Proiectarea Unui Dispozitiv DE Spart Nuci

PROIECTAREA UNUI DISPOZITIV DE SPART NUCI

Cuprins

1. Rezumat

2. Analiza stadiului actual al temei. Soluții existente

2.1 Dispozitiv de spart nuci cu rolă de presare

2.2 Dispozitiv de spart nuci cu placa de presare

3. Concepția, proiectarea dispozitivului de spart nuci

3.1 Schema de principiu

3.2 Principiul de funcționare

3.3 Descriere parți componente

3.4 Calculul puteri motorului

3.5 Funcționarea dispozitivului

3.6. Instrucțiuni de întreținere

3.7. Mod de ambalare, marcare și transport

4. Proiectarea sculei așchietoare

4.1. Stabilirea schemei de așchiere și a tipului de sculă

4.2. Alegerea materialului și stabilirea tratamentului termic

4.3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale și a parametrilor optimi constructivi

4.4. Calculul regimului, forțelor și momentelor de așchiere

4.5. Stabilirea metodei și schemei de ascuțire, reascuțire și suprascuțire

Metode de ascuțire și reascuțite

5. Proiectarea procesului tehnologic de fabricație al reperului „Arbore cu con și excentric ”

5.1. Analiza constructiv tehnologică a desenului de execuție

5.2. Stabilirea procesului tehnologic

5.3. Calculul adaosurilor de prelucrare și al dimensiunilor intermediare

5.4. Alegerea mașinilor – unelte, sculelor, lichidelor de răcire – ungere și a mijloacelor de măsurare

5.5. Calculul normei tehnice de timp

5.6. Parametrii tehnico – economici

6. Concluzii

BIBLIOGRAFIE

Rezumat

În lucrare se prezintă concepția, proiectarea unui dispozitiv de spart nuci în scopul utilizării lui în industria alimentară. Dispozitivul este proiectat în programul Inventor 2012, desenele de execuție fiind realizate in programul AutoCAD 2012, ambele programe distribuite de compania AutoDesk.

Lucrarea este structurată pe șase capitole în care sunt prezentate, proiectarea dispozitivului, proiectarea unei scule așchietoare și pașii de urmat în crearea ansamblului, urmate de concluzii și bibliografie.

Summary

In the paper it is presented the conception, the projection/ design of a nutcracking device with the purpose of its usage in the food industry. The device is designed with the software Inventor 2012, the work drawings being made in AutoCAD 2012, both software being distributed by AutoDesk Company.

The paper is structured into six chapters in which are presented: the projection of the device, the projection of a cutting tool and the steps that need to be followed in order to create the ensemble, followed by conclusions and bibliography.

2. Analiza stadiului actual al temei. Soluții existente

2.1 Dispozitiv de spart nuci cu rolă de presare

Acest dispozitiv conține două discuri dispuse la un anumit unghi unul fața de celălalt. Unul din aceste discuri se numește rolă de presare care este asamblată pe un arbore care la rândul lui este montat în buncărul de alimentare și pe exterior are o suprafață cu un coeficient de frecare mare, cauciuc. Al doilea disc se numește disc de transport care are pe partea exterioară executate găuri conice în care intră nucile. Rola de presare și discul de transport au sensul de rotație diferit.

http://www.findpatent.ru/patent/246/2463927.html – accesat în 24.05.2013

După cum se poate observa în figurile de mai sus acest dispozitiv de spart nuci cu rolă de presare este compus din arborele (1) care este montat pe doi rulmenți (2), montați în două lagăre pe cadrul dispozitivului. Acest arbore transmite mișcare la arborele (12),care este montat în buncărul (6), pe arborele (12) este montat rola de presare (13), care la suprafața exterioară are un strat de cauciuc (14). Pe arborele (1) mai sunt montate două discuri (7) și (8) care sunt fixate cu patru știfturi (10) pe discul de transport. Discurile (7) și (8) sunt reglate de rolele (18) si (19) in funcție de mărimea nuci.

2.2 Dispozitiv de spart nuci cu placa de presare

http://www.findpatent.ru/patent/245/2454897.html – accesat în 24.05.2013

Dispozitiv de spart nuci cu placa de presare constă dintr-un arbore (1), doi rulmenți (2), motorul (3). Arborele (1) este fixat rigid de cilindru (4) care are niște găuri conice (5). Balamaua (6) care ține placă de presare (7), care este presat la cilindru (4) cu ajutorul unui arc (8). Pe placă (7) este atașat un vibrator (9). În interiorul tamburului (4), ejectorul (10) este montat pe el cu o perie (11). Ejector 10 este reglementată de un șurub (13). Alimentarea cu nuci se face prin pâlnia (14). Nucile sparte cad într-un buncăr (15).

3. Concepția, proiectarea dispozitivului de spart nuci

3.1 Schema de principiu

Schema de principiu a “ dispozitivului de spart nuci cu con cu excentric“, este prezentata in figura 3.1.

Fig.3.1

În conformitate cu notațiile de pe figură dispozitivul are principalele componente:

Motor electric;

Roată de curea conducătoare;

Curea de transmisie;

Roată de curea condusă;

Lagăr 1;

Cadru;

Cilindru;

Tijă filetată de reglaj;

Arbore cu conic cu excentric;

Lagăr 2;

Pe lângă aceste parți componente ce aparțin schemei de principiu a instalației se mai adăuga: pupitru de comandă electric, dulap cu aparate, cablaj instalație electrică.

3.2 Principiul de funcționare

Acest dispozitiv are un principiul de funcționare foarte simplu. De la motorul (1) mișcarea se transmite cu ajutorul unei transmisii prin curea (3) și roți de curea (2), (4), la arborele (9). Arborele este din construcție prevăzut cu un con, acest con este excentric fata de axa din palier. Nucile cad din buncăr în spațiul dintre arbore (9) și cilindrul (7) care au o rugozitate mare și niște canale. Nucile după mărime se vor presa mai sus sau mai jos pe con. Cilindrul (7) are un reglaj axial cu ajutorul tijelor filetate (8).

3.3 Descriere parți componente

În acest subcapitol vom face o descriere sumară a principalelor parți componente ale dispozitivului, astfel:

3.4 Calculul puteri motorului

Forța maximă de spargere pe care o poate suporta nuca calculată experimental.

Numărul maxim de nuci care pot fi sparte simultan de către dispozitiv la pornire, stabilit experimental.

Brațul forței, maxim (Diametrul bazei mari a conului/2) la care apare forța de spargere a nucii.

Calculul momentului de torsiune necesar pentru a învinge forțele de spargere a nucilor.

Turația propusă pentru ieșirea din motor.

Puterea de intrare minimă necesara pentru spargerea nucilor.

Randamentul rulmenților din motor.

Randamentul curelei.

Randamentul total

Puterea motorului necesară pentru a învinge toate solicitările

Se alege următorul motor electric cu puterea de 750 W, turația 680 rot/min

Motorul ales pentru dispozitiv

Calculul momentului de ieșire din motor .

3.5 Funcționarea dispozitivului

Pregătirea dispozitivului pentru punerea în funcțiune

Înainte de a pune dispozitivul în funcțiune este necesar ca operatorul să fie familiarizat ca aceasta și cu indicațiile de utilizare a acesteia.

În timpul expedierii sau depozitarii dispozitivul este conservat și de aceea trebuiesc luate măsuri de deconservare.

Dispozitivul se scoate din ambalaj, având grijă să nu se producă zgârieturi sau vătămări.

Se va verifica vizual integralitatea subansamblelor dispozitivului.

În mod special se vor verifica apărătoarea de la curea.

Unsoarea de protecție de pe suprafețele metalice protejate împotriva coroziunii se va îndepărta cu ajutorul unor lavete înmuiate în solvenți organici, după care suprafețele se vor sufla cu aer comprimat și se vor șterge cu lavete uscate.

Se va șterge praful de pe aparatajul electric.

Se va verifica dacă accesoriile sunt montate pe dispozitiv, apoi se trece la cuplarea instalației la sursa de alimentare cu energie.

Dispozitivul se va conecta la rețeaua de curent alternativ de 380 V, 50 Hz, și, în plus se va lega la centură de împământare a încăperii în care lucrează.

Înaintea punerii în funcțiune trebuie să se asigure că succesiunea fazelor este corectă, dacă sensul de rotație al motorului de antrenare este cel corect, corespunzând sensului indicat de săgeata indicatoare.

Punerea în funcțiune a instalației

Se deblochează întrerupătorul general prin înlăturarea lacătului de blocare de pe maneta de acționare.

După ce au fost verificate condițiile de la pregătirea pentru punerea în funcțiune și acestea sunt confirmate, se comuta maneta întrerupătorului general pe poziția “1”. În acest fel se asigura tensiunea de alimentare a schemei electrice.

Prezenta tensiunii de comandă este semnalată de indicatorul luminos de pe pupitrul de comandă.

Oprirea de urgență este asigurată prin acționarea unuia din butoanele pentru oprire de urgență de pe pupitrul de comandă dar și prin trecerea întrerupătorului secționer de pe cutia cu aparate pe poziția 0.

În aceste condiții toate comenzile pe mașina sunt anulate ca urmare a anularii tensiunii de alimentare, fapt semnalat de stingerea indicatorului luminos de pe pupitrul de comandă.

Pentru conectarea tensiunii de alimentare după oprirea de urgență, se comuta întrerupătorul general pe poziția “1” sau se deblochează butoanele de oprire de urgență;

NOTĂ: Toate aceste butoane și comenzi se afla pe placa pupitrului de comandă.

Comanda electrică a dispozitivului este asigurată de la pupitrul de comandă și de cutia cu aparate.

Fixat în laterala dispozitivului, pupitrul de comandă are montate pe el elemente de comanda și semnalizare.

Prezenta tensiunii de comandă este semnalată de un indicator luminos aprins.

Pornirea și oprirea motorului de antrenare, se realizează prin apăsarea tastei unor butoane cu indicator luminos.

Verificare după punere în funcțiune

După punerea în funcțiune a dispozitivului se verifica următoarele:

Mersul în gol;

Mersul în sarcina;

Caracteristicile tehnico – funcționale.

Instrucțiuni de rodaj

După punerea în funcțiune completă, este necesară o perioadă de funcționare a dispozitivului în regim de rodaj, cu o supraveghere atentă și amănunțita a ungerii și a funcționarii pe regimul de lucru în gol și pe regimul de alimentare cu nuci, cu reglajele de exploatare preferențial la valorile extreme ale acestora, în gol și în sarcina și a caracteristicilor tehnice ale dispozitivului.

Perioada de rodaj trebuie să totalizeze un număr minim de 20 ore la producător din care primele 6 ore mers în gol și cel puțin jumătate din restul de ore mers în sarcina, și minim 20 ore la beneficiar din care primele 6 ore mers în gol și cel puțin jumătate din restul de ore mers în sarcina.

După fiecare rodaj se curăța dispozitivul și se procedează la o verificare vizuală a stării întregului echipament.

3.6. Instrucțiuni de întreținere

Modul de ungere

Ungerea rulmenților se va efectua cu vaselină pentru rulmenți.

Prescripții privind întreținerea dispozitivului

Buna funcționare a dispozitivului se va menține numai printr-o exploatare și întreținere corespunzătoare pentru reducerea la minimum a uzurilor.

În acest scop, se vor respecta următoarele:

– Când s-a terminat lucrul, se va opri alimentarea cu nuci și se va curăți de resturile de coajă.

– Dispozitivul se va deconecta de la rețea și se va înlătura praful.

Instrucțiuni privind curățirea dispozitivului după încetarea funcționarii

La menținerea dispozitivului într-o bună condiție funcționala își aduc aportul mai mulți factori, printre care și asigurarea unei curățiri exemplare a dispozitivului la fiecare întrerupere a lucrului;

– Când se întrerupe lucrul, dispozitivul se va opri;

– Dispozitivul se va deconecta de la rețea și după aceea se vor înlătura resturile de nuci, praful în așa fel încât aceasta să rămână curata.

Această operație va fi făcuta de către operatorul care deservește dispozitivul.

Prescripții privind revizia tehnică

Revizia tehnică, este de o importanță deosebită în prelungirea duratei de viața a dispazitivului.

Operațiile care se execută în cadrul reviziei tehnice constau în următoarele verificări:

– Verificarea legării dispozitivului la centură de împământare;

– Verificarea legăturilor de alimentare aerea rulmenților se va efectua cu vaselină pentru rulmenți.

Prescripții privind întreținerea dispozitivului

Buna funcționare a dispozitivului se va menține numai printr-o exploatare și întreținere corespunzătoare pentru reducerea la minimum a uzurilor.

În acest scop, se vor respecta următoarele:

– Când s-a terminat lucrul, se va opri alimentarea cu nuci și se va curăți de resturile de coajă.

– Dispozitivul se va deconecta de la rețea și se va înlătura praful.

Instrucțiuni privind curățirea dispozitivului după încetarea funcționarii

La menținerea dispozitivului într-o bună condiție funcționala își aduc aportul mai mulți factori, printre care și asigurarea unei curățiri exemplare a dispozitivului la fiecare întrerupere a lucrului;

– Când se întrerupe lucrul, dispozitivul se va opri;

– Dispozitivul se va deconecta de la rețea și după aceea se vor înlătura resturile de nuci, praful în așa fel încât aceasta să rămână curata.

Această operație va fi făcuta de către operatorul care deservește dispozitivul.

Prescripții privind revizia tehnică

Revizia tehnică, este de o importanță deosebită în prelungirea duratei de viața a dispazitivului.

Operațiile care se execută în cadrul reviziei tehnice constau în următoarele verificări:

– Verificarea legării dispozitivului la centură de împământare;

– Verificarea legăturilor de alimentare ale motoarelor electrice;

– Verificarea stării curelei de transmisie și a întinderii acesteia;

– Verificarea ungeri și a punctelor de ungere;

– Verificarea uzurii conului;

– Verificarea aspectului exterior al dispozitivului;

– Verificarea jocului în lagărele cu rulmenți, etc.

Operațiile de verificare în cadrul reviziei tehnice se execută de către personal specializat în asemenea servicii.

Se recomanda ca revizia periodică sumară să fie făcuta la un interval de 500 ore de funcționare, iar revizia capitală să fie executată după un interval de 10 000 ore de funcționare, ocazie cu care se înlocuiesc toate piesele uzate, după ce în prealabil dispozitivul a fost demontata, spălata și au fost constatate uzurile.

În mod obligatoriu la revizia capitală se vor înlocui rulmenți.

În cazul în care și alte piese prezintă uzuri care pot împiedica buna funcționare a instalației, aceste piese se vor înlocui.

3.7. Mod de ambalare, marcare și transport

Ambalarea

Pentru operația de ambalare, instalația se va curăța și usca și după aceea, toate suprafețele neprotejate la coroziune și cele active se vor unge cu un strat de vaselină tehnica artificială sau lac protector..

Ambalajul trebuie să asigure protecția dispozitivului în timpul expedierii, contra influentelor mecanice, climatice și biologice, păstrând integral calitatea acestuia.

Dispozitivul se poate transporta în poziția ei de lucru dacă sunt luate măsuri contra răsturnării.

Pentru transportul dispozitivului destinat exportului în climat normal, ambalajul este alcătuit din sanie, husa din polietilena, folie și capac (lada).

Ambalajul se va căptuși cu materiale protectoare, iar în interior se vor introduce pungi cu silicagel pentru absorbția umidității..

Pentru fiecare ambalaj se va marca poziția centrului de greutate pentru ridicare. Inscripția de pe ambalaje se va face cu litere de tipar, la un loc vizibil, cu vopsea neagră sau roșie, rezistenta la intemperii.

Marcare

Aparatele electrice, motoarele, cablurile și conductele, bornele de conectare, conectorii, pozițiile diverselor organe și comutatoare, ca și șuruburile mobile se vor marca.

Pe partea externă a dulapului cu aparate se va aplica simbolul grafic al tensiunii periculoase cu dimensiunile date de documentația de execuție.

Inscripțiile trebuie să fie vizibile și rezistențe. Pe dulapul cu aparate, panoul de comandă, panoul mobil sau pe dispozitiv se va amplasa o plăcuta metalică indicatoare care va include următoarele:

– Marca de fabricație a întreprinderii producătoare;

– Felul curentului, tensiunea și frecvența nominală;

– Curentul nominal al echipamentului electric;

– Schemă pentru conectarea la rețea;

Aparatele electrice montate în dulapul cu aparate, panoul de comandă, etc. se vor marca prin simbolizare alfanumerică.

Transportul

În mod normal, dispozitivul poate fi transportată pe cale ferată, cu microbuzul, camionul sau cu vaporul, dacă este ambalată pentru transport maritim.

Transportul cu microbuzul este cel mai convenabil și avantajos.

Utilizatorul este obligat să supervizeze bună desfășurare a transportului. Întreprinderea executoare nu va fi făcuta responsabilă pentru vătămările cauzate în timpul transportului.

În timpul transportului, dispozitivul se va fixa sau ancora pe respectivul mijloc de transport în așa fel încât să nu suporte vătămări sau deteriorări.

4. Proiectarea sculei așchietoare

Să se proiecteze o broșă pentru prelucrarea suprafețelor interioare, a canalului de pană de la roata de curea.

4.1. Stabilirea schemei de așchiere și a tipului de sculă

Schema de așchiere pentru broșe

Pentru broșe schemele de așchiere presupun existența unei singure mișcări de translație, executată în lungimea broșei, avansul necesar așchierii rezultând prin supraînălțarea dinților cu cantitatea Sd.

În figura de mai jos este prezentată schema de așchiere prin broșare.

Fig.4.1 Schema de așchiere prin broșare[1]pag 17

4.2. Alegerea materialului și stabilirea tratamentului termic

Materialele utilizate în construcția sculelor așchietoare se împart în funcție de destinație, în două categorii și anume:

materiale pentru partea așchietoare a sculei.

materiale numai pentru partea de fixare și corpul sculei.

Sculele așchietoare de dimensiuni mici (monobloc) se execută din materialele cuprinse în prima categorie.

Alegerea materialului pentru partea așchietoare sculei.

Partea așchietoare a sculelor se execută din materiale care satisfac prin proprietățile lor fizico-mecanice și structurale următoarele cerințe:

duritate superioară durității materialului așchiat

termostabilitate ridicată

rezistenta ridicată la uzura la rece ]

Materialul care satisface cerințele de mai sus și din care se execută partea așchietoare a sculei utilizate la prelucrarea metalelor prin așchiere în acest caz este Rp3.

Acest material este utilizat pentru confecționarea sculelor așchietoare de viteze mari și pentru materiale cu duritate mai mare (cca 200HB) cum ar fi: cuțite de strung, freze, broșe, bacuri de filieră etc.

Tratamentul termic al oțelului rapid

După recoacerea de înmuiere, care se face la 762-8300 se aplică sculei din oțel rapid o călire în trepte urmată de minimum 2 reveniri înalte.

Tabelul 4.1. [1] pag 67.

*u=ulei, a=aer, bi=baie izotermă de 500-550oC

Timpul de menținere se calculează ca fiind 6-8 secunde pentru fiecare milimetru din grosimea sculei. Răcirea se face în ulei, aer sau băi izotermice.

Încălzirea oțelului rapid până la 6500C se poate face în orice cuptoare cu atmosfera neutră sau reducătoare în scopul evitării decarburării sculei, pentru a doua treaptă de încălzire 650-9000C se folosesc băile cu saruri care conțin un amestec topit de săruri de BaCl2- 78% și NaCl-22%.

Încălzirea finală se face în baie de sare cu electrozi umplute cu clorura de bariu topit.

Revenirea otelurilor rapide constă în încălzirea la 520-5800C, menținerea la această temperatură timp de o oră și apoi răcirea până la temperatura camerei. Revenirea se repetă de câteva ori și se face în cuptoare verticale de revenire încălzite electric și cu circulație de aer pentru uniformizarea temperaturi.

4.3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale și a parametrilor optimi constructivi

Prin elementele constructiv dimensionale ale sculei așchietoare se înțelege atât forma constructiv-dimensională a sculei în ansamblu ei și forma, construcția și dimensiunile părții așchietoare, părți de fixare a corpului sculei.

Parametrii geometrici ai părții așchietoare a suceli sunt:

-unghiurile părții așchietoare (unghiul de așezare α, unghiul de degajare γ, unghiul de atacc, unghiul de înclinare a tăișului , unghiul la vârf ε, unghiul de așchiere și unghiul de ascuțire):

-forma fațetei de așezare, forma feței de degajare, forma tăișurilor, raza de racordare a vârfului dintelui, raza de bontire a tăișului, canalele de fragmentare longitudinală și laterală a așchiei, fațetele și parametrii secțiuni rezistente a părți așchietoare.

Broșe:

La broșe elementele constructiv dimensionale sunt determinate de:

-foma și dimensiunile suprafeței prelucrate (canale de până, caneluri, roti dințate conice, suprafețe plane profilate, suprafețe interioare cilindrice și poligonale etc);

-degajarea așchiilor într-un spațiu închis;

-înlăturarea adaosului de prelucrare progresiv, dinții broșei fiind supraînălțați unul față de altul cu o mărime egală cu mărimea avansului pe dinte Sd ;

Clasificare:

Tipuri de broșe;

-broșa circulară pentru prelucrarea alezajelor cu o precizie a diametrului de 0,2…0,04 mm

-broșa circulară cu dinți elicoidali

-broșa pentru transformarea alezajelor cilindrice în suprafețe interioare cu secțiunea pătrată

-broșa pentru canale de până

-broșa pentru caneluri

broșa pentru caneluri elicoidale

În figură de mai jos este reprezentată broșa pentru canale de pană.

Fig.4.2 Broșa pentru canale de pană [1.pag 144,155]

Pentru realizarea brosei se va tine cont de parametri de mai jos:

9

Pentru canalul de până avansul pe dinte pentru canalul de până este cuprins între 0.05…0.12 conform tabelul nr.53 din Îndrumarul de proiect [1].

Cunoscând grosimea stratului de metal așchiat ( adaosul de prelucrare ) se determina valorile elementelor constructiv dimensionale pentru broșa alegând mai întâi supraînălțare dinților Sd =0.12 conform tabelului Îndrumarul de proiect [1].

Numărul dinților de degroșare se determina cu relația:

A = adaosul de prelucrare pe o singură parte

= adaosul rezervat pentru dinții de finisare, =0.1…….0.2 mm

Numărul dinților de calibrare se stabilește în funcție de tipul broșei și clasa de precizie impusă suprafeței prelucrate, în cazul nostru pentru broșa de canelat luăm valoare dinți de calibrare (conform îndrumarului de proiect).

Pasul dinților de degroșare se detrmină cu relația:

În care:

L= lungimea de broșat în mm

m= 1.25…..1.5 ( noi luăm valoare 1.25 pentru a avea lungimea broșei mai mică cea ce duce la economicitate de material și costul acesteia ).

Numărul dintilor de finisare se determină cu relația:

Coeficientul de umplere K se determină astfel :

Canalele pentru fragmentare așchiilor pe lățime se execută cu o rază la fund de 0,3…0,5 mm și o lățime de 0.6….1 mm

Fig.4.3 Forma așchiilor. Forma canalului pentru așchii. [1] pag 149

Elementele constructive dimensionale pentru cozile broșelor, care pot fi cilindrice sau prismatice, sunt prezentate în tabelul de mai jos. În cazul nostru coada broșei pentru canalul de până este de tip A reprezentată în figură de mai jos având următoarele caracteristice: (conform tabelului de mai jos extras din îndrumarul de proiect[1] pag 152,:

Tabelul 4.3Coada broșelor pentru canal de pana [1] pag 152

Secțiunea broșei în dreptul golului primului dinte pentru broșe cu coada tip A se calculează cu relația de mai jos :

Partea broșei prevăzută cu dinți de calibrare se dimensionează astfel: D0=Dmax – (0,01…0.15)mm, Hc= Hmax-T, l6=zc . p, în care Dmax, Hmax sunt dimensiunile maxime ale suprafeței prelucrate iar T este toleranță.

Partea de calibrare din față se dimensionează astfel:

l4=L=48 mm

Partea de calibrare din spate se dimensionează astfel:

l7=(0.5….0.7)×L=0.5×48=24 mm

Partea pentru luneta se dimensionează astfel:

l8=(0.5…0.7)×D5

De obicei =20 mm.

Lungimea conului de atac este: =5….20 mm

Cunoscând lungimea părții de fixare l1 se determina lungimea a totală a broșei L0 cu relația:

Lungimea totală a broșei este de mm.

Parametrii geometrici optimă pentru partea așchietoare a broșelor

Valorile optime pentru unghiurile de așezare și degajare pe tipuri de dinți, se aleg din tabelul numărul 110 și 119, [1] pag. 264-265, [1] pag. 540 al îndrumarului de laborator.

Unghiul de degajare γ

Unghiul de degajare α

4.4. Calculul regimului, forțelor și momentelor de așchiere

Stabilirea parametrilor regimului de așchiere se face ținând seama de felul și destinația sculei așchietoare proiectate, de materialul părții așchietoare, materialul piesei de prelucrat, rigiditatea sistemului tehnologic mașina unealtă-sculă-piesă și de condițiile tehnice impuse piesei de prelucrat.

Calculul regimului, forțelor și momentelor de așchiere pentru broșe.

Parametri regimului de așchiere pentru broșe sunt lățimea de broșare b, avansul pe dinte Sd și viteza de broșare V.

-lățimea de broșare b pentru un dinte al broșei este impusă de construcția broșei. (stabilirea elementelor constructiv dimensionale și a parametrilor optimi constructivi)

-avansul pe dinte Sd intervine în mod direct în calculele de dimensionare a broșei și se stabilește conform tabelului din capitolul 3. Pentru dinții de finisare avansul pe dinte Sd se ia mai mic decât avansul Sd al dinților de degroșare.

-viteza de așchiere pentru broșe este cuprinsă între 2…12 m/min și se calculează cu relația:

m/min, în care Km este un coeficient de corecție funcție de marcă oțelului din care este construită broșa.

[m/min]

calculul forței maxime de broșare se face cu relația:

Valorile au fost extrase din tabelele nr.165 pag.338, 166 pag 340 respectiv tab.167 de la aceiași pagina din îndrumarul de proiect.

– lungimea tăișului active al dintelui sau lățimea totală a așchiei degajate de un dinte, se determină cu relațiile:

, pentru suprafețe cilindrice

, pentru caneluri și canale de până

, pentru suprafețe de lățime constantă

Calculul puterii de așchiere și alegerea masinii-unelte. Puterea necesară procesului de așchiere cu broșa se determina cu relația :

Mașină-unealtă se alege în funcție de puterea necesară așchiereii N și funcție de forța de broșare Pmax. În funcție de caracteristicile masinii-unelte alese (gama de viteze pentru cursa activă și cursă în gol (lungimea cursei L0) se stabilește viteza de lucru plecând de viteza calculate V și alegând valorile cele mai apropiate din gama de reglaj a mașinii.

Mașina unealtă pe care o folosim în procesul de broșare este BN orizontală 250 [Tf].

4.5. Stabilirea metodei și schemei de ascuțire, reascuțire și suprascuțire

Metode de ascuțire și reascuțite

Ascuțirea sculei așchietoare este ultima operație din traseul tehnologic de fabricație și are ca scop obținerea parametrilor geometrici ai părții așchietoare la valorile puse de proiectant. Ascuțirea părții așchietoare a sculei asigura capacitatea de așchiere a sculei în condițiile obținerii calității de suprafața cerută de desenul de execuție al piesei prelucrate.

Reascutirea este ascuțirea sculei uzate iar supra ascuțirea se face în scopul îmbunatățirii parametrilor geometrici ai sculei obținuți prin ascuțire sau reascutire.

Se deosebesc următoarele metode de ascuțire a sculelor așchietoare:

metoda abrazivă

metodele electrice (prin scântei electrice, anodomecanice, prin contact electric)

rectificarea chimico-mecanica a plăcutelor din aliaje dure

Metoda abrazivă este cea mai utilizată metodă datorită universalității și simplității sale. Se realizează cu ajutorul pietrelor abrazive care permit executarea ascuțirii oricărei scule așchietoare.

Schema de ascuțire și reascuțire pentru broșe.

Ascuțirea și reascuțirea broșelor se face atât pe fata de așezare cât și pe fata de degajare, este de preferat însă schema ascuțirii pe fata de degajare. Ascuțirea feței de așezare se face mai rar, pentru broșele circulare această operație se face pe mașini de rectificat rotunde.

În figură de mai jos este reprezentat schema ascuțirii și reascutiri pe fata de degajare cu ajutorul suprafeței conice a unei pietre abrazive.

Fig.4.4 Schema de ascuțire și de re re ascutire pentru broșe. [1]pag 385]

5. Proiectarea procesului tehnologic de fabricație al reperului „Arbore cu con și excentric ”

5.1. Analiza constructiv tehnologică a desenului de execuție

1. Analiza desenului de execuție

Proiecțiile sunt suficiente pentru definirea totală a piesei;

Cotarea este corectă și suficientă pentru execuția și verificarea piesei;

Materialul piesei, C45 este un oțel pentru construcția de mașini, de largă utilizare.

2. Analiza tehnologicității piesei:

Fig. 5.1. Arbore cu con si excentric

Piesa „Arbore cu con și excentric” este o piesă de revoluție care se execută prin procedee clasice de prelucrare prin așchiere, dintr-un semifabricat din oțel rotund STAS 2300-88.

Semifabricatul, oțel rotund cu diametrul d= mm, este debitat la lungimea de 330 mm. Pentru realizarea piesei finite se folosesc procedee simple de strunjire, frezare și filetare.

Tab. 5.1. Caracteristicile suprafețelor

3. Alegerea materialului

Pentru executarea arborelui vom folosi un oțel laminat de calitate de uz general marca C45 SR EN 10083-1utilizat de regulă cu tratament termic: călire + revenire.

Rezistența la rupere a oțelului ales este de 62-76 daN/mm2 rezistență ce depinde de compoziția chimică.

Tab.5.2. Caracteristici mecanice

Tab.5.3. Compoziția chimică a materialului

5.2. Stabilirea procesului tehnologic

Tabel 5.4. Fișa tehnologică

5.3. Calculul adaosurilor de prelucrare și al dimensiunilor intermediare

În construcția de mașini, pentru obținerea pieselor cu precizia necesară și calitatea de suprafață impusă de condițiile funcționale este necesar, de obicei, ca de pe semifabricat să se îndepărteze prin așchiere, un strat de material care constituie adaosul de prelucrare.

Problema determinării adaosurilor este strâns legată de stabilirea dimensiunilor intermediare și a dimensiunilor semifabricatului.

Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se poate efectua numai după stabilirea traseului tehnologic, cu precizarea schemelor de bazare la fiecare operație și precizarea metodei de obținere a semifabricatului.[2]

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculează cu relațiile următoare:

pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafețe exterioare și interioare de revoluție:

5.1. [2]

5.2. [2]

pentru adaosuri simetrice la suprafețe plane opuse, prelucrate simultan:

5.3 [2]

pentru adaosuri asimetrice, la suprafețe plane opuse prelucrate în faze diferite, sau pentru o singură suprafață plană:

5.4. [2]

5.5. [2]

Notațiile folosite sunt:

adaosul de prelucrare minim, considerat pe o parte (pe rază, sau pe o singură față plană);

înălțimea neregularităților de suprafață rezultată la faza precedentă;

adâncimea stratului superficial defect (ecruisat), format la faza precedentă;

abateri spațiale ale suprafeței de prelucrat, rămase după efectuarea fazei precedente;

eroarea de așezare la faza de prelucrare considerată

adaosul de prelucrare minim la prelucrarea considerata;

= adaosul de prelucrare nominal la prelucrarea considerată;

toleranța la strunjirea de degroșare/finisare.

distanța de la secțiunea de prelucrat până la capătul cel mai apropiat sau locul de fixare.

curbura specifică a semifabricatului.

dimensiunea maximă la prelucrarea precedentă.

dimensiunea minimă la prelucrarea precedentă.

dimensiunea nominală la prelucrarea precedentă

Tabel 5.5. Adaosuri de prelucrare

*se alege o bară laminată

Pentru frezare canal de pană 2Ac min= 8 mm

5.4. Alegerea mașinilor – unelte, sculelor, lichidelor de răcire – ungere și a mijloacelor de măsurare

Alegerea mașinii – unelte

Strungul normal tip SN 320 x 1500

Tabel nr.5.6. Caracteristici tehnice de bază ale SN 320

Tabel nr.5.7. Gama de avansuri a SN 320

Freză universală de sculărie – FUS 25

Tabel nr.5.8. Caracteristici tehnice de bază ale FUS 25

Alegerea sculelor așchietoare și a regimurilor de așchiere

Suprafața Ø30, l = 5 mm;

Strunjirea de degroșare

cuțit cu plăcuță STAS 6276-80 P10

corpul cuțitului este executata din C 45.

Alegerea adâncimii de așchiere:

[2].5.6

Adâncimea de așchiere:

[2].5.7.

[2].5.8

[2].5.9

Numărul de treceri: i =

[2].5.10

[2].5.11

Stabilirea avansului:

Avansul tabelat :

Avansul M.U: s = 0,48 mm/rot

Verificarea avansului din punct de vedere al rezistenței corpului cuțitului

[2].5.12

Unde :

b = 25 mm ; h = 25 mm; ttab. = 1,3 mm; HB = 241; C4 = 235; m = 0,2; T1 = 20; n = 0,75; x1 = 1; y1 = 0,75

[2].5.13.

[2].5.14 [2].5.15

Calculul vitezei de așchiere:

[2].5.16

Cv = coeficient de material

T = durabilitatea sculei așchietoare,[ min].

m = exponentul durabilității

t = adâncimea de așchiere

HB = duritatea semifabricatului (Brinell)

xv, yv,n = exponenții adâncimii de așchiere

k1,……, k9 = diferiți coeficienți

Calculul turației efective:

[2].5.16

D = 15 mm;

Adopt turația M.U.: Nm.u. = 800 rot/min (condiția nm.u < ncalc.)

Calculul vitezei efective

[2].5.17

Durabilitatea efectivă

[2].5.18.

Calculul forțelor și momentelor de așchiere

Fz = 196 daN

Fx = Fy = λFz;

λ = 0,35 pentru strunguri

Fx = Fy = 68,5 da N

[2].5.19

F= 218,6 daN

[2].5.20.

Calculul puterii de așchiere (puterea motorului trebuie să fie mai mare sau egală cu puterea de așchiere)

[2].5.21

Tabel 5.8. Alegerea regimurilor de așchiere

*avansul la filetarea cu filieră corespunde pasului filetului

**avansul pe dinte (nr. de dinți z=5)

5.5. Calculul normei tehnice de timp

Norma tehnică de timp este durata maximă pentru executarea unei operații în condiții tehnico-organizatorice determinate și cu folosirea cea mai rațională a tuturor mijloacelor de producție. În calculul normei tehnice de timp intră o sumă de termeni, după cum urmează:

[2].5.22.

Unde :

norma de timp; [mm]

n = numărul de piese fabricate;

timp de pregătire – încheiere;

timpul unitar;

[mm] [2].5.23.

Unde:

[mm] [2].5.24

timp operativ;

timp auxiliar;

timp de bază;

[2].5.25.

Unde:

L= drumul parcurs de sculă în sensul avansului [mm];

i = numărul de treceri;

n = turația [rot/min];

s = avansul [mm/rot];

v = viteza de așchiere [m/min];

d = diametrul activ al elementului care realizează mișcarea de rotație mm];

[2].5.26.

Unde:

timp ajutător pentru prinderea piesei în universal

f(m)

[2].5.27

ρ = 7700 kg/m3

ta2 = timpi ajutători pentru comanda mașinii;

ta3 = timpi pentru complexe de mânuiri;

ta4 = timpi pentru măsurători de control

timp de deservire și odihnă;

[2].5.28.

Unde:

timp de deservire tehnică;

timp de deservire organizatorică;

timp de odihnă și necesități

Strunjire de degroșare Ø30 mm

[2].5.29

m=29,1 kg

ta1 = 2,5 min.

ta2 = 0,05+0,05+0,15+0,1+0,5+0,3 = 1,35 min.

ta3 = 0,6 min.

ta4 = 0,45 min.

ta = 2.5+ 1,35 + 0,6 + 0,45 = 4,9min

tb = 75 x 45/ 0,48 x 800 = 8,78min

Top = ta +tb = 4,9 min + 8,78 min = 13,68 min;

Tdt = 2,5% Top = 0.34min;

Tdo = 1% Top = 0,136min;

Tdl = Tdt + Tdo = 0,078 min + 0,031 min = 0,476 min

Ton = 1% Top = 0,136 min.

Tp.î se calculează pe operație și la strunjire este 15 min

n = 10 buc

Tabel 5.9. Elementele normei de timp

Nt.total = Nt.strunjire + Nt. frezare + Nt.filetare = 62,24 min + 5,03 min

5.6. Parametrii tehnico – economici

Coeficientul timpului de bază

[2].5.30.

Productivitatea muncii pe schimb

[2].5.31.

Unde:

durata schimbului [ore];

norma de timp pe bucată

Coeficientul timpului de pregătire – încheiere

[2].5.32.

Coeficientul de utilizare a materialului

[2].5.33.

unde:

= masa calculată la 5.29

[2].5.34.

Volumul total de muncă

Prețul de cost

PC = M + Sp + C,

Unde:

M = costul materialului pentru execuția unei piese

[2].5.35

Unde:

masa semifabricatului;

masa piesei finite;

masa recuperată

= prețul deșeurilor ;

Sp = retribuția muncitorului direct productiv;

[2].5.36.

34,5 lei/h

C = Cheltuieli generale;

C = (20 ÷ 25%) Sp [2].5.37.

Tabel 5.10. Coeficientul timpului de bază, al timpului de pregătire – încheiere, productivitatea muncii pe schimb

Coeficientul de utilizare a materialului

Prețul de cost

M = 29,1kg x 4,80 lei/kg – (29,1 kg – 9.1 kg) x 0,8 x 0,72 lei/kg =126,4 lei

Li = 15 lei/h

Sp = 69,32min x 15lei/h = 1,15h x 15 lei/h = 17,25 lei

C = (20 ÷25%) Sp = 20% x 17,25 lei = 4,31lei

Pc = M + Sp + C = 126,4 lei + 17,25 lei + 4,31 lei = 146,96 lei

Prețul cu T.V.A. : P = Pc + 14%Pc = 182,47 lei

6. Concluzii

S-a proiectat un dispozitiv de spart nuci care este mai simplu, ieftin și ușor de întreținut față de dispozitivele existente.

Acest dispozitiv poate fi îmbunătățit cu două benzi transportoare pentru alintarea cu nuci și transportul lor după spargere la sortare.

La acest dispozitiv, nucile nu trebuie să fie sortate înainte de spargere față de alte dispozitive datorită conului. Nucile mai mari se sparg în partea de sus a conului iar cele mici în partea se jos.

Dispozitivul mai are și un sistem de reglare în cazul când nucile nu se sparg sau rupe miezul în bucăți mici.

BIBLIOGRAFIE

[1] Cozmânca M –Proiectarea sculelor așchietoare, Editura Didactica și Pedagogică 1977;

[2] Amarandei D. Cefranov E. –Tehnologia Constructiilor de Mașini. Îndrumar de proiect. Editura Universitații “Stefan cel Mare” Suceava 1998

[3] Ileana Vraca -Desen Industrial . Editura Tehnică București -1984

http://www.findpatent.ru/patent/245/2454897.html -accesat în 24.05.2013

http://www.findpatent.ru/patent/246/2463927.html -accesat în 24.05.2013

BIBLIOGRAFIE

[1] Cozmânca M –Proiectarea sculelor așchietoare, Editura Didactica și Pedagogică 1977;

[2] Amarandei D. Cefranov E. –Tehnologia Constructiilor de Mașini. Îndrumar de proiect. Editura Universitații “Stefan cel Mare” Suceava 1998

[3] Ileana Vraca -Desen Industrial . Editura Tehnică București -1984

http://www.findpatent.ru/patent/245/2454897.html -accesat în 24.05.2013

http://www.findpatent.ru/patent/246/2463927.html -accesat în 24.05.2013