CUPRINS Capitolul 1. ANALIZA ŞI SISTEMATIZAREA SISTEMELOR MODULARE CU POZIŢIONARE ŞI ORINETARE PE SUPRAFEŢE CILINDRICE…. 5 1.1. Dispozitive de… [311258]

CUPRINS

Capitolul 1. ANALIZA ŞI SISTEMATIZAREA SISTEMELOR MODULARE CU POZIŢIONARE ŞI ORINETARE PE SUPRAFEŢE CILINDRICE…. 5
1.1. Dispozitive de prindere modulare…………………………………………… 5
1.2. Sisteme modulare care utilizează suprafeţe cilindrice pentru poziţionarea
precisă a modulelor…………………………………………………………. 7
1.3. Sistemul modular KIPP…………………………………………………….. 19
1.4. Sistemul modular NABEYA……………………………………………….. 22
1.5. Sistemul modular AMF…………………………………………………….. 29

Capitolul 2. OPTIMIZAREA TOLERANŢELOR SISTEMELOR MODULARE PRIN METODA MONTE CARLO……………………………………………………….. 37
2.1. Metoda MONTE CARLO…………………………………………………………………… 37
2.2. Condiţiile de fezabilitate a asamblarii modulelor……………………………………. 39
2.3. Calcul fezabilitate 2h2p, bolturile sunt solidare cu modulul (tip Norelem)… 40
2.3.1. Schemă bloc…………………………………………………………… 40
2.3.2. Calcul fezabilitate 2h2p (MATHCAD)………………………………. 41
2.3.3. Tabel rezultate simulare………………………………………………. 42

Capitolul 3. PROIECTAREA UNUI SISTEM MODULAR MINIMAL DESTINAT PRINDERII PRECISE A SEMIFABRICATELOR DE DIMENSIUNI
MICI ŞI MEDII …………………………………………………….. .. 43
3.1. Sistem modular minimal cu suprafaţă cilindrică de poziţionare şi orientare
precisă a modulelor………………………………………………………….. 43
3.2. Structură set modular……………………………………………………….. 44

Capitolul 4. PROIECTAREA PROCESULUI TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE
PRIN AŞCHIERE A REPERULUI INDICAT……………………………….. 52
4.1. Arhitectura semifabricatului………………………………………………… 52
4.1.2. Alegerea materialului………………………………………………… 53
4.2. Filmul operaţiilor…………………………………………………………… 55
4.2.1. Satbilirea utilajelor şi a echipamentelor tehnologice necesare fiecărei
Operaţii……………………………………………………………… 56
4.3. Calculul adaosurilor de prelucrare la operaţia de burghiere ø8 mm…………… 56
4.4. Calculul regimului de aşchiere pentru burghiere ø8 mm……………..…….. 56
4.5. Calculul normei tehnice de timp la burghiere ø8 mm ……………………… 58
4.6. Tabel de toleranţe la cotele ce trebuiesc realizate la găurire………………… 59
4.7. Calculul fortelor de fixare…………………………………………………… 60
4.8. Calculul erorilor de bazare………………………………………………….. 60

Capitolul 5. EFICIENŢA ECONOMICĂ A UTILIZĂRII DISPOZITIVELOR MODULARE……………………………………………………………………………… 62

Bibliografie………………………………………………………………………….. 68

CAPITOLUL 1.
ANALIZA ŞI SISTEMATIZAREA SISTEMELOR MODULARE CU POZIŢIONARE ŞI ORINETARE PE SUPRAFEŢE CILINDRICE

1.1. [anonimizat]ţă concentrându-se preponderent pe analiza kiturilor acestora.
Pentru poziţionarea şi orientarea (P&O) precisă a modulelor se utilizează două sisteme:
P&O prin ghidare pe suprafeţe plane: canale T – pene (fig. 1.1 b);
P&O prin centrare pe suprafeţe cilindrice: bolţ – alezaj (fig. 1.1 a).
Pentru fixarea modulelor aparţinând dispozitivelor care sunt reconfigurate manual se utilizează exclusiv şuruburi.

/
Fig.1.2
Reconfigurarea DPM se face de obicei manual şi mai nou prin intermediul roboţ[anonimizat] şi operaţiile de reglaj fin a P&O modulelor. Au fost concepute seturi modulare special destinate configurării automate, ca cel din figura 1.2, unde placa de bază a dispozitivului este electromagnetică. S-a apelat la această soluţie, deoarece automatizarea operaţiilor de P&O şi de fixare a modulelor prin sistemele aplicate la DPM reconfigurabile manual este complicată şi neeconomică. În general, puţinele sisteme de acest tip sunt destinate aplicaţiilor în care se dezvoltă forţe mici sau medii, deci pentru operaţii de asamblare sau prelucrări de finisare.

1.2. SISTEME MODULARE CARE UTILIZEAZĂ SUPRAFEŢE CILINDRICE PENTRU POZIŢIONAREA PRECISĂ A MODULELOR

Soluţii de poziţionare şi orientare precisă prin suprafeţe cilindrice

Modulele de reazem, sunt precis poziţionate şi orientate după două scheme:
aşezare pe suprafaţă plană (se preiau 3 grade de libertate) şi centrare pe o suprafaţă cilindrică scurtă (două grade de libertate);
aşezare pe suprafaţă plană (3 grade de libertate) şi centrare pe două suprafeţe cilindrice scurte (trei grade de libertate).
Prima schemă se utilizează pentru modulele de reazem care au suprafeţe active de revoluţie, cu axa perpendiculară pe baza de aşezare. Un exemplu de astfel de module este reazemul cilindric al setului AMF (fig. 1.3 a), care este precis centrat prin intermediul unei bucşe rigide sau elastice.
A doua schemă este aplicată la celelalte tipuri module, ca de exemplu plăcuţele de reazem (fig. 1.3 b), care în cazului setului AMF sunt poziţionate prin intermediul a două bucşe elastice, pentru a se respecta condiţia de fezabilitate a asamblării (pentru amănunte vezi subcapitolul următor).

Fig. 1.3

Alezajele de centrare ale plăcilor, corpurilor de bază sau intermediare sunt organizate matriceal (grid) şi pot fi:
multifuncţionale: centrare şi fixare, două alezaje coaxiale: primul lis cu rol de centrare, al doilea filetat cu rol de fixare;
monofuncţionale: centrare sau fixare.
Primul sistem este mult mai frecvent aplicat, deoarece pasul gridului fiind mai mic, modulele au mai multe posibilităţi de montare în plan.
Seturile modulare care apelează la al doilea sistem utilizează, în general, două griduri alternante de alezaje lise, respectiv filetate, cu paşi egali (Bluco, Nabeya, TE-CO, vezi fig. 1.4). Elementele de centrare sunt bolţurile cilindrice şi iar cele de fixare şuruburile.
/

Fig. 1.4
//

Fig. 1.5

O excepţie este STEVENS Modular Fixturing System, la care alezajele lise sunt plasate la doi sau la patru paşi comparativ cu cele filetate (fig. 1.5)
Elementele de centrare tip bolţ-alezaj sunt:
necompensatoare de joc;
compensatoare de joc.
Soluţiile uzuale de centrare necompensatoare de joc sunt reprezentate în figura de mai jos.

Fig. 1.6
Cea mai populară variantă de centrare (seturile Carr Lane standard şi pentru solicitări intense, Kipp, IMAO, Nabeya, Halder L12/L16) apelează la un şurub special cu o zonă cilindrică, precis executată, pe care centrează alezajele a două module (în figura 1.6 a, reazemul cilindric este precis poziţionat şi fixat pe o placă de bază). Soluţia este simplă, însă practic nu se aplică pentru a centra şi fixa mai mult de două module printr-un şurub.
În fig. 1.7 se observă că prin acest sistem se pot asambla precis module reazem, dar şi plăci de bază
/
Fig. 1.7

O soluţie mai rar aplicată (AMF, NORELEM, Carr Lane varianta mini) este de centrare prin intermediul unor bucşe prin care trece şurubul, în acest caz acesta are doar rol de fixare (fig. 1.6 şi 1.8 a). Soluţia se poate aplica şi pentru centrarea a două, trei module nu prea înalte.

Fig. 1.8

Pentru compensarea jocurilor se utilizează două tipuri de bucşe elastice:
bucşe elastice pretensionate;
bucşe elastice acţionate cu bilă şi ştift filetat.
Prima variantă de bucşă (soluţia aplicată la setul modular AMF) are un diametru nominal mai mare cu 0.1 mm decât alezajul de centrare. Bucşa se instalează cu ajutorul unei şurubelniţe speciale care are capul filetat (fig. 1.8 b). Din considerente de rigiditate, se recomandă ca bucşă să fie orientată cu zona frezată în direcţia opusă acţiunii forţei de aşchiere, care ar avea tendinţa să se închidă prin ea. Ideal este ca aceste forţe să fie preluate prin frecare şi nu de către bucşă, care poate ceda elastic.

/
Fig. 1.9

A doua variantă, aplicată la setul modular Stevensen, utilizează bucşe elastice montate în modulele de reazem. Prin acţionarea cu o cheie hexagonală, ştiftul filetat împinge o bilă pe suprafeţele conice ale fălcilor bucşei. Mecanismul bilă-con neavând autofrânare, la desfacere fălcile revin prin elasticitate la poziţia netensionată (fig. 1.9 a).
În figurile 1.9 b şi c se poate vedea un reazem cilindric poziţionat precis prin acest sistem, iar în figura 1.9 d utilizarea a două astfel de reazeme la bazarea unei piese disc. Cele două reazeme joacă rolul unei prisme, modulul opus generează o forţă de intensitate mică, care asigură un contact corect între reazeme şi suprafaţa cilindrică de bazare a piesei.
Prima variantă de compensare, deşi mai simplă, nu anulează jocul pe toate direcţiile radiale, deci este mai puţin controlabilă decât a doua. Ambele duc la o mărire a preciziei de centrare comparativ cu sistemele care utilizează bolţuri şi bucşe de centrare neelastice, însă rigiditatea ansamblului scade.
Majoritatea sistemelor modulare utilizează pentru poziţionarea şi orientarea precisă a componentelor elemente de tip bolţ sau bucşă, care lucrează cu joc.
O altă soluţie ar fi: elementul de centrare nu este detaşabil, ci este ataşat rigid unuia dintre module. Aceasta este utilizată de exemplu la setul modular Norelem, pentru centrarea reazemelor cilindrice (fig. 1.10 c) plasate pe mai mulţi distanţieri înseriaţi (fig. 1.10 b). În (figura 1.10 a) se poate vedea o aplicaţie a acestora pentru bazarea unei piese cu suprafeţe brute. Pentru atingerea poziţiei dorite, turnul de module este plasat pe un reazem cu poziţie reglabilă în planul plăcii de bază. Modulul corp intermediar din figurile ( 1.10 d şi e) are două bucşe de centrare rigide, plasate permanent în corpul modulului. Efectul utilizării lor, în corelaţie cu condiţia de fezabilitate a asamblării, este defavorabil preciziei, pentru amănunte vezi subcapitolul următor.

/
d.

b. c.
e.
Fig. 1.10
În figurile de mai sus, simbolurile au semnificaţiile: T= ± 0.01 mm; ┴ = 0.02 mm;
Legat de variabilitatea sistemului de poziţionare şi orientare discretă a modulelor de reazem asociate unui set modular dat, se întâlnesc următoarele situaţii:
Se utilizează un singur sistem indiferent dacă modulele de reazem sunt centrate pe una sau două suprafeţe cilindrice. De exemplu, setul Carr Lane, la care elementul de centrare precisă şi fixare este un şurub special .
Se aplică mai multe sisteme, ca în cazul setului AMF, unde elementele de centrare sunt fie bucşe rigide, fie elastice , sau alt exemplu este setul NORELEM care pe lângă sistemul din figura de mai sus utilizează şi bucşe rigide detaşabile.

Condiţia de fezabilitate a asamblării modulelor

Cazul bolţurilor/bucşelor nefrezate şi detaşabile

Condiţia de fezabilitate a asamblării modulelor prin intermediul a două suprafeţe cilindrice complete (nefrezate) paralele şi o suprafaţă plană perpendiculară pe acestea se bazează pe două principii:
interschimbabilitatea totală a modulelor;
asamblarea uşoară care să nu necesite aplicarea unor forţe exterioare mai mari decât greutatea proprie a modului.
În aceste circumstanţe condiţia amintită se deduce din ipoteza celui mai dezavantajos scenariu de asamblare. Pentru generalitate, se ia în considerate cazul poziţionării şi orientării precise prin două bolţuri/bucşe rigide (necompensatoare de joc), detaşabile.
a. b.
/

Fig. 1.11

Notaţii:
indicele modulului purtător, de obicei placa sau corpul de bază;
indicele modulului montat pe modulul 1;
componenta de asamblare: bolţ, şurub special sau bucşă de centrare.
DIA- diametrul suprafeţei cilindrice de centrare
j1min este jocul minim între alezajul de centrare a modulului 1 şi componenta de asamblare 3;
j2min este jocul minim între alezajul de centrare a modulului 2 şi componenta de asamblare 3;
T1 este toleranţa gridului modulului 1 (L1±T1/2);
T2 este toleranţa gridului modulului 2 (L2±T1/2), uzual L1=L2, şi T1=T2.
În figura de mai sus sunt reprezentate cele două cazuri limită, când:
jocurile dintre suprafeţele cilindrice de centrare sunt minime (j1min, j2min);
cotele între axele suprafeţelor cilindrice de centrare aparţinând modulelor 1 şi 2 sunt la limita câmpurilor de toleranţă, la valori min-max (L1+T1/2 şi L2-T2/2, respectiv L1-T1/2 şi L2+T2/2).
Din oricare ecuaţie a lanţului dimensional, asociată cazurilor limită a sau b, din figura de mai sus rezultă:
j1min+j2min ≥ 0.5 (T1+T2) (1.1)
sau
Δ= j1min+j2min – 0.5 (T1+T2) ≥ 0 (1.2)
Relaţiile de mai sus au fost deduse în ipoteze tolerării clasice a distanţei dintre axele suprafeţelor cilindrice de centrare L±T/2, modalitate de tolerare utilizată de aproape toţi producătorii de seturi modulare. Dacă se aplică toleranţa la poziţie trebuie făcute substituţiile Ti ( 2.TPpi, i=1,2.
Δ poate fi considerat un indicator al fezabilităţii asamblării. Dacă Δ<0 un procent de module nu vor putea fi asamblate, dacă Δ>0 toate modulele vor putea fi asamblate, fără a se intra în domeniul ajustajelor cu strângere.
Cum uzual se utilizează bolţuri/bucşe de centrare cu aceleaşi diametre şi toleranţe rezultă că j1min=j2min= jmin. Dacă în plus şi T1=T2=T, ipoteză de lucru foarte des întâlnită ( doar excepţional plăcile de bază de dimensiuni mari au toleranţe ale gridului mai mari decât cea generală asociată restului modulelor) relaţiile 1 şi 2 devin:
jmin ≥ 0.5T (1.3)
Δ= 2jmin – T ≥ 0 (1.4)
Dacă se notează cu ES, EI abaterile limită ale alezajului şi cu es, ei cele ale arborelui, deoarece jmin=EI-es, relaţiile de mai sus se pot scrie:
EI-es ≥ 0.5T (1.5)
Δ= 2(EI-es) – T ≥ 0 (1.6)

În tabelul 2.2 s-au concentrat rezultatele aplicării condiţiei de fezabilitate a asamblării asupra câtorva din cele mai importante seturi modulare care utilizează ca elemente de centrare buce sau bolţuri necompensatoare de joc şi detaşabile.
Pentru sistemul Carr Lane s-au trecut în paranteze datele originare în inches şi s-au făcut echivalările în mm.
Se observă că pentru seturile modulare AMF M12 şi M16, Nabeya şi Carr Lane nu este posibilă utilizarea a două bucşe/bolţuri rigide în scopul poziţionării precise a modulelor. La AMF soluţia este utilizarea a două bucşe elastice. Pentru celelalte două o rezolvare ar fi testarea mai multor seturi de bolţuri, soluţie viabilă dar neproductivă.

Tabel 1.1

Nr.
Nume set modular
DIA.1
[mm]/[inches]
DIA. 2
[mm] /[inches]
DIA. 3
[mm] /[inches]
Pas 1
[mm] /[inches]
Pas 3
[mm] /[inches]
Δ
[mm] /[inches]


1

AMF M12


Φ16F7

Φ16h6

Φ16F7

40±0.01

40±0.01

<0


2

AMF M16


Φ22F7

Φ22/

Φ22F7

50±0.01

50±0.01

<0


3

Halder M12


Φ12F6

Φ12k5

Φ12F6

50±0.01

50±0.01

0


4

Halder M16


Φ16F6

Φ16k5

Φ16F6

50±0.01

50±0.01

0


5

Kipp M12


Φ12F7

Φ12g5

Φ12H7

50±0.01

50±0.01

0.002


6

Kipp M16


Φ16F7

Φ16g5

Φ16H7

50±0.01

50±0.01

0.002


7

IMAO M12


Φ12F7

Φ12

−0.013
−0.005


Φ16H7

50±0.02

50±0.02

0.002


8

IMAO M16


Φ16F7

Φ16

−0.013
−0.005


Φ16H7

50±0.02

50±0.02

0.002


9

NORELEM M10


Φ18E6

Φ18n6

Φ18E6

40±0.01

40±0.01

0.004


10

NORELEM M16


Φ26E6

Φ26n6

Φ26E6

60±0.01

60±0.01

0.008

11
NABEYA M12
Φ12.01 H6
Φ
12
+0.004
+0.009

Φ12.01 H6

80±0.01

80±0.01
<0

12
NABEYA M16
Φ16.01 H6
Φ
16
+0.004
+0.009

Φ16.01 H6
100±0.01

100±0.01

<0

13
Carr Lane standard



≈Φ 12.7 J9
(Φ 0.
5
−0.0006
+0.0013
)


≈Φ 12.7 f7

(Φ 0.
5
−0.0013
−0.0006
)

≈Φ 12.7 H7
(Φ 0.
5
0
0.0007
)

50.8±0.02
(2±0.0008)

50.8±0.02
(2±0.0008)
<0

14
Carr Lane
heavy


≈Φ 15.875 J9

(0.
625
−0.0006
+0.0013
)


≈Φ 15.875 f7

(0.
625
−0.0013
−0.0006
)

≈Φ 15.875 H7

(0.
625
0
0.0007
)

50.8±0.02

(2±0.0008)

50.8±0.02

(2±0.0008)
<0


Cea mai strânsă condiţie se întâlneşte la setul HALDER M12 şi M16, pentru care se obţin şi preciziile cele mai bune de poziţionare şi orientare a modulelor. Există o corelaţie între Δ şi precizia de poziţionare a modulelor.
b. Cazul bolţurilor/bucşelor nefrezate şi nedetaşabile
1 2
Fig. 1.12
Dacă cele două bolţuri/bucşe sunt presate în modulul 2 şi se acceptă aceleaşi ipoteze de lucru ca şi în cazul a, condiţia de fezabilitate a asamblării are forma:
j1min+j2min ≥ T1+T2 (1.7)
Δ= j1min+j2min – T1-T2 ≥ 0 (1.8)
Şi în acest caz, dacă se aplică toleranţa la poziţie se face substituţia Ti ( 2.TPpi, i=1,2.
Sau sub formele transformate, corespondentele relaţiilor 2.2 şi 2.3, respectiv 2.5 şi 2.6 sunt:
jmin ≥ T (1.9)
Δ= 2(jmin – T) ≥ 0 (1.10)
Ei-es ≥ T (1.11)
Δ= 2(Ei-es – T) ≥ 0 (1.12)
Din compararea relaţiei 2.3 şi 2.9 rezultă că pentru o valoare T dată a toleranţei gridului, sistemul cu bolţuri/bucşe detaşabile permite lucrul cu jocuri minime de două ori mai mici decât cel cu elemente de centrare nedetaşabile, fapt ce se reflectă şi în creşterea preciziei de poziţionare şi orientare a modulelor.
c. Cazul bolţurilor/bucşelor frezate şi nedetaşabile

Efectul frezării simetrice unui bolţ de centrare este apariţia unui joc, notat cu S în figura alăturată, care are valori mai mari decât jocul radial:
𝑆=𝑗⋅
𝐷
𝑏
(1.13)
Deoarece bolţurile frezate au o orientare determinată, nu pot fi elemente detaşabile, ci doar fixe pe modul.
Dacă se utilizează două bolţuri frezate, cu frezările orientate perpendicular pe planul format din axele bolţurilor, din relaţiile anterioare 2.7 … 2.13, prin substituţia S ( j se obţin:
S1min+S2min ≥ T1+T2 ( ( j1min+j2min).D/b ≥ T1+T2 (1.14)
Δ= (S1min+S2min) – T1-T2 ≥ 0 ( Δ=( j1min+j2min).D/b – T1-T2 ≥ 0 (1.15)
Smin ≥ T ( jmin.D/b ≥ T1+T2 (1.16)
Δ= 2(Smin – T) ≥ 0 ( Δ= 2(jmin .D/b – T) ≥ 0 (1.17)
(Ei-es) .D/b ≥ T (1.18)
Δ= 2(Ei-es – T) .D/b ≥ 0 (1.19)
În relaţiile de mai sus s-a presupus că bolţurile au aceiaşi parametri geometrici (D1=D2=D, b1=b2=b, T1=T2= Ei-es).
Efectele utilizării bolţurilor frezate sunt:
datorită jocului S>j se pot compensa erori mai mari la distanţa între axe, pe direcţia perpendiculară frezărilor;
modulul poziţionat prin intermediul a două bolţuri frezate realizează precizii de poziţionare mai mari pe direcţiile unde exisă jocul radial j decât pe cele unde există jocul S;
deoarece suprafaţa cilindrică a bolţului frezat este mai mică decât a unuia nefrezat, uzura în timp este mai mare.
După investigaţiile făcute de autorii prezentei lucrări, acest sistem de poziţionare nu este aplicat la seturile modulare disponibile comercial. Mai mult ca sigur că un motiv principal este durabilitatea mai redusă a bolţurilor frezate, comparativ cu a celor nefrezate.

1.3.SISTEMUL MODULAR KIPP
Subsistemele modulare KIPP
Sistemul KIPP este unul dintre cele mai complete şi flexibile sisteme modulare, fiind format din aproape 1000 de componente. El este destinat asamblării dispozitivelor de prindere pentru semifabricate de dimensiuni medii, prelucrate pe maşini unelte tip freză şi centru de prelucrare, cu mese care respectă standardul german DIN 55 201.
Acest set modular a fost conceput pentru realizarea a cinci tipuri de dispozitive, fiecare dintre acestea având asociat un subset de module:
1. Sistemul modular flexibil “clasic”, fig. 1.14.
2. Sistemul modular flexibil “inteligent”, fig. 1.15.
3. Sistemul flexibil multifixare, fig. 1.16.
4. Sistemul modular K 5000, fig. 1.17.
5. Sistemul modular cu patru axe, fig. 1.18.

Fig. 1.14 Fig. 1.15

Fig. 1.16 Fig. 1.17

/
Fig. 1.18
Toate sistemele enumerate mai sus utilizează pentru poziţionarea precisă a modulelor suprafeţe cilindrice.
Sistemul modular flexibil “clasic”
Acest sistem modular este cel mai complex dintre cele cinci şi conţine, conform sistematizării propuse de firmă, următoarele grupe de elemente:
– plăci şi blocuri de bază;
– corpuri intermediare;
– module de reazem;
– bacuri şi reazem reglabile;
– module de fixare;
– accesorii.
Plăcile şi blocurile de bază
Plăcile de bază sunt prevăzute cu reţele de găuri cu bucşe de centrare având pasul de 25 ±0,01mm, pentru şuruburi de fixare de M8 (fig. 1.19) şi cu pasul de 50 ±0,01 mm pentru M12 sau M16 (fig. 1.20). Acestea sunt confecţionate din oţel, iar filetele sunt de tip inserţie, cu rezistenţa de rupere la tracţiune de 1100-1300 N/mm2.
Plăcile de bază au grosimile: 30±0,02mm pentru M8, 50±0,02 mm pentru M12 şi M16, cu o toleranţă la paralelism de 0,02 mm şi o abatere de la planeitate de 0,01/300 mm. Rugozitatea suprafeţelor de aşezare este de 0,08. Bucşele de centrare sunt montate cu 0,5 mm mai jos decât suprafaţa activă a plăcii pentru a permite reprelucrarea plăcii uzate prin rectificare.

/
Fig. 1.19 Fig. 1.20

Sistemul modular Kipp este destinat asamblării dispozitivelor de prelucrare pentru semifabricate de dimensiuni medii (cele mai mari plăci de bază au suprafaţa activă 798×598 mm) şi conţine: plăci de bază dreptunghiulare şi rotunde, corpuri verticale cu două sau patru suprafeţe de aşezare.

1.4. SISTEMUL MODULAR NABEYA

Firma NABEYA, Japonia produce două sisteme modulare de uz general: unul cu grid şi celălalt cu canale T . În continuare este detaliat primul:
Sistemul modular Nabeya conţine două subseturi, numite în continuare:
Nabeya – M12, care utilizează ca elemente de fixare şuruburi M12.
Nabeya – M16, care utilizează ca elemente de fixare şuruburi M16.

Tabel 1.2.

Nr. crt.
Sistem fixare
Sistem centrare
Pas grid [mm]

1
M12
Φ12.01 H6 / Φ
12
+0.004
+0.009

80±0,01

2
M16
Φ16.01 H6 / Φ
16
+0.004
+0.009

100±0,01


Ambele subseturi utilizează două griduri alternante: unul cu alezaje precise de centrare şi altul cu alezaje filetate.
Modulele sunt împărţite de către producător în cinci grupe funcţionale: corpuri de bază, corpuri intermediare, module de reazem, module de fixare şi piese de fixare.

Corpurile de bază:
-Corpurile verticale

Fig. 1.21

Corpurile verticale sunt reprezentate de: un corp cu patru suprafeţe active (fig. 1.21 a) şi unul cu două (fig. 1.21 b).

Dimensiuni:
– corpurile cu patru suprafeţe de aşezare au baza pătrată: pentru M12 latura este de 300 … 630 mm, suprafaţa activă 355×200 … 785x450mm; pentru M16 latura 400 … 775 mm, suprafaţa activă 250×435 … 500x785mm, în 12 variante dimensionale;
– corpurile cu două suprafeţe active: pentru M16 baza 350x280mm … 630x550mm, înălţimea 350 … 700 mm, pentru M16 baza 450x360mm … 630x550mm, înălţimea 525 … 700 mm, în 10 de variantele dimensionale.

Plăci de bază

Fig. 1.22.

Plăcile de bază din figura 1.22 au formă pătrată, cu dimensiunile: pentru M12 300 … 630mm, pentru M16 400 … 800 mm, în câte patru variante dimensionale.
Plăcile din (figura 1.22 b) nu au grid şi sunt destinate plasării unor dispozitive dedicate, clientul executând prelucrările necesare. Aceste au tot o formă pătrată, douăsprezece variante dimensionale cu dimensiunile 400 … 800mm.
Plăcile dreptunghiulare din (figura 1.22 c) au dimensiunile: pentru M12 360x280mm … 550×950 mm, iar pentru M16 440×360 … 500x700mm, în 14, respectiv 18 de variante. Module cu aceiaşi înălţime şi cu acelaşi pas al gridului pot fi precis asamblate prin intermediul unor plăci de legătură ( fig. 1.22 d1 şi d2).
Plăcile circulare din (figura 1.22 e) sunt mai rar folosite. Dimensiunile radiale: pentru M12 R=400 şi 500 mm; pentru M16 R=500, 600 şi 800 mm.
Corpuri intermediare
Corpuri intermediare L

Fig. 1.23
Corpurile L, din figura de mai sus, au o suprafaţa activă dreptunghiulară cu lăţime şi înălţime comparabile.

Fig. 1.24
Corpurile L înguste, cu dimensiuni medii, se aplică uzual pentru bazarea semifabricatelor care trebuie aşchiate din două direcţii opuse.

Fig. 1.25
În figura 2.160 se află corpuri L de dimensiuni relativ mari şi câte o aplicaţie.
În afară de corpurile înguste cu dimensiuni medii, care sunt fabricate în opt variante dimensionale, celelalte au una sau două variante.

Corpuri intermediare diverse

Fig. 1.26
Plăcile adaptoare din figura de mai sus sunt destinate instalării de menghine pe corpuri sau plăci de bază.

Fig. 1.27

Ca şi sistemele KIPP şi IMAO, setul NABEYA este dotat cu module suport care au capacitatea de reglare a poziţiei în două direcţii perpendiculare. Spre deosebire de modulele similare ale firmelor amintite, modulul suport Nabeya poate fi rotit faţa de axa perpendiculară pe suprafaţa de aşezare (fig. 1.27 b). Pentru solicitări mari, pe modul pot fi montate două plăcuţe suplimentare. În figura c sunt reprezentate trei aplicaţii în care pe suprafaţa superioară a ultimei sănii sunt instalate: un modul de fixare cu pană, o bridă L şi respectiv câte o semiprismă.

Fig. 1.28 Fig. 1.29
Corpurile pot fi instalate şi pe palete în vederea manipulării automate cu robocare sau cu alte sisteme de transfer – manipulare (fig. 1.30, fig. 2.109).
Sistemul JIS (fig. 1.30a). Placa sau corpul de bază este instalat pe paletă prin sistemul 3-2-1: aşezare, ghidare şi sprijin. Fixare se face cu 4 sau 8 şuruburi.
Sistemul DIN (fig. 1.30b). Instalarea pe paletă conform schemei: aşezare, centrare prin intermediul unui bolţ şi preluarea rotirii prin alt bolţ.

Fig. 1.30
Plăcile de bază orizontale se pot fixa pe masa maşinii unelte fie cu bride rapide, poziţionarea fiind realizată cu bolţuri de centrare speciale (fig. 1.31 a), fie cu şuruburi şi piuliţe T, pentru poziţionarea precisă utilizându-se bolţuri aplatizate (fig. 1.31 b).

a.

b.

Fig. 1.31

1.5. SISTEMUL MODULAR AMF
Firma Andreas Mayer GmbH, Germania produce un set modular bazat pe grid cu alezaje multifuncţionale (centrare şi fixare). Acest sistemul modular este format din două subseturi:
AMF – M12, care utilizează ca elemente de fixare şuruburi M12;
AMF – M16, care utilizează ca elemente de fixare şuruburi M16.

Tabel 1.3

Nr. crt.
Sistem fixare
Sistem centrare
Pas grid [mm]

1
M12
Φ16F7/ Φ16h6
40±0,01*

2
M16
Φ22F7/ Φ22/
50±0,01*


* plăcile de bază de dimensiuni mari au o precizie a pasului gridului mai mică: ± 0.03 … ± 0.05 mm.
Suprafeţele supuse uzurii au o duritate de 1700 HV datorită aplicării unui tratament termochimic de nitrurare, fapt ce conferă setului o durabilitate de minimum 10 ani, în condiţii de exploatare normală.
Poziţionarea modulelor se face pe baza a trei sisteme:
1. Un sistem care nu asigură o precizie de poziţionare înaltă, care utilizează doar şuruburile de fixare M12 / M16 (DIN912).
2. Sistemul de poziţionare precisă, fără reglarea poziţiei, care se bazează fie pe bucşe cilindrice rigide (BCR), fie elastice (BCE). BCE asigură o precizie de poziţionare superioară BCR, având un diametru nominal cu 0.1 mm mai mare alezajul gridului, în consecinţă BCE lucrează în stare asamblată cu joc zero. BCE fiind mai puţin rigide decât BCR cedează mai uşor sub sarcină, se recomandă ca forţa de solicitare să respecte condiţia de orientare.
Pentru modulele poziţionate prin două bucşe cilindrice, se va utiliza combinaţia BCE-BCE (fig. 2.194 b), nu BCR-BCR care nu îndeplineşte condiţia de fezabilitate a asamblării, sau BCR-BCE nerecomandată, deoarece este dificil de montat.
3. Sistemul de poziţionare precisă, cu reglarea poziţiei, utilizează ca elemente de centrare bucşe rigide aplatizate.

Fig. 1.32

Fig. 1.33

Pe plăcile sau corpurile de bază ale setului modular AMF se pot instala şi alte dispozitive ca: universale statice, menghine de maşină sau alte elemente speciale care nu aparţin setului AMF, folosind plăci adaptoare (fig. 1.33 a). Se recomandă protecţia găurilor neocupate, prin montarea unor dopuri din material plastic sau metalice, vezi (fig 1.33 b).
/
Fig. 1.34
Modulele setului AMF sunt grupate de către producător în patru categorii: corpuri şi plăci de bază, corpuri intermediare, module de rezemare şi module de fixare (fig. 1.34).
Corpuri şi plăci de bază

Fig. 1.35
Sistemul AMF este dotat cu plăci şi corpuri de bază parţial prelucrate (fig 1.35 a, c, e, g şi i), pe care utilizatorul le poate modifica după necesităţi şi module cu grid nemodificabile.
Materialul plăcilor de bază şi al corpurilor monobloc cu grid este oţel, cu suprafeţele supuse uzurii nitrurate, cu duritatea finală HV 1700-100. Modulele din (fig. 1.35 e), g şi i sunt făcute din oţel necălit, iar c este un corp din aluminiu turnat şi fin prelucrat.
La comandă, producătorul furnizează şi plăci de bază JIS, plăci circulare sau cu alte contururi care se încadrează în dimensiunile maxime 900x1250mm.
Plăcile de bază au forme pătrate şi dreptunghiulare, cele dreptunghiulare după schema de alternare: AxA – AxB – BxB – BxC …. cu dimensiuni 320 … 1000mm, 10 dimensiuni pentru sistemul M12 şi 8 dimensiuni 400 …1000mm pentru M16.
Corpurile T cu două suprafeţe de aşezare pentru module (fig. 1.35 h) au dimensiunile 500x580mm, 630x720mm, 800x920mm pentru M12 şi M16.
Turnurile cu patru suprafeţe (fig. 1.35 j) au secţiunea pătrată cu latura: 200 … 500mm pentru M12, şi 320 … 500mm pentru M16.

Grupa 1 de module de reazem

Plăcuţele de reazem din (fig. 1.36 a …e) pot ocupa poziţii discrete pe grid, fiind poziţionate precis cu câte două BCE şi strânse cu două sau patru şuruburi. Toate plăcuţele au suprafeţele superioare fin prelucrate, care pot fi utilizate pentru aşezarea semifabricatelor, şi cel puţin două suprafeţe plane înguste, perpendiculare care se pot folosi pentru sprijiniri sau ghidări. Modulele de reazem f … j sunt reglabile ca poziţie pe una sau două direcţii în plan .
În figurile de mai jos sunt prezentate câteva aplicaţii.

La operaţia curentă, semifabricatele tip placă, din figura alăturată, sunt găurite şi alezate. Schema de bazare modulară constă din: câte două plăcuţe de reazem 3 contribuie împreună cu cepurile 1 şi cu plăcuţa reglabilă ca poziţie la aşezarea piesei; ghidarea se realizează tot prin plăcuţele 3, iar sprijinirea prin plăcuţa 4, o plăcuţa 3 sprijină la extremităţi două piese. Fixarea a câte două semifabricate se face prin bridele duble 6 şi 7, fapt ce micşorează timpii de instalare şi contribuie la o mai eficientă utilizare a componentelor setului modular.

Semifabricatul din fig. 1.38 se aşează pe două plăcuţe 2 şi pe două cepuri de reazem, invizibile în figura de mai sus, plasate dedesubtul bacurilor bridelor 4. Cele două plăcuţe 2 realizează şi ghidarea piesei, iar sprijinirea se face pe câte un reazem cilindric 1. Este de remarcat eficienţa ansamblelor plăcuţă – bridă dublă, cu care se ghidează şi strâng câte două piese.
Semifabricatele precis turnate, din figura din stânga, sunt aşezate pe suprafeţele plane ale umerilor plăcuţelor 3 şi 4 şi pe cepurile de reazem 5. Plăcuţele 3 au rolul şi de a ghida piesa, iar prin modulele 6 se realizează sprijinirea.
Fixarea se efectuează prin câte un modul 1 care dezvoltă o forţă laterală de strângere.
Toate componentele sunt plasate pe plăcuţe distanţieri.
Şi acest dispozitiv modular este remarcabil prin compactitate, datorită utilizării plăcuţelor 3 care poziţionează şi orientează câte două semifabricate. Apelându-se la această soluţie a fost posibilă ocuparea optimă a suprafeţei de aşezare a corpului dispozitivului.

/
DPM din figura (1.40) este instalat pe un platou rotativ, aşchierea efectuându-se pe un centru de prelucrare vertical. La operaţia curentă se execută câte o găurire străpunsă, urmată de alezare pe suprafaţa superioară şi două găuri pe suprafaţa frontală pe fiecare semifabricat. Piesa este aşezată pe umărul plăcuţei 4 şi pe plăcuţa reglabilă ca poziţie 1, ultima jucând şi rolul de suport al bridei 2. Ghidarea este realizată tot cu plăcuţa de reazem 4 iar sprijinirea cu reazemul cilindric 5.
Sistemul de fixare este format din: brida dublă 3 instalată pe modulul 4 şi din brida 2.

Semifabricatele din figura alăturată sunt instalate pe un corp turn cu patru suprafeţe de aşezare. Se frezează suprafeţele frontală şi laterală şi se execută găuriri. Aşezarea se face pe cepuri de reazem (nevizibile) şi pe plăcuţa reglabilă 2. Deoarece suprafeţele de ghidare şi sprijin sunt neprelucrate, s-a apelat la reazemele cilindrice 1.Piesa este strânsă cu brida 4, prin şurub-piuliţă.

Fig. 1.42

Reazemele cilindrice din (fig.1.42) au două suprafeţe destinate contactului cu semifabricatul: suprafaţa cilindrică scurtă şi cea plană perpendiculară (umărul modulului). Trei reazeme de acest tip: două poziţionate şi fixate pe grid, al treilea pe un suport reglabil ca poziţie, se utilizează pentru bazarea semifabricatelor pe suprafeţe cilindrice scurte interioare sau exterioare.
Pentru bazarea pe două alezaje cilindrice scurte cu axe paralele, bolţurile de centrare din fig. 2.198 w, x şi y sunt plasate astfel: unul într-un suport fix şi celălalt într-unul reglabil ca poziţie (fig. 1.43).

Fig. 1.43

-CAPITOLUL 2-
OPTIMIZAREA TOLERANŢELOR SISTEMELOR MODULARE PRIN METODA MONTE CARLO

2.1METODA MONTE CARLO

Metoda Monte Carlo (MC) – ansamblul procedeelor care permit rezolvarea unei probleme prin experiment statistic.
În principiu metoda MC realizează înlocuirea valorilor variabilelor aleatoare cu o mulţime finită de valori cu aceleaşi proprietăţi statistice.
Aplicarea metodei MC necesită rezolvarea a două probleme de bază:
1. Stabilirea funcţiilor de repartiţie pentru variabilele aleatoare luate în considerare la modelarea fenomenului.
2. Folosirea unei surse de numere aleatoare.
Generarea numerelor aleatoare obţinute cu ajutorul calculatorului este imposibilă deoarece se utilizează algoritmi de generare care nu pot asigura o corelaţie nulă, însă se pot obţine numere pseudoaleatoare de calitate foarte bună.

Condiţiile generării numerelor pseudoaleatoare cu repartiţie uniformă:
– funcţia de repartiţie nu trebuie să difere semnificativ de:

𝐹
𝑋
=

0pt.𝑥≤0

𝑥pt.𝑥∈
0,1

repartiţie statistic independentă;
seria de numere pseudoaleatoare trebuie să fie reproductibilă;
repartiţie stabilă;
perioadă de repetiţie mare şi predeterminabilă a numerelor pseudoaleatoare;
viteză mare de generare, să necesite resurse de memorie reduse.

Precizia şi proprietăţile metodei MC
– Precizia metodei MC se poate estima statistic cu un grad de certitudine finit
(se consideră suficiente 0.99 … 0.997).
Precizia variază cu numărul total de experimente N ½
Precizia metodei nu se poate estima corect decât pe parcursul efectuării calculelor.
Numărul de încercări necesare variază invers proporţional cu probabilitatea,
deci metoda nu este aplicabilă unor procese cu p ((( 1.
Metoda MC este o metodă aproximativă, rapidă aplicabilă în general preciziilor
uzuale din domeniul economic.
Se utilizează pentru rezolvarea unor probleme pentru care alte procedee ar necesita
un număr foarte mare de variabile, un model matematic foarte dificil de formulat,
model foarte complex.

2.2. CONDIŢIILE DE FEZABILITATE A ASAMBLARII MODULELOR
/
L1=L2=L; D1=d1=d; TPp1=TPp2= TPp (2.1)
/

𝑂
21

𝑂
21
𝑒
∈[0…

TP
𝑃1

2
] (2.2)
𝑂
22

𝑂
22
𝑒
∈[0…

TP
𝑃2

2
] (2.3)

𝛼
ij
∈[0…2𝜋];

4𝑗=1,2
Condiţia de fezabilitate pentru ansamblul curent :
0,5(
𝑗
1
+
𝑗
2
⋅
𝑑
𝑏
)≥|
𝐿
𝑒1
−
𝐿
𝑒2
| (2.4)

𝑗
1
=
𝐷
11
𝑒
−
𝑑
21
𝑒
;
𝑗
2
=
𝐷
12
𝑒
−
𝑑
22
𝑒
(2.5)

Condiţia de fezabilitate totală :
0.5
𝑗
𝑚
(1+
𝑑
𝐷
)≥2
TP
𝑝
(2.6)

2.3. CALCUL FEZABILITATE 2H2P, BOLTURILE SUNT SOLIDARE CU MODULUL (TIP NORELEM)
2.3.1. SCHEMĂ BLOC
/

2.3.2. CALCUL FEZABILITATE 2H2P (MATHCAD)

Date de intrare:
/
/

Rezultat:

/
2.3.3. TABEL REZULTATE SIMULARE

/

Baza de comparație este sistemul modular Norelem M10 cu ajustaj Φ16 E6/n6, jm= 12µm, j=23µm și TPp=0,01mm, singurul sistem 2A2B care folosește două bolțuri rotunde. Rezultatele simulării sunt: εx= 22.6 µm, εy= 27.5 µm, εxy= 29.4 µm, f=0 pentru repartiții normale.
Dacă doua ajustaje au TPp unic și aceleași jocuri minime și medii rezultă erori pe poziționare egale. De exemplu, ajustajele Φ16 E6/n6 și Φ16G6/g6 sunt similare, ca urmare procesul de optimizare se simplifică.
Costurile de prelucrare pot fi reduse prin majorarea TPp, dar numărul de ansambluri nefezabile crește rapid în cazul repartițiilor uniforme și mai puțin pentru repartiții normale.

Concluzia:
Din tabelul de mai sus rezultă că, ajustajele H6 g6 realizează aceeaşi precizie ca şi sistemul Norelem cu diminuarea preciziei de plasare a alezajelor cu 25-50%.
Dacă creştem precizia bolţurilor, ajustaj H6 g5 se pot obţine precizii superioare.

-CAPITOLUL 3-
PROIECTAREA UNUI SISTEM MODULAR MINIMAL DESTINAT PRINDERII PRECISE A SEMIFABRICATELOR DE DIMENSIUNI MICI ŞI MEDII

3.1. SISTEM MODULAR MINIMAL CU SUPRAFAŢĂ CILINDRICĂ DE POZIŢIONARE ŞI ORIENTARE PRECISĂ A MODULELOR

Specificaţii:
Sistem minimal – pentru prelucrarea 1 piesă.
Sistem de Poziţionare şi Orientare
Pentru module de rotaţie -1 bucşă
Pentru module de rotaţie 2 bucşe (o bucşă nefrezată şi o bucşă frezată)
Capacitate de frezare
Piese prizmatice – SB
Piese de revolutie ex: H si V
Capacitate de fixare
Fixare de sus în jos – tip bridă h=0…200 [mm]
Fixare laterală
Precizia modulelor conice ≈ 0.01 [mm]
Înalţime de bazare nivel 1-25 [mm]
/
Sistem unic de fixare : suruburi M12

3.2. STRUCTURĂ SET MODULAR
Propunere codificare module:
PB – placă de bază
R – reazem
F – fixare
D – distanţier

1.PLACĂ DE BAZĂ (PB)
Dimensiuni [400×400].
/

2.REAZEME (R)

2.1.Reazem principal
a) Reazem Principal Fix (RPF)
1.RPF_Plac_Multif
/ /
S-a îmbunataţit placuţa lată cu poziţionare precisă, cu cinci suprafeţe precise de rezemare
Plăcuţa poate fi utilizată pentru poziţionare pe 2 x două plane perpendiculare a pieselor prismatice dar şi în combinaţie cu bride care pot strânge două piese simultan.
S-a îmbunataţit prin prelucrarea a 2 plane suplimentare de aşezare.
Plăcuţa poate fi utilizată pentru poziţionare pe 3 x trei plane perpendiculare a pieselor prismatice dar şi în combinaţie cu bride care pot strânge trei piese simultan cu efecte pozitive asupra productivităţii muncii şi a simplificării dispozitivului de prindere. Poate fi utilizată şi suprafaţa superioară.
2.2.RPF_Cilindrice
2.2.1.RPF_Cil 1
Reazem cilindric cu umar, cu o suprafata cilindrica si una plana de asezare, precis pozitionat.
/
Reazemul cilindric cu umăr poate realiza sprijinireasemifabricatului pe direcţie axială şi radială. Pentru ridicarea reazemului se poateutiliza distanţierul .Trei reazeme cilindrice cu umăr pot baza un semifabricat inelar după schema: aşezare+centrare.

3.RPF_Cil 2
Reazem cilindric pentru inaltimi mici, precis pozitionat, cu o suprafata plana si una cilindrica de rezemare, distantier cilindric RPF
/ /
Reazemul poate fi utililizatpentru sprijinirea pe suprafaţa plană superioară sau pe suprafaţa cilindrică laterală. Pentru ridicarea reazemului se pot utiliza distanţieri.

4.RPF_Cep
4.1. RPF_CL
/

4.2. RPF_CB

4.3. RPF_CZ
/

5. RP_Reglabil
RP_R
Placuta joasa cu o suprafata de rezemare de arie mica, cu pozitie reglabila, imprecisa
RPR –XY (reglare in plan X-Y)
/

Plăcuţa se utilizează pentru rezemări situate la înălţime mică, poate fi reglată imprecis ca poziţie.

5.1. RPF_Prismatice
5.1.1. RPF_Pris 900
/

5.1.2. RPF_Pris 1200
/
5.1.3. RPF_Pris-Multif
/ /
Modulul bloc prismatic cu feţe la 45ºpoate fi folosit singur sau în combinaţie cu alte blocuri de acelaşi tip permiţând poziţionări variate ale pieselor cu suprafeţe plane sau cilindrice. Blocul poate fi supraînălţat prin distanţierii6363-12-046.
/

6. Reazem Suplimentar
6.1. RS_XYZ
/ /

Reazemul suplimentar poate fi plasat în zone greu accesibile.Reazemul suplimentar (RS) este bifuncţional:-RS cu autoaşezare, dacă plunjerulnu este blocat în timpul poziţionării şi fixării semifabricatului;-RS cu aşezare ulterioară, dacă plunjeruleste blocat.
Datorită formei constructive a suportului reazemul suplimentar poate fiplasat în zone greu accesibile.
6.2.RS_XZ
/ /

6.3. Reazem reglabil cu surub (RSZ)

/ /

3. DISTANTIERE (D)
Distantier Precis Fix (DPF)
3.1. DPF_Cil_30-50
/
Distantier Imprecis Fix (DIF)
3.2.DIF_Hex_25-50
/

4. FIXARE (F)

4.1 Fixare sus-jos
a)F_Brida
/ /

Acest tip de module, echipate cu bride se folosesc în special pe MUCN-uri,deoarece au o înălţime mică peste capul şurubului. Acţionarea se face prin şurub şi nu prin piuliţă ca la variantele anterioare. În consecinţă, distanţa dintre capul şurubului şi punctul de contact cu piesa rămâne constantă pe tot domeniul de strângere.
b)F_Pozitionare
/

c)F_Distantier
/

d)F_Baza
/

4.2.Fixare Laterala
Pentru a se preveni alunecarea în spate, modulul se instalează pe plăcuţele striate.Suprafaţa de contact cu piesa strânsă poate fi netedă (pentru suprafeţe prelucrate de fixare) sau striată (pentru suprafeţe neprelucrate, brute de fixare).Modulul lucrează în tandem cu modulele de reazem.

1.1.F_Deget_H-mic
/

1.2. F_Reazem_Deget_H-mic
/

Suprafaţa de contact cu piesa strânsă poate fi netedă (pentru suprafeţe prelucrate de fixare) sau striată (pentru suprafeţe neprelucrate, brute de fixare).
/ /

2.1.F_Deget_H-mediu
/

2.1.F_Reazem_Deget_H-mediu
/

-CAPITOLUL 4-
PROIECTAREA PROCESULUI TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE PRIN AŞCHIERE A REPERULUI INDICAT

4.1.ARHITECTURA SEMIFABRICATULUI
Semifabricatul este o piesă de dimensiuni mici, din OLC45 obţinut prin turnare matriţă, este destinat diferitelor întrebuinţări tehnice.
/
/

4.1.2. Alegerea Materialului
Materialul piesei este OLC 45, care este un oţel pentru tratamente termice, de rezistenţă ridicată şi tenacitate medie, cum ar fi: discuri, arbori, biele, coroane dinţate, piese supuse la uzură axe, şuruburi, piuliţe şi pieselor fără rezistenţă mare în miez. Acest oţel se mai numeşte şi oţel carbon de calitate, pentru că are un grad ridicat de puritate şi o compoziţie chimică fixată în limite strânse, asigurând o constanţă a caracteristicilor de calitate obţinute prin tratamente termice (de îmbunătăţire – călire şi revenire). Notarea mărcilor de oţel de uz general se face prin simbolul OLC (oţel carbon de calitate) urmat de două cifre care reprezintă în sutimi de procente, conţinutul mediu de carbon (astfel, OLC 45 are conţinutul mediu de carbon 0,45 %).
Compoziţia chimică a materialului
Conform STAS 880 – 80, compoziţia chimică a oţelului OLC 45 este indicată în tabelul (4.1) :
Marca oţelului
Compoziţia chimică %


C
Mn
P
S

OLC 45
0,42 … 0,50
0,50 … 0,80
Max. 0,045
Max. 0,040

(4.1)
Caracteristici mecanice şi tehnologice (conform STAS 880 – 80)
Marca oţelului
16≤Ø≤40
Tratament termic
Limita de curgere
Rp0,2
[N/mm2]
Rezistenţa la rupere
Rm
[N/mm2]
Alungirea la rupere
A
[%]
Rezilienţa KCU
J/cm2

OLC 45
CR
410
700 – 840
14
39

(4.2)
Semifabricatul este o bucată de material sau o piesă brută care a suferit o serie de prelucrări mecanice sau tehnice, dar care necesită în continuare alte prelucrări pentru a deveni o piesă finită.
Piesa finită rezultă în urma prelucrării semifabricatului cu respectarea tuturor condiţiilor impuse prin desenul de execuţie (formă, dimensiune, toleranţă, calitatea suprafeţelor).
Semifabricatul supus prelucrării prin aşchiere are una sau mai multe dimensiuni mai mari decât al piesei finite.
Surplusul de material care trebuie îndepărtat de pe suprafaţa semifabricatului poartă denumirea de adaos de prelucrare. Un semifabricat bun are cât mai multe suprafeţe identice cu ale piesei finite, iar adaosul de prelucrare este redus la minimum.
Principalele tipuri de semifabricate folosite la prelucrarea prin aşchiere sunt:
bucăţi debitate din produse laminate (bare, profile, sârme);
piese brute obţinute prin turnare;
piese brute forjate liber;
piese brute forjate în matriţă (matriţate);
produse trase la rece.
Din semifabricatele enumerate, unele sunt caracterizate de o precizie ridicată, cum ar fi cele matriţate, cele presate, din pulberi şi cele turnate (în special cele turnate sub presiune).
Alegerea unui anumit tip de semifabricat este legată de seria de fabricaţie.
Semifabricatele turnate sau matriţate nu pot fi folosite decât atunci când numărul pieselor de acelaşi tip prelucrat este mare.
Condiții tehnice generale:
Semifabricatul turnat nu trebuie să prezinte sulfuri, porozități, incluziuni, zgură, margini rupte sau bavuri.
Pe suprafețele prelucrate se admit porozități <Ø0,2 mm negrupate
Execuție mijlocie STAS 2300-75

4.2. FILMUL OPERAŢIILOR
////

4.2.1. Satbilirea utilajelor şi a echipamentelor tehnologice necesare fiecărei operaţii
Stabilirea utilajelor şi a echipamentelor tehnologice necesare fiecărei operaţii se realizează în funcţie de productivitatea şi principalele lor caracteristici.
Mijloacele de producţie necesare sunt:
Maşini unelte de tip freză :
– CPV- MAZAK VTC 200-B II
– CPH-MAZAK NEXUS 6800 II

4.3. CALCULUL ADAOSURILOR DE PRELUCRARE LA OPERAŢIA DE BURGHIERE Ø8

/ (4.1)
/ (4.2)
Conform tabelului de toleranțe fundametale pentru cota Ø8 H12
Conform tabelului 5.1 (Pic 82) Rzp=40 µm, Sp=60 µm
Conform tabelului 5.1 (Pic 82)
/ (4.3)
Conform tabelului 5.1 (Pic82) /

4.4. CALCULUL REGIMULUI DE AŞCHIERE PENTRU BURGHIERE Ø8 mm
Alegerea sculei
Parametrii geometrici principali ai părții așchietoare a burghilui elicoidal sunt:
Unghiul la vârf 2k=118 º
Unghiul de așezare a=12 º
Unghiul de degajare γ=30 º
Unghiul de înclinare a canalului elicoidal ω=25 º
Diametrul burghiului d=Ø8 mm
Uzura burghiului ha=0,5 mm
Durabilitatea economic Te=60 min

Adâncimea de așchiere
/ (4.4)
Avansul
/ (4.5)
Pentru l<3*D se consideră ks=1
Conform tableului 16.9 (Pic 82) Cs=0,058
Viteza de așchiere
/ (4.6)
Conform tabelului 16.22 (Pic 82)
Cv=10,5
Zv=0,25
m=0,125
yv=0,55
Conform tabelului 16.6 (Pic 82) T=60 min
/ (4.7)
Conform tabelului 16.23 (Pic 82)
/ (4.8)
kTv=0,74
kLv=0,75
kSv=0,9
Forțele și momentele la găurire
/ (4.9)
Conform tabelului 16.39 (Pic 82) CFz=9,2
Conform tabelului 16.40 (Pic 82) zF=0
yF=0,8
n=0,6
Coeficientul de corecție a forței
/ (4.10)
Conform tabelului 16.41 (Pic 82) kaF=0,75
Conform tabelului 16.42 (Pic 82) ksaF=1
Conform tabelului 16.43 (Pic 82) kkF=1
Conform tabelului 16.41 (Pic 82) khF=1,25
/ (4.11)
/ (4.12)
Conform tabelului 16.39 (Pic 82) /
Conform tabelului 16.40 (Pic 82) xM=1,9
yM=0,8
n=0,6
Coeficientul de corecție a momentului de torsiune:
kM=khM=1,15
Conform tabelului 16.44 (Pic 82) khM=1,15
/ (4.13)
Puterea efectivă
/ (4.14)
/ (4.15)

4.5. CALCULUL NORMEI TEHNICE DE TIMP LA BURGHIERE
Ø8 mm
Timpul de bază
/ (4.16)
l=25 mm
/ (4.17)
l2=0 mm
Din tabele destinate normării tehnice se aleg următorii timpi:
Timpul ajutător:
pentru prinderea și desprinderea piesei
/ (tabelul 12.45 Vla 85)
pentru comanda mașinii unelte
/ (4.18) (tabelul 12.52 Vla 85)
pentru curățarea dispozitivului de așchii
/ (tabelul 12.51 Vla 85)
Timpul ajutător total
/ (4.20)
Timpul de deservire tehnică
/ (4.21)

Timpul de deservire organizatorică
/ (4.22)
Timpul de deservire total
/ (4.23)
Timpul de odihnă și necesități
/ (4.24)

4.6.TABEL DE TOLERANŢE LA COTELE CE TREBUIESC REALIZATE LA GĂURIRE

Cota ø26 H10

/

4.7. CALCULUL FORTELOR DE FIXARE

Pentru găurire se va folosi un burghiu din otel rapid cu D=8 mm,z=6,Tec=120 min, sd=0,016 mm/dinte , v=34m/min ,Fa=54 N , n=271 rot/min
/

𝐹
𝑧
=0⇒𝐹+𝑟
=0 (4.25)

𝐹
𝑦
=0⇒
𝑁
1
−
𝑁
2
=0

𝑀
𝑖
⇒𝐹∗9+𝑟∗111=0

(4.26)

𝐹=−𝑟

𝑁
1
=
𝑁
2

4.8. CALCULUL ERORILOR DE BAZARE
/
Bazare
BA: (tz, rx, ry)
BG :(tx, rz)
BS :(ty)

Conditii:
C1- simetria la cota (48/2) pe x
C2- simetria la cota (102/2) pe y
C3 – perpendicularitatea dintre axa gaurii si suprafata de bazare

-CAPITOLUL 5-
EFICIENŢA ECONOMICĂ A UTILIZĂRII DISPOZITIVELOR MODULARE

Rolul şi locul DPM este actualmente bine delimitat . Acestea sunt eficiente în producţia de serie mică şi unicate, unde variabilitatea semifabricatelor este mare, mărimea lotului este mică şi de asemenea repetabilitatea .
Când nu sunt îndeplinite toate aceste condiţii se pune problema deciziei între DPM şi dispozitive specializate sau dispozitive universale. Luarea unei astfel de decizii este dificilă, o componentă importantă fiind criteriul eficienţei economice care se pune diferit funcţie de mărimea şi forţa financiară a firmei.
În general, elementele unui set modular sunt mai scumpe decât corespondentele lor nemodulare, datorită faptului că se utilizează materiale care trebuie să reziste la uzură minimum zece ani, tratamente termo-chimice pretenţioase. Mai jos se găsesc câteva exemple de preţuri ale modulelor de la mari firme producătoare, la nivelul anului 2006:
Heinrich Kipp Werk: placă de bază dreptunghiulară 400x300mm 1900 €, palete M12 500x630mm 2600 €, corpuri verticale cu patru suprafeţe de aşezare (lăţimea suprafeţei active x înălţimea modulului): 250x550mm 3500 €, 300x650mm 6200 €, 350x700mm 9300 €, 500x800mm 13400 €;
Carr Lane Manufacturing Co: plăci de bază dreptunghiulare: 600x500mm 2780 $, 500x600mm 3739$ , 600x800mm 5656$ , corpuri verticale cu patru suprafeţe de aşezare (lăţimea suprafeţei active x înălţimea modulului): 450x400mm 5560$, 550x500mm 8652$, 650x630mm 13940$, 785x800mm 17327$.

Dispozitivul de prindere modular versus dedicat

Una dintre cele mai importante decizii pe care trebuie să le ia proiectantul de dispozitive este dacă acesta va fi un dispozitiv permanent sau unul temporar (modular). Principalul criteriu este de natură economică şi decizia poate fi luată intuitiv sau pe baza unui calcul detaliat de analiză a costurilor [CAR91].
Se iau în considerare: investiţia necesară pentru producerea şi asamblarea dispozitivului, dar şi costurile implicate în depozitarea şi întreţinerea acestuia.
Un dispozitiv permanent este gândit pentru a fi folosit pentru o singură aplicaţie, pe când DPM pentru mai multe aplicaţii. După cum s-a amintit, în general, o componentă a unui dispozitiv dedicat este mai ieftină decât una similară a unuia modular, dar aceasta din urmă fiind reutilizabilă costul unei aplicaţii scade considerabil. Costul specific pentru o utilizare a unui DPM se calculează ca raport între costul componentelor şi numărul estimat al utilizării acestora. Din datele statistice [CAR91], rezultă că o valoare raţională este 100 de utilizări a unui modul fizic (10 utilizări într-un an, pe o perioadă de 10 ani).

Exemplu numeric [CAR91]

Se ia în considerare un DP de complexitate medie (fig. 5.1.a, semifabricat turnat din Fc, se prelucrează pe suprafaţa flanşei) pentru care trebuie să se decidă pe baza criteriului economic dacă va fi construit ca dispozitiv dedicat sau modular. În fig. 5.1b se află imaginea DPM. Semifabricatul este aşezat pe suprafaţa plană inferioară, este centrat prin contactul cu suprafaţa cilindrică a două reazeme, i se preia rotirea axială pe o nervură prin contactul unui reazem şi este strâns manual cu două bride.

Fig. 5.1. [CAR91]

Calculul investiţiei iniţiale
Dispozitivul dedicat
concepţie şi proiectare = 10 h x 40$/h = 400.0 $
cost materiale 72.0
fabricaţie şi asamblare = 26 h x 40$/h = 1040.0
testare şi control = 2 h x 40$/h = 80.0
curăţire şi depozitare = 1 h x 40$/h = 40.0

total 1632 $
Dispozitivul modular
concepţie şi proiectare = 2 h x 40$/h = 80.0 $
cost materiale 0.0
asamblare = 2 h x 40$/h = 80.0
amortizarea componentelor = 2100$ /100 = 21.0
testare şi control = 2 h x 40$/h = 80.0
curăţire şi depozitare = 2 h x 40$/h = 80.0

total 341 $

Calculul costului pentru o utilizare Disp. dedicat DPM
– reparaţii şi testare 40.0 $ 0.0 $
– asamblare 0.0 80.0
– testare şi control 0.0 80.0
– demontare, curăţire şi depozitare 40.0 80.0
total 80.0 $ 240.0 $

Calculul numărului critic de reutilizări ale dispozitivului

𝑛=
costul initial al disp. dedicat – costul initial al disp. modular
costul unei utilizari a disp. modular- costul unei utilizari a disp. dedicat
=
1632−341
240−80
=8.1

Deci dacă dispozitivul este utilizat de mai puţin de 8 ori este economic să fie construit un dispozitiv modular.

Fig. 5. 2. Determinare numărului critic de reutilizări a dispozitivului

Observaţii
În calculul cheltuielilor iniţiale s-au preluat valorile medii uzuale ale manoperei orare într-un un atelier de prelucrări mecanice din SUA (40 $/h atât în proiectare cât şi pentru prelucrare, control şi testare).
După cum s-a amintit, pentru calculul amortizării DPM s-a considerat că în medie un modul este utilizat de 10 ori pe an timp de 10 ani.

Modelul matematic

Costurile iniţiale ale dispozitivului dedicat (Cdi)
costul proiectării: Cdp=tdp.cp, unde tdp este timpul necesar proiectării, iar cp este costul manoperei orare;
costul materialelor elementelor dispozitivului: Cdm;
costul fabricaţiei şi asamblării dispozitivului dedicat: Cdf=tdf.cf, unde tdf este timpul necesar prelucrării şi asamblării, iar cf este costul manoperei orare;
costul testării şi controlului dispozitivului dedicat: Cdt=tdt.ct, unde tdt este timpul necesar testării şi controlului, iar ct este costul manoperiei orare la control;
costul curăţirii şi depozitării dispozitivului dedicat: Cdd=tdd.cd, unde tdd este timpul necesar curăţirii şi depozitării, iar cd este costul manoperei orare;
Făcând suma celor cinci costuri parţiale, rezultă costul iniţial al dispozitivului dedicat:
Cdi= Cdm +tdp.cp+ tdf.cf+ tdt.ct+ tdd.cd (5.1)
Cu o bună aproximaţie se poate considera cp ≈ cf ≈ ct ≈ cd , în consecinţă relaţia de mai sus devine:
Cdi= Cdm + cp.(tdp+ tdf.+ tdt+ tdd) (5.2)

Costurile iniţiale ale dispozitivului modular (Cmi)

costul proiectării: Cmp=tip.cp, unde tmp este timpul necesar proiectării, iar cp este costul manoperiei orare, tmp << tdp;
costul materialelor elementelor dispozitivului: în general, se utilizează doar componente aparţinând setului modular cu care se lucrează, doar în mod excepţional sunt fabricate componente speciale, deci se poate considera Cmm=0;
amortizarea modulelor: Cmam=Ccm/nr, unde Ccm este suma costurilor modulelor care compun dispozitivul, iar nr este numărul mediu de utilizări ale unui modul pe perioada vieţii setului modular;
costul asamblării dispozitivului modular: Cma=tma.ca, unde tma este timpul necesar asamblării, iar ca este costul manoperiei orare, tma << tdf;
costul testării şi controlului dispozitivului modular: Cmt=tmt.ct, unde tmt este timpul necesar testării şi controlului, iar ct este costul manoperiei orare;
costul curăţirii şi depozitării dispozitivului modular: Cmd=tmd.cd, unde tmd este timpul necesar demontării, curăţirii şi depozitării componentelor dispozitivului modular, iar cd este costul manoperiei orare;
Făcând suma celor cinci costuri parţiale semnificative rezultă costul iniţial al dispozitivului modular:
Cmi= Cmam +tmp.cp+ tma.ca+ tmt.ct+ tmd.cd (5.3)
La fel ca în cazul anterior se poate considera cp ≈ cf ≈ ct ≈ cd , în consecinţă relaţia de mai sus devine:
Cmi= Ccm/nr + cp.(tmp+ tma.+ tmt+ tmd) (5.4)
Costurile implicate în cazul reutilizării dispozitivului dedicat (Cdr)
identificarea dispozitivului în depozit, scoaterea din depozit şi aducerea în zona de pregătire: Cdod;
curăţire, gresare şi depozitare: Cdid.
Cdr= Cdod+ Cdid (5.5)
Costurile implicate în cazul reutilizării dispozitivului modular (Cmr)
asamblarea dispozitivului modular: Cmas;
controlul şi testarea dispozitivului: Cmct;
demontarea, curăţire şi gresare module: Cmdc.
Cmr= Cmas+ Cmct+ Cmdc (5.6)

În ipoteza unei producţii pe loturi, dacă se notează cu n numărul de set-up-uri ale dispozitivului modular, şi acelaşi pentru cel dedicat, costurile totale sunt:
Cdt= Cdi+n.Cdr= Cdm + cp.(tdp+ tdf.+ tdt+ tdd)+n.( Cdod+ Cdid) (5.7)
Cmt= Cmi+n.Cmr= Ccm/nr + cp.(tmp+ tma.+ tmt+ tmd)+ n.( Cmas+ Cmct+ Cmdc) (5.8)
Numărul critic de set-up-uri nc pentru care costurile totale sunt egale (Cdt= Cmt ) rezultă din relaţiile 7.7 şi 7.8:
nc=

𝐶
𝑖
𝑑
−
𝐶
𝑖
𝑚

𝐶
𝑟
𝑚
−
𝐶
𝑟
𝑑

=

𝐶
𝑚
𝑑
−

𝐶
cm

𝑛
𝑟

+
𝑐
𝑝
⋅

𝑡
𝑝
𝑑
+
𝑡
𝑓
𝑑
+
𝑡
𝑡
𝑑
+
𝑡
𝑑
𝑑
−
𝑡
𝑝
𝑚
−
𝑡
𝑎
𝑚
−
𝑡
𝑡
𝑚
−
𝑡
𝑑
𝑚

𝐶
as
𝑚
+
𝐶
ct
𝑚
+
𝐶
dc
𝑚
−
𝐶
od
𝑑
−
𝐶
id
𝑑

(5.9)
Dacă n<nc este mai avantajos din punct de vedere economic dispozitivul modular, dacă n>nc cel dedicat.
Din relaţia 5.9 rezultă că nc este direct proporţional cu cp (costul orar al manoperei la proiectare, fabricaţie, asamblare etc.), deci în ţări cu un cost al manoperei mai scăzut, categorie în care intră şi România, nc va fi mai mic decât în cazul ţărilor cu cost al manoperei ridicat. În consecinţă, dispozitivele modulare vor fi mai rentabile pentru un număr de set-up-uri mai mic.
În relaţia 5.1 a costului iniţial al dispozitivului dedicat s-au luat în considerare separat costurile materialelor şi ale fabricaţiei componentelor. Acest mod de calcul consideră implicit că toate componentele dispozitivului dedicat sunt speciale şi trebuie fabricate complet de către utilizator sau o altă firmă, situaţie foarte rară. Actualmente marea majoritate a componentelor de dispozitive pot fi cumpărate de la firme specializate, la preţuri mult inferioare celor care s-ar obţine dacă s-ar fabrica sau comanda ca elemente speciale. În consecinţă un calcul mai exact al costului iniţial al dispozitivului dedicat ar trebui să includă ambele aspecte punctate mai sus.