Corso di Tecnologia Meccanica Prof. W. Polini Tel. 0776 2993679 [email protected] Lunedì: 16.00-18.30 (aula 2S.1) Periodo 10/03/2014-28/05/2014 Esame scritto e orale Tecnologia Meccanica Qudro Processi 1 Corso di Tecnologia Meccanica Testi consigliati: F. Giusti e M. Santochi Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2000. Serope Kalpakjan – Steven R. Schmid T Tecnologia l i M Meccanica i Prentice Hall, 2008 Tecnologia Meccanica Qudro Processi 2 1 Argomenti del corso 1. Introduzione alla Tecnologia Meccanica; 2. Asportazione di truciolo 3. Cicli di lavorazione 4. Centri di lavoro CNC 5. Prototipazione p rapida p 6. Controllo automatizzato GD&T 7. ………. Tecnologia Meccanica 3 Qudro Processi COS’E’ LA TECNOLOGIA? • L'impatto sociale della tecnologia: i chicchi di grano 35 28 • Dal contadino con la zappa: nutre da 2 a 3 persone ... •... a quello tecnologico: nutre circa 60 persone 21 14 7 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 Anno Tecnologia Meccanica Qudro Processi 4 2 COS’E’ LA TECNOLOGIA? 80 1900 • Distribuzione degli occupati in 60 Italia 40 20 250 Oggi 0 200 Agricoltura 150 Industria Servizi Settore 100 50 • Ore di lavoro necessarie per 0 1800 1900 Oggi acquistare un quintale di grano Anno Tecnologia Meccanica 5 Qudro Processi COS’E’ LA TECNOLOGIA? 10000 • Ore di lavoro necessarie per acquistare un quintale di ferro 1000 100 10 •Il Il miglioramento del tenore di vita 1 1600 1700 1800 1900 O i Oggi Anno •Lo sviluppo sostenibile •La Tecnologia Meccanica Tecnologia Meccanica Qudro Processi 6 3 LA TECNOLOGIA MECCANICA La TECNOLOGIA MECCANICA, o meglio le TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE MECCANICA, costituiscono l’insieme dei processi che permettono la trasformazione di grezzi o di semilavorati in prodotti finiti. Attraverso le Tecnologie meccaniche diviene possibile il passaggio dal progetto di una parte alla sua realizzazione fisica. Le Tecnologie di lavorazione meccanica sono quindi di base per poter “PRODURRE”. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 7 COSA VUOL DIRE PRODURRE? “Dare, fornire come risultato di una serie di lavorazioni o trasformazioni operate dall’uomo” Tecnologia Meccanica Qudro Processi 8 4 COSA VUOL DIRE PRODURRE? Esempio 1 Il prodotto dovrà rispettare i requisiti di progetto in termini di funzionalità, forma e aspetto estetico Tecnologia Meccanica Qudro Processi 9 COSA VUOL DIRE PRODURRE? Esempio 1 – SCELTE PROGETTUALI •Materiale • Sezione filo • Diametro filo • Finitura • Processo produttivo • Dimensione lotto Tecnologia Meccanica Qudro Processi 10 5 COSA VUOL DIRE PRODURRE? Esempio 1 – PROBLEMI TECNOLOGICI • Il materiale sopporterà la piegatura senza rompersi? • Il filo potrà essere tagliato senza provocare usura eccessiva dell’utensile? • Il taglio provocherà bave? • Qual è il sistema di produzione più economico per realizzare il lotto richiesto ed essere competitivi? Tecnologia Meccanica Qudro Processi 11 COSA VUOL DIRE PRODURRE? Esempio 1 – SCELTE NECESSARIE PER LA PRODUZIONE •PROCESSO TECNOLOGICO •MACCHINE UTENSILI •UTENSILI •ATTREZZATURE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 12 6 PERCHE’ E’ IMPORTANTE LA PRODUZIONE? Tecnologia Meccanica Qudro Processi 13 PERCHE’ E’ IMPORTANTE LA PRODUZIONE? Tecnologia Meccanica Qudro Processi 14 7 ALTRI ESEMPI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 15 TIPOLOGIE DI PROCESSI DI PRODUZIONE: •Produzioni per Processo •Produzioni d i i per partii o manifatturiere if i Tecnologia Meccanica Qudro Processi 16 8 PRODUZIONI PER PROCESSO • Gli elementi originari che costituiscono il prodotto finale non possono essere facilmente identificati. • Il prodotto non può essere scomposto a ritroso poiché i componenti originari non sono più di ti distinguibili ibili ttra lloro o h hanno cambiato bi t natura. t Tecnologia Meccanica Qudro Processi 17 PRODUZIONI PER PROCESSO Esempi • Produzione di: – Acciaio – Carta – Cemento – Prodotti Chimici – Filati – ... Tecnologia Meccanica Qudro Processi 18 9 PRODUZIONI PER PARTI O MANUFATTURIERE Il prodotto finale risulta composto da un numero finito di componenti discreti (parti). • Il processo produttivo è compreso da due fasi: – Fase di fabbricazione; – Fase di assemblaggio. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 19 PRODUZIONI PER PARTI O MANUFATTURIERE Esempi se p • Processi di produzione per ottenere: – Automobili – Calcolatori – Elettrodomestici – Calzature – ... Tecnologia Meccanica Qudro Processi 20 10 PRODUZIONI PER PARTI O MANUFATTURIERE FASE DI FABBRICAZIONE Insieme delle lavorazioni (trasformazioni) che modificano la forma, le dimensioni, lo stato superficiale di parti singole. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 21 PRODUZIONI PER PARTI O MANUFATTURIERE FASE DI ASSEMBLAGGIO Insieme delle operazioni p di giustapposizione di parti singole per formare un assieme. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 22 11 PRODUZIONI PER PARTI O MANUFATTURIERE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 23 TRASFORMAZIONE Che cosa intendiamo con il termine trasformazione ? Def: : La variazione nel tempo di una o più proprietà della parte ottenuta attraverso opportuni processi elementari. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 24 12 TRASFORMAZIONI Esempi : • Trasformazione di forma e dimensioni (macrogeometria della parte); • Trasformazione del grado di finitura di una superficie (microgeometria della parte); • Trasformazione delle caratteristiche meccaniche (durezza, carico di rottura); • Trasformazione di stato, di temperatura. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 25 DI COSA ABBIAMO BISOGNO PER ATTUARE UNA TRASFORMAZIONE? Tecnologia Meccanica Qudro Processi 26 13 FATTORI CHE CONCORRONO IN UNA TRASFORMAZIONE •Materia •Energia •Informazioni •Risorse Tecnologia Meccanica Qudro Processi 27 Qudro Processi 28 MATERIA Tecnologia Meccanica 14 MATERIA Grezzo/Semilavorato Prodotto di p partenza su cui vogliamo g eseguire la trasformazione Altri materiali Materiali che possono essere richiesti per la corretta esecuzione della trasformazione (Es. liquidi refrigeranti). Materiali che possono essere aggiunti al grezzo durante la trasformazione Finito/Semilavorato Prodotto ottenuto dopo la trasformazione Sfridi Materiale in eccesso presente sul grezzo e asportato durante la trasformazione Scarti Prodotti finiti/Semilavorati che non rispettano le specifiche imposte Tecnologia Meccanica Qudro Processi 29 STATO DEL MATERIALE Solido • Compatto; • Granulare. q Liquido Gassoso Tecnologia Meccanica Qudro Processi 30 15 MATERIA •Le trasformazioni comportano una variazione M della massa del prodotto finito / semilavorato (M2) rispetto alla massa del grezzo / semilavorato di partenza (M1). • Distinguiamo tre casi possibili: – M = M2 - M1 < 0 – M = M2 - M1 = 0 – M = M2 - M1 > 0 Tecnologia Meccanica Qudro Processi 31 MATERIA M=M2-M1<0 Tecnologia Meccanica Dopo la trasformazione la massa della parte finita è minore di quella del grezzo di partenza. La L trasformazione f i comporta l’eliminazione di parte della massa del grezzo. Qudro Processi 32 16 MATERIA M M2 M1 0 M=M2-M1= Tecnologia Meccanica La trasformazione lascia inalterata la massa della parte. Qudro Processi 33 MATERIA M=M2-M1> 0 Tecnologia Meccanica La trasformazione comporta un aumento della massa della parte finita essendo questa l’assieme risultante dalla giustapposizione di più parti. Qudro Processi 34 17 ENERGIA Tecnologia Meccanica Qudro Processi 35 ENERGIA • Le trasformazioni sono operate grazie ad opportuni scambi di energia; • L’energia scambiata può essere di varia natura: – Energia Meccanica, Meccanica – Energia Termica, – Energia Chimica. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 36 18 ENERGIA MECCANICA • Lo scambio di energia avviene tramite una interazione tra forze che compiono lavoro; • Esempi: – Piegatura g della lamiera, – Asportazione di truciolo. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 37 ENERGIA TERMICA • Lo scambio di energia avviene i t instaurando d una opportuna t differenza diff di temperatura tra le parti interagenti; • Esempi: – Fusione di un metallo, – Solidificazione di un cubetto di ghiaccio. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 38 19 ENERGIA CHIMICA • Lo scambio di energia avviene sfruttando opportune reazioni chimiche. • Esempi: – Corrosione di un materiale a contatto con un acido o una base Tecnologia Meccanica Qudro Processi 39 TRASFORMAZIONI • Le trasformazioni sono realizzate attraverso processi elementari (lavorazioni); • Tali processi elementari possono essere classificati l ifi ti iin b base all ti tipo di energia i utilizzata. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 40 20 PROCESSI ELEMENTARI CHE SFRUTTANO ENERGIA MECCANICA •Deformazione D f i elastica l ti ( Es. E : tirare ti elastico, l ti comprimere molla); • Deformazione plastica ( Es. : piegare una lamiera, coniare monete); • Frattura ( Es. Es : spezzare lastra di vetro); • Miscelazione ( Es: miscelare polveri). Tecnologia Meccanica Qudro Processi 41 PROCESSI ELEMENTARI CHE SFRUTTANO ENERGIA TERMICA •Riscaldamento / Raffreddamento (Es. (Es Riscaldare un componente per dilatarlo o raffreddarlo per restringerlo - Accoppiamenti forzati); • Fusione (Es. Fondere dello stagno per assemblare un componente componente- Saldature) • Solidificazione (Es. Far solidificare acciaio fuso in una forma - Processi di fonderia) Tecnologia Meccanica Qudro Processi 42 21 PROCESSI ELEMENTARI CHE SFRUTTANO ENERGIA TERMICA •Evaporazione (Es. Essicazione di una forma al verde) • Condensazione (Es. Deposizione di vapori di metallo su una superficie) Tecnologia Meccanica Qudro Processi 43 PROCESSI ELEMENTARI CHE SFRUTTANO ENERGIA CHIMICA • Soluzione (Es. Soluzione dello zinco nel rame per ottenere ottone); • Combustione (Es. combustione di idrocarburi) • Diffusione (Es. atomi di carbonio penetrano per diffusione nella struttura dell’acciaio cambiandone le proprietà - Cementazione) • Indurimento (Es. fenomeno della “presa” del cemento) Tecnologia Meccanica Qudro Processi 44 22 INFORMAZIONI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 45 INFORMAZIONI • Le trasformazioni, per essere attivate, necessitano di opportune informazioni: – Informazioni tecnologiche: • Strumenti in grado di eseguire la trasformazione • Traiettoria di processo – Informazioni gestionali: • Quale trasformazione eseguire • Quando eseguire la trasformazione • Su quale parte eseguire la trasformazione • Quali strumenti usare. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 46 23 RISORSE Qudro Processi Tecnologia Meccanica 47 RISORSE Qualsiasi trasformazione per essere compiuta necessita di opportune risorse. Macchina: Fornisce l’energia necessaria per attuare la trasformazione. Utensile: Consente di trasferire l’energia dalla macchina hi all grezzo / semilavorato. il t Attrezzatura: Consente al grezzo / semilavorato di essere integrato nella macchina. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 48 24 SISTEMA TECNOLOGICO DELLE TRASFORMAZIONI Insieme alla parte grezza / semilavorata le risorse consentono di definire il sistema tecnologico di trasformazione. Esso risulta perciò composto da : • Parte grezza o semilavorata • Macchina • Attrezzatura • Utensile Tecnologia Meccanica Qudro Processi 49 ESEMPIO DI SISTEMA TECNOLOGICO DI TRASFORMAZIONE FORATURA Tecnologia Meccanica Qudro Processi 50 25 ESEMPIO DI SISTEMA TECNOLOGICO DI TRASFORMAZIONE PULITURA STAMPI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 51 PRECISIONE DELLE TRASFORMAZIONI Trasformazione ideale: Lo stato iniziale e lo stato finale sono definiti in modo deterministico Tecnologia Meccanica Qudro Processi 52 26 TRASFORMAZIONI REALI Tutte le trasformazioni reali sono influenzate da fenomeni non controllabili (disturbi) che influenzano il risultato finale Tecnologia Meccanica Qudro Processi 53 TRASFORMAZIONI REALI Generalmente anche lo stato iniziale della trasformazione non è noto con certezza. Ciò rende ancora più incerto il risultato finale. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 54 27 TRASFORMAZIONI REALI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 55 TRASFORMAZIONI REALI • La presenza di disturbi implica che il risultato finale non sarà mai unico, bensì variabile all’interno di un certo intervallo di possibili soluzioni. • Il problema è quello di garantire che le possibili soluzioni ottenibili tramite la trasformazione siano contenute all’interno di un intervallo di tolleranza definito in fase di progettazione (specifiche) (specifiche). • L’intervallo delle possibili soluzioni legato alla trasformazione dovrà essere perciò contenuto all’interno dell’intervallo di tolleranza. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 56 28 TRASFORMAZIONI REALI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 57 TRASFORMAZIONI REALI Tecnologia Meccanica Qudro Processi 58 29 RIDUZIONE DELLA VARIABILITA’ DEL RISULTATO Nel caso la variabilità ariabilità del risultato ris ltato ottenibile sia superiore alla tolleranza imposta si dovrà: -migliorare il processo; oppure -cambiare bi il processo Tecnologia Meccanica Qudro Processi 59 ESEMPIO DI MIGLIORAMENTO DEL PROCESSO FORATURA Risultato richiesto : Ottenere un foro cieco il cui asse disti d=10 mm dalla superficie di riferimento. La tolleranza specificata per tale misura è + 0.1 mm. Bisogna determinare il processo consente di realizzare tale f foro garantendo t d le l tolleranze t ll richieste. i hi t Tecnologia Meccanica Qudro Processi 60 30 INTERVALLO DI TOLLERANZA RICHIESTO Tecnologia Meccanica Qudro Processi 61 1° CASO FORATURA DAL PIENO CON PUNTA ELICOIDALE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 62 31 1° CASO FORATURA DAL PIENO CON PUNTA ELICOIDALE NO!!! Tecnologia Meccanica Qudro Processi 63 2° CASO FORATURA CON PUNTA DA CENTRO Tecnologia Meccanica Qudro Processi 64 32 2° CASO FORATURA CON PUNTA DA CENTRO SITUAZIONE LIMITE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 65 3° CASO FORATURA CON PREFORO E UTILIZZO DI BUSSOLA DI CENTRAGGIO Tecnologia Meccanica Qudro Processi 66 33 3° CASO FORATURA CON PREFORO E UTILIZZO DI BUSSOLA DI CENTRAGGIO OK Tecnologia Meccanica Qudro Processi 67 SCELTA DEL PROCESSO DI PRODUZIONE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 68 34 FATTIBILITA’ TECNICA DEL PROCESSO Il processo che h realizza li il prodotto d tt d deve garantire: ti • le specifiche tecniche del prodotto indicate nel disegno tecnico (tolleranze, rugosità, etc.); • i volumi richiesti (capacità produttiva); • il rispetto delle normative ambientali; • il rispetto delle normative di sicurezza (Es.: Legge 626). Tecnologia Meccanica Qudro Processi 69 FATTIBILITA’ ECONOMICA DEL PROCESSO •Oltre alla fattibilità tecnica del processo di produzione bisogna verificare anche la fattibilità economica del processo stesso. • Ciò significa che i costi associati al processo devono essere sostenibili t ibili rispetto i tt all ricavato i t d derivante i t dall’utilizzo della sua capacità produttiva. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 70 35 FATTIBILITA’ ECONOMICA DEL PROCESSO L’attività L attività produttiva deve garantire all’azienda all azienda un profitto (UTILE) in termini monetari, attraverso cui essa può autosostenersi. In prima approssimazione, trascurando i proventi finanziari (ordinari e straordinari) l’utile deriva dalla differenza tra il valore della produzione ed i costi d ll produzione. della d i UTILE = VALORE DELLA PRODUZIONE - COSTI DELLA PRODUZIONE Tecnologia Meccanica Qudro Processi 71 VALORE DELLA PRODUZIONE •Ricavi delle vendite e delle prestazioni • Variazioni delle rimanenze di prodotti in corso di lavorazione, semilavorati e finiti • Incrementi di immobilizzazioni per lavori interni • Altri Alt i ricavi i i e proventiti Tecnologia Meccanica Qudro Processi 72 36 COSTI DELLA PRODUZIONE • Per materie prime, sussidiarie; • Per materiale di consumo; • Ammortamenti e svalutazioni; • Per il personale; • Per servizi esterni; • Per il godimento di beni di terzi; • Variazioni delle rimanenze di materie prime prime, sussidiarie sussidiarie, di consumo e merci; • Accantonamenti per rischi; • Oneri diversi di gestione. Tecnologia Meccanica Qudro Processi 73 37
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