Tema Speciala

Universitatea Tehnica Gh. Asachi Iasi

Facultatatea Constructii de Masini

Catedra Tehnologia Constructiilor de Masini

Laboratorul proiectarea Tehnologiilor pe Sisteme Flexibile

Tema SpecialaObiectiv document: Prezentarea unei teme originale cu diferentiatori tehnici/stiintifici in vederea obtinerii unei mariri de nota la disciplina PTSFLista de distributie

Nume si prenumeCalitatea

Prof.Dr.Ing. Petru DusaTitular Disciplina PTSF

Bordea IonutStudent Grupa 4401A

Intocmire si aprobare document

AprobatSemnaturaVerificatSemnaturaIntocmitSemnatura

Prof.Dr.Ing.

Petru DusaProf.Dr.Ing.

Petru DusaBordea Ionut

Gestiune versiuni

VesiuneaExplicatie versiune

aVersiune initiala

RaportLucrare Lab nr. - 14/02/2011-

Subiect:SISTEME FLEXIBILE DE PRELUCRARE PRIN ACHIERE

Intocmit de:Bordea Ionut

2 Iesiri/RezultateSISTEME FLEXIBILE DE PRELUCRARE PRIN ACHIERE

2.1. Necesitatea sistemelor flexibile n procesele tehnologice de prelucrare prin achiere

Automatizarea procesului de producie se consider c este rentabil numai n producia de serie mare deoarece sistemele tradiionale de organizare prezint unele dezavantaje i anume:

- numrul mare al personalului de deservire;

- timpii pierdui pentru reglarea mainilor unelte;

- stocuri mari de semifabricate i piese pentru diferite operaii de prelucrare;

-dificulti n asigurarea calitii impuse pieselor prelucrate.

Datorit creterii diversitii numrului de produse de acelai tip i micorarea timpilor de prelucrare se impune necesitate utilizrii sistemelor tehnologice mai economice. Pentru eficientizarea proceselor tehnolgice trebuie n primul rnd micorarea timpilor de staionare a mainilor-unelte. S-au realizat studii statistice pentru sistemele tehnologice n care s-au observat c timpul de prelucrare efectiv al mainii-unelte reprezint 5% din timpul execuiei piesei pentru serie mic, 8% pentru producia de serie mijlocie i 22% pentru producia de serie mare.

Crearea sistemului flexibil de prelucrare are scopul de reducere timpilor neproductivi, realizndu-se astfel scurtarea ciclului de fabricaie i scderea cheltuielilor de stocare a semifabricatelor i pieselor.

Eficiena tehnico-economic a sistemelor flexibile de prelucrare crete odat cu automatizarea operaiilor auxiliare i anume :

a) Manipularea piselor ntre operaii;b) Controlul de calitate;

c) Circulaia achiilor i lichidelor de achiere;

n industria construciilor de maini din experiena altor ri mai dezvoltate se recomand ca automatizarea proceselor tehnologice s se fac prin introducerea de module, uniti sau ateliere cu destinaie variat i flexibil automatizate.

n zilelele noastre problema extinderii concepiei modulare la toate genurile de echipamente tehnologice se realizeaz prin crearea unor module cu diferite funcii i anume:

a) Micri de lucru;b) Orientare i prinderea pieselor;

c) Alimentarea semifabricatelor i asamblarea;

d) Controlul de calitate;

e) Vehicularea achiilor i lichidelor de rcire i ungere.

Sistemele automatizate au la baz urmatoarele sisteme:

Maini cu conducere numeric (C.N.) ;

Maini conduse prin calculatoare electronice (C.N.C.) ;

Sisteme universal flexibile de transport; Depozite automatizate;

Sisteme automatizate integrate de conducere;

Crearea i introducerea sistemelor flexibile de prelucrare trebuie privit ca o realizare tehnico-tiintific fundamental cu influen hotrtoare asupra tehnologiei i economiei n viitorul apropiat.

2.2. Evoluluia sistemelor flexibile de prelucare prin achiere

n anii 1960 a aparut pentru prima oar noiunea de flexibilitate n producia de serie mic i unicate. Tot atunci a fost utilizat i ideea sistemelor flexibile de producie. La nceput acestea au avut diverse denumiri i anume: sisteme tehnologice flexibile, sisteme complexe de maini i automatizare, uniti complexe de robotizare, uniti de automatizare. n tabelul 2.1 sunt trecute date referitoarea la evoluia sistemelor flexibile de prelucrare. Tabelul2.1. Evoluia sistemelor flexibile de prelucrare prin achiere

Denumirea sistemului de automatizareAnul primelor apariiiDurata de introducere n practic [ani]Rata de cretere anual n lume

1972-19801980-2000

Maini unelte cu C.N.1955173520-30

Roboi industriali196210425-30

Proiectarea cu ajutorul calculatorului (CAD)196536940-50

Maini-unelte (C.N.C)196935640-45

Proces de producie asistat de calculator (CAM)196754030-35

n momentul actual ne aflm n etapa n care producia automat flexibil este format din mai multe module flexibile avnd sisteme automate de transport. Din punct de vedere al destinaiei sistemele de producie pot fi:

a) Sisteme automate de evacuarea a achiilor;

b) Sisteme automate de msurare i control;

c) Sisteme automate de transport i depozitare;

d) Sisteme automate de proiectare constructiv;e) Sisteme automate de pregtire tehnologic a produciei;f) Sisteme automate de conducere a fabricaiei;

g) Sisteme automate de prelucrare.

2.3. Clasificare sistemelor flexibile de prelucrare dup mrimea acestora

Din punct de vedere al mrimii sistemelor flexibile de producie pot fi :

Modul flexibil de producie; Linie sau secie de producie;

Atelier flexibil automat;

Uzin flexibil automatizat.

n continuare se va descrie pe scurt fiecare sistem flexibil de producie caraterizat din punct de vedere al mrimii sistemului .

Modulul flexibil de producie se mai numete n literatura de specialitate i celul flexibil de producie i este defapt un sistem flexibil ce este alctuit din utilaje tehnologice dotate cu un sistem automat de funcionare dup un program, asigurnd cicluri repetate cu posibilitatea de a se integra ntr-un sistem automat de nivel superior. Aceste module sau celule flexibile sunt foarte eficiente n producia de serie mic i unicate.

Modulul flexibil de fabricaie poate fi de diferite tipuri i anume:

Modul flexibil de prelucrare ( prelucrare mecanic prin achiere , prelucrare mecanic prin presare ,etc.) (vezi figura 2.1) ; Modul flexibil de transport depozitare (vezi figura 2.2) ;

Modul flexibil de control; Modul flexibil de m[surare.

Fig. 2.1. Celul flexibil de prelucrare

Fig.2.2 Celul flexibila de transport

Celule flexibile de producie pot avea nivele diferite de automatizare: de la folosirea unui operator pentru funcionarea modulului (nivel inferior), la funcionarea fr operator la nivel superior.

n prezent sunt module flexibile de producie care funcioneaz n regim 3/2 adic lucreaz n trei schimburi, iar dou din cele trei schimburi sunt supravegheate de operator . Acest sistem este implementat de firma FANUC din Japonia. Nivelul superior n care modulul flexibil de prelucrare funcioneaz doar cu roboi fr intervenia operatorului uman este un caz particular, este compus din cateva maini-unelte, avnd ciclu de prelucrare unic la care operaiile auxiliare ( transfer i fixarea) semifabricatelor pe maina unealt este realizat cu ajutorul roboilor. Aceste module flexibile de prelucrare le ntlnim n procesele de tanare-matriare, prelucrare-mecanic, prelucrare plastic, sudur, vopsitorie etc.

Cel de-al doilea sistem caracterizat din punct de vedere al mrimii acestuia este linia flexibil automat. Aceasta se definete ca sistem flexibil de producie compus din cteva module flexibile de fabricaie. n literatura de specialiate se mai folosete i denumirea de sisteme de maini automatizate complex . O linie flexibil automat este compus din 2-15 maini unelte i poate realiza un numr de 6 -11 piese odat. n figura 2.3 este exemplificat o linie flexibil automat de sortare, iar n figura 2.4 este prezentat o linie automat de asamblare .

Fig. 2.3. Linie flexibil automat de sortareFig 2.4 .Linie de asamblare automat

Atelierul flexibil automat reprezint al treilea nivel de mrime al sistemelor flexibile de prelucrare i se definete ca reuniunea mai multor linii automatizate ce realizez execuia unor produse din aceai familie. Figura 2.5 reprezint atelierul flexibil automat Neptun Cmpina , din judeul Prahova .

Fig.2.5 Atelierul flexibil automat Neptun Cmpina

Uzinele flexibile automatizate reprezint nivelul superior de organizare automat a producie fiind compuse din ateliere flexibile automatizate, dar pot cuprinde i ateliere sau secii neautomatizate. Problemele cele mai importante ntr-o astfel de uzin este reglarea rapid a utilajelor n vederea trecerii de la prelucrarea unor piese cu forme geometrice diferite. De aceea utilajele, SDV-urile i instalaiile de deservire trebuie s posede o larg universalitate cu posibiliti de reglare usoare n orice condiii de lucru.2.4. Funciile principale ale sistemului flexibil de prelucrare prin achiere

Principala funcie a sistemului flexibil de prelucrare prin achiere este prelucrarea automat a pieselor. Sistemul tehnologic este alctuit din una sau mai multe maini unelte cu comand numeric ce constituie i posturile de lucru ale sistemului. Aceste posturi se organizeaz sub forma unor celule de fabricaie. Funciile postului de lucru sunt reprezentate n figura 2.6. Pentru a executa o gam de operaii maina unealt trebuie s realizeze funcia de schimbare automat a sculei, pentru a realiza urmtoarea operaie de prelucrare. Formele i dimensiunile geometrice ale pieselor prelucrate conduc la necesitatea schimbrii i poziionrii automate a dispozitivelor de centrare i fixare a piesei. Cea mai important funcie a sistemelor flexibile de prelucrare prin achiere este comanda numeric realizat prin echipamente NC (numerical control) sau C.N.C.. Funciile pariale ale sistemului flexibil de prelucrare prin achiere sunt: alimentarea i evacuarea materialelor auxiliare (lichid de rcire, lichid de ungere, aer comprimat), colectarea i evacuarea achiilor.

Fig.2.6 Funciile posturilor de lucru

2.5. Organizarea sistemului flexibil de prelucrare prin achiere Organizarea sistemului flexibil de prelucrare este unul din factorii predominai ai eficienei tehnico-economice i se realizeaz n funcie de urmtorii factori:

Relaia ntre mainile unelte i fluxul de materiale;

Tehnologia adoptat pentru prelucrarea pieselor din cadrul sarcinilor de fabricaie; Numrul i tipul de mainii ale subsistemului.

Posibilitile tehnologice ale mainilor unelte componente ale sistemului flexibil de fabricaie reprezint un factor decisiv n structura organizatoric. Importana organizrii sistemului flexibil de prelucrare prin achiere se manifest prin influena asupra indicatorilor funcionrii sistemului i anume flexibilitatea i comanda acestuia. Structura optim de organizare a sistemului flexibil de prelucrare este atunci cand elementele componente se afl la distanele cele mai mici astfel nct timpul de reacie a sistemului s fie ct mai mic.

2.6. Integrarea mainilor unelte n sistemele flexibile de prelucrare prin achiere

2.6.1. Cerina privind disponibilitatea prelucrrii

Disponibilitatea prelucrrii se caracterizeaz prin flexibilitatea realizrii formelor i dimensiunile piesei i a calitii suprafeelor impuse. Geometria piesei determin parametrii geometrici ai mainii-unelte, spaiul de lucru al acesteia, unde are loc micarea relativ dintre scul i pies. Numarul i direcia axelor de coordonate determin spaiul de lucru al mainii unelte. Dimensiuniile spaiului de lucru sunt determinate de cursele elementelor mobile dup axele de coordonate. Executarea unui numr de operaii tehnologice diversificate pe o main unealt conduce la necesitatea lucrului cu un numr mare de scule i realizarea unor posibiliti de reglare a vitezelor de achiere i de avans. Cum majoritatea piselor necesit corecii de conturare a formei geometrice reglarea vitezei de avans trebuie s se fac continuu astfel obtinndu-se o mrire a flexibilitii sistemul de acionare .

2.6.2. Cerine privind productivitatea mainilor unelte

Mainile unelte dintr-un sistem flexibil de prelucrare prin achiere poate obine o productivitate mrit prin urmtoarele metode:

a) Flexibilitatea;

b) Fiabilitatea;

c) Micorarea timpului auxiliar;

d) Micorarea timpului necesar pentru prelucrarea efectiv.

a) Flexibiliatea mainilor-unelte este un factor ce influeneaz productivitate prin timpul de pregtire ce revine a unei piese. Modificarea rapid n programul de lucru, structura modular a mainii-unelte, dispozivele universale pentru alimentarea cu piese i scule sunt factorii care elimin reglajele mecanice;

b) Fiabilitatea mainilor-unelte const n posibilitatea manifestrii mai pronunate a flexibilitii. Fiabilitatea mainilor unelte din faza de proiectare a lor prin prevederea unor sisteme de supraveghere i diagnosticare a defectelor. Astfel maina-unealt este prevazut cu senzori aflai n diferite puncte care furnizeaz date privind starea de funcionare a acesteia;

c) Micorarea timpilor auxiliari se obine prin automatizarea operaiilor de alimentare cu piese i de schimbarea sculei;

d) Timpul de baz poate fi micorat considerabil prin mrirea vitezei de achiere. Astfel, se diminueaz forele de achiere, diminuarea nclzirii sculei, a piesei i a reducerii uzurii sculelor achietoare. Prelucrarea pieselor cu viteze mari impune scule performante cu o durabilitate mare. Crescnd viteza de achiere duce la producerea unor cantiti mari de achii, fiind astfel necesare soluii de colectare i evacuare a acestora. Pe lng acestea mai sunt necesare i lichide de ungere cu caliti superioare .

2.6.3. Calitile mainilor unelte cu comand numeric

Precizia de prelucrare a unei piese pe o main unealt cu comand numeric este determinat de urmatoarele cauze: structura mainii unealt, mecanismele de acionare a organelor de lucru, sistemul de comand i control dimensional, sculele achietoare, i chiar piesa care prin prelucrare apar deformaii termice i elastice .

O main unealt cu comand numeric ca s se integreze ntr-un sistem flexibil de fabricaie trebuie s corespund urmatoarelor cerine:

Precizia geometric i cinematic ridicat;

Rigiditatea suficient a sistemului tehnologic; Caracteristiciile dinamice ridicate;

Deformaiile termice reduse;

Uzura redus a elementelor de ghidare i transmitere a micrii organelor de lucru.

2.6.4. Integrarea mainilor unelte n sistemul flexibil de fabricaie

Pentru a stabili schema de compunere a mainilor unelte tip C.N.C. integrate ntr-un sistem flexibil de fabricaie trebuie s se in cont de urmtoarele considerente :

1. Sunt preferate centrele de prelucrare cu ax orizontal i cu piesa fixat pe masa rotativ caz n care este posibil prelucrarea piesei pe patru fee fr modificarea prinderii n dispozitiv. Centrele de prelucrare cu ax vertical se vor adopta n special la prelucrarea piselor avnd forma de placi cu numr mare de gauri ;

2. n cazul unor piese prelucrate din materiale neferoase, cu viteze mari de achiere, cu volum mare de achii n unitate de timp, se recomand amplasarea mesei port-pies pe ghidajele verticale ale montantului, iar subanasamblu arborelui principal pe batiul orizontal al mainii. Acest mod faciliteaz evacuarea achiilor din zona de lucru i se asociaz pefect cu utilizarea magaziilor verticale pe palete ce ocup puin spaiu dintre suprafeele halei;

3. Deplasrile pe vertical s fie executate de cele mai uoare subansamble, care s nu fie ncrcate de cutii de vitez sau magazie de scule ;

4. Suportul sculei s aib de asemenea deplasri astfel ncat s se reduc la minimum deformaiile elastice ale acesteia;

5. Pentru usurina schimbrii sculei subansamblu axului principal trebuie s aib numai deplasare axial sau eventual s fie fix .

Un exemplu de schem de organizare a mainilor unelte cu comand numeric integrat ntr-un sistem flexibil de fabricaie l putem observa n figura 2.7

Fig.2.7 Schema de compunere a mainilor unelte aflate ntr-un sistem flexibil de fabricaie

3.Concluzii

n concluzie sitemele flexibile de prelucrare au o serie de avantaje fa de sistemele rigide convenionale, ce vor fi menionate n cele ce urmeaz:

1. Sistemele flexibile de prelucrare asigur obinera unei eficiene nalte i o cretere a efectelor economice ale produciei ;

2. Sistemele flexibile de fabricaie duc la o cretere a productivitii muncii cu aproximativ 200-400% ;

3. Sistemele flexibile de prelucrare reduc cu 20-40% spaiile necesare produciei;

4. Sistemele flexibile de prelucrare reduc 50-70% durata ciclului de fabricaie;

5. Reduce cu 50% numrul utilajelor tehnologice;

6. Reduce rebuturile i creterea indicelui de utilizare a materialelor;

7. Scurtarea timpilor de prelucrare a pieselor pe mainiile unelte i creterea calitii produciei;

8. Creterea gradului de tipizare a mainiilor unelte i a dispozitivelor rezultnd astfel micorarea termenilor de proiectare i execuie;9. Scderea cu 40-45% a cheltuielilor de producie, iar cheltuielile suplimentare pn la 85%;

10. Reglarea mainiilor se face ntr-un timp cu 80% mai eficient la modificarea pieselor prelucrate .

Bordea IonutBII Intocmit 16/06/2014C:\Users\Ionutz\Desktop\2014_PTSF_BII_Tema_Speciala.docx

Pagina 9 din 11