Bobu Licenta Versiunea 4 [305668]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ

ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL: MECATRONICĂ ȘI ROBOTICĂ

PROGRAMUL DE STUDIU: MECATRONICĂ

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: ZI

PROIECT DE DIPLOMĂ

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Profesor Dr. Ing. . Veșeleni T. ABSOLVENT: [anonimizat]

2015

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ

ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL: MECATRONICĂ ȘI ROBOTICĂ

PROGRAMUL DE STUDIU: MECATRONICĂ

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: ZI

Sistem flexibil in industria maselor plastice

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Profesor Dr. Ing. . Veșeleni T. ABSOLVENT: [anonimizat]

2015

Nr…………./……………..

DECLARATIE DE AUTENTICITATE

A

LUCRARII DE FINALIZARE A STUDIILOR

Titlul lucrarii:

_____________________________________________________________________________________________________________________

Autorul lucrarii Agud Mihai

Lucrarea de finalizare a [anonimizat] _______________a anului universitar 2016.

[anonimizat], CNP [anonimizat],declar pe propia raspundere ca aceasta lucrare a [anonimizat] o parte a lucrari nu contine aplicatii sau studii de caz publicate de alti autori.

Declar, [anonimizat], talele, grafice, harti sau alte surse folosite fara respectarea legii romane si a conventiilor internationale privind drepturile de autor.

Oradea, Semnatura

Data_____________ ___________

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI TEHNOLOGICA

DEPARTAMENTUL MECATRONICA

TEMA_________

Lucrare de finalizare a studiilor a student: [anonimizat]: Agud Mihai.

Tema lucrari de finalizare a studiilor: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Termenul pentru predarea lucrarii: _______________________________

Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor: ______________________________________________________________________________________________________________________

Conținutul lucrării de finalizare a studiilor: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Material grafic: ______________________________________________________________________________________________________________________

Locul de documentare pentru elaborarea lucrării: ______________________________________________________________________________________________________________________

Data emiterii temei ___________________________________________

[anonimizat],

Absolvent,

1. Industria de mase plastic

1.1 Istoric

Se spune că materiale plastice sunt cele mai răspândite materiale de pe pământ. Aproape toate produsele pe care le folosim în viața noastră de zi cu zi conțin materiale plastice.

a petrecut cea mai mare parte a vieții încercând să îmbunătățească proprietățile cauciucului natural. [anonimizat] 1839 Goodyear descoperă că adăugarea de sulf cauciuc natural îmbunătățește considerabil elasticitatea și duritatea. sub de cauciuc "vulcanizat", este încă utilizat scară largă.

numele Goodyear faimos, Charles Goodyear nu a avere din invenția sa.

ig.1 Charles Goodyear

emi-sintetic t prezentat Alexander Parkes la Expoziția Internațională n 1862Acest nou material, pe care publicul numit Parkesine, un material organic cdin azotat de celuloză și un solvent. Parkesine poate fi încălzit formatforma atunci când se răcește. aterial poate fi turnat în produse, cum ar fi nasturi, piepteni, rame pentru tablouri și mânere de cuțit. Cu toate acestea, Parkesine nu a fost

niciodată comercializat dcosturilor relativ ridicate în comparație cu cauciucul vulcanizat.

John Wesley Hyatt din Albany NY, a inventat nitroceluloz camforseva arborel de dafin coloratomercial succes. pentru produse, cum bile de biliard, gulere de cămașă, rame de ochelari și carcase de stilou.

Fig.4 John W. Hyatt

n 1907 a fost descoperit primul material plastic sintetic de către chimistul belgian Dr. Leo H. Baekeland fenol cu formaldehidfolosind hexametilentetramina ca catalizator pentru reacțieezultat un termorigid fenolic din plasticnumit bachelită.

Comparativ cu alte materiale plastice disponibile la momentul respectiv, cum celuloidul, bachelita mai stabilă. Odată modelat, acest nou material nu arde sau înmoaie când este reîncălzit, ănd se dizolvă. Acest beneficiu a făcut-o materiale plastice pe piață achelita a un succes comercial instantaneu. zolator electric, stabil chimic, rezistent la căldură, rigid, rezistent la intemperiia fost folosit foarte larg capacit sa de izolare electrică.

Baekeland a vândut drepturile asupra invenției sale Eastman Kodak Company, care a folosit în primul rând pentru corpuri de cameră. De asemenea, este interesant de notat că J.W. Hyatt, inventatorul celuloid și fondator Hyatt-Burroughs Biliard Ball Company, a ordonat personal compania sa de a opri utilizarea celuloid și substitut bachelită pentru bilele lor de biliard datorita performantelor sale superioare.

Fig.5 Dr. Leo H. Baekeland

n 1927 a fost descoperit PVC-ul fără degrada.

Semon a descoperit c PVC-ar putea fi prelucrat în topitură fără a se degrada s ad un lichid cu punct de fierbere mai ridicat.

Cu toate polistirenul (PS) a fost descoperit din greșală de un farmacist german în 1839, nu a fost folosit până n 1930 când un om de știință de la BASF Corporation a dezvoltat un proces comercial pentru fabricarea .

PS-ul este un material termoplastic transparent, dar destul de fragil. La scurt timp după , a fost înbunătățit ,

PS-ul și HIPS-ul sunt și în prezent pe scară largă pentru carcase de diferite obiecte cum radio, televizor.

Fig.6 1939 Wood TV Cabinet Fig. 7 1948 Phenolic TV Cabinet

DuPont a dorit să dezvolte o fibră sintetică care să poată înlocui mătasea. La scurt timp după aceea, DuPont Dr. H. Wallace Carothers, a tras primele fire lungi, puternice, flexibile din fibre polimerice sintetice. Ei ș-au dat seama imediat că această fibră artificială proprietăți similare superioare fibre naturale. Materialul, poli (hexametilen adipamidă), este mult mai cunoscut "66 nylon". Acesta a început să fie comerclizat în 1938.

Un dintre cele mai vechi utilizări ale fibrei de nailon 66 a fost pentru perii peri de dinți, realiza anterior din păr nimal vier chinezesc.

În timpul al doilea război mondial, nailonul a fost folosit pentru multe aplicații, inclusiv parașute, anvelope cablu de alimentare pentru bombardiere, cabluri de remorcare, veste antiglonț, plase de țânțari și îmbrăcăminte.

Dr. Roy Plunkett, un tânăr om de știință care luc DuPont, descoperă accidental politetrafluoretilena PTFE, un material plastic în mod inerent alunecos si extrem de rezistent chimic. Se spune că substanța cea mai alunecos

pe pământ.Descoperirea inițială a avut loc în 1938, dar introducerea comercială a Teflon DuPont nu a avut loc până în 1946. Teflon pentru utilizarea sa scară largă în vase care nu lipesc și ca izolație de cablu. oai de Teflon este folosită ca izolator și lubrifiant între piele și cupru scheletul d oțel inoxidabil Statui Libertății.

Termoplastic dur cunoscut sub numele de ABS, abreviere pentru stiren poliacrilonitrilul butadienă, a fost produs pentru prima dată în 1951. La început, ABS a fost doar un amestec de copolimer polistiren-acrilonitril SAN și un cauciuc ca modificator de impact. Cu toate acestea, proprietățile amestecului nu . S-a descoperit apoi că performanțe de impact ar putea fi obținut în cazul SAN pe cauciucul butadienă. Versiunea grefat este cunoscut sub numele de ABS terpolimer. Proprietile ABS pot fi reglat fin prin controlul raportului relativ al fiecărui monomer.

ABS-ul este utilizat pe scară largă în aplicații în care este necesară tenacitate. Una dintre a fost pentru căști de fotbal , care acum sunt realizate din policarbonat. Astăzi, ABS utilizat produse electronice de larg consum și carcase de mașini de afaceri.

ig.8 ască de fotbal american din ABS

General Motors a introdus Chevrolet Corvette. Acesta a fost proiectat de stilistul ef al General Motors, Harley Earl, fascinat de utilizrplastic armat cu fibre de sticlă ca material de caroresie.

ig.9 Corvette 1953

:

1953 Hermann Staudinger pentru numeroasele sale descoperiri in domeniul chimiei macromoleculare

1963 Karl Ziegler și Giulio Natta pentru descoperirile chimi polimerilor și noilor tehnologii de polimerizare

1974 Paul J. Flory pentru realizări fundamentale, teoretice și experimentale, în chimia fizică a macromoleculelor

2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid și H. Shirakawa pentru descoperirea și dezvoltarea de polimeri în mod inerent conductoare.

Termoplastic cunoscut sub numele de "polietilenă de înaltă densitate" HDPE a fost primul produs comercial de către Phillips Petroleum în 1955. Acest nou termoplastic a oferit un bun echilibru proprietăților mecanice, greutate specifică scăzută, izolare electrică și rezistenț chimică.

Richard Knerr și Artur Melin, fondatorii companiei Wham-O, au fost făuritorii celui mai mare "moft" din toate timpurile – "Hula Hoop"de la cercuri de bambus utilizate anterior în Australia. La apogeuln 1958 această nebunie a 1.000.000 de lire sterline săptămână pentru producția de Hula Hoopmai mare utilizator de HDPE moment.

Casa Monsanto adrul și structura 100% din plastic. o serie de inovații, inclusiv un telefon vizual, o mașină de spălat vase cu ultrasunete, și un cuptor cu microundeasa avea patru aripi încastra plutind deasupra terenuri și cascade frumos amenajate. modele concept, casa viitorului Monsanto nu a fost niciodată produs în masă. Cu toate acestea, astăzi industria construcțiilor una dintre cele mai mari și cea mai rapid creșter materiale plastic.

Fig. 11 Casa Monsanto

Profesorul Guillo Natta de la Institutul Politehnic din Milano a reușit, în 1954, construirea unei molecule din polipropilenă stereoregula cu catenă lungă. Polipropilen a intrat în producție în 1957 și este acum un material plastic un foarte bun echilibru al proprietăților, ce includ rigiditate, tenacitate, rezistență chimică și translucid. Polipropilen și copolimeri acesteia sunt printre cele mai utilizate termoplaste. rofesorul Natta a primit Premiul Nobel pentru chimie.

La mijlocul anilor 1980, preedintele General Motors, Roger Smith a propus "regând" modul automobilel marketing la materialele de fabricație.

Cele mai multe dintre componente de caroserie ale automobilului Saturn sunt turnate dintr-un amestec de policarbonat și acrilonitril stiren-butadienic PC / ABS. Utilizarea PC / ABS a dat constructorului mult mai mare libertate de proiectare în comparație cu componentele tradiționale din tablă. Materialul PC / ABS este de asemenea, ușor, rezistent la coroziune și durabil.

Materiale plastice au fost folosite pentru carcase de telefon de la începutul secolului trecutelefoane injectate din ABS au apărut în anii 1950. ABS are un luciu mare, rezisten la impact și spre deosebire de fenolic, fi modelat într-o varietate de culori diferite.

Fig 11 Automobil Saturn

elefoanele ABS aveau grosimea peretelui de aproximativ 3 mmelefoanele mobile de astăziturnate prin injecție, folosind un policarbonat si ABS amestec PC / ABSmpacte și ușoaregrosim peretelui de 1 mm. elefoanele un bun exemplu în care produsele din plastic evoluează în timp.

ig.12 elefoane

1.2. Dezvoltare

Industria maselor plastice este un dintre cele mai noirapidă creșter. n urmă cu un secol, doar o fracțiune mică din populația materialele plastica nceputul secolului al XX-lea industria maselor plastice la nceput de drum. Aparuseră primele mașini de injectat mase plastice In imaginea următoare este o mașină rudimentară de injectat mase plastice sub presiune (fig. 2.1). Partea de injectie este aționată manual cu ajutorul unei pârghi iar partea de strângere a matriței este efectuată cu ajutorul unei menghine manuale.

Fig2.1 asina de injectat ()

La inceputul secolului XX a inceput să apară primele mașini de injectat cu acționare hidrahlică. Partea hidraulică este simplistă compusă dintr-o pompă, motoare hidraulice liniare, drosere pentru reglarea debitului și manete care porneau si opreau circuitele hidraulice, ele erau actionate manual. Această tehnologie avea avantaje multiple fața de mașimile anterioare care erau foloseau forța umană ca sursă de energie. Erau mult puternice se putea turna sub presiune mult mai mare, caatare și piesele erau mai precise și mai mari.

ig2.2 așină de injecție NegriBossi 1940()

Odată cu dezvoltarea industriilor și apariția componentelor electrice mașinile de injectat a să se dezvolte foarte rapid. Industria maselor plastice a avut izbucnire in dezvoltarea lor. Apăruseră primele mașini semiautomate și automate. Cu ajutorul releelor, fazele erau programate in functie de timp care dădea comandă distribuitoarelor hidraulice. Procesele de fabricație deveneau mai compexe și se prelucra seri lungi de fabricație. În figura următoare este prezentată o masină de injecție mase plastice care este comandată de relee electrice (figura 2.3).

Fig.2.3 Mașină de injecție cu relee

Necesitatea și creșterea tot mai mare al pretenților cocietăți a facut să se dezvolte toate ramurile industriale. Industria maselor plastice era in continuă schimbare, componentele electrice, releele de timp, erau inlocuite treptat de noile piese electronice apărute pe piața. Erau mai performante mai mici și compacte. Mașinile de injectat erau mai precise, se putea realiya piese de o precizie mare. Materialele și mașinile apărute dădea posibilitatea să poată de executare de piese noi, care au început să le schimbe pe cele clasice, lemn, piatră, metal, datorită usurința cu care se putea realiza o piesă injectată din plastic. În figura următoare sunt prezentate două mașini Arburg de injecție hidraulică cu componente electronice și cu afișaz pe un tub catodic (figura 2.4).

Figura 2.4 mașini de injectat Arburg cu componente electronice ()

Dealungul timpului mașinile de injectat pentru a satisfaceă. Ele acoperind o foarte largă gamă de produse. De la produse de uz caznic, pronuse medicale, produse pentu industriila aviatică, navală, alimentară, auto, practic incet incet produsele de mase plastice ș-au ocupat loc peste tot în jurul nostru. De aceea și tehnologia de inectat sub presiune mase plastice s-a dezvoltat și se dezvoltă in continuare. Mașinile de injecție s-au perfecționalizat și diversificat de la mașini mici precise cu ajutorul cărora se injectează piese pici și precise, de 10 tone forța (figura 2.5) până la mașini mamut de 8800 tone forță, cu ajutoru lor realizânduse piese de dimensiuni mari (figura2.6).

Fig. 2.5 mașină de injectat de 10 tf și piese realizate cu ea

Fig 2.6 Mașină de injectie de 8800 tone fortă()

1.3 Principiul injectării

Prelucrarea prin injecție este cel mai larg procedeu industrial de obținere a articolelor din materiale plastice. Procesul de injectare este un fenomen ciclic., fiecare ciclu cuprinde mai multe etape. Ciclul începe când matrița se închide. În această etapă,unitatea de injecție a fost împinsă spre matrița, care conectează duza mașini cu duza matriței. Apoi o presiune controlată împinge melcul înainte și pompează materialul topit din faza de dozare, in cavitatea mașini, menținută cu presiunea ulterioară până la umplerea cavității. Presiunea ulterioară durează pănă la sigilarea cuiburilor. După presiunea ulterioară, piesa se răceste sub temperatura de vitrifiere a mateialului cu ajutorul agentului de răcire. Simultan cu răcirea melcul incepe să se rotească să ia din nou material plastic, direct din buncărul de alimentare și transportândul la vârful melcului. In timpul dozări, plasticul trece prin zone,trei etape, cu rotirea melcului care cauzează granulelor de plastic din aflate intre spire care urmează să fie rearanjate în mod continu. În timpul transferului materialului apar forțe de forfecare intre granule flancurile spirei melcului și perți cilindului incălzit, formând o lavă de material omogen ca structură și ca temperatură. Acțiunea de transport al melcului conduce la o acumularea de presiune în fața vârfului supapei antiretur. Această presiune împinge șurubul înapoi. Când volumul de material aflat in fața torpilei conține suficientă topitură pentru o singura injectare, melcul se oprește din rotire. În același timp, piesa din matriță a fost răcită și solidificată sub o temperatură, bine determinată la valori diferite pentru ficare material. După răcirea piesei în matriță se deschide și piesa poate fi extrasă din matriță. Apoi matrița se închide și ciclu începe din nou repetâduse. In general, matrița este proiectată astfel încât, în timpul deschiderii, piesa rămâne în jumătatea matriței montată pe platanul mobil. Piesa este evacuată printr-un procedeu mecanic, hidraulic sau pneumatic. Evacuarea piesei in spațiul mașini este facul cu afutorul unei jgeab, benzi tranzi transportoare sau cu un robot.

În figura următoare este prezentată diagrama unui ciclu care conține toate etapele unei mașini de injecție. După cum se vede unele etape secvențiale și altele sunt simultane.

Figura 3.1

1.4 Clasificarea mașinilor de injecție

a)După sistemul de acționare , mașinile se pot clasifica în:

manuale, acestea pot produce obiecte cu o greutate de 5-15 g;

pneumatice, care de obicei au partea de închidere a matriței acționată manual, iar pistonul de injecție e acționat pneumatic;

electromecanice, care pot produce piese în greutate de 2000g;

electrohidraulice, care în prezent sunt cele mai răspîndite

mecanohigraulice, care folosesc acționarea mecanică pentru închiderea matriței și acționarea hidraulică pentru injectarea materialului plastic.

b)După direcția de lucru, mașinile pot fi:

mașini orizontale, la care axa unități de injecție și direcția închiderii matriței sunt orizontale (fig. a);

mașini verticale, la care închiderea matriței și injectarea materialului se face vertical; prezintă avantajul că ocupă o suprafață utilă mai mică (fig.b);

mașini cu unitatea de închidere orizontală și unitatea de injectare vertical (fig.c);

mașini cu unitatea de închidere verticală și unitatea de injectare orizontală (fig.d);

-mașini cu unitatea de închidere orizontală și unitatea de injectare orizontală (fig.d);

Fig1.4.1 tipuri constructiv de mașini

c) După tipul materialului de injectare, mașinile pot fi:

mașini cu piston și cu cilindru de încălzire, cu sau fără torpilă (a);

mașini cu piston-melc, având unul sau doi melci (b);

mașini cu piston și dispozitiv auxiliar de preplastifiere (c).

figura 1.4.2 tipuri constructive unităti de injecție 1-duza mașinii; 2-cilindru; 3-piston; 4-melc; 5-supapă; 6-melc extruder; 7-cilindru extruder.

1.5. Principalii parametrii tehnologici

Procesul de injectare poate fi caracterizat prin mai multe moduri, de exemplu, în ceea ce privește funcțiile, time-cicluri, sau parametrii fizici legate de procesul (presiune, temperatura, viteza). Mașinile de injecție monotorizează și folosecte parametri pentru a supraveghea procesul și pentru a transmite perifericelor valori privind starea produsului. În urma primiri informațiilor auxiliarele pot să își modifice parametri astfel încât să influieze pozitiv calitatea piesei.

Tabel 1.5.1 parametri monitorizați de o mașină de injecție

1.6. Părți componente

Echipamentul de turnare constă în principal dintr-o mașină de turnare prin injecție, o matiță și o unitate pentru controlul temperaturii matriței. Cu cât procesele sunt mai pretențioase sunt echipate cu auxiliare care trebuie să fie sincronizat cu mașină, astfel încât procesul poate fi automatizat. Operații includ uscarea, transportul și amestecarea materialului plastic, precum și separarea, eliminarea, și post-prelucrare a piesei. Împreună, diferitele elemente ale echipamentului auxiliar constituie o prelungire a locul de muncă al unei mașini de turnare prin injecție. Materia primă este furnizat mașinii de injecție în matriță, prin buncărul (pâlnia mașini), care este situat în partea de sus a unității de injectare. Termoplasticele sunt, de obicei sub formă de granule; termostabile și, mai recent, cauciucurile sunt adesea folosite sub formă de pulbere. Polimerii sensibili la umezeală se usucă prin încălzire cu aer cald și uscat cu punctul de roua sub -15 grade. Pentru oricare tip de material, unghiul buncărului trebuie să fie optimizate pentru a preveni stagnarea fluxului. Mașina de injecție mase plasice sânt alcătuite din două dispozitive, disopzitivul de injectare și dispozitivul de inchidere.

1.6.1 Principalele componentele ale mașini de injecție

1.6.1.1 Dispozitivul de injecție

Dispozitivul de injectat are un rol foarte important, el realizează plastifierea materialului și injectarea materialului. Plastifierea este procesul prin care materialul plastic sub formă de granule aflat in pâlnia mașinii este transformat intr-o topitură vâscoasă omogenă și uniformă ca și presiune, temperatură și ca care se acumulează in fața melcului in faza de dozare care urmează a fi injectat in matriță. Procesul de plastifiere are loc în cilindrul de plastifiere care este alcătuit din urmatoarele componente:

Duză

Port-duză

Capul cilindrului

Cilindru

Corpuri de incălzire

Termocuple

Melc

Supapa anti-retur

figura

figura

Duza asigură transferul de material din cilindru in matriță.Ia trebuie să asugure transferul materialului fără scurgeri de material, suprafata duzei trebuie să asigure un contact bun cu duza matriței.

Port-duza asigură ca strangularea dintre orificiul culindrului și duză să fie lin să nu apară turbulențe in curgerea materialului.

Capul cilindrului asigură fixarea și orientarea port-duzei.

Cilindru are rolul unei cavități in interiorul căruia se efectuiază procesul de plastifiere și injectare. În interiorul lui în fața melcului în faza de injectare se formeată presiuna specifică. Presiunea hidraulică din cilindrul de injecție poate fi ușor măsurată prin intermediul unui senzor de presiune. Relația dintre presiunea hidraulică și presiunea de injecție specifică, se calculează cu relația:

Figura transformarea presiuni hidraulice in presiune specifică

AScrew × PSpecific = ACylinder × pHydraulic AScrew × PSpecific = ACylinder × pHydraulic

Aria melcului x Presiunea specifică = Aria cilindrului x Presiunea hidraulică

De aici rezultă:

Corpurile de incălzire incălzesc cilindru până la temperatura optimă pentru topitură.

Termocuplele citesc temperatura cilindrului, cu ajutorul lor temperatura necesară topiturii este menținută constant.

Melcul este un organ important deoarece cu ajutorul ei se execută fazele de preparare a materialului. El execută mai multe operații: transportă și plastifiază materialul plastic; dozează cantitatea de material necesar injectării piesei; injectarea și menținerea în anumite condiții de viteză și presiune pentru obținerea unei piese injectate comforme.

Pentru determinarea exactă a cursei de dozare se recomandă efectuarea unui calcul matematic utilizând formula:

Unde:

este cursa de dzare

este greutatea unei injecție

este diametrul melcului

densitatea materialului plastic

factor de corecție

Melcul mașini de injectat se compune din trei zone:

coada melcului

corpul melcului

capul melcului

Coada melcului este partea de calare a melcului cu mecanismul de cuplare dintre melc și motorul.

Corpul melcului este partea cea mai importantă pentru că este partea activă ce transportă material, și este compus din trei zone:

Zona de alimentare care asigură transportul cu granule aflate in pâlnia mașini spre interiorul cilindrului de plastifiere. Pe această zonă adâncimea canalului spirei cea mai mare și constantă pe toată lungimea zonei de alimentare. Ea este caracterizată de: lungimea zonei (La);diametrul de fund a spirei (da);diametrul exterior al spirei care este constant pe toată suprafața melcului (D)

Zona de compresie asigură compresia granulelor de material pe suprafața interioară a cilindrului și flanul spirei. Această comprimare se datorează micșorări progresive a adâncimii canalului spirei pe toată lungimea zonei de compresie. Ea este caracterizată de: lungimea zonei de compresie (Lc);

Zona de omogenizare asigură amestecarea, omogenizarea și uniformizarea topiturii. Pe lungimea zonei adâncimea canalului spirei melcului este cea mai mică și constantă pe toată lungimea ei. Ea se caracterizeaza de: lungimea zoni de alimentare (Lo); diametrul de fund al spirei (do).

Datorită propietăților și caracteristicile materialelor geometria melcului diferă pentru fiecare categorie de materiale, care poate fi:

Melc universal

Melc pentru material amorfe

Melc pentru semi-cristaline

Melc pentru materiale speciale

In figura următoare sunt prezentate caracteristicile unui melc universal de injectie:

figura

Acestea sunt:

Diametrul melcului – D

Lungimea filetată a melcului – L

Lungimea zonei de alimentare – La

Lugimea zonei de compresie –Lc

Lungimea zonei de omogenizare – Lo

Pasul spirei – p

Lățimea spirei

Raportul de compresie și ralortul lungime diametu, sunt principalele caracteristici pentru melci. Ele diferă pentru fiecare model de melc.

Raportul de compreesie Rc este raportul dintre volumul de material din zona de alimentare și cel din zona de omogenizare. El diferă de la material la altul, pentru materialele sensibile care se degradează usor (PMMA, ABS, PVC, TPU) este mic, pentru materiale amorfe (PC, PS, ASA, SAN) raport mediu și pentru semi-cristaline (PE, PA6, PFA, PP) un raport de compresie mare. Raportul de compresie se calculează cu formula:

Unde:

Rc – raport compresie.

D – diametrul exterior al melcului

Da – diametrul miezului melcului pe zona de alimentare

Do – diametrul miezului melcului pe zona de alimentare

Raportul dinte lungilea activă a melcului și diametrul exterior diferă pentru fiecere clase de material. El poate avea valori intre 10 și 23.

Supapa anti-retur este elementul montat în capul melcului pentru ai asigura acestuia atât funcția de dozare de material cît și cea de injectare caz în care acesta se comportă ca un piston.

Elementele componente ale supape i anti-retur sunt:

Torpilă

Inel antiretur

Șaibă antiretur

Figura

Presiunea materialului creată de mișcarea de rotației a melcului în faza de dozare determină deplasarea clapetei antiretur spre vârful supapei și creează cale liberă materialului termoplastifiat printre inel și șaiba de închidere, pe sub inelul anti-retur și prin canalele efectuate pe capul conic și care ajunge astfel în zona de acumulare, așa cum se observă din figura de mai jos.

Fig poziția supapei in tipul dozări

Presiunea materialului creată de mișcarea de avansare a melcului în faza de injectare determină deplasarea inelului anti-retur spre șaiba de închidere obținându-se o etanșare perfectă între inel și șaiba de închidere care nu va permite întoarcerea materialului înapoi în cilindrul de plastifiere pe spira melcului. În acest caz melcul va lucra ca un piston și va împinge în condiții controlate de viteză și presiune materialul acumulat în fața melcului în faza de dozare realizând astfel fazele de injectare și menținere, așa cum se observă din figura de mai jos:

Fig poziția supapei in tipul injectări

1.6.1.2 Unitatea de inchidere

Unitatea de inchidere realizează fazele de inchidere, inalta forță , deshiderea matriței și extragera piesei din formă. La mașinile clasice unitatea de inchidere este alcătuită din trei platouri, două fixe și unul mobil fixate inter ele cu patru coloane pe care plaoul mobil culisează.

Fig masina de injeție

Faza de închidere este faza în care platoul mobil al mașinii de injectat sub acțiunea sistemului de închidere, se apropie de platoul fix și astfel semi-matrița mobilă montată pe platoul mobil se apropie de semi-matrița fixă montată pe platoul fix pînă cînd cele două ajung în contact și se realizează astfel închiderea matriței.

Faza de zăvorâre este faza în care are loc închiderea matriței cu înaltă forță sau înaltă presiune absolut necesară pe parcursul desfășurării celorlalte faze ale ciclului pentru a împiedica deschiderea matriței mai ales în timpul fazei de injectare și menținere permițând astfel ca materialul plastic să intre în planul de separație al matriței. Valoarea forței de zăvorâre necesară pentru injectarea unui reper să reprezinte maxim 80% din forța de zăvorâre maximă a mașinii de injectat. De aceea este necesară calcularea unei valori optime a forței de zăvorâre care se poate face cu ajutorul formulei de mai jos:

este forța de zăvorâre [KN]

este presiunea interioara din cuibul matriței bar

este suprafața proiectată a cuibului matriței ipreună cu rețeaua cm2

este coieficientul de siguranță

Faza de deschidere este faza în care platoul mobil al mașinii de injectat sub acțiunea sistemului de deschidere se îndepărtează de platoul fix și astfel semi-matrița mobilă montată pe platoul mobil se îndepărtează de semi-matrița fixă montată pe platoul fix până când cele două ajung să aibă o distanță suficient de mare între ele pentru a permite demularea piesei injectate în cuibul matriței.

Extragera este faza în care piesa este extrasă sau demulată din cuibul sau cuiburile matriței fără a se afecta criteriile de calitate ale acesteia. Extragera poate fi mecanică hidraraulică sau pneumatică.

1.6.1.3 Matrițe de injectat

Matrița de injecție este subansamblul mașinii de injecție ce are rolul de a imprima polimerului o anumită formă, cu dimensiuni prestabilite.

Clasificare:

După numărul de cuiburi:

matrițe cu un singur cuib;

matrițe cu două cuiburi;

matrițe cu mai multe cuiburi.

După sistemul de injectare:

cu injectare directă prin rețea;

cu injectare punctiformă;

cu injectare cu canale de distribuție;

cu injectare peliculară sau film;

cu injectare tip umbrelă;

cu injectare inelară;

cu injectare cu canal tunel;

cu injectare cu canale încălzite.

După modalitatea de acționare a sistemului de aruncare:

cu aruncare mecanică;

cu aruncare pneumatică;

cu aruncare hidraulică.

După numărul planelor de separație:

cu un singur plan de separație;

cu două plane de separație;

cu mai multe plane de separație.

După modalitatea constructivă de realizare a matriței în funcție de forma piesei:

simple;

cu bacuri;

cu deșurubare;

cu mai multe planuri de separație.

Fig Matriță de injectat cu două cuiburi 1-tija de aruncare; 2-bucșa de conducere; 3-șurub; 4-placă de prindere; 5-placă aruncătoare; 6-placă postaruncătoare; 7-șurub; 8-placă distanțier; 9- placă suport; 10,11-placă de formare; 12-bucșă de ghidare; 13-placă de prindere; 14-coloană de ghidare; 15-,16-pastilă; 17-poanson; 18-duza de injectare; 19-inel de centrare; 20-bucșă centrală; 21-știft; 22-știft tampon ;23-șurub; 24-știft readucător; 25-aruncător central; 26-aruncător; 27-șurub; 28-inel de centrare.

2. Sisteme flexibile de fabricație

2.1Introducere

În zilele noastre concurența și cerințele tot mai mari pentru o mare gamă de produse în piețele de desfacere au dus la creștera rolului sistemelor de fabricațieși mai ales al sistemelor flexibile de fabricație. Aceste sisteme au capacitatea de a inova în mediul productiv și a combina eficiența linilor de producție în masă cu flexibilitatea secțiunilor de producție. Pemtru a produce o varietate de produse in număr mic sau mediu. Sistemele flexibile de fabricație pot oferi elemente dinamice și adaptive, care să permită schimbările interne și externe și să le folosească eficient toate resursele. Apariția și introducerea calculatoarelor în sistemele de fabricație au rol important în optimizarea hardware și software.

Cuvântul sistem vine din limba greacă to systema care inseamnă un ansamblu de componente. Aristotel a definit primul noțiunea de sistem acesta afirmând că „întregul este mai mult decât suma părților”, iar această noțiune va evolua și se va dezvolta in veacurile următoare.

Sistemul poate fi definit ca reprezentând mulțimea componentelor, grupate după reguli de organizare și aranjare între care există relații funcționale de interdependența, în scopul realizării unui obiectivcomun. Sistemele sunt orientate ca scop atunci cân axistă un mijloc ce poate fi utilizat pentru obținerea rezultatelor dorite. Sarcina sistemului rezultă din scop și se evaluiază prin rezultatele obținute pe ieșirea lui. Funcția sistemului este propietatea acestuia de a transforma intrările pe ieșiri, definind modul cum se realizeazăsarcina de producție.

Sistemul de producție este totalitatea componentelor naturale și artificiale, cu ar fi aterii prime, energie, scule, dispozitive clădiri, forța de muncă, concepția, organizarea muncii și conducerea fabricației, având ca scop obținerea de produse finite și servicii, vândabile pe piață.

Producția reprezintă activitatea socială organizată prin care forța de muncă cu ajutorul dispozitivelor de producție în cadru unor activități organizate utilizeaza și modifică elementele naturale în scopul obținerii de bunuri materiale. Producția înseamnă fabricația de bunuri materiale, cu valoare de vânzare. În cadrul sistemului de producție subsistemul de fabricație este determinat și el exprimă condiția de de existența a sistemului de producție.

2.2 Sistemul de fabricație

Sistemul de fabricație este procesul al prducției de bunuri materiale, prin care se relizează transformarile de configurație fizică, chimică și funcționale ale produsului rezultat, precum și procesele de alipire.

În procesele de fabricație principalele procese sunt:

Primare – turnarea, forjarea, debitarea,presarea

Secundare – deformarea plastică, sudarea, așchierea, traamentul termic

Terțiale – finisarea, conservarea, asamblarea, montarea, ambalare

Sistemul de fabricaație execută operații de realizare fizică a produsului, prin transformări fizice, chimice și de formă, asupra fluxului material cu ajutorul componentei energetice, prin care informațiile tehnologice fluxul informațional se transferă asupra produsului.

Fluxul de material include materia primă, produse finite și intermediare, scule, dispozitive verificaoere.

Fluxul informațional este totalitatea datelor tehnico economice și a iformațiilor tehnologice referitoare la produsul de fabricație și din informațiile organizatorice și economice.

2.3 Tipuri de sisteme

Procesele de fabricație sunt de diferite tipuri:

Procese de fabricație cu reziduri, sunt procesele de prelucrătore

Procese de fabricație fără indepărtare de reziduri, sunt procesele de asamblare și montare

Procese de fabricație complexe

2.4 Sisteme de producție

Sistemul flexibil de fabricație este o soluție specifică unei anumite sarcini, în condițiile pedeterminate cu grad redus de previziune și determinism și o variantă orientată pe scop. Sistemele flexibile de fabricație nu dețin soluția universală actuală de tip rețea, aplicabilă în orice situație. Sistemele de abricație flexibile fac parte din marea grupă a sistemelor de fabricație care la rândul lor sunt părți componente ale sistemelor de producție.

Sistemul de producție integrat este sistemul în care fluxul de material, fluxul informatic și fluxul energetic sunt conduse parțial sau total cu ețea ierarhică de calculatoare, intr-un nou sistem de organizare parțial sau total în scopul creșterii performanțelor tehnico-economice.

2.5 Clasificarea sistemelor flexibile de fabricație

Sistemele de fabricație flexibile au o ierarhizare piramidală:

Mașina-uneltă cu comandă numerică și centru de prelucrare

Modulul flexibil de fabricație

Celula flexibilă de fabricție

Insula flexibilă de abricație

Sistemul de fabricație flexibil

Linia flexibilă de fabricație

Din punct de vedere al clasei reperelor prelucrate există sisteme de fabricatie flexibile pentru prelucrarea arborilor, discurilor, bucșelor, plăcilor, pieselor mici și mărunte.

Din punct de vedere al proceselor executate sistemele pot fi sisteme flexibile de fabricație specializate și sisteme flexibile de fabricație aleatoare.

Subsistemul deprelucrare de lucru este denumit și post de lucru sau stație de lucru. Funcția subsistemului de prelucrare este de efectua modificarea propietățilorobiectului muncii prin traseul fluxului informaional asupra celui aterial, cu ajutorul fluxului energetic.

Subsistemul de manipulare este destinat transportului, înarcării și descărcării materialelor. El poate fi de tip conveior care se utilizează atunci când sunt cantități mari de materialîntre locații plasate în afara căii ixe de transport.

Subsistemul de socare are principala funcție de socare, în care include manipularea materială în magazii și depozite, și stocarea temporală a materialelor pe o perioadă scurtă de timp.

Subsistemul informațional realizează conducerea globală și conducerea sistemelor flexibile de fabricație.

2.5. Integrarea sistemelor computerizate

Integrarea sistemelor computerizate, abrevierea lor este CIM Computer Integrated Manufactring, în siatemele de fabricație a rezultat faptul că etapele în dezvoltarea unui produs sunt în legătură și pot fi realizate mai eficient cu ajutorul calculatorului. Aceste legături sunt bazate pe datele ce definesc direct fiecare pas al procesului de fabricație. Controlul, organizarea și integrarea datelor folosesc pentru obținerea produsului final cu ajutorul calculatorului, Integrează eficient etapele de fabricație intr-o enitate coerentă.

Sistemele computerizate pot fi înpățite în subsisteme și tehnologii care la rândul lor sunt grupate în: grupa sistemelor, grupa subsistemelor și grupa pentru planificarea procesului de fabricație și sistemele ce fac legatura cu alte procese de prelucrare.

Cad-ul, abreviat Computer aided design, este principalul sistem ce pornește ciclul unui produs și cuprinde multe tehnologii implicate în crearea și analizarea unui proiect.

Cam-ul, abreviat Computer aided manufacturing, folosește calculatorul în toate etapele de xecuție a piesei, incluzând planificarea proceselor și producției, și controlul calității. Combinația dintre etape permite transferul informațiilor de la proiect la sistemul de execuție al piesei. Baza de date stocată in CAD este procesată prim CAM în date necesare pentru operațiile de prelucrare, manipulare, controlul automat al calității procesului de prelucrare.

Planificarea asistată de calculator a procesului face eficiente operațiile de preluctare. Ea cuprinde metodele de planificare pentru procesele de producție, folosire scule, dispozitive de prehensare a pieselor, mașini unelte, secvențele operațiilor de prelucrare și ambalare. Sistemul de planificare reprezintă acest complex de sarcini prin vizualizarea tuturor operețiilor ca un sistem întreg asfel încât fiecarea etapă implicată în executia piesei este coordonată cu altele și realizată eficient. Sistemul de planificare este folosit deregulă în prelucrarea pieselor de volum mic, de mare complexitate, în operații de așchiere, deformare plastică și asamblare.

2.6. Sisteme flexibile de fabricație

Sistemul flexibil de fabricație deși prea puțin cunoscut la nivel mondial nu este un concept foarte nou. Costul ridicat necesar implementării unui astfel de sistem este principalul impediment în achiziționarea și exploatarea sa. Ca și o consecință a necunoașterii, potențialul acestor sisteme încă nu este bine exploatat. Sistemele de fabricație se deosebesc de sisteme productive obișnuite prin proprietatea de „flexibilitate” care, practic, schimbă întreaga sa funcționalitate fiind capabilă a produce o familie de produse, cu caracteristici asemănătoare, dar diferite între ele. Un sistem flexibil de fabricație se implementează în general cu scopul de a reduce timpii de producție și de a genera o diversitate de produse cât mai mare dintr-o gamă tipologică bine definită. Diversitatea în producție este reacția la nevoile pieței, care tinde a cere produse personalizate, chiar unicate, care să mulțumească în mod exclusiv un client. Putem aprecia, deci, flexibilitatea ca fiind un factor cheie al organizațiilor ce se ocupă cu producția de bunuri. Producția de serie bine organizată este profitabilă, dar tinde a fi „uzată moral” în zilele de astăzi, tocmai pentru faptul că poate satisface o mică parte a cererilor, creând multe produse identice într-o lume care dorește diversificare și personalizare.

Principiile consacrate ale economiei definesc economia de scară ca fiind realizată de o producție care este susținută cu cele mai mici costuri de producție. Aplicând flexibilitatea în producție, nu se întâlnește acest mecanism. Studiile de piață ale departamentelor de marketing din cadrul marilor corporații dovedesc dorința consumatorului de a deține produse personalizate, adaptate perfect pentru nevoia sa. Rezistă cei care reușesc să realizeze produse cât mai complexe și mai personalizate, la costurile cele mai scăzute.

Crearea flexibilității fabricației este o investiție pe termen lung, iar indicatorii care să constate profitabilitatea îi vom constata doar pe termen mediu sau lung. Dacă se abordează în acest mod problema, SFF-urile se dovedesc utile și profitabile.

Fabricația flexibilă se pliază mai bine pe profilul actual al cererii de produse de pe piață. Cu alte cuvinte, modelează mai bine fluctuațiile pieței. În cadrul acestui aspect, argumentația se bifurcă pe două planuri. Este vorba, pe de o parte, că în prezent, piața nu mai aparține producătorului ci piața este a consumatorului, clienții fiind aceia care dictează tipul, calitatea, cantitățile, termenele și, implicit, prețurile produselor. Pe de altă parte, într-o lume care se integrează și se unifică, în mod paradoxal, indivizii vor să-și afirme și să-și promoveze identitatea și, ca atare, se diversifică și se personalizează cererea de produse. Fabricația flexibilă este capabilă de răspunsuri semnificative în ambele direcții.

Actualitatea acestui subiect consta în:

Capacitatea producătorului de a se adapta mereu schimbărilor frecvente care apar pe piață. Odată cu apariția unei noi cereri, sistemul este pregătit să se adapteze și să își creeze un avantaj competitiv.

Economisesc resurse, cum este cea umană, care e înlocuită parțial sau chiar total de către roboții industriali. Nu mai contează așadar acest cost când se operează cu un astfel de sistem.

Prin economia de energie sau alte resurse, aceste sisteme devin sensibile la protecția naturii și a mediului înconjurător.

Dezavantajul însă, care tinde a îndepărta investitorii de aceste sisteme este cuantumul ridicat al costurilor de investiție necesar la implementare, precum și identificarea celei mai bune metode de programare, în funcție de necesitățile producătorului.

Costurile de investiție sunt justificate, deoarece a dobândi proprietatea de flexibilitate, presupune utilarea întreprinderii cu mașini unelte performante: roboți industriali, centre de comandă numerică, benzi transportoare automate și sisteme de calcul de înaltă performanță.

După efectuarea investiției, s-ar aștepta, în mod normal, un rezultat radical schimbat în ceea ce privește profitabilitatea companiei care l-a implementat. Acest lucru nu este însă întotdeauna o certitudine, deoarece trebuie investit și în zona de programare a acestora. Un sistem performant, dar programat inadecvat, poate să genereze costuri mai ridicate decât cele ale unui sistem rigid.

Fabricația flexibilă reprezintă, așadar, actualmente, un câmp de cercetare dinamic din care se degajă continuu noi soluții practice și teoretice, și, în pofida dificultăților pe care le antrenează, suscită interesul cercetătorilor și absoarbe un mare efort de cercetare. Nu este surprinzătoare, în acest context, afluența cercetărilor care se intersectează, venind dinspre mai multe domenii ale cunoașterii, în această arie de mare interes științific. Sistemele flexibile de fabricație reprezintă, prin însăși definiția și geneza lor, puncte de confluență între mai multe discipline. Cu toate acestea, în mod paradoxal, în literatura de specialitate se vehiculează frecvent afirmația că până în prezent nu există încă o metodă formală, unanim acceptată, pentru constituirea unui SFF.

De asemenea, este notabilă mențiunea că rezultatele obținute în sistemele flexibile de fabricație nu se situează în întregime pe terenul ferm al certitudinilor, o parte fiind omologate de practică, dar o altă parte așteptând încă consacrarea.

Este, deci, un teren cu un mare potențial de noutate, în contextul în care, până în prezent, pare unica cale prin care fabricația poate răspunde propvocărilor viitorului. Nu există numitori comuni semnificativi nu numai pentru definirea SFF, dar nici pentru proiectarea lor, programarea funcționării lor, alegerea nomenclatorului de produse care se vor realiza în sistem și multe alte aspecte. Acest spațiu de cercetare, rarefiat în elemente de consens, reprezintă, în mod firesc, o incitantă arie de cercetare pentru cercetătorii domeniului.

Pe de altă parte, sistemele flexibile de fabricație sunt obiective de mari dimensiuni care absorb un efort investițional consistent. În acest context, orice raționalizare, orice limitare de entropie pentru fazele nașterii și vieții unui SFF poate genera efecte economice considerabile. Acest fapt este un puternic impuls pentru cercetare.

Un sistem flexibil de fabricație generează, pentru un consumator, multiple beneficii. Printre acestea merită să fie amintite următoarele:

Produse diversificate, după placul fiecărui client;

Calitate ridicată a produselor;

Costuri scăzute în anumite cazuri, datorită optimizării funcționării SFF-urilor;

Cunoscând faptul că a investi într-un sistem flexibil este un efort pentru majoritatea agenților economici, încă din stadiul de proiectare a sistemului trebuie cunoscute cerințele la care acesta va fi supus. Pe baza calculelor, se poate dimensiona sistemul și ajusta componentele lui astfel încât să facă față volumului cererii și tipurilor de produse. O flexibilitate foarte mare duce la costuri de tranziție ridicate și neutilizare la capacitatea maxima a mașinilor.

După constituirea sistemului, este foarte importantă gestionarea lui astfel încât să existe cât mai puțini timpi ineficienți și produsele să fie cât mai înalt calitative și mai diversificate. Un sistem flexibil de fabricație profitabil pe termen lung trebuie să urmeze o programare riguroasă a sarcinii de producție. În funcție de complexitatea produselor ce se fabrică în sistem, crește efortul de gestionare a producției flexibile. O fabricație flexibilă înseamnă, practic, a produce mereu produsul care e cerut pe piață, iar performanta programării acestor sisteme se bazează pe aducerea la un numitor comun a caracteristicilor produselor cerute. Obținerea unui echilibru între cerere și capacitatea de producție este o provocare pentru multe companii. Momentul ideal este acela în care se atinge un punctul în care piața e satisfăcută, iar sistemul funcționează în cadrul unor parametri economici acceptabili.

În cadrul implementării și funcționarii sistemelor flexibile de fabricație apar diferite costuri, în funcție de care se definește întreaga producție. O producție performantă este cea cu costuri scăzute în parametrii calitativi cât mai ridicați.

În etapa de funcționare a sistemelor flexibile, cele mai semnificative costuri, conform literaturii de specialitate, sunt „costuri de tranziție”1 și reprezintă „consumul” definitoriu al acestui sistem. Pe lângă costurile obișnuite pentru orice sistem de producție (energie, forța de muncă, materiale etc.), costurile de tranziție reprezintă timpul în care sistemul face efortul de a se adapta fabricației noii sarcini de lucru. Este vorba despre timpul necesar schimbării sculelor, preluării datelor din calculator, verificării sculelor noi, rezolvării unor erori etc. Pornind de la aceste costuri, lucrările de specialitate abordează întreaga raționalitate a SFF-ului prin prisma reducerii lor. Timpii de prelucrare în întreprinderea modernă sunt mult reduși față de acum 40 de ani, iar performanța unui sistem începe să depindă de alți factori decât de dotarea tehnologică a întreprinderii. Doar 8% din totalul timpului în care se prelucrează o piesă este timpul efectiv de operare, în care scula prelucrează materialul. Restul de 92% reprezintă timpii logistici și de organizare, în care sunt transportate piesele sau materialele, sunt pregătite mașinile, ajustate sculele, sau alte activități de pregătire sau de completare a producției. Astfel se constată necesitatea scurtării timpilor auxiliari, pentru a ridica performanța generală a unei întreprinderi.

2.7 Exemple de sisteme flexibile

În ziua de azi sistemele flexibile de fabricație au luat amploare datorită multiplelor avantajelor. Industria de autovehicole se profilează pe sisteme flexibile doarece numărul modelelor de mașini este mare, cererea de personalizare este frcvent înâlnită pentru care unele faze treduie să fie flexibile. Deasemenea în industra maselor plastice în jurul mașinilor de injectat au îneput să apară diferite auxiliare periferice și roboți pentru caprocesul fe fabtricație să fie cât mai performant și mai eficace.

În următoarea imanige se află o celulă flexibilă de producție de capacitate dezvoltată de firma Engel, complet automatizată, care include o mașină de injecție în matriță cu inserții verticale și patru roboți Scara, pentru un procesor de materiale plastice din Republica Cehă ce fabrică diferite tipuri de senzori de ulei pentru automobile.

H&B Electronic din Germania se specializează în producția de componente hibride complexe, combinând materialele plastice injectate în matrițe și componentele indigene de metal ștanțat. Firma lucrează în strânsă legătură cu fabricantul de mașini de injecție Arburg și cu integratorul de roboți Kuka, FPT Robotik, pentru dezvoltarea de sisteme de producție automate, cu unul dintre cele mai recente proiecte, un conector complex de alimentare cu curent, din PBT, pentru un sistem de direcție servo-asistat pentru automobile.

Conectorul este produs în cadrul unui sistem total automatizat alcătuit din două prese de ștanțare, o mașină de injecție cu masă rotativă cu două componente verticale Arburg

Allrounder 1500 T și o celulă de testare cu mai multe stații. Manevrarea este efectuată de către trei sisteme robotice cu șase axe ce lucrează împreună cu două sisteme robotice liniare ce se deplasează pe un cap în cruce.

Toate comunicațiile dintre presele de ștanțare, mașina de injecție și sistemele robotice au loc prin intermediul sistemului de comandă Selogica de la Arburg. Datorită unei funcții „stadiul piesei”, mașinile și sistemele robotice cunosc întotdeauna poziția inserțiilor, a pieselor pre-injectate și a pieselor finite. „Toate secvențele au o structură clară și logică și schimbările pot fi cu ușurință implementate automat,” afirmă Helmut Gräther, Manager de Proiect și de Planificare a Procesului la H&B Electronic. Două mici sisteme robotice Agilus cu șase axe pun două contacte cu 7 sau 4 căi pe o masă de transfer (tehnologia cu graifăr pentru extracția contactelor preformate și introducerea lor în matriță în poziție corectă a fost dezvoltată în comun de H&B Electronic și FPT Robotik). Primul sistem cu robot liniar duce contactele extrase, trecând printr-o stație de  curățare, către masa rotativă. Al doilea robot liniar întoarce piesele pre-injectate, elimină piesele finite și le transferă către stația de testare.

La stația de testare, sunt verificate pozițiile piciorușelor în timp ce contactul se află încă în graifăr, înainte ca piesa finită să fie lăsată jos. Un al treilea robot Agilus cu șase axe efectuează toate celelalte operațiuni de-a lungul fluxului de producție, inclusiv testul de continuitate electrică și de izolație, legând o membrană de piesa injectată și testând-o să nu prezinte deteriorări, și aplicarea și verificarea cu laser a Codului Matricial de Date. În cele din urmă, piesele bune sunt așezate în pachete folii de câte 20.

Figura

3 Tehnologia de fabricație a piesei representative

3.1 descrierea celulei flexibile

În celula flexibilă următoare se va executa un ansmblu sudat format din două piese din paterial plastic. Celuala flexibilă este compusă din două mașini de injecție Engel 200 tf perifericele mașini de injecție, un robot cartezian in cinci axe, o cameră video pentru rupravegherea calității, un dispozitiv de sutat cu ultrasunete și un conveior pentru evacuarea ansamblului.

Mașinile de injecție sunt dotate cu auxiliare pentu a satisface nevoile procesului de prelucrare. Ele sunt: un uscător cu două buncăre de material care usucă material primă pentru ambele mașini deoarece materialul folosit este un material higroscopic și două aparate de temperare care deserves fiacre câte o matriță, cu ajutorul lor matrițele sun menținute la o temperatură optimă indicată de producătorul de material.

Robootul este de tip TTTRR, este un robot cartezian cu axa z lungă de 5000 mm pentru a putea deserve ambele mașini de injecție. El va manipula ambele piese din mașinile de injectat. Pentru ca robotul să reusească sa manipuleze ambele piese, mașinile de injectat trebuie să funcționeze sincronizate una cu cealaltă. Dispozitivul de prehensare folosit pentru cele două piese este dotat cu ventuze și va folosi vacumul.

Dispozitivul de sudat cu ultra sunete este folosit pentru a efectua asamblarea nedemontabilă a cele două piese una de cealaltă.

Camera video va scana fiacre piesă în parte pentu a detecta eventualele defecte ale pieselor. Ea va fi monitorizată de către automatul programabil aflat in robot. Robotul este cel care preia semnalele celorlalte component ale celulei flexibile.

.

3.1. 2 Itinerarul tehnologic al ansamblului

In figurile următoare este prezentată ansamblu nedemontabil de piese formată din două piese, prima piesă numită cover, la care i se suprapune a doua piesă numită difuzor. Cu ajutorul unei mașini de sudat cu ultrasunăte cele două piese sunt sudate intre ele. Piesele sunt injectate din ABS-PC după cerințele procesului tehnologic. Materialul este un material des folosit pentru injectarea reperelor din industria auto. Propietățile și cerințele producătorului de material sunt în tabelul 3.1.

table 3.1

Ansamblul este alcatuit din cele două piese care vin sudate între ele, formând un nou produs. Piesele individuale sunt verificate cu o cameră video după care dacă corespund cerințelor de calitate sunt sudale între ele. Produsul nou format trebuie să corespundă cerințelor de caltate ca entetate nouă formată. Criterile de calitate sunt prevăzute în dosarul produsului. Pentru evitarea ambalarii pieselor defecte, după sudare se mai verifică modul în care au fost sudate.

În figura următoare este prezentată ansamblul sudat.

fig.1

fig.2

3.2 Itinerarul tehnologic de realizare a piesei representative

Injectare piesa 1 cover in mașina1.

fig.3

fig.4

Verificare optic piesa 1 cover.

fig.5

Injectare piesa 2 difuzor in mașina 2.

fig.6

fig.7

Verificare optic piesa 2 difuzor.

fig.8

Lipirea cu mașina cu ultra sunete piesa 1 de piesa 2.

fig.9 fig.10

fig,11

Alegerea componentelor subansamblului de prelucrare

3.1 Masina de injectat

Fig.12

Engel masini de turnare prin injecție au fost întotdeauna în fruntea tehnologiei de turnare prin injecție. De la introducerea pe piață în urmă cu 25 de ani a primei mașini de injectat fără coloane. Engel și-a dezvoltat continuu acest concept constructiv a solicitat în mod constant brevede noi asigurându-și astfel un avantaj față de competitori. Până în prezent în lume au fost vândute peste 60.000 de mașini de injectat fără coloane, cu forțe de închidere cuprinse între 280 și 5.000 kN.

Aceasta masină oferă avantaje majore, schimbări rapidă de matrite, solutii simplificate de automatizare căt și ocuparea optima a platourilor. Cu cât piesele sunt mai mici, cu atât cerințele de calitate și de precizie sunt mai ridicate. Pentru a îndeplini aceste cerințe în condiții de costuri cât mai mici Engel pune la dispoziție o nouă mașină de injectat care combină construcția mașinilor fără coloane cu acționări electrice. Având în vederre că de cele mai multe ori dimensiunile matriței și forța de închidere ecesară, ele determină mărimea mașinii pentru fabricația componentelor, mașina compactă de 200 de tone oferă o dublă economie: pentru investiție și pentru suprafață ocupată. În acest domeniu, unitatea de închidere fără coloane reprezintă un avantaj la vânzare.

Fig.13

3.1.1 Date tehnice

Table 1

Robot cartezian

In alcatuirea sistemului flexibil prezentat avem robotul cartezian in patru axe,de fabricație Wittmann. Roboții Wittmann pot fi utilizați cu viteze ridicate, pentru a permite durate reduse de preluare și ale ciclurilor. Sunt sisteme exclusiv electrice, pneumatice și servopneumatice, ori o combinație de echipamente electro-pneumatice, sistemele 2D sau 3D se pot adapta foarte bine multor tipuri de aplicații, atât cu deplasări liniare cât și de rotație, rezultând o eficiență mai bună din punct de vedere al costurilor și al consumurilor de energie. Standardele DIN clasifică sistemele de manipulare carteziene drept roboți industriali cu 4-6 grade de libertate. Sistemele de manipulare carteziene necesită un spațiu mai redus de deplasare și se pot adapta mai ușor oricăror condiții. Din punctul de vedere al cinematicii, sistemele de manipulare se pot adapta cerințelor aplicației, în contrast cu roboții, unde aplicația trebuie să se adapteze în funcție de limitările mecanice sau cinematice ale acestora. Aceste sisteme carteziene nu necesită, practic, niciunul dintre compromisurile întâlnite, adesea, în aplicațiile cu roboți convenționali, unde aplicația trebuie să se adapteze / limiteze la capacitățile și gabaritul robotului. Trecerea la standardizare și utilizarea de componente de uz general produse în masă, permit ca soluția carteziană, personalizată, să fie mai  atractivă din punct de vedere economic. Cu sistemele de manipulare carteziene, diferitele tehnologii de acționare pot fi combinate în mod optim. Unitățile pneumatice, electrice, sau servopneumatice sunt selectate pentru fiecare axă, în vederea obținerii unei combinații eficiente pentru fiecare aplicație, din punct de vedere al consumurilor, dinamicii și al funcționalității.

Fig.14

Fig. 15

Interfața robotului Wittman folosește programul R8. El pune un accent deosebit pe funcționarea user-friendly(ușor de utilizat), împreună cu comunicarea ușor și interacțiune cu mașina de injecție. Acesta a fost, de asemenea, conceput pentru a fi la fel de simplu posibil pentru noii utilizatori să învețe să opereze. Din acest motiv, editor de text care sa dovedit a fi eficient de mulți ani a fost menținut, dar acum este asistat de o grafică atractivă, bazată pe ajutor de programare. Susținute de imagini și de animație, asistentul QuickNew ghidează utilizatorul prin procesul de programare a sistemului.

Fig. 16

Fig.17

Fig. 18

Fig. 19

4.1 Gripper robot

Cele două piese care sunt injectate sunt ușoare, de dimensiuni mici și prezintă suprafețe plane ele pot fi manipulate de dispozitive de prehensiune cu vid.

Griparul constă dintr-un suport solidar cu ultimul element al dispozitivului de ghidare al robotului și care poartă ca elemente active ventuze. Fiecare ventuză conține un spațiu care se închide prin intermediul suprafeței plane a obiectului de manipulat.

Avantajele dispozitivului de prehensiune cu vid constau în simplitatea lor și în faptul că ele pot folosi o singură "față" de contact a obiectului.

Dezavantajele acestor dispozitive constau în lentoarea acțiunii lor, faptul că ele pot manipula doar obiecte relativ ușoare cu suprafețe lise. Neregularitățile suprafețelor de contact ale obiectelor, suprafețele murdare și impuritățile aderate acestor suprafețe diminuează eficiența prehensiunii. Necesită consum mare de energie în cursul realizării vidului la pompa centrală de vid sau la ejector. Uneori există pericol de desprindere necontrolată a obiectului manipulat de dispozitiv, alteori se necesită dispozitive speciale de desprindere a acestuia la sfârșitul ciclurilor de manipulare.

Pentru realizarea proceselor de productie automatizate Schmalz ofera o gama larga de componente pentru vacuum, de la ventuze de suctiune si grippere speciale pana la generatoare de vacuum si senzori. Varietatea mare a produselor Schmalz permite ca sistemele vacuumatice sa fie realizate intr-un mod care se adapteaza perfect cerintelor dumneavoastra. Gama de componente de vacuum individuale este completata de sistemele de ridicare cu vacuum de la Schmalz. Sistemele de ridicare sub forma de sisteme cu prindere pe suprafata mare , sisteme cu preluare a unui intreg strat de produse si sisteme rapide de manipulare cu vacuum au o constructie modulara. Aceste solutii de manipulare sunt proiectate si realizate de Schmalz. Astfel, clientii pot profita de vasta experienta a companiei. Sistemele complete sunt gata de conectare si demonstreaza o flexibilitate maxima la utilizarea in aplicatii robotizate.

Domeni tipice de folosire a ventuzelor sunt manipularea pieselor fragile, cum ar fi componente electronice, piese din plastic turnate prin injectie, etc

Fig. 20

Pentru cele două piesa s-a executat un gripăr comun alcatuit dintr-o placă solitară cu ultimul element al dispozitivului de ghidare al robotului și care poartă ca elemente active ventuze. Ventuzele sunt în număr de trei și sunt poziționate pe suprafețele plane ale pieselor.

Fig. 21

Fig. 22

Fig. 23

Fig. 23

Plan de amplasament

Variante de amplasament

Varianta 1:

Fig. 24

Varianta 2:

Fig. 25

Varianta 3:

Fig. 26

Alegerea variantei de amplasament

Din cele trei variante de planuri de amplasament se alege varianta unu, pentru ca este cea mai potrivita procesului tehnologic:

Avantaje:

Se foloște un robot cartezian (cost mic).

Din punctul de vedere al cinematicii, roboții cartezieni se adaptează cerințelor aplicației, în contrast cu roboții, unde aplicația trebuie să se adapteze în funcție de limitările mecanice sau cinematice ale acestora.

Sunt montați pe mașini și nu ocupă locul din jurul mașinii.

Nu necesită montate axe suplimentare de translație.

Spațiul total ocupat de utilaje este mic.

Fig. 27

Tabelul 2 cuprizand timpi de lucru a instalatiilor.

Ciclograma sistemului de fabricatie flexibil

Ciclograma este pentru prima variantă de amplasament.

Fig. 28 ciclograma sff

În imaginile următoare sunt prezentate etapele de lucru ale robotului.

Fig. 29 robotul se află in poziția de start (acasă)

Fig. 30 robotul preia piesa din mașina 1

Fig. 31 robotul poziționează piesa pentru verificarea optică

Fig. 32 robotul poziționează piesa pe dispozitivul mașinii de lipit cu ultrasunăte

Fig.33 robotul poziționat deasupra mașinii 2 și așteaptă deschiderea matriței

Fig. 34 robotul preia piesa 2

Fig. 35 robotul poziționează piesa pentru verificarea optică

Fig.36 robotul poziționează piesa 2 peste piesa 1 in dispozitivul mașinii de lipit cu ultrasunăte

Fig.37 mașina cu ultra sunăte lipește piesele

Fig. 38 robotul preia piesele din dispozitivul mașinii de lipit cu ultrasunete, și pe pune pe conveior.

Analiza economică

Costul inițial

Tabel 3 .

Cheltuieli cu personalul

Varianta clasica pe 3 schimburi:

3 schimburi x 3MU=9 persoane

9 persoane x 2.500(salariu) x 12 luni =270.000RON(60.000€)

Varianta SFF pe 3 schimburi:

3 schimburi x 1SFF=3 persoane

3 persoane x 2.500(salariu) x 12 luni = 9000RON (20.000€)

Productivitatea

Varianta clasica

75 piese/h => 1800 piese/zi => 54.000 piese/an

(cieltuieli initiale+ costul cu personal)/piesepe an= costul piesei

(35.000+60.000)/54.000 =1,75 €/piesa

Varianta SFF

75 piese/h => 1800 piese/zi => 54.000 piese/an

(cieltuieli initiale+ costul cu personal)/piesepe an= costul piesei

(41.160+20.000)/54.000=1,13€/ piesa