CONSIDERAȚII TEORETICE PRIVIND PROIECTAREA MATRIȚELOR DE INJECTAT MATERIALE PLASTICE. STUDIU DE CAZ. CALCULE ECONOMICE [311671]
CONSIDERAȚII TEORETICE PRIVIND PROIECTAREA MATRIȚELOR DE INJECTAT MATERIALE PLASTICE. STUDIU DE CAZ. CALCULE ECONOMICE
Conducător științific:
Conf.dr.ing. MIHĂILĂ ȘTEFAN
Absolventă:
CIUCUR NEGRUȚ DANA GABRIELA
ORADEA- 2018
UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ
Departamentul : INGINERIE SI MANAGEMENT
TEMA Nr.
Lucrare de finalizare a studiilor a student: [anonimizat]
1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: CONSIDERAȚII TEORETICE PRIVIND PROIECTAREA MATRIȚELOR DE INJECTAT MATERIALE PLASTICE. STUDIU DE CAZ. CALCULE ECONOMICE
2). Termenul pentru predarea lucrării 29.06.2018
3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a [anonimizat].
4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor
PREZENTAREA GENERALA A MATERIALELOR PLASTICE
PROCESUL TEHNOLOGIC DE REALIZARE A REPERULUI DIN PLASTIC
PROIECTAREA MATRIȚEI DE INJECTAT
.PROIECTAREATEHNOLOGIEI DE EXECUTIE A REPERULUI PLACĂ DE PRINDERE
CALCULULELE ECONOMICE
COSTUL MATERIALELOR ȘI GRADUL DE UTILIZARE A LOR
DETERMINAREA LOTURILOR OPTIME DE APROVIZIONARE SI A COSTURILOR TOTALE
CALCULUL NORMEI TEHNICE DE TIMP
CALCULUL CAPACITĂȚII DE PRODUCȚIE
CALCULUL CU SALARIZAREA MUNCITORILOR
BIBLIOGRAFIE.
5). Material grafic:
[anonimizat].
6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării: S.C. FAIST MEKATRONIC SRL, S.C. PLASTOR S.A, [anonimizat].
7). Data emiterii temei 1. XI. 2017
Director departament: Conducător știintific:
Prof.dr. ing. POP MIRCEA conf. dr. ing. [anonimizat]…………../……………
DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE
A
LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR
Titlul lucrării ________________________________________________________ ________________________________________________________
________________________________________________________
Autorul lucrării ___________________________________________________
Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susținerii examenului de diplomă / disertație organizat de către Facultatea_____________________________________________ [anonimizat]____________________ a anului universitar ___________
[anonimizat] (nume, prenume, CNP)____________________________________________________
, declar pe proprie răspundere că această lucrare a [anonimizat] o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.
Declar, [anonimizat], tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.
Oradea, Semnătura
________________
Data_______________
REZUMAT
In cadrul lucrării se prezintă cateva aspecte legate de modul de proiectare a [anonimizat] o [anonimizat] a unei matrițe.
In continuare sunt descrise o serie de aspecte cu privire la importanta si ritmul de dezvoltare a [anonimizat]. [anonimizat] plasturgiei, precum si beneficiile lui in proiectarea matritei respectiv piesei din material plastic
In cadrul lucrării s-a elaborat de asemenea tehnologia de executie a reperului stabilit abordandu-se atat tehnologia clasică cat si asistată de calculator CAD-CAM. La partea de tehnologie clasică s-au efctuat o serie de calcule cu referire la adosul de material si regimuri de așchiere.
In partea doua a lucrării (partea economică) se efectuează o serie de calcule economice referitor la determinarea loturilor optime de aprovizionare si a costurilor totale, calculul normei tehnice de timp, capacității de producție precum si costul materialelor .
CUPRINS
1. Prezentare generală a meterialelor plastice……………………………….6
1.1. Avantajele utilizării materialelor plastice……………………………………………..9
2. Proiectarea asistată de calculator utilizând sistemele CAD-CAM-CAE la concepția reperului respectiv matriței de injectat………………………………………….12
2.1. Introducere generală………………………………………………………………………12
2.2. Descrierea modului proiectare a unei reper din material plastic……………15
2.3. Sisteme CAE în concepția matriței…………………………………………………..17
2.4. Procedeu de calcul………………………………………………………………………..22
2.5. Sisteme CAD/CAM pentru realizarea matriței…………………………………….23
3. Alegerea materialului plastic, tipul injectării si utilajului folosit la procesarea reperului ……………………………………………………………………………………………………25
3.1. Stabilirea materialuli plastic …………………………………………………………..25
3.2.Forma și tipul injectării……………………………………………………………………27
3.3.Alegerea mașinii de injectat precizarea caracteristicilor de functionare….28
4.Principii de proiectare a matriței de injectat……………………………………………….29
4.1.Concepția constructivă si tehnologică a piesei………………………………….32
4.2. Alegerea materialului plastic………………………………………………………….33
4.3.Planul de separatie………………………………………………………………………..34
4.4.Locul de injectare…………………………………………………………………………..34
4.5.Proiectarea sistemului de injectare…………………………………………………..35
4.6. Numărul de cuiburi………………………………………………………………………..35
4.7.Alegerea elementelor sistemului de injectare…………………………………….36
4.8. Stabilirea sistemelor de temperare………………………………………………….38
4.9.Stabilirea sistemului de aruncare……………………………………………………..40
4.10.Materiale folosite la construcția matrițelor………………………………………..41
5. Proiectarea tehnologiei de executie a reperului placă de prindere…………….44
A.ELABORAREA TEHNOLOGEI D FABRIATIE CALSICĂ…………………………………………….45
5.1. Stabilirea itinerarului tehnologic………………………………………………………45
5.2. Calculul adaosului de prelucrare si a regimului de aschiere………………..45
B. ELABORAREA TEHNOLOGEI D FABRIATIE CAD- CAM………………………………………..65
5.3.Prezentarea geenrală NX……………………………………………………………….65
6. Calcule economice…………………………………………………………………………………..73
6.1. Costul materialelor și gradul de utilizare a lor……………………………………73
6.2. Determinarea loturilor optime de aprovizionare si a costurilor totale…..74
6.3. Calculul normei tehnice de timp……………………………………………………..75
6.4 Calculul capacității de producție……………………………………………………..82
6.5. Calculul cu salarizarea muncitorilor…………………………………………………83
BIBLIOGRAFIE………………………………………………………………………………………………………..85
Capitolul 1.
Prezentare generală a meterialelor plastice
In ultima perioadă materialele plastice ocupă un loc foarte important în societatea modernă înlocuind tot mai des materialele metalice, lemnoase, ceramice, si alte tipuri de materiale.
La ora actuală materialele plastice se regăsesc in toate domeniile de activitate cum ar fi: industria ambalajelor, construcții civile, industria auto, industria de aparate electronice si mecanice, industria aerospațială și aeronautică, medicina, industria mobilierului, industria chimică, industria textilă, optică, telecomunicatii etc.
In ultimile două decenii, sectorul de procesare a materialelor plastice s-a dezvoltat foarte mult astfel, consumul de materiale plastice pe cap de locuitor în Europa Centrală a ajuns să fie la un nivel aproape egal cu cel din Europa de Vest (55-75 kg/an). în Europa de Est însă, consumul pe cap de locuitor este mai mic (20-50 kg/an), datorita nivelului tehnologic relativ mai scăzut. Cu toate acestea, s-au construit multe fabrici de procesare a materialelor plastice, în decursul anului 2010 au fost prelucrate prin extrudere, suflare și injectare, aproximativ 9.800 ktone de materiale plastice, astfel: PE 37%, PP 22%, PVC 17%, PET 11%, PS 10%, și altele 3%, având drept scop utilizarea în industria de ambalaje și industria de construcții, fiind urmate de piața produselor tehnice, a produselor de uz casnic și piața agricolă.
La nivel mondial, potrivit unui studiu al Plastics Europe, este de așteptat o reconfigurare a piețelor în regiunea Asia-Pacific, pentru că statele din regiune au ritmuri de creștere economice considerabile, de exemplu pentru intervalul 2011-2016 acestea fiind estimate la aproximativ 5,5% (cu 2 până la 3% peste media la nivel mondial).
Cel mai vechi material plastic este celuloidul, fabricat în Statele Unite în 1870, pentru a înlocui fildesul bilelor de biliard. Cu acest produs, industria începe să producă pentru prima oară un tip de material care este folosit la fel de frecvent ca și o substanță naturală. Patruzeci de ani mai târziu, în 1909, un chimist belgian, emigrat în Statele Unite, Leo Hendrik Baekeland ( 1863-1944 ) descoperă bachelita, primul plastic considerat a fi un material frumos. Din punct de vedere chimic, bachelita reprezintă o revoluție. Materialele de bază folosite până atunci pentru fabricarea plasticelor erau obținute din materiale naturale. Bachelita însă, este fabricată în întregime din produse industriale. Ea constituie deci primul material plastic sintetic. Bachelita s-a folosit la fabricarea unui număr mare de obiecte: telefoane, bijuterii, portțigarete, aparate de radio, etc.
Materialele plastice nu există în natură. Ele sunt compuși creați artificial în laborator. Numele care li s-a dat amintește de una dintre propietățile lor fundamentale, și anume plasticitatea, capacitatea de a se deforma sub acțiunea unei forțe exterioare si de a-și conserva apoi forma care le-a fost dată. Există numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice.
Pentru fiecare obiect trebuie ales materialul plastic care are calitățile cele mai potrivite: suplețe, rigidate, rezistență la șoc, elasticitate, transparență, greutate mică.
În general, produsul de la care se pornește în fabricarea materialelor plastice este naftul, un produs obținut în rafinăriile de petrol. Naftul este un amestec de diferite molecule de hidrocarburi. Acest amestec este adus la temperaturi înalte în prezența vaporilor de apă, ceea ce provoacă ruperea moleculelor de hidrocarbură și obținerea de molecule mai mici, molecule de etilenă. Etilena este molecula pe care se bazează întreaga industrie a maselor plastice.
Micile molecule de etilenă sunt unitațile de bază ( numite “monomeri” ) ale materialelor plastice. Acestea se obțin asamblând monomeri în număr de sute, mii, chiar zeci de mii, pentru a forma molecule uriașe lungi catene numite polimeri.
Prin mase plastice se înțeleg de obicei produsele sintetice polimerice macromoleculare, care pot lua forma dorită folosindu-se proprietatea comună – plasticitatea.
Utilizarea maselor plastice se datorează proprietăților lor deosebite, dintre care amintim:
greutate specifică redusă, în general 1,8 ;
rezistență la încovoiere, întindere și compresiune bună;
stabilitate chimică remarcabilă față de majoritatea mediilor agresive;
porozitate reglabilă ( structură cu pori închiși sau deschiși );
prelucrabilitate simplă;
conductivitate electrică nulă;
aspect estetic ( produse colorate în masă, translucide sau transparente );
cost scăzut.
Există două mari familii de materiale plastice: materiale termoplastice si cele termorigide. Prima categorie cuprinde plastice care se topesc dacă sunt încălzite, unele chiar de la 70°C, altele înspre 120°C. Atunci când sunt fierbinți si lichide, aceste materiale pot fi turnate în forme sau extrudate, adică trase în fire sau foi. Răcindu-se, materialele termoplastice se solidifica și îsi păstrează noua formă. Aceste materiale plastice sunt folosite în special pentru fabricarea obiectelor în serie, cum ar fi sticle, găleți,etc.
Materialele plastice se obțin prin reacții chimice din produse naturale vii, care pot fi:
1) de origine vegetală:
a) lemn celuloză celuloidul
b) bumbac celuloză acetat de celuloză
c) arbore de cauciuc latex cauciucul
d) semințe de ricin poliamida
e) trestie de zahăr alcool policlorura de vinil ( PVC )
2) de origine animală: lapte
a) din brânzirea laptelui
b) din grăsimi
3) de origine minerală:
a) carbon PVC, PS
b) petrol PE, PP, PS, PVC,…
c) gaze naturale PVC
d) calcar PVC.
În schimb cele termorigide se întăresc la căldură. Astfel, ele sunt mulate la rece pe formele dorite apoi sunt încălzite pentru a se întări. Sau pot fi lăsate să se întărească după ce li se adaugă un produs special. Plasticele termorigide se folosesc la fabricarea obiectelor prelucrate manual sau a celor care necesită o fabricație îngrijită. Așa se fabrică ambarcațiunile, piesele de caroserie, barele de protecție etc.
Această operație, polimerizarea, se efectuează în instalații industriale, reactoare chimice, la presiuni si temperaturi înalte și în prezența unor produși care declanșează reacția.
Principalele materialele plastice obținute prin reacția de polimerizare sunt:
1. polietilena de joasă densitate
2. polietilena de înaltă densitate
3. polipropilena
4. policrorura de vinil
5. polistirenul
6. acrilobutadienstiren
7. polimetacrilatul de metil
8. politetrafluoretilenă
Tipul de plastic care se obține depinde de tipul de moleculă de bază care a fost polimerizată. Dacă se utilizează monomeri de etilenă, plasticul obținut se numește polietilenă. Acesta este un material suplu si transparent, folosit la fabricarea sticlelor, a săcilor de plastic și a jucăriilor. Polimerizarea se poate face utilizând și molecule derivate din etilenă, molecule în care atomii de hidrogen au fost inlocuiți cu atomi de clor sau de fluor. Polimerii obținuți sunt policlorura de vinil ( PVC ) si teflonul. PVC-ul este dur, impermeabil și bun izolator electric. El se folosește la fabricarea prizelor electrice, a șevilor și a materialelor pentru planșee. Teflonul este un material care rezistă la căldură ( 350°C ), la frig ( -80°C ) și la acțiunea produselor chimice. De aceea este folosit la căptușirea vaselor de bucătărie sau a formelor de patiserie, precum și în numeroase aparate de uz științific.
1.1. Avantajele utilizării materialelor plastice
Produsele executate din mase plastice prezintă următoarele avantaje:
Nu necesită prelucrări ulterioare și pot avea o formă suficient de complicată.
Permit executarea de găuri și adâncituri în orice secțiune, precum și presarea de
filete.
Pot fi metalizate (numai ABS-ul natur), metalizarea fiind o acoperire galvanică și poate fi efectuată în diferite variante de culori, în variantă mată sau lucioasă.
Aspectul piesei este plăcut, designerul reușind să-și impună cu ușurință punctul de vedere, întrucât se poate realiza orice cerință estetică: joc de umbră și lumină prin alternări de suprafețe mate și suprafețe lucioase, suprafețe în relief sau în adâncime, suprafețe striate sau cu rizuri, etc.
Piesele rezultate se pot obține într-o mare varietate de culori, ce pot fi: obișnuite și metalizate. Aceste culori fie că se realizează conform mostrarului de culori transmis de către fabricantul de masă plastică, fie că este creat un mostrar nou de către designer împreună cu tehnologul de masă plastică.
Piesele din mase plastice se pot vopsi (de regulă se preferă ca vopsirea să aibă loc în aceeași culoare ca masa plastică, astfel încât dacă piesa este zgâriată, sau prin frecare se îndepărtează stratul de vopsea, să nu fie vizibil acest defect de discontinuitate a stratului de vopsea).
Se pot efectua injecții de două sau trei mase plastice de diferite culori, în vederea obținerii de diverse efecte estetice sau având ca scop obținerea de piese cu rezistență la uzură mai mare (vezi cazul tastaturii de calculator), sau cu alte scopuri.
Un mare avantaj al maselor plastice constă în faptul că acestea pot fi înfoliate. Această operație constă în acoperirea la cald, prin presare, a suprafețelor în relief (în jurul acestor suprafețe nu trebuie să existe alte porțiuni de suprafețe care să fie la aceeași cotă sau la o cotă peste nivelul celei ce urmează a fi înfoliate, deoarece fie se obține înfolierea unor zone ce nu au fost indicate de către designer, fie se deformează zonele ce depășesc cota respectivă, fie înfolierea nu va fi de calitate). Aceste folii pot fi mate sau lucioase, pot fi albe, negre, imitație furnir, argintii, aurii, sau în diferite alte culori.
Inscripționarea pieselor din mase plastice se poate efectua fie direct din sculă, fie aplicându-se ornamente din metal (aluminiu, oțel laminat, etc.) sau din masă plastică. Inscripționarea din sculă se realizează fie prin efecte speciale (joc de umbră și lumină care se realizează prin porțiuni alternante de suprafețe mate și lucioase, sau prin alternări de suprafețe striate cu porțiuni mate, sau cașerate, etc.) Un alt procedeu de inscripționare este cel rezultat din sculă (deci direct din injecție), aceasta nemaifiind la același nivel, ci în relief sau în adâncime. Inscripționarea este rodul activității creatoare a designerului, el fiind cel care va hotărî caracterul, modul de inscripționare sau dacă aceasta urmează a fi înnobilată prin înfoliere sau nu.
Un alt procedeu de inscripționare a maselor plastice este acela prin serigrafie, după desenul ciocan executat de către designer, cu ajutorul sitelor serigrafice și în varianta de culori serigrafice indicată de designer.
Piesele din mase plastice se pot asambla mecanic cu ajutorul șuruburilor și piulițelor, cu ajutorul șuruburilor autofiletante ( se pot executa în masa plastică bosaje, ce sunt niște găuri normalizate în funcție de dimensiunea șurubului ), cu clicuri elastice, popiei elastici, prin presare, prin bercluire, profile conjugate, prin lipire cu ajutorul adezivilor, etc.
Se pot utiliza și în cazul creării de produse din materiale mixte, permițând asamblarea cu: lemnul, sticla, cauciucul, metalul, etc.
Se pot utiliza în situații în care se dorește reducerea frecării, ele comportându- se bine chiar și în absența lubrifiantului. Astfel există situații în care se execută piese ce urmează a efectua mișcări de rotații sau de translații ( roți dințate, lagăre, etc.), fie ca elemente cinematice de interior fie ca elemente de antrenare, de comandă (manete, butoane, volane, pedale).
Capitolul.2.
Proiectarea asistată de calculator utilizând sistemele CAD-CAM la concepția reperului respectiv matriței de injectat
2.1. Introducere generală
Inginerii proiectanți din domeniul maselor plastice care se ocupă cu proiectarea pieseleor din plastic respectiv matritelor de injectat, la ora actuală detin o mare varietate de sisteme CAE/CAM, aceste sisteme cuprind diferite module cum ar fi:
sistemul CAD-3D pentru concepția pieselor și generarea geomemetriilor prin metoda elementelor finite FEM;
programe CAE utilizate pentru simularea a contracțiilor și deformațiilor utilizând sistemul FEM;
anteprocesarea și postprocesarea care permite reprezentarea grafică a rezultatelor;
sistemul CAD-2D pentru desen (în general asociate cu programele, standard pentru fabricarea pieselor și matrițelor);
module pentru simularea procesului de umplere a matriței:
Acest ansamblu complet nu este în general folosit de către utilizatori. Sunt mai multe rațiuni în legătură cu acest fapt. Pe de o parte, domeniile concepției definirea formei și dimensiunilor piesei), construcția .matriței (simularea umplerii, conceptia termică și mecanică) și fabricația (programarea mașinilor NC) nu sunt încă unicate cea permite utilizarea independentă a părților distincte ale ansamblului progamat.
Pe de altă parte, diferiții componenți ai ansamblului, ai programului. nu sunt în general la nivelul de dezvoltare impus. Utilizatorii care doresc un sistem CAE/CAM complet trebuie să combine modulele diferite ale acestui ansamblu.
In domeniul pieselor injectate se impune problema integrării soluțiilor propuse de sistemele CAD, CAE și CAM. Acest sistem integrat presupune accesibilitate buna la sistemele CAD precum și realizarea pieselor injectate și a matrițelor aferente tratate din de vedere punct de vedere termic, mecanic și reologic .
Analiza complexă a piesei injectate face obiectul a diferite sisteme de calcul care determină soluții cu rezultate foarte bune in practică. Din punct de vedere al evoluției pieselor injectate din material plastic se pun următoarele probleme: scăderea costurilor, scurtarea timpilor de procesare, creșterea calității produselor.
Scăderea costurilor.
Proprietățile pieselor din material plastic sunt influențate in mare măsură de procesul de fabricație. Încă din faza de prototip se impun cerințe deosebite din punct de vedere al matriței. Acest lucru este valabil În special pentru procedeul de injectare, unde incă din această fază trebuie realizate matrițe apropiate de serie. Costurile unor asemenea matrițe-prototip sunt cu mult mai mari decât a modelelor pentru piesele din tablă.
Experiențele din domeniul matrițelor de injectat au arătat că în special la piesele mari și piesele critice din punct de vedere al curgerii utilizarea programelor reologice, termice și mecanice duce la reducerea costurilor.
Scurtarea timpilor de procesare.
Timpul necesar pentru realizarea unei matrițe prototip intârzie producția de serie, însă se remarcă reducerea numărului modificărilor necesare pentru matriță de serie. Se creează astfel timp pentru modificări care nu erau până acum posibile, micșorându-se pericolul rebuturilor calitati.
Creșterea calității produselor.
Cu software disponibile la ora actuală se pot obține o serie de informatii referitor la piesa injectată atat in ceea ce priveste comportamentul global precum și antecalculații ale diferitelor caracteristici cum ar fi distribuția de tensiuni sau temperaturi in fiecare punct, de exemplu de la distribuția omogenă a temperaturii in piesă in timpul răcirii in matriță pot fi recunoscute la interpretarea rezultatelor de calcul. Prin schimbarea condițiilor limită, pe baza simulării , pot fi impiedicate efectele care la piesa reală ar putea conduce la locuri slabe, ireversibile.
Un concept CAE pentru realizarea pe bază de calcul a unei piese injectate presupune luarea in considerare, a unor informații exterioare. Prin pregătirea secțiunilor software și hardware trebuie să fie posibilă prelucrarea datelor geometrice provenite din sistemul CAD și din coordonatele modelului.
Procesul de realizare a unei piese injectate din material plastic presupune parcurgerea următoarelor etape:
proiectarea (designul) piesei
selectarea procedeului de injectare;
selectarea materialului optim;
proiectarea și realizarea sculelor de injectat;
studiul modului în care se umple matrița;
testarea reperului injectat;
optimizarea producției.
Sistemele CAD/CAM/CAE utilizate la proiectarea produselor din materiale plastice s-au dezvoltat într-atât, încât la ora actuală au devenit unicul instrument al ingineriei predictive. Aceste sisteme permit inginerilor să realizeze un prototip electronic al unui reper care urmează să fie injectat, un prototip al matriței de injectat și simularea procesului de producție este prezentat în figura 2.1.
Fig. 2.1 Schema realizări produselor din materiale plastice
2.2. Descrierea modului de proiectare a unei piese din material plastic
Procesul de realizare a unei piese din material plastic este de obicei modelat ca o secvență de cinci pași.
Fiecare pas îi este asociat câte un pachet software caracteristic, așa după cum s-e specifică în figura 2.2.
Datorită caracterului iterativ al proiectării piesei din material plastic este evident faptul că vor trebui apelate pe rând, și de mai multe ori, diverse pachete software. Acest lucru reprezintă un serios impediment în procesul de proiectare atât constructiv cât și tehnologic.
Fig. 2.2. Procesul de realizare a unei piese din materiale plastice
În figura de jos se prezintă fluxul informațional al proiectării unei piese din mase plastice în care se observă apelul intermitent al mai multor pachete de software dedicate procesului de injectare.
Fig. 2.3. Fluxul informațional al proiectării unei piese din material plastic
Se remarcă faptul că mediul principal de modelare este pachetul Por/ENGINEER de unde se face apel la un pachet de analiză de elemente finite ANSYS. După optimizarea piesei din punct de vedere funcțional se exportă modelul 3D al piesei de injectat din Pro/ENGINEER într-un pachet dedicat procesului de injectare a materialelor plastice care sunt pachetul Moldex 3D și Moldflow.
După asigurarea condiției de injectabilitate a piesei din material plastic se revine din nou în Pro/ENGINEER pentru realizarea documentației tehnice a piesei și pentru realizarea matriței. Realizarea matriței impune iarăși apelul la Moldex 3D care va optimiza scula de injectat.
În final se face din nou apel la sistemul expert al pachetului Moldex 3D pentru proiectarea optimă a reglajului mașinii de injectat, pe care se va realiza producția în serie a reperului respectiv.
Proiectarea asistata de calculator este un concept care acoperă toate aspectele legate de proiectare și desenarea obiectului tehnic rezultatul este descrierea obiectului pe display grafic extern sau într-un cod al calculatorului într-o formă pretabilă pentru utilizarea în procesul de fabricație.
În proiectare dezvoltarea trece prin următoarele faze:
-determinarea problemelor
-elaborarea principalelor soluții
-realizarea machetei cu dimensiunile specificația,documentația
În plus compartimentul de proiectare trebuie să mai asigure evaluarea testelor, modelelor funcționale sau a modelelor de fabricație pregătirea pentru fabricație
La nivelul software-ului de aplicație pentru CAD tendința este spre sisteme tridimensionale care permit prin metode de reprezentare bazate pe elemente de volum, execuția sarcinilor legate de calcule și desenare, precum și automatizarea sarcinilor de modelare pe plan sau în spațiu. Elementele software au ca bază metoda elementelor finite .
Sistemele bidimensionale utilizate în aplicații de inginerie permit crearea de desene atât ale obiectelor primitive cât și a celor parametrice.
Ele operează cu drepte, puncte, cercuri, elipse și au disponibilități pentru includerea de texte, atribute, mărci, etc., relative ale obiectului tratat. Cu acest sistem este posibil rezolvarea unor probleme de geometrie plană dimensionări etc. Transformările, modificările și rotațiile sunt incluse în sistem. Sistemele CAD sofisticate au facilități pentru rezolvarea acestor probleme în plan și spațiu, o componentă importantă a software-ului pentru CAD este capacitatea lor efectivă de a manevra elemente de gestionare a bazelor de date din acest punct de vedere, numeroase sisteme software complexe sunt dezvoltate pe baza produselor program ale utilizatorilor. Astfel aceste sisteme tind să fie specializate pentru un număr important de produse. Aceste sisteme au avantajul de a fi compacte, dar în schimb au dezavantajul specializări înguste .
Utilizarea proiectării asistate de calculator a schimbat modul de realizare a proiectelor. În modul tradițional de proiectare, se plecă de la realizarea proiecțiilor și vederilor 2D, cu mai multe sau mai puține detalieri, astfel încât construcția să fie complet definită. Modelul 3D se "imagina" de către proiectanți, iar în cazurile mai pretențioase, se realiză fizic ca prototip, cu costuri ridicate. Utilizând proiectarea asistată de calculator, se plecă în proiectare cu realizarea modelului 3D (virtual), din care, prin proiecții și secțiuni se obțin desenele 2D, de execuție. În acest caz, în afară de faptul că avem la dispoziție modelul (virtual) la dimensiuni reale, model pe care-l putem roti (evitând din start erori grosolane de proiectare), îi putem atașa calități de material (având astfel informații exacte despre masa, volum, momente și raze de inerție, etc.), putem extrage și o serie de informații legate de vecinătăți (distanțe minime etc.). Când avem de-a face cu ansambluri complexe, avantajele sunt cu atât mai mari.
Modelul 3D este util și în perioada de exploatare a obiectivului proiectat. Gândiți-vă la modelul 3D al unei rafinării la care am acces la informații legate de evidențierea reviziilor și a reparațiilor prin vizualizare pe model, informații legate de intervenții (izolarea unei zone de avarie), simularea modului de realizare a unei reparații (ordinea de demontare, zona pe unde se face accesul etc.) și multe altele. În unele cazuri, nici nu mai este nevoie de realizarea desenelor 2D de execuție. Și mă refer la prelucrarea pe mașini cu comandă numerică unde modelul 3D este direct sursa pentru realizarea programelor pentru mașina, direct în limbajul înțeles și acceptat de mașină. Viteza de realizare a programului mașinii crește, iar despre acuratețe nici nu mai încape discuție.
Printre alte avantaje s-ar mai putea enumera: rapiditatea cu care se fac modificările, eliberarea de rutina în favoarea creativității. Și asta ca să nu mai vorbim de cazul în care un proiect întreg se refolosește, eventual cu mici modificări.
Cum este însă și de așteptat, există și dezavantaje (sau pot deveni dezavantaje daca nu sunt corect evaluate): există o investiție inițială în echipamente și programe, care nu este chiar mică (dar care poate fi realizată în etape astfel încât efortul financiar să fie rapid recuperat). Este necesară instruirea oamenilor (care nu întotdeauna sunt foarte dornici să-și complice viața cu o astfel de noutate) și de multe ori, cei mai buni proiectanți "tradiționali" nu reușesc să facă pasul spre proiectarea asistată de calculator. Mai sunt și o serie de dezavantaje legate de înființarea unor compartimente noi, cerute de acest mod de lucru: administratori pentru echipamente și programe (aici intră și eventual realizarea unei rețele de calculatoare), personal necesar întreținerii acestei infrastructuri. Pentru toate există câte o soluție concretă, în funcție de situația concretă.
2.3. Sisteme CAE în concepția matriței
Scopul principal urmărit la utilizarea sistemelor CAE este reducerea costurilor la fabricația pieselor de injectat, pe lângă utilizarea sistemelor CAD/CAE la concepția pieselor injectate acesta este folosit în aceea măsură la concepția matrițelor de injectat.
Fig.2.4. Fazele de construcție ale unei matrițe
Obiectivele sistemului CAE generale și interpretarea datelor, problemele de calcul tratate pentru piesa injectată au problematica comună cu matrița de injectat, se va insista pe elementele specifice sistemului de calcul.
Pentru a soluționa problema dimensionării unei matrițe de injectat cu ajutorul calculatorului se apelează la diferite sisteme de calcul cum ar fi: Cadmould, Moldflow, TM Concept, Procop, etc.
Fazele de construcție ale unei matrițe sunt prezentate in figura 5 matrițele sunt concepute după criteriul parametrilor ideali de prelucrare în faza de umplere și în cea a procesului de injectare. Din punct de vedere al dimensionării concepția matriței se divide în trei grupe:
concepție reologică;
concepție termică,
concepție mecanică.
2.3.1.Concepția reologică
Pornind de la imaginea umplerii, o simulare a comportamentului frontului de umplere se pot calcula necesarul de presiune de injectare, evoluția temperaturii materialului pe parcursul de curgere, viteza de forfecare și tensiunile care iau naștere cu această ocazie. Valorile sunt calculate și în funcție de timp și de loc.
Modificările ale temperaturii și ale tensiunilor de forfecare se pot recunoaște clar și pot fi modificate prin variația condițiilor de prelucrare: timp de umplere, temperatura materialului și temperatura peretelui matriței, comportamentul în producție a unei matrițe poate fi recunoscut încă din faza de prelucrare.
Există firme care oferă programe de calcul reologic cum ar fi: Cadmould, Moldflow, TM Concept, Procop, etc.
Programele de calcul presupun și următoarele:
calculul drumului maxim de curgere;
calculul diametrului optim ale canalelor de curgere (matrițe cu cuiburi multiple combinate cu sisteme cu canale încălzite);
calculul complet prin sistem FEM-3D al sistemului de injectare.
Procesul de umplere complet al matriței este tratat în calculator prin metoda elementelor finite FEM.
Pentru introducerea geometriei și reprezentarea rezultatelor se necesită un program de intrare ieșire. Această funcție este rezolvată de programe de calcul speciale (Catia, Strim).
2.3.2.Concepția termică
Următorul pas important în concepția matriței de injectat este calculul proceselor termice din matriță. Există firme care oferă programe specializate pentru concepția termică a matriței cum ar fi: Moldflow , Moldex 3D, C-Cool etc.
Sisteme de temperare ale matriței are o influență determinantă asupra duratei ciclului de procesare și implicit a costurilor piesei injectate. De asemenea o temperatură neomogenă a matriței determină o răcire neuniformă a reperului și prin aceasta pot apărea unele deformații sau contracții și tensiuni interne care duc la rebutarea piesei injectate.
Programele de calcul pentru concepția termică a matriței calculează:
schimbul de căldură a matriței cu mediul;
debitul mediului de răcire;
poziția și diametrul canalelor de temperare;
timpul necesar de răcire.
La concepția termică a matriței se urmăresc următorii pași de calcul:
calculul timpului de răcire;
debitul mediu de temperare;
bilanțul termic al matriței;
poziția canalelor de temperare;
diametrul canalelor de temperare,
2.3.3.Concepția mecanică
A treia componentă de bază a unei proiectări de succes a matriței cu ajutorul calculatorului este dimensionarea mecanică.
Matrițele de injectat sunt supuse forțelor exercitate de materialul plastic din cuibul și forța de închidere a mașinii. Sub acțiunea acestor forțe matrița se deformează, calculele făcute matriței de injectat servesc la optimizarea dimensională.
Dimensionarea mecanică are la bază mai multe programe de calcul cu elemente finite cum ar fi: Antras, Ansys, etc.
Pentru calculul deformării matriței de injectat a problemei există următoarele variante:
programe de calcul 2D;
programe de calcul 3D;
măsurători în matriță unde se urmărește pe de o parte evitarea unor costuri prea ridicate prin supradimensionare, iar pe altă parte evitarea unor costuri ulterioare datorate unor zone slabe.
Programele Cadmould pentru concepția mecanică efectuează calcule pentru:
deformarea matriței dacă se dau sarcinile și dimensiunile;
dimensiunile necesare ale unor elemente de matriță dacă se indică sarcinile și deformarea admisă;
deformarea întregi matriței dacă se indică sarcinile și dimensiunile pentru un procedeu de suprapunere;
deformarea admisă a unor repere ale matriței în ansamblul matriței dacă se admite deformarea totală.
Programele pentru concepția mecanică a matriței execută calcule de rezistență după o metodă analitică simplificată. Deoarece elementele din matriță au voie să se deformeze numai în domeniul lui Hook, calculul se poate efectua considerând ansamblul matriței un mod de înlocuire cu arcuri.
2.4. Procedeu de calcul
La concepția unei matrițe se pot folosi diverse sisteme de calcul.
Pentru simularea procesului de umplere trebuie transmis programului de calcul prima dată forma reperului prezentată ca o rețea geometrică de intrare.
Pentru aceasta se execută un model 3D a reperului și la nevoie a rețelei de injectare în sistemul CAD-CATIA. Cu ajutorul unui generator semiautomat de rețele se produce rețeaua de elemente și se introduce într-o rețea geometrică.
La începutul calculului se introduc elemente de programare tehnologică ca:
parametrii de proces;
materia primă;
grosimea de perete programată și tipul de dig.
Ca urmare a sistemului de calcul CadMould-Mefisto se obține fișierul unei imagini de umplere, fișierul temperaturii și fișierul tensiunilor de forfecare. Pentru o mai bună reprezentare printr-un post-procesor rezultatele se pot prezenta ca imagini tridimensionale în modelul geometric al piesei injectate putând fi manipulate ca modele normale CAD.
După aprecierea tehnologului de proces se începe variantele de optimizare prin care se înțelege variația parametrilor de proces și modificarea grosimii sau formei piesei injectate. După fiecare modificare a datelor introduse se pornește un nou program de calcul și se procedează cu rezultatele ca mai sus. Procesul se repetă până la obținerea gradului de optimizare dorit.
Criteriile după care se face optimizarea unui sunt:
poziția și natura liniilor de sudură;
incluziunile de aer;
modificări nepermise ale temperaturii masei sau evoluției de presiune pe parcursul de curgere precum și vitezei de forfecare sau tensiuni de forfecare neadmise.
Ca rezultat al calculului se obțin parametrii de proces calculați o piesă injectată din punct de vedere al procesului tehnologic și cu loc de injectare optimizat din punct de vedere al poziției și formei.
Cu ajutorul unor programe suplimentare se pot calcula:
volumul și greutatea piesei optimizate;
forma necesară de închidere mecanică a mașinii;
dimensionarea elementelor mecanice ale matriței dacă se introduc sarcinile și deformarea admisă.
2.5.Sisteme CAD-CAM pentru realizarea matriței
Fig. 2.6 Schema unui sistem CAD/CAM
Sistemele de proiectare de calculator și fabricația asistată de calculator în domeniul matrițelor de injectat s-a dezvoltat foarte mult în ultimii ani de mai multe firme.
Pentru folosire sistemului CAD/CAM se stabilesc următoarele scopuri:
la dezvoltarea piesei de la idee la construcție trebuie să se economisească timp;
în construcția matriței se părăsește munca de rutină și se trece la sistemul de construcție rațională;
prin sistemul CAE se obțin piese injectate și matrițe optime astfel încât calitatea produsului crește.
Sistemele CAD/CAM au evoluat ajungându-se astăzi la sisteme integrate figura 2.6 un astfel de sistem integrat este un sistem multi modular care se bazează pe:
– sisteme numerice de calcul NC care fac legătura între construcția matriței,
-programarea fabricației și fabricația cu NC pe mașini moderne de prelucrat matrițe.
Capitolul 3.
Alegerea materialului plastic, tipul injectării si utilajului folosit la procesarea reperului .
3.1. Stabilirea materialului plastic pentru fabricarea piesei
Pentru piesa proiectată s-a ales un material plastic denumit polipropilenă PP.
Cel mai răspândit procedeu industrial de fabricare a polipropilenei este acela prin care se obține un polimer izotactic cu grad înalt de cristalinitate. Fracțiunile amorfe rezultate din proces în cantitate mai mică sunt eliminate prin solubilizare în diferiți solvenți. Tipurile de polipropilenă se clasifică În funcție de: construcția chimică, destinație, indice de fluiditate, aditivii din compoziție.
Prezentare și însușiri generale.
Se prezintă sub formă de granule, transparente, opace sau divers colorate, obiectele injectate se pot folosi, in absența solicitărilor mecanice, până la 130 -140 grade.
Exemple de utilizare. Polipropilena se folosește in: articolele de uz casnic (pahare, castroane, recipienți, etc.), jucării, în industria electrotehnică și electronică, tehnica medicală, grădinărit, articole de cosmetică etc.
Proprietăți fizice.
Polipropilena în comparație cu polietilena are rezistența la tracțiune, modulul, rigiditatea, rezistența la flexiune, rezistența la căldură mai mare, rezistența la radiații ultraviolete, luciulrezistența la șoc (îndeosebi la temperaturi mici) sunt mai mici decât a polietilenei, materialul se poate steriliza până la 1200C.
Proprietățile dielectrice ale polipropilenei sunt comparabile cu ale polietilenei și nu sunt influențate de umiditate, deoarece absorbția de apă este neglijabilă.
La temperaturi ridicate și în prezența aerului are loc o oxidare parțială a polipropilenei al cărei efect constă în degradarea proprietăților mecanice.
Proprietățile fizice ale polipropilenei se pot urmări în tabelul 1
Comportarea la ardere:
– se aprinde ușor și arde după îndepărtarea flăcării;
– gonflează, picură, se întărește la suprafață;
– flacăra este albastră cu extremitățile galbene;
– viteza de ardere este lentă;
– miros dulceag de ceară arsă
Proprietăți chimice. -in comparație cu polietilena, rezistența la agenți chimiei a polipropilenei este mai bună:
-este rezistentă la acizi și baze slabe, soluții de săruri anorganice;
– este instabilă la acizi concentra ți, baze concentrate, tetraclorură de carbon, benzină, carburanți, benzoli; – stabilitate parțială la aleooli, cetone, eteri, esteri, ulei și grăsimi.
Prelucrare. Este un material plastic ce se prelucrează in condiții foarte bune.
Polipropilena nu absoarbe deloc apă și deci nu are nevoie de uscare. Când granulele sunt umede datorită transportului sau depozitării, acestea se pot usca ușor prin încălzire la 50 … 60°C.
Presiunea de injectare se recomandă între 800 … 1800 bari. Se recomandă menținerea presiunii de injectare 10 .. .20 secunde. Presiunea ulterioară este 40 .. .80% din presiunea de injectare, iar contrapresiunea la dozare 80 … 100 bari. Pentru prelucrarea polipropilenei sunt folosite duze deschise, duze cu inchidere cu arc, duze cu închidere cu acționare hidraulică, duze cu inchidere cu sertar. La construcția matriței de injectare se ia in considerare contractie de 1,2…..2,5 Date tehnice privind injectare reperului la prelucrarea poliprolinei [9]
-Temperatura de injectare 220+260°C
-Presiunea de injectare 450+550 kg/cm2
-Temperatura matriței 20+40°C
-Contracția 1,5 %
3.2. Forma și tipul injectării
Prin acest sistem de injectare materialul plastic ajunge direct la cuib printr-un canal cu conicitate foarte mare.
În timpul funcționării matrițelor de injectat cu canale punctiforme pot apărea unele inconveniente la eliminarea rețelei, datorită unor fire de material ce rămân intre piesă și retea
Necesitatea eliminării acestui inconvenient, precum și a reducerii duratei ciclului de injectare, a condus la o variantă imbunătățită a sistemului și anume injectarea punctiformă cu anticameră.
In această variantă, digul punctiform vine in contact cu o porțiune mărită a canalului care formează anticamera. La prima injectare anticamera se umple cu material plastifiat, care, jucând rol de izolator, permite injectarea continuă in zona centrală.
1
În figura 3.1 este prezentat punctul de injectare pentru reperul dat.
Fig. 3.1. Punctul de injectare
În general, injectarea punctiformă este recomandată pentru piesele cu pereți subțiri.Datorită sigilării rapide in zona digului, presiunea ulterioară aplicată de mașina de injectat este mai puțin eficace ca la injectarea directă cu duză normală. Din acest motiv, piesele injectate prin acest procedeu prezintă, de obicei contracții mai mari. Aplicarea corectă a acestui sistem presupune funcționarea continuă, deoarece oprirea mașinii duce la intărirea materialului din anticameră și deci, la imposibilitatea efectuării injectării următoare.
3.3. Alegerea mașinii de injectat precizarea caracteristicilor de functionare
Mașinile de injectat materiale plastice se caracterizează prin două unități constructive de bază: unitate a de injectare și unitatea de inchidere. Prima cuprinde dispozitivul de alimentare cu material, organele de termo-plastifiere și sistemul de injectare. Unitatea de inchidere cuprinde organele de inchidere și deschidere ale matriței, dispozitivul de aruncare a piesei injectate, etc.
Fig.3.2 Mașina de injectat Engel
Pentru realizarea pieselor injectate in condiții tehnico-economice optime, o importanță deosebită o are alegerea celei mai adecvate mașini de injectat. Pentru aceasta este necesară cunoașterea caracteristicilor tehnice principale ale mașinilor de injectat din dotare. Criteriul de bază in alegerea mașinii de injectat trebuie să constituie concordanța cât mai bună a performanțelor mașinii, cu caracteristicile piesei care urmează a fi obținută. in același timp, injectarea piesei trebuie să se facă cu un consum de energie minim, respectiv cu ajutorul unei mașini de injectat cu putere instalată minimă.
Capitolul. 4.
Principii de proiectare a matriței de injectat
La concepția matriței de injectat este necesar să se ia în considerare o mulțime de elemente de influență intr+o anumita ordine logică conform figuri 5.1.
Fig.4.1. Schema generala referitor la concepția unei matrite deinjectat [9]
Injectarea materialelor plastic e este condiționată in principal de trei factori: caracteristicile mașinii de injectat, caracteristicile materialului plastic și caracteristicile matriței de injectat .
Mărimea unei matrițe depinde în primul rând de mărimea mașinii de injectat. Factor care trebuie să se țină seama sunt:
– cantitatea de material pe care o injectează mașina;
– presiunea maximă de injectare;
– cantitatea de material pe care o poate plastifia mașina de injectat în unitate de timp;
– suprafața maximă a platoului mașinii dată de distanța dintre coloane;
– forța de închidere a mașinii necesară compresării forței pe care ia naștere în – cuibul matriței la presiune maximă.
Proiectarea echipamentelor pentru prelucrarea materialelor plastice.
Factorii principali în determinarea mărimii matriței sunt:
– numărul de cuiburi;
– forța de închidere a matriței;
– aria maximă de montare;
– cursa maximă de deschidere a matriței.
Pentru determinarea numărului optim de cuiburi se iau în considerare atât criteriile tehnice cât și cele economice.
Este foarte important ca la proiectarea unei matrițe de injectat să se respecte o ordine în determinarea elementelor geometrice, de funcționare, etc. astfel încât să se ia în considerare toți factorii determinați în buna funcționare a matriței.
Matrița este ansamblul mecanic care are rolul de a imprima materialului plastic formă și dimensiuni bine determinate. Varietatea deosebit de mare a pieselor injectate din materiale plastice a condus la elaborarea unor soluții constructive și tehnologice specifice atât in domeniul proiectării cât și executării matrițelor de injectat
Matrițele de injectat se montează pe mașini de injectat orizont ale sau verticale. Matrițele prezentate În această carte sunt matrițe care se montează pe mașini de injectat orizontale, care reprezintă majoritatea matrițelor de injectat.
Matrițele sunt constituite În principiu din două părți principale: semimatrița din partea dozei de injectare și semimatrița din partea aruncării. Matrița este fixată pe platourile de prindere ale mașinii de injectat.
Majoritatea matrițelor lucrează folosind injectarea materialului plastic printr-un orificiu cu axa perpendicuIară pe planul de separație.
Fig.4.2 Matrita de injectat
Mărimea unei matrițe depinde în primul rând de mărimea mașinii de injectat. Factor care trebuie să se țină seama sunt:
– cantitatea de material pe care o injectează mașina;
– presiunea maximă de injectare;
– cantitatea de material pe care o poate plastifia mașina de injectat în unitate de timp;
– suprafața maximă a platoului mașinii dată de distanța dintre coloane;
– forța de închidere a mașinii necesară compresării forței pe care ia naștere în – cuibul matriței la presiune maximă.
Proiectarea echipamentelor pentru prelucrarea materialelor plastice.
Factorii principali în determinarea mărimii matriței sunt:
– numărul de cuiburi;
– forța de închidere a matriței;
– aria maximă de montare;
– cursa maximă de deschidere a matriței.
Pentru determinarea numărului optim de cuiburi se iau în considerare atât criteriile tehnice cât și cele economice.Este foarte important ca la proiectarea unei matrițe de injectat să se respecte o ordine în determinarea elementelor geometrice, de funcționare, etc. astfel încât să se ia în considerare toți factorii determinați în buna funcționare a matriței.
Mărimea unei matrițe depinde în primul rând de mărimea mașini de injectat factor de care trebuie să se țină seama sunt:
cantitatea de material pe care o pateu injecta mașina;
presiunea maximă de in injectare;
cantitatea de material pe care o poate plastifia mașina de injectat în unitate de timp;
suprafața maximă a platoului mașinii dată de distanța dintre coloane;
forța de închidere a mașinii necesară compensării forței care ia naștere în cuibul matriței la presiune maximă.
Factorii principali în determinarea mărimii matriței sunt:
numărul de cuiburi;
forța de închidere a matriței;
aria maximă de montare;
cursa maximă de deschidere a matriței.
4.1. Concepția constructivă si tehnologică a piesei
Forma pieselor injectate din materiale plastic e se concepe in corelare cu : serie de reguli tehologice rezultate din restricțiile impuse de natura materialului, caracteristicile matriței si tipul de mașină utilizat.
Condițiile de utilizare ale piesei determină geometria, dimensiunile, masa ei.
Experiența și cunoașterea caracteristicilor tehnice generale ale diferitelor materiale au determinat fundamentarea unor reguli generale folosite la obținerea unei geometrii corecte a pieselor obtinute prin procedeul de injectare:
-piesa injectată trebuie să aibă forma cea mai simplă posibil;
– dimensiunile si masa piesei trebuie sa fie cât mai mici;
– este necesar ca prin configurația piesei să fie îndeplinite condițiile de
scoatere a acesteia din matrita;
– configurațiile complicate și proeminentele se evită pe cât posibil pentru a nu complica construcția matriței;
– se evită, pe cât posibil, muchiile ascuțite;
– în general se ia în considerare faptul că materialul plastic își micșorează dimensiunile după scoaterea din matriță, influențând precizia dimensională a piesei
In figura de mai jos este prezentat piesa studiata in vederea realzari matritei.
Fig.4.3 Produsul injectat
În faza de proiectare a produsului trebuie să se ia in considerare mai mulți factori care țin de:
-alegerea materialului plastic,
-alegerea locului de injectare,
-contracția materialului,
-grosimea pereților,
5.2 Alegerea materialului plastic
Pentru alegerea corespunzătoare a materialului plastic, in concepția unei piese Injectate rebuie să se țină seama de următorii factori:
– durata de viață a piesei injectate;
– configurația piesei injectate;
-calitățile optice și de transparență impuse piesei;
-solicitările termice in exploatare;
– solicitările mecanice;
solicitări de natură electrică;
4.3. Planul de separatie
Matrița de injectare este in principal, compusă din două parti, mobilă și fixa, delimitate de o suprafață numită plan de separație, in general perpendicular pe direcția de deschidere a matriței. Așezarea piesei injectate in matriță in raport cu planul de separație a matriței detenrună forma piesei injectate, eliminarea ușoară din matrită a produsului, simplitatea constructivă a matriței.
Fig.4.4. Reprezentarea planului de separatie
În planul de separație pot apărea scurgeri de material ca urmare a faptului că închiderea matriței a devenit necorespunzătoare. Bavurile mari în jurul piesei injectate determină micșorarea forței de închidere în planul de separație, în acest caz fiind necesară repararea matriței. Din acest motiv, cu cât planul de separație al matriței este o suprafață care poate fi prelucrată mai simplu, prin rectificare sau frezare, cu atât mai ușoară este reparația în cazul apariției unor bavuri.
4.4. Stabilirea poziției de injectare
Alegerea locului de injectare este rezultatul analizării mai multor factori restrictivi, și anume:
– de natură estetică, datorită faptului că punctul de injectare lasă totdeauna o urmă pe suprafața piesei ca urmare a desprinderii produsului de rețeaua de injectare. Pentru piesele care reclamă condiții de estetică deosebite, punctul de injectare este cât mai mic posibil sau se alege intr-un loc cât mai puțin vizibil;
– referitor la rezistența mecanică, ținând seama de faptul că punctele de injectare și locurile de intâlnire (liniile de sudură) constituie locurile de slabă rezistență și din acest motiv trebuie plasate in locuri mai puțin solicitate;
– privind curgerea materialului, care determină ca punctele de injectare să fie plasate astfel incât umplerea cuiburilor să se facă in toate zonele in același timp (limitând riscurile deformărilor) evacuarea din cuib find asigurată;
de natură funcțională, care implică ca punctul de injectare să nu se plaseze de obicei pe suprafete functionale
Fig.4.5. Schema punctului de injectare
4.5. Proiectarea sistemului de injectare
Ansamblul duză, canale, diguri prin care materialul plastic ajunge in cuib, alcătuiește sistemul de injectare al matriței a cărei proiectare constă in alegerea modului de injectare, amplasarea cuiburilor, alegerea locului de injectare, stabilirea formei, secțiunii și amplasării canalelor de injectare, etc. Alegerea și dimensionarea corectă a sistemului de injectare au o influență determinantă asupra calității pieselor injectate și asupra productivității procesului de prelucrare.
4.6. Stabilirea numărului de cuiburi
Numărul de cuiburi se detennina in funcție de :
G – capacitatea de plastifiere a masinii de injectat [kg/h]
Vinj – volumul maxim de material plastifiat la injectare [cm3]
Fine – forta de inchidere a masinii de injectat [kN]
a) Din condiția de a nu depăsi capacitatea de plastifiere a mașinii
m – masa unei piese injectate [g]
t – durata unui ciclu complet de injectare [s] t=60s
p = 0.553g / cm3
K=1.15
b) Din condiția de a nu depăși volumul maxim de material pe care mașina îl poate injecta în matriță la o injectare Vinj[cm3 ]
Vinj=390cm
c )Din condiția ca forța de inchidere pe care o dezvoltă utilajul să nu fie depășită ca valoare de forța generată de presiunea la care materialul plastifiat se găsește in cuib( aceasta are tendința de a deschide matrița).
Pi=presiunea de injectie din matrita[daN/cm]
Sc=suprafata frontala a cuibului
4.7. Alegerea elementelor sistemului de injectare
Pentru realizarea unei piese injectate de bună calitate se acordă atenție deosebită construcției duzei de injectare care trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
să aibă o construcție simplă și robustă;
să fie în corespondență cu duza mașinii de injectat;
să realizeze pierderi minime de presiune la curgerea materialului plastic;
să rețină o cantitate de redusă de material la fiecare injectare.
Alegerea diametrului duzei de injectare din matriță
Alegerea diametrului diuzei se face in funcție de:
-masa de material ce tranzitează duza
-tipul materialului polimeric
Masa unei piese injectate se apreciază la m=151 Din tabelele existente În literatura de specialitate rezultă un diametru al duzie de 2,5m. În anexa 1, fișa numărul 2 sunt prezentate duzele mașinii de injectat. În general este important ca diametrul orificiului duzei mașinii să fie mai mic decât al duzei matriței, iar raza de curbură a scaunului duzei matriței trebuie să fie mai mare decât cea a duzei mașinii.
Fig.4.6. Bucsa duzei
b) Alegerea lungimii culeei
Lungimea culeeii de injectare depinde de regulă de grosimea plăcilor în care se montează duze de injectare.
Se recomandă următorul raport:
L/do=(5 … 9)
Ținând cont de grosimile plăcilor se alege prin rotunjire L=10[cm]
4.8. Stabilirea sistemelor de temperare a matritei
Pentru obținerea unor piese de precizie, trebuie să acordăm o atenție deosebită amplasării canalelor de temperare in raport cu piesa și intre ele, in raport cu punctele de injectare, in funcție de sensul de umplere al cuibului, etc.
La proiectarea dimensionării și amplasării sistemului de temperare trebuie să se țină seama de următoarele principii:
-temperarea uniformă a intregii suprafețe a cuibului matriței;
-amplasarea canalelor in lungul drumului de curgere al materialului plastic in matriță;
-numărul schimbărilor de direcție al circuitului de răcire să fie cat mai mic;
-asigurarea etanșeității circuitelor de temperare.
Fig.4.7. Schema racirii in pastila poanson
Fig.4.8 .Schema racirii in placa port poanson
Fig.4.9. Schema racirii in placa de formare cuib
4.9. Stabilirea sistemului de aruncare
După răcire, respectiv solidificarea piesei injectate, aceasta trebuie eliminată din matriță odată cu deschiderea acesteia. Faza de scoatere, respectiv de aruncare a piesei din matriță, face parte din ciclul de injectare. În general, piesa injectată rămâne in partea mobilă a matriței de unde este aruncătă de un sistem de aruncare.
Deschiderea matriței de injectat trebuie să se facă cu o forță de deschidere cât mai mică, astfel incât să se respecte relația .
F1<F2,
unde:
-F 1-forța necesară deschiderii martiței
F2-forța de deschidere a mașinii.
La eliminarea piesei injectate din matriță, trebuie să se respecte relația
FA<F2,
unde:
-FA-forța de aruncare din matriță;
-Frforța de deschidere a mașinii.
Forța de aruncare FA depinde de următorii factori:
-matrița de injectat
-rigiditatea, răcirea materialului din care e confectionata matrita
-materialul plastic : coeficientul de frecare, modulul de elasticitate caracteristicile termice, prorietățiile termodinamice;
-piesa injectată: grosimea pereților, porțiunile umbrite;
-parametrii de proces: presiunea remanentă, temperatura de prelucrare, temperatura matriței, timpul de demulare, rata de aruncare.
Se poate scrie pentru forța de aruncare
FA=Fo+LFR,
unde:
– Fo-forța de demulare;
– FR-forțele de fricțiune in sistemul matriței.
Fig.4.14. Schema aruncării cu aer
O piesă injectată in matriță, datorită presiunii reziduale rămase in cuib după injectare suferă o contracție. În urma contracției imedeat după scoaterea de pe poansoane, diametrul interior și exterior al piesei injectate se micșorează.
Forța de demulare se calculează cu relația
Fo=μpA,
-p- presiunea de contact intre piesă și miez;
-A- suprafața de contact intre piesă și miez.
-μ-coeficientul de frecare intre miez și piesa injectată
4.10. Materiale folosite la construcția matrițelor
Injectarea pieselor din materiale plastic e în matriță presupune folosirea mai multor tipuri de materiale :
oțeluri;
aliaje neferoase;
materiale nemetalice.
La seri de fabricație mari, de aproximativ 5 mii la câteva milioane de bucăți se utilizează de obicei oțelul.
Oțeluri
Un oțel pentru construcția matrițelor de injectat trebuie să îndeplinească, din punct de vedere al fabricației, următoarele condiții:
prelucrabilitate bună,
calitatea bună a suprafețelor;
tratamente termice simple;
deformații reduse;
posibilități de deformare la rece.
Oțelurile folosite la fabricarea matrițelor pot fi împărțite în următoarele grupe:
oțeluri de uz general;
oțeluri de cementare;
oțeluri de nitrurare;
oțeluri pentru călire;
oțeluri de îmbunătățire;
oțeluri anticorozive.
Pentru folosirea pieselor componente ale matrițelor de injectat se recomandă în literatura de specialitate diferite tipuri de oțeluri prezentate în tabelul 3.
Oțeluri recomandate pentru execuția elementelor constructive ale matrițelor
Aliaje neferoase
Când se impun unele condiții deosebite legate de coroziune și conductibilitate termic ă se folosesc metale și aliaje neferoase.
Cuprul și aliajele cuprului.
Se recomandă pentru construcția de duze punctiforme, atât la matrițele de injectat cu anticameră cât și la matrițele cu canale încălzite, se mai folosește la executarea unor pastile greu de realizat din oțel și care nu pot fi răcite în bune condiții, se prelucrează ușor. Alama se folosește, de asemenea, la confecționarea miezurilor pentru răcirea intensă a poansoanelor .
Bronzurile sunt aliaje ale cuprului cu staniul. Ele se caracterizează printr-o bună rezistență la coroziune în aer și apă, o rezistentă ridicată la uzură și durificare importantă prin deformare la rece. Bronzurile cu beriliu se folosesc la confecționarea torpedourilor duzelor deschise pentru matrițe cu canale încălzite și la confecționarea poansoanelor răcite special.
Cuprul este un material neferos cu slabă prelucrare prin așchiere și de aceea, în stare pură nu se folosește decât sub formă de vergele, la temperarea poansoanelor cu d ≤ 5 mm, folosind foarte buna sa proprietate de conductivitate termică.
Aluminiul și aliaje de aluminiu.
In construcția matrițelor de injectat se folosesc aliaje ale aluminiului cu zinc, cupru, magneziu și crom, elemente care îmbunătățesc considerabil calitățile de rezistență la tracțiune și duritate.
Aliaje de aluminiu se utilizează din ce în ce mai mult la confecționarea cuiburilor pentru matrițe, precum și la execuția unor plăci de aruncare expuse la accidente prin închiderea bacurilor.
Unele aliaje speciale ale aluminiului cu rezistență ridicată folosesc și la execuția unor matrițe cu cuiburi foarte complicate.
Cel mai recomandat aliaj de aluminiu pentru matrițe de injectat este AlZrMgCu0,5.
Aliaje antifricțiune. Aliajele antifricțiune au un punct de topire relativ scăzut (220…300°C) și ca atare pot fi ușor turnate. Două grupe de aliaje antifricțiune sunt mai răspândite: aliaje antifricțiune pe bază de Sn (80…90% Sn) și aliaje antifricțiune pe bază de Pb (75…80% Pb), ele se folosesc în cazul unor poansoane rotitoare de mari dimensiuni.
Materiale nemetalice
Aceste materiale se folosesc mai puțin în confecționarea matrițelor.
Materiale speciale.
Pentru realizarea unor piese de probă se pot confecționa, cuiburi de mici dimensiuni din rășini epoxidice cu oțel (plastic metal).
Materiale plastice.
Pentru confecționarea miezurilor de răcire ale poansoanelor, pentru racorduri de răcire diferite, se pot folosi materiale plastice precum: poliamida și ABS.
Capitolul 5.
Proiectarea tehnologiei de executie a reperului placă de prindere
Fig.5.1. Reprezentarea reperului placă prindere fixă 2D
Fig.5.2. Reprezentarea reperului placă prindere fixă 3D
A. ELABORAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICATIE CLASICĂ
5.1. Stabilirea itinerarului tehnologic
Itinerarul tehnologic cuprinde operațiile și fazele ce se execută asupra semifabricatului dea lungul procesului de prelucrare :
1. Centruire
2. Găurire
3. Lamare
4. Strunjire interioară
5. Filetare
6. Frezare
7. Teșire
8. Control final
5.2. Calculul adaosului de prelucrare si a regimului de aschiere
Regimul de așchiere influențează direct costul și productivitatea prelucrării, precizia execuției și calitatea suprafeței prelucrate. De aceea se impune stabilirea regimului optim de așchiere luându-se în considerare următoarele criterii: determinarea adâncimii, avansului, a vitezei și uzurii, a turației, alegerea turației ce se găsește în gama de turații a mașinii unelte, recalcularea vitezei, determinarea forțelor și verificarea avansului.
Productivitatea tehnologică de așchiere este definită ca volumul de așchii îndepărtate în unitatea de timp.
[10, pag. 67]
Unde:
t-adâncimea de așchiere(mm)
v-viteza de așchiere (m/sec)
s-avansul de lucru (mm/rot)
Prin calculul regimului înțelegem determinarea acestor parametrii astfel ca productivitatea să fie maximă.
Durabilitatea sculelor este și ea un factor hotărâtor asupra productivității. Ea leagă cei trei parametri în relația:
Unde:
– coeficient de material
– coeficient de adâncime
– coeficient de avans
Analizând formula de mai sus constatăm că la aceeași durabilitate mărirea oricărui factor duce la descreșterea celuilalt. Ponderea cea mai mare o are adâncimea de așchiere. Deci pentru a avea un regim optim vom alege adâncimea maxim posibilă și în funcție de ea stabilim avansul și viteza de lucru.
Adâncimea de așchiere
Distanța dintre suprafața de prelucrat și suprafața prelucrată măsurată perpendicular pe suprafața prelucrată se numește adâncimea de așchiere și se calculează cu relatia:
(mm) – pentru piese de revoluție și (mm) – pentru suprafețe plane unde:
Di și Df sunt diametrele inițial și final
Li și Lf sunt lungimile inițială și finală
t = A/i (mm) – adâncimea de așchiere
Se recomandă ca a daosul de prelucrare să fie îndepărtat dintr-o singură trecere A = t
Avansul – aduce straturi succesive de material în fața tăișului sculei, este dat în tabele normative și se aleg din diagrama de avansuri ale mașinii-unelte.
Pentru rectificarea SL = β • B [mm/rot]; β – coeficient tabelar; B – lățimea discului abraziv.
Pentru frezare S = Sd x z (mm/rot) [10, pag. 206, ]
Sd – avansul pe dinte
z – numărul de dinți
Viteza de așchiere
[m/min] [10, vol I, pag. 113,]
Cv, xv, yv, mv, nv – coeficienți și exponenți în funcție de materialul de prelucrat și condițiile de așchiere din tabele HB – unitatea Brinell a materialului de prelucrat.
T – durabilitatea sculei în minute, din tabel
kv – coeficient globular de corectare a vitezei
kv = kg • kk • kk1 • kr • kms • kss • kγ [10, vol I, pag.113]
Calcularea turației n = [rot/min]
Se adoptă turația imediat inferioară din cartea strungului.
Se recalculează viteza reală de așchiere
[mm/min]
Pentru operația de frezare se folosește relația:
Ve = [m/min] [10, vol I, pag. 206]
Cv, qv, mv, yv, xv, nv – coeficienți și exponenți ai vitezei de așchiere în funcție de material
Ds – diametrul sculei din STAS
T – durabilitatea sculei în min. din tabele
Sd – avansul pe dinte (mm/dinte)
tl – lungimea de contact
kv – coeficient global de corecție al vitezei de așchiere
Turația [rot/min]
Se adoptă turația imediat inferioară a mașinii-unelte nMU
Se calculează viteza reală:
[m/min]
Pentru rectificare V (m/s) se alege din tabele
[mm/rot]
Se calculează viteza reală folosind turația imediat inferioară din cartea masinii-unelte NMV
[m/s]
Gaurire
Pentru prelucrarea găuri Ø 18
Găurirea se va executa pe o mașină de găurit in coordonate, cu burghiu Ø18cu unghiul la vârf 2x = 118
Adâncimea de așchiere:
= 9 [mm] [10, pag.128.]
t= 9 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
D= 18 – diametrul burghiului
S = 0,9 · 0,039 · 18· 0,6 = 0,1180,21 ]mm/rot]
Forța de avans pentru fiecare burghiu:
Fx = CFx·D·S [daN] [10, pag.122.] CFx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·18 · 0,120,8 = 85,98 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 171,96 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: S real = 0,11 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag.233]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 29,88 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124.]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 1219[rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 1000 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 24,5 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,11 · 1000 = 110 [mm/min].
Pentru prelucrarea găurii Ø 25
Găurirea se va executa pe o mașină de găurit in coordonate, cu burghiu Ø25cu unghiul la vârf 2x = 118
Adâncimea de așchiere:
= 12.5 [mm] [10, pag.128.]
t= 12.5 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
D= 25 – diametrul burghiului
S = 0,9 · 0,039 · 7,75 0,6 = 0,1180,24 ]mm/rot]
Forța de avans pentru fiecare burghiu:
Fx = CFx·D·S [daN] [10, pag.122] CFx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·24 · 0,120,8 = 95,98 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 271,96 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,21 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 35,88 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 985[rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 950 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 21,5 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,21 · 1000 = 210 [mm/min].
Pentru prelucrarea găurii Ø 58
Strunjirea interioară se va realiza pe o mașină de găurit in coordonate, folosind o bară de strunjit și un dispozitiv special pentru fixarea și centrarea piesei.
Adâncimea de lucru:
Pentru diametrul d1 = Ø 58 [mm]
t = [10.pag.260]
D = 58 [mm]
d = 25 [mm]
t = 2 [mm]
Pentru diametrul d2 = Ø58 [mm]
D = 58 [mm]
d= 25 [mm]
t = 11,5 [mm]
Avansul de lucru:
S = 0,1 [mm/rot], cu raza la vârful cuțitului r = 0,5 mm. [12. pag.264.tab.13.7.]
Viteza de așchiere:
Vp = ·KG [m/min] [10.pag.265. (13.3.)]
KVT = [10.pag.265.13.3.]
K = 63. u = 0
x = 0,2 w = 1,25
y = 0,4 m = 0,2 [10.pag.265.tab.13.8.].
Tec = 90 [min] [10.pag.262.tab.13.3.]
Tef = 90 [min]
KVT = = 1
δr = 20 [daN]
HB = 200
KG = Kvx ·K·KVf · KVa [10.pag.266]
KVx = 1
K= 1
KVf = 1
KVa = 1
KG = 1 [10.pag.266.ta.13.9.]
VP = · 1 = 141,94 [m/min].
Turația de lucru: n = = 836,68 rot/min.
Viteza de așchiere corectată cu coeficientul c = 0,7 [22.pag.187] este:
VPcor = VP · 0,7 = 141,94 ·0,7 = 99,358 [m/min], iar turația de lucru va fi:
n = = 585,67 [rot/min]
Din gama de turații a mașinii alegem: n = 630 [rot/min].
Viteza reală de așchiere a cuțitului care prelucrează gaura Ø58 mm este:
V1 = = 106,87 [m/min], iar al celui care prelucrează alezajul Ø45 este:
V2 = = 89,06 [m/min]
Viteza de avans: Va = n · s = 630 · 0,1 = 63 [mm/min]
Din gama de avans alegem Va = 60 [mm/min].
Pentru prelucrarea găurii Ø 3,2 (x2gauri)-partea frontala a piesei
Găurirea se va executa pe o mașină de găurit in coordonate, cu burghiu Ø3,2cu unghiul la vârf 2x = 118.
Adâncimea de așchiere:
= 1.6 [mm] [10, pag.128]
t= 1.6 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
D= 3,2 – diametrul burghiului
S = 0,9 · 0,039 · 3.2 ·0,6 = 0,1180,1 ]mm/rot]
Forța de avans pentru fiecare burghiu:
Fx = CFx·D·S [daN] [10, pag.122] CFx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·3.2 · 0,120,8 = 25,22 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 28.22 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,11 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag..134]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 12,35 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 2963[rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 2900 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 13.25 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,1 · 1000 = 100 [mm/min].
Pentru prelucrarea găurii Ø 5
Găurirea se va executa pe o mașină de găurit in coordonate, , cu burghiu Ø5 mmcu unghiul la vârf 2x = 118
Adâncimea de așchiere:
= 2.5 [mm] [10, pag.128]
t= 2.4 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
D= 5 – diametrul burghiului
S = 0,9 · 0,039 · 5 ·0,6 = 0,1210,14 ]mm/rot]
Forța de avans pentru fiecare burghiu:
Fx = CFx·D·S [daN]
CFx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·4.2 · 0,1·20,8 = 42.56 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 73.21 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,13 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag.233]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 15.3 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 2554[rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 2500 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 18.96 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,13 · 1000 = 130 [mm/min].
Alezare
Pentru prelucrarea găurii Ø 30
Alezarea se va executa pe o mașină de gaurit in coordonate
Adâncimea de așchiere:
= 2.5 [mm] [10, pag.128]
t= 2.5 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
S = 0,9 · 0,039 · 30· 0,6 = 0,1180,15 ]mm/rot]
Forța de avans:
Fx = CFx·D·S [daN] [10,pag.122] Fx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·7,75 · 0,12· 0,8 = 75,75 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 120.25 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,16 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag.233]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 32,68 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124] KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația
= 1304 [rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 1200 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 11,5 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,16 · 1000 = 160 [mm/min].
Pentru prelucrarea găurii Ø 25
Alezarea se va executa pe o mașină de gaurit in coordonate
Adâncimea de așchiere:
= 3,5 [mm] [10, pag.128]
t= 3.5 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
S = 0,9 · 0,039 · 25· 0,6 = 0,1180,12 ]mm/rot]
Forța de avans:
Fx = CFx·D·S [daN] [10, pag.122]
Fx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·25 · 0,12·0,8 = 65,99 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 151,96 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,11 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag.233]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min]
·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 27,448 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 1317[rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 1250 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 22,5 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,11 · 1000 = 110 [mm/min].
Pentru prelucrarea alezajulu la Ø 125 cu adancimea de 7.92 mm
Strunjirea interioară se va realiza pe o mașină de găurit in coordonate, folosind o bară de strunjit și un dispozitiv special pentru fixarea și centrarea piesei.
Adâncimea de lucru:
Pentru diametrul d1 = Ø 125[mm]
t = [10.pag.260.(13.1.)]
D = 125 [mm]
d = 58 [mm]
t = 125-58/2= 33.5 [mm]
Prelucrarea se executa in mai multe treceri
Avansul de lucru:
S = 0,1 [mm/rot], cu raza la vârful cuțitului r = 0,5 mm. [12. pag.264.tab.13.7.]
Viteza de așchiere:
Vp = ·KG [m/min] [10.pag.265. (13.3.)]
KVT = [10.pag.265.13.3.]
K = 63. u = 0
x = 0,2 w = 1,25
y = 0,4 m = 0,2 [10.pag.265.tab.13.8.].
Tec = 90 [min] [10.pag.262.tab.13.3.].
Tef = 90 [min]
KVT = = 1
δr = 20 [daN]
HB = 200
KG = Kvx ·K·KVf · KVa [10.pag.266]
KVx = 1
K= 1
KVf = 1
KVa = 1
KG = 1
VP = · 1 = 141,94 [m/min].
Turația de lucru: n = = 435,6 rot/min.
Viteza de așchiere corectată cu coeficientul c = 0,7 [22.pag.187] este:
VPcor = VP · 0,7 = 141,94 ·0,7 = 99,358 [m/min], iar turația de lucru va fi:
n = = 285,7 [rot/min]
Din gama de turații a mașinii alegem: n = 630 [rot/min].
Viteza reală de așchiere a cuțitului care prelucrează gaura Ø58 mm este:
V1 = = 157,87 [m/min], iar al celui care prelucrează alezajul Ø45 este:
V2 = = 89,06 [m/min]
Viteza de avans: Va = n · s = 630 · 0,1 = 63 [mm/min]
Din gama de avans alegem Va = 60 [mm/min].
= 28.5 [mm] [10, pag.128]
t= 26 mm.
Avansul de lucru:
S = KS · CS · D0,6 [mm/rot]
KS = 0,9 – coeficientul de corecție
CS = 0,039 – coeficientul de avans
S = 0,9 · 0,039 · 120· 0,6 = 0,1180,16 ]mm/rot]
Forța de avans pentru fiecare burghiu:
Fx = CFx·D·S [daN] [10, pag.122] CFx =60,5
YFx = 0,8
Fx = 60,5 ·120 · 0,120,8 = 140.2 [daN]
Forța totală de avans:
ΣFx = Fx1 +Fx2 = 301.12 [daN].
Avansul real de lucru, rezultat din caracteristicile mașinii este: Sreal = 0,16 [mm/rot]
Viteza de așchiere:
V= [m/min] [10, pag.233]
Cv = 10,5
ZV = 0,25
m = 0,125
YV = 0,55 T = 21 [min] ·0,79·1·1 = 40,38·0,74 = 33,68 [m/min]
Kvp = KMv · KTv ·Klv · Ksv [10, pag.124]
KMv =
KTv = 0,79
Klv = 1
KSv = 1
Turația burghielor:
= 742 [rot/min]. [10, pag.214]
Din cartea mașinii alegem: n = 650 [rot/min].
Viteza reală de lucru:
= 31,5 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere: Vt = n · sr = 0,16 · 1000 = 160 [mm/min].
Filetare
Pentru filetarea găurilor – M6 (x2 gauri)
Viteza de așchiere:
V = [10, pag.254]
d= 6,0 [mm]; (diametrul găurii filetate)
p = 1 [mm]; (pasul filetului)
T = 60 [min]; (durabilitatea tarodului)
V = = 6,26 [m/min]
Determinarea turației:
n = = 332 [rot/min]. [10, pag.214]
Din gama de turații ale mașinii alegem turația n = 250 [rot/min]
Viteza de așchiere reală:
V = 4,71 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere:
Vt = n ·p = 250 ·1= 250 [mm/min].
Pentru teșirea găurilor 0,5×450
Avansul de lucru: s = 0,1 [mm/rot]
Viteza de așchiere: Vp = 10÷18 [m/min]
Turația de lucru: n = = 265 [rot/min] [10, pag.214]
Alegem: n = 250 [rot/min];
Viteza reală de așchiere: V = 9,42 [m/min].
Viteza de așchiere:
V = [10, pag.254]
d= 3.2 [mm]; (diametrul găurii filetate)
p = 1 [mm]; (pasul filetului)
T = 60 [min]; (durabilitatea tarodului)
V = = 6,26 [m/min]
Determinarea turației:
= 362 [rot/min]. [10, pag.214]
Din gama de turații ale mașinii alegem turația n = 250 [rot/min]
Viteza de așchiere reală:
V = =3.8 [m/min] [10, pag.238]
Viteza de tăiere:
Vt = n ·p = 250 ·1= 250 [mm/min].
Pentru teșirea găurilor 0,5×450
Avansul de lucru: s = 0,1 [mm/rot]
Viteza de așchiere: Vp = 10÷18 [m/min]
Turația de lucru: n = = 290 [rot/min] [10, pag.214]
Alegem: n = 250 [rot/min];
Viteza reală de așchiere: V = 9,42 [m/min].
Frezare
Pentru frezarea profilata:
Prelucrarea se va realiza pe mașina de gaurit in coordonate, cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili din plăcuțe armate cu carburi metalice cu diametrul D=20 [mm], grosimea h= 81 [mm] și număr de dinți z=10 [dinți],
Durabilitatea economică a frezei: Tec = 180 min
Adaosul de prelucrare: Ap = 30mm; t= 1,5 mm.
alegem: VS = 150 [mm/min] și nf = 180 [rot/min]. Din caracteristicile mașinii prezentate în stabilim: nf = 190 [rot/min] și VS = 160 [mm/min]
Avansul pe rotație: sr = 0,64 [mm/rot]
Viteza de așchiere: V== 23,96 [m/min]
Pentru frezarea laterala
Prelucrarea se va realiza pe mașina de gaurit in coordonate, cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili din plăcuțe armate cu carburi metalice cu diametrul D=20 [mm], grosimea h= 81 [mm] și număr de dinți z=10 [dinți],
Durabilitatea economică a frezei: Tec = 180 min
Adaosul de prelucrare: Ap = 11mm; t= 1,5 mm.
alegem: VS = 150 [mm/min] și nf = 180 [rot/min]. Din caracteristicile mașinii prezentate în stabilim: nf = 190 [rot/min] și VS = 160 [mm/min]
Avansul pe rotație: sr = 0,84 [mm/rot]
Viteza de așchiere: V== 59,66 [m/min]
Prelucrarea se va realiza pe mașina de frezat universală, FUS 32, cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili din plăcuțe armate cu carburi metalice cu diametrul D=20 [mm], grosimea h= 81 [mm] și număr de dinți z=10 [dinți],
Durabilitatea economică a frezei: Tec = 180 min
Tesire 5×45
Prelucrarea se va realiza pe mașina de, cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili din plăcuțe armate cu carburi metalice cu diametrul D=32 [mm], grosimea h= 50 [mm] și număr de dinți z=18 [dinți],
Durabilitatea economică a frezei: Tec = 180 min
Adaosul de prelucrare: Ap = 5mm; t= 1,5 mm.
alegem: VS = 150 [mm/min] și nf = 180 [rot/min]. Din caracteristicile mașinii prezentate în stabilim: nf = 190 [rot/min] și VS = 160 [mm/min]
Avansul pe rotație: sr = 0,84 [mm/rot]
Viteza de așchiere: V== 59,66 [m/min]
Adaosul de prelucrare: Ap = 5mm; t= 1,5 mm.
alegem: VS = 120 [mm/min] și nf = 160 [rot/min]. Din caracteristicile mașinii prezentate în stabilim: nf = 140 [rot/min] și VS = 110 [mm/min]
Avansul pe rotație: sr = 0,64 [mm/rot]
Viteza de așchiere: V== 38,36 [m/min]
B. ELABORAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICATIE ASISTATĂ DE CALCULATOR PENTRU REPERUL STABILIT (CAD-CAM)
5.3.Prezentare generală NX
NX este un soft complet integrat CAD/CAM/CAE, produs de compania Siemens PLM. Funcțiile CAD se adresează proiectării 3D a produselor, funcțiile CAM se adresează programării mașinilor unelte cu comandă numerică (CNC) pe baza modelului 3D generat în modulul CAD. Funcțiile CAE furnizează instrumente pentru simularea comportării produsului virtual în diverse condiții de mediu și de funcționare.
Toate aceste module sunt integrate în aceeași interfață, nu avem nevoie de alte aplicații sau module exterioare pentru definitivarea ciclului de viață al produsului. Un alt mare avantaj este păstrarea unității datelor, orice modificare a acestora se va reflecta imediat la toate nivelurile proiectului.
Modulul CAD are legatura directa cu modulul CAM orce modificare efectuata in CAD se transpune direct si in CAM, rezultând noi parametrii pentru mașina de prelucrat, sau în modulul de simulare, unde vom avea o analiză corespunzătoare noului produs, fără a fi nevoie intervenția utilizatorului.
Este încurajată și ingineria concurentă, astfel, imediat după etapa de modelare, specialiștii CAM sau CAE pot începe simultan propriile activități, orice modificare a modelului de bază ducând imediat la actualizarea acestora.
NX7 beneficiază de o interfață ușor de utilizat, proiectată în cooperare cu o companie de design. Deși simplu de folosit, această interfață permite folosirea unor funcții avansate, atunci când este nevoie, prin modularizare și personalizare. Pe lângă personalizarea obișnuită a barelor de instrumente, NX poate fi adaptat cerințelor utilizatorilor și prin folosirea rolurilor.
NX poate coopera cu alte programe de proiectare, el putând deschide și salva fișiere create în alte sisteme CAD, precum și fișiere de transfer neutre (iges, step, parasolid, dxf/dwg etc.). De asemenea legăturile cu aceste fișiere pot rămâne asociative, dacă fișierele importate se vor fi modificat în softurile native, NX va observa acest lucru și își va actualiza propriile fișiere importate.
Modelul tridimensional a piesei a fost realizat cu ajutorul programului NX7.5., și este prezentat în Fig.5.3.
Fig.5.3: Modelul 3D a piesei
Pentru realizarea fabricației digitală deschidem modulul MANUFACTURING, prin succesiunea START → MANUFACTURING. Pe ecran apare o interfață, MACHINING ENVIRONMENT, aici se vor păstra selecțiile implicite. Prima dată trebuie să precizăm punctul zero al piesei, care va indica direcțiile de deplasare al sculei în raport cu piesa. Pentru acest lucru selectăm butonul GEOMETRY WIEW, după care cu un dublu click pe MCS_MILL deschidem o fereastră unde putem să modificăm distanța dintre sculă și piesa, și tot odată putem să reglăm punctul zero al piesei.(Fig.5.4.)
Fig.5.4: Reprezentarea punctului zero al piesei
Pentru a pregăti o operație nouă, selectăm butonul CREATE OPERATION după care alegem operația dorită .
Fig.5.5: Pregătirea unei operații noi
Prima operație va fi frezarea totală al suprafeței superioară al piesei. Pentru acest lucru selectăm operația FACE MILLING AREA. Urmează să precizăm forma finală al piesei (SPECIFY PART) și forma semifabricatului (SPECIFY BLANK) . În căsuța GEOMETRY selectăm piesa (WORKPIECE), selectăm EDIT, după care precizăm cele două părți.
Fig.5.6: Prezentarea semifabricatului
După ce am selectat părțile, urmează să selectăm scula, care în cazul nostru va fi o freză cu diametru de 30. Scula o selectăm în căsuța TOOL. În căsuța PATH SETTINGS selectăm traseul sculei, precizăm adâncimea pe tăiere, materialul de îndepărtat și datele referitoare la modul de prelucrare (fig.de jos).
Fig.5.7: Preselectarea sculei
După ce am selectat scula, cu ajutorul butonului GENERATE generăm traseul sculei, iar cu ajutorul butonului VERIFY verificăm prelucrarea piesei.(Fig.5.8.)
Fig.5.8: Traseul frezei Fig.5.9: Freză în lucru
Pentru obținerea profilului din mijloc, pregătim o nouă operație, dar de data aceasta selectăm PLANAR_MILL. Selectăm conturul profilului și suprafața care reprezintă fundul acestuia (fig. de jos). Pentru realizarea profilului folosim o freză cu diametru de 25.
Fig.5.10: Prelucrare contur Fig.5.11: Prelucrare profil
Fig.5.12: Realizarea profilului
Alezajul cu diametrul de 58, din mijlocul piesei il obținem la fel ca și profilul. diferența este că în cazul gaurii nivelul inferior selectăm suprafața opusă al dispozitivului. Astfel freza străbate piesa și obținem gaura. Pentru obținerea găurii, am folosit două freze, una cu diametru de 20, pentru degroșare și una cu diametru de 12, pentru finisare.
Fig.5.13: Degroșarea găurii Fig.5.14: Finisarea găurii
Canalul cu diametrul 16 și buzunarul cu diametru 90 din partea superioară al piesei, obținem la fel ca profilul din mijlocul piesei. Pentru canal am folosit freză de 6 Pentru buzunar am folosit freză de 20 .
Fig.5.15: Prelucarea buzunarului Fig.5.16: Prelucrarea canalului
Pentru prelucrarea marginilor, selectăm din nou FACE MILLING AREA, selectăm freza de 25 și suprafețele de frezat, după care precizăm grosimea materialului de îndepărtat (BLANK DISTANCE) figura de jos.
Fig. 5:17. Frezarea marginilor
Fig.5.18: Pelucrarea găurilor Ф30, Ф 26 și Ф 18
Pentru realizarea găurilor filetate, pregătim o nouă operație, și alegem opțiunea DRILL→PECK DRILLING. Selectăm găurile, după care selectăm nivelul de unde se începe, mai înainte, găurirea și nivelul până unde se face găurirea. Pentru nivelul superior am ales un nivel, cu 10 mm mai sus de planul piesei, pentru a evita eventualele coleziuni (figura de jos).
Fig.5.19: Pozițiea sculei nivelul superior Fig.5.20: Stabilirea adancimii găurii
Fig.5.21: Prelucrarea găurilor de 5.2mm
Pentru obținerea filetelor, selectăm opțiunea DRILL→TAPPING. Selectăm scula, un tarod potrivit pentru fiecare gaură in parte. Selectăm găurile, după care selectăm nivelul de unde se începe filetarea, și nivelul până unde se face filetarea.
Pentru realizarea muchiilor, selectăm opțiunea CONTUR AREA, selectăm suprafețele de frezat și freza recomandată pentru asemenea suprafață (figura de jos).
Fig. 5.22. Realizarea muchiilor
Finisarea suprafeței opusă al piesei se efectuează la fel ca și în cazul suprafeței superioară, folosind freza cu diametru de 30 mm.
Programul CNC se obtine acesand click dreapta pe NC_PROGRAM, în fereastra OPERATION NAVIGATOR și selectăm opțiunea POST PROCESS.
CAP. 6. PARTEA ECONOMICĂ
6.1. Costul materialelor si gradul de utilizare a lor
6.1.1. Costul materialelor
Referitor la consumul de materiale, economiile pot fi obținute pe două cai: fie se pot utiliza materiale mai ieftine, fie să se reducă consumul de material pe unitatea de produs.
unde:
– preț material [lei/kg]
– taxe cu transportul
– preț deșeu [lei/kg]
– masa brută [kg]
– masa netă [kg]
=143.7lei/buc.
6.1.2. Gradul de utilizare:
Gradul de utilizare al materialului arată cât la sută din semifabricat se regăsește în produsul finit și este bine să fie cât mai apropiat de 100%. Cu cât semifabricatul este executat mai precis, mai aproape de dimensiunile piesei finite, cu atât gradul de utilizare al materialului este mai mare.
Gu = [%], unde:
-Mn este masa neta = 25.3kg
-Mb este masa bruta =34.8kg
[%]
6.2. Determinarea loturilor optime de aprovizionare si a costurilor totale.
Determinarea loturilor optime de aprovizionare si a costurilor totale.
Marimea lotului – Q
Unde:
Q-lot optim
a-cost lansare comanda
a=200 lei
N-necesarul anual
N=80 buc
c- costul unitar de achizitie
c=5
-rata stocarii
=3
Q =2133 buc.
Pentru reperul placă de prindere se fac 4 aprovizionari/an a cite 20 bucati semifabricat.
Costul total anual pentru reper
CT =costul anual total aferent gestionării stocului, [lei/an];
a – costul de lansare al unei comenzi, [lei/comandă];
a=200 lei
N – cererea anuală, [unităti/an];
N=80
Q – mărimea lotului, [unităti/lot];
Q=2133
c – costul unitar al articolului de stoc, [lei/unitate];
c=3
ε – rata stocării, [lei/an] .
ε=2
=6142 [lei/an]
CT= 6142 [lei/an]
6.3. Calculul normei tehnice de timp
In general normele de muncă pot fi exprimate prin mai multe forme in functie de specificul activității si nume: norme de timp, norme de productie, norme de personal.
Intre norma de producție si norma de timp există o legatură directă, la o reducere a normei de timp corespunde o creștere a normei de producție care poate fi exprimat printr-o relație:
[mm] , in care: [11, pag. 241]
– norma de timp prin care se intelege timpul stabilit unui executant care are calificarea corespunzatoare pentru efectuarea unei unitati de lucrare in conditii tehnice organizatorice precizate ale locului de munca. Norma de timp se exprima in unitati de timp.
Norma de timp constituie timpul normat.
Relatia normei tehnice de timp pe bucata este: , in care:
– timpul unitatii si care reprezinta timpul normat pentru realizarea unei operatii, piese sau a unui produs;
– timp de pregatire incheiere si se refera la timpul necesar lucratorului inaintea inceperii lucrului si dupa terminarea unui lot de produse pentru activitati ca: insusirea documentatiei tehnice, pregatirea SDV-urilor necesare, reglarea masinilor unelte, predarea produselor executate etc.
Structura normei tehnice de timp
Norma de timp cuprinde totalitatea timpilor productivi ai executorului precum si timpi de intreruperi regulamentare.
Timpul de pregatire si incheiere Tpi difera in functie de tipul productiei, de caracterul operatiei si de forma de organizare a muncii. Timpul de pregatire si incheiere este relativ mare pentru productia de unicate si serie mica.
Se stabileste in conformitate cu relatia:
, in care: [11, pag. 242]
– timp de pregatire si incheiere constant;
– timp de pregatire si incheiere care variaza in functie de marimea lotului;
– numarul de produse realizate intre doua operatii succesive.
Timp efectiv „Te” denumit si timp operativ, t0 este timpul consumat pentru prelucrarea materialului in decursul caruia se realizeaza procesul tehnologic de prelucrare mecanica. Timpul operativ este constituit din timpul de baza tb si timpul ajutator sau auxiliar. Pentru stabilirea timpului operativ in cazul lucrarilor mecanice se foloseste relatia:
, in care: [11, pag. 242]
– timpul de functionare utila a utilajului
– timpul de descriere a locului de munca
– timpul de intreruperi regulamentare
– timpul de baza
– timpul ajutator
Timpul de bază este timpul necesar pentru prelucrarea materialului sau a semifabricatului pentru a-i schimba aspectul si forma sau pentru a-i stabili pozitia reciproca a pieselor.
Timpul de bază se calculează in general cu ajutorul unor relatii de calcul care au in vedere parametrii de functionare a utilajelor. Relatia de calcul este:
, [11, pag. 243]
in care: – timp util de mers in sarcina
– viteza de avans in [mm/min]
– drumul parcurs de piesa sau scula avansului in [mm/trecere]
avansul la o rotatie a piesei sau sculei
numarul de treceri i/buc
– viteza de aschiere
Timpul auxiliar ta este timpul consumat pentru diferite manuiri ajutatoare ca: fixarea semifabricatului si scoaterea produsului finit , pornirea si oprirea masinilor- unelte, masurarea si verificarea pieselor.
La stabilirea timpului ajutator se va urmari munca executantului, prin suprapunerea miscarilor celor doua maini, prin scutirea muncitorului de activitati auxiliare si neproductive.
Timpul de odihna si necesitati firesti ton se stabileste pe baza de normative in functie de factorii care determina operatia senzatii de oboseala la fiecare loc de munca.
Timpul de deservire a locului de munca td este timpul necesar pentru asigurarea conditiilor normale de lucru , in care:
– timp de descriere tehnica a locului de munca
– timp de descriere organizatoric necesar pentru curatarea masinilor in mod obisnuit si se iau din normative sau se determina in procente (%) din sau din astfel incat pentru o operatie:
[min] [11, pag. 244]
[min]
[min]
– timp de descriere tehnica a locului de munca
– timp de descriere organizatorica a locului de munca
-timp de odihna si necesitati firesti in procente.
Timpul de intreruperi conditionate de tehnologie se stabileste fie prin formule de calcul, fie prin observari directe asupra timpului de munca. Trebuie sa se aiba in vedere ca acest rimp sa constituie o pondere tot mai mica de la o perioada la alta, pentru realizarea cresterii productivitatii muncii. La stabilirea acestui timp pot aparea doua situatii: -timpul de intreruperi conditionate de tehnologie survine cand utilajul nu functioneaza ()
timpul de intreruperi conditionate de tehnologie survine cand utilajul functioneaza ()
Deci in cazul deservirii unui singur utilaj
In cazul proceselor manuale sau mecanice norma de timp se calculează plecand de la elementele de bază:
[11, pag. 245]
Calculul normei de timp pentru frezare
Tn = Tb+Ta+Tdt+Tdo+Tpî/n [min] [11.pag.246]
Unde:
Tn – timpul normat pe operație;
Ta = timpul ajutător;
Tdt = timpul de deservire organizatorică;
Tdo = timpul de odihnă și necesități firești;
Tpî = timpul de pregătire-încheiere;
n = numărul pieselor din lotul de fabricație;
Tb = ·i [11.pag.29.4.13]
l = lungimea piesei;
l1 = lungimea de intrare a sculei;
l2 = lungimea de ieșire a sculei;
i = numărul de treceri;
Vs = viteza de tăiere;
Tb = x 2 = 5.43 [min]
l = 296 [mm];
l1 = +(0,5 ÷3) [mm] [11.pag.344, tab.12.1.]
l1 = +1,7 = +1,7= 20,635+1,7=22,33 [mm]
l2 = (1…6)[mm]
l2 = 3 [mm]
VS = 125 [mm/min]
I = 1 [treceri]
Ta = t [11.pag.29.]
ta= 0,94 [min]
ta= 0,07 [min]
ta= 0,02+0,04+0,07+0,06+0,02+0,02=0,23 [min]
ta= 0,15 [min]
ta= 0,16/10=0,016 [min] [11.tab.12.32]
Ta = 0,94+0,07+0,23+0,15+0,016 = 1,406 [min]
Tdt= [11.tab.12.38]
To= [11.tab.12.39]
Tdo=
TPî = 16,5+2,5+9 = 28 [min] [11.tab.12.11]
Tn= 2,57+1,406+0,14+0,11 + = 3,82 [min]
Calculul normei de timp la găurire
Timpul de baza va fi:
Tb=L·i/s·n=(l+l1+l2/n·3)I [min] [11, tab12.1]
Tb=l+l1+l2/n·s=62,5+4,68/0,45·695=0,22 [min]
Timpul de prindere si desprindere a semifabricatului
Tpd=0,29[min] [11, tab12.9]
Timpul ajutator
Ta=Σtai=ta1+ta2+ta3=0,1+0,14+0,16=0,40 [min]
ta1=0,1 [min]
ta2=0,14 [min]
ta3=0,16 [min]
Timpul de deservire tehnica
tdt=(Tb+Ta)/100=(0,22+0,40)/100=0,0088 [min]
Timpul de odihna si necesitati firesti:
tan=(Tb+Ta)3,5/100=(0,22+0,40)3,5/100=0,032 min [11, tab12.27]
Timpul normat pe operatie va fi:
Tn=Tb+Ta+Tpd+Td+Tpi/n=
=0,22+0,40+0,29+0,032+0,088+10,93/100=3,65 [min]
Calculul normei de timp la filetare
In functie de diametrul si de lungimea filetului se alege direct timpul operativ.
Top=2,4 [min]
Se aplica urmatori coeficienti de corectie:
K1=1,2 in functie de cantitatea de piese [11, tab11.6]
K2=1 in functie de rezistenta piesei [11, tab11.6]
Top=Toptab·K1·K2·K3·K4=2,4·0,2·1·2,24·2,4=13,48 [min]
Top=13,48 [min]
Timpul de deservire tehnico-organizatoric
Td=Top·(5+1)/100=13,48·6/100=0,80 [min]
Timpul de odihna si necesitati firesti
Ton=Top·3/100=13,48·3/100=0,40 [min]
Timpul de pregatire incheiere
Tpi=10 [min] [11, tab12.6]
In aceste conditii timpul normat pe operatie este: Tn=Top+Td+Ton+Tpi/n
Tn=13,48+0,8+0,4+10/100=14,73 [min]
Tn=14,73 [min]
Calculul normei de timp la stunjire interioară
l= 125 [mm]; Va = 63 [mmRmin];
l1 = 2 [mm]; i = 1 [treceri]
l2 = 2 [mm]
Tb = = 0,857 [min]
Ta = 0,65+0,07+0,04+0,07+0,12+0,04+0,45+0,3+0,27 = 1,74 [min]
Tdt = 6,3·0,857/100 = 0,054 [min]
Tdo = 1,2 (0,857 +1,74)/100 = 0,031 [min]
To = 4,5 (0,857 +1,74)/100 = 0,117 [min]
TPî = 28 [min]
Tn = 0,857+1,74+0,054+0,031+0,117+0,0028 = 2,80 [min]
Calculul normei de timp la alezare.
Detreminarea timpului de baza prin calcul analitic:
[11, tab12.75]
L=l-(0,2…0,4)Bp=203,5-0,4·40=187,5 mm
l=203,5 mm
Bp=40 mm
Se=20 mm/min
np=125 rot/min
t=0,05 mm/trecere K=1,3
Timpi auxiliari se alege astfel
ta1=0,37 [min]
ta2=0,04 [min]
ta3=0,03 [min]
ta4=0,37 [min]
Ta=ta1+ta2+ta3+ta4=0,37+0,04+0,03+0,37=0,87 min
Ta=0,87 min
Timpul de deservire tehnico-organizatorica
Td=Tat+Tao=tah·tb/tec+(Ta+Tb)·1,5/100
Td=1,3·4,38/5+(0,98+0,87)·1,5/100=1,483 [min]
Td=1,483 [min]
Timpul de odihna si necesitati firesti:
Ton=(Tb+Ta)3/100=(4,38+0,84)3/100=0,15 min
Ton=0,15 min
Timpul de prinder si desprindere
Tpi=7 [min] intre varfuri
Tpi2=10 [min] pentru primirea si predarea documentatiei
Tpi=7+10=17 min
Tn=Ta+Tb+Td+Ton+Tpi/n
Tn=4,38+0,84+1,48+0,15+17/100=6,56 min
Tn=6,56 [min]
6.4. Calculul capacităților de producție.
Capacitatea de productie (Cp) a unei societati productive reprezintă productia maximă de o anumită structură si calitate pe care o poate realiza unitatea respectivă, într-un anumit interval de timp stabilit , în conditii tehnico-organizatorice normale.
Calculul capacitatii de productie scoate in evidenta atât gradul de incărcare al utilajelor cat si excedentul sau deficitul de capacitate pentru fiecare operatie in parte.
Unde:
Ftef = fond de timp efectiv
nt = norma de timp
unde:
Trep = timp reparații;
z- zile lucratoare ;
s- numar schimburi;
d-durata schimbului.
Ftef= (255 x2x8)-300=3780 ore/an
Calculul capacității de producție pentru operatia de centruire:
33845buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia de găurire :
53987 buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia de lamare:
70852 buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia de alezare:
107948 buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia strunjire interioară:
70852 buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia de filetare:
31495 buc /an
Calculul capacității de producție pentru operatia de frezare :
31495 buc /an
6.5. Calculul cu salarizarea muncitorilor.
operator centruire 2300 lei / lună
operator găurire 2500 lei/ lună
operator lamare 2500 lei/ lună
operator alezare 2500 lei/ lună
operator strunjire 2700 lei/ lună
operator filetare 2700 lei/ lună
operator frezare 2700 lei / lună
unde:
= norma de timp
= retribuția tarifară orară (lei/ oră)
k – taxe = 33,5%
Calculul cu salarizarea muncitorilor
= 13.69 lei/ oră/ centruire
= 14.88 lei/ oră/ găurire
= 14.88 lei/ oră/ lamare
= 14.88 lei/ oră/ alezare
= 16.07 lei/ oră/ strunjire
=16.07 lei/ oră/ filetare
= 16.07 lei/ oră/ frezare
= 2.041 lei/ buc/ centruire
= 2.39 lei/ buc/ găurire
= 2.39 lei/ buc/ lamare
= 2.39 lei/ buc/ alezare
= 2.57 lei/ buc/ strunjire
= 2.57 lei/ buc/ filetare
= 2.57 lei/ buc/ frezare
= + + + + + + R7= 16,92 lei/ buc
BIBLIOGRAFIE
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: CONSIDERAȚII TEORETICE PRIVIND PROIECTAREA MATRIȚELOR DE INJECTAT MATERIALE PLASTICE. STUDIU DE CAZ. CALCULE ECONOMICE [311671] (ID: 311671)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.