PROIECTAREA UNUI DISPOZITIVCU ACȚIONARE PNEUMO-ELECTRICĂ DE FIXARE A SUBANSAMBLELOR DIN COMPONENȚA CAROSERIEI UNUI AUTOTURISM [309115]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL: INGINERIE INDUSTRIALĂ

PROGRAMUL DE STUDIU: TEHNOLOGIA CONSTRUCȚIILOR DE MAȘINI

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: [anonimizat] A SUBANSAMBLELOR DIN COMPONENȚA CAROSERIEI UNUI AUTOTURISM

CONDUCĂTORI ȘTIINȚIFICI:

Prof. dr. ing. BLAGA FLORIN

Ing. POP ANA
SC GMAB Consulting SRL

ABSOLVENT: [anonimizat]

2018

TEMA PROIECTULUI.

DE ÎNLOCUIT CU PAGINA SCRISA DE MÂNĂ SI SEMNATĂ

Rezumat

În această lucrare este vorba despre o stație de fixare (de geometrie) care are la bază o [anonimizat] a fi sudate in puncte.

La început în capitolul de proiectare a [anonimizat]. Apoi facut o prezentare generala a produsului și a operațiilor ce au loc în stație. [anonimizat].

În capitolul de proiectare de tehnologie a [anonimizat] a [anonimizat], [anonimizat].

După proiectarea tehnologiei clasice am realizat proiectarea tehnologiei pe o mașină cu comandă numerică și am realizat simularea prelucrării piesei.

La capitolul al treilea am prezentat proiectarea unui dispozitiv de fixare al piesei xxxx pentru operația de frezare frontală.

În capitolul patru am parcurs etapele de alegere al unei scule pentru o operație specifică din catalogul online al firmei Dormer.

Capitolul cinci contine concluzii.

Lucrarea mai contine: bibliografie, anexe, documentatie.

PROIECTAREA DISPOZITIVULUI

Dispozitivele de poziționare și prindere utilizate în industria de automobile

Scopul dispozitivelor de poziționare și prindere

Scopul dispozitivelor de poziționare și prindere a caroseriilor este acela de a [anonimizat], cu scopul de a le suda și/sau nitui împreună în ansamble din ce în ce mai mari și mai complexe până la obținerea caroseriei complete.

[anonimizat] a unui autoturism.

În funcție de procedeul de asamblare al elementelor de caroserie (sudură, lipire, nituire, etc) trebuie să se țina cont de o [anonimizat], de posibilitatea de introducere/scoatere a [anonimizat]/sau a elementelor automatizate din linia de asamblare.

Clasificarea dispozitivelor de fixare

dispozitive de fixare statice care sunt construite de obicei pe o [anonimizat].

dispozitive de fixare mobile de obicei se folosesc grippere

Gripperele sunt de mai multe feluri: de geometrie, de manipulare, de proces.

Gripperele sunt montate pe roboți industriali standard, trebuie să se încadreze în limite de greutate, astfel partea sudată a unui gripper trebuie construită în așa fel să nu depășească greutatea care poate duce un gripper.

De multe ori este de preferat ca un gripper sa fie asamblat din elemente standard, pentru a menține costuri de fabricație scăzute și o greutate optimă.

Studiul ergonomic

Constă în verificarea tuturor operațiilor din punct de vedere al ergonomiei posturilor de lucru. Întregul proces de proiectare trebuie proiectat astfel încât operațiile de încărcare/descărcare a elementelor de caroserie sa se faca ușor, fără a fi nevoie ca operatorul să se aplece sau sa se întinda pentru a manevra tablele sau dispozitivele. Toate calculele se vor face pornind de la valori maxime admise pentru fiecare tip de operatie in parte, considerind operatori cu inaltimi intre 1.60 si 1.70 m pentru femei si 1.70-1.90 pentru barbati.

Fig. 1.1 Studiu ergonomic

Prezentarea produsului și descrierea procesului din stație

În imaginile ce urmează se poate observa atât în partea stângă a caroseriei cât și în partea dreaptă a caroseriei, tablele colorate cu roșu care urmează a fi sudate de ansamblul principal al caroseriei colorat cu galben.

Tabla este simetrica după cum se poate observa atât în (Fig. 1.2) cât și în (Fig. 1.3) astfel se poate construi un ansamblu de fixare a tablelor doar pe o parte și partea cealaltă va fi construită simetric.

Fig. 1.2 Vederea caroseriei de sus

Fig. 1.3 Vederea din față a caroseriei

În (Fig. 1.4) se poate observa forma caroseriei. Tabla colorată cu rosu este denumită partea de jos a mașinii (Underbody) care este sudată de tabla principală care este colorată cu galben fixarea tablei se face cu ajurorul dispozitivului pneumo-electric.

Fig. 1.4 Vedere din partea stângă caroseriei

În (Fig. 1.5) se poate observa o vedere cu o parte din tablă și partea mobilă a sudatului în poziția deschis.

După aducerea pe poziție a tablei, partea mobilă a sudatului este acționată de un cilindru electric de mare capacitate (Fig. 1.7) cilindrul duce astfel partea mobilă a sudatului cu 50° de la poziția deschis la poziția de lucru. Când sudatul ajunge în poziția de lucru se opreste fiind ajutat de blocuri de oprire prinse la ambele capete ale sudatului, sunt puse chiar și siguranțele dacă interevin erori sa nu ducă la retragerea clilindrului.

Astfel, din poziția deschis a ansamblului mobil, cu ajutorul cilindrului, se ajunge la poziția de lucru din Fig. 1.6. colorat cu albastru. Clindrul ramane in pozitie pană la finalizarea tuturor operațiile care se execută la momentul respectiv.

În poziția de lucru se închid toate clampurile iar unitățile dispozitivului încep procesele de fixare a tablei.

După finalizarea sudurii în puncte, dispozitivul î-și deschide clampurile și se retrag.

Fig. 1.5 Vedere din față cu sudatul în poziția deschis

Fig. 1.6 Vedere din față cu sudatul în poziția de lucru

După cum am specificat și în tema proiectului de diplomă în ansamblu am folosit un cilindru electric care are un rol important,de a duce sudatul mobil impreună cu unitățile poziționate pe acesta la pozitia de lucru iar apoi cilindrii pneumatici vor acționa locatoarele care vor strânge tablele împreună pentru a fi sudate in puncte.

Cilindrii de pin de asemeanea vor fi acționți pentru o poziționare precisă a caroseriei.

Fig. 1.7 Vedere izometrică cu cilindrul electric acționat

În poziția de lucru după cum se observă în (Fig. 1.8) sunt montate stop blocuri care atunci când sudatul mobil ajunge pe poziția de lucru se oprește in blocuri colorate cu portocaliu. Iar cu roz fiind colorată siguranța care asigură sudatul atunci când acesta este în poziția de lucru să nu scape cilindrul electric din cauza unei pene de curent sau din alte cauze care pot interveni.

Așa cum se vede în (Fig. 1.9) tot sudatul mobil din ansamblu se sprijină pe blocurile de oprire astfel cilindrul electric este în repaus nefiind solicitat poate duce la o durată de funcționare mai mare, se pot reduce semnificativ costurile de întreținere cu blocuri de oprire și siguranțe.

Toată construcția este poziționată pe picioare reglabile care se pot pune direct pe podeaua halei, de multe ori podeaua halei este cu denivelări de aceea este de preferat ca să se poată regla picioarele.

Sudatul principal are șase picioare reglabile astfel oricât de denivelată ar fi podeaua halei se poate poziționa în coordonate fără nici o problemă.

Pentru a poziționa tablele și a anula toate gradele de libertate într-o stație de geometrie este necesar a se folosi după cum se vede în (Fig. 1.11) minim doi pini unul care fixeză pe două direcții tablele anulând un grad de libertate (h) care intră într-o gaură de tip slot.

Apoi un pin care fixează tabla pe patru direcții (H) anulând astfel două grade de libertate pinul intră într-o gaură tolerată cu 0/-0.03, pentru ca să poată intra cu ușurință.

După cum se observă în (Fig. 1.11) pentru ca o tablă să fie poziționată complet și să i se anuleze toate cele șase grade de libertate este nevoie și de locatori mai precis de șase locatori care sunt în perechi de câte doi locatori (S), fiecare pereche anulează un grad de libertate și fixează tablele pe două direcții, în total prin clămpuire s-au mai eliminat trei grade de libertate tablele fiind fixate pe șase direcții.

În concluzie toate cele șase grade de libertate au fost anulate cu ajutorul celor doi pini și a locatorilor, astfel tablele se pot suda cu ușurință fiind fixate foarte precis. Iar caroseria finala o sa fie aliniată pefect respectând normele actuale de proiectare.

În ansamblul ales de mine după cum se poate vedea și în (Fig. 1.12) respectiv (Fig. 1.13) este respectată metoda prezentată în pagina anterioară.

Sunt folosiți doi pini respectiv atât cât și locatori pentru a poziționa tablele

În (Fig. 1.14) se prezinta subansamblul acționat pneumatic. Unitatea aleasă realizează prinderea tablei folosind un cilindru de clamp

Fig. 1.14 Vedere izometrică a unitului ales

Memoriu de calcul [25]

Pentru a-și îndeplini funcția de fixare, clamp-urile trebuie să asigure o forță de strângere recomandată de minimum 40 daN, această forță depinzând de forma și gabaritul tablei.

Un cilindru pneumatic ca să aiba o forță maximă de strângere este necesar ca axa de pivotare a cilindrului sa fie cuprinsă între ±15° până la suprafața de contact a locatorului cu tabla.

Calcularea forței maxime de strângere se poate vedea în (Fig. 1.15).

Fig. 1.15 Măsurarea distanței în Catia de la axa de pivotare acilindrului

la suprafața de contact a locatorului

Am măsurat în Catia 8.853mm, valoare pe care o rotunjim la 8.9mm, distanța de la axa de pivotare a cilindrului de clamp la suprafața de contact a locatorului cu tabla.

Pentru forța de strângere se dă:

(1.1)

Unde:

FSmax – Forța de strângere maximă;

FSc – Forța strângere cilindru clamp;

t – grosimea tablelor;

W – Distanța de la axa clilindrului la suprafața de contact a locatorului

Din formula 1.1 rezultă forța de strângere maximă ca fiind:

= 1.298 kN

1298 N

Proiectarea constructivă

Proiectarea elementelor netipizate

În general, toate elementele netipizate (cu excepția celor proiectate pentru grippere) utilizate în industria constructoare de mașini se supradimensionează pentru a menține un timp și cost de proiectare redus, și pentru e evita în același timp orice problemă de exemplu: părți care se rup, care se îndoaie sau se fisurează.

Proiectarea unui locator (NC)

Generalități:

Locatoarele sunt piese ce vin în contact cu tabla , și împreuna cu pinii poziționează precis tablele din stație. Au rol de suport și de fixare prin strângere a produsului, deci suprafața de contact cu tabla trebuie tratată termic pentru a preveni uzura în timp, în acest scop locatoarele se construiesc din C45 sau echivalenți ai acestuia.

Avem locatoare de două feluri: locator suport (este fix sau tamponează un bloc de stop) și locatordeget (montat pe brațul unui cilindru de clamp).

Indiferent de tipul locatorului, acesta trebuie să facă contact perfect cu tabla, ceea ce impune o precizie de prelucrare foarte ridicată, si de aceea este recomandata ca toate locatoarele (chiar si cele fără forme complexe) să se execute in totalitate pe mașini CNC.

Este imperativ pentru procesul de tăiere cu suprafața virtuală a tablei ca sistemul de coordonate a locatorului să coincide cu sistemul de coordonate productului (locatorul să fie construit în zero).

Comenzile necesare:

În figurile următoare sunt prezentate iconițele comenzilor de care avem nevoie pe parcursul construirii locatorului.

Schițarea geometriei locatorului (realizarea sketch- ului):

Se creează schița piesei selectând unul dintre cele trei plane create de sistemul de coordonate și alegând comanda „sketch”, se desenează geometria piesei în cote întregi (în cazul de față o forma de L cu gabaritul 140x40mm cu pereți de 20, respectiv 12mm). Se constrânge în cote întregi (sau divizibile cu 0.5) față de sistemul de coordonate. Locatorul se va muta pe direcțiile respective doar prin modificarea acestor cote. Toate schițele trebuie constrânse în totalitate.Ne putem da seama care elemente ale desenului sunt constrânse după culoarea lor, când desenul este constrâns toate liniile desenate vor fi verzi, după cum putem observa și în (Fig. 1.20).

Fig. 1.20 Crearea schiței principale

Extrudarea solidului:

Solidul trebuie extrudat în poziția lui finală sau cât mai aproape de poziția lui finală. Așadar trebuie măsurată distanța între planul schiței și poziția finală a locatorului, poziție dată de peticul inserat de client pe tabla produsului. Rezultatul obținut din măsurătoarea menționată anterior și prezentată în (Fig. 1.21)extrudarea trebuie făcută cu ofsetul corespunzător în (Fig. 1.22). Locatorul se va muta pe direcția extrudării doar prin modificarea ofsetului.

Fig. 1.21 Măsurarea distanței pentru ofset

Fig. 1.22 Crearea extrudării

Pentru a verifica dacă am creat și poziționat locatorul în mod corect, urmăm pașii:

Se măsoară distanțele între acesta și piesa pe care este montat, precum și distanța cu care trece de suprafața tablei pe care acționează, și cu care urmează a fi tăiat (se recomandă ca aceasta să fie 5mm).

Se verifică dacă sistemul de coordonate al locatoruluieste în aceeași poziție și orientare ca sistemul de coordonate al produsului:

– Apăsăm clic dreapta pe sistemul de coordonate din dreapta sus a ferestrei de lucru și bifăm „Snap automatically to selected object”

– Dăm dublu click pe același sistem de coordonate după care selectăm cu click stânga locatorul din fereastra grafică.Astfel sistemul de coordonate din colțul ferestrei o să sară în originea piesei selectate:

Fig. 1.23 Verificarea coordonatelor locatorului

Ne asigurăm că opțiunea „Reference” are selectată varianta „Absolute” după care, dacă toate numerele din zona indicată de chenarul roșu sunt zero, așa cum se observă în (Fig. 1.23), putem în sfârșit conclude că am făcut o treabă bună în procesele de schițare și extrudare a locatorului.

Grosimea extrudării care este necesara pentru locator este de 10mm și locatorul va avea nevoie de prelucrări suplimentare.

Chiar pe aproape de zona care vine în contact cu tabla se va face un „sketch” pe suprafața din stânga locatorului după cum se poate observa în (Fig. 1.24)

Fig. 1.24 Creearea schiței pe suprafața locatorului

Locatorul se modelează pentru a atinge table doar în zona peticului și pentru a nu interfera cu alte componente din ansamblu.

Alegem suprafața de referință pentru schiță astfel încât să folosim un număr cât mai mic de schițe și operații de sustragere pentru a ajunge la piesa finală. Schițele create folosind o suprafață ca referință, au voie sa fie constrânse doar față de marginile suprafeței utilizate.

Sustragerea materialului se face selectând schița deja creată și folosind comanda „Pocket Definition” din bara dreaptă de comenzi. Săgeata „LIM2” indică direcția sustragerii față de planul schiței. Ceade-a doua săgeată(întotdeauna perpendiculară pe o linie din schiță), atunci când indică înspre interiorul unui contur din schiță(ca în cazul de față) înseamnă că operația va sustrage din piesă forma tuturor contururilor din schița respectivă, iar când indică spre exteriorul unui contur înseamnă că operația va sustrage negativul schiței cu suprafața de referință.

Fig. 1.25 Operația de sustragere de material

Cu comanda „Hole”(bara dreaptă de comenzi) se dau găurile în funcție de limitările dimensionale, cerințele clientului, solicitările asupra piesei, și ergonomia asamblării.

Ultima operație din arborescența unui locator este tăierea cu suprafața tablei. Cel mai des întâlnit modde a face această operație este prin folosirea comenzii „split” din bara dreapta de comenzi. Pentru a putea realiza operația, este necesar ca o copie a suprafeței tablei să fie introdusă în arborescența piesei.

Fig. 1.26 Operația de tăiere cu suprafața tablei

Odată activată comanda, utilizatorul trebuie doar să selecteze suprafața cu care dorește să se execute tăierea și să orienteze săgeata portocalie înspre partea piesei care dorește să rămână după tăiere.

În cele din urmă se vopsește piesa, suprafețele prelucrate și găurile, rezultatul final putând fi vizualizat în (Fig. 1.27) și în (Fig. 1.28).

Fig. 1.27 Vedere de sus a piesei finale în ansamblu

Fig. 1.28 Vedere izometrică a piesei finale

Alegerea elementelor tipizate

Elementele tipizate se aleg în primul rând după cerințele clientului (în funcție de ce deține clientul în inventar și în funcție de firmele cu care are contract).

Pentru subansamblul proiectat s-au ales:

Alegerea cilindrul de clamp:

Se alege cilindrul CKZ3N63TF-90DP împreună cu brațul de clamp

CKZ-63A019PR de la SMC

Fig. 1.29 Imagine izometrică: cilindru de clamp și braț pe dreapta

Acesta se poate cumpăra și descărca (model 3D) prin catalogul online al celor de SMC, unde avem prețul produsului, codul produsului, și o scurtă descriere a acestuia și a capacităților lui. [8]

Fig. 1.30 Captură de ercran cu titlu de prezentare din catalogul SMC

Tot din același loc putem descărca documentația 2D a produsului care conține o descriere mult mai cuprinzătoare a cestuia, date fiind toate cotele de gabarit și de montaj, alături de precizări despre codul de comandă al produsului și cel mai important, specificațiile tehnice și toleranțele produsului.

Fig. 1.31 Captură de ecran din catalogul SMC cu date thnice al produsului

Alegerea cilindrului electric:

Alegem cilindrul electric din documentația de pe internet a firmei Rockwell Automation. Ținând cont de utilizarea acestuia, se alege un model care să poată duce toată gretatea dispozitivului, și anume MPAI-x4450xM34B, componentele în (Fig. 1.28) și (Fig. 1.28). [9]

Cilindrul electric a fost ales pentru că este mult mai capabil să ducă o greutate mai mare decât cel pneumatic. Zona pe care o ridică are 85kg.

Fig. 1.32 Componente ale cilindrului electric

Fig. 1.33 Alegerea furcii pentru tija cilindrului electric

Mai multe detalii despre cilindru se găsește pe site-ul celor de la Rockwell Automation, acesta se caută după nume în lista de produse. Tot după site se aleg accesoriile de fixare a cilindrului și accesoriile pentru tijă. [10] [11]

Fig. 1.34 Date tehnice ale cilindrului electric

Fig. 1.35 Detalii despre cilindrul electric (captură de ecran)

Realizarea ansamblului

Proiectarea ansamblului se începe întotdeauna de la elementele ce interacționează cu tabla. De obicei se așează pe poziții deja specificate locatoare standard, sau se creează locatoare cu forme și dimensiuni asemănătoare cu un standard.

Bine-nțeles, pe parcursul proiectării ansamblului este cel mai probabil ca forma elementelor inițiale să se modifice radical. În (Fig. 1.36) putem vedea elementele active al unității, în stadiul lor final.

Fig. 1.36 Locatoarele în forma finală

Se pun elementele standard care știm că vor fi necesare (distanțiere, braț de clamp, cilindru de clamp etc.) pe poziții aproximate pentru a ne putea face o idee despre cum ar trebui să arate o soluție constructivă acceptabilă, despre numărul, și despre forma elementelor de legătură necesare.

Fig. 1.37 Adăugarea cilindrului, brațului și a distanțierelor

În continuare se construiește elementul intermediar dintre sudat și cilindru de clam o placă la care am făcut documentația tehnică. De asltfel placa este o placa destul de simplu de executat deoarece nu are forme complicate.

Fig. 1.38 Proiectarea elementului de legătură

În final se creează poziția deschisă a clamp-ului colorată cu negru deschis și reprezentată transparent și poziția de lucru, colorată cu gri deschis.

Fig. 1.39 Vedere izometrică a ansamblului finalizatcu poziția deschis colorată cu negru transparent

PROIECTAREA DE TEHNOLOGIE A UNEI PIESE

Proiectarea tehnologiei clasice

Materialul. Compoziție chimică și proprietăți mecanice

Material : OLC 45 STAS 880

Proprietățile materialului:

– Tipul oțelului:Oțel carbon cu rezistență medie.

Nu este recomandabil pentru sudură.

– Utilizări: Este folosit, de obicei, pentru fabricarea mașinilor agricole, a furtunurilor, șuruburilor și piulițelor.

– Livrare: Plăci laminate 30x1000x2000mm

Prezentarea piesei de executat- Placa

În Fig. 2.1 se poate observa desenul de execuție al piesei care urmează să fie prelucrată, complet cu rugozități și cote de referință (cotele aflate în paranteze).

Fig. 2.1 Desen de execuție

Stabilirea itinerarului tehnologic

1. Debitare cu plasmă: În Fig. 2.2 este cotat conturul ce va fi urmărit de mașina de debitare cu plasmă.

Fig. 2.2 Cotele de contur ale piesei

2. Frezare plană pe ambele părți (FUS 32): În Fig. 2.3 se indică suprafețele de degroșat (se folosește o freză cu plăcuțe amovibile, cu diametrul Ø40)

Fig. 2.3 Indicarea operațiilor de degroșare

3. Găurirea pe Fus 32: În Fig. 2.4 sunt cotate în întregime găurile ce trebuiesc prelucrate în semifabricat, în continuare am enumerat toate sculele necesare pentru efectuarea prelucrărilor:

– Burghiu Ø8,5

– Burghiu Ø11

– Burghiu Ø7,8

– Burghiu Ø9,8

– Alezor Ø8

– Alezor Ø10

– Tarod M10

Fig. 2.4 Cotarea găurilor

4. Finisare pe ambele părți: În Fig. 2.5 sunt indicate suprafețele care vor fi supuse frezărilor de finisare, acestea fiind executate cu o freză cilindro-frontală cu diametrul de Ø20.

Fig. 2.5 Indicarea operațiilor de finisare

5. Tratament termic: Deoarece piesa urmează a fi rectificată, se impune un tratament de călire de suprafață.

Călire,revenire 52-54 HRC

6. Rectificare pe ambele părți: Se face rectificarea suprafețelor indicate în Fig. 2.6 pe o mașină de rectificat plan.

Fig. 2.6 Operațiile de rectificare

7. Control final: Se verifică prin măsurători dacă toate cotele și rugozitățile prezente pe desenul de execuție să se regăsească și pe piesa reală.

-verificarea cotelor

-verificarea abaterilor de formă si de poziție

Stabilirea echipamentului necesar efectuării operațiilor

Debitare

Mașina de debitat cu plasmă și oxigen fiind o mașină unealtă destul de complexă, se poate alege orice model atât timp cât poate tăia o tablă de 100mm grosime.

Se alege mașina Eckert Jantar (Fig. 2.7, Fig. 2.8). [13]

Jantar este modelul cel mai de succes dintre toate mașinile de tăiere Eckert datorită dinamicii și rentabilității sale. Jantar este utilizat în mai multe sute de companii mari și mici din întreaga Europă, companii ce doresc performanță inegalabilă la costuri mici de funcționare. Este proiectată pentru tăierea cu precizie a materialelor cu o grosime de până la 100mm.

Mașina de tăiere Jantar poate fi dotată cu sistem cu plasmă și oxigen.

Fig. 2.7 Mașină CNC de tăiat cu plasmă Eckert Jantar

Fig. 2.8 Caracteristici tehnice Eckert Jantar

Frezare

– FUS 32 – O freză universală de sculărie cu o suprafață de lucru de 320×1000 mm(Tab. 2.3) proiectată și construită în România de Stimin Industries. [14]

– Menghină – Menghinele pentru mașini unelte (Fig. 2.10) diferă de cele de uz general, în mare parte prin toleranțele implementate la mecanismul de ghidaj și la filetul principal.[15]

Fig. 2.10 Menghină pentru mașini unelte

-Freză cu plăcuțe Ø40 – Freză atașabilă cu șase plăcuțe amovibile de tip SOKU 1505. [16]

Fig. 2.11 Freză cu plăcuțe

-Freză cilindro-frontală – O freză ce se poate utiliza pentru canale (toleranța e8) sau se poate folosi ca freză cu coadă (Fig. 2.12). [17]

Fig. 2.12 Freză cilindro-frontală Ø20

Găurire :

Scule: Toate sculele prezentate mai jos se găsesc în catalogul electronic al firmei Hoffman [18]

– Burghie elicoidale

– Alezoare

– Tarod manual

Fig. 2.13 Burghiu elicoidal Ø8.5

Fig. 2.14 Burghiu elicoidal Ø11

Fig. 2.15 Burghiu elicoidal Ø7.8

Fig. 2.16 Burghiu elicoidal Ø9.8

Fig. 2.17 Alezor H7 Ø8

Fig. 2.18 Alezor H7 Ø10

Fig. 2.19 Tarod M10

Rectificare:

Mașinile de rectificat sunt mașini-unelte cu ajutorul cărora se execută operația de rectificare, o prelucrare prin așchiere cu ajutorul sculelor (pietrelor) abrazive.

La aceste mașini, scula execută mișcarea principală de așchiere (o rotatie), eventual și unele mișcări de avans, iar semifabricatul execută și miscari de avans, rareori ramâne imobilizat si asta numai atunci cand este de dimensiuni foarte mari.

Mașina de rectificat Metallkraft FSM 3060, utilizată pentru operații de rectificare plană. În Fig. 2.20 și Tab. 2.4 se poate vizualiza mașina, și respectiv caracteristicile tehnice principale ale acesteia.[19]

Fig. 2.20 Mașină de rectificat Metallkraft FSM 3060

Tab. 2.21 Caracteristici tehnice Metallkraft FSM

Control final:

– Șubler digital universal pentru diferite măsurări interioare și exterioare cu vârfuri de măsurare interschimbabile, precizie maximă de 0,01mm (Fig. 2.21). [20]

s

Fig. 2.22 Șubler 400mm

-Rugozimetru electronic – Aparat mobil pentru măsurarea precisă a rugozității conform ISO/ ASME/ MOTIF, cu domeniul de măsurare maxim de 0.014 Inch. [21]

Fig. 2.23 Rugozimetru ST1

-Micrometru – Sculă de control conformă DIN 863 cu precizie maximă de 0,01mm (Fig. 2.23). [22]

Fig. 2.24 Micrometru

Determinarea dimensiunilor intermediare si adaosului de prelucrare[2]

(i=1)

0.15×2 => 0.3 (i=2)

( i=3 )

0.01 => 0.01 ( i=1 )

( i=2 )

(2.1)

(2.2)

Determinarea vitezelor de așchiere[2]

n –turația [rot/min]

Va – viteza de așchiere [m/min]

D – diametrul burghiului [mm]

Frezare:

Găurire:

Determinarea forțelor de așchiere[2]

Folosind formula 2.3 vom determina componenta tangențială a forței de așchiere la operația de degroșare.

(2.3)

Ft – Componenta tangențială a forței de așchiere

D – diametru freză

t1 – lungimea de contact dintre tăișul sculei și piesa de prelucrat

Sd – avansul pe dinte

t – adâncimea de așchiere

z – numărul de dinți

n – turația frezei

Cf=225

xF=0.78

yF=0.83

uF=1

qF=0.4

wF=-0.17

K_mf= 1

Concluzie: Forța de strângere necesară va fi de cel puțin 4000 N, pentru un factor de siguranță de 1.05.

Calculul normei tehnice [1]

Debitare cu plasmă: aprox. 5 min

Operația de finisare:

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

Întocmirea documentației tehnice

xxxx

Proiectarea pe mașină cu comandă numerică

Informații generale

Piesa de executat: În (Fig. 2.25) se poate observa cotarea completă a piesei de executat.

Fig. 2.25 Cotarea completă a piesei pentru prelucrarea pe CNC

Softul utilizat:

-Pentru o astfel de piesă se poate folosi un soft CAMConcept, cum ar fi softul celor de la EMCO (Fig. 2.26):

Fig. 2.26 Captură de ecran a programului

Utilizarea softului:

– În (Fig. 1.27) se prezintă definirea dimensiunilor semifabricatului, și poziționarea acestuia față de menghina mașinii:

Fig. 2.27 Captură de ecran cu fereastra de definire si poziționare a semifabricatului

– Se introduc din baza de date toate sculele necesare;

– Se definește conturul pentru fiecare frezare, și tiparul pentru fiecare grup de găuri;

– Folosind contururile și tiparele create anterior, se creează cicluri de prelucrare (frezări frontale, frezări pe contur, găuriri, etc.)

Simularea prelucrării piesei

– Frezarea pe contur: În (Fig. 2.28) se poate vedea rezultatul simulării frezării pe contur a semifabricatului cu o freză cilindro-frontală. Creare conturului unei piese în acest fel este mult mai înceată și ineficientă decât debitarea pe contur.

Fig. 2.28 Captură de ecran cu simularea frezării pe contur

Frezarea buzunar interior

-Frezarea din interior se realizează cu o freză cilindro-frontală se poate observa în (Fig. 2.29)

Fig. 2.29 Captură de ecran cu simularea frezării din interior

– Frezarea frontală: Se observă rezultatul frezării frontale cu freza cu plăcuțe Ø40 (Fig. 2.30). Ca și cotă finală pe CNC, piesa va fi adusă la 25.4 mm grosime, pentru a putea fi călită și rectificată ulterior pe o mașină de rectificat plan.

Fig. 2.30 Captură de ecran cu simularea frezării frontale

– În (Fig. 2.31) se poate vedea începerea simulării găurilor, se începe din partea stângă a piesei.

Fig. 2.31 Începutul simulării găuririlor

– Găurire de Ø11 și gaurire pentru Ø7,8.

Fig. 2.32 Captură de ecran cu simularea găuririlor de Ø7.8, Ø11

– Se alezează gaura de Ø8H7 pe întreaga adâncime.

Fig. 2.33 Captură de ecran cu simularea alezării la Ø8H7

Program CNC

Codul CNC este generat în mod automat de programul CAMConcept.

N1 G54

N2 G94

N3 ; Exported CamConcept project: C:\Documents and Settings\Admin\Desktop\eer.ecc

N4 ; Export filter: DIN/ISO 2.00

N5 ; tool tool name radius length missing textentry (4700008)

N6 ; T1D1 0.000 0.000

N7 ; T1D2 Endmill 10mm 5.000 0.000

N8 ; T2D1 Endmill 4mm 2.000 0.000

N9 ; T3D1 Endmill 16mm 8.000 0.000

N10 ; T4D1 Drill 22mm 11.000 0.000

N11 ; T5D1 Drill 20mm 10.000 0.000

N12 ; 1: face cutting

N13 D0

N14 G53 G0 X287 Y126.500 Z222

N15 T1 D1 M6

N16 M8

N17 S1900

N18 M3

N19 G0 X-15 Y-5 Z5

N20 G1 X-15 Y-5 Z-1 F500

………………………………………………..

N224 G0 X112 Y107 Z50

N225 G1 X112 Y107 Z-7 F50

N226 G1 X110 Y102.500 Z-7 F400

N227 G1 X98 Y102.500 Z-7

N228 G1 X98 Y117 Z-7

N229 G1 X122 Y117 Z-7

N230 G1 X122 Y102.500 Z-7

N231 G1 X122 Y88 Z-7

N232 G1 X98 Y88 Z-7

N233 G1 X98 Y102.500 Z-7

N234 G1 X88 Y102.500 Z-7

N235 G1 X88 Y127 Z-7

N236 G1 X132 Y127 Z-7

N237 G1 X132 Y78 Z-7

N238 G1 X88 Y78 Z-7

N239 G1 X88 Y102.500 Z-7

N240 G1 X78 Y102.500 Z-7

N241 G1 X78 Y137 Z-7

N242 G1 X142 Y137 Z-7

N243 G1 X142 Y68 Z-7

N244 G1 X78 Y68 Z-7

N245 G1 X78 Y102.500 Z-7

N246 G1 X68 Y102.500 Z-7

N247 G1 X68 Y147 Z-7

N248 G1 X152 Y147 Z-7

N249 G1 X152 Y58 Z-7

N250 G1 X68 Y58 Z-7

N251 G1 X68 Y102.500 Z-7

N252 G0 X68 Y102.500 Z50

N253 G0 X112 Y107 Z50

N254 G1 X112 Y107 Z-9 F50

N255 G1 X110 Y102.500 Z-9 F400

N256 G1 X98 Y102.500 Z-9

N257 G1 X98 Y117 Z-9

N258 G1 X122 Y117 Z-9

N259 G1 X122 Y102.500 Z-9

N260 G1 X122 Y88 Z-9

N261 G1 X98 Y88 Z-9

N262 G1 X98 Y102.500 Z-9

N263 G1 X88 Y102.500 Z-9

N264 G1 X88 Y127 Z-9

N265 G1 X132 Y127 Z-9

N266 G1 X132 Y78 Z-9

N267 G1 X88 Y78 Z-9

N268 G1 X88 Y102.500 Z-9

N269 G1 X78 Y102.500 Z-9

N270 G1 X78 Y137 Z-9

N271 G1 X142 Y137 Z-9

N272 G1 X142 Y68 Z-9

N273 G1 X78 Y68 Z-9

N274 G1 X78 Y102.500 Z-9

N275 G1 X68 Y102.500 Z-9

N276 G1 X68 Y147 Z-9

N277 G1 X152 Y147 Z-9

N278 G1 X152 Y58 Z-9

N279 G1 X68 Y58 Z-9

N280 G1 X68 Y102.500 Z-9

N281 G0 X68 Y102.500 Z50

N282 G0 X112 Y107 Z50

N283 G1 X112 Y107 Z-11 F50

N284 G1 X110 Y102.500 Z-11 F400

N285 G1 X98 Y102.500 Z-11

N286 G1 X98 Y117 Z-11

N287 G1 X122 Y117 Z-11

N288 G1 X122 Y102.500 Z-11

N289 G1 X122 Y88 Z-11

N290 G1 X98 Y88 Z-11

N291 G1 X98 Y102.500 Z-11

N292 G1 X88 Y102.500 Z-11

N293 G1 X88 Y127 Z-11

N294 G1 X132 Y127 Z-11

N295 G1 X132 Y78 Z-11

N296 G1 X88 Y78 Z-11

N297 G1 X88 Y102.500 Z-11

N298 G1 X78 Y102.500 Z-11

N299 G1 X78 Y137 Z-11

N300 G1 X142 Y137 Z-11

N301 G1 X142 Y68 Z-11

N302 G1 X78 Y68 Z-11

N303 G1 X78 Y102.500 Z-11

N304 G1 X68 Y102.500 Z-11

N305 G1 X68 Y147 Z-11

N306 G1 X152 Y147 Z-11

N307 G1 X152 Y58 Z-11

N308 G1 X68 Y58 Z-11

N309 G1 X68 Y102.500 Z-11

N310 G0 X68 Y102.500 Z50

N311 G0 X112 Y107 Z50

N312 G1 X112 Y107 Z-13 F50

N313 G1 X110 Y102.500 Z-13 F400

……………………………………………..

N670 G0 X30 Y30 Z50

N671 G0 X30 Y30 Z-18

N672 G1 X30 Y30 Z-21

N673 G0 X30 Y30 Z50

N674 G0 X30 Y30 Z-20

N675 G1 X30 Y30 Z-23

N676 G0 X30 Y30 Z50

N677 G0 X30 Y30 Z-22

N678 G1 X30 Y30 Z-25

N679 G0 X30 Y30 Z50

N680 G0 X30 Y30 Z-24

N681 G1 X30 Y30 Z-26

N682 G0 X30 Y30 Z50

N683 ; 7: drill

PROIECTAREA DISPOZITIVULUI PENTRU OPERATIA DE FREZARE PLANA

Să se proiecteze un dispozitiv de fixare a semifabricatului prezentat în (Fig. 3.1). și (Fig. 3.2) (conform proiectului de TCM) pentru operația de frezare frontală.

Fig. 3.1 Vederea izometrică a semifabricatului pentru care se proiectează dispozitivul

Desenul de execuție al piesei este prezentat în (Fig. 3.2).

Fig. 3.2 Desen de execuție al piesei

Materialul semifabricatului, proprietăți fizice și compoziție chimică

Au fost prezentate la pagina 35

Stadiul de prelucrare al semifabricatului până la operația pentru care se proiectează dispozitivul

În (Fig. 3.3) este prezentat desenul cu cotele de contur și de gabarit, împreună cu rugozitățile pe toate suprafețele semifabricatului ce urmează a fi prins în dispozitiv.

Fig. 3.3 Cotele inițiale ale semifabricatului

Dat fiind faptul că piesa necesită rectificări (călirea suprafeței), pe dispozitiv se va prelucra piesa doar până la operația de frezare frontală de finisare, după cum este indicat în (Fig. 3.4)

Fig. 3.4 Indicarea operației de executat pe dispozitiv

Caracteristici ale mașinii unealtă, scule și verificatoare.

Mașina unealtă

S-a ales freza FUS 32, prezentată în Fig. 2.9 la pagina 41, caracteristicile acesteia fiind prezentate în Tab. 2.3, găsit tot la aceeași pagină.

Scule utilizate

Pentru frezarea frontală se folosesc:freza cu plăcuțe Ø40 și freza cilindro-frontală Ø20. Ambele au fost prezentate la pagina 42 în Fig. 2.11 și pagina 43 Fig. 2.12

Verificatoare necesare

Pentru verificarea reperului se folosesc un șubler, un micrometru, și un rugozimetru electronic. Pe toate acestea le putem găsi la pagina 48.

Forma si elementele de legătură a mașinii-unelte cu dispozitivul

– Masa mașinii unelte cu canale T: În Fig. 3.5 avem cotele mesei mașinii FUS32 cu gabaritul de 320×1000 mm și canalele T poziționate la 40 mm față de marginea mesei și 60 mm unul față de celălalt.

Fig. 3.5 Masa mașinii unelte

– Kit de prindere pentru canale T: Este prezentat mai jos un set kit de fixare pentru canalele T din masa mașinii. Kitul conține bolțuri de strângere, piulițe pentru canale T, piulițe hexagonale, pene prismatice și pene de fixare.[23]

Fig. 3.6 Bride și șuruburi pentru canale T

Stabilirea bazelor de orientare si erorilor acestora

Stabilirea sistemului bazelor de orientare

Se stabilește soluția de orientare a piesei astfel încât bazele de orientare să coincidă cu bazele de cotare.

Fig. 3.7 Bazele de orientare

Calculul erorilor de orientare

Fig. 3.8 Primul caz

ε = (h-h1)tgΔα [mm] (3.1)

ε = 0

Fig. 3.9 Cazul al doilea

ε = (25-12.5)*tg(2.33) = 12.5 * 0.0406 = 0.5086

Determinarea adaosurilor, regimurilor și forțelor de așchiere

Aceste determinări se pot găsi în subcapitolele 2.1.5 (pag.49), 2.1.6(pag.50), 2.1.7(pag.52).

Proiectarea ansamblului dispozitivului[5, 6, 7]

Proiectarea succesivă a elementelor de orientare, a mecanismului de fixare, a corpului dispozitivului, a elementelor de asamblare, a elementelor de legătură a dispozitivului cu mașina-unealtă, a elementelor de ghidare pe mașina-unealtă.

Elementele dispozitivului sunt:

Placa de bază: Este o construcție sudată de complexitate scăzută, fiind alcătiuită doar din trei plăci simple. Placa de bază este dimensionată astfel încât să își păstreze rigiditatea chiar și după toate prelucrările necesare, astfel se poate găuri fara nici o problemă găuri distanțate la 60 mm pentru montarea pe masa mașinii ().

Fig. 3.10 Baza sudată a dispozitivului

Elemente de așezare, ghidare și sprijin: Dintre cele două elemente de poziționare folosite, cepul prezentat în () poate fi găsit pe site-ul Norelelm [24].

Suportul lateral () este proiectat pentru dispozitiv.

Sudatul dispozitivului cu bazele de așezare, sprijin și ghidare (Fig. 3.13)

Fig. 3.13 Placa de bază a dispozitivului cu elementele de suport

Cilindru pneumatic (Fig. 3.14) este folosit ca să fixeze semifabricatul prezentat în (Fig. 3.1) și (Fig. 3.2).

Cilindrul este pozitionat la 45° fata de marginea plăcii de bază astfel se obține o poziționare mai precisă a semifabricatului și o strângere care asigură semifabricatul în timpul frezării frontale. Cilindrul se găsește pe site-ul Norelem [26]

Fig. 3.14 Cilindrul pneumatic

În vârful cilindrului este prinsă o piesă de legatură denumită suport împingător din (Fig. 3.15) care este fixată cu un șurub M8x45.

Suport împingător este proiectat pentru a fi o piesă de legătură, deoarece cilindrul având o gaură de M8 se poate folosi orice șurub de M8 care să fie adecvat pentru o prindere bună a suportului împingător. Astfel se realizează o prindere bună.

În interiorul suportului împingător din (Fig. 3.15) este așezat împingătorul care este prezentat în (Fig. 3.17) fiind poziționat cu ajutorul unui știft cilindric cu cap și gaură pentru splint (Fig. 3.16) știftul are diametrul de Ø8 și este folosit pentru a asigura că împingătorul nu poate ieși din suportul împingător și nu poate pivota exagerat.

Împingătorul are rolul de asigura transmiterea excelentă a forței de strângere indiferent de erorile dimensionale aflate pe conturul piesei, fiind proiectat pentru dispozitiv.

Fig. 3.17 Împingător

Splintul care se poate vizualiza în (Fig. 3.18) are rolul de a asigura știftul prezentat în (Fig. 3.16) asigurând de asemeanea și împingătorul (Fig. 3.17) se poate poziționa semifabricatul în condiții de siguranță.

Fig. 3.18 Splint

Sistemul de fixare al semifabricatului complet (Fig. 3.19)

Fig. 3.19 Sistemul complet de fixare al semifabricatului

ALEGEREA SCULEI

Vom prezenta alegerea unei scule din catalogul online a celor de la Dormer. [27]

După cum putem observa ăn Fig. 4.1, odată ajunși pe pagina de pornire ni se va cere să introducem țara din care accesăm pagina, limba dorită, și unitățile de măsură dorite. De asemenea ni se dă opțiunea de a descărca catalogul în totalitate . Apăsăm „continuă” în mijlocul paginii.

Fig. 4.1 Alegerea țării, limbii, și unității de măsură dorite

Fig. 4.2 Alegerea materialului și a altor caracteristici

Suntem redirecționați către o pagină de forma celei dinFig. 4.2. Se cere să se aleagă grupul de materiale pe care va lucra scula dorită, standardul folosit, turația maximă pe care trebuie să o atingă scula, sistemul de răcire, tipul de fluid de răcire și categoria sculei. Facem selecțiile necesare și continuăm.

Pe pagina următoare (Fig. 4.3) se necesită alegerea tipului de sculă dorită. Alegem o freză cu coadă de finisare. În continuare (Fig. 4.4) se cere precizarea tipului de prelucrare pentru care se procură scula, și lubrifierea disponibilă pe mașină.

Fig. 4.3 Selectarea tipului de sculă dorit

Fig. 4.4 Precizarea prelucrării

Continuând ne este prezentată scula aleasă automat alături de informații referitoare la dimensiunile, materialul, capacitățile și costul acesteia. (Fig. 4.5)

Fig. 4.5 Informații despre scula aleasă

Mai departe (Fig. 4.6) este prezentat regimul de așchiere recomandat pentru scula aleasă, și se indică chiar costul estimat per prelucrare.

Fig. 4.6 Recomandarea regimului de așchiere

Este prezentată o diagrama în (Fig. 4.7) care reprezintă cost/prelucrare-durata de utilizare iar în (Fig.4.8) se poate observa economia per prelucrare a sculei împreună cu mașina de frezat.

Fig. 4.7 Costuri

Fig. 4.8 Economia

CONCLUZII

Industria auto este într-o continuă dezvoltare. Acest lucru se reflectă în cerințele producătorilor de automobile în ceea ce privește productivitatea liniilor de fabricație, acestea devenind din ce în ce mai moderne cu instalații de ultimă oră. Astfel, se poate scurta ciclul de fabricație a unui automobil si presupune, printre altele, gruparea operațiilor astfel încât să se realizeze o echilibrare a liniilor defabricație. Gruparea operațiilor impune proiectarea unor dispozitive multifuncționale. Subansamblul unui astfel de dispozitiv a făcut obiectul proiectului de diplomă, acesta realizând fixarea unor elemente din caroserie pentru stațiile de sudură robotizate.

Proiectarea subansamblului a presupus parcurgerea următoarelor etape: proiectarea elementelor netipizate, alegerea elementelor tipizate, iar în cele din urmă realizarea ansamblului.

Proiectul de diplomă a pus în evidență, de asemenea, modul în care au fost rezolvate problemele de ordin tehnologic specific realizării unui reper.

Pentru proiectarea subansamblului, proiectarea dispozitivului, proiectarea tehnologiei de execuție si alegerea sculelor, au fost utilizate cu succes programe și proceduri asistate de calculator.

BIBLIOGRAFIE

[1] Picos, Normarea tehnică pentru prelucrarea prin așchiere vol, București 1989

[2] Picos, Calculele adaosurilor de prelucrare și regimuri de așchiere, București

[3] TCM Volumul I – Stănășel Iulian

[4] Bazele așchierii si generării suprafețelor – Moga Ioan

[5] T. Pavel Danut,T.Vidican Aron- Dispozitive pentru sisteme de fabricatie , Editura Universitatii din Oradea,2007

[6] Sanda Vasii Roșculeț – Proiectarea dispozitivelor, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982

[7] Tocuț Pavel Dănuț – Proiectarea dispozitivelor. Curs ID.Suport pentru studiu individual. Ed. Univ. din Oradea, 2011

[8] http://www.smcpneumatics.com/CKZ3N63TF-90DP.html

[9] http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/mpai-in001_-en-p.pdf

[10] https://ab.rockwellautomation.com/Motion-Control/Actuator/MP-Series-Heavy-Duty-Electric-Cylinders

[11] http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/pp/motion-pp004_-en-p.pdf

[12]https://www.thkstore.com/products/linear-motion/linear-motion-guides/shs-lc-block.html#product-collateral

[13] https://plasmaserv.ro/masini-cnc-taiere/jantar

[14]http://www.stimin.ro/products/universal-milling-machines/fus-32.html

[15]http://www.directorproduse.ro/auto-barci-vehicule/accesorii-pentru-maini-unelte-menghina-344940/

[16]https://www.wnt.com/mastertool/RO/product/Catalogul/Frezare/Freze%20cu%20pl%C4%83cu%C5%A3e%20amovibile/Frez%C4%83%20forntal%C4%83/Sistem%202780-15/FREZ%C4%82%20FORNTAL%C4%82%20A278-940-9R-904-15%2050729040

[17]https://www.hoffmann-group.com/RO/ro/horo/Scule-a%C5%9Fchietoare-monobloc/Freze-HSS/Freze-cilindro-frontale-HSS-PM-TiAlN/p/191290-20?addToCart=1

[18]https://ecatalog.hoffmann-group.com/index.html?country=ron_RO _ROE/catalogs /&catalog =90000001#page_20

[19] https://emasiniunelte.ro/metallkraft-germania/masina-de-rectificat-plan-metallkraft-fsm-3060.html

[20] https://www.hoffmann-group.com/RO/ro/horo/Tehnică-de-măsurare-și-control/Șublere/Șubler-digital-universal/p/417700-400

[21] https://www.hoffmann-group.com/RO/ro/horo/Tehnic%C4%83-de-m%C4%83surare-%C5%9Fi-control/Microscoape%2C-rugozimetre/Rugozimetru/p/499030-ST1

[22] https://www.hoffmann-group.com/RO/ro/horo/Tehnic%C4%83-de-m%C4%83surare-%C5%9Fi-control/Micrometre/Micrometru-de-exterior/p/420402

[23] https://littlemachineshop.com/products/product_view.php?ProductID=2718

[24]https://www.norelem.com/us/en/Products/Product-overview/Flexible-standard-component-system/02000-Self-aligning-pads-Fixture-feet-Clamp-rests-Support-elements/Rest-pads-and-positioning-feet/02130-Rest-pads.html?search_keywords=02130

[25] P. N. Rao Manufacturing technology, 1998

[26] https://www.norelem.com/us/en/Products/Product-overview/Flexible-standard-component-system/05000-Toggle-clamps-Pneumatic-clamps-Accessories-for-clamps-Latches-Quarter-turn-locks/Pneumatic-clamps/05340-Pneumatic-clamps-push-rod.html

[27] http://selector.dormertools.com/web/rom/ro-ro/mm