Simularea Numerica a Prelucrarilor Prin Aschiere In Mediul Catia

CUPRINS

REZUMAT

Summary

INTRODUCERE

Lucrarea aceasta s-a ales pentru că programul CATIA este utilizat la scară largă în ingineria industrială. Majoritatea firmelor multinaționale utilizează programul CATIA în activitatea de proiectare și cercetare.

Ca și obiective generale ale lucrării pot fi enumerate:

simularea numerică a prelucrărilor mecanice în mediul CATIA;

generarea programelor necesare la prelucrarea pieselor pe M.U.C.N.

S-a pornit de la capitolul 1, intitulat „Mediul de lucru CATIA”, în care s-au prezentat generalități despre utilizarea programului CATIA.

În capitolul II s-a stabilit „Itinerariul tehnologic pentru piesa de tip reducție”.

Cel de-al treilea capitol conține „Modelarea geometrică a semifabricatului” și a piesei folosind mediul de lucru CATIA.

Lucrarea se încheie cu cel de-al patrulea capitol, în care s-a realizat „Simularea prelucrărilor mecanice în programul CATIA” și s-au generat programele necesare prelucrării piesei pe MUCN.

LISTA NOTAȚIILOR (ABREVIERILOR)

LISTA FIGURILOR

LISTA TABELELOR

CAPITOLUL 1

PROGRAMUL CATIA

În plan economic câștigă cel care poate să realizeze cât mai repede și cu cheltuieli cât mai mici produse noi, cu o calitate mai bună decât a celor existente deja pe piață și cu un preț de vânzare mai mic.

În prezent pentru a asigura o eficențe tehnico-economică în cadrul unei activități de producție există întotdeauna preocupări pentru a descoperii modalități noi prin care să se poată obține un produs competitiv pe piață.

Principalul obiectiv, pentru a realiza un produs competitiv pe piață se poate face prin:

folosirea unor mașini-unelte cu un grad superior de automatizare;

reducerea cheltuielilor cu SDV-uri;

eliminarea proceselor tehnologice nejustificate;

organizarea producției în flux;

reducerea cheltuielilor de fabricație.

Metoda generală de elaborare a unei tehnologii de prelucrare se bazează pe analiza desenului de execuție al piesei de prelucrat (reducție), urmată de alegerea semifabricatului și de stabilire a procesului tehnologic, de alegere a mașinilor-unelte și a SDV-urilor pentru executarea operațiilor și realizarea proceselor tehnologice de control. Pentru operațiile de prelucrare se calculează regimurile de așchiere și timpii necesari prelucrării.

Proiectarea asistată de calculator a procesului de prelucrare (Computer Aided Process Planning – CAPP) realizează în mod automat procesul de prelucrare prin utilizarea coputerului. CAPP constă în utilizarea tehnicii de calcul pentru asistarea proiectării (planificării) procesului de fabricație a unui produs piese sau a unei piese [1].

Sistemul CAPP-CATIA utilizat în lucrarea de față realizează în mod automat tehnologia de prelucrare a pieselor, plecând de la modelul CAD (Computer Aided Design).

Mediul de lucru CATIA

Apariția computerelor a influențat puternic toate domeniile de activitate, inclusiv construcția de mașini, conducând la apariția tehnicilor CAD/CAM.

Proiectarea asistată de calculator (CAD) este din ce în ce mai folosită în aproape toate domenile, ea fiind încă în plină dezvoltare. Aceasta (dezvoltare) privește atât arhitectura generală și adăugarea de instrumente și funcții noi de modelare în sistemele actuale de proiectare, cât și posibilitatea acestora de a realiza schițe 2D și mai ales modelarea 3D a pieselor, care să permite simulări de analiză cu elemente finite și/sau prelucrarea pe M.U.C.N. [2].

Utilizând softul CATIA V5R17 sau alte versiuni mai noi, se poate realiza modelarea cu metoda elementelor finite a sistemelor mecanice.

Softul CATIA este utilizat în general pentru a modela elementele 2D și 3D, și totodată cu acest soft se poate genera și simularea numerică a prelucrărilor prin așchiere și/sau programul necesar pentru a realiza o piesă pe o mașină-unealtă cu comandă numerică. El prezintă de o serie de avantaje referitoare la:

modelarea ansamblelor și subansamblelor;

modelarea unor domenii cu geometrie complexă;

flexibilitate;

modelarea unor categorii relativ mari de materiale existente în biblioteca soft-ului;

modelarea domeniilor unidimensionale, bidimensionale și tridimensionale;

modelarea materialelor cu comportare neliniară;

modelarea legăturilor fixe și mobile dintre elementele componente ale ansamblelor și subansamblelor;

modelarea încărcărilor de tip: forțe concentrate sau distribuite, momente, accelerații;

modelarea legăturilor cu baza (partea fixă);

mase concentrate sau distribuite, deplasări impuse, accelerații, temperaturi;

posibilități de analiză statică, a modurilor și frecvențelor proprii de vibrație și de analiză termică;

posibilitatea verificării întocmirii corecte a modelului;

posibiltăți de vizualizare a rezultatelor sub formă de: câmpuri de valori în codul culorilor; stări deformate și animate, liste de valori, grafice;

viteze relativ mari de analiză a modelului. [2].

CATIA este de fapt un ansamblu de medii de lucru (workbenches) ce se pot activa pe rând pentru a reaziza un ansamblu de sarcini.

În soft-ul CATIA, descrierea profilelor plane care stau la baza generării elementelor tridimensionale se realizează în modulul Sketcher, prin parcurgerea succesiunilor de comenzi Start _ Mechanical Design _ Part Design _ (Sketcher).

Comenzile din modulul Sketcher, utilizate în prezenta lucrare, se referă la:

(Snap to Point) » opțiunea snap de pozișionare a mouse-ului la intersecția liniilor din caroiaj.

(Construction/Standard Element) » se desenează/transforăa linii sau curbe ajuăatoare.

(Geometrical Constraints) » se activează în cazul introducerii constrângerilor geometrice.

(Profile) » se desenează conturul închis.

(Rectangle) » se desenează un dreptunghi.

(Circle) » se desenează un cerc, prin metoda centru – rază.

(Line) » se desenează o linie.

(Point by Clicking) » se desenează un punct, prin metoda click.

(Chamfer) » se generează o teșitură.

(Symmetry) » generarea entităților simetrice față de o axă.

(Constraint) » se definesc dimensiuni tip lungimi, distanțe, unghiuri, prin selectarea entității geometrice și a comenzii.

(Geometrical Constraints) » introducere constrângeri geometrice.

(Measure) » măsurare dimensiuni prin selectarea entității geometrice și a comenzii.

(Exit Workbench) » ieșire din modulul Sketcher – se intră in modulul Part.

Descrierea elementelor tridimensionale, se realizează în modulul Pad prin parcurgerea succesiunilor de comenzi :

Start _ Mechanical Design _ Part Design.

Comenzile din modulul Pad, utilizate în prezenta lucrare, se referă la:

(Point) » creare punct.

(Line) » creare linie.

(Polyline) » creare polilinie.

(Extrude Surface) » generarea suprafeței prin extrudarea unei linii.

(Pad) » extrudare duă o direcție.

(Shaft) » rotație după o direcție.

(Pocket) » generare gol prin “extragere” de material a unui profil închis.

(Hole) » generare gaură.

(Slot) » generare gol prin “extragere” de material a unui profil închis după o curbă.

(Edge Fillet) » generare racordare.

(Chamfer) » generare teșitură.

(Rotation) » rotația după o direcție a unei entități.

(Circular Patern) » copierea a unei entități prin dispunere circulară.

(Measure Between) » masurare distanță între două entități prin selectarea a două

entități geometrice și a comenzii.

(Measure) » masurare dimensiuni prin selectarea entității geometrice și a comenzii.

(Insert _ Axis System) » crearea unui sistem de referință local.

Simularea prelucrărilor mecanice pe mașini-unelte cu comandă numerică se realizează în modulul NC Manufacturing. Acesta conține următoarele module:

(Lathe Machining) » simularea prelucrării prin strunjire. La simularea prelucrărilor în mediul CATIA am folosit modulul Lathe Machining – simularea prelucrării prin strunjire și modulul Prismatic Machining ce permite simularea prelucrărilor prin frezare și găurire – părți ale modulului principal NC Manufacturing.

Modulul Lathe Machining permite simularea prelucrărilor și prin alte procedee în afară de strunjire. În lucrarea de față pentru simularea prelucrărilor am folosit următoarele opțiuni:

Rough Turning Operation – strunjire degroșare, eboșare;

Axial Machining operations – prelucrări axiale

Drilling – găurire;

Milling – frezare.

(NC Manufacturing Review) » verificarea simulărilor prelucrărilor NC.

Descrierea ansamblelor si subansamblelor se realizeaza in modulul Assembly Design prin parcurgerea succesiunilor de comenzi Start _ Mechanical Design _ Assembly Design.

Pentru generarea fișierelor ce conțin codurile NC sau APT din bara de instrumente NC Output Management se apasă cea de a doua pictogramă,Generate NC Code In Batch Mode.

Cu ajutorul modulelor Mecanical Design/Drafting se obțin desenele de execuție pe baza modelelor 3D [3].

CAPITOLUL 2

ITINERARIUL TEHNOLOGIC PENTRU PIESA DE TIP „REDUCȚIE”

2.1. Generalități

Metoda tehnologică (MT) arată modul principal de realizare a unei prelucrări mecanice. Principalele metode tehnologice de prelucrări mecanice la rece din construcția de mașini sunt: așchierea, eroziunea, deformarea [4].

Așchierea este metoda tehnologică prin care se îndepărtează adaosul de material sub formă de așchii, ca urmare a interacțiunii dintre piesa semifabricat și o sculă așchietoare, pentru a obține dimensiunile, forma și netezimea prescrisă în desenul de execuție.

Procedeul tehnologic (PT) este modul concret de a realiza o prelucrare mecanică ce respectă fenomenele importante ale metodei tehnologice, completându-le, însă, cu fenomene și legi proprii, corespunzătoare unei anumite tehnici de execuție [4].

Principalele procedee de prelucrare mecanică prin așchiere sunt: strunjire, găurire-alezare, mortezare-rabotare, frezare, broșare, rectificare, filetare, danturare și supranetezire.

Procesul tehnologic cuprinde totalitatea acțiunilor înterprinse succesiv pentru a transforma materiile prime sau semifabricatul în produs finit, prin aplicarea unor metode și procedee tehnologice.

Procesele tehnologice de prelucrare mecanică sînt structurate pe operații, faze, treceri și mânuiri. Toate acestea sunt însoțite de procesul de control tehnic al piesei,control ce se execută interoperațional și final.

Operația tehnologică este principala parte a unui proces tehnologic de prelucrare a unei piese, care se execută într-un loc de muncă, fără înterupere, de către un muncitor, până se terce la executarea altei piese. Ea poate fi formată din una sau mai multe faze.

Faza tehnologică este acea parte din operație în care, dintr-o singură prindere, se prelucrează o suprafață, cu o sculă și același regim de așchiere (avans, adâncime, viteză de așchiere, etc.).

Modificarea uneia din condițiile ce definesc o fază (prindere, sculă, suprafață, regim de așchiere) duce la creearea unei noi faze.

Pentru a realiza o suprafață finită este necesar, cel mai adesea, să se efectueze două sau mai multe faze:

degroșare și finisare;

degroșare, finisare și netezire;

degroșare, semifinisare, finisare și netezire.

În faza de degroșare se îndepărtează cel mai mult adaos de prelucrare și se apropie forma piesei de prelucrat de forma ei finală.

La faza de semifinisare se uniformizează adaosul de prelucrare și se îndepărtează cea mai mare parte din material.

Prin faza de finisare se obține precizia dimensională, geometrică și de rugozitate (netezire) a suprafeței.

Prinderea și desprinderea pieselor la mașini-unelte clasice sunt cosiderate ca faze auxiliare (inactive), în timp ce la mașinile-unelte cu comandă numerică sau automate, aceste faze devin active.

Faza se execută din una sau mai multe treceri succesive ale sculei pentru a se ajunge la dimensiunea prevăzută.

Fiecare fază se realizează cu ajutorul mai multor mânuiri [4].

Mânuirea tehnologică constă într-un grup de mișcări cu o finalitate necesară executării fazei dar în timpul cărora nu se desprind așchii, deci nu se îndepărtează material.

Cele mai des înâlnite mânuiri la prelucrarea pe M.U. a unei piese sunt:

orientarea și fixarea semifabricatului în dispozitiv sau pe masa mașinii-unelte;

centrarea sculei așchietoare în arborele principal sau în portsculă;

pornirea M.U.;

apropierea sculei de semifabricat;

reglarea avansului de lucru și a turației;

reglarea la cotă a sculei, față de piesă;

retragerea sculei din piesă și aducerea ei în poziția inițială de lucru;

( auto) controlul dimensiunilor obținute;

oprirea mașinii-unelte, etc.

Pentru a putea efectua o operație tehnologică, piesa-semifabricat se orientează, poziționează și fixează pe mașina-unealtă.

Astfel pentru strunjire, „piesa complexă” se centrează în universalul strungului.

Compunerea tuturor miscărilor în mânuiri este necesară la normarea tehnică a ooperațiilor tehnologice pentru evaluarea timpilor auxiliari [4] .

Documentația tehnologică este finalizarea proiectării tehnologice și servește la punerea în aplicare a procesului tehnologic proiectat.

În funcție de caracterul fabricației (unicat, serie, masă), documentația tehnologică se întocmește sub formă de fișe tehnologice sau de fișiere (plane) de operații.

În cazul producției de unicate și serie mică se întocmește „fișa tehnologică”, ea conținând informații tehnologice la nivel de operație.

În fișa tehnologică se desenează schița piesei (cu dimensiunile finale) și se trec toate operațiile în conformitate cu itinerariul tehnologic stabilit. Pentru fiecare operație se identifică mașina unealtă și se precizează sculele și dispozitivele necesare.

2.2.Proiectarea tehnologică a piesei de tip reducție

În practică se aplică două metode de proiectare a unei tehnologii de prelucrare mecanică:

metoda analitică;

metoda analogică.

Prin metodă analitică se înțelege proiectarea unei tehnologii pe baza studierii desenului de execuție al piesei și al caietului de sarcini al produsului (impus de beneficiar).

Metoda analogică constă în proiectarea unei tehnologii noi, plecând de la o tehnologie existentă, a unei piese model (piesă complexă) , pe baza similitudinii parțiale sau totale, morfologică și/sau funcțională existentă între acestea.

2.2.1. Analiza constructiv-tehnologică a piesei „reducție”

În cazul piesei „reducție”, din punct de vedere tehnologic, putem spune că avem de a face cu o piesă ce se încadrează în clasa de piese tip „reducție”.

În urma analizei formei și dimensiunilor piesei se poate spune că nu s-au identificat dimensiuni prevăzute cu toleranțe, suprafețe cu restricții privind precizia geometrică și suprafețe cu rugozități mici care să necesite un grad de netezime ridicat.

Conform cu SR 2300-1988 și DIN ISO 2768-1, ținând cont de dimensiunile piesei, se poate concluziona că abaterile pentru dimensiunile fără toleranțe în clasa de execuție mijlocie este ±0,2 mm pentru dimensiuni cuprinse între 6-30 mm și ±0,1mm pentru dimensiuni între 0,5 și 6 mm.

În mod concret pentru piesa de tip „reducție” în desenul de execuție se identifică următoarele elemente: masa m=4.107 [kg];

material: Fontă – G 200.

În urma confruntării desenului de execuție al piesei se poate spune că dimensiunile de gabarit ale acesteia sunt următoarele:

Lmax = – [mm];

lmax = 150 [mm];

Ø ext max = ;

Ø int max = .

Informațiile referitoate la calitatea suprafețelor piesei cuprinse în desenul de execuție sunt următoarele:

Rugozitatea generală: ;

Suprafața cilindrică: ;

Suprafața frontală:.

Așa cum reiese din desenul de execuție al piesei, nu există cote tolerate.

Piesa de executat nu are abateri de formă și poziție.

2.2.2. Identificarea semifabricatului de prelucrat pentru obținerea piesei

Ținând cont că piesa se încadrează în clasa 10 de precizie se poate spune că în clasa de netezire 9 îi corespunde o rugozitate de 6,3.

Tot în urma analizei desenului piesei și ținând cont că materialul ales pentru execuția acesteia este fontă (G 200), se poate spune că acesta este ușor prelucrabil prin așchiere deoarece ≤1200 Mpa (sau HRC≤50) și se încadrează în clasa de prelucrabilitate 10 cu rezistența de așchiere =800 Mpa și coeficient de așchiere mc=0,32.

Deoarece se consideră că piesa-semifabricat se obține prin turnare de precizie, se poate afirma că nu se întâmpină greutăți în orientarea și fixarea acesteia în universalul (dispozitivul de prindere) montat pe arborele principal al mașinii-unelte.

Semifabricatul se alege în așa fel încât consumul de material și volumul de muncă să fie minime.Indicele de evaluare a consumului de material este coeficientul absolut de utilizare a materialului () și se află prin raportul dintre masa piesei finite (m) și masa semifabricatului (M).

Dimensiunile piesei (mici, mari);

Materialul piesei Fontă G 200;

Forma și dimensiunile semifabricatelor disponibile / realizabile;

Tipul producției: a) individuală (1 buc.); b) de serie mică sau mijlocie; c) de serie mare sau de masă;

Valoarea coeficientului de utilizare.

Tipuri de semifabricate:

Semifabricate turnate;

Semifabricate forjate;

Semifabricate laminate.

Etapele de lucru pentru alegerea semifabricatului și calculul coeficientului de utilizare al materialului sunt următoarele:

Se prezintă materialul și masa piesei Fonta G200, ;

Se prezintă dimensiunile de gabarit ale piesei , , , ;

Se prezintă cu linie întreruptă piesa și semifabricatul cu linie continuă evidențiindu-se dimensiunile de gabarit și principalele dimensiuni care definesc geometria sa;

Fig. 2.1. Ansamblu piesă-semifabricat.

Se desenează cu linie continuă semifabricatul care a fost ales.

OBS. Se vor respecta adaosurile de prelucrare stabilite conform regulilor de mai jos:

= 3…4 (3) mm pentru d < 100 mm;

Dacă este vorba despre un semifabricat laminat, trebuie să se studieze piața pentru a vedea ce dimensiune e posibil să fie achiziționată, dimensiunile semifabricatelor laminate fiind standardizate.

Se calculează dimensiunile semifabricatului în funcție de piesă;

;

= .

Se calculează masa semifabricatului:

.

Se calculează coeficientul de utilizare al materialului:

.

Pentru cazul concret al piesei de tip reducție în urma parcurgerii etapelor mai sus arătate se obțin următoarele:

1. ;

Material: Fontă G 200;

2. ;

;

.

Fig.2.2. Desen de execuție piesă – „reducție”

Fig.2.2. Desen de execuție reducție.

4.;

5.;

;

;

.

6.;

;

7..

2.2.3. Stabilirea itinerariului tehnologic

Pentru realizarea piesei pornind de la semifabricat se vor parcurge următoarele etape:

Se vor enumera toate operațiile și fazele tehnologice care constituie itinerariul tehnologic.

De asemenea se vor desena și schițele tehnologice pentru fiecare etapă în parte având grijă să fie evidențiate suprafețele prelucrate (linie groasă sau de altă culoare).

Exemplu:

Op. 022 Strunjire diametrul exterior .

2.2.4. Alegerea mașinilor unelte

Pentru fiecare operație și fază tehnologică cuprinsă în itinerariul tehnologic s-a completat tabelul 2.1 și tabelul 2.2.

2.2.5. Alegerea sculelor, dispozitivelor și verificatoarelor

Pentru fiecare operație și fază tehnologică cuprinsă în itinerariul tehnologic s-a completat tabelul 2.1 și tabelul 2.2.

Tabelul 2.1.Tehnologia de execuție a piesei – reducție cu executarea canalului prin strunjire

Tabelul 2.2.Tehnologia de execuție a piesei – reducție cu executarea canalului prin frezare de interpolare și găurire simultană cu cap de găurit multiax

2.3. Calculul tehnologic

2.3.1. Calculul adaosului de prelucrare

Adaosul de prelucrare este surplusul de material ce trebuie îndepărtat de pe suprafața semifabricatului pentru a se obține suprafața finală a piesei, adaosul putând fi îndepărtat prin efectuarea mai multor operații. Atunci când se realizează prin mai multe operații (de strunjire și rectificare cilindrică exterioară) se va respecta schema de adaosuri prevăzute în fig. 2.3.

Fig.2.3. Schema de adaosuri [4]

– adaos de prelucrare pe rază îndepărtat prin degroșare

– adaos de prelucrare pe rază îndepărtat prin finisare (semifinisare)

– adaos de prelucrare pe rază îndepărtat prin rectificare (finisare)

– diametrul semifabricatului

– diametrul piesei

Calculul adaosurilor se va face în ordinea inversă de realizare a operațiilor. Astfel, adaosul de prelucrare la rectificare se va alege din normative în funcție de tipul prelucrării, de materialul din care se execută piesa, de precizia și de operația anterioară executată.

Uzual, .

Pentru adaosul de finisare, valorile alese țin seama de operația anterioară și de operația ulterioară precum și de precizia cerută după prelucrare.

Uzual,

Ultimul adaos (cel ce va fi îndepărtat prima dată) se calculează scăzând din adaosul total cele 2 adaosuri alese anterior.

Suprafața de prelucrat aleasă este canalul cuprins între și adânc.

Conform punctului A.2. din proiect:

;

.

2.3.2. Calculul dimensiunilor intermediare

Dimensiunile intermediare sunt dimensiunile ce rezultă după operațiile de degroșare și finisare (atunci când sunt 3 operații) ultima operație este rectificarea.

În situația în care ultima operație este finisarea, dimensiunile intermediare sunt dimensiunile ce rezultă în urma operațiilor de degroșare, respective de semifinisare. Pentru o strunjire cilindrică exterioară schema de calcul a dimensiunilor intermediare are prezentarea în fig. 2.4.

Fig.2.4. Schema de calcul a dimensiunilor intermediare [4]

Dimensiunile intermediare se calculează după următoarea relație:

Unde:

K – coeficientul de importanță a operației

K= 0,3 pentru degroșare

K= 0,2 pentru finisare și rectificare.

Toleranțele introduse în calcul sunt:

toleranța după operația de laminare T=0,5mm;

toleranța după operația de turnare și după operația de forjare T=1mm;

toleranța după operația de degroșare T=0,3…0,1mm;

toleranța după operația de finisare T=0,1…0,05mm.

Pentru Op. 034 – Strunjire canal cuprins între și adânc, T=0,1…0,05mm.

Din itinerariul tehnologic, se prezintă calculul regimului de așchiere pentru câte un tip de operație, pentru operațiile de același tip calculele facându-se în mod asemănător. Rezultatele se prezintă în tabelul din capitolul „Concluzii”.

2.3.3. Calculul regimului de așchiere pentru strunjire canal Op. 034

Parametrii regimului de așchiere sunt:

Adâncimea de așchiere – a;

Avansul de așchiere – f;

Viteza de așchiere – .

Calculul regimului de așchiere se va face pentru:

Sa ales Op. 034 – Strunjire canal cuprins între și adânc.

Calculul parametrilor regimului de așchiere se va face parcurgând următorii pași:

Date de intrare: stabilirea operației anterioare, stabilirea dimensiunilor înainte de prelucrare, stabilirea dimensiunilor după prelucrare, stabilirea paremetrilor geometrici ai plăcuței.

Operația anterioară – Strunjire diametrul interior la și profil interior Op. 033.

Dimensiunea anterioară -.

Dimensiune acceptată după prelucrare – canal cuprins între și .

Din simbolizarea plăcuței se pot distinge următorii parametrii:

Latura plăcuței, ;

Raza la vârf a plăcuței, ;

Grosimea plăcuței, .

Unghiul de vârf al plăcuței, .

Calculul adâncimii de așchiere maxime pentru plăcuța dată.

;

.

Unde:

– este coeficientul de adâncime și are valoarea;

= 1 [mm] și se alege din normative în funcție de operație și de material.

Calculul avansului de lucru. Avansul de lucru se calculează cu relația:

Unde:

este coeficientul de avans și se alege în funcție de material și procedeu și are valoarea,

.

.

Alegerea avansului de lucru la mașina-unealtă: Din gama de avansuri a mașinii-unelte s-a ales: 0.18;

Alegerea vitezei de așchiere.

(tabelul 4.13[4])

Calculul turației necesare. Turația necesară se calculează cu relația:

Alegerea turației de lucru la mașina-unealtă. Din gama de turații a mașini-unelte s-a ales: 600;

.

Recalcularea vitezei de așchiere. Recalcularea vitezei de așchiere se face cu relația:

.

Verificarea abaterii de viteză. Verificarea abaterii de viteză se face cu relația:

.

Dacă are valoarea mai mare de 5% se alege o turație imediat inferioară.

2.3.4. Calculul normelor tehnice de timp pe operație de strunjire canal

Norma tehnică de timp se va calcula pentru o operație de strunjire canal cuprins între și adânc, componentă a itinerariului tehnologic.

S-a ales Op. 034 – Strunjire canal cuprins între și adânc.

Algoritmul de calcul este următorul:

Stabilirea operației anterioare și a dimensiunii înainte de prelucrare:

Operația anterioară – Strunjire diametrul interior la și profil interior Op. 033.

– dimensiune anterioară

Stabilirea dimensiunii după prelucrare:

și .

Stabilirea lungimii de intrare între 3 până la 10 mm;

.

Stabilirea lungimii de ieșire unde este cazul, între 2…5 mm;

.

Stabilirea avansului de lucru pentru operația dată:

.

Stabilirea turației de lucru pentru operația dată:

.

Stabilirea numărului de treceri:

i = 1.

Calculul timpului de bază al așchierii:

;

;

.

Stabilirea timpului auxiliar pentru reglarea mașinii:

(tabelul 5.2 [4] ).

Stabilirea timpului auxiliar pentru reglarea sculei:

(tabelul 5.2 [4] ).

Stabilirea timpului auxiliar pentru orientarea și fixarea piesei în dispozitiv:

(tabelul 5.4 [4] ).

.

Stabilirea timpului auxiliar pentru verificarea cotei prelucrate:

(tabelul 5.8 [4] ).

Calculul timpului auxiliar total:

.

Calculul timpului de servire tehnică:

;

(tabelul 5.1 [4] ).

Calculul timpului de servire organizatorică:

;

(tabelul 5.1 [4] ).

Calculul timpului unitar:

.

Stabilirea timpului de pregătire-încheiere:

(tabelul 5.1 [4] ).

Stabilirea numărului de piese din lot:

1 buc.

Calculul normei tehnice de timp:

.

2.4. Calculul economic

2.4.1. Calculul costului de prelucrare

Se va calcula calculul economic în ipoteza în care se execută în firmă doar operațiile prevăzute și normate la pct. 2.3.4.

Pașii de lucru sunt:

Stabilirea masei semifabricatului:

.

Stabilirea prețului pe kilogram de material:

(tabelul 6.1 [4] ).

Calculul cheltuielilor cu materialul:

.

Stabilirea retribuțiilor tarifare pentru operațiile efectuate:

.

Stabilirea normei tehnice de timp pe operațiile efectuate:

.

Calculul cheltuielilor cu salariile directe:

.

Stabilirea regiei pe secție:

.

Calculul cheltuielilor pe secție:

.

Stabilirea regiei pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor directe pe firmă:

.

Stabilirea cotelor de contribuții către bugetul de stat:

;

;

; (tabelul 6.2 [4] ).

Calculul contribuțiilor plătite pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor de manopera:

.

Calculul prețului de producție:

.

Calculul prețului de catalog al produsului:

.

Unde: – cota de profit [4].

Calculul prețului cu TVA:

.

Similar s-a calculat norma de timp și costurile și pentru celelalte operații ale piesei de tip reducție. Datele astfel obținute sunt centralizate în tabelul de sinteză, de la concluzii.

2.5. Calculul regimului de așchiere pentru frezare canal Op. 080

Etapele de calcul a parammetrilor regimului de frezare prin interpolare canal dispus pe

Parametrii regimului de așchiere sunt:

Adâncimea de așchiere – a;

Avansul de așchiere – f;

Viteza de așchiere – .

Calculul regimului de așchiere la frezare se va face pentru o operație de frezare cilindrică aparținând itinerariului tehnologic.

S-a ales Op. 080 – Frezare prin interpolare canal dispus pe .

Calculul parametrilor regimului de așchiere se va face parcurgând următorii pași:

Date de intrare: stabilirea operației anterioare, stabilirea dimensiunilor înainte de prelucrare, stabilirea dimensiunilor după prelucrare, stabilirea paremetrilor geometrici ai plăcuței.

Operația anterioară – Găurire simultană (străpuns) pe Op. 070.

Dimensiunea anterioară -.

Dimensiune acceptată după prelucrare – canal cuprins între și .

Date inițiale:

Diametrul frezei ;

Numărul de dinți al frezei ;

Lungimea de prelucrare ;

Lățimea piesei .

Din simbolizarea plăcuței se pot distinge următorii parametrii:

Latura plăcuței, ;

Raza la vârf a plăcuței, ;

Grosimea plăcuței, .

Unghiul de atac principal, .

Calculul adâncimii axiale de așchiere la frezare.

;

.

Unde:

– este coeficientul de adâncime și are valoarea 0.6;

= 0.6 [mm] și se alege din normative în funcție de operație și de material.

Calculul adâncimii radiale .

.

Compararea adâncimilor

.

Calculul avansului pe dinte. Avansul pe dinte se calculează cu relația:

[mm/dinte].

Unde:

este coeficientul de avans și se alege în funcție de material și procedeu și are valoarea,

.

[mm/dinte].

Alegerea avansului de lucru la mașina-unealtă. Din gama de avansuri a mașinii-unelte s-a ales: 0.16;

Alegerea vitezei inițiale de așchiere.

(tabelul 4.19[4]).

Calculul vitezei de așchiere

(tabelul 4.2 și4.3 [4]).

Calcului turației de lucru

.

Calculul vitezei de avans

.

Alegerea turației . Din gama de turații a M.U. s-a ales: 60. .

Recalcularea vitezei de așchiere. Recalcularea vitezei de așchiere se face cu relația:

.

2.6. Calculul normelor tehnice de timp la frezare

Norma tehnică de timp se va calcula pentru o operație de Frezare prin interpolare canal dispus pe , componentă a itinerariului tehnologic.

Sa ales Op. 080 – Frezare prin interpolare canal dispus pe .

Algoritmul de calcul este următorul:

Stabilirea operației anterioare și a dimensiunii înainte de prelucrare:

Operația anterioară – Găurire simultană (străpuns) pe – Op. 070.

Date de intrare:

Diametrul frezei ;

Lățimea suprafeței de prelucrare ;

Lungimea suptafeței de prelucrat ;

Lungimea de intrare ;

Lungimea de ieșire ;

Numărul de treceri treceri;

Avans de lucru ;

Turația de lucru ;

Număr piese din lot

Calculul timpului de bază:

;

Stabilirea timpului auxiliar pe faze și operații:

(tabelul 5.18 [4] );

(tabelul 5.18 [4] );

(tabelul 5.19 [4] );

(tabelul 5.21 [4] );

Calculul timpului operativ:

.

Calculul timpului de servire tehnică:

(tabelul 5.17 [4] ).

Calculul timpului de servire organizatorică:

(tabelul 5.17 [4] ).

Calculul timpului de servire:

;

Calculul timpului de refacere:

;

Calculul timpului unitar:

.

Calculul timpului de pregătire-încheiere:

(tabelul 5.1 [4] ).

Stabilirea numărului de piese din lot:

1 buc.

Calculul normei tehnice de timp pe operație:

.

2.7. Calculul economic

2.7.1. Calculul costului de prelucrare

Se va calcula calculul economic în ipoteza în care se execută în firmă doar operațiile prevăzute și normate la pct. 2.3.4.

Pașii de lucru sunt:

Stabilirea masei semifabricatului:

.

Stabilirea prețului pe kilogram de material:

(tabelul 6.1 [4] ).

Calculul cheltuielilor cu materialul:

.

Stabilirea retribuțiilor tarifare pentru operațiile efectuate:

.

Stabilirea normei tehnice de timp pe operațiile efectuate:

.

Calculul cheltuielilor cu salariile directe:

.

Stabilirea regiei pe secție:

.

Calculul cheltuielilor pe secție:

.

Stabilirea regiei pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor directe pe firmă:

.

Stabilirea cotelor de contribuții către bugetul de stat:

;

;

; (tabelul 6.2 [4] ).

Calculul contribuțiilor plătite pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor de manopera:

.

Calculul prețului de producție:

.

Calculul prețului de catalog al produsului:

.

Unde: – cota de profit [4].

Calculul prețului cu TVA:

.

Similar s-a calculat norma de timp și costurile și pentru celelalte operații ale piesei de tip reducție. Datele astfel obținute sunt centralizate în tabelul de sinteză, de la concluzii.

2.8. Calculul regimului de așchiere la găurire Op. 050

Parametrii regimului de așchiere sunt:

Adâncimea de așchiere – a = 5[mm];

Avansul pe rotație – ;

Viteza de așchiere – ;

Unghiul la vârf – ;

Calculul regimului de așchiere la găurire se va face pentru o operație de găurire aparținând itinerariului tehnologic.

S-a ales Op. 050 – Găurire.

Calculul parametrilor regimului de așchiere se va face parcurgând următorii pași:

Date de intrare: stabilirea operației anterioare, stabilirea dimensiunilor înainte de prelucrare, stabilirea dimensiunilor după prelucrare, stabilirea paremetrilor geometrici ai plăcuței.

Operația anterioară – Control tehnic de calitate Op. 040.

Dimensiunea anterioară -.

Dimensiune acceptată după prelucrare – gaură străpunsă dispusă pe diametrul

Calculul adâncimii de așchiere la găurire în plin.

;

.

Calculul adâncimii maxime admise

;

Unde:

– este coeficientul de adâncime și are valoarea 0.6;

= 0.6 [mm] și se alege din normative în funcție de operație și de material.

Compararea adâncimilor

.

Calculul avansului de lucru. Se calculează cu relația:

[mm/dinte].

Unde:

este coeficientul de avans și se alege în funcție de material și procedeu și are valoarea,

.

[mm/dinte].

Alegerea avansului de lucru la mașina-unealtă. Din gama de avansuri a mașinii-unelte s-a ales: 0.45.

Alegerea vitezei inițiale de așchiere.

(tabelul 4.16[4]).

Calculul vitezei de așchiere

(tabelul 4.2 și4.3 [4]).

Calcului turației de lucru

.

Alegerea turației . Din gama de turații a mașinii-unelte s-a ales: 24. .

Recalcularea vitezei de așchiere. Recalcularea vitezei de așchiere se face cu relația:

.

2.9. Calculul normelor tehnice de timp la găurire

Norma tehnică de timp se va calcula pentru o operație de găurire, componentă a itinerariului tehnologic.

Sa ales Op. 050 – Găurire .

Algoritmul de calcul este următorul:

Stabilirea operației anterioare și a dimensiunii înainte de prelucrare:

Operația anterioară – Control tehnic de calitate- Op. 040.

Date de intrare:

Diametrul burghiului ;

Unghiul la vârf al burghiului ;

Lungimea suptafeței de prelucrat ;

Lungimea de intrare ;

Lungimea de ieșire ;

Numărul de treceri treceri;

Avans de lucru ;

Turația de lucru ;

Număr piese din lot

Calculul timpului de bază:

;

Stabilirea timpului auxiliar pe faze și operații:

(tabelul 5.18 [4] );

(tabelul 5.18 [4] );

(tabelul 5.19 [4] );

(tabelul 5.21 [4] );

Calculul timpului operativ:

.

Calculul timpului de servire tehnică:

(tabelul 5.17 [4] ).

Calculul timpului de servire organizatorică:

(tabelul 5.17 [4] ).

Calculul timpului de servire:

;

Calculul timpului de refacere:

;

Calculul timpului unitar:

.

Calculul timpului de pregătire-încheiere:

(tabelul 5.1 [4] ).

Stabilirea numărului de piese din lot:

1 buc.

Calculul normei tehnice de timp pe operație:

.

2.10. Calculul economic

2.10.1. Calculul costului de prelucrare

Se va calcula calculul economic în ipoteza în care se execută în firmă doar operațiile prevăzute și normate la pct. 2.3.4.

Pașii de lucru sunt:

Stabilirea masei semifabricatului:

.

Stabilirea prețului pe kilogram de material:

(tabelul 6.1 [4] ).

Calculul cheltuielilor cu materialul:

.

Stabilirea retribuțiilor tarifare pentru operațiile efectuate:

.

Stabilirea normei tehnice de timp pe operațiile efectuate:

.

Calculul cheltuielilor cu salariile directe:

.

Stabilirea regiei pe secție:

.

Calculul cheltuielilor pe secție:

.

Stabilirea regiei pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor directe pe firmă:

.

Stabilirea cotelor de contribuții către bugetul de stat:

;

;

; (tabelul 6.2 [4] ).

Calculul contribuțiilor plătite pe firmă:

.

Calculul cheltuielilor de manopera:

.

Calculul prețului de producție:

.

Calculul prețului de catalog al produsului:

.

Unde: – cota de profit [4].

Calculul prețului cu TVA:

.

Similar s-a calculat norma de timp și costurile și pentru celelalte operații ale piesei de tip reducție. Datele astfel obținute sunt centralizate în tabelul de sinteză, de la concluzii.

CAPITOLUL 3

MODELAREA GEOMETRICĂ A SEMIFABRICATULUI

Semifabricatul, piesei de tip reducție este obținut prin turnare de precizie.

În modulul Sketcher se trasează un profil închis și o axă de revoluție cu ajutorul comenzii Line și comenzii Corner, ca în fig.3.1.

Fig. 3.1. Trasare contur.

Cu ajutorul comenzii Shaft s-a realizat profilul închis al semifabricatului ca în fig 3.2.

Fig. 3.2. Obținerea modelului geometric al semifabricatului.

CAPITOLUL 4

MODELAREA GEOMETRICĂ A PIESEI DE TIP REDUCȚIE

Piesa se poate modela prin mai multe metode.

Metoda aleasă este prezentată în continuare.

În modulul Sketcher se selectează planul de lucru XY în care se desenează un profil închis și o axă de revoluție.

Fig.4.1. Schița profilului și a axei de revoluție.

Acest profil execută o mișcare de revoluție în jurul axei de revoluție și se obține profilul piesei cu ajutorul comenzii Shaft.

Fig.4.2. Realizarea profilului de revoluție al piesei.

Se selectează suprafața superioară (Shaft 1) și se trasează un cerc de diametru 10 [mm] în modulul Sketcher. Cu ajutorul acestui cerc și a comenzii Pocket se obține gaura din fig.4.3.

Fig.4.3. Obținerea găurii .

Similar se obține o gaură cu și pe suprafața opusă.

Prin intermediul comenzii Circular Pattern se multiplică gaura , obținându-se cele 8 găuri fig.4.4.

Fig.4.4. Obținerea celor 8 găuri .

Urmându-se aceeași pași, pe fața opusă se obțin celelalte 8 găuri.

Pentru realizarea canalului se trasează două cercuri de diametre și . Apoi cu ajutorul comenzii Pocket se îndepărtează material pe o adâncime de 3 [mm], obtinându-se canalul din fig.4.5.

Fig.4.5. Realizarea canalului.

Urmând aceeași pași, dar ținând cont de diametru se realizează și canalul de pe suprafața opusă.

Cu ajutorul comenzii Chamfer se execută teșirile și .

Fig.4.6. Obținerea teșirilor cu ajutorul comenzii Chamfer.

Urmându-se pașii prezentați anterior se obține piesa de tip reducție, care este tema acestei lucrări fig.4.7.

Fig.4.7. Obținerea teșirilor la .

CAPITOLUL 5

SIMULAREA PRELUCRĂRILOR MECANICE ȘI GENERAREA PROGRAMELOR NECESARE LA PRELUCRAREA PIESELOR PE M.U.C.N.C.

5.1. Simularea prelucrării prin strunjire

Pentru simularea prelucrării prin strunjire s-a făcut modelarea semifabricatului și piesei, precum și a generatoarelor (profilelor) acestora ca în Fig.5.1.

Fig.5.1. Modelul semifabricatului transparent, modelul piesei și profilele acestora.

Pentru simularea prelucrării prin strunjire se procedează în felul următor.

Se deschide fișierul ansamblu (CatProduct), format din piesa de prelucrat și semifabricat, apoi se pornește modulul Lathe Machining: Start→NC Manufacturing→Lathe Machining.[3]

Arborele PPR – Process Product Ressources apare în stânga spațiului de lucru.

În Proces List, se efectuează dublu click pe Part Operation și va apărea fereastra de dialog din Fig.5.2.

Fig.5.2. Fereastra de dialog Part Operation.

Fig.5.3. Fereastra de dialog Machine Editor.

Fig.5.4. Fereastra de dialog machining Axis System.

Definirea opreației de strunjire

Fig.5.5. Arborele Part Operation. Definirea geometriei ce se prelucrează

Fig.5.6. Definirea geometriei

piesei de prelucrat.

Definirea sculei

Se selectează meniul Tool . În continuare în Insert tab page (5), se selectează Diamond insert 0.5 (6). Cu dublu click pe parametrul 1 se introduce valoarea 32 și apoi se apasă OK. [3]

Definirea strategiei de prelucrare

În Strategy tab se accesează meniul Part contouring din care se selectează Last path only.

Definirea Macro :

Se selectează Macro;

Se apasă aproach macro;

Se bifează Predefined macro;

Se definește punctul de start (7);

Se apasă OK.

Fig.5.7. Definirea sculei, strategiei de prelucrare, și opțiunii Macro.

Rularea modului Replay

Pentru strunjire se alege Roughing Operation, se selectează Replay, iar pentru a vedea traiectoaria cuțitului se apasă Backward (8) și apoi Play (9).

Rularea modulului Video (10)

Se selectează ultima operație, apoi Replay, Video și se apasă Play.

Fig.5.8. Vizualizarea simulării la operația de strunjire.

În mod similar, se parcurg pașii prezentați anterior, pentru a putea prelucra prin strunjire piesa la prinderea II.[3]

5.2. Simularea prelucrării prin găurire

La simularea prelucrării prin găurire în primul rând trebuie să existe modelul piesei finite, nemaifiind necesar modelul semifabricatului.

În modulul Lathe machining se alege Drilling și apoi o opțiune spre exemplu Drilling blind.[3]

Fig.5.9. Definirea suprafeței de prelucrat.

Fig.5.10. Meniul de strategie.

La finalizarea setărilor se pot rula modulul Video sau Replay (Fig.5.11), la fel ca la operația de strunjire.

Fig.5.11. Modulul Replay la operația de găurire.

5.3. Simularea prelucrării prin frezare

Ca și în cazul prelucrării prin strunjire, se realizează ansamblul piesă – semifabricat (fig.5.12). Semifabrictul se setează transparent, pentru o mai bună vizualizare a ansamblului.[3]

Fig.5.12. Ansamblu piesă – semifabricat.

5.1.3.1. Simularea prelucrării prin frezare după o curbă dată

Se accesează modulul Prismatic Machining urmând pașii Start – Machining – Prismatic Machining.

În arborele Process List – Process, se selectează cu dublu click pe Part Operation apoi se selectează mașina-unealtă, unde se va definii sistemul de axe al acesteia, semifabricatul și piesa de prelucrat.[3]

În cele ce urmează se trece la definirea operației de frezare după o curbă directoare, pentru a se realiza acceasta, se selectează iconița .

După selectarea iconiței se va afișa frereastra de dialog din fig.5.13., unde se va definii suprafața inițială a semifabricatului, suprafața finală a piesei, punctul de start și punctul de stop ncesari realizării parametrilor de frezare.[3]

Fig.5.13. Selectarea curbei directoare.

În meniul prezentat în fig.5.14. se pot selecta opțiunile One way (frezare într-un singur sens), Zig zag (frezare în dublu sens sau zig-zag), cele două opțiuni sunt prezentate în fig.5.14.

Fig.5.14. Meniul de strategie.

În meniul pentru definirea sculei se alege tipul sculei (freză cilindrică ), apoi se introduc parametrii definitorii ai acesteia (fig.5.15.): diamertul nominal; raza de racordare, lungimea părții așchietoare, lungimea totală a frezei, diametrul părții de prindere, etc.[3]

Fig.5.15. Meniul pentru definirea sculei.

În cele ce urmează se vor definii parametrii regimului de așchiere (fig.5.16.): avansul la apropiere, avansul la prelucrare, etc.

Fig.5.16. Meniul pentru definirea parametrilor regimului de așchiere.

După finalizarea setărilor, se poate rula modulul Video al operației (fig.5.17.).

Fig.5.17. Modulul Video pentru frezare.

5.4. Generarea programelor necesare prelucrării pe M.U.C.N.

Importanța simulării prelucrărilor constă în obținerea programului de comandă numerică care este compatibil cu mașina – unealtă, dar și afișierelor reprezentând documentația operațiilor.[7]

Fig.5.18. Bar de instrumente NC Output Management

Va apărea o nouă fereastră de dialog și în tab-ul In/Out se fac setările:

Input CATProcess conține fișierul salvat în urma validării procesului de prelucrare;

Cu opțiunea Selection se alege programul realizat;

La opțiunea NC data type se alege tipul de cod: NC, APT sau CLF.

Cu ajutorul câmpului Output File se stabilește unde va fi salvat fișierul obținut și denumirea acestuia.[6]

Codul APT deși este mai explicativ este mai lung, iar codul NC poate fi înțeles doar dacă este cunoscută sintaxa specifică programării M.U.

Pentru obținerea documentației de prelucrare a operațiilor se folosește opțiunea Generate Documentation ce aparține toolbar-ului NC Output management (Fig.5.35.).[5]

Astfel în fereastra de dialog Process documentation, câmpul Documentation script are un script ce are rolul de a ușura munca utilizatorului pentru a obține o documentație completă.[6]

În anexe sunt prezentate programele de execuție generate cu ajutorul mediului de lucru CATIA pentru „piesa complexă”, dop filetat și niplu C. La o simplă comparare a acestora se poate constata cu ușurință asemănarea și chiar similitudinea dintre ele, de aici ajungând la concluzia că elaborarea unei tehnologii de grup, în mediul de lucru CATIA este avantajoasă.[5]

Important pentru programele N.C.

Avans la strunjire frontală f=0.32 [mm/rot]; la strunjire radială f=0.24 [mm/rot]. Turație de lucru la M.U. la strunjire frontală 800 [rot/min]; la strunjire radial 800 [rot/min].

Observație!!!

La strunjire profil se face corecție de turație și avans pentru ca viteza de așchiere să rămână constantă.

CONCLUZII

Cum se poate observa din tabelul 3, execuția canalului este mai avantajoasă prin strunjire, necesitând o durată mai mică a timpului de execuție și deci un cost mai scăzut față de execuția canalului prin frezare.

Tabelul 3. Comparație de și pentru execuție canal.

Din tabelul 4, reiese că este mai avantajos ca operația de găurire din punct de vedere financiar și ca durată de timp să fie executată pe o M.U.C:N.C: cu ajutorul unui cap multiax.

Observație!!!

Ținând cont că piesa de executat este o singură bucată nu se justifică achiziționarea unui cap multiax.

Tabelul 4. Comparație de și pentru execuție găuri.

BIBLIOGRAFIE

Răduleț, Remus(sub.red )(1963).Lexicon Tehnic român Vol.13. .Editura Tehnică.București.

Ghionea,Ionuț Gabriel. (2004) Module de proiectare asistată în CATIA V 5 cu aplicații în construcția de mașini,Editura BREN,București

Micloșină,Călin. Proiectare tehnologică asistată în inginerie industrială (Aplicații CAM), notițe de curs, Reșița, U.E.M.R., 2013.

Popovici,Gheorghe. (2010) Tehnologia Construcțiilor de Mașini <Proiectarea tehnologică>, Editura Didactică și Pedagogică, București.

Xianguang KONG, Yuanying QIU. Research and Implementation of CATIA Tool Integration Technology Based on CAA, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 88 NR 7b/2012.

Kong Xianguang, Li Yihui. Research and implement of CATIA parametric modelling-based cutter information integration in VERICUT, COMPUTER MODELLING & NEW TECHNOLOGIES 2014 18(8) 363-367.

Manual de programare SIEMENS SINUMERIK 840D/840DI; SINUMERIK 810D/FM-NC.