring-Nozzle

4.3.1 Structura operatiilor tehnologice pentru reperul Ring-Nozzle

1. Operatia 10 – Ștrunjire de degroșare și strunjire de finisare intrior si frontal.

Prima operație se va realiza pe un strung vertical, care face parte din familia centrelor cu comanda numerică.

Figura 4.3.2 – Strung CNC

Figura 4.3.1 – Semifabricat

Semifabricatul este debitat în felii din bară de laminat și depozitat in cutii , langa mașina unealtă pe care urmează sa fie prelucrate. Semifabricatul vine de la producător subformă de felii.

Semifabricatul va fi așezat, cu ajutorul operatorului, pe un dispozitiv de pe masa rotativă a mașinii care va alimenta automat strungul.

Figura 4.3.3 – Așezare semifabricat

Semifabricatul se prinde pe mașian unealtă in mod automat.

Figura 4.3.4 – Masina unealtă în timpul

procesului de prelucrare

Dupa prelucrare, pisele vor fi eliminate prin intermediul jgheabului din dotarea mașinii unelte.

Figura 4.3.5 – Jgheabul de evacuare piese.

La finalizarea fiecărei operații, operatorul va verifica dimensiunile piesei cu ajutorul calibrelor, micrometrelor si a dispozitivului TRIMOS.

Figura 4.3.6 Standul de control

Schema de orineta și fixare pentru Operația 10.

Figura 4.3.7 – Schița operației, orintare si fixare .

Figura 4.3.8– Semifabricatul după prima Operație .

Operatia 20: Strunjire de degroșare și strunjire de finisare exterior

Cea de-a doau operație va fi realizată cu ajutorul unui strung vertical cu comandă numerică, âși anume Mazak IVS-200M.

Figura 4.3.9Stung CNC Mazak IVS-200M

Strungul va fi alimentat automat cu ajutorul benzii transportoare, unde semifabricatul a fost așezat anterior de către operator.

Figura 4.3.10 Alimentare cu semifabricat

Piesele vor fi preluate de mașina automat cu ajutorul dispozitivul de prindere al piesei din dotarea mașinii si vor fi prelucrate.

Figura 4.3.11. Magazia de scule si dispozitivul de prindere al piesei.

Piesele vor fi eliminate dupa prelucrare automat prin intermediul jgheabului din dotarea strungului. Acestea vor fi preluate de către operator, masurate la standul de control, dupa care vor fi depozitate in cutii de plastic pentru a fi transportate catre urmatoarea operație.

Figura 4.3.12 Jgheabul de eliminare al piesei

Figura 4.3.13 Semifabricatul după Operția 20

Schema de orineta și fixare pentru Operația 20.

Figura 4.3.14 – Schița operațieri, orientare si fixare.

Operatia 30 – Uzinare CNC – Gaurire

Operația de găurire se va realiza pe Milltap 700. Acest centru este produs de DMG MORI.

Figura 4.3.15 Milltap 700

Piesele se vor așeza manual de catre operator în cele 4 posturi ale dispozotivului de prindere ale mașinii unelte dupa care operația este gata de incepere. Dispozitivul este acționat hidraulic, având o prefixare, o stranger si desprangere .

Figura 4.3.16 – Dispozitiv Operatia 30 Figura 4.3.17 – Magazia de scule si dispozitivul de prindere

Figura 4.3.18 – Dispozitivul de prindere semifabricat Operația 30

Figura 4.3.18 – Schița operației, orientare si fixare

Figuriel 4.3.19 / 4.3.20 – Piesa finala după operația de găurire, Operația 30

4.3.2 Aliză privind rebuturile produse la Operația 30 și îmbunatațirea adusă pentru remedierea problemei .

Problema cu care s-a confruntat S.C Compa S.A in anul 2017 a fost numarul mare de piese neconforme produse in luna februarie. Astfel ca dupa multe propuneri de imbunatatiri a productiei, in luna mai s-a implementat un nou dispozitiv, care a dus la rezolvarea problemei cu toleranta corecta a alezajelor flansei.

In graficul de mai jos putem observa faptul ca in anul 2017, luna februarie s-au produs 710 rebuturi, fapt ce a infulentat in mod negative profitul firmei, dar si imagine ape piata si implicit in fata clientilor, Opel, Volkswagen, Ford si altele.

Din acest motiv s-au realizat mai multe investigatii incercand sa se descopere proveninta producerii pieselor neconforme. Astfel Am folosit diagrama Cauză-Efect (Ishikawa) pentru a dezvolta un instrument puternic de diagnosticare în domeniul calității.

Din diagrama Cauza – Efect observam ca un mare impact auspra productiei neconforme o are resursa umana. Acesta (operatorul), prin necalificare corespunzatoare adopta o pozitionare gresita a piesei fapt ce duce la o capacitate mare de neconformitati.

De asemenea echimentul, in cazul nostrum, dipozitivul pe care se va pozitiona flansa, poate prezenta o uzura mecanica si astfel se vor produce abateri de pozitie necorespunzatoare si implicit se vor produce rebuturi.

Un al treilea element care poate duce la piese neconforme este metoda aplicata realizarii procesului tehnologic.

Cauza Efect

Pozitionarea gresita a 1. Uzura mecanica a

piesei in dispozitiv dispozitivului

2. Șpan în dispozitiv

3. Strângere insuficientă

Realizare defectuoasa

a alezajelor flanșei

Diagrama Os de Pește este folosită pentru ca problema identificată este una generală ce poate surveni din toate ramurile organizației

Din urmatorul grafic observam faptul ca dintre cele 3 schimburi in care se lucreaza, schimbul 2 este cel mai critic obtinadu-se 625 de rebuturi in anul 2017.

Unul dintre motivele produccerii pieselor neconforme este acela ca in schimburile 2 si 3 nu este prezent personalul inalt caificat pentru a interveni atunci cand este nevoie. Astfel ca cele mai multe investigari s-au facut in schimbul de dimineata.

Diagrama Pareto prevede că, pentru multe evenimente ca aproximativ 80% din efecte sunt produse de 20% din cause. Astfel ca mai jos am realizat o diagrama de acest fel din care reiese ca pentru îmbunătățirea calității produselor se acționează asupra defectului cu ponderea cea

mai mare, (abaterile de pozitie- 40%), elaborându-se măsuri clare de remediere, după identificarea tuturor locurilor de muncă la care au apărut defectul respectiv.

În figură se observă că acolo unde graficul cumulativ suferă o schimbare bruscă este limita

celor 80%, primele 3 tipuri de defecte apărute însumează valoare de 83%.

In cele din urma s-a constatat ca problema principala provenea din cauza dispozitivului care prezenta uzura mecanica. Acest fapt s-a constatat in luna aprilie, iar in luna mai a fost adus in productie noul dispozitiv .

Putem observa faptul ca dupa implementarea noului dispozitiv rata neconformitatii a scazut, nemaiproducandu-se un numar mare de rebuturi in urmatoarele luni ale anului 2017.

4.4 Prezentare dispozitive.Varianta inițială. Varianta actuală

4.4.1 Dispoztiv prindere semifabricat inițial

În cazul inițial de uzinare al reperului Ring-Nozzle, la operația 30 prezentată mai sus s-a folosit un dispozitivul din figura urmatore.

Dispozitivul inițial ca si functionalitate pe parte de strangere era prevazut cu un mecanism mecanic, ca și componente principale, o bucsă elastică și o cruce . ( fig 4.4.1) În momentul in care piesa era introdusa in dispozitiv era orintată și fixata cu ajutorul bucsei elastice ( fig 4.4.2)

Bucsa elastica are rolul de orinta și fixa piesa în timpul prelucrării, ea find actionată, trasa în jos, dupa ce bucsa se comprima, străngea, ea fixa piesa. Iar pe tot parculsul uzinării piesa era fixata si orintata in dispozitiv.

Figura 4.4.1 -Bucse elasica

Figura 4.4.2 – Cruce de așezare

Crucea de asezare are rolul de a susține semifabricatul, dar si rol de Poka-Yoke

POKA-YOKE

Figura 4.4.3 Cruce de așezare

Ca și principiu de funcționare pe partea de orintare si fixare piesa era orintata si fixata de elementele de la care am facut referire mai sus, ele alcatuind partea de strangere a piesei in timpul prelucrarii. Pe partea de destrangere dipozitivul era actionat hidraulic dupa terminarea ciclului de prelucrare.

Piesa era orintata si fixata conform schitei de la Operatia 30. Ca si exemplu de orintare si fixare in dispozitiv al reperului putem vedea in umtoarea imagine .

Figura 4.4.4 – Dispozitiv prindere semifabricat Op.30

Figura 4.4.5 Principiu de functionare dispozitiv inițial

La Operația 30, găurile care sunt relizate pe suprafața flanșei sunt realizate în stânsa legatură cu alejazul central al semifabricatului. Toatele alezajele sunt cotate si realizate fata de axa alezajului central.

În cazul inițial orientarea si fixarea se facea pe partea exterioară a semifabricatului, acest lucru din cauza mai multor factori a dus la un număr repetat de rebuturi.

Cauza principală în cazul realizării rebuturilor se datorează neconformitații privind perpendicularitatea dintre suprafața plană a semifabricatului si axa centrala a semifabricatului.

În urma acestor probleme, prezentate mai sus, referitor la dispozitivul care a fost utilizat la Operația de găurire, un mare dezavantaj îl reprezinta faptul ca spanul intra în interiorul dipozitivului.

Canal pentru lichidul de spalare în timpul prelucrarii

Figura 4.4.6 – Dispozitiv Operația 30

Din cauza șpanului care intra sub dispozitiv coborârea era insuficeinta, acest șpan se depunea și trebuia indepartat, fapt ce ducea la p pierdere de timp de producție. Dupa aproximativ 12 cicluri de lucru dipozitivele trebuiau curțate la interior, acest lucru reprezenta 2 minuta din timpul care putea fi utilizat în procesul de prelucrare.

Figura 4.4.6 – Uzinare Operația 30 utilizând dispozitivele vechi

Postul de lucru era dotat cu 8 dispozitive care duce la o productivitate ridicată, deoarece se evită în mare parte schimbarea de sculă, acest lucru duce si la o mai buna utilizare a sculelor.

4.4.2 Dispoztiv prindere semifabricat actual

S-a ales un dispozitiv care sa îlocuiască dispozitivul anterior pentru a elimina defectele care rezultau în urma utilizarii lui în timpul procesului de prelucrare al reperului flanșă.

Un element care caracterizează noul dipozitiv este orintarea și fixarea pe suprafața interioră a semifabricatului, iar axa principală a semifabricatului corespunde cu axa principală a dispozitivului.

Figura 4.4.8 – Dispozitiv cu piesa înaite de prelucreare

Figura 4.4.9 – Dispozitiv cu piesa dupa prelucrare

Principiul de funcționare este al dipozitivul este simplu, mai bun și mult mai stabil deoarece, prefixarea, strângerea și destrângerea se realizează hidraulic. Asta înseamnă ca stângerea este aceeași pe tot parcursul prelucrării, elimină una din problemele majore ake dispozitivului inițial , aceea în care bucșa elastică își pierdea propietatea de străngere și conservare a acesteia.

Ghearele sunt acționate hidraulic intr-o anumită ordine prestabilită, din punct de vedere al eliminării spanului în urma si în timpul procesului de prelucrare, spanul nu mai reprezintă o problemă.

Sistemul de autospalăre este mai eficint și elimina tot spanul.

Figura 4.4.10 – Modul cu patru sipozitive

În acest caz sitemul de spălare al mașinii este mult mai eficinet, acest lucru datorându-se poziției piesei in dispozitv – semifabricatul prinzându-se în vederea prelucrării pe partea sa interioară. Astfel se economisește și timpul cu curățarea mesei de lucru, curățare necesară la fiecare al 12-lea ciclu de prelucrare.

Figura 4.4.11 – Dispozitiv prindere semifabricat operația de găurire

Semifabricatul este așezat pe suprafața plană și fixat si orintat pe suprafața interioara a semifabricatului, suprafața interiora a semifabricatului fiind bază de referința pentru operațiile anterioare dar și pentru operația de control 3D.

Figura 4.4.12 – Dispozitiv prindere semifabricat cu patru posturi

4.4.2 Comparație între dinspozitivul ințial și cel actual