Scarica tecnologia meccanica pt1 e più Dispense in PDF di Tecnologie di mecaniche, processo e prodotto solo su Docsity! TECNOLOGIA MECCANICA Parte 1 Introduzione La tecnologia meccanica studia i processi di fabbricazione di componen@ meccanici e par@ struAurali. I processi di fabbricazione nel tempo sono profondamente cambia@ con lo scopo di diventare sempre più flessibili e rapidi. Si è passa@ da una produzione di massa scarsamente diversificata ad una produzione ad elevata personalizzazione. -‐ Processi di produzione veloci e flessibili; -‐ Sistema organizza@vo e ges@onale capace di integrare tuAe le fasi del processo produKvo tra loro e con i seAori di vendita Nel tempo si è passa@ da una produzione prevalentemente per magazzino ad una produzione su commessa. La progeAazione del processo produKvo diventa quindi fondamentale per per poter stare al passo in queste dinamiche produKve. Dalle singole tecnologie al processo produ1vo Tecnologia Meccanica Introduzione 7 fonderia controllo di prodotto / processo asportazione di truciolo lavorazioni non convenzionali saldatura / incollaggio assemblaggio deformazione plastica PROCESSO PRODUTTIVO Dalla sin ola tecn logia al pr cesso produttivo Il processo produKvo è composto dall’insieme delle tecnologie necessarie per produrre, assemblare e testare un prodoAo e le singole par@ che lo cos@tuiscono. ProgeAare un processo produKvo significa quindi definire tuAe le tecnologie ed i rela@vi parametri di lavoro, la sequenza secondo cui si sviluppano ed i controlli necessari. La filiera produ1va La forma, le dimensioni, la finitura superficiale e le caraAeris@che del materiale, insieme alle tecnologie di produzione intese come successione di processi lega@ al cambiamento di forma determinano i cicli di fabbricazione che a loro volta determinano il sistema produKvo Tecnologia Meccanica Introduzione 14 La filiera produttiva dell’industria meccanica (I) Ciclo di fabbricazione - disegno del finito - analisi dei materiali e dei trattamenti - analisi critica del progetto - tecniche di fabbricazione C del grezzo C del finito forma/dimensione tolleranze finitura superficiale Tecnologie meccaniche come successione di cambiamenti di forma Sistema produttivo Inserimento delle singole fasi della lavorazione in un sistema produttivo Dal processo produ1vo al sistema produ1vo Il sistema produKvo è l’insieme delle risorse e delle tecnologie che si affiancano ai processi produKvi per eseguire una produzione di prodoK. Tecnologia Meccanica Introduzione 8 Economia Processi produttivi Management Organizzazione della produzione Finanzia aziendale Impianti industriali Risorse umane SISTEMA PRODUTTIVO Dal processo produttivo al sistema produttivo Tendere ad uno sviluppo sostenibile Definizioni “Uno sviluppo in grado di assicurare il soddisfacimento dei bisogni della generazione presente senza compromeAere la possibilità delle generazioni future di realizzare i propri.” Commissione Brundtland del Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente 1987 “Immaginare il futuro per costruire il presente” Enrico Ma?ei Equità di ?po INTERGENERAZIONALE Tendere ad uno sviluppo sostenibile Lo sviluppo sostenibile non è solo ambientale Tendere ad uno sviluppo sostenibile Lo sviluppo sostenibile non è solo ambientale Tre dimensioni della sostenibilità: Sostenibilità ambientale: Preservare nel tempo le tre funzioni dell’ambiente: fornitore di risorse, riceAore di rifiu@ e fonte direAa di u@lità. All’interno di un sistema territoriale ciò implica la capacità di valorizzare l’ambiente in quanto “elemento dis@n@vo” del territorio, garantendo al contempo la tutela e il rinnovamento delle risorse naturali e del patrimonio. Sostenibilità economica: Capacità di un sistema economico di generare una crescita duratura. In par@colare, la capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento delle popolazioni. All’interno di un sistema territoriale ciò implica la capacità di produrre e mantenere all’interno del territorio il massimo del valore aggiunto combinando efficacemente le risorse, al fine di valorizzare la specificità dei prodoK e dei servizi territoriali Tendere ad uno sviluppo sostenibile StruAura di una LCA " ISO 14040: Principles and framework " ISO 14041: Goal and scope defini@on and inventory analysis " ISO 14042: Life cycle impact assessment " ISO 14043: Interpreta@on Pra@camente la standardizzazione introdoAa dalla norma ISO 14040 permeAe di poter eseguire e, in caso, cer@ficare uno studio LCA secondo uno schema prestabilito che consenta, in par@colare, di evidenziare le caraAeris@che di completezza, affidabilità e riproducibilità dell'analisi. Una grande novità sta nel faAo che la norma prevede la possibilità di un controllo da parte di revisori interni ed esterni ed eventualmente una cer@ficazione da parte di un ente di cer@ficazione riconosciuto. Tendere ad uno sviluppo sostenibile
Struttura di una LCA
r
INQUADRAMENTO
DELLA VALUTAZIONE DEL CICLO DI VITA
Definizione fe
dell'obiettivo >
DJ
Analisi di fe
inventario (LC)
LI
Valutazione [eg
dell'impatto [4
I NTERPRETAZIONE
r
APPLICAZIONI DIRETTE:
- sviluppo e migioramento
del prodotto
- pianificazione strategica
- impostazione della politica
pubblica
- strategia commerciale (marketing)
- altro
Vu HF
Tendere ad uno sviluppo sostenibile Fase 1: Goal Defini?on and Scoping Durante questa fase è necessario definire: le finalità dello studio, l’unità funzionale e i confini del sistema studiato. In par@colare l’unità funzionale è la misura della performance degli output funzionali del sistema di prodoAo. Scopo principale dell’Unità Funzionale è fornire un riferimento a cui gli input e gli output di processo possano essere correla@. Tendere ad uno sviluppo sostenibile Fase 2: Life Cycle Inventory Fase 3: Life Cycle Assessment Consiste nella valutazione della significa@vità degli impaK ambientali potenziali, associa@ ai da@ derivan@ dalla fase di inventario. Gli impaK ambientali vengono prima classifica@, vengono cioè assegnate le aggregazioni iniziali di da@ a categorie di impaAo rela@vamente omogenee, successivamente vengono assegna@ dei pesi alle diverse categorie. Questa ul@ma procedura viene effeAuata al fine di permeAere la comparazione degli impaK potenziali di diversi prodoK. Le principali categorie di impaAo ambientale da tenere in considerazione riguardano l’u@lizzo di risorse, la salute dell’uomo e le conseguenze ecologiche. Tendere ad uno sviluppo sostenibile Fase 2: Life Cycle Inventory Fase 4: Life Cycle Interpreta?on Consiste nell’interpretazione dei risulta@ delle fasi di inventario e di valutazione degli impaK e nell’eventuale redazione di conclusioni e di raccomandazioni per il miglioramento della performance ambientale del sistema studiato. Tendere ad uno sviluppo sostenibile Fase 2: Life Cycle Inventory L’obieKvo fondamentale di una LCA consiste nell’imputare i consumi e le emissioni oAenu@ nella fase di raccolta da@ (Analisi di Inventario) a specifiche categorie di impaAo riferibili ad effeK ambientali conosciu@, e nel quan@ficare, con opportuni metodi di caraAerizzazione, l’en@tà del contributo complessivo che il processo o il prodoAo arrecano agli effeK considera@ (Analisi degli ImpaK). La procedura di uno studio di LCA è di @po itera@vo poiché ogni fase successiva può meAere in evidenza cri@cità o semplici aspeK che necessitano di un ulteriore indagine. Via via che si approfondisce l’analisi, nuovi da@ potranno poi essere sos@tui@ o aggiornare i vecchi, richiedendo la revisione dei calcoli stessi Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Disegni di concepimento Sono delle rappresentazioni schema@che, senza quote, dei vari elemen@, soAogruppi, gruppi e del complessivo di essi (prodoAo). Se occorre a rappresentare più chiaramente il prodoAo o un gruppo ecc. in ques@ disegni si possono inserire descrizioni di par@colari funzionalità. Registro di un eleArodomes@co Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Disegni di definizione Sono una evoluzione dei disegni di concepimento. Sugli elemen@ si iniziano ad inserire delle quote derivan@ da uno studio di funzionalità (dimensionamen@ struAurali, pun@ di ancoraggio obbliga@, ecc.), insieme ad altre indicazioni funzionali quali rugosità, eventuali traAamen@ superficiali e/o termici, ecc. Nei soAogruppi e gruppi ancora si riportano poche informazioni, principali quote di ingombro e quote funzionali (dimensionamento struAurale, eventuali pun@ di centraggio, ecc.) Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Greggio della fusione in ghisa della scatola esterna Disegni di fabbricazione Sono una ulteriore evoluzione dei disegni di definizione. Sono des@na@ alla produzione del prodoAo, quindi contengono tuAe le info necessarie alla fabbricazione, al controllo, al montaggio di elemen@, soAogruppi, gruppi e complessivo del prodoAo. -‐ Disegni del greggio: disegni di definizione con aggiunta delle informazioni rela@ve al @po di greggio da oAenere (per fusione, per lavorazione plas@ca, ecc.). Si aggiungeranno quindi i sovrametalli, i raccordi, ecc. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Quotatura La quotatura è cos@tuita dall’insieme delle informazioni riguardan@ le dimensioni, eventualmente unite alle informazioni funzionali, dell’elemento, del soAogruppo, gruppo o complessivo. -‐ Quotatura di definizione: Si riporta sui disegni di definizione o Quote funzionali: determinano la funzionalità dell’elemento (geometria, baAute, ecc.) o dell’accoppiamento dell’elemento per formare un gruppo o un soAogruppo (corsa, interferenza o gioco, arres@, ecc.). Queste quote sono usate anche in fase di collaudo o Quote ausiliarie: rela@ve a par@ dell’elemento che rimangono tal quali come nel greggio o che possono essere lavorate senza par@colari tolleranze o modificabili in fase di fabbricazione. Generalmente queste quote si indicano tra parentesi. -‐ Quotatura di fabbricazione o Sui disegni del greggio si deduce dalla quota di definizione con l’aggiunta dei sovrametalli, dei raccordi, ecc. o Sui disegni di lavorazione si deduce dalla quotatura funzionale e dalla quotatura ausiliaria con i necessari aggiustamen@ rela@vi ai processi di produzione. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze Da un punto di vista pra@co, il conceAo di dimensione è necessariamente legato al conceAo di precisione nel realizzarla. InfaK, la forma e le dimensioni di un oggeAo a disegno rappresentano delle condizioni ideali che non possono essere raggiunte con precisione assoluta. I processi di produzione sono sempre affeK da errori che fanno sì che la geometria e le dimensioni dei pezzi realizza@ (forma e dimensioni reali) si discos@no da quelle indicate a disegno (forma e dimensioni nominali). Nel disegno è necessario indicare i limi@ massimi di variabilità consen@@ (tolleranze), entro i quali è possibile acceAare i pezzi. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze 2 II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 3 TOLLERANZE DIMENSIONALI ERRORI MACROGEOMETRICI TOLLERANZE GEOMETRICHE ERRORI MICROGEOMETRICI RUGOSITA’ Errori di lavorazione ERRORI DIMENSIONALI Deviazione delle dimensioni reali da quelle nominali ERRORI GEOMETRICI Deviazione delle superfici reali da quelle nominali ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 4 Errori dimensionali Definizione Tolleranza e lavorazione Tipi di collegamenti Sistema ISO di tolleranze e collegamenti Indicazione delle quote con tolleranza Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze dimensionali La differenza tra il massimo e il minimo definisce il campo di tolleranza (o tolleranza): cioè, l’ampiezza della fascia entro cui la dimensione reale può variare senza compromeAere la funzionalità dell’elemento. Scostamento superiore Scostamento inferiore In caso di accoppiamento, per gli scostamen@ si usa la leAera maiuscola se si riferisce al foro, mentre su usa la leAera minuscola se si riferisce all’albero. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze dimensionali Riassumendo 3 Appunti di Disegno Tecnico Industriale 226 Assegnazione di una tolleranza dimensionale In base alle definizioni date si osserva che il limiti di variabilità dimensionali (tolleranza dimensionale) sono univocamente determinati quando si siano assegnati: 1) La tolleranza (ampiezza del campo di tolleranza); 2) Uno dei due scostamenti (posizione del campo di tolleranza) Convenzionalmente si definisce la linea dello zero come la linea corrispondente alla dimensione nominale. Appunti di Disegno Tecnico Industriale 227 Ampiezza della zona di tolleranza: grado di tolleranza normalizzato (IT) L’ampiezza del campo di tolleranza è determinata, nel sistema ISO, dal grado di tolleranza normalizzato (IT). Esistono 20 gradi di tolleranza normalizzati, denominati con le sigle da IT0 a IT18 (IT0 e IT01 solo per usi particolari). L’ampiezza del campo di tolleranza è funzione (discreta) di due parametri: la dimensione nominale e il valore di IT. Si possono individuare tre gruppi di tolleranze in base alla loro precisione: Lavorazione calibri (alberi da IT01 a IT4, fori da IT01 a IT5) Lavorazioni precise (alberi da IT5 a IT11, fori da IT6 a IT11) Lavorazioni grossolane (alberi e fori da IT12 a IT18) Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze dimensionali Scostamen@ posi@vi quelli situa@ sopra la linea dello zero, viceversa quelli soAo sono nega@vi Tolleranza bilaterale a cavallo della linea dello zero Tolleranza unilaterale quando è tuAa sopra (Scostamen@ posi@vi) o tuAa soAo (scostamen@ nega@vi) la linea dello zero. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Accoppiamen? Accoppiamento mobile o con gioco (Ge): La dimensione effeKva dell’albero, qualunque sia l’en@tà delle tolleranze, è sempre inferiore alla dimensione effeKva del foro Gioco massimo Gmax differenza tra dimensione minima dell’albero e dimensione massima del foro: Gioco minimo Gmin differenza tra la dimensione limite superiore dell’albero e la dimensione limite inferiore del foro 5 II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 9 Collegamento con gioco Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Ø 9 ,7 Ø 1 0 ,1 Ø 1 0 ,3 Ø 1 0 Gmin = Dmin - dmax = 10.1 – 10 = 0.1 mm Gmax = Dmax - dmin = 10.3 – 9.7 = 0.6 mm II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 10 Collegamento con interferenza Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Imin = dmin - Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm Ø 1 9 ,7 Ø 1 9 ,9 Ø 2 0 Ø 2 0 ,3 Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Accoppiamen? Accoppiamento stabile o con interferenza (Je): La dimensione effeKva dell’albero (prima dell’accoppiamento), qualunque sia l’en@tà delle tolleranze, è sempre superiore alla dimensione effeKva del foro Interferenza massima Jmax differenza tra dimensione massima dell’albero e dimensione minima del foro: Interferenza minima Jmin differenza tra la dimensione limite inferiore dell’albero e la dimensione limite superiore del foro 5 II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 9 Collegamento con gioco Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Ø 9 ,7 Ø 1 0 ,1 Ø 1 0 ,3 Ø 1 0 Gmin = Dmin - dmax = 10.1 – 10 = 0.1 mm Gmax = Dmax - dmin = 10.3 – 9.7 = 0.6 mm II FACOLTA’ DI INGEGNERIA POLITECNICO DI MILANO 10 Collegamento c n interferenza Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Imin = dmin - Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm Ø 1 9 ,7 Ø 1 9 ,9 Ø 2 0 Ø 2 0 ,3 Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Accoppiamen? Accoppiamento incerto se può verificarsi sia con gioco o con interferenza a seconda delle dimensioni reali di albero e foro. Riassumendo Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO L’unità di tolleranza i è data da: In cui D è la dimensione nominale in mm. Il termine 0,001D @ene conto dell’incertezza di misura che cresce con la dimensione nominale. Per i gradi da 01 a 1 si ha: Per i gradi da 2 a 4 si calcolano con una progressione geometrica tra i valori stabili@ dal grado IT1 e il grado IT5. Assegnata la qualità della lavorazione e quindi il grado di tolleranza si calcolano poi le tolleranze dimensionali da inserire nei disegni. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO Negli accoppiamen@ è importante definire la posizione del campo di tolleranza Secondo le ISO, la posizione (funzione della dimensione nominale D) rispeAo alla linea dello zero si definisce mediante un simbolo leAerale faAo da una o due leAere (maiuscole per fori e minuscole per alberi). Ad ogni simbolo leAerale è associato un valore dello scostamento fondamentale mediante relazioni che sono funzione della dimensione nominale. Per le leAere da A a H (fori) lo scostamento fondamentale è quello inferiore Ei. Mentre per i simboli da J a ZC è quello superiore Es. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO Per alberi, i simboli da a a h prendono come scostamento fondamentale quello superiore es. Mentre le posizioni da j a zc prendono lo scostamento inferiore ei. Per semplicità esistono delle tabelle che riportano sia il valore della tolleranza dimensionale in funzione della dimensione nominale e del grado di tolleranza e anche la posizione in funzione della dimensione nominale e del simbolo leAerale. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO Una volta determinata la tolleranza e lo scostamento principale tramite i valori tabella@, si deduce molto facilmente lo scostamento rimanente: Nel caso di dimensioni tra 500 mm e 3150 mm esistono 11 gradi di tolleranza da IT6 a IT16 e l’unità di tolleranza I è: Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO Analogamente per gli scostamen@ Quindi una quota è completamente definita mediante il suo valore nominale seguito da un simbolo leAerale che indica la posizione dello scostamento fondamentale e il grado di tolleranza 25 f 8 25: Dimensione nominale f: posizione dell’intervallo di tolleranza (alberi leAera minuscola) – es=20 micron 8: grado o qualità della tolleranza – t=33 micron In alterna@va si può anche scrivere: Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Tolleranze ISO Per definire un accoppiamento si usa una notazione in cui si riporta la dimensione nominale, comune ai due elemen@, seguita dai simboli corrisponden@ cominciando dal foro 25 H 8/f 7 Sistemi di lavorazione foro base o albero base Per ragioni pra@che, nella realtà quo@diana, si adoAa un sistema di tolleranze che consente di oAenere un accoppiamento con gioco, stabile o incerto tenendo fissa la posizione del campo di tolleranza di uno dei due elemen@ e facendo variare quello dell’altro. Nel sistema foro base, si usa come posizione del campo di tolleranza per tuK i fori la posizione H (Ei = 0) mentre la posizione del campo per gli alberi può variare da a a zc a seconda dell’accoppiamento che si intende realizzare. Nel sistema albero base, si usa per tuK gli alberi la posizione h (es = 0), mentre la posizione dei fori va da A a ZC a seconda dell’accoppiamento da realizzare. Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Sistemi di lavorazione foro base o albero base Gli accoppiamen@ con interferenza possono essere realizza@ a temperatura ambiente facendo uso di una pressa se Jmax è piccolo. Viceversa occorre riscaldare il foro o raffreddare l’albero per interferenze più grandi. Il salto termico può essere calcolato con: Δθ = salto termico rispeAo alla T ambiente. D = Diametro del foro (se si riscalda il foro) o dell’albero (se si riscalda l’albero) K = Parametro adimensionale che @ene conto del trasferimento di calore tra i due elemen@ β = Coefficiente di dilatazione termica lineare del materiale con cui sono faK gli elemen@ Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Indicazione delle tolleranze sui disegni Negli accoppiamen@ Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o Indicazione delle tolleranze sui disegni Le notazioni per alberi e fori sono state estese anche alle lunghezze: Simbologie dei fori in ogni traAo cavo Simbologie degli alberi in ogni traAo pieno In generale le lunghezze possono essere rappresentate con molte meno limitazioni. In mol@ casi per le lunghezze si indica solo la dimensione nominale e si da una tolleranza generale rela@va ai processi di lavorazione nella tabella esplica@va del disegno Per le dimensioni angolari non esistono prescrizioni par@colari