DOMENIUL:INGINERIE ȘI MANAGEMENT PROGRAMUL DE STUDIU: INGINERIE ECONOMICĂ în DOMENIUL MECANIC FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ PROIECTAREA SISTEMELOR… [307476]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL:INGINERIE ȘI MANAGEMENT

PROGRAMUL DE STUDIU: INGINERIE ECONOMICĂ în DOMENIUL MECANIC

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

PROIECTAREA SISTEMELOR DE PREHENSIUNE LA S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L ȘI ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ.

PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICAȚIE PENTRU REPERUL “NC” ȘI DETERMINAREA COSTURILOR DE FABRICAȚIE

CONDUCĂTORI ȘTIINȚIFICI

prof.dr.ing. [anonimizat].Ciocoiu Doru SC COMAU ROMANIA S.R.L

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

Rezumat

Lucrarea prezintă modul de elaborare a unui ansamblu virtual utilizând programul de proiectare asistată de calculator CATIA și elemente de analiză structural utilizând programul ANSYS. S-a ales pentru exemplificare un dispozitiv de manipulare în cadrul S.C Comau România S.R.L.

Lucrarea este structurată pe 6 capitole în care se prezintă considerații generale asupra firmei SC COMAU ROMÂNIA S.R.L, descrierea componentelor unei caroserii și a [anonimizat] a [anonimizat], tehnologia de fabricație a unui reper din cadrul dispozitivului și determinarea costurilor de fabricație pentru reperul NC pe baza normelor de timp calculate la fiecare operație de prelucrare.

Cuprins

1.Prezentarea firmei COMAU……………………………………………………….……..3

2.Metode și mijloace de producție în industria auto…………………………………………………….4

2.1 Metode de asamblare a caroseriilor auto……………………………………………………………..6

2.2 Clasificarea liniilor de asamblare după metoda de sudură………………………………………8

2.3 Componența liniilor tehnologizate de fabricație……………………………………………………10

3.Prezentarea linei de asamblare a reperului planșeu inferior spate……………………………15

4.Elemente de proiectare și procedura de elaboare ansamblului virtual (3D) a

dispozitivului de manipulare planșeu inferior spate…………………………………………………..21

4.1 Elemente initiale pentru proiectarea dispozitivului de manipulare……………..…….21

4.1.1 1 Stabilirea punctelor de prindere și a găurilor de

centrare ale elementului de caroserie………………………………………..21

4.2 Prezentarea componentelor standardizate…………………………………………….23

Prezentarea din cataloagele electronice a componentelor comerciale……………………….26

Metodologia proiectarii ansamblului dispozitiv de manipulare planșeu inferior……………31

4.5 Analiza încărcării robotului………………………………………………………………………………41

5. Metoda de analiză structurală cu element finit……………………………….…..……42

5.1 Prezentarea metodei de analiză structurală cu element finit………………………….42

5.2 Analiza structurală în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L…………..…….…….43

5.3 Scurtă prezentare a programului de analiză structurală ANSYS…………..…………47

5.4 Analiza structurală cu element finit a dispozitivului de manipulare planșeu inferior

spate în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L………………………………..…………..48

6. Proiectarea tehnologiei de fabricație pentru reperul “NC” și determinarea costurilor

de fabricație…………………………………………………………………………………………………………….54

6.1 Planul de operații…………………………………………………………………54

6.2 Calculul regimurilor de așchiere………………………………………………….63

6.3 Stabilirea normelor de timp………………………………………………………69

6.4 Determinarea costurilor de fabricație……………………………………………72

Bibliografie……………………………………………………………………………….…74

1.PREZENTAREA FIRMEI COMAU

Comau (Consorzio Macchine Utensili) este o companie italiană cu sediul in Torino, Italia și face parte din grupul producătorului de automobile Fiat Chrysler Automobiles. Comau este o companie lider în domeniul automotive, principalul domeniu de activitate fiind proiectarea liniilor de asamblare a caroseriilor auto în vederea sudurii, cu o rețea de 32 de centre operaționale, 14 fabrici de producție și 5 centre de inovare la nivel mondial numărul total al angajaților fiind de 9000.

Figura 1.1 Locații Comau la nivel global [11]

Comau dezvoltă sisteme, produse și servicii, portofoliul complet cuprinde: soluții de asamblare și prelucrare a vehiculelor tradiționale și electrice, sisteme de producție robotizate, o familie completă de roboți de mici și mari dimensiuni cu configurații extinse de gamă și sarcină utilă, logistică autonomă și servicii de optimizare, monitorizarea timpului și capacitățile de control. Oferta se extinde de asemenea la managementul de proiect și consultanță, întreținere și instruire pentru o gamă largă de segmente industriale.

În anul 1992, Comau și-a deschis pentru prima dată porțile în Oradea ,principalul domeniu de activitate fiind proiectarea și simularea liniilor de asamblare al caroseriilor auto, în cadrul liniilor intră stații de sudură, dispozitive de manipulare a tablei,sisteme de transfer automatizate,containere de depozitare ale subasnamblelor de tablă,conveyoare și furnizează echipamente atât pentru piața europeană cât și pentru America de Sud și SUA

Până în anul 2012 Comau România producea în două puncte de lucru, unul în Ioșia iar altul într-o hală mai mică lângă care a fost construită cea nouă unde până în prezent Comau România își desfășoară activitatea.

Softuri de proiectare asistată de calculator utilizate în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L

NX

CATIA V5

FIDES

AutoCad

SolidWork

2.Metode și mijloace de producție la S.C COMAU ROMÂNIA

Sistemul de coordonate al mașinii este localizat în mijlocul axei roților din față iar originea caroseriei este prestabilită de fiecare producător.

O mare parte dintre componentele caroseriei sunt simetrice față de planul XZ datortiă formei constructive a mașinii . Partea dreaptă a caroseriei este ce-a pe care valorile lui Y sunt pozitive.

Figura 2.1 Sistemul de coordonate al mașinii [16]

Caroseria mașinii este compusă din mai multe table ambutisate, asamblate între ele, care formează diferite subansamble iar într-un final formează caroseria auto.

Figura 2.2 Subansamblele caroseriei auto [16]

În figura 2.2, se evidențiază subansamblele planșeu inferior spate și tot planșeul inferior care formează șasiul pentru care se va prezenta linia de asamblare și elemente de proiectare a dispozitivul de manipulare precum și de analiză structurală cu element finit.

Metode de asamblare a caroseriei auto la S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L

Metoda de asamblare prin sudură

cu arc MIG/MAG;

Figura 2.3 Sudură în linie (MIG-MG) [12]

în puncte;

Figura 2.4 Cleste de sudură în puncte

-sudură cu laser;

Figua 2.5 Sudură laser [12]

b) Metoda de asamblare prin nituire – nituirea este asamblarea nedemontabilă.Se face cu ajutorul unui corp cilindric, cu un cap cilindric bombat care se numește nit. La caroserii se folosesc nituri tubulare, dimensiuni mici, asamblarea se face automatizat s-au mecanizat. Nituirea se realizează la rece datorită dimensiunilor mici.

Figura 2.6 Nituirea tablelor

c) falțuire – Se utilizează la asamblarea elementelor de caroserie pentru obținerea unor muchii rotunjite, atât din punct de vedere al siguranței cât și din punct de vedere estetic. Tabla se deformează fie prin presare fie prin roluire.

Figura 2.7 Clește de falțuit tablă

Clasificarea liniilor de asamblare după metoda de sudură:

O linie tehnologică este formată din mai multe zone s-au stații de sudură ,stațiile având la rândul lor diferite subansamble. Pe o singură stație de fabricație se poate realiza un singur produs de exemplu asamblarea subansamblului șasiu (planșeu inferior).

Linie de sudură robotizată:

Dispozitivele sunt acționate electric sau pneumatic. La acest tip de linii, transferul între stațiile de lucru este automatizat.

Figura.2.8 Linie de sudură robotizată

Linie de sudură manuală:

Acestea pot avea în componență dispozitive de transfer manuale, semi-automatizate sau automatizate . Sudura se face de catre un operator conform figurii 2.9.

Figura 2.9 Linie de sudură manuală [16]

Linie de sudură mixtă:

În cadrul liniei de asambare există zone automatizate unde roboții execută sudura și zone de sudură manuale unde operatorul manipulează gun-ul(cleșstele) de sudură.

2.3 Componența liniilor tehnologizate de fabricație

-Zone de depozitare al elementelor de caroserie;

Figura 2.10 Containere de depozitare ale subansamblelor de tablă

Figura.2.11 Cărucior de manipulare

Take out trolley: dispositive folosite pentru scoaterea/introducerea elementelor de caroserie sudate în afara sau în interiorul liniilor de asamblare.

-Sisteme de transport și de manipulare;

Figura.2.12 Dispozitiv de manipulare

Handling gripper: Sunt dispositive de prindere folosite la roboți pentru manipularea elementelor de caroserie

-Stații de sudură;

Figura 2.13 Stație de sudură [16]

-Roboți de manipulare;

Figura 2.14 Dispozitiv de manipulare montat pe brațul robotului [16]

Figura 2.15 Familia de roboți COMAU

În figura 2.15 de mai sus este prezentată familia de roboți Comau, peste 40 de modele diferite de roboți industriali cu sarcini diferite fie sudure, manipulare , prelucrare , siling acestia având o putere de ridicare, o sarcină maximă admisă cuprinsă între 3-650 kg.

-Dispozitive de alimentare a celulei de fabricație;

Figura 2.16 Masă rotativă cu 4 axe vericale

Mesele rotative pot avea două sau mai multe fețe, pe acestea sunt instalate stațiile care fixează elementele de caroserie, permit încărcarea și descărcarea subansamblelor de caroserie în vederea sudării.

-Sisteme de transfer între stații;

Figura 2.17 Transferul între stațtii

Transferul dintr-o stație în alta se face utilizând un suport sudat numit skid. Pe el sunt încarcate elementele de caroserie iar skidul este așezat pe un suport cu role (roller table) iar în momentul în care rolele sunt acționate, skidul face deplasarea spre următoarea stație.

Figura 2.18 Sistem robotizat

În cadrul sistemului de transfer cu roboti sunt folosite dispozitive de manipuare care fac transferul între posturile de lucru, conveyoare și mese interoperaționale.

3. Prezentarea linei de asamblare a reperului planșeu inferior spate

Liniile de asamblare se realizează în funcție de spațiul de care clientul dispune. Astfel, se realizează un plan de amplasament, iar spațiul destinat producției este împărțit pe zone, zonele pe stații , fiecare stație fiind compusă din dispozitive: de centrare, de prindere, senzori, module electrice și pneumatice. În cadrul fiecărei stații se execută anumite operații.

Asamblarea elementului „planșeu inferior” al caroseriei se face în cadrul unei zone din linia de asamblare, după cum se observă în figura 3.3 la OP 030.

În continuare se va prezenta layout-ul unei părți din linia de asamblare ,stațiile unde se sudează o parte din subansamblul planșeu inferior al caroseriei auto, tablele, și se va explica ordinea de încarcare.

Figura 3.3 Layout-ul stațiilor 010 – 030

În imaginea de mai sus este prezentată o parte din linia de asamblare respectiv primele trei stații de asamblare. Prima stație, 010, este cea de intrare

Figura 3.4 Stația 010

în care se poate observa indicat prin săgeată fluxul de intrare și skidul (1) sau suportul pe care se vor suda subansamblele caroseriei, cel de culoare verde, iar transferul între stații se face automatizat. . În jurul primei stații se află conveioarele (2) care alimenteaza stația 020 cu subansamblele de caroserie care se vor asambla.

Figura 3.5 Stația 020

Stația 020 este formată din doi roboți de manipulare (3) care preiau tablele de pe conveioare, prima dată sunt încarcate tablele (A).

Figura 3.6 Subansamblele de table aripă față-spate(A)

compartimentul roților față-spate a caroseriei, sunt puse pe poziție, apoi se încarcă tablele (B)

Figura 3.7 Subansamblele de table (B)

după care cel de-al treilea robot (4) sudează elementele caroseriei. Transferul în stația 030 se face automat.

Figura 3.8 Stația 030

Stația 030 este alimentată de conveiroul (5), robotul (6) pe brațul căruia se află dispozitivul de manipulare a planșeului inferior, preia subansambul de tablă (C) de pe conveior

Figura 3.9 Planșeul inferior al caroseriei auto (C)

pe care îl încarcă în stație urmând ca roboții (7) să sudeze caroseria. Transferul spre celelalte stații se face automat.

Subansamblul final rezultat în urma sudurii caroseriei auto în stațiile 010-030 este cel prezentat și la începutul lucrării din figura 1.3 și este prezentat în figura 3.10 de mai jos

Figura 3.10 Subansambul de caroserie planșeu inferior rezultat în urma operațiilor de sudură în puncte

Pentru manipularea dispozitivului de prehensiune, respectiv a elementului de caroserie C, beneficiarul impune folosirea unui robot industrial fabricat de compania COMAU, NJ-290 3.0 (Fig. 3.11). Datele tehnice sunt disponibile în Anexa 1.

Figura 3.11 NJ-290 3.0

Astfel, robotul pe care este montat dispozitivul de prehensiune, care face obiectul acestui proiect, preia elementul de caroserie (C) De pe conveior (5) (Figura 3.8) în care se realizează, prin sudură automată, geometria elementului de caroserie(Figura 3.10).

4.Elemente de proiectare și procedura de elaborare a ansamblului virtual (3D) a dispozitivului de manipulare planșeu inferior în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L

4.1 Elemente inițiale pentru proiectarea dispozitivului de manipulare

Studiul de caz se va face pe un dispozitiv de manipulare al subansamblului planșeu inferior. Scopul dispozitivului este de a centra și fixa precis elementul de carosorie, în vederea manipularii acestuia în stație.

4.1.1 Stabilirea punctelor de prindere și a găurilor de centrare ale elementului de caroserie

În figura 4.1 este prezentat elementul de caroserie “planșeu inferior“

Figura 4.1 Planșeul inferior simbolizat cu zonele de centrare și fixare a tablei

Modelul tridimensional al zonelor în care aceste componente vor realiza centrarea și fixarea elementelor de caroserie este prezentată în figura 4.1.

Se disting două tipuri de zone:

a) Zone pentru elementele de centrare – sunt reprezentate de găuri sau sloturi și de cei doi cilindrii de pin comerciali din imagine.

Centrarea componentelor de caroserie se realizează cu ajutorul unor elemente de centrare sau pini. Rolul este acela de a anula 3 grade de libertate, două translații și o rotație.

Figura 4.2 Exemple de pini [17]

Exista două tipuri de găuri folosite la centrarea elementelor de caroserie (fig.4.3) : găuri rotunde (A) și găuri de tip slot (B).

Figura 4.3 [16]

Scopul pinilor este acela de a anula cele 3 grade de libertate. În figura 4.4

Figura 4.4 [16]

se poate vedea că cele două translații, reprezentate prin săgeți, sunt anulate prin folosirea unui element de centrare rotund într-o gaură rotundă, iar rotația este anulată prin utilizarea a încă unui element de centrare rotund într-o gaură de tip slot.

b) Zone pentru elementele fixare si sprijin – aceste zone sunt reprezentate printr-un pătrat roșu pe care sunt reprezentate NC-urile din figura 4.1

Subansamblele acestea realizează fixarea elementelor de caroserie și scopul principal este anularea celor 3 grade de libertate rămase, o translație și două rotații.

Strângerea se realizează prin intermediul cilindrilor cu acționare pneumatică, electrică sau manuală, cu ajutorul unui braț mobil pe care sunt asamblate elementele de fixare.

Piesele care vin în contact cu elementele de caroserie realizând fixarea acesteia, se numesc NC-uri și sunt de două tipuri:

de strângere (NC finger) – montate pe brațul mobil

sprijin (NC back-up) – piese fixe, dar pot fi de asemenea realizate și în construcție retractabilă.

4.2 Prezentarea componentelor standardizate:

O componentă standardizată este acea componentă care este produsă în serie mare după aceleași specificații, materiale, greutate, marime.Un exemplu bun sunt șuruburile care sunt într-o gamă largă de dimensiuni standard fiecare fiind fabricat după un anumit standard international. Avantajul standardizării este faptul că reduce timpul necesar proiectării unui alt produs.

În continuare se prezintă câteva tipuri de produse întalnite la dispozitivele de manipulare

-Elemente de centrat standard

Utilizate pentru centrarea elementelor de caroserie. Se întalnesc în diferite variante constructive și diferite dimensiuni standardizate. În figura de mai jos se prezintă diferite tipuri constructive standardizate.

Figura 4.5 Elemente de centrare [16]

-Elemente de sprijin a caroseriei(NC-uri)

NC-urile vin în contact cu elementele de caroserie fixandu-le.Suprafața în contact cu elementul de caroserie va venii tăiată cu o comandă specială în programul de proiectare în funcție de modelul tablei, elementul putând fi fixat în condiții optime.Se gasesc și în variante standard dar se și manufacturează în functie de tabla pe care actionează.

Figura 4.6 Elemente de fixare [16]

-Piese de tip l-block

Se gasesc în diferite variante constructive, sunt utilizate ca elemente de legatură între diferite componente.

Figura 4.7 Elemente de legatură [16]

-Distanțiere

Piese utilizate pentru reglajul pieselor de centrare și fixare pe una, două sau trei direcții.

Figura 4.8 Distanțiere [16]

-Componente suport (riser)

Acestea vin montate pe masa stației sau în cazul de față pe griper ,componetele fiind sustinute de acesta.Se gasesc în diferite dimensiuni standard sau variante constructive.

Figura 4.9 Suport [16]

4.3 Prezentarea din cataloagele electronice a componentelor comerciale:

Comercialele sunt acele elemente ale stației care se cumpără de la producători (Tunkers, Destaco, Festo etc) , pregatite de montaj.

În cele ce urmează, se vor prezenta câteva elemente comericale utilizate la dispozitivul de manipulare:

-Clampi (cilindrii de acționare)

Dispozitive folosite la fixarea caroseriei. Strângerea se realizează prin intermediul unui braț mobil pe care este asamblat elementul de fixare al caroseriei, NC-uri sau pini.

A– cilindru pneumatic (clamp)

B – braț mobil (arm)

C – componente de fixare

D – element de caroserie

Figura 4.10 Cilindru pneumatic

Figura 4.11 Catalogul electronic TUNKERS

De obicei în cadrul unei statii se încearcă folosirea unui singur model de cilindru. În cazul de față s-a ales modelul încadrat în chenarul rosu din figura 4.11.

În figura 4.12 este prezentat meniul care se deschide după selectarea modelului dorit. Acest meniu cuprinde :

Prezentare a modelului;

Modelul CAD pentru fiecare variantă a modelului selectat;

Fișa de specificații pentru fiecare varianta a modelului;

Accesorii – specificații despre tipurile de braț mobil care se potrivesc modelului de cilindru ales, precum si modelele CAD ale acestora;

Aplicații ale produsului;

Figura 4.12 Meniul și specificațiile modelului

În figura de mai jos este prezentată fișa de specificații a modelului folosit în figura 4.10. În urma consultării fișei de specificații și ținând cont de cerințele specificate la începutul subcapitolului se alege tipul cilindrului și al brațului mobil.

Figura 4.13 Fișa de specificații a unui cilindru pneumatic

Forța de strangere a brațului precum și alte specificații se vor lua din cataloagele de specialitate ale producătorilor. Brațul se alege odată cu cilindrul ținându-se cont de poziția axei sale de rotație față de elementul pe care îl va fixa .Odată ce forta de strangere este stabilită, aceasta poate să difere de la caz la caz (80daN, 100daN, 150daN) se alege din catalogul electronic al producătorului cilindrul potrivit.

Figura 4.14 Deschiderea cilindrului de acționare [17]

Unghiul de deschidere se va alege în funcție de caracteristicile tehnice ale cilindrului pneumatic în așa fel încât să asigure posibilitatea apropierii, respectiv retragerii dispozitivului de prehensiune față de elementul de caroserie, fără a intra în coliziune cu acesta.

Se vor prezenta și alte componente comerciale întalnite la un dispozitiv de manipulare.

-Cilindri liniari retractabili

Sunt utilizați pentru acționarea elementelor de centrare și fixare a caroseriei. În figura 4.15 sunt prezentați doi cilindri, alegerea acestora de pe site se face în mod similar cu alegerea cilindrilor de strângere.

Figura 4.15 Cilindrii retractabili

-Senzori

Sunt utilizați în cadrul unui dispozitiv pentru :

a detecta daca caroseria sau alte tipuri de elemente sunt în poziția corectă;

detectarea poziției închisă sau deschisă în cazul elementelor în mișcare, cum ar fi în cazul unui cilindru liniar retractabil care are de parcurs o cursă mai scurtă decât cea specificată;

Figura 4.16 Senzori de detectare

Metodologia proiectării ansamblului “dispozitiv de manipulare planșeu inferior”

În urma analizei cu privire la punctele de prindere, găurile de centrare și structura dispozitivului de prehensiune, următorul pas îl reprezintă proiectarea conceptului brut 3D.

Conceptul brut reprezintă o formă inițială a dispozitivului și nu conține detalii legate de găuri, frezări, șuruburi sau forma definitivă a reperelor.

Se va încerca, în limita posibilităților de spațiu, să se poziționeze toate elementele proiectate în cote întregi față de sistemul de coordonate absolut, față de zero mașină, începând bineînțeles, de la primele repere care intră în contact cu elementul de caroserie (ex: piese tip NC).

În acest subcapitol se vor prezenta etapele de concepere ale unui dispozitiv de manipulare. Se va explica modul în care sa elaborat metodologia de proiectare pornind de la crearea ansamblului.

În primul rând se va insera elementul de caroserie într-un ansamblu product în programul de proiectare

Figura 4.17 Inserarea în noul ansamblu a elementului de caroserie

Un lucru important este acela că întreaga caroserie este raportată la un sistem de coordonate. Este obligatoriu ca sistemul de axe pe care îl au componentele să nu fie modificat sau înlocuit. Verificarea se face cu ajutorul instrumentului compas din program.

Faza următoare este cea de proiectare a conceptului. Primul pas este studierea documentației elementelor de caroserie și stabilirea zonelor în care se va face fixarea, respectiv centrarea acestora. Al doilea pas, se poziționează elementele de centrare și fixare a caroseriei într-o formă cât mai simplă, realizandu-se astfel un plan al elementelor active, care vin în contact cu caroseria. În figura de mai jos este prezentată dispunerea elementelor de centrare și fixare în punctele indicate de beneficiar.

Figura 4.18 Poziționarea elementelor active

În continuare se prezintă modul de obținere al subansamblelor dispozitivului cu ajutorul modulul Assembly Design al programului de proiectare Catia.

Figura 4.19 Modulul Assembly Design

Modulul Assembly Design cuprinde un set de instrumente de proiectare complex, cu ajutorul cărora se pot realiza structuri asamblate. Utilizarea lui se face în strânsă cu alte module cum ar fi Part Design, Generative Shape Design, Generative Sheet Metal . Permite realizarea de ansamble de la cele mai simple pană la cele mai laborioase. Componentele pot fi concepute de proiectant sau luate din diverse librării.

Se vor prezenta caracteristicile generale ale modulului Assembly Design cât și utilizarea acestuia în proiectarea dispozitivului de manipulare a subansamblului prezentat.

Accesarea Assembly Design se face din meniul Start > Mechanical Design > Assembly Design

Inserarea unui element deja existent se face cu Existing Component.(Fig. 4.20). În cazul dispozitivelor de manipulare se folosește la inserarea pieselor standard și a celor cumpărate din comerț, deoarece modelul CAD al acestora exista deja. În cele ce urmeaza se va explica cum se crează un ansamblu din elemente/ repere create anterior.

Figura 4.20 Modulul Existing Component

Crearea de noi componente în cazul dispozitivului se face în cadrul ansamblului dispozitivului. Acesta este cazul tuturor componentelor cu excepția comercialelor și a standardelor care sunt inserate și poziționate. Se face cu instrumentul New Part sau New Product din bara de meniu sau prin click dreapta pe ansamblul în care se dorește să se creeze noua componentă->Components->New Part/ New Product (Fig. 4.21).

Figura 4.21 Inserarea unei componente noi în cadrul unui ansamblu

Prima dată se crează product-urile pentru subansamblele dispozitivului în care se vor crea part-urile reperelor din subansamblu. După ce part-ul este creat se poate începe modelarea noului element utilizând modulul Part Design.

Prima dată sunt poziționate componentele care vin în contact cu elementele de caroserie, pot fi standardizate sau nu. În cazul nostru acestea sunt fabricate, prin urmare acestea trebuie modelate. După cum a fost prezentat initial în figura 4.15 se face un plan de amplasament al elementelor care vin în contact cu tabla. Amplasamentul nu este varianta finală ,astfel ghidându-ne dupa acest amplasament se modelează noile componente.

Se creează un Part în cadrul subansamblului, iar după planul de amplasament se modelează cu ajutorul modulului Part Design noile component care trebuie sa fie în coordonate întregi fața de sistemul de axe al mașinii. Sistemul se fixează cu instrumentul Fix, pentru că restul pieselor vin asamblate în funcție de aceasta (Figura. 4.22).

Figura 4.22 Modelarea elementelor de fixare a caroseriei

Pasul urmator presupune inserarea și poziționarea distanțierelor.. Se va prezenta modul de inserare cu ajutorul comenzii Existing component with positioning, (Figura 4.23)

Figura 4.23 Inserarea cu ajutorul comenzii Existing component with positioning

Se poate observa componenta nou inserată în căsuța comenzii.Activând comanda Automatic constrain creation se vor creea constrângeri. Prima dată se selectează cele care vin în contact una cu cealaltă,astfel se creează o constrângere de suprafață între cele două.

Figura 4.24 Poziționarea cu ajutorul comenzii Existing component with positioning

În mod similar se va proceda și pentru ce-l de-al doilea distanțier care va fii constrâns de NC back-up.

Componentele care urmează inserate sunt cilindrul pneumatic de acționare și brațul mobil. Modul în care acestea se aleg a fost prezentat în subcapitolul 4.3. Prima dată se insereaza brațul mobil, apoi cilindrul și se poziționează în mod identic celor prezentate anterior.

Figura 4.25 Poziționarea brațului mobil

Pentru poziționarea cilindrului pneumatic față de brațul mobil folosim și constrângerea de distanță liniară (Fig. 4.26).

Figura 4.26 Poziționarea cilindrului de acționare

Urmatoarea componentă inserată este riserul sau suportul care se va constrânge în mod similar și care face legatura între structura dispozitivului si celelalte elemente modelate sau comerciale

În figura 4.27 este reprezentată modelarea unei piesei de legatură între elementele deja existente. Se crează part nou Part și se începe modelarea piesei. Piesa este modelată încat să facă conexiunea între toate elementele de legatură ale unitului.

Figura 4.27 Modelarea piesei de legatură

Când subansamblul este finalizat este necesar să fie fixat cu ajutorul comenzii Fix astfel încât să nu poată fi deplasat sau modificat din greseală.

Pe tot parcusul proiectării celorlalte subansamble în punctele indicate pe tablă, se va ține cont ca acestea să nu intre în coliziune unele cu altele sau cu elementele de caroserie.

Pentru realizarea cadrului se vor folosi elemente de tip tub dreptunghiular. Foarte importantă în acest subansamblu este poziția de prindere a dispozitivului de prehensiune de capul robotului. Pentru aceasta se va comunica cu departamentul de simulare pentru alegerea poziției potrivite.

Sistemul de prindere a dispozitivului de prehensiune pe robot se va comanda de la firma WALTHER

Figura 4.28 Sistem de prindere braț robot

Sistemul permite schimbarea automată de dispozitive atașate pe capul robotului, dar în situația de față robotul face doar manipulare.

Pe cadrul dispozitivului de prehensiune se vor monta 4 inele de ridicare, comandate de la compania RUD, model VLBG-M8-8500821, pentru manipularea dispozitivului de prehensiune (introducere în spațiul de lucru, extragere din spațiul de lucru).

Figura 4.29 Inele de ridicare [17]

În proiectarea cadrului dispozitivului, se va lua în considerare amplasarea terminalului de valve pneumatice și electrice ce deservesc cilindrii acționați pneumatic și senzorii aferenți fiecărui cilindru

Figura 4.29 Blocul de valve

Ultima piesă a dispozitivului de prehensiune este eticheta pe care se vor marca informații legate de dispozitiv și cerute de beneficiar: denumire, cod, masă etc.

Figura 4.30 Eticheta specificații [17]

Fiecare etapă a procesului de proiectare prespune comunicarea continua între departamentele companiei: proiectare, simulare, pneumatică, electrică.

În urma realizării proiectării de concept, etapa următoare presupune transmiterea informațiilor la departamentul de simulare, unde este analizat conceptul, se verifică cinematica robotului, accesibilitatea, posibilitatea de a realiza operațiile necesare, eventuale coliziuni cu celelalte stații la intrarea/ieșirea robotului.

În finalizarea proiectului 3D se urmează indicațiile primite de la departamentul de simulare, iar apoi se finalizează proiectarea 3D a dispozitivului de prehensiune prin definitivarea pozițiilor reperelor, reprezentarea și verificarea frezărilor necesare și a găurilor pieselor.

Odată cu aprobarea primită de la departamentul de simulare cu privire la varianta finală a modelului 3D al dispozitivului de prehensiune, proiectul avansează la faza următoare, de realizare a desenelor tehnice după modelul 3D și întocmirea listelor de materiale.

Informațiile cu privire la desenele de ansamblu/ execuție se primesc de la client, iar acestea vor trebui sa conțină toate informațiile cu privire la dispozitivul proiectat, materiale folosite în fabricarea pieselor, tratamente necesare și alte informații tehnice necesare departamentului de producție (rugozități, toleranțe, abateri etc).

În același timp, se vor realiza și listele de materiale.Acestea cuprind:

-La piese standard și comerciale: numărul de bucăți, numărul pagini cu desenul de ansamblu din care face parte, tipul de standard și codul aferent / numele producătorului și codul de comandă;

-La piese fabricate: numarul de bucăți, numărul paginii cu desenul de ansamblu din care face parte, precum și numărul paginii desenului de execuție, dimensiunile de gabarit, material, tratament;

Proiectul finalizat se va expedia către client, alături de documentația cerută de acesta. Se vor expedia fișierele specifice CATIA, reprezentând modelul 3d (.CATPart, CATProduct) și desenele de execuție (.CATDrawing)

Se vor crea fișiere 3DXML, DXF, IGES, HPGL, PDF cerute de client pentru etapele următoare: comandarea elementelor(lista de materiale), producție (debitare automată, CNC).

Analiza încărcării robotului

Robotul care va manipula dispozitivul de prehensiune este un robot industrial fabricat de compania COMAU, NJ-290 3.0 , cu o capacitate de încărcare de 290kg (Anexa 1).

În urma măsurătorilor, se observă că masa dispozitivului de prehensiune, cu elementul de caroserie este de 234.194 kg, valoare sub capacitatea robotului industrial. (Figura 4.31).

Figura 4.31 Încărcarea pe robot

5. Metoda de analiză structurală cu element finit (FEA)

5.1 Prezentarea metodei de analiză structurală cu element finit

AEF(analiza cu element finit) este o metodă computerizată de analiză care pune în evidentă modul în care un produs va face față solicitărilor în lumea reală. Analiza face o verificare a produsului, comportarea produsului la solicitare, vibrații, căldură, fortă, fluidizare și alte forțe. Pentru a obține rezultate excelente, obiectul este modelat și supus la diferite forțe în condiții similare cu realitatea.

Metoda permite o analiză a elementelor care pot fi descrise prin modele matematice constituite din sisteme de ecuații. O parte din potențialul aplicativ al analizei cu element finit îl constituie determinarea campurilor termice și electromagnetice, presiunea într-un fliud, si fenomenul de viteză.

Conceptele cele mai importante ale metodei sunt:

-elementul finit;

-nodul;

-discretizarea;

-modelul de calcul;

-structura;

Metoda fragmentează o problemă de complexitate ridicată în părți simple numite elemente finite ,ecuațiile simple care modelează elementele sunt puse împreună într-un sistem mai mare care modelează întreaga problemă.

În mod normal, metoda definește necunoscute (eforturi și deplasări) în punctele modelului și calculează alte valori în puncte diferite.

Fragmentarea unui domeniu în mai multe parți are niste avantaje:

-captură a efectelor locale;

-precizia reprezentării geometriei complexe

-proprietățile materialelor diferite;

-Solutia totală mai usoară;

FEA se aplică în inginerie fiind un instrument de calcul în soluțiile inginerești.Include tehnici de generare a discretizarii și utilizarea de software cu altgoritm finit. În analiza cu element finit, prin structură de rezistentă putem înțelege un grup de plăci,bare, învelișuri și structuri.

5.2 Analiza structurală în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L

Calculele structurale efectuate în cadrul firmei S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L au rolul de a verifica integritatea structurală a diverselor asamblări demontabile sau nedemontabile ( în mod special structuri sudate cu arc electric).

Condiții de îndeplinit pentru ca un model să fie gata pentru simulare:

Caracteristicile mecanice ale materialelor utilizate sunt foarte importante pentru a obține rezultate corecte în urma simulării. Pentru atingerea scopului, proiectantul va furniza celui care efectuează simularea materialele utilizate. Pentru structuri sudate se foloseste Fe360B sau SAE1020 (oțel).

Se calculează masa și coordonatele centrului de masă pentru fiecare unit în parte și pentru ansamblul de table (de exemplu la un dispozitiv de manipulare)

Pentru o efectuare cât mai realistă a simulării ,este nevoie de un film scurt (o captură de ecran din Robcad) care să arate miscările pe care le face structura în timpul funcționării (la un griper de manipulare ce fel de miscări face când este manipulat de robot

În continuare se vor prezenta câteva imagini, metode de modelare pentru ca o structură să fie gata de simulare:

-Se șterg racordurile interioare și exterioare de la tuburi. În figura 5.1 este prezentat un astfel de model.

Figura 5.1

-Se șterg găurile de știfturi și șuruburi, în schimb păstrându-se găurile sau decupările care au rol de ușurare a structurii. În figura 5.2 este prezentat un astfel de model.

Figura 5.2 Model 3D

Figura 5.3 Secțiune tub

Este de preferat secțiunea pătrată față de cea dreptunghiulară. Între tuburi se va folosii o placă de repartizare a încărcărilor între cele două tuburi.

-Pentru o comportare corespunzătoare a structurilor sudate la solicitari în timp (oboseală) se vor evita situațiile în care gaura de șurub sau știft să intre în conflict cu cordonul de sudură, sudura trebuie să rămână perfect intactă.

În figura 5.4 este prezentat un astfel de model.

Figura 5.4 Modelare necorespunzatoare

Figura 5.5 Model de îmbinare tuburi

Între două tuburi care nu au axele perpendiculare se preferă inserarea unei plăci cu grosimea egală tubului (rotunjită în sus la 3.2 mm grosime perete tub, rezultă 4 mm grosime tablă).

-În figura 5.6 este prezentat un alt exemplu face referire la sudarea unui dispozitiv de manipulare înainte de simulare, figura din stânga și modelul modifcat în dreapta rezultat în urma simulării cu programul ANSYS.

Figura 5.6 Structură dispozitiv de manipulare

În figura 5.7 este prezentat un model modificat necorespunzator. Este strict interzis a modifica substanțial modelul după ce acesta a fost verificat.

Orice modificare ulterioară , în afara adăugării de găuri, executarea racordurilor, se va face numai de comun acord cu colegii din departamentul de calcule structurale.

Figura 5.7 Model modificat necorespunzător

5.3 Scurtă prezentare a programului de analiză structurală ANSYS

Analiza structurală este o etapă intermediară între modelarea 3D și realizarea desenelor de execuție. În COMAU ROMÂNIA, pentru efectuarea acestor verificari , se utilizează metoda analizei cu element finit utilizând programul ANSYS.

ANSYS-Workbench este o platformă software , un program prin care se fac analize cu elemente finite ,utilizarea lui este pe scară largă în industrie , a fost conceput pentru simularea unui produs la diverse solicitari termice, fizice, mecanice.

Figura 5.8 Interfața programului ANSYS [13]

Graphics window – Aici sunt prezentate graficele. Locul unde se poate vizualiza modelul tridimensional în stadii diferite precum și rezultatele care decurg în urma simulării.

Main menu – Aici se găsesc comenzile principale ale programului.

Toolbars – Bara în care se gasesc comenzile utilizate în mod obișnuit.

Input line – Aici programul afisează mesajele; tot aici se poate scrie direct comanda de executat.

Utility menu – Aici se gasesc funcții disponibile în întreaga sesiune ANSYS, diferiți parametrii, controale de grafică și fișiere.

5.4 Analiza structurală cu element finit al dispozitivului de manipulare planșeu inferior spate în cadrul S.C COMAU ROMÂNIA S.R.L

Figura 5.9 Cuprinsul analizei

Analiza cuprinde urmatoarele etape

-Geometira și datele de intrare

-Discretizarea și interpolarea

-Analiza dispozitivului în muncă,primul caz(LC1)

-Analiza dispozitivului în manipulare,al doilea caz (LC2)

-Concluzii

-Referințe

Figura 5.10 Structura dispozitivului și datele de intrare

Materialul din care a fost elaborată structura dispozitivului este oțel (SAE 1020). Este necesar ca să fie scoase toate muchiile și teșirile pentru ca etapa urmatoare,ce-a a discretizării să se efectueze în condiții optime.

Figura 5.11 Discretizare și interpolare în elemente și noduri

Modelul de calcul al structurii care urmează sa fie analizată cu element finit este format din linii, acestea sunt axele barelor structurii din suprafețe curbe și plane, sunt suprafețele mediane ale componentelor structurii și volume.

Modelul este unul continuu în această etapă, cu infinit puncte. Discretizarea este metoda fundamentală în elaborarea analizei și constă în trecerea de la structura continua la cea discretă, cu un număr infinit de noduri. Dispozitivul prezentat are un număr de 459.750 de noduri si 149.159 de elemente,în general numărul nodurilor depășeste pe cel al elementelor.

Figura 5.12 Gradele de libertate

Gradul de libertate reprezinta numărul parametrilor care determină complet poziția sa. În figura 5.12 se poate observa că toate rotațiile sunt libere, în punctul A toate translațiile sunt fixate ,în punctul B ,translația pe X este liberă, în punctele C-D translația pe Z este fixate X si Y fiind libere.

Figura 5.13 Încărcarea pe dispozitiv

Figura 5.14 Tool changer

În figura 5.13 reprezentat se pot observa zonele unde uniturile care vin montate pe dispozitiv au coordonatele centrului de masă iar in figura 5.14 este reprezentat dispozitivul care vine montat între brațului robotului și flanșa de pe dispozitiv,acesta cântărind 15 kilograme.

Figura 5.15 Deformațiile totale în mișcare ale dispozitivului

Datorită faptului că dispozitivul este format din mai multe subansamble care prind tabla iar în urma mișcarilor pe care robotul le execută este normal să apară tensiuni și deformații în material care tind să deformeze structura acestuia atunci cand robotul face mișcări bruște. În figura 5.15 se pot observa zonele în care deformațiile sunt maxime,simbolizate cu roșu,acestea sunt acceptate fiind o valoare foarte mica de doar 0.2 mm limita maxima fiind de 0,5 mm.

Figura 5.16 Rezistența la tracțiune a dispozitivului în mișcare

Figura 5.17 Rezistența la compresiune în mișcare

Figura 5.18 Deformațiile totale în manipularea tablei

Față de primul caz, cel în care dispozitivul este supus analizei cand efectuează mișcarea liberă, în cazul acesta dispozitivul este supus unor forțe care tind sa deformeze mai mult structura, datorită greutații planșeului inferior care cântărește 26 de kilograme, deformațiile sunt acceptate, valoarea este puțin mai mare ,0.25mm.

Figura 5.19 Rezistența la tracțiune în manipularea tablei

Figura 5.20 Rezistența la compresiune în manipula

Deformațiile au fost aplicate dependent. Dispozitivul are o rigiditate foarte bună deoarece satisfice condiția de inegalitate.

În inegalitatea de mai sus f înseamnă deformația dispozitivului iar L este distanța maxima între zonele de sprijin (f=0.5 mm și L=1672 mm).

Deformațiile sunt acceptate iar tracțiunea și compresiunea sunt în limitele prescrise.

Ca și concluzie, structura dispozitivului îndeplinește condițiile de încărcare cu o durată de viață estimată la oboseală mai mare de 5 ani.

6. Proiectarea tehnologiei de fabricație pentru reperul “NC” și determinarea costurilor de fabricație

6.1 Planul de operații

6.2 CALCULUL REGIMURILOR DE AȘCHIERE

Frezarea suprafețelor A și B a NC-ului:

Adaosul de prelucrare calculat conform tabelelor 8.1 și 8.2 este de Ap= 4mm, se împarte pe două fețe și anume Ac=4/2=2 [mm]

Adâncimea de așchiere t=Ap= 2 [mm]. [4.pag 79]

Avansul pe dinte: Sd = 0,2 [mm]

Prelucrarea se va realiza pe o mașină CNC DMG MORI CMX 600 V , cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili cu plăcuțe din carburi metalice, cu diametrul D=30[mm], grosimea h=15[mm] și numărul de dinți z=10, STAS 6308-82. (Freză 30 STAS 6308-82)

Durabilitatea economică a frezei este: Tec = 120 min. recomandă n=236 rot/min și VS =80 [mm/min].

Din caracteristicile mașinii unelte alegem: n=236 rot/min și VS = 80[mm/min]

Avansul pe rotație: sr = 0,5 [mm/rot];

Viteza de așchiere: V = [4.pag.25.]

V= = 59,3 [m/min]

Frezarea pe contur a NC-ului:

La fel ca și la frezarea suprafețelor plane, adaosul frezarii de degroșare pe contur calculat este Ap=2mm.

Adâncimea de așchiere t=Ap= 2 [mm]. [4.pag 79]

Avansul pe dinte: Sd = 0,2 [mm]

Prelucrarea se va realiza pe o mașină CNC DMG MORI CMX 600 V , cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili cu plăcuțe din carburi metalice, cu diametrul D=30[mm], grosimea h=15[mm] și numărul de dinți z=10, STAS 6308-82. (Freză 30 STAS 6308-82)

Durabilitatea economică a frezei este: Tec = 120 min. recomandă n=236 rot/min și VS =80 [mm/min].

Din caracteristicile mașinii unelte alegem: n=236 rot/min și VS = 80[mm/min]

Avansul pe rotație: sr = 0,5 [mm/rot];

Viteza de așchiere: V = [4.pag.25.]

V= = 59,3 [mm/min]

Frezarea de finisare pe suprafața C:

Adaosul de prelucrare calculat pentru frezarea de finisare pe o față este de 1mm. Frezarea se va face dintr-o trecere cu adâncimea de aschiere de 2 mm.

Adâncimea de așchiere t=Ap= 2 [mm]. [4.pag 79]

Avansul pe dinte: Sd = 0,2 [mm]

Prelucrarea se va realiza pe o mașină CNC DMG MORI CMX 600 V , cu o freză cilindro-frontală cu dinți demontabili cu plăcuțe din carburi metalice, cu diametrul D=30[mm], grosimea h=15[mm] și numărul de dinți z=10, STAS 6308-82. (Freză 30 STAS 6308-82)

Durabilitatea economică a frezei este: Tec = 120 min. recomandă n=236 rot/min și VS =80 [mm/min].

Din caracteristicile mașinii unelte alegem: n=236 rot/min și VS = 80[mm/min]

Avansul pe rotație: sr = 0,5 [mm/rot];

Viteza de așchiere: V = [4.pag.25.]

V= = 59,3 [m/min]

Centruirea găurilor

Centruirea găurilor se execută pe mașina automată de găurit în coordonate, folosind un burghiu combinat de centruire ø2 mm.

Parametri recomandați pentru regimul de așchiere sunt: s=0,02 mm/rot v = 12 m/min

Turația sculei așchietoare este: [rot/min]

Din gama de turații a mașinii unelte, se alege: nr=2000 rot/min [9.pag.25]

Viteza de așchiere reală va fi: [m/min]

Prelucrarea găurilor Φ5,8×2

Găurirea se va executa pe o mașină de găurit în coordonate, folosind un burghiu elicoidal de Ø5,8 cu unghiul la vârf 2ϗ = 118o.

Adaosul de prelucrare este: Ap= D/2= 5,8/2= 2,9mm [9.pag.235.tab.9.93]

Adâncimea de așchiere: t = Ap = 2,9 mm [9.pag.237 tab.9.98]

Avansul de așchiere recomandat, pentru diametrul burghiului D=5,8 mm, la prelucrarea oțelului cu σr>100 daN/mm2 este: sr= 0.13 [mm/rot]

Uzura admisibilă a sculei așchietoare: h ϗ = 1 mm [9.pag.242 tab.9.116]

Viteza de așchiere: vtabel = 19,9 [m/min] [9.pag.244 tab.9.121]

Cu coeficienții de corecție:

K1v = 0,9 – pentru adâncimea găurii

K2v=0,85 – pentru calitatea materialului

Se obține: vcor = vtabel * K1v * K2v = 19,9 * 0,9 * 0,85 = 15,22 [m/min]

Turația burghiului: [rot/min]

Se alege turația mașinii: n= 550 [rot/min]

Viteza de așchiere reală: [m/min]

Verificarea puterii motorului electric

Mt = 387 daNmm

Puterea reală va fi: [kW]

Din caracteristicile MU avem: NME=8.9 kW => Nr<NME deci prelucrarea se poate executa pe mașina unealtă specificată.

Prelucrarea alezărilor Φ6H7x2

Alezarea se va executa pe o mașină de găurit în coordonate, folosind un alezor de Ø6, cu unghiul la vârf 2ϗ = 118o.

Adaosul de prelucrare este: Ap = D/2= 6/2= 3 mm [9.pag.238 tab.9.103]

Adâncimea de așchiere: t = Ap = 3 mm

Avansul de așchiere recomandat, pentru diametrul burghiului D=6 mm, la prelucrarea oțelului cu σr>100 daN/mm2 este: sr= 0.13 [mm/rot]

Uzura admisibilă a sculei așchietoare: h ϗ = 1 mm [9.pag.241 tab.9.115]

Viteza de așchiere: vtabel = 19,9 [m/min]

Cu coeficienții de corecție:

K1v = 0,9 – pentru adâncimea găurii

K2v=0,85 – pentru calitatea materialului

Se obține: vcor = vtabel * K1v * K2v = 19,9 * 0,9 * 0,85 = 15,22 [m/min]

Turația burghiului: [rot/min]

Se alege turația mașinii: n= 550 [rot/min]

Viteza de așchiere reală: [m/min]

Verificarea puterii motorului electric

Mt = 387 daNmm

Puterea reală va fi: [kW]

Din caracteristicile MU avem: NME=8.9 kW => Nr<NME deci prelucrarea se poate executa pe mașina unealtă specificată.

Prelucrarea găurilor Φ9×2

Găurirea se va executa pe o mașină de găurit în coordonate, folosind un burghiu elicoidal de Ø9 cu unghiul la vârf 2ϗ = 118o.

Adaosul de prelucrare este: Ap = D/2= 9/2= 4,5 mm

Adâncimea de așchiere: t = Ap = 4,5 mm

Avansul de așchiere recomandat, pentru diametrul burghiului D=6,8 mm, la prelucrarea oțelului cu σr>100 daN/mm2 este: sr= 0.13 [mm/rot]

Uzura admisibilă a sculei așchietoare: h ϗ = 1 mm

Viteza de așchiere: vtabel = 19,9 [m/min]

Cu coeficienții de corecție:

K1v = 0,9 – pentru adâncimea găurii

K2v=0,85 – pentru calitatea materialului

Se obține: vcor = vtabel * K1v * K2v = 19,9 * 0,9 * 0,85 = 15,22 [m/min]

Turația burghiului: [rot/min]

Se alege turația mașinii: n= 700 [rot/min]

Viteza de așchiere reală: [m/min]

Verificarea puterii motorului electric

Mt = 387 daNmm

Puterea reală va fi: [kW]

Din caracteristicile MU avem: NME=8.9 kW => Nr<NME deci prelucrarea se poate executa pe mașina unealtă specificată.

Rectificare plană pe suprafața D la 60 mm

Mașina unealtă cu care se execută prelucrarea este Mașina de rectificat plană, se alege o piatră cilindrică de Ø30 x 20 mm. Materialul discului abraziv se alege în funcție de materialul de prelucrat și tipul rectificării (rectificare plană cu periferia discului abraziv):

Material abraziv: E [9.pag.182 tab.9.142]

Granulație: 50-40

Duritatea: J-K

Liantul: C

Durabilitatea discului abraziv, pentru treapta de precizie 7: Tec = 15 min

Adâncimea de așchiere, corespunzătoare unei treceri este: t =0,05 mm

Adaosul de prelucare la rectificare – cu adaos pe o față: [9.pag.184 tab.9.47]

Ar= 1mm

Pe o față se obține: Ar=1 mm

Avansul transversal: st = 0,5*B = 0,5* 100 = 50 mm/cursă [9.pag.188 tab.9.150]

Viteza de așchiere: vtabel= 25 m/sec [9.pag.197 tab.9.163]

Calculăm turația discului abraziv:

[rot/min]

Din cartea mașinii se alege turația reală a discurilor abrazive: nr= 1300 [rot/min]

În aceste condiții, viteza de așchiere reală va fi:

[m/sec]

Viteza de avans a mesei, se alege din tabel cunoscând:

avansul de pătrundere: sp= 0,045 mm

avansul transversal: st= 50 mm/cursă

durabilitatea discului abraziv: Tec=15 min

Viteza de avans a mesei: vstabel=12,5 m /min => se alege: vs=12 m /min

Pentru verificarea puterii motorului electric, se alege puterea efectivă în funcție de:

vs=12 m/min

st=50 mm/cursă

sp=0,045 mm/trecere

Se obține: Netabel= 14,6 kW

Pentru prelucrarea oțelului călit se aplică puterii un coeficient de corecție KN=1,1 și se obține: Ne= Netabel*KN= 14,6*1,1=16,06 kW

Se compară puterea necesară Ne rezultată din calcul, cu valoarea puterii pentru cap arbore orizontal precizată în catalogul mașinii, Necat = 18,5 kW:

Ne=16,06 kW< Necat = 18,5 kW => prelucrarea se poate face pe utilajul selectat

Se mai verifică valoarea admisibilă a puterii specifice pentru tipul de piatră ales (J-K), pentru vs=12,5 m/min, care este 0,1kw/mm lățime a piesei:

Nea=0,1*500 = 50 kW > Ne = 16,06 kW

6.3 STABILIREA NORMELOR DE TIMP

Pentru operația de debitare

Calculul normei tehnice de timp se face considerând că avem producție de unicate (se face prelucrarea unei singure piese).

Timpul normat pe operație se calculează cu expresia:

Tn = Top+Td+To+Tpî/n [min] [4, pag.32 relația 4.25]

unde:

Tn – timpul normat pe operație

Top – timpul operativ complet pe operație

Td – timpul de deservire a locului de muncă

To – timpul de odihnă și necesități firești

Tpî – timpul de pregătire-încheiere

n – numărul pieselor prelucrate

Top = to1+to2+ to3+to4+ to5+to6+ta [min] [4, pag.32 relația 4.24]

unde:

t0k – timpul operativ incomplet pentru fiecare fază de prelucrare în cadrul operației respective

ta – timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei.

Tb = ·i [9, tab.12.2,pag.345]

l = lungimea piesei;

l1 = lungimea de intrare a sculei;

l2 = lungimea de ieșire a sculei;

i = numărul de treceri;

Vs = viteza de tăiere;

Tb = = 1,98 [min]

l = 90 [mm];

l1 = +(0,5 ÷3) [mm] [4.tab.12.1.pag.344]

l1 = +1,4 = +1,4= 20,6+1,4=22 [mm]

l2 = (1…6)[mm] [4.pag.344.tab.12.1.]

l2 = 3 [mm]

VS = 250 [mm/min]

I = 1 [treceri]

Ta = t [4.pag.29.(4.14.)]

ta= 0,94 [min] [4.pag.335.tab.12.16.]

ta= 0,07 [min] [4.pag.360.tab.12.21.]

ta= 0,02+0,04+0,07+0,06+0,02+0,02=0,23 [min] [4.tab.12.30]

ta= 0,15 [min] [4.pag.375.tab.12.31.]

ta= 0,16/10=0,016 [min] [4.tab,12.32]

Ta = 0,94+0,07+0,23+0,15+0,016 = 1,55 [min]

Tdt = = 0,041 [min] [4.tab.12.38]

To = 3(Tb+Ta)/100 = 3(0,74+1,55)/100 = 0,068 [min] [4.tab.12.39]

Tdo = (Tb+Ta)·1,2/100 = 0,027 [min] [4.pag.383.tab.12.38]

TPî = 16,5+2,5+9 = 28 [min] [4.tab.12.11]

Tn= 0,74+1,55+0,041+0,068 ++0,027= 2,5 [min]

Total debitare = 2,5 [min]

Pentru operația de frezare plană a suprafețelor A și B

Tb = ·i [4.pag.29(4.13)]

l = lungimea piesei;

l1 = lungimea de intrare a sculei;

l2 = lungimea de ieșire a sculei;

i = numărul de treceri;

Vs = viteza de tăiere;

Tb = = 1,3 [min]

l = 90 [mm];

l1 = +(0,5 ÷3) [mm] [4.tab.12.1.pag.344]

l1 = +1,4 = +1,4= 20,6+1,4=2 [mm]

l2 = (1…6)[mm] [4.pag.344.tab.12.1.]

l2 = 3 [mm]

VS = 300 [mm/min]

I = 2 [treceri]

Ta = t [4.pag.29.(4.14.)]

ta= 0,94 [min] [4.pag.335.tab.12.16.]

ta= 0,09 [min] [4.pag.360.tab.12.21.]

ta= 0,02+0,04+0,09+0,06+0,02+0,02=0,25 [min] [5.tab.12.30]

ta= 0,17 [min] [4.pag.375.tab.12.31.]

ta= 0,18/10=0,018 [min] [4.tab,12.32]

Ta = 0,94+0,09+0,25+0,17+0,018 = 1,46 [min]

Tdt = = 0,99 [min] [4.tab.12.38]

To = 3(Tb+Ta)/100 = 3(1,8+1,46)/100 = 0,97 [min] [4.tab.12.39]

Tdo = (Tb+Ta)·1,2/100 = 0,035 [min] [4.pag.383.tab.12.38]

TPî = 16,5+2,5+9 = 28 [min] [4.tab.12.11]

Tn= 1,8+1,46+0,99+0,97 ++0,035 = 5,25 [min]

Pentru operațiile de găurire

Găurire la Φ5,8 x 2 (2 găuri)

Tb = ·1 = 0,20 [min]

Ta = 1.30 + 0,12 = 1,42 [min]

Tdt = (9,4·0,20)/100 = 0.188 [min] [4.tab.12.38]

Tdo = 1,4 (0,20+1,42)/100 = 0,226 [min]

To = 4 (0,20+1,42)/100 = 0,648 [min] [4.tab.12.39]

TPî = 28 [min] [4.tab.12.11]

Tn =0,20+1,42+0,188+0,226+0,648 = 2,60 [min]

Găurire la Φ9 x 2 (2 găuri)

Tb = ·1 = 0,20 [min]

Ta = 0,91 + 0,12 = 1,02 [min]

Tdt = (7,8·0,317)/100 = 0,024 [min] [4.tab.12.38]

Tdo = 1,4 (0,317+1,02)/100 = 0,187 [min]

To = 4 (0,317+1,02)/100 = 0,538 [min] [4.tab.12.39]

TPî = 28 [min] [4.tab.12.11]

Tn = 0,20+1,02+0,024+0,187+0,583= 2,09 [min]

Total operație găurire = 2,60+2,09+= 4,69 [min]

Alezare la Φ6H7 x2 (2 găuri)

Tb = ·1 = 0,20 [min]

Ta = 0,91 + 0,12 = 1,02 [min]

Tdt = (7,8·0,317)/100 = 0,024 [min] [4.tab.12.38]

Tdo = 1,4 (0,317+1,02)/100 = 0,187 [min]

To = 4 (0,317+1,02)/100 = 0,538 [min] [4.tab.12.39]

TPî = 28 [min] [4.tab.12.11]

Tn = 0,20+1,02+0,024+0,187+0,583= 2,09 [min]

Total operație alezare = 2,09 [min]

6.4 Determinarea costurilor de fabricație

Salarizare lunară:

Operator debitare, frezare, găurire, rectificare= 2 300 lei

Operator tratament termic = 2 500 lei

Mecanic= 2 000 lei

Inginer= 3 000 lei

Total număr angajați= 4 operatori, 1 mecanic, 1 inginer=6 angajați.

Masa piesei = 0,4 kg.

Costul materialului pentru o piesă= 0,4∙5= 2 lei/piesă.

Plata unui operator debitare, frezare, găurire, rectificare:

Salar pe lună: 2 300 lei;

2 300/21= 110 lei/zi;

110/8= 14 lei/oră

3 operatori*14= 42 lei/oră.

Plata unui operator tratament termic:

Salar pe lună: 2 500 lei;

2 500/21= 119 lei/zi;

119/8= 15 lei/oră

1 operatori*15= 15 lei/oră.

Din norma de timp:

Debitare = 2,5 min => costul = 4.3 lei

Frezare = 5,25 min => costul = 9.3 lei

Găurire = 4.69 min => costul = 8.7 lei

Alezare= 2,09 min => costul = 3.1 lei

Tratament termic = 3.25 min => costul = 5.3 lei

Plata unui mecanic:

Salar pe lună: 2 000 lei;

2 000/21= 95 lei/zi;

95/8= 12 lei/oră 1 mecanici*12= 12 lei/oră.(respectiv piesa)

Plata unui inginer:

Salar pe lună: 3 000 lei;

3 000/21= 143 lei/zi;

143/8= 18 lei/oră 1 operatori∙*18= 18 lei/oră.(respectiv piesa)

Costul unei piese este:

(5.1) [5]

C=2.5+(4.31* +1.3*+6.6*3.75* =26.11 lei

Bibliografie

Picos, C., ș.a., Normarea tehnica pentru prelucrari prin aschiere Volumul I, Bucuresti, Editura Tehnica, 1979;

Picos, C., ș.a., Normarea tehnica pentru prelucrari prin aschiere Volumul II, Bucuresti, Editura Tehnica, 1982;

Picos, C., ș.a., Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanica prin aschiere Volumul I-II, Chisinau, Editura Universitas, 1992;

Vlase, A., ș.a., Regimuri de așchiere, adaosuri de prelucrare și norme tehnice de timp. Vol. I-II., Editura Tehnică, București, 1985;

Bungau C, Ingineria sistemelor de producție, Editura Universitatii din Oradea, ISBN 973-613-867-4, 2005;

Ionuț Gabriel Ghionea. Catia V5 Aplicații în inginerie mecanică. Editura Bren, București, 2009;

Pop Mircea Teodor, CAD for Mechatronics, First Edition, Course book of Series of Advanced Mechatronics Systems, Debrecen 2012, HU ISSN 2063-2657, HU ISBN 978-963-473-514-4

Pop Mircea Teodor, CAD for Mechatronics, First Edition, First Edition, Laboratory handbook of Series of Advanced Mechatronics Systems, Debrecen 2012, HU ISSN 2063-2657, ISBN 978-963-473-515-1

www.robot-welding.com

www.tuenkers.com

Industrial Automation Company and Robotics Comau

www.automotivemanufacturingsolutions.com

http://www.inma-cadcae.ro/index.php/fea

Microsoft Office

Catia V5

Cheseli Raluca, coordonator științific dr.ing. Pop Mircea Teodor, promoția 2017 “METODOLOGIA DE ELABORARE A ANSAMBLULUI VIRTUAL UTILIZÂND ELEMENTE DE PROIECTARE ASISTATĂ (CATIA) LA GMAB CONSULTING SRL. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICAȚIE PENTRU REPERUL “PIN”. DETERMINAREA COSTURILOR DE FABRICAȚIE”

[17] Derecichei Daniel, coordonator știintific dr.ing. Pop Mircea Teodor, promoția 2019 PROIECTAREA DISPOZITIVULUI DE PREHENSIUNE PENTRU MANIPULAREA ELEMENTULUI DE CAROSERIE „REAR FLOOR” LA VALIANT TMS RO S.R.L. CALCULUL COSTURILOR DE PROIECTARE.

Anexa 1. Fișă tehnică robot