PROIECTAREA UNEI MATRIȚE DE INJECTAT SECVENȚIAL ÎN INDUSTRIA AUTO [307332]

[anonimizat] – [anonimizat]:

Conf.dr.ing. BUIDOȘ TRAIAN

Ing. EVA ILIE

Absolvent: [anonimizat]

2018

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DEPARTAMENTUL: INGINERIE INDUSTRIALA

TEMA Nr.

Lucrare de finalizare a studiilor student: [anonimizat]: MARIAN FLAVIU GEORGE

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor:

PROIECTAREA UNEI MATRIȚE DE INJECTAT SECVENȚIAL ÎN INDUSTRIA AUTO.

2). Termenul pentru predarea lucrării: 07.2018

3). Elementele inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor, [anonimizat].

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor:

1. Notiuni generale despre matrite si materiale plastice

2. Proiectarea matritei pentru reperul ales (ornament ușă spate)

-[anonimizat]

-descrierea și functionarea matritei proiectate

3. Proiectarea dispozitivului pentru gaurirea calei de ghidare

4. Proiectarea tehnologiei de executie a [anonimizat]

5. Metode de verificare si control a piesei injectate prin metoda CMM si scanare 3D.

6. Norme de sanatate si securitate in muncă

7. Concluzii

8. Bibliografie.

5). Material grafic:

[anonimizat], [anonimizat].

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării:

S.C. PLASTOR S.A , BIBLIOTECA UNIVERSITAȚII DIN ORADEA.

7). Data emiterii temei: 01.11.2017

[anonimizat],

Prof.dr.ing. BLAGA FLORIN Conf.dr.ing. BUIDOȘ TRAIAN

Absolvent: [anonimizat] ________________________________________________________ ________________________________________________________

________________________________________________________

Autorul lucrării ________________________________________________________

Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susținerii examenului de diplomă / disertație organizat de către

Facultatea __________________________________ [anonimizat]____________________ a [anonimizat],_______________________________________________________

CNP_________________________ , declar pe proprie răspundere că această lucrare a [anonimizat] o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.

Declar, [anonimizat], tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.

Oradea, Semnătura

Data_______________

[anonimizat] a matrițelor în funcție de materialul de injectat care are un anumit coeficient de contracție liniară de care se va ține cont la stabilirea dimensiunilor finale ale cuiburilor de matriță. Se va utiliza elemente tipizate atât la proiectarea cât și execuția matriței ceea ce duce la reducerea timpului de proiectare și execuție. Pentru realizarea lucrării de diplomă am utilizat experiența colegilor de la PLASTOR S.A , unde lucrez în momentul de față, literatura de specialitate în domeniu precum și surse de pe mediul online. Un aport deosebit la finalizarea lucrării l-am avut în capitolul 5 Metode de verificare și control a piesei injectate utilizând metoda CMM și scanare 3D, unde am efectuat controlul și verificarea piesei injectate utilizând mașina de măsurat în coordonate marca Mitutoyo CRYSTA-APEX S și scanerul 3D de la ATOS care se găsesc în dotarea laboratorului de măsurători 3D al PLASTOR S.A.

Lucrarea este structurată pe 6 capitole, concluzii și bibliografie. Capitolele sunt: notiuni generale despre matrite si materiale plastice, proiectarea matritei pentru reperul ales, proiectarea dispozitivului pentru gaurirea calei de ghidare, proiectarea tehnologiei de executie a reperului cala de ghidare, metode de verificare si control a piesei injectate prin metoda CMM si scanare 3D, norme de sanatate si securitate in muncă.

Pentru finalizarea acestei lucrări am utilizat experiența acumulată în cei 4 ani de facultate precum și experiența de la locul de muncă, la firma PLASTOR S.A, unde lucrez în momentul de față.

CAP.1. Noțiuni generale despre matrițe și materiale plastice

1.1 Materialele plastice

Primele materiale plastice au fost materiale naturale transformate iar în anul 1859 au

apărut pe piață fibrele vulcanizate ajungând să se dezvolte în așa fel incât au ajuns să fie clasificate în cadrul materialelor clasice, atingând un stadiu foarte avansat din punct de vedere al utilizării.

Produsele din material plastic s-au introdus in toate domeniile de activitate ale omului pe planeta având proprietăți bune anticorozive, electroizolante, greutăți specifice mici, etc. Acestea fiind foarte diversificate ca si proprietăți chimice, fizice, mecanice, etc. Produsele din material plastic se regasesc în urmatoarele domenii: industria auto, produse electrice și electrocasnice, obiecte de uz casnic, instalații sanitare, aparaturi medicale, articole sportive, etc.

Materialele plastice sunt materiale obținute pe bază de polimeri, în general sintetici, a căror prelucrare sub formă de produse finite se face la temperaturi la care aceste materiale devin plastice. La temperatură si presiune normală materialele plastice sunt relativ dure, puțin elastice și lipsite de proprietăți plastice. Ele reprezintă amestecuri in proporții determinate între polimeri și materiale auxiliare care modifică în mod avantajos caracteristicile de utilizare și prelucrare, sau aspectul polimerului.

În funcție de destinatia piesei, materialul plastic se alege ținând cont de mai multe criterii foarte importante: mediul în care se utilizează, rigiditate, transparentă, elasticitate, rezistentă la șoc, comportament la temperaturi înalte/joase, tehnologia de prelucrare (injectare, suflare, calandrare, extrudare-suflare, etc.

Tehnologiile de prelucrare a maselor plastice sunt:

injectare (cea mai utilizată tehnologie);

extrudare-suflare;

suflare;

calandrare;

extrudare.

Avantajele materialelor plastice

prin tehnologiile de prelucrare existente se pot obține piese complexe care nu necesită prelucrări ulterioare

au un cost de fabricație redus

se pot injecta mai multe tipuri de mase plastice si de culori diferite, în vederea creșterii rezistenței sau crearea unor aspecte estetice plăcute, etc

materiaele plastice au densități mici în comparație cu celelalte materiale

au proprietăti care nu se intâlnesc la alte materiale (transparență, elasticitate, rezistentă la coroziune, etc)

se pot obține diferite culori, prin amestecul polimerului cu pigmenți de culoare, înaintea injectării, fără a mai fi nevoie să se vopsească ulterior

deșeurile și rebuturile se pot reintegra in proces prin măcinare si amestec cu material nou (în proportii de 20-30 %)

Dezavantajele materialelor plastice

au proprietăti de rezistență mecanică scăzută, în comparație cu materialele tradiționale, deci nu pot fi supuse la solicitări mari

nu se pot utiliza la temperaturi ridicate

nu sunt biodegradabile, aceasta fiind una dintre marile probleme, soluția fiind realizarea plasticelor fotodegradabile si hidrodegradabile

materialele plastice pot degaja gaze toxice in timpul arderii lor, acestea aprinzându-se foarte ușor la fel ca hartia, lemnul, etc.

îmbătrânesc relativ repede la variații mari și frecvente de temperatură

1.2 Materiale utilizate la construcția matrițelor

Matrițele de injectat materiale termoplastice pot fi confecționate din mai multe tipuri de materiale, cele mai de utilizate sunt: oțelurile, aliajele neferoase și materialele nemetalice. La serii de fabricație mari, de la 5000 până la câteva milioane de bucăți, se utilizează în general oțelul.

Oțelurile

Oțelurile pentru construcția matrițelor de injectat trebuie să îndeplinească, din punct de vedere al fabricației, următoarele condiții: prelucrabilitate bună, calitate bună a suprafeței, tratamente termice simple, deformații cât mai reduse, posibilități de deformare la rece (în cazuri speciale). Oțelurile folosite la fabricarea matrițelor pot fi împărțite în următoarele grupe:

oțeluri de uz general;

oțeluri de cementare;

oțeluri de nitrurare;

oțeluri pentru călire;

oțeluri de îmbunătățire;

oțeluri anticorozive.

Oțelurile de uz general

Ele pot fi utilizate în condiții bune pentru confecționarea diferitelor plăci ale matrițelor care nu vin în contact cu materialul plastic, cum ar fi: placa de prindere, placa intermediară, placa distanțieră. Pentru a asigura rezistența necesară la solicitarea prin compresiune de regulă se utilizează marca de oțel OL 6O, pentru matrițele mai mici, cu solicitări mai reduse, pot fi utilizate și mărcile OL 42 și OL 5O, aceste oțeluri se mai pot fi utilizate pentru confecționa unor piese ca: șuruburi de fixare, suporți, prelungitoare, dopuri filetate etc.

Oțeluri de cementare

Aceste oțeluri au conținut redus de carbon (0,07…0,18%). Prin carburarea suprafeței exterioare, conținutul de carbon crește la 0,8…0,9%, adâncimea stratului carburat fiind cuprinsă între 0,5…1,2 mm. După călire stratul exterior devine foarte dur (58…62 HRC), având rezistența mare la uzură, păstrându-și în același timp tenacitatea miezului.

Datorită faptului că matrițele de injectat lucrează în condiții grele de exploatare vor fi alese acele oțeluri de cementare care pe lângă o suprafață dură și rezistență la uzură în urma călirii, asigură deformabilitate minimă și o rezistență corespunzătoare a miezului chiar și pentru matrițe de dimensiuni mari. In această categorie se utilizează, atât oțelurile carbon de calitate pentru cementare ,cât și otelurile aliate pentru cementare. Pentru confecționarea coloanelor de ghidare, a bucșelor de ghidare etc, se recomandă oțelul carbon de calitate OLC 15.

Pentru cuiburile matriței, poansoane si alte piese ale matriței supuse la solicitări mari se recomandă oțeluri aliate pentru cementare.

Pentru aceasta se execută un tratament termic de îmbunătățire, a structurii miezului, respectiv o dublă călire. Oțelurile recomandate pentru acest lucru sunt: 18MCr10, 15CrNi15, 21MoMnCr12, 20MoNi35,18MoCrNi13; 13CrNi30, Toleranțele mici indicate pentru reperele injectate impun în unele cazuri oțeluri care în urma tratamentului termic au o deformare minimă, cum ar fi: 21MoCr12, 28TiMoCr12,16CrNiW10, Aceste oțeluri mai pot fi supuse tratamentelor termice simple după cementare și sunt indicate pentru piese greu solicitate.

Oțeluri de îmbunătățire

Oțelurile de îmbunătățire recomandate pot fi oțelurile carbon de calitate: OLC45, OLC55, OLC60.

Oțelurile aliate pentru îmbunătățire pot fi: 41MoCr1A, 50VCr11, etc. Oțelurile 41MoCr11 se utilizează pentru piesele puternic solicitate cu secțiune mare. Prin călire și revenire se obțin 50..52 HRC. Oțelul 50VCr11 se recomandă pentru secțiuni medii sub 50 mm. După îmbunătățire se obțin 55…60 HRC.

Metale și aliaje neferoase

Când se impun unele condiții deosebite legate de coroziune și conductibilitate termică se folosesc metale și aliaje neferoase.

Cuprul și aliajele cuprului Se recomandă pentru construcția de duze punctiforme, atât la matrițele de injectat cu antecameră, cât și la matrițele cu canale încălzite, se mai folosește la executarea unor pastile greu de realizat din oțel și care nu pot fi răcite în bune condiții, se prelucrează ușor. Alama se folosește, de asemenea, la confecționarea miezurilor pentru răcirea intensă a poansoanelor.

Bronzurile sunt aliaje ale cuprului cu staniul. Ele se caracterizează printr-o bună rezistență la coroziune în aer și apă, o rezistentă ridicată la uzură și durificare importantă prin deformare la rece. Bronzurile cu beriliu se folosesc la confecționarea torpedourilor, duzelor deschise pentru matrițe cu canale încălzite și la confecționarea poansoanelor răcite special.

Aluminiul și aliaje de aluminiu. In construcția matrițelor de injectat se folosesc aliaje ale aluminiului cu zinc, cupru, magneziu și crom, elemente care îmbunătățesc considerabil calitățile de rezistență la tracțiune și duritate.

Aliaje de aluminiu se utilizează din ce în ce mai mult la confecționarea cuiburilor pentru matrițe, precum și la execuția unor plăci de aruncare expuse la accidente prin închiderea bacurilor.

Unele aliaje speciale ale aluminiului cu rezistență ridicată se folosesc și la execuția matrițe cu cuiburi foarte complicate.

Cel mai recomandat aliaj de aluminiu pentru matrițe de injectat este AlZriMgCu0,5.

Aliaje antifricțiune. Aliajele antifricțiune au un punct de topire relativ scăzut (220…300°C) și ca atare pot fi ușor turnate. Două grupe de aliaje antifricțiune sunt mai răspândite: aliaje antifricțiune pe bază de Sn (80…90% Sn) si aliaje antifricțiune pe bază de Pb (75…80% Pb)., Ele se folosesc în cazul unor poansoane rotitoare de mari dimensiuni.

Tabelul 1.1 Oteluri recomandate pentru constructia elementelor matritelor.

1.3 Tehnologia de injectare a materialelor plastice

Injectarea este un proces ciclic,fiecare ciclu fiind format din mai multe operații, pentru obținerea unei piese injectate sunt necesare urmatoarele operații:

alimentarea materialului;

încălzirea și topirea materialului;

închiderea matriței;

introducerea materialului sub presiune în matriță;

solidificarea și răcirea materialului;

deschiderea matriței;

eliminarea piesei din matriță.

Tehnologia de injectare este ce mai raspândită pe plan mondial, peste 60% din piesele din material plastic fiind obținute prin acestă tehnologie. În funcție de gabaritul piesei timpul unui ciclu de injectare poate fi de la căteva secunde (15-20) la câteva minute (4-5), se pot obține piese cu forme foarte complexe,cu aspectul suprafețelor diferit, fără prelucrări ulterioare.

Principiul injectării

Figura 1.3.1

În figura de mai sus este prezentat schematic principiul injectării:

figura 1.3.1 a este injectarea materialului topit in matriță;

figura 1.3.1 b este solidificarea si răcirea piesei;

figura 1.2.1 c este aruncarea piesei din matrită;

Elementele componente:

1-platoul mobil;

2-matriță;

3-platou fix;

4-duza mașinii;

5-cilindru de plastefiere;

6-corp de incălzire;

7-melc;

8-pâlnie de alimentare;

9-servomotor;

10-cilindru hidraulic.

Datorită formelor foarte diversificate ale pieselor injectate, a seriilor de fabricație largi și a sistemelor constructive dezvoltate pentru injectare , clasificarea matrițelor se face după mai multe criterii.

1. După numărul de cuiburi :

– matrițe cu un singur cuib;

– matrițe cu două cuiburi;

– matrițe cu mai multe cuiburi (3,4,5 … etc.).

2. După sistemul de injectare :

– cu injectare directă prin culee;

– cu injectare punctiformă;

– cu injectare cu canale de distribuție;

– cu injectare peliculară sau film;

– cu injectare tip umbrelă;

– cu injectare inelară;

– cu injectare cu canal tunel;

– cu injectare cu canale izolate;

– cu injectare cu canale încălzite.

3. După modalitatea de acționare a sistemului de aruncare :

– cu aruncare mecanică;

– cu aruncare pneumatică;

– cu aruncare hidraulică.

4. După numărul planelor de separație, matrițele se clasifică astfel:

– cu un singur plan de separație;

– cu două plane de separație;

– cu mai multe plane de separație.

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

– simple;

– cu bacuri;

– cu deșurubare;

– cu mai multe planuri de separație.

Matrițele se mai pot clasifica și după alte criterii care prezintă o importanță mai mică cum ar fi (tipul de aruncătoare, sistemul de temperare, forma piesei injectate).

CAP.2. Proiectarea matriței pentru reperul ales

2.1 Alegerea materialului plastic

Pentru alegerea materialului plastic trebuie sa țina seama de mai mulți factori care pot influența comportarea și funcționarea piesei, astfel în proiectarea unei piese injectate trebuie sa se țina seama de mai mulți factori:

durata de viață a piesei injectate;

configurația piesei injectate;

calitațile optice și de suprafața impuse piesei;

solicitările termice;

solicitările mecanice;

solicitări de natura electrică;

solicitări de natura chimică;

costul materialului plastic;

Pentru această piesă s-a ales <TPO>termo-plastic olefine in compoziție cu polipropilenă PP , ”ethylene propylene diene monomer rubber” <(PP+EPDM)-M22>, mineral talc 22% (M22) această compoziție îmbunătațind proprietățile materialului de bază și folosindu-se într-o mare măsură în industria auto.

Datorită acestei compoziții ale PP cu TPO se vor imbunătății următoarele aspecte ale materialului:

Proprietăți mecanice:

crește modulul de elasticitate;

rezistență ridicată la îndoiri repetate;

crește rezistența la încovoiere;

crește rezistența la șoc;

înaltă rezistența la rupere și rigiditate superioară poliamidelor tradiționale

crește duritatea;

rezistența la fluaj se diminuează;

odată cu lungimea fibrelor crește și rigidizarea.

Proprietăți termice:

se reduce coeficientul de dilatare termică depinzând în mare măsură de proporțtia fibrei de sticlă;

se reduce căldura specifică.

Comportare bună la temperatură

Proprietăți chimice:

absorția de umiditate foarte scăzute (0,12-0,17 %) și se face foarte lent;

crește rezistența fața de o mulțime de agenți chimici industriali,uleiuri,solvenți;

rezistență sporită în mediu climatic.

La injectare temperatura cilidrului care va injecta trebuie să fie cuprinsă între 175-260o C iar matrița se recomandă să fie la 20-50o C acest lucru uzând puternic cilindrul, șnecul si duza mașinii de injectat, din acest motiv pentru injectarea acestor materiale se utilizează unități de injectare construite din materiale rezistente la uzură;

În denumirile comerciale îl mai întâlnim și ca KELTAN TP (DSM), HIFAX (BASELL).

2.2 Caracteristicile materialului plastic utilizat pentru injectare

densitate: 1,06 g/cm3

vâscozitate ml/g

culoare negru

absorția de apa 0,12-0,17 %

timp de uscare 2 ore la 80o C

conținut de mineral 21-23%

Proprietăți termice:

temperatura de topire 230 oC

rata volumică de topire 31 cm3/10 min

temperatura topiturii la injectare 220-260 oC

temperatura matriței de injectat 30-60 oC

valoarea contracției – longitudinal 0,3%

– transversal 0,5%

temperatura de folosire maximă 90-130 oC

temperatura de folosire minimă -71-81 oC

Proprietăți mecanice:

rezistență la încovoiere 200 MPA

rezistență la compresiune 19 MPA

alungire 500 %

Date tehnice utilizate la injectare:

temperatura de topire 250 oC

rata volumică de topire 40 cm3/10 min

temperatura topiturii la injectare 240-270 oC

temperatura matriței de injectat 30-60 oC

valoarea contracției 0,5%

indicele de curgere 29-33 g/10 min

Pentru că materialul utilizat la injectare are proprietatea de a absorbi într-o oarecare măsura apa, proprietate care este dăunătoare procesului, pentru evitarea aparitiei defectelor la piese materialul se usucă inainte de introducerea in cilindrul mașinii cu ajutorul unor uscătoare.

absorția de apa 0,12-0,18 %

timp de uscare 3 ore la 90o C.

In tab. 2.1 sunt date temperaturile si timpii de uscare pentru cateva materiale. Trebuie precizat ca valorile sunt orientative, ele depinzand direct de constructia uscatoarelor si fiind determinate de debitul de aer uscat (m³/H) si de calitatea acestuia care depinde la randul sau de constructia deumidificatorului.

Tabel.2.1

2.3. Criterii de proiectare a formei si dimensiunilor piesei

Forma și caracteristicile finale ale piesei trebuie să fie în strânsă legatură cu natura materialului folosit, caracteristicile matriței, de asemenea dimensiunile, geometria si masa piesei sunt determinate de condițiile de utilizare.

Pentru o calitate bună a pieselor injectate si execuție usoară se impun cateva reguli de proiectare a produsului:

dimensiunile și masa piesei să fie cât mai mici;

forma piesei să fie cât mai simplă;

să se evite proeminențele și muchiile ascuțite;

să se țină cont de contracția piesei;

să se evite variația mare a grosimilor de perete, deoarece se vor produce contracții mari care vor deforma piesa.

2.4 Analiza formei și dimensiunilor piesei

Figura 2.4.1 Dimensiunile piesei

Figura 2.4.2 Forma piesei

Desenul de executie al matritei este prezentat in format A4 si va fi atasat lucrării in anexe.

2.5 Proiectarea sistemului de injectare

În cazul nostru, piesa injectată este o piesă de aspect din industria auto care urmează să fie vopsită de aceea suprafața exterioară vizibilă trebuie să fie fără defecte de injectare cum ar fi: linii de sudură, retasuri (contracții de arsuri) în zonele de ultimă umplere, deformații post-contracție. Pentru eliminarea liniilor de sudură a fost necesară folosirea unui sistem de injectare care să prevină apariția acestora.

Alegerea tipului de injectare, a numărului de puncte de injectare, a pozițiilor punctelor de injectare, a mărimii digurilor de injectare a fost necesară efectuarea analizei umplerii cu softul de simulare a injectării mold-flow.

În urma analizei mold-flow s-a rezultat că este nevoie de injectare în 3 puncte a piesei iar pentru eliminarea liniilor de sudură s-a ales injectarea secvențială.

Injectarea secvențială inseamnă defapt ca materialul plastic topit intră în piesă prin cele 3 diguri în momente diferite ale fazei de injectare. Ordinea acționării valvelor care deschid cele 3 duze ale sistemului cald a rezultat în urma analizei mold-flow iar închiderea valvelor se face in funcție de timpul de injectare. Ordinea acestora se poate vedea in figura 2.5.1 : se va deschide duza 1 respectiv 2 și 3 simultan.

Figura 2.5.1 Ordinea actionarii valvelor

La proiectarea matriței se va lua în considerare coeficientul de contracție și se va proiecta cavitatea matrița mai mare decât piesa cu valoarea dată de coeficientul de contracție, în cazul nostru 0.5%. Factorul de scalare al modelului 3D este în acest caz 1.005.

Pentru ca urmele punctelor de injectare să nu fie vizibile pe suprafața de aspect a piesei a fost aleasă injectarea cu canal tunel curbat. Acesta este prezentat în figura 2.5.2.

Figura 2.5.1 Canal tunel curbat

Planul de separație se alege în așa fel încât să permită o scoatere cât mai ușoară a piesei din matriță.

Tabel.2.2 Fișa tehnică a mașinii

2.5.1 Sistemul de temperare

Temperarea corespunzătoare a matrițelor de injectat trebuie asigurată în toate cazurile, pentru obținerea unor piese injectate cu contracții minime, evitatrea apariției tensiunilor interne și pentru scurtarea duratei ciclului de injectare. Răcirea pieselor injectate se realizează prin temperarea matriței de injectat cu ajutorul unui sistem de canale de răcire folosind diferite lichide de racire (apa, antigel, ulei, etc)

La proiectarea sistemelor de răcire a matrițelor se impune respectarea următoarelor reguli:

Secțiunea canalelor de circulație a mediului de răcire trebuie să fie proporțională cu grosimea pereților piesei injectate;

Canalele de circulație trebuie plasate cât mai aproape de piesă;

În cazul pieselor cu grosimea pereților constantă, canalele de circulație trebuie amplasate la distanțe egale față de suprafețele piesei injectate, iar în cazul pieselor cu grosimea de perete variabilă. Distanța dintre canalele de circulație trebuie stabilită în așa fel încât să realizeze o temperatură uniformă pe toate suprafețele active ale matriței;

Sistemul cald e proiectat pe baza datelor furnizate de proiectant de către furnizor.

2.5.2 Sistemul de aruncare a piesei

După răcire, respectiv solidificarea piesei injectate, aceasta trebuie eliminată din matriță, o dată cu deschiderea acesteia. Faza de scoatere, respectiv de aruncare a piesei din matrița de injectat, face parte din ciclul de injectat. Modul de rezolvare constructivă, precum și durata în timp a acestei operații au o mare influență asupra calității procesului de injectare.

Separarea rețelei de injectare de pisă se face automat în momentul atuncării piesei și rețelei.Preluarea piesei se face de către un robot cartezian cu ventuze.

În faza de aruncare, care începe după încheierea timpului de răcire , tija de aruncare a mașinii de injectat acționează pachetul de aruncare al matriței prin intermediul bucșei de aruncare. Piesa injectată este aruncată prin intermediul aruncătoarelor cilindrice și a calelor, care eliberează subtăierile piesei. Revenirea pachetului de aruncare se face la închiderea matriței prin intermediul tijelor readucătoare.

Calele se folosesc datorită zonelor de subtăiere, care nu permit aruncarea piesei de pe partea mobilă.â a matriței.

2.5.3 Sistemul de centrare conducere

Pentru funcționarea corectă a matriței de injectat aceasta trebuie sa fie foarte bine centrată si fixata pe platourile mașinii de injectat, poziționarea semimatrițelor pe platourile mașinii se face prin intermediul inelelor de centrare de pe semimatrițe care se asamblează in găurile de centrare din platourile mașinii, iar după aceea se fixează magnetic cu platourile magnetice ale mașinii.

În timpul ciclului de injectat conducerea si centarea semimatrițelor se face prin intermediul coloanelor si bucșelor de ghidare, acestora li se face periodic o ungere pentru a avea o uzură mai mică in timp.

Pachetul de aruncare este ghidat prin coloanele de ghidare și bucșele de ghidare cu bile pentru a evita împănarea aruncătoarelor.

Figura 2.5.2 matrița – parte mobilă

Figura 2.5.3 matrița – parte fixă

Figura 2.5.4 matrita – ansamblu vedere isometrica

CAP.3. Proiectarea unui dispozitiv pentru gaurirea in plan inclinat a calei de ghidare

În acest capitol se va proiecta un dispozitiv de fixare a piesei din componența matriței proiectate – placă de ghidare pentru operația de gaurire la ø20H7 în plan înclinat de 7°.

Date constructive despre găurire:

-adancimea gaurii este de 20 mm;

-inclinatia planului 7°;

-diametru ø20 mm.

Condiții impuse:

Fixarea rapidă a semifabricatului

Acționare mecanică (pneumatic, hidraulic, etc.)

Figura 3.1.placă de ghidare

Semifabricat, formă (caracteristici mecanice, compoziție chimică) material utilizat, dimensiuni

Semifabricatul ales pentru obtinerea acestei piese de forma dreptunghiulara este o tabla neagra OLC45 de dimensiuni: 25x500x1000mm pe care o achizitionam de pe ypc.ro.

Placa are dimensiunea de 25x500x100mm, dar furnizorul poate debita si livra la cerintele clientului, respectiv 25x45x70mm.

Parametrii tehnologici pentru prelucrarea prin deformare plastică a aliajelor speciale de aluminiu se stabilesc în funcție de natura aliajului, de destinația produsului si de procedeul de deformare. Aluminiul si aliajele sale se pot prelucra plastic prin mai multe procedee de deformare plastică:

– laminare pentru obținerea de table, benzi, folii si țevi;

– forjare si matrițare pentru obținerea de piese;

– extrudare pentru obținerea de bare, profiluri si țevi;

– tragere pentru obținerea de bare cu forme simple a secțiunii transversale (rotund pătrat, lat, hexagonal) sau țevi cu secțiune în general rotundă;

– trefilare pentru obținerea de sârme.

Fluxul tehnologic pentru laminarea la cald a aliajelor de OLC45:

Tabelul 3.1 Caracteristici material

3.2. Stadiul de prelucrare a semifabricatului până la operația pentru care se proiectează dispozitivul – schiță cu cotele și abaterile corespunzătoare.

Stadiul de prelucrare a semifabricatului pana la operatia pentru care se proiecteaza dispozitivul este urmatorul:

3.2.1. Debitare

Masina unealta: Masina de debitat cu plasma

Scula: cap de debitat

3.2.2. Frezare plana superioara

Masina unealta: Fus

Scula:freza cilindro-frontala

Dispozitiv: menghina

Verificator:subler

3.2.3.Frezare plana inferioara

Masina unealta: FUS

Scula: freza cilindro-frontala

Dispozitiv: menghina

Verificator: subler

3.2.4.Frezare contur

Scule :freza cilindro frontala

Dispozitiv :menghina

Verificator :subler

3.2.5. Gaurire (2x ø8mm)

3.2.5.1 Centruire

Masina unealta: FUS

Scula: centruitor

Dispozitiv: menghina

3.2.5.2 Gaurire ø7.8mm

Masina unealta: FUS

Scula: Burghiu ø7.8 mm

Dispozitiv: menghina

Verificare: Subler

3.2.5.3 Alezare ø 8mm

Masina unealta: FUS

Scula: Alezor 8 mm

Dispozitiv: menghina

Verificare: pini ,calibre

3.2.6. Gaurire (2x ø9mm)

3.2.6.1 Centruire

Masina unealta: FUS

Scula: centruitor

Dispozitiv: menghina

3.2.6.2 Gaurire ø 9mm

Masina unealta: FUS

Scula: Burghiu ø 9 mm

Dispozitiv: menghina

Verificare: Subler

3.2.7. Adancire pe ø 15 la 9mm

Masina unealta: FUS

Scula: Adancitor

Dispozitiv: menghina

Verificare: Subler

3.2.8. Gaurire ( ø20mm H7)

3.2.8.1 Centruire

Scula: centruitor

Dispozitiv: Dispozitiv indexabil

3.2.8.2 Gaurire ø19.8mm

Masina unealta: FUS

Scula: Burghiu ø19.8 mm

Dispozitiv: Dispozitiv indexabil

Verificare: Subler

3.2.8.3 Alezare ø 20mm H7

Masina unealta: FUS

Scula: Alezor 20 mm

Dispozitiv: Dispozitiv indexabil

Verificare: se va verifica pe CMM

3.3 Fazele operatiei

Operatia de gaurire inclinata la 7° constă in urmatoarele faze:

-alegerea si fixarea burghiului in portscula masinii-unelte

-fixarea dispozitivului indexabil pe masina-unealta

-stabilire punct de pornire, se masoara la inceputul operatiei de gaurire (20 mm din coltul dreapta jos respectiv 35.5 mm din coltul stanga jos)

-fixarea si orientarea semifabricatului in dispozitiv la 7°

-gaurirea:

-centruirea

-gaurirea la ø19.8 mm

-alezarea la ø20 H7

3.4 Caracteristici principale ale M.U. utilizate, scule, verificatoare, regimuri de așchiere

Pentru executia piesei sunt necesare mai multe operatii: frezari, gauriri, alezari, teșire. Operatiile de gaurire se vor executa pe o masina-unealta Masina de frezat-găurit pentru multiple operații.

Aceasta masina-unealta are urmatoarele caracteristici:

MILLING MACHINES  FOR MULTIPLE OPERATIONS

Tabel 3.1 Parametri tehnici mașină unealtă

3.4 Schița operației pentru care se proiecteaza dispozitivul, cuprinzând toate cotele, abaterile si condițiile tehnice impuse

Cotele libere pentru semifabricat Stas : STAS 2300-75

3.5 Stabilirea cotelor de realizare la prelucrare, a sistemului bazelor de cotare pentru suprafetele de prelucrat si stabilirea sistemului bazelor de orientare

Pentru simplificarea calculelor de proiectare,valoarea erorilor admisibile de instalare poate fi aproximativ,cu suficienta precizie dupa relatia

tg α= Ɛl α/Tr

b`=2+r2

Ɛα=arctg Tr/b`

Ɛl α=Tr tgα

Ɛa α=Tr/tgα

ƐT=

3.6 Proiectarea ansamblului

În imaginie de mai jos voi prezenta ansamblul: dispozitiv indexabil explodat realizat în 3D precum și vederi isometrice ale acestuia urmând ca apoi să prezint elementele componente ale acestuia. Desenul 2D de ansamblu al dispozitivului va fi prezentat in anexe.

Masa mașinii-unelte

Material : Fontă gri stabilizat GJL250

http://www.norelemservices.com/pdf/en/01040.pdf [7]

Piese 3D:

Suport dispozitiv si masa mobila:

Material : C45

Platou mobil

Material : OLC45

Distantier tip saiba

Material OL45

Suport intarire (2x)

Material :OLC45

Placa intermediara

Material: OLC45

Suport clamp (2x)

Material: OLC45

Bride(4x)

Material: OLC45

Piese standardizate:Suruburi de fixare,suruburi de strangere,suruburi de reglaj,stifturi

Surub cu cap hexagonal M4x13 (8buc)

Surub cu cap hexagonal M8x13 (4buc)

Surub cu cap hexagonal M10x35(4buc)

Surub cu cap hexagonal M12x55(3buc)

Stift ø8×35 (1buc)

Stift tesit ø8×35 (1buc)

Stift filetat ø8×28 (2buc)

3.7 Stabilirea schemei de acționare.

Se monteaza un suport ,,L” pe masa indexabila de care se fixeaza un cilindru pneumatic. Schema va fi prezentata in desenul de ansamblu atasat

Schema cinematica de actionare

Fs>Fz ;

Mecanizarea dispozitivului se va face cu un clamp pneumatic avand unghiul de deschidere h=70°cu de la Norelem si este prezentat in Figura 3.7.1

Figura 3.7.1 Clamp pneumatic orizontal

Specificatii clamp:

Elementele de actionare care actioneaza asupra semifabricatului sunt: capul in forma conica si bratul clampului care este actionat pneumatic. Aceste elemente de actionare exercita niste forte asupra semifabricatului si anume:

-clampul cu o forta de strangere Fs

-semifabricatul cu o forta de reactiune FR

Cursa=60 mm

Presiunea=6 bar

Diametrul pistonului=32 mm (D)

Diametrul tijei=10 mm(d)

Coeficientul de sarcina

Calculul fortei de strangere (Fs)

l1=5 mm

l2=50 mm

Fs= FSmin

μ – coeficient de frecare

Fsμ > μFz

3.8 Descrierea,functionarea,intretinerea si reparatii.Numarul de dimensiuni a ansamblului si calculul acestora.

Dispozitivul este format dintr-un suport fix de orientare si fixare si un suport fix pe care se va pozitiona si va culisa platoul mobil . Suportul este intarit cu ajutorul suportilor de forma triunghiulara . Pe platoul mobil se prinde cu ajutorul bridelor fixate in canalul T , o placa intermediara pe care se aseaza semifabricatul in vederea prelucrari sale la 7 grade.Pentru a nu permite miscarea si o precizie cat mai buna in placa intermediara se va fixa 2 stifturi in care va fi introdusa piesa avand cele 2 gauri de stift ø8 realizate anterior. Se va fixa pe suportii speciali realizati , clampurile pneumatice in vederea antismulgerii semifabricatului la retragerea burghiului..Orientarea la un anumit unghi se face prin rotirea platoului mobil si blocarea acestuia la unghiul convenit cu ajutorul suruburilor M12x55. (0,7,30,45 grade). Prinderea intregului dispozitiv se face cu suruburi ,,T” in canalel ,,T” ale mesei masini sau bride.

Actionarea pneumatica se face de la distanta printru distribuitor cu dublu sens actionat de presiunea unui compresor de aer,

Intretinerea dispozitivului se face odata la 3 luni prin:verificarea suruburilor,curatarea suportilor de asezare,lubrefierea ghidajului platoului mobil ,verificarea din punct de vedere a planeitati si a indexari.

Mentenanta este necesara dupa 50000 buc

Desenul de ansamblu al dispozitivului va fi anexat la sfârșitul lucrării .

Pentru aceste așa-zise „cote libere” poate fi vorba de STAS 2300-75 caz în care abaterile limită sunt date în Tabelul 3.7.1, de STAS 2300-88, caz în care se va folosi Tabelul 3.7.2, sau de SR EN 22768-1 pentru care abaterile limită sunt date în Tabelul 3.7.3

Tabelul 3.7.1

Tabelul 3.7.2

Tabelul 3.7.3

CAP.4. Tehnologia de execuție a reperului placă de ghidare

Figura 4.1 Desen de execuție placă de ghidare

4.1 Alegerea semifabricatului

Conform desenului de execuție piesa care rezultă in urma prelucrărilor este una de tip prismatic, materialul acesteia este OLC45/C45.(1.0503)

4.2 Stabilirea itinerarului tehnologic

Itinerariul tehnologic cuprinde ordinea operațiilor care se execută asupra semifabricatului în timpul prelucrării.

Debitare

Frezare pe contur

Frezare plana

Centruire

Găurire ø9 mm

Adâncire

Găurire ø7.8 mm

Alezare ø8mm H7

Centruire la 7°.

Găurire ø9 mm la 7°.

Găurire ø19.8 mm la 7°.

Alezare ø20mmH7 la 7°.

Teșire

Control final

4.3 Calculul adaosurilor de prelucrare si a dimensiunilor intermediare

1.Debitare

Materialul se debitează la 25x45x70mm.

2. Frezare contur

Pentru realizarea cotei 40 mm se vor lăsa urmatoarele adaosuri de prelucrare:

adaos pentru frezare de finisare afin=0,5 mm;

adaos pt degrosare 45-(1+1)=43 mm;

0,5 mm la finisare la o trecere , se va face 6 treceri

3. Frezare plană

Pentru realizarea cotei 20 cu planeitate de 0.1 mm se vor lăsa urmatoarele adaosuri de prelucrare:

adaos pentru frezare de finisare afin=0,25 mm;

adaos pt degrosare 25-(0,5+0,5+0,5+0,5)=23 mm;

0,25mm la finisare la o trecere se vor face 12 treceri

4.Centruire

5. Găurire ø9mm

Pentru realizarea acesteia se va face o gaură ϕ9 mm cu burghiul după centruire.

6.Adâncire

Se va realiza cu un adâncitor de ø15 mm pe o adâncime de 9 mm

7. Găurire ø7.8 mm

8.Alezare ø8mm H7

Alezare gaură cilindrica ϕ8 H7

Pentru realizarea acesteia se va face o gaură ϕ7,8 mm cu burghiul iar apoi se va aleza cu un alezor cilindric la cota finală

9.Centruire la 7°.

10.Găurire ø9 mm la 7°.

Această gaură este efectuată pentru a conduce gaura următoare de ø19,8mm în plan înclinat.

11.Găurire ø19.8 mm la 7°.

12.Alezare ø20mmH7 la 7°.

Alezare gaură cilindrica ϕ20 H7

Pentru realizarea acesteia se va face o gaură ϕ19,8 mm cu burghiul iar apoi se va aleza cu un alezor cilindric la cota finală.

13.Teșire

Se va face cu un teșitor la 45°.

14.Control final

Se vor folosi intrumente de control și măsurat: șubler, pini, calibre, micrometre.

4.4 Calculul regimurilor de așchiere

4.4.1. Operația de frezare contur ( putere motor : 4 [kW])

Gama turatii 40,90,180,360,400,470,540,620,720,850,1000,1200,1440,1660,2000..8000[rpm]

Regimul de așchiere la degroșare – Freza deget HSS STAS 1680 DIN 327 ϕ10×63 (z=2)

sd=0,30[mm/dinte] – avansul pe dinte

ud=2[mm] – adâncimea de așchiere

i=2 – numărul de treceri

B=5[mm] – lățimea de frezare

D=10 [mm] – diametrul frezei

Regimul de așchiere la finisare – Freza deget HSS STAS 1680 DIN 327 ϕ10×63 (z=2)

sd=0,05[mm/dinte] – avansul pe dinte

ud=0,5[mm] – adâncimea de așchiere

i=1 – numărul de treceri

B=5[mm] – lățimea de frezare

D=10 [mm] – diametrul frezei

n[rot/min] – turația arborelui principal

Ft[daN] – forța de așchiere

Vthas[mm/min] – viteza tehnologică de așchiere

Vas[mm/min] – viteza de așchiere

Z=2 – numărul de dinți

CF=60, LF=1, xF=0,85, yF=0,72, qF=0,85 – coeficienți și exponenți ai forțelor de așchiere

CV =55, LV=0,1, xV=0,3, yV=0,2, nV=0,1, qV=0,45, m=0,39 – constante și exponenți pentru viteza de așchiere

Tm=60[min] – durabilitatea frezei

4.4.2 Operația de frezare plană – putere motor : 4 [kW]

Gama turatii 40,90,180,360,400,470,540,620,720,850,1000,1200,1440,1660,2000..8000[rpm]

Regimul de așchiere la degroșare – Freza cilindrico-frontală DIN 1880 HSS Co ϕ50×36 (Z=6)

sd=0,3[mm/dinte] – avansul pe dinte

ud=2[mm] – adâncimea de așchiere

i=1 – numărul de treceri

B=40[mm] – lățimea de frezare

D=50 [mm] – diametrul frezei

Regimul de așchiere la finisare- Freza cilindrico-frontala DIN 1880 HSS Co ϕ50×36 (Z=8)

sd=0,08[mm/rot] – avansul

ud=0,5[mm] – adâncimea de așchiere

i=1 – numărul de treceri

B=35[mm] – lățimea de frezare

D=50 [mm] – diametrul frezei

n[rot/min] – turația arborelui principal

Ft[daN] – forța de așchiere

Vthas[mm/min] – viteza tehnologică de așchiere

Vas[mm/min] – viteza de așchiere

Z=8– numărul de dinți

CF=60, LF=1, xF=0,85, yF=0,72, qF=0,85 – coeficienți și exponenți ai forțelor de așchiere

CV =55, LV=0,1, xV=0,3, yV=0,2, nV=0,1, qV=0,45, m=0,39 – constante și exponenți pentru viteza de așchiere

Tm=120[min] – durabilitatea frezei

4.4.3 Operația de găurire – burghiu cu coadă conică ø9mm – putere motor : 2,2 [kW]

– gama de turații : 50, 80,160,320,640,800,1200,1280,1400, 1600,1850 ,2000 [rpm]

– CF=2,60, xF=0,70, yF=1, nF=0,75, HB=45 – coeficienți și exponenți ai forței axiale

– CM=1, xM=0,8, yM=2, nM=0,7 – coeficienți și exponenți ai momentului de torsiune

– CV=10,5, zV=0,25, yV=0,4, m=0,125 – coeficienți și exponenți funcție de tipul materialului

– t=12 [min]

– Kvp=1 – coeficient de corecție a vitezei

-u=D/2=4,5 [mm] – adâncimea de așchiere

– s=0,3 – avansul[mm/rot]

– F – forța de așchiere

– M – moment de torsiune

– D=9 – diametrul burghiului

– HB=253, duritate Brinell OLC45

– Pe-puterea efectivă la burghiere

– nas- turația de așchiere a burghiului

– vthas – viteza tehnologică de așchiere

4.4.4 Operația de găurire – burghiu cu coadă conică ø19,8mm – putere motor : 2,2 [kW]

– gama de turații : 50, 80,160,320,640,800,1200,1280,1400, 1600,1850 ,2000 [rpm]

– CF=2,60, xF=0,70, yF=1, nF=0,75, HB=45 – coeficienți și exponenți ai forței axiale

– CM=1, xM=0,8, yM=2, nM=0,7 – coeficienți și exponenți ai momentului de torsiune

– CV=10,5, zV=0,25, yV=0,4, m=0,125 – coeficienți și exponenți funcție de tipul materialului

– t=12 [min]

– Kvp=1 – coeficient de corecție a vitezei

-u=D/2=4,5 [mm] – adâncimea de așchiere

– s=0,3 – avansul[mm/rot]

– F – forța de așchiere

– M – moment de torsiune

– D=9 – diametrul burghiului

– HB=253, duritate Brinell OLC45

– Pe-puterea efectivă la burghiere

– nas- turația de așchiere a burghiului

– vthas – viteza tehnologică de așchiere

4.5 Prezentarea tehnologiei de prelucrare asistată de calculator CAD-CAM

Se va prezinta realizarea programului CAM a reperului placă de ghidare din desenul de execuție .

Tehnologia de fabricație se realizează cu ajutorul softului CIMCO, un soft bine cunoscut pe piața mondială , fiind considerat unul dintre cele mai utilizate softuri pentru modulele CAD și CAM .

4.5.1 Prezentare generală a programului utilizat CIMCO

Cu peste 80.000 de licențe distribuite în ultimii ani, CIMCO Edit este cel mai popular editor de programe CNC de pe piață. CIMCO Edit este ușor de utilizat și include funcții puternice precum compararea fișierelor, asistența NC, backplot, simulare solidă și capabilități DNC pentru a îmbunătăți productivitatea programatorilor CNC. Suplimentele specializate sunt disponibile pentru vizualizarea fișierelor Mazatrol, care lucrează cu simularea mașinilor 2D CAD / CAM și 3D. CIMCO Edit oferă un set cuprinzător de instrumente de editare esențiale necesare pentru satisfacerea cerințelor de editare moderne a programelor CNC. Nu are limite de dimensiune a programului și include opțiuni specifice codului CNC, cum ar fi numerotarea / renumerotarea liniilor, manevrarea caracterului și gadgetul XYZ. De asemenea, funcțiile matematice includ matematica de bază, rotirea, oglinda, compensarea sculelor și traducerea. Editarea CIMCO oferă toate funcțiile așteptate de la un editor, inclusiv editarea textului drag-and-drop. Cel mai bun mod de editare CIMCO este complet configurabil și ușor de adaptat la orice mediu existent de editare a programelor CNC.

Asistentul NC modifică codul NC mai rapid și mai ușor decât oricând. Indicați la orice cod M sau G și Asistentul NC va identifica codul care vă permite să modificați valorile utilizând o interfață interactivă legată la codul CNC. Introduceți valorile dorite pentru orice registru, iar Asistentul NC actualizează automat codul CNC.

Asistentul NC din CIMCO Edit vă permite să inserați și să editați rapid cicluri și operații complexe. Modificarea CIMCO include cicluri și macrocomenzi încorporate pentru cele mai frecvente operații, cum ar fi pornirea programului, oprirea programului și schimbarea instrumentului. De asemenea, puteți să înregistrați sau să creați cicluri și macrocomenzi personalizate pentru operațiile cele mai comune pentru setările și aplicațiile dvs. specifice.

Editorul CIMCO oferă o comparație rapidă și complet configurabilă, permițând utilizatorului să identifice rapid modificările programelor CNC. Comparația de fișiere identifică liniile modificate și șterse / inserate, dar ignoră modificările de format trivial, cum ar fi renumerotarea și spațierea blocurilor. Diferențele sunt afișate o singură linie, simultan sau imprimate una lângă cealaltă pentru examinarea offline

Programul CIMCO beneficiază de o interfață ușor de utilizat, această interfață permite folosirea unor funcții avansate, atunci când este nevoie, prin modularizare și personalizare.

4.5.2. Prezentarea etapelor de lucru

Se prezintă desenul de execuție al reperului pentru care se va realiza tehnologia de execuție executat in programul CAD.

Figura 4.5.1 Desen de execuție placa de ghidare

După recepție se executa operatia de debitare utilizandu-se masini specializate pentru debitare.

În figurile de mai jos sunt reprezentate vederile cu piesa finită si semifabricatul executat in CAD.

Fig.4.5.2. Prezentarea reperului „placă de ghidare” 3D.

Fig.4.5.3. Reprezentarea semifabricatului.

Din modulul de proiectare asistată de calculator, CAD, se va face trecerea la modulul de fabricație asistată de calculator, CAM, prin trecerea la modulul „Manufacturing”, modul în care se vor stabili parametri tehnologici, operațiile care se vor executa asupra piesei cât și simularea în vederea verificării prelucrarilor care au loc asupra reperului „placă de ghidare”

Pentru prelucrarea piesei s-a ales mașina unealtă de frezat pentru operații multiple. Ca și dispozitiv de fixare vom folosi dispozitivul indexabil realizat.

Figura 4.5.4 Alegerea mașinii unealtă

Fig.4.5.5. Reprezentarea modului de prindere a piesei.

Pentru a nu întâmpina erori de execuție și măsurare se va stabili sistemul de coordonate.

Fig.4.5.6. Stabilirea sistemului de coordonate

Fig.4.5.7. Indicarea geometriei semifabricatului

În continuare vom alege geometria piesei de prelucat selectând Part Geometry-Select Object după care se va selecta fața piesei de prelucat.

Fig.4.5.8.Indicarea geometriei piesei de prelucrat

Se vor defini sculele așchietoare necesare pentru efectuarea tuturor operatiilor în ordinea prezentată din imaginea de mai jos.

Fig.4.5.9.Operatiile efectuate pe piesă

Fig.4.5.10. Freză cilindro-frontala ø20 mm

Se va freza pe contur cu ajutorul acestei freze si plan pe ambele părți.

Fig.4.5.11. Centruitor ø10 mm

Se vor centrui toate găurile cu acest alezor.

Fig.4.5.12. Burghiu ø9 mm

Cu ajutorul acestui burghiu se vor executa cele 2 găuri de trecere dar si o gaură în plan înclinat înaintea de găurirea cu ø19.8 mm.

Fig.4.5.13. Burghiu ø7.8 mm

Se vor executa găurile de trecere ø7.8mm urmând a se lăsa adaos pentru alezare de 0.2mm.

Fig.4.5.14. Alezor ø8 mm

Fig.4.5.15. Burghiu ø19.8 mm

Se va executa gaura de trecere ø19.8mm la 7° urmând a se lăsa adaos pentru alezare de 0.2mm.

Fig.4.5.16. Alezor ø20 mm

În continuare se va prezenta succesiunea operațiilor de așchiere:

Fig.4.5.17. Frezare plană

După aceasta operație piesa se va întoarce și se va freza și pe cealaltă parte.

Figura 4.5.18 Frezare pe contur

Figura 4.5.19 Centruire găuri ø9 mm și ø8 mm

Figura 4.5.20 Găurire ø9 mm

Figura 4.5.21 Găurire ø7.8 mm

Figura 4.5.22 Alezare ø8 H7mm

Figura 4.5.23 Adâncire ø15 x9 mm

Figura 4.5.24 Centruire găură înclinată la 7°.

Figura 4.5.25 Găurire ø9 mm în plan înclinat 7°

Figura 4.5.26 Găurire ø19.8 mm în plan înclinat 7°

Figura 4.5.27 Alezare ø20 H7 mm în plan înclinat 7°

Testarea program ului CNC

Programul CNC generat de catre softul CIMCO pentru piesă :

%

N10 G40 G17 G94 G90 G70

N20 G91 G28 Z0.0

N30 :0030 T01 M06

N40 T02

N50 G0 G90 X-45. Y19.997 B0.0 S0 M03

N60 G43 Z12. H01

N70 Z4.8

N80 G1 Z1.8 F250. M08

N90 X-42.

N100 X42.

N110 X45.

N120 Z4.8

N130 G0 Z12.

N140 X-45. Y9.3313

N150 Z4.8

N160 G1 Z1.8

N170 X-42.

N180 X42.

N190 X45.

N200 Z4.8

N210 G0 Z12.

N220 X-45. Y-1.3343

N230 Z4.8

N240 G1 Z1.8

N250 X-42.

N260 X42.

N270 X45.

N280 Z4.8

N290 G0 Z12.

N300 X-45. Y-12.

N310 Z4.8

N320 G1 Z1.8

N330 X-42.

N340 X42.

N350 X45.

N360 Z4.8

N370 G0 Z12.

N380 X-45. Y19.997

N390 Z4.6

N400 G1 Z1.6

N410 X-42.

N420 X42.

N430 X45.

N440 Z4.6

N450 G0 Z12.

N460 X-45. Y9.3313

N470 Z4.6

N480 G1 Z1.6

N490 X-42.

N500 X42.

N510 X45.

N520 Z4.6

N530 G0 Z12.

N540 X-45. Y-1.3343

N550 Z4.6

N560 G1 Z1.6

N570 X-42.

N580 X42.

N590 X45.

N600 Z4.6

N610 G0 Z12.

N620 X-45. Y-12.

N630 Z4.6

……………………………

………………………………

N11910 G0 Z3.4265

N11920 G91 G28 Z0.0

N11930 :1940 T09 M06

N11940 T01

N11950 G0 G90 X3.4739 Y0.0 B7. S300 M03

N11960 G43 Z3.4265 H09

N11970 G81 Z-29.5735 R3.4265 F84.9

N11980 G80

N11990 M02

%

CAP. 5. Metode de verificare și control a piesei injectate prin metoda CMM și scanare 3D

5.1 Masurarea utilizand CMM (coordinate measuring machine)

5.1.1 Principiile sistemelor de măsurat în coordonate

Măsurarea este un proces în care mărimea măsurată este comparată cantitativ cu o mărime de referință de același tip. Pe post de mărime de referință se utilizează o măsură care reprezintă unitatea sau părți ale acesteia. Prin procesul experimental de măsurare se individualizează mărimea măsurată ca multiplu sau parte a unității. Din rezultatele unei măsurători pot fi trase concluzii privind:

calitatea obiectului măsurat, de exemplu dacă piesa este conformă sau neconformă, dacă poate fi corectată;

parametrii procesului de prelucrare, de exemplu dacă procesul este adecvat, starea mașinii-unelte, reglarea parametrilor procesului, alegerea sculei;

capacitatea furnizorului de a fabrica produse cu caracteristicile cerute

Mașinile de măsurat în coordonate se impun datorită universalității lor, preciziei și productivității. Caracteristicile specifice a acestor aparate sunt: – permit o reprezentare grafică a spațiului de măsurare; – permit prelucrarea datelor primare obținute. Prelucrarea este asigurată de calculatoarele cuplate on-line, de microprocesoare sau de sisteme combinate. În producția industrială, tehnica de măsurat în coordonate și-a găsit un loc stabil. În prezent, nu există nici o piesă a cărei dimensiuni să nu poată fi măsurate cu mașinile de măsurat în coordonate. Această universalitate și gradul înalt de automatizare, explică dominarea din ultimii 10 ani a tehnicii de măsurat în coordonate. Proliferarea mașinilor de măsurat în coordonate se explică și prin dezvoltarea prelucrărilor cu NC, dezvoltarea sistemelor flexibile de prelucrare cât și a metodelor de prelucrare fără îndepărtare de material. Modificarea conceptelor de proiectare prin dezvoltarea modelelor geometrice 3D, necesită în faza de concepție și în faza de producție, o supraveghere cu ajutorul tehnicii de măsurat în coordonate. Un alt factor important rezultă din necesitatea producerii de repere interschimbabile foarte precise cu toleranțe mici cea ce silește producătorul să garanteze dimensiunile pieselor livrate.

Principalele avantaje ale mașinilor de măsurat în coordonate sunt: – măsoară dimensiunile, forma și poziția tuturor elementelor geometrice; – se reduc majoritatea timpilor de măsură la o fracțiune din timpii necesari altor aparate; – se adaptează flexibil la schimbarea dimensiunilor și a tipului de piesă; – sunt mai sigure în procesul de măsurare decât majoritatea instrumentelor de măsurare din aceeași clasă; – pot înlocui calibrele și aparatele de măsură monoscop.Din punct de vedere constructiv există mai multe tipuri de mașini, principalele fiind prezentate în (Fig.5.1):

mașinile de măsurat în coordonate universale, având:

construcție în consolă;

construcție cu o coloană;

construcție cu două coloană

construcție cu patru coloane;

mașini de măsurat în coordonate speciale:

cu dispozitive de scanare;

mașini de măsurat roți dințate.

Fig.5.1 Mașini de măsurat în coordonate; Variante constructive

Principiile de bază ale tehnicii de măsurat în coordonate. Corpul principal este constituit dintr-un batiu care susține sau pe care se deplasează dispozitive axiale care sunt montate astfel încât să materializeze 3 axe perpendiculare una in funcție de alta, (Fig.5.2). Aceste axe sunt notate cu X, Y, si Z. Ele reprezintă un sistem de coordonate spațial, comparativ cu cel al mașinilor de frezat NC. Deplasările de-a lungul axelor sunt citite de către un sistem de măsurare a lungimilor, care le transmite unui sistem de calcul. În cazul aparatelor foarte simple, operate manual, deplasările vor fi afișate în mod direct. Funcția de măsurare a lungimilor este realizată de către capul palpator care în momentul contactului cu piesa transmite sistemului de acționare un semnal de comandă pentru memorarea poziției de contact. Se utilizează trei sisteme de coordonate:

primul, atașat mașinii de măsurat și este inițializat la pornirea mașinii, (X0, Y0, Z0);

cel de-al doilea se atașează piesei care se măsoară și este inițializat pentru fiecare piesă (XP, YP , ZP );

ultimul este sistemul de coordonate atașat acționării și este inițializat la pornirea programului CNC a mașinii (XM, YM, ZM).

Fig.5.2 Materializarea sistemului de coordonate cartezian de către elementele mașinii

Fig.5.3 Sistemele de coordonate

Principiul de măsurare este materializat de comparația “SOLL-IST” (“IDEAL – REAL”). Măsurarea se bazează pe comparația între modelul geometric 3D (“SOLL”), și piesa reală obținută în urma prelucrării (“IST”), (Fig.5.4). Modelul geometric poate fi desenul de execuție al reperului sau modelul virtual construit cu ajutorul programelor de proiectare asistată. Prin măsurare sunt obținute cotele unor puncte aflate pe suprafața reperului care apoi prelucrate de calculator furnizează informații referitoare la abaterile constatate între cea dimensiunile proiectate (ideale) și cele realizate efectiv (reale).

Fig.5.4 Principiul de măsurare “SOLL”-“IST” (“ IDEAL-REAL”)

5.1.2 Elementele constructive ale mașinilor de măsurat în coordonate

1. Batiul aparatului, susține toate celelalte elemente fixe sau mobile ale mașinii. Este o construcție sudată sau turnată, care trebuie să satisfacă condiții severe de rezistență, rigiditate și stabilitate dinamică. De obicei se prevede sprijinirea sa pe reazeme izolatoare de vibrații sau în construcția sa este inclus un izolator de vibrații.

2. Placa de bază, servind ca masa fixă și ca purtător a căilor de ghidare, se execută dintr-o rocă naturală de tipul bazaltului (cunoscută și sub denumirea de diabaz). Rocile naturale oferă o serie de avantaje dintre care cele mai importante sunt:

• stabilitate dimensională și de formă în timp (materialul este îmbătrânit natural);

• coeficient de dilatare redus;

• materialul este nemagnetic, nu conduce curentul electric;

• densitate redusă, comparabilă cu a aluminiului;

• rezistență la coroziune;

• prelucrabilitate mecanică bună pentru operația de finisare.

3. Coloana, portalul, punțile se realizează ca structuri sudate sau turnate, impunându-se tehnologii deosebite pentru prelucrarea căilor de ghidare, și pentru asigurarea stabilității dimensionale și de formă a structurii pe durata de exploatare a aparatului.

4. Ghidajele

5.1.3 Cerințele stabilite

În urma injectării se cere să se realizeze un raport de măsurători al piesei injectate conform desenului de mai jos și anume, măsurarea tuturor cotelor si punctelor puse pe desen și compararea lor cu modelul CAD al piesei injectate.

Fig 5.5 –desen 2D si 3D piesa

5.1.4 Etapele de lucru in vederea masurarii CMM

Pentru măsurarea piesei injectate am folosit masina de masurat in coordinare marca : Mitutoyo CRYSTA-APEX S 9108 prezentată în imaginea de mai jos.

Pregătirea piesei pentru măsurare CMM

În aceasta etapă piesa trebuie fixate și poziționată foarte bine astfel încât să nu provoace erori de măsurare și procesul de măsurare să fie cât mai repetabil.

În acest scop va fi implementat un dispozitiv de fixare si prindere dar și cu rol de verificare pentru producția de serie.

Piesa se va prinde in dispozitivul din imaginea de mai jos ,urmând a fi clampuită.

Întocmirea programului de măsurare pentru piesă

Se importă modelul CAD al piesei și al dispozitivului în programul mașinii de măsurat obținându-se coordonatele XYZ ale piesei.

b) Alinierea piesei

Se face o prealiniere (Best-Fit) pe dispozitiv pentru ca mașina să știe pozitia acestuia. Prealinierea se va face palpând pe dispozitiv conform metodei Best-Fit, plan-linie-punct. Vom selecta de asemenea un ”Clearance hight „

Alinierea RPS (Relative Positioning System)

RPS este un sistem de aliniere bazat pe eliminare tuturor gradelor de libertate (3 rot, 3 translatii) 6 puncte, utilizat in industia auto. Aceasta aliniere se va face palpând cele 3 DATUMURI din imaginea de mai jos.

Se începe măsurarea punctelor de pe piesă începând cu punctul 1.

Pentru a măsura Punctul 1 se va trimite mașina de măsurat în coordonatele nominale ale acestuia specificate in desenul 2D al piesei. Având in vedere pozitia punctului 1 palpatorul mașinii se va indexa la 45°.

Prin palparea mai multor puncte de pe laturile lățimii piesei vom forma 2 linii cu ajutorul cărora vom genera dimensiunea efectivă a lățimii piesei cu toleranța specificată in desenul 2D.

Prezentarea liniilor din programul CMM :

Prin măsurarea punctelor , softul va compara cu dimensiunile nominale ale piesei și în funcție de tolerața impusă, coordonatele vor OK (verde) sau NOK (roșu).

c.) Evaluarea punctelor de referință în coordinate X,Y,Z și întocmirea raportului de evaluare.

După terminarea programului de măsurat se va întocmii raportul de evaluare in care se va putea observa toate punctele cu deviațiile corespunzătoare urmând ca după analizarea acestuia să se stabilească soluții de îmbunătățire in procesul de injectare.

d.) Avantajele și dezavantajele măsurării CMM:

Avantaje:

Timp de pregătire a piesei redus

Viteză mare în evaluarea piesei

Interval de timp redus pentru evaluari repetate

Dezavantaje:

Nu permite evaluarea întregii suprafețe a piesei

Nu pot fi realizate secțiuni în piesa

Cotele măsurate sunt analizate dintr-un număr restrâns de puncte

5.2 Masurarea utilizand scanerul 3D

5.2.1 Principiile scanării 3D

Scanarea 3D este, de asemenea, cunoscută sub numele de digitizare 3D, numele provenind de la faptul că acesta este un proces care utilizează un palpator de digitizare contact sau non-contact pentru a capta forma obiectelor și pentru a le recrea într-un spațiu de lucru virtual printr-o rețea foarte densă de puncte (xyz) ca o reprezentare grafică 3D. Cei mai mulți producători de automobile folosesc în prezent metrologie 3D bazată pe sisteme optice sau laser pentru a valida calitatea produselor. Piesele sunt măsurate inițial prin scanarea 3D, apoi acestea sunt comparate cu modelul conceput (fișier CAD) folosind un software specializat. Prin această comparație producătorul poate interveni foarte rapid în procesul de fabricație pentru a elimina cauza defectelor, această tehnică fiind numită Inginerie inversă (Reverse Engineering – RE). Precizia generală poate varia de la microni la milimetru și dimensiunea achiziționării de la câteva puncte la mai multe mii de puncte pe secundă. Într-o lume perfectă sau într-un mediu de producție integrat, sisteme de măsurare 3D ar trebui să fie capabile să măsoare toți parametrii necesari într-o singură etapă, fără erori, și să ofere rezultatele în același mod la rețelele de fabricație dotate cu calculatoare, în formate utile pentru mașini de control și gestionare a proceselor.Scanarea 3D este procesul de copiere a informațiilor digitale ale geometriei unui obiect fizic (solid), de aceea este cunoscută ca digitalizare. „Digitizarea“ sau „digitizarea 3D“ este un procedeu care utilizează o palpator de digitizare cu contact sau non-contact pentru a capta forma obiectelor și a le recrea într-un spațiu de lucru virtual printr-o rețea foarte densă de puncte (xyz), sub formă de reprezentare grafică 3D(MESH). Datele sunt colectate sub formă de puncte și fișierul rezultat este numit „nor de puncte“.Tipul de informații de „nor de puncte“ sunt, de obicei, postprocesate într-o rețea de poligoane mici (mod simplu), care sunt numite rețea poligonală 3D. Acest tip de informații pot fi salvate în diferite formate CAD, cele mai frecvențe fiind formatul STL (Surface Tessellation Language). O definiție simplificată specifică faptul că achiziția se face printr-o interfață „material" (scaner 3D) cu ajutorul palpatoarelor și senzorilor, precum și modelarea prin intermediul unei interfețe „software" (software de scanare 3D) folosind algoritmi. Datele 3D colectate sunt utile pentru o gamă largă de aplicații. Multe tehnologii diferite pot fi folosite pentru a construi aceste dispozitive de scanare 3D, fiecare tehnologie vine cu propriile sale limitări, avantaje și costuri.

Colectarea de date 3D este utila pentru o gama larga de aplicatii. Aceste dispozitive sunt utilizate pe scara larga de catre industria de divertisment in productia de filme si jocuri video. Alte aplicatii comune ale acestei tehnologii includ designul industrial, medicina (orteze si proteze), aplicatii de inginerie inversa si prototipuri, aplicatiile de control al calitatii / verificarea pieselor reale in comparatie cu modelul CAD, conservarea si digitizarea patrimoniului cultural national.

Fisierele digitale se pot importa in software CAD sau CAM pentru vizualizare 3D, postprocesare sau modificare – Catia, Solid Works, Pro Enginneer, RapidForm, Rhino3D, 3D Studio Max.

Scanarea 3D în domeniul industrial  are aplicare în zone de interes cum ar fi: Industria petrochimică (gaze și petrol); Industria  nucleară; Industria minieră; În spațiile pentru  producție, putându-se realiza/determina:

Colectarea datelor  fară a perturba procesul de productie și fară a fi necesară pătrunderea în spațiile periculoase și cu avertizare de contaminare;

Măsurare la distanță fără contact cu suprafața măsurată;

Stadiul instalațiilor la momentul masurării si urmărirea lor in timp;

În timp ce tehnicile de scanare cu contact 3D folosesc palpatori pentru a efectua scanarea, tehnologiile fără contact folosesc senzori optici, surse de lumină laser, sau o combinație a celor două (acestea sunt cele mai performante tehnologii de vedere economic și tehnologic viabile de scanare non-contact) pentru reproducerea fidelă a suprafeței scanate. Alte metode de scanare non-contact sunt fotogrammetria, razele X, scanarea cu tomografie computerizată și scanarea cu rezonanță magnetică. Senzorii cu laser non-contact și cei vizuali s-au dezvoltat ca și alternativă pentru înlocuirea celor cu contact, unde contactul fizic nu este posibil în cazul suprafețelor fine sau finisate delicat, superfinisate sau cu asperități mari și cele cu muchii ascuțite. Tehnologia de scanare 3D laser. În ingineria modernă, termenul de „scanare laser" este folosit cu două sensuri legate, dar cu înțelesuri separate. Primul sens, mai general, este deformarea controlată a fascicule laser, vizibil său invizibil. Fascicule laser scanate sunt utilizate în mașinile pentru stereolitografie, în rapid prototyping, în mașinile de prelucrare a materiilor prime, în mașinile de gravat cu laser, în sistemele oftalmologice cu laser, în microscopie confocală, la imprimantele laser, în spectacole cu laser, în Laser TV, în sistemele LIDAR, și scanere de coduri de bare. Al doilea sens, mai specific, este de direcție controlată a fascicule laser, urmată de o măsurare a distanței fiecărui punct. Această metodă, numită adesea scanarea obiectului 3D sau scanarea cu laser 3D folosește un fascicul laser punctual sau plan, și este utilizat în general pentru a capta rapid forma obiectelor, clădirilor și peisajelor. Principalele avantaje ale fasciculului laser este faptul că acesta poate penetra chiar și cele mai mici fisuri ale suprafeței scanat precum și viteza cu care un prototip poate fi reprodus. Piesele sunt inițial măsurate prin scanare 3D cu laser apoi acestea sunt comparate cu modelul proiectat (fișier CAD) folosind un software specializat. Prin aceasta comparație producătorul poate intervenii rapid în procesul de fabricație pentru a înlătura cauza eventualelor defecte de fabricație. Materialele care pot fi scanate cu laser includ: piatra, ceramică, sticla, metalul, lemnul, plasticul, cauciucul și lutul.

Principalele metode pentru crearea a modelelor 3D sunt:

– modelarea poligonală – majoritatea modelelor folosite în jocuri și filme sunt modele poligonale.

– modelarea parametrică – sunt utilizați parametri pentru precizarea proprietăților obiectului;

– modelare solidă 3D – în această metodă sunt folosite corpuri geometrice elementare, cum ar fi cuburi, cilindri, conuri și sfere, pentru a construi modele mai complexe;

– modelarea nurbs (Non-uniform rațional Bspline), spre deosebire de modelarea poligonală, oferă posibilitatea de a crea suprafețe curbe netede, dar procesul de randare este mai lent;

– modelare bazată pe curbe Spline sau pe suprafețe tip Patch – este similară cu modelarea NURBS, cu excepția faptului că suprafețele sunt create din linii curbe, care constituie marginile lor. Rezoluția unui mesh este de fapt densitatea numărului de puncte sau distanță între puncte. Distanța între puncte este de regulă de ordinul 0,01 mm – 0,1 mm. Această valoare nu trebuie confundată cu precizia de măsură a sistemului. Mulți dintre producătorii de echipamente de scanare 3D se ascund sub umbrelă acestei informații când sunt întrebați de acuratețea de măsurare.

Principalele modele de scannere 3D sunt:

Scanerele laser 3D active

a.1. Scanerul laser 3D „timp-de-zbor” este un scaner activ care folosește lumina laser pentru a sonda subiect. În centrul acestui tip de scanner este un telemetru laser care măsoară timpul de zbor al razei laser. Telemetrul laser măsoară distanță față de o suprafață prin măsurarea timpului dus-întors al unui puls de lumină. Un laser este folosit pentru a emite un puls de lumină și cantitatea de timp în care lumina reflectată este văzută de către un detector este măsurată. Scanerele laser 3D „timp-de-zbor” uzuale pot măsura distanța a 10.000 ~ 100.000 de puncte în fiecare secundă. Principalul avantajul al scanerului laser „timp-de-zbor” este că acestea este capabil să funcționeze la distanțe foarte lungi fiind potrivite pentru scanarea structurilor mari, cum ar fi clădiri sau caracteristici geografice. Dezavantajul acestui tip de scaner laser este precizia lor, datorită vitezei mări a lumini, cronometrarea timpului tur-retur este dificilă și precizia de măsurare a distanței este relativ scăzută, de ordinul a câțiva milimetri.

a.2. Scanerul laser cu triangulație folosește o rază laser care scanează subiectului și o cameră foto pentru a căuta locația punctului laser. În funcție de cât de departe laser lovește o suprafață, punctul laser apare în diferite locuri din câmpul vizual al camerei. Această tehnică se numește triangulație, deoarece punctul laser, aparatul de fotografiat și cu laser emițător formează un triunghi. Lungimea unei lături a triunghiului, distanța dintre cameră și emițătorul laser este cunoscută. Unghiul de lângă emițătorul laser este de asemenea cunoscut iar unghiul camerei foto poate fi determinat privind locația punctului de laser în câmpul vizual al camerei. Aceste trei informații determina forma și dimensiunea triunghiului și oferă locația punctului laser al triunghiului. Aceste tipuri de scanere au o rază limitată de doar câțiva metri, dar precizia lor este relativ mare față de scanerele „timp-de-zbor”. Acuratețea scanerelor laser 3D cu triangulație este de ordinul a câțiva zeci de micrometri.

a.3. Scanerul laser 3D cu conoscopie holografică. Într-un sistem conoscopic, un fascicul laser este proiectată pe suprafață și apoi reflexia sa imediată de-a lungul aceleiași traiectorii este trecută printr-un cristal conoscopic și proiectată pe un CCD. Rezultatul este o imagine de difracție, care pot fi analizate pentru a determina prin frecvența distanța până la suprafața măsurată. Principalul avantaj al scanerelor cu holografie conoscopică este faptul că doar o singură cale de raze este necesară pentru măsurarea, oferind astfel o oportunitate de a măsura, de exemplu, adâncimea din o gaură filetată fin.

a.4. Scanerele 3D cu lumină structurată proiecteaza un model de lumină pe subiect și analizează deformarea modelului asupra subiectului. Modelul este proiectat pe subiect folosind fie un proiector LCD sau o altă sursă de lumină stabilă. O cameră foto, decalata fata de proiectorul model, analizează forma modelului și calculează distanța din câmpul vizual al fiecărui punct. Avantajul scanere 3D cu lumina structurata este viteza și precizie. În loc de scanare unui punct la un moment dat, scanere cu lumina structurata pot scana mai multe puncte sau întregul domeniu vizual o dată. Scanarea unui întreg câmp vizual într-o fracțiune de secundă generează profile care sunt exponențial mai precise decât triangulația cu laser.

a.5.Scanerele 3D cu lumină modulata proiectează o lumină în continuă schimbare pe subiect. De obicei, sursa de lumină pur și simplu fluctuează în amplitudine după un model sinusoidal. O cameră detectează lumina reflectată și dimensiunea modelului deplasat și astfel determină distanța parcursă de lumină. Lumina modulata permite de asemenea scanerului să ignore lumina provenită din alte surse decât sursa laser, astfel încât nu există nici o interferență.

Scanerele laser 3D passive

Scannerele de acest tip nu emit nici un fel din radiație ele înșiși, ci se bazează pe detectarea radiațiilor reflectate ale mediului ambiant. Cele mai multe scanere de acest fel detectează lumină vizibilă, deoarece este o radiație ambientală ușor de detectat însă pot fi utilizate și alte tipuri de radiații, cum ar fi infraroșu. Metodele pasive pot fi foarte ieftine, deoarece, în cele mai multe cazuri, nu au nevoie de hardware special, doar de aparate foto digitale simple.

În prezent, în industie se folosesc următoarele tipuri de aplicații cu ajutorul procedeele de scanare-digitizare:

– reverse-engineering, destinată micșorării timpilor de concepție asupra sistemelor CAD, prelucrarea norului de puncte obținut trebuie integrata într-o fază de reconstrucție a suprafețelor prin intermediul unor softuri speciale;

– metrologie-control-calitate, pentru măsurarea precisă a pieselor omogene cu forme complexe cu dimensiuni foarte variabile: controlul pe linia de fabricație, în scopul selectării sau stăpânirii statistice a unui proces, pentru corelarea anumitor parametrii ai lanțului de fabricație;

– biomedical, pentru adaptarea protezelor înaintea intervențiilor sau în cadrul tratamentelor estetice, dar totodată și pentru caracterizarea volumică a organelor bazată pe ecografie, scanare etc;

– digitizare, înainte sau după prototiparea rapidă a sistemelor de copiere prin prelucrare pe CNC-uri; – cinematografie și animație video (imagini virtuale)

5.2.1 Echipamentul de scanare folosit

Pentru scanarea efectuată am folosit capul de scanare ATOS CORE 185 prezentat în imaginea de mai jos utilizând de asemenea softul ATOS PROFESSIONAL de la GOM INSPECT.

Interfața software GOMInspect

Etape de lucru

1. Pregătirea piesei pentru scanare

Pulverizarea cu substanță anti-reflexie , dioxid de titan (TiO2)

În acestă etapă cu ajutorul unui pistol de vopsire conectat la un compresor vom pulverize cât mai uniform posibil substanța TiO2.

Piesa initială

Pulverizarea cu TiO2

Piesă după pulverizare cu TiO2

Aplicarea de markeri auto-adezivi în vederea orientării in software a poziției relative a capului de scanare față de piesa . Pentru a avea o continuitate in scanarea a două imagini prelevate trebuie să existe minim trei marker comuni pe fiecare imagine.

Piesă pulverizată cu TiO2 după aplicarea markerilor

2.Scanare 3D

În această etapa vom scana la propriu piesa după pregătirea acesteia in etapele anterioare. Colectarea norilor de puncte prin scanarea piesei pozitionate pe masa rotativă

Pe parcusul scanării am realizat aproximativ 30 de imagini/cadre din diferite unghiuri ale piesei pentru a avea o calitate a scanării cât mai bună.

3. Digitizarea norului de puncte în urma căruia se creează ”MESH-ul” prin unirea de puncte în figure geometrice formate din 3 puncte , mai exact triunghiuri.

4. Corectarea imperfecțiunilor ”MESH-ului” cu ajutorul softului

Cu ajutorul programului ATOS vom putea ”croșeta” sau sterge imperfecțiunile apărute in urma scanării.

5. Alinierea ”MESH”-CAD

Se va folosi metoda alinierii Best-Fit utilizând toate punctele ”MESH-ULUI”.

Programul va alinia ”MESH-ul” conform coordonatelor punctelor aflate pe modelul CAD.

6. Realizarea comparației suprafeței ”MESH-ului” cu modelul CAD și punerea în evidență a deviațiilor în codul culorilor.

După alinierea ”MESH-ului” cu modelul CAD se va putea observa piesa reală (MESH-ul) scanată care evidențiată in figura de mai jos având culoarea gri iar piesa CAD (ideală) evidențiată de culoare albastru bleumarin.

Se pot observa cu ochiul liber deviațiile analizând cele 2 piese suprapuse dar pentru o mai bună vizualizare vom întocmii harta culorilor utilizând softul scanerului

7. Evaluarea punctelor de referință în coordinate X,Y,Z și întocmirea raportului de evaluare.

În această etapă vom selecta toate punctele definite în modelul CAD al piesei injectate iar softul ATOS va genera coordonatele reale ale punctelor pe ”MESH-ul” scanat utilizând principiul proiectării unui punct în plan. Practic va proiecta punctele de pe modelul CAD pe ”MESH-ul ” nostru.

Odată aflate coordonatele punctelor, vom introduce toleranța impusă și vom genera raportul de evaluare al punctelor atât graphic cât si tabelar.

8. Avantajele și dezavantajele metodei 3D scan

Avantaje :

Evaluarea întregii suprafețe a piesei

”Mesh-ul” obținut este alcătuit din mii de puncte.

Pot fi realizate secțiuni în piesă

Dezavantaje:

Timpul de pregătire al piesei este mare

Viteză redusă în evaluare

Interval de timp îndelungat pentru evaluări repetate

Precizia evaluării depinde de calitatea scanării.

CAP. 6. Norme de sanatate si securitate si in muncă

a) controlează, coordonează și îndrumă metodologic aplicarea prevederilor referitoare la securitatea și sănătatea în muncă, ce decurg din legislația națională, europeană și din convențiile Organizației Internaționale a Muncii;

b) cercetează evenimentele conform competențelor, avizează cercetarea, stabilește sau confirmă caracterul accidentelor, colaborează cu instituțiile implicate în ceea ce privește evidența și raportarea accidentelor de muncă și bolilor profesionale;

c) controlează activitatea de instruire, informare și consultare a salariaților și furnizează informații în vederea îmbunătățirii acesteia;

d) autorizează din punctul de vedere al securității și sănătății în muncă funcționarea persoanelor fizice și juridice și retrage sau poate propune retragerea autorizării, în condițiile legii;

e) analizează activitatea serviciilor externe de prevenire și protecție și propune, după caz, comisiei de abilitare a serviciilor externe de prevenire și protecție și de avizare a documentațiilor cu caracter tehnic de informare și instruire în domeniul securității și sănătății în muncă din cadrul inspectoratelor teritoriale de muncă retragerea abilitării;

f) eliberează avize și autorizații conform competențelor stabilite prin actele normative aplicabile;

g) dispune sistarea activității sau oprirea din funcțiune a echipamentelor de muncă, în cazul în care se constată o stare de pericol grav și iminent de accidentare sau de îmbolnăvire profesională, și sesizează, după caz, organele de urmărire penală;

h) dispune angajatorului efectuarea de măsurători, determinări și expertize pentru prevenirea unor evenimente sau pentru stabilirea cauzelor evenimentelor produse, precum și verificarea, prin organisme abilitate, a încadrării nivelului noxelor profesionale în limite admisibile la locurile de muncă, cheltuielile fiind suportate de către angajator;

i) controlează respectarea prevederilor legale referitoare la introducerea pe piață a produselor pentru care desfășoară acțiuni de supraveghere a pieței, conform competențelor;

j) restricționează, prin măsurile legale stabilite de legislația în vigoare, comercializarea produselor neconforme și dispune măsuri de eliminare a neconformităților constatate;

k) prelevează probe și efectuează testări în vederea identificării produselor care prezintă suspiciuni de neconformitate;

l) colaborează cu autoritățile vamale și alte organisme responsabile cu controalele la frontiere în vederea schimbului de informații cu privire la produsele ce prezintă riscuri în utilizare;

m) colaborează cu autoritățile competente naționale și din cadrul Uniunii Europene în toate problemele de supraveghere a pieței, inclusiv în ceea ce privește notificarea clauzei de salvgardare în cazul produselor neconforme.

CAP. 7. Concluzii

La proiectarea și realizarea matrițelor de injectat material plastric și termo-plastic un rol important îl are cunoașterea materialelor din care se realizează matrița cât și a materialului plastic care urmează să fie injectat. Prelucrarea părților active ale matrițelor se poate realiza atât prin procedee clasice de prelucrare (strujire,frezare,rectificare,găurire etc) cât și prin procedee neconvenționale (prelucrarea prin eroziune cu electrod masiv și filiform, plasmă și laser). Proiectarea matriței se realizează utilizând sisteme CAD și elemente tipizate pentru proiectare care se găsesc în biblioteci electronice și cataloage ale firmelor specializate. Pentru manufacturare se utilizează sisteme CAM care permit și simularea prelucrării utilizând mașini de la 3 până la 5 axe depinzând de complexitatea și forma piesei. Utilizarea sculelor cu depunere chimică (CDV și PDV) duc la posibilitate de prelucrare a pieselor tratate termic în general la prelucrarea părților active. Productivitatea injectării depinde de ciclurile de injectare care pot să aibă valori de la 15 secunde până la 2 minute. Reducerea timpului se poate face utilizând sisteme de temperare realizate eficient în matriță. Sunt situații în care la piesele injectate un criteriu de alegere prioritar este calitatea suprafeței și nu atât de mult precizia dimensională dar și invers. La cuiburile de matriță pentru piese cu suprafață super-finisată se utilizează paste diamantate pentru obținerea calității în cuiburile de matriță cu rugozitate Ra=0.02 microni/metru (oglindă).

În acest caz piesa injectată din lucrare este o piesă de aspect din industria auto care urmează să fie vopsită sau cromată prin urmare se va verifica suprafața exterioară a piesei injectate precum și dimensiunile finale impuse în desenul de execuție.

După injectare, piesă se va verifica conform cerințelor impuse de către beneficiar, în acest caz prin compararea unor puncte măsurate pe piesa injectate cu modelul CAD al piesei acest lucru efectuându-se cu mașina de măsurat în coordonate de la Mitutoyo precum și a scanerului 3D de la GOM INSPECT.

În urma controlului, în funcție de rezultatele obținute se va realiza optimizarea procesului de injectare: ciclul de injectare, parametrii tehnologici, sistem de temperare, corecții de matriță.

Bibliografie

Ing. Ion Sereș- Matrițe de injectat –editura Imprimeria de Vest, Oradea

Ing. Ion Sereș, Ilie Sorin, Horia Ungur- Defectele pieselor injectate din materiale termoplastice-

Ing. Ion Sereș – Materiale termoplastice pentru injectare, tehnologie, încercări, Editura din Oradea

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

Pavel Danuț, T.Vidican Aron- Dispozitive pentru sisteme de fabricație , Editura Universității din Oradea, 2007

C.Picoș, O.Pruteanu – Normarea tehnică pentru prelucrări prin așchiere – vol.I,II –Editura Tehnică, București 1980

https://www.inspectiamuncii.ro/securitatea-si-sanatatea-in-munca1

https://www.norelem.com/ro/en/Products/Product-overview.html

– http://selector.dormertools.com/

https://www.alfamm.ro/select_by_machine/mill/conventional%20milling%20machines/profimach/MULTI%20Series/461/#291

https://www.mdmstandard.ro/wp-content/uploads/Masini-de-masurat-in-3-coordonate.pdf

https://www.gom.com/3d-software/gom-inspect.html

https://www.MEUSBURGER.com