7/25/2019 Proiect FRA Final
1/52
Cap1.1. Analiza rolului functional, a conditiilor tehnice impuse piesei
finite si a tenhologicitatii acesteia
1.1.1.Rolul functional si solicitarile piesei
In constructia de autovehicule se utilizeaza o mare diversitate de roti dintate.Aceste piese
cu dantura sunt foarte raspandite in constructia de masini , ele fiind organe de masini intalnite in
toate transmisiile mecanice.Ele sunt intalnite in majoritatea subansamblurilor si ansamblurilor ,
cum sunt cutiile de viteze care au diverse destinatii.
Deoarece rotile dintate se proiecteaza si se executa intr-o mare diversitate , atat in ceea ce
priveste forma lor constructiva , cat si in ceea ce priveste forma danturii , clasificarea lor se poate
face dupa mai multe criterii , cel mai cuprinzator dintre acestea referindu-se la forma geometrica a
piesei care determina , de cele mai multe ori si particularitatile tehnologice de prelucrare ,
clasificandu-se astfel:roti dintate cilindrice cu dinti drepti sau inclinati ; roti dintate conice cu dinti
drepti , inclinati si curbi;angrenaje melcate.
Schema rotii dintate in care e regaseste piesa de fabricat este prezentata in figura
urmatoare :
Figura 1.1 Cutie de viteze cu 4 trepte clasica
7/25/2019 Proiect FRA Final
2/52
Figura 1.2 Schema cinematic a schimbtorului de viteze
Roata dinat de prelucrat are urmtoarele suprafee importante:
- Suprafaa de centrare: alezajul;
- Suprafaa de antrenare n micare de rotaie: gurile uruburilor;
- Dantura: roat dinat cu dini nclinai;
Figura 1.3 Impartirea piesei in suprafete simple
7/25/2019 Proiect FRA Final
3/52
Tabel 1.1 Analiza suprafetelor piesei finite
Principalele solicitari la care este supusa roata dintata sunt :
-
solicitarea de presiune de contact : se defineste ca tensiunea maxima de contact care, dupa
un numar de cicluri de functionare , produce pe suprafetele dintilor deteriorare prin ciupire
(pitting)
- solicitarea de incovoiere : tensiunea limita la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui,
reprezinta tensiunea maxima de incovoiere, pentru un ciclu pulsator, pe care dintele o
poate suporta un numar de cicluri de functionare de baza, fara a se produce ruperea prin
oboseala.
-
-solicitari la oboseala : ruperea se produce datorit solicitrii de ncovoiere a dintelui,
solicitare variabil n timp, care determin oboseala materialului i apariia, la baza
dintelui, a unor microfisuri, care se dezvolt n timp, provocnd, n final, ruperea dintelui.
- solicitarea la ruperea statica : este cauzat de suprasarcini sau ocuri mari, care apar n
timpul funcionrii angrenajului, ca urmare a condiiilor de funcionare , la roile cu
dantur dreapt, ruperea se produce la baza dintelui .
Nr.crt Suprafata
nr.
Forma
geometrica
a suprafetei
Dimensiuni
de gabarit
Precizie
dimensionala
Precizie de forma
si de pozitie
Rugozitatea
1 S1 Plana - . 1,6
2 S2 Conica 1X45 - - 3,2
3 S3 Cilindrica -0.230 1,6
4 S4 Conica 1x45 - - 3,2
5 S5 Cilindrica -0.230 1,6
6 S6 Cilindrica - - 1,6
7 S7 Conica 2X45 - - 3,2
8 S8 Danturata -0.2
0 - 1,6
9 S9 Cilindrica + .
+0.010
- 1,6
9' S9' Plana 8 + . +0.020 - 3.2
10 S10 Conica 2X45 - - 3.2
11 S11 Trunchi de
con
- - 6,3
7/25/2019 Proiect FRA Final
4/52
Figura 1.3 Exemplu roata dintata
1.1.2 Conditii tehnice impuse piesei finite prin desenul de executie
Calitatea angrenarii se apreciaz dup funcionarea linitit i fr zgomot, randament i
durabilitate. Pentru a corespunde acestor condiii roile dinate se execut n diferite clase de
precizie funcie de destinaia lor. Conform STAS 6273-73 (pentru angrenaje cilindrice) se prevd
12 clase de precizie (de la 1 la 12 n ordine descresctoare) fiecare clas fiind determinat de
urmtoarele criterii:
- criteriul de precizie cinematic care este determinat de eroareatotal a unghiului de rotire
n limita unei rotaii complete a roii dinate;
- criteriul de funcionare lin n angrenaj, determinat de valorile componentelor erorii
totale a unghiului de rotire care se repet de mai multe ori n timpul unei rotaii
- crinteriul de contact ntre dini care stabilete precizia de execuie a flancurilor dinilor i
care este dat de raportul minim n procente dintre dimensiunile petei de contact i dimensiunile
suprafeei utilizate a flancurilor (are o influen foarte mare asupra funcionrii corecte a
angrenajelor).
7/25/2019 Proiect FRA Final
5/52
Figura 1.4 Indicii si complexele de indici de precizie pentru criteriul de precizie cinematica
Figura 1.5 Indicii si complexele de indici de precizie pentru criteriul de functionare lina
7/25/2019 Proiect FRA Final
6/52
Figura 1.6 Indicii si complexele de indici de precizie pentru criteriul contactului dintre dinti
Fiecare criteriu este determinat de o serie de indici de precizie ale cror valori sunt
standardizate i depind de clasele de precizie. n funcie de metodele de prelucrare a danturilor pot
fi realizate diferite caliti pentru roi dinate (Fig.1.7.).
Figura 1.7 Dependenta dintre procedeul de danturare si precizia realizata
In afara de criteriile aratate , la executia rotilor dintate se mai prescriu si alte conditii :
- asigurarea coaxialitatii dintre alezaj si suprafata exterioara;
7/25/2019 Proiect FRA Final
7/52
- abaterile de la perpendicularitate ale fortelor frontale in raport cu axa gaurii(0,015...0,04
mm);
- precizia diametrului exterior;
- latimea coroanei;
-
latimea butucului;
- clasa de precizie 2..5;
- duritatea suprafetelor active 56..62 HRC;
- duritatea miezului dintilor 320...420 HB;
- adancimea stratului cementat 1,1...2,0 mm;
- duritatea celorlalte suprafete ale rotilor dintate nu depaseste 120...270 HB;
- rugozitatea suprafetelor active Ra =1,6...0,4 m;
-
pentru obtinerea functionarii fara zgomot, cu dinti drepti, viteza periferica nu trebuie sadepaseasca 4 m/s;
- numarul minim de dinti este de 17 - 20;
- raportul maxim de transmitere este de 6 - 8;
- raportul dintre latimea rotii L si distanta dintre axe A; etc
Alte indicatii suplimentare se pot vedea in desenul de executie al unei roti dintate.
1.1.3 Analiza tehnologicitatii constructiei piesei
Tehnologicitatea trebuie sa asigure fabricarea piesei prin cele mai economice procedee
tehnologice, cu utilizarea fortei de munca minima, numar de utilaje redus, materiale ieftine si
energie consumata cat mai putina, toate acestea neafectand fiabilitatea si rezistenta mecanica a
piesei.
Semifabricatul se obine prin forjare n matri. Esenial la aceast metod este faptul c
materialul supus deformrii trebuie s prezinte o plasticitate ct mai bun. Pentru mbuntirea
plasticitii semifabricatul iniial se nclzete pn la o temperatur specific materialului ales.Ca avantaje ale forjrii n matri se pot enumera:
- posibilitatea obinerii unor piese-semifabricat cu configuraie de la cea mai simpl pn lacea mai complex, cu precizie dimensional bun i calitatea suprafeei bun;
- posibilitatea obinerii unor piese-semifabricat cuproprieti fizico-mecanice foarte bune nzonele puternic solicitate datorit apariiei fibrajului orientat;
- productivitatea ridicat.
Ca dezavantaje ale metodei se pot enumera:
- costul relativ ridicat al matrielor de forjat;-
complexitatea utilajelor pe care se monteaz matriele de forjat.
7/25/2019 Proiect FRA Final
8/52
nainte de a se trece la prelucrarea mecanic semifabricatul se supune unei normalizri sau
unei recoaceri de nmuiere.
1.2 Alegerea justificat a materialului pentru execuia piesei
Alegerea materialelor cat si a tratamentelor termice si termo-chimice pentru constructia
unor roti dintate este strans legata de cunoasterea conditiilor de functionare a angrenajului din care
fac parte acestea .Astfel , proiectantul trebuie sa cunoasca foarte bine conditiile de functionare in
exploataree si in primul rand fortele care solicita roata dintata in timpul functionarii , viteza
periferica , solicitarile constante si cele prin socuri ale danturii, silentiozitatea, precum si mediul
de lucru in special variatiile de temperatura, zgomot si prezenta diversilor agenti corozivi in
mediul in care functioneaza.
Aceste conditii formeaza un complex de criterii care trebuie sa stea la baza deciziei asupraalegerii materialelor din care trebuie realizate rotile conjugate , respectiv angrenajul .
La roile dinate care transmit eforturi, miezul dinilor trebuie s fie suficient de rezistent
pentru a prelua eforturile mari de ncovoiere i tenace pentru a suporta sarcinile mari cu oc.
Suprafaa danturii trebuie s fie dur pentru a rezista presiunilor pe poriunea de contact ct i
pentru a asigura condiii favorabile de rezisten variabil.
Aceste caliti ale danturii se asigur prin ntrebuinarea oelurilor aliate de cementare cutratament termic ulterior de tipul 15 C 08, 18 MC 10, 18 MoCN 13, 18 MoCN 06, 13 CN 30, 21
TMC 12, 28 TMC 12 STAS 791-79, care au cptat dealtfel i cea mai larg utilizare.Pentru incarcari pe dinte reduse si viteze periferice mici se aleg aliaje neferoase pe baza de
zinc , cupru , materiale termoplastice si aliaje de feroase si in special fonta cenusie si otelurile.
Aceste materiale trebuie diferentiate tinandu-se cont de precizia cinematica ceruta
transmisiei,de necesitatea functionarii in anumite limite de zgomot , precum si de posibilitatile
tehnologice de realizare.Acolo unde este necesara o precizie cinematica mare, de exemplu la
aparatele inregistratoar de diverse tipuri, la masinile de calcul etc., sunt preferabile aliajele
neferoase cum sunt:bronzul , alama si aliajele de aluminiu cand sunt de marimi reduse; pentru
rotile de dimensiuni mai mari se executa din fonte sau otel.Tehnologia de realizare a
semifabricatului in cazul acesta este turnarea sub presiune , in cochila , sau cu modele usor
fuzibile , sau turnarea in forme de pamant.
In cazul cand una din rotile angrenajului trebuie sa protejeze contra unei uzari pronuntate ,care impune o inlocuire cu un alt material , se recomanda ca aceasta sa fie executata din otel sau
fonta , iar perechea sa se execute dintr-un aliaj neferos sau materiale termo-plastice
(textolit,bronz,material plastic).
In acest caz roata condus poate fi fabricata din oel aliat de cementare. Astfel s -a ales18MoCrNi13. Elementele de aliere folosite i confer durabilitate, siguranta n functionare,
rezistenta la uzura chimica si termica. Compoziia chimica a materialului este prezentata conformSTAS SR EN 10027-2006 n tabelul 1.2:
7/25/2019 Proiect FRA Final
9/52
Tabel 1.2 Compoziia chimic conform STAS SR EN 10027-2006
Marca
otelului
Compozitia chimica
C Mn Si Cr Ni Mo
18MoCrNi13
0,15
.
.
.
0,21
0,50
.
.
.
0,80
0,17
.
.
.
0,37
0,8
.
.
.
1,1
1,2
.
.
.
1,5
0,04
.
.
.
0,07
Caracteristicile mecanice sunt prezentate n tabelul 1.3:
Tabel 1.3 Caracteristicile mecanice conform STAS SR EN 10027-2006
Marca
oelului
Felul
tratamentu-
lui termic
Caracteristicile mecanice
Limita de
curgere Rp0,2
[N/mm2]
Rezistena
la rupere
Rm
[N/mm2]
Alungi-
rea la
rupere
As [%]
Gtui-
rea la
rupere
Z [%]
Rezil.
KCU
[J/cm2]
Durita-
tea
[HB]
18MoCrNi13 C+R 750 980 10 45 49 217
Tratamentul termic la care este supus materialul este de clire revenire.
1.3 Calculul ritmului si productivitatii liniei tehnologice. Stabilirea preliminara a
tipului (sistemului) de productie
1.3.1Calculul fondului anual real de timp (Fr)
Fondul anual real se calculeaza utilizand relatia:
Fr= [Zc-(Zd+Zs)]*ns*ts*kp [ore/an] (1.1.)
7/25/2019 Proiect FRA Final
10/52
unde: Zcnumarul zilelor calendaristice dintr-un an; Zc=365 zile/an;
Zdnumarul zilelor libere la sfarsit de saptamana dintr-un an;Zd=52 sau 104
zile/an;
Zsnumarul zilelor sarbatorilor legale; Zs=6 zile/an;
nsnumarul de schimburi, dat prin tema [schimburi/zi]; ns=2;tsdurata unui schimb; ts=8 ore/schimb;
kpcoeficient care tine seama de pierderile de timp de lucru datorita reparatiilor
executate in timpul normal de lucru al schimbului respectiv. Se recomanda:
kp=0,97 pentru ns=1 ; kp=0,96 pentru ns=2 ; kp=0,94 pentru ns=3 .
Se aleg: Zd=52 zile/an si kp=0,96 . Rezulta :
Fr=[365-(52+6)]*2*8*0,96=4715.52 ore/an
1.3.2Calculul planului productiei de piese (Npp)
Npp= Np*n+ Nr+ Nrc+ Nri [piese/an] (1.2.)
unde: Npplanul de productie pentru produsul (ansamblul) respectiv, dat prin tema;
nnumarul de piese de acelasi tip pe produs ;
Nrnumarul de piese de rezerva, livrate odata cu produsul. In majoritatea cazurilor,
Nr=0;
Nrcnumarul de piese de rezerva livrate la cerere (pentru reparatii). Se adopta in
functie de durabilitatea piesei intre 0 si 200...300% din (Np*n);
Nrinumarul de piese rebutate la prelucrare din cauze inevitabile. Se adopta in
functie de dificultatea proceselor tehnologice presupuse a fi utilizate intre 0,1...1% din (Np*n+ Nr+
Nrc);
Se aleg: Np*n=185000 piese/an ; Nrc= 10% din (Np*n);
Nri= 0,5% din (Np*n+ Nr+ Nrc) Rezulta:
Npp=185000+0+185000*0.1+185000*0.005
Npp= 204425 piese/an
7/25/2019 Proiect FRA Final
11/52
1.3.3 Calculul ritmului si productivitatii liniei tehnologice
Ritmul liniei tehnologice, R, are implicatii majore asupra asigurarii sincronizariioperatiilor (pentru liniile cu flux continuu), prin divizarea procesului tehnologic in operatii si faze,
alegerea utilajelor, SDV-urilor si a structurii fortei de munca.
R=Fr*60/Npp [min/piesa] (1.3.)
R=1.384 min/piesa
Productivitatea liniei tehnologice reprezinta inversul ritmului liniei:
Q=Npp/Fr=60/R [piese/ora] (1.4.)
Q=43.352 piese/ora
1.3.4 Stabilirea preliminara a tipului (sistemului) de productie
Tipul de productie reprezinta ansamblul de factori productivi dependenti, conditionati in
principal de: stabilitatea in timp a productiei, complexitatea constructiva si tehnologica a acesteia
si volumul productiei. Tipul de productie influenteaza: caracterul si amploarea pregatirii tehnice a
productiei, nivelul de specializare si structura de productie, formele de organizare a productiei,
economicitatea fabricatiei.
Metodele de stabilire a tipului productieimetoda indicilor de constanta a fabricatiei,
metoda nomogramei-necesita, pe langa valoarea Rsi valorile timpilor normati pentru operatiile
principale ale procesului tehnologic .
Intrucat in aceasta etapa nu se cunosc timpii normati, acestia pot fi adoptati preliminar,prin analiza unui proces tehnologic similar existent sau la stabilirea timpului de productie. Se va
utiliza unu criteriu orientativ (mai putin precis), bazat numai pe ritmul mediu al liniei tehnologice,
R, astfel daca:
R 100 min/bucse adopta productie individuala.
7/25/2019 Proiect FRA Final
12/52
In cazul nostru, unde 1.384 min/buc, se adopta productie de serie mare.
In cazul frecvent intalnit in constructia pieselor auto, al productiei de serie se pune si
problema determinarii marimii optime a lotului de piese fabricate (Nlot).
Se poate utiliza relatia orientativa:
Nlot=Npp*Zr/Z1 [piese/lot] (1.5.)
unde: Zrnumarul de zile pentru care trebuie sa existe rezerva de piese;
Zr=2...3 zile la piese de baza, mari;
Zr=5...10 zile la piese marunte;
Z1=Zc-(Zd+Zs)numarul anual de zile lucratoare;Se aleg : Zr=3 zile ; Z1=307 zile Rezulta:
Nlot=1997.638 piese/lot
7/25/2019 Proiect FRA Final
13/52
Capitolul 2. Alegerea variantei optime a metodei i procedeului de obinere a
semifabricatului
2.1. Analiza comparativ a metodelor i procedeelor concurente i adoptarea variantei
optime
Semifabricatele pentru roti dintate se obtin prin turnare , matritare la cald sau rece ,
debitare din bare laminate la rece sau la cald , trefilare,din pulberi metalice presate si
sinterizate,rpin stantare si stantare de precizie etc.
Metoda de obtinere a semifabricatului se alege in functie de domeniul de utilizare a rotii
dintate , adica in functie de solicitarile pe care aceasta le suporta in timpul functionarii.De
asemenea , la alegerea uneia sau alteia dintre metode se au in vedere dimensiunile rotii , volumul
de productie , materialul , precum si modul de realizare a procesului tehnologic cel mai economic.
Astfel turnarea se alege in cazul rotilor dintate ce se vor fabrica din oteluri nealiate sau slab
aliate c vor fi supuse la solicitari reduse , precum si in cazul celor obtinute din fonte
(Fc250;Fc300).
Turnarea in forme de pamant , cochile sau sub presiune se utilizeaza si la obtinerea rotilor
dintate din aliaje neferoase , in special din bronzuri pentru roti melcate sau alte tipuri de roti.
De asemenea se obtin semifabricate atat din textolit sau materiale plastice (aflate sub forma
de placi sau bare ) cat si prin injectie .
Obtinerea semifabricatelor pentru roti dintate prin turnare este insotita de obicei , de
aparitia unor defecte cum sunt incluziunile nemetalice , retasurile , suflurile , porozitatile etc.
Daca aceste defecte apar in zonele de solicitare maxima , acestea conduc la distrugerea
prematura a rotii dintate in functionare , deci au o fiabilitate scazuta.De asemenea , din turnare
uneori pot rezulta roti cu o structura metalografica necorespunzatoare (de ex. structura dendritica),
a carei rezistenta la solicitarile prin soc este foarte slaba.
Tratamente termice executate ulterior, pentru omogenizarea structurii sunt costisitoare , de
durata si , uneori nesigure. Din aceste cauze, pentru rotile dintate mai pretentioase si care lucreaza
la solicitari mari, executate din otel,aceasta metoda trebuie inlocuita cu alta.Sunt totusi cazuri cand
turnarea este singura metoda rationala de obtinere a semifabricatelor pentru roti dintate mijlocii si
mari.Astfel, coroanele de dimensiuni mai mari cum sunt cele fabricate la actionarea cuptoarelor de
ciment si ale morilor rotative,de macinat , , unele roti dintate ale masinilor agricole si ale celorridicat se transportat se obtin , in general , numai prin turnare.
7/25/2019 Proiect FRA Final
14/52
Pentru rotile dintate de module mari, dantura se poate asigura din turnare,cu adaosul
necesar pentru prelucrarile prin aschiere ce se executa ulterior.
In cazul rotilor dintate de importanta mai mare , semifabricatele se obtin la cald,din oteluri
debitate din bare laminate.Atunci cand insa solicitarile sunt foarte mari , se alege metoda de
realizare a semifabricatului prin forjare tot din bare laminate .In aceste situatii se obtine un
coeficient de coroiaj foarte ridicat , necesar imbunatacirii proprietatilor fizico-mecanice ale rotilor
dintate .
La productia de unicate si serie mica se alege metoda de obtinere a semifabricatului pentru
rotile dintate prin forjare libera , iar pentru productia de serie mare forjarea in matrita care , in
ultimul timp ,a castigat teren ,datorita indicilor tehnico-economici foarte ridicati.Forjarea in
matrita poate fi executata pe diferite tipuri de utilaje , ceea ce inlesneste aplicarea acestei
metode.Alegerea procedeului de matritare a rotilor dintate implica cunoasterea amanuntita aconfiguratiei rotii, a programei anuale de fabricatie precum si a posibilitatilor uzinei care doreste
sa produca asemenea piese.
In figura 2.1 sunt trasate curbele de variatie a costului semifabricatelor rotilor dintate
obtinute prin matritare , in raport cu gradul de utilizare a curselor active.Utilajele luate in calcul
sunt echivalente. Aceasta echivalenta s-a stabilit pe baza energiei de lovire adica pe baza lucrului
mecanic de deformare transmis rotii dintate matritate.
7/25/2019 Proiect FRA Final
15/52
Figura 2.1 Curbele de variatie a costului semifabricatelor rotilor dintate
Se constata ca costul minim se poate realiza pe unele prese cu contra-lovitura.Aceste
costuri sunt cuprinse intre 40-80%.Peste aceste valori, pe alte tipuri de prese si ciocane ,costul
creste foarte mult datorita uzurilor mari care apar la masina[15][30].
In cazul matritarii pe prese cu frictiune , costul este mai ridicat si optimul gradului de
utilizare a cursei lor este cuprins intre 65-75%.Presele cu frictiune pot fi utilizate cu succes, la un
volum de productie mai mic decat in cazul preselor rapide.
In cazul rotilor dintate cu configuratie complicata ca :pinioane cu ax,roti baladoare etc;sunt
necesare mai multe treceri la matritare, fapt care duce la scumpirea prelucrarii.Acestea cer si o
cantitate apreciabila de material prentru bavuri, care reprezinta o pierdere insemnata in raport cu
masa utila(finala) a rotii dintate .
Pentru rotile dintate complexe , obtinute prin matritare , consumul cel mai mare de timp si
energie este cerut de fazele de pregatire succesiva a semifabricatului, pana la aducerea lui in faza
finala de matritare.De aceea , in ultimul timp s-a pus la punct procedeul de matritare al rotilor
turnate.Astfel, o roata se toarna sub forma unui semifabricat, dupa care urmeaza matritarea.Sub
7/25/2019 Proiect FRA Final
16/52
aceasta forma roata fiind calibrata la forma finala.Aplicandu-se acest procedeu, costul rotii dintate
va fi mult micsorat.
Desi este un procedeu nou, forjarea -matritarea semifabricatului turnat pentru roti dintate
isi justifica din plin aplicabilitatea si se extinde si la alte tipuri de piese cu configuratie geometrica
complexa sau a celor executate din materiale cu plasticitate redusa.
2.2 Stabilirea pozitiei semifabricatului in forma sau matrita si a planului de separatie
Pentru stabilirea poziiei semifabricatului n matri i a planului de separaie, trebuie s sein cont de anumite criterii. Cele mai importante sunt:
-planul de separaie s facilitezecurgerea uoar a materialului;-planul de separaie trebuie s mpart piesa n pri egale i simetrice;-planul de separaie s fie astfel ales nct suprafeele ce vor fi ulterior supuse prelucrrilor
mecanice prin achuere s fie perpendiculare pe direcia matririi i s nu prezinte unghiuri
laterale de nclinare.-planul de separaie s asigure fibraj continuu.Planul de separaie poate fi ales sub diferite forme. Cel mai simplu totodat cel mai
avantajos plan de separaie este cel drept. Este indicat pentru piesele avnd forme simple deoarece
permite alegerea unor blocuri de matrie mai simple i mai mici i permite prelucrarea mai uoar
a formei cavitii n care se matrieaz piesa. n consecin se alege pentru piesa specificat n
tema de proiectat un plan de separaie drept-orizontal, schema matriei fiind prezentata n figura
2.2 :
7/25/2019 Proiect FRA Final
17/52
Figura 2.2 Schema semifabricatului n matrita
Notatiile figurii 2.2: 1 semifabricat; 2 semimatrita superioara; 3 adaos de prelucrare; 4
suprafata de separatie; 5semimatrita inferioara; 6dorn extractor.
2.3 Stabilirea preliminara a adaosurilor de prelucrare si executare a desenului
semifabricatului
Dupa obtinerea semifabricatelor prin diferite procedee (turnare, forjare, matritare, presare
,injectie etc.) functie de volumul de productie , de materialele din care sunt confectionate ,in
majoritatea cazurilor, aceste semifabricate trebuie sa fie prelucrate prin aschiere, sau printr-un
procedeu tehnologic neconvetional pentru a fi aduse la forma si dimensiunile necesare danturarii.
Adaosurile de prelucrare pentru rotile dintate, in functie de tipul si marimea acestora sunt
indicate in STAS 6 287-80 si in normele interne ale uzinelor mari.Precizia rotilor dintate turnate
depinde de procedeul de turnare. Adaosurile de prelucrare si abaterile limita ale semifabricatului
matritat destinat pieselor auto se incadreaza in clasele I II de precizie atunci cand este vorba de
piese simple ca in cazul rotilor dintate.
7/25/2019 Proiect FRA Final
18/52
Adaosul se adopta numai in cazul pieselor matritate ale caror suprafete se prelucreaza prin
aschiere. In functie de caracteristicile de prelucrare de 1,25 mm la care se adauga 0,5 mm pentru
obtinerea rugozitatii prescrise in cadrul capitolului 1.
Procedeele de obtinere a semifabricatelor pentru rotile dintate cilindrice, conice etc., prin
deformare plastica sunt: forjarea libera sau forjarea in matrita.
Conditiile tehnice generale pentru rotile forjate liber sunt date in standarde.Rotile au
dimensiuni de 40-800 mm si mai mult, STAS 1 097-75, categoriile I si II. Adaosurile de
prelucrare pentru forjarea libera pe ciocane si prese sunt indicate in STAS 2 171-74.Adaosurile
pentru roti de tot felul, care se matriteaza intr-o gama larga , in functie de greutate si forma sunt
date in STAS 7 970-76 si STAS 1 299-77.
Semifabricatele pentru roti dintate complexe se obtin prin metode combinate, forma
acestora descompunandu-se in parti simple, care sunt executate fie prin turnare fie prin deformareplastica dupa care sunt apoi asamblate prin sudare.
In general rotile dintate cilindrice pot fi incadrate intr-o prima grupa, a discurilor, fapt ce
face ca pana la danturare, tehnologia lor de prelucrare sa fie asemanatoare cu o tehnologie cadru,
pentru aproape toate tipurile de discuri (sau roti) si care este , in general, realizata pe strunguri
paralele,frontale,automate,carusel etc.
A doua grupa in care se pot incadra piesele danturate este cea a arborilor, atunci cand
acestea sunt pinoane cilindrice sau conice, care au partile danturate monobloc cu arborele.Ca
urmare, tehnologia lor de executie se incadreaza intr-o tehnologie cadru , de prelucrare
asemanatoare cu cea a arborilor in trepte si care este, in general, realizata pe strunguri automate ,
mono sau multiax, strunguri paralele clasice sau cu comanda program.
Alegerea masinii unelte se face atat in functie de marimea si diametrul rotii dintate, de
numarul de piese de executat , de greutatea si precizia rotii cat si de complexitatea rotilor, daca
acestea sunt din grupa discurilor sau arborilor in trepte.Astfel, rotile dintate mici, cu diametrul de
25-30 mm se pot executa, in productia de serie mare si masa, pe strunguri automate.
De asemenea , rotile cu diametre cuprinse intre 30 si 200 mm se prelucreaza pe masini-
unelte automate mono sau multiax si cu cutite multiple (fig 2.3).
7/25/2019 Proiect FRA Final
19/52
Figura 2.3
Rotile cuprinse intre 200 si 300 mm, pot fi prelucrate in principiu, pe strunguri frontale,
daca acestea nu au conditii speciale privitoare la planitate si perpendicularitate.Toate aceste
strunguri pot fi clasice sau cu comanda program.
Peste diametrele de 500-600 mm, rotile se prelucreaza pe strunguri carusel, masini-unelte
destinate prelucrarii pieselor avand greutati mari.Ele permit executarea operatiilor de strunjire a
suprafetelor cilindrice, conice si profilte, indreptarea suprafetelor frontale, prelucrarea butucilor
sau alezajelor rotilor.
La strungurile carusel(inzestrate de obicei) cu cap revolver (care sporesc considerabil
posibilitatile de prelucrare ale lor) se pot executa alezaje si gauri, se pot aleza si adanci gauri, iar
in cazul folosirii unor accesorii speciale se pot executa operatiile de rabotare, frezare si rectificare.
De mentionat ca atat la prelucrarea rotilor dintate din grupa discurilor cat si la cea a
arborilor trebuie sa fie asigurate anumite conditii de coaxialitate intre alezajul rotii si diametrul de
divizare, bataia radiala, perpendicularitatea suprafetelor frontale etc.
7/25/2019 Proiect FRA Final
20/52
2.4. Intocmirea planului de operatii pentru executarea semifabricatului
Nr.
crt.
Operaii ifaze desemifabricare
Maini, utilaje,instalaii i S.D.V.-
uri
Materiale
auxiliare
Parametrii
tehnologici
1 Debitarea materialului Fierstru mecanic - Viteza i avansul
2 nclzire material Cuptor electric -Temperatura i
durata de
nclzire
3 Preforjare Cavitate de eboare NicovalCiocanpneumatic
Fora de apsare
4 Forjare primarMatri deschsPres vertical
-Fora de apsare
Cursa presei
Timp apsare
5Extracia
semifabricatuluiExtractoare - -
6 Debavurare tan -Fora de apsare
Cursa
7 Forjare secundar deredresare
Matri deredresare
Presa cu excentric- Fora de apsareCursa
8 Sablare cu alice Maina de sablat - Viteza de impact
9 C.T.C.Lup
Vopsea
PensulBanc
C.T.C.
-
Observatii! Semifabricatul utilizat poate fi:bara laminata sau matritat, ori forjat.Dupa
strunjirea de degrosare se poate introduce in procesul tehnologic de prelucrare o operatie de
tratament termic.Dupa operatia 11, urmeaza operatii de danturare de degrosare, finisare,
tratamente finale , rectificari controale finale specificeetc., dupa care urmeaza conservarea si
ambalarea rotii dintate.
7/25/2019 Proiect FRA Final
21/52
3. Elaborarea procesului tehnologic de prelucrare mecanic i control al piesei
3.1 Analiza proceselor tehnologice similar existente
n principiu, la prelucrarea pieselor de tip roat dinat se parcurg urmtoarele etape:
operaii pregtitoare;
prelucrri de degroare, prefinisare, finisare; prelucrarea danturii;
tratament termic;
rectificare;
control final.
Tabel 3.1Proces tehnologic similar
Nr.
Crt.
Metoda de
prelucrare
Maini, unelte i
utilajeSDV-uri
Obser
vaii
1.
Frezarea bazelor
tehnologice
principale
Main de frezat Agregat de frezat
2. Gurire Main de guritBurghiu spiral
Universal cu 3 bacuri
3.Strunjit interior
i faStrung normal Universal cu 3 bacuri, cuit, cheie pentru cuit
4. Broare Main de broatDispozitiv de broat, plac de baz, plac
intermediar, bora rotund, cap filetat spate
5.Strunjire frontal
fa stngaStrung normal
Dispozitiv de strunjit cu buc elastic, intalaie
pneumatic, cuit, cheie cuit, cal
6.Strunjire frontal
fa dreaptaStrung normal
Dispozitiv de strunjit cu buc elastic, intalaie
pneumatic, cuit, cheie cuit, cal
7. Frezare dantur Main de frezatFrez melc, cuit de debavurat, dorn pentru
frez, dispozitiv de debavurat
8. Ajustare Banc de ajustaj Pil semirotund, dispozitiv de ajustat
9.Rectificare
interioar
Main de rectificat
universalPiatr cilindric abraziv
10. Teire dantur Dispozitiv de teit Frez, buc pentru frez, disc de divizare
11. Rzuire dantur Main de rzuitDispozitiv telescopic de rzuit, suport susinere
stnga-dreapta, cuit sever, cheie fix
12.
ndeprtarea
loviturilor Polizor drept (biax)
Piatra de cauciuc, pinion etalon, buc pentru
pies
7/25/2019 Proiect FRA Final
22/52
3.2 Analiza posibilitilor de realizare a preciziei dimensionale i a rugozitii prescrise n
desenul de execuie
Obiectivul acestei etape este stabilirea acelor procedee de prelucrare care, fiind ultimele
aplicate n succesiunea operaiilor, pentru fiecare suprafa, asigur condiiile tehnice impuse prin
desenul de execuie.Rezultatele acestei analize sunt prezentate n tabelul 3.2 :
7/25/2019 Proiect FRA Final
23/52
3.3 Stabilirea succesiunii logice i economice a operaiilor de prelucrare mecanic, tratament
termic (termochimic) i control
3.3.1 Stabilirea succesiunii logice, economice, a operaiilor de prelucrare mecanic pentru
fiecare suprafa
Analizand desenul de executie al piesei am constatat faptul ca suprafata cu conditiile
tehnice cele mai severe este suprafata 2, pentru care valorile diametrului si a rugozitatii sunt:
Pentru stabilirea operatiilor de prelucrare mecanica in succesiunea lor logica se va aplica
criteriul coeficientului global al calitatii suprafetei. Rugozitatea semifabricatului obtinut prin
forjare in matrita este:
Plecand de la conditia de rugozitate a suprafetei se vor inventoria toate procedeele de
finisare care sunt adoptabile pentru suprafata 2 a rotii dintate. Acestea sunt:
o Strunjire de finisare;
o Rectificare de semifinisare.
Operatia de rectificare este mai economica si asigura obtinerea unei rugozitati a suprafetei
.
Coeficientul global al calitatii suprafetei este:
Operatia anterioara rectificarii de finisare este rectificarea de degrosare ce va asigura
obtinerea unei rugozitati a suprafetei . Atunci coeficientul partial al rugozitatii
suprafetei va fi:
7/25/2019 Proiect FRA Final
24/52
Coeficientul partial al rugozitatii suprafetei ce trebuie realizat prin rectificare este:
Verificand relatia:
Rezulta ca succesiunea logica a operatiilor este:
1. Rectificare de degrosare;
2. Rectificare de semifinisare.
3.3.2 Stabilirea traseului tehnologic al operaiilor de prelucrri mecanice, tratament termic
i control al piesei
Traseul tehnologic al operatiilor de prelucrari mecanice, tratament termic si control al
piesei a fost intocmit in tabelul 3.3. Pentru intocmirea traseului tehnologic a trebuit sa se
stabileasca preliminar suprafetele alese ca baze tehnologice.
Se recomanda ca pentru piesele cilindrice scurte de tip roata dintata sa se foloseasca 3
suprafete de asezare, adica 2 de ghidare si una de reazem. Rotile dintate se orienteaza si se fixeaza
in universal.
7/25/2019 Proiect FRA Final
25/52
Suprafata
prelucrata
Suprafetele
baze
tehnologice
Denumirea operatiei Faza
9
3
5 Gaurire
-prins piesa in universal
-gaurire
-desprins piesa din universal
93
1Strunjire interioara
-prins piesa in universal
-strunjit interior din 2 treceri
-desprins piesa din universal
5
7
1
3Strunjire fata
-prins piesa in universal
-strunjit frontal si sanfrenat
-desprins piesa din universal
9 5 Brosare
-prins piesa
-brosat
-desprins piesa
3
4
6
9
1Strunjire frontala
-prins piesa
-strunjit frontal si sanfrenat
-desprins piesa
12
10
9
6Strunjire frontala
-prins piesa-strunjit frontal si sanfrenat
-desprins piesa
1
2
3
4
9
6Strunjit fete
-prins piesa
-strunjit fete
-desprins piesa
81
2Frezare dantura
-spalat piesa in petrol
-prins piesa
-frezat dantura
-desprins piesa
82
6Ajustare
-prins piesa
-ajustat grad dupa fretare
-desprins piesa
4
9
2 Tesire dantura
-prins piesa
-tesit la 1X45
7/25/2019 Proiect FRA Final
26/52
-desprins piesa
4
9
5
2
Strunjire
-prins piesa in universal
-strunjit
-desprins piesa din universal
8
9
5
1
Severuire
-spalat piesa in petrol
-prins piesa in dispozitiv
-severuit in 3 curse
-desprins piesa
96
9Brosare canal
-prins piesa in dispozitiv
-brosat canalul in 3 treceri
-desprins piesa
- - Spalare -- - Tratament -
6
9
1
8
Rectificare interioara
si frontala
-prins piesa in universal
-rectificare interioara
-rectificare plana
-desprins piesa din universal
2
6
9 Rectificare frontala
-asezat piesa pe platou
-rectificat plan-luat piesa de pe platou
- - Spalare -
- - Demagnetizare -
2, 6, 5, 1 - Indreptare lovituri -bioaxat piesa cu piatra cauciuc
1-11 - Control final
-control dantura
-control canal pana
-control suprafete
Tabelul 3.3Traseul tehnologic
3.4 Alegerea utilajelor i instalaiilor tehnologice
Alegerea utilajelor i a instalaiilor tehnologice se face avnd n vedere particularotile
procesului logic adoptat, referitoare la:
7/25/2019 Proiect FRA Final
27/52
Precizia de execuie ce trebuie realizat; Productivitatea;
Gradul de tehnologicitate al piesei;
Economicitatea procedeului folosit.
Utilajele folosite sunt:
Main de frezat i danturat cu frez melc FD250
Tabel 3.4FD250
Nr.
Crt.Caracteristici tehnice Valori
1 Diametrul maxim de lucru 250mm2 Modulul maxim 6mm
3 Cursa axial a sculei 280mm
4 Cursa tangenial maxim a sculei 150mm
5 Numrul maxim de dini 30
6 Diametrul platoului masei 310mm
7 Diametrul alezajului mesei 70mm
8 Dimensiuni maxime ale sculei 130x180mm9 Conul axului port-scul Morse 4
10 Limitele turaiei arborelui principal 60-300 rot./min
11Limite de
avansuri
Axial 0,63-6,3 mm/rot
Radial 0,05-2 mm/rot
Tangenial 0,1-4 mm/rot
12 Puterea motorului principal 5,5 kW
13 Greutate 5400 daN
7/25/2019 Proiect FRA Final
28/52
Strungul SNB400
Tabelul 3.5 SNB400
Nr.
Crt.Caracteristici tehnice Valori
1 Diametrul maxim de strunjit 400mm
2 Distana dintre vrfuri 400 mm
3 Turaia arborelui principal 31,5-200 rot/min
4 Numrul de trepte de turaie 22
5 Avans longitudinal 0,046-3,32 mm/rot
6 Avans transversal 0,017-1,17 mm/rot
7 Numrul de trepte de avansuri 60
8 Puterea motorului principal 7,5 kW
9Dimensiuni
de gabarit
Lungime 2500 mm
Lime 940 mm
nlime 1425 mm
10 Masa 2000kg
Main de gurit G-40
Tabelul 3.6 G-40
Nr.
Crt.Caracteristici tehnice Valori
1 Diametrul maxim de gurire 40mm
2 Cursa maxim a pinionului arborelui principal 280 mm3 Cursa maxim a carcasei 280 mm
4 Conul arborelui principal Morse 5
5 Gama de turaii 31,5-200rot/min
6 Gama de avansuri 0,11-1,72 mm/rot
7 Puterea motorului electric 4 kW
8 Turaia motorului electric 1500 rot/min
9 Masa 1500kg
7/25/2019 Proiect FRA Final
29/52
7/25/2019 Proiect FRA Final
30/52
30
Nr
.
crt
.
Denumia
operatiei
Schema de bazare si fixare optimaDispozitivul
utilizat
1 GaurireMasina de
gaurit G-40
2
Strunjire
interior si
fata,
sanfrenat
de 2 ori
2X45
Strung
7/25/2019 Proiect FRA Final
31/52
31
3 BrosareaMasina de
brosat
4
Strunjit
frontal
suprafata B
Strunjit
sanfron
interior si
coroana
Strung
SNB400
7/25/2019 Proiect FRA Final
32/52
32
5
Strunjire
frontala si
sanfrenae
Strung
SNB400
6Control
intermediarSe controleaza cotele
Calibre si
sabloane
7
Prindere pe
dorn pentru
danturare
- -
8Frezare
dantura
Masina de
frezat FD250
7/25/2019 Proiect FRA Final
33/52
33
9Tesire
dantura
Masina de
frezat FD250
10Razuire
dantura
Masina de
razuit
11Brosare
canal pana
Masina de
brosare
12Control
intermediar
Se controleaza: angrenarea danturii cu pinion
etalon,distanta intre axe
Dispozitiv pt
control cu
pinion
etalon,
Calibre
7/25/2019 Proiect FRA Final
34/52
34
13Tratament
termic
Cementare pe adancime de 0,4...0,7 mm,Calire la
HCR=56..62,Duritatea miezului HRC,Sablare
Duritmetru
Rockwell
14
Rectificare
frontala si
interioara
Masina de
rectificat
RIF125
15Rectificare
frontala
Masina de
rectificat
RIF125
16 Spalare
Spalarea pieselor se face in apa cu soda dupa
care se usuca cu aer cald -
17Control
final
Se vor controla: cotele, angrenarea danturii cu
pinion etalon , distanta dintre axe,marcare CTC
Calibre,sablo
ane,dispoziti
v cu pinion
etalon,creion
electric
3.6. Alegerea SDV-urilor
La intocmirea listei de SDV-uri se tine cont in primul rand de tipul productiei adoptate.
Pentru productia de serie mare se recomanda ca SDV-urile sa fie de tip specializat pentru o cat
mai buna productivitate.
7/25/2019 Proiect FRA Final
35/52
35
Lista de SDV-uri alese este prezentata in tabelul 3.9.
Nr.
crt.
Denumirea
operatieiScule Dispozitive Verificatoare
1 Gaurire Burghiu spiral
Masina de gaurit
Universal cu 3 bacuri
Reductie mase
Cheie universal
-
2Strunjire int. si
fata
Cheie de cutit
Cutit de strung
Universal cu 3 bacuri
Instalatie pneumatica
Bacuri
Flansa pt. universal
Strung SNB400
Subler
3Strunjire
frontala
Cutit de strung
Cheie de cutit
Strung SNB400
Universal cu
strangere hidraulica
Bacuri pt. universal
Subler
4 Brosare
Brosa rotunda
Mandrina sup.
Mandrina inf.
Cap filetat spate
Masina de brosat
Placa de baza
Placa intermediara
Subler de
interior
5 StrunjireCutit de strung
Cheie de cutit
Strung SNB400
Dispozitiv de strunjit
cu bucsa elastica
Instalatie pneumatica
Cala 0,710
7/25/2019 Proiect FRA Final
36/52
36
6 Strunjire fete
Cutit stanga
Cutit dreapta
Suport cutite
Strung SNB400
Dispozitiv de strunjit
cu bucsa elastica
Instalatie pneumatica
-
7Frezare
dantura
Freza melc mn=3
Cutit de
debavurat
Masina de frezat
Dorn pentru freza
Dispozitiv de
debavurat
Micrometru
cu dispozitiv
special pt.
masurat dinti
8 Ajustare Pila semirotundaBanc ajustaj
Dispozitiv de ajustat
-
9 Tesire dantura
Freza pentru tesit
Bucsa pt. freza
Disc de divizare
Masina de tesit
Dispozitiv de tesit-
10Razuire
dantura
Cutit sever mn=3
Cheie fixa
Masina de razuit
Dispozitiv de razuit
telescopic
Suport sustinere stg.
Suport sustinere dr.
Micrometru
special pentru
roti dintate
11 StrunjireCutit de strung
Cheie de cutit
Strung SNB400
Universal cu
strangere hidraulica
Subler
12Brosare canal
pana
Brosa pentru
canal
Brosa perie
Dispozitiv de tras
masina de brosat
Set de 2 pene adaos
sub brosa
-
13 Spalare Container Masina de spalat -
7/25/2019 Proiect FRA Final
37/52
37
14Rectificare int.
si front.
Piatra cilindrica
40x50x16
Piatra oala
50x32x13
Role cilindrice
Tija pt. piatra
Masina de rectificat
universala
Bacuri
Universal pt.
rectificat
Subler interior
15 Rectificare Piatra 150x80x25 Masina de rectificat -
16 Spalare Container Masina de spalat -
17 Demagnetizare - Demagnetizor -
18Indreptarea
loviturilorPiatra de cauciuc Biax
Pinion etalonBucsa pt.
piesa
7/25/2019 Proiect FRA Final
38/52
38
4.DETERMINAREA REGIMURILOR OPTIME DE LUCRU (DE
ASCHIERE) SI A NORMELOR TEHNICE DE TIMP
4.1.Determinarea regimurilor optime de aschiereDeterminarea valorilor optime ale regimurilor de aschiere se bazeaza pe
optimizarea unui parametru global de apreciere a procesului tehnologic respectiv.:
minimizarea costului sau (mai rar) maximizarea productivitatii*) . Regimul de aschiere
optim se determina dupa precizarea caracteristicilor sculelor aschietoare si se refera la
urmatorii parametri:
- adancimea de aschieret [mm] este grosimea stratului indepartat prin aschiere, de pesuprafata piesei, la o singura trecere;
- avansul s [mm/min, mm/rot, mm/cursa dubla, mm/dinte] este marimea deplasariisculei in raport cu piesa, efectuata intr-un interval de timp, in cursul miscarii
secundare;
- viteza de aschiere v [m/min, m/s] viteza relativa a taisului sculei in raport cusuprafata de prelucrat.
In corelatie directa cu regimul de aschiere se defineste si durabilitatea sculei
(intre reascutiri)T [min].
In functie de multitudinea conditiilor pe care trebuie sa le satisfaca, in functie de
masura in care instrumentul matematic este utilizat si in functie de modul in care se
determina durabilitatea sculei, calculul regimurilor optime de aschiere se face prin doua
metode ( cu mai multe variante ) :
1.Metoda clasicapresupune stabilirea preliminara a valorii durabilitatii sculei (
prin calcul sau din normative), determinarea succesiva (alegere din normative, pe baza
unor recomandari sau prin calcul) a parametrilor regimului de aschiere (in ordinea t,s,v),
urmata de un numar redus de verificari ale conditiilor restrictive.
In literatura de specialitate sau in normative sunt prezentate diferite variante ale
metodei: variante bazate, in primul rand, pe calcule analitice [1,8], pe alegerea valorilor
din tabele normative, completata prin calcule analitice sumare [3] sau pe utilizarea
nomogramelor (reprezentari grafice ale relatiilor analitice sau valorilor din tabele [6].
7/25/2019 Proiect FRA Final
39/52
39
2.Metoda moderna, bazata pe programarea matematica (liniara sau neliniara) ce
presupune stabilirea unor expresii analitice pentru functia de optimizare (cost,
productivitate) si pentru functiile respective (ritmul impus al liniei tehnologice, puterea
motorului electric, rezistenta si stabilitatea sculei, incarcarea maxima a mecanismului de
avans, calitatea suprafetei prelucrate, cinematica masinii-unelte), in variantele
considerarii preliminare a durabilitatii sculei sau a calculului acesteia pe parcurs.
Aplicarea acestei metode necesita utilizarea tehnicii de calcul moderne si, implicit, a unui
personal cu calificare adecvata, dar rezultatele obtinute reprezinta, intr-adevar, un
optimum, spre deosebire de metoda clasica, in cursul careia intervine arbitrariul, chiar si
in conditiile respectarii tehnologiei.
In cadrul proiectului se va utiliza metoda clasica, in varianta bazata pe calcule
analitice, prezentata in [1,8] sub forma unor aplicatii de calcul, pentru anumite operatii
(din procesul tehnologic prezentat la cap.3), stabilite la recomandarea cadrului didactic
indrumator. Astfel, se vor efectua aplicatii pentru cate o operatie din fiecare tip (cate o
strunjire, frezare, gaurire, alezare, brosare, rectificare, mortezare, danturare, filetare etc.).
Pentru operatiile similare, la alte suprafete, regimul de aschiere se alege tabelar.
Utilizarea metodei moderne de determinare a regimurilor de aschiere prin
programare matematica [1, 8, 3*, 4*] sau perfectionarea aplicarii metodei clasice prin
implementarea ei pe tehnica de calcul moderna, vor fi abordate de studenti la indicatia si
cu sprijinul direct al indrumatorului de proiectcadru didactic.In cazul utilizarii masinilor-unelte semiautomate sau automate, trebuie avute in
vedere metodologiile specifice de aschiere si a altor parametri [1, 9].
Etapele de parcurs la utilizarea metodei clasice sunt, in general, urmatoarele:
- stabilirea durabilitatii sculei T, fie pein utilizarea u nor recomandari cu caractergeneral, a unor tabele normative sau, mai bine, prin calcul, cu ajutorul unor relatiiempirice de optimizare, in raport cu costul sau cu productivitatea prelucrarii.
- pe baza relatiei generalizate Time-Taylor:
yvxv
vm
stv
kcT
(I.4.1.)
in care coeficientii cvsi k (dependenti de conditiile concrete ale aschierii) si exponentii m,
xv, yvse stabilesc pe baze experimentale, se pot determina parametrii regimului de
aschiere (t, s, v) prin alegerea a doi dintre ei si calculul celui de-al treilea.
7/25/2019 Proiect FRA Final
40/52
40
Succesiunea stabilirii celor trei parametri este dictata de gradul in care acestia
influenteaza functia de optimizare:
a.alegerea adancimii de aschiere, t, in functie de marimea adaosului de prelucrare
si de tipul prelucrarii (degrosare, finisare); acum se stabileste si numarul de treceri;
b.stabilirea avansului, s, din considerentele de crestere a productivitatii, este
necesar un avans cat mai mare; tinand seama de limitarile impuse, acesta se
determina prin una din metodele:
- alegerea din tabele normative, urmata de verificari ale satisfacerii restrictiilorreferitoare la resitenta sculei, rezistenta mecanismului de avans, rugozitatea
suprafetei s.a.;
- calculul valorilor limita (maxime) rezultate din fiecare restrictie in parte siadoptarea celei mai mici dintre valori.
In ambele cazuri, valoarea reala adoptata trebuie sa se gaseasca in gama
avansurilor realizabile de catre masina-unealta (v. I.3.4.).
c.calculul vitezei de aschiere, v, cu relatia (I.4.1.).
- calculul turatiei, n, a piesei de prelucrat (de ex. la strunjire), in functie de
viteaza calculata si dimensiunea piesei (diametrul), urmat de alegerea celeimai apropiate valori, na, din gama de turatii a masiniunelte;
- recalcularea vitezei de aschiere va, cu valoarea reala a turatiei na;
- verificarea puterii necesare pentru aschiere.
Pentru restul operatiilor, parametrii regimului de saschiere se adopta, fara calcule
de optimizare sau verificare, din tabele cu recomandari de regimuri de aschiere [2, 4, 8,
10, 7*] sau pe baza regimurilor aplicate in intreprinderea constructoare a piesei auto
respective.
Trebuie si in acest caz, totusi, avute in vederile valorile discrete realizabile de
catre masinile-unelte, in privinta avansului si turatiei (deci vitezei).
Fie ca au fost determinate analitic sau adoptate, regimurile de aschiere
corespunzatoare tuturor operatiilor vor fi prezentate intr-un tabel:
Tabelul I.4.1.
Nr. de ordine si
denumirea
operatiei
Faza t sv
(n)
na
(va)Obs.
In cazul operatiilor de alta natura decat aschierea, cuprinse in procesul tehnologic
(tratamente termice, prelucrari prin deformare plastica la rece sau la cald rulare, tasare,
7/25/2019 Proiect FRA Final
41/52
41
sablare s.a.) vor fi mentionate eventualele regimuri de lucru specifice forte, presiuni,
temperaturi, durate s.a.
Pentru proiectele ce au ca tema fabricatia unor piese ce nu implica, in general,
prelucrari prin aschiere (ex. piese de caroserie obtinute prin ambutisare), la elaborarea
capitolelor 3 si 4 se va analiza cu atentie modelul propus in prezentul indrumar,
urmarindu-se rezolvarea unor probleme similare (privind succesiunea operatiilor, utilajele
si S.D.V.-urile, modul de orientare si fixare, regimurile de lucru forte, viteze s.a.), in
conditiile specifice respectivului proces tehnologic [11,15].
Daca piesa al carei proces tehnologic se proiecteaza are o constructie complexa,
procesul tehnologic cuprinzand, pe langa operatii de prelucrari mecanice, si operatii de
asamblare (sudare, presare, insurubare, lipire etc.), vor fi mentionati si parametrii
regimului de lucru specifici acestor operatii (ex. biele cu cap demontabil, cartere sudate
pentru punti, saboti de frana cu garnituri de frictiune nituite sau lipite, elemente
elastoamortizoare din cauciuc vulcanizat la armaturi metalice s.a.)(v.III).
4.2.Determinarea normelor tehnice de timp
Norma tehnica de timp reprezinta timpul necesar pentru executarea unei operatii
tehnologice in anumite conditii de productie tehnico-organizatorice dintre cele mai
favorabile. Se stabileste in functie de posibilitatile de exploatare a utilajului, S.D.V.-
urilor, in conditiile aplicarii metodelor de lucru moderne, tinand seama si de gradul de
calificare a muncitorilor, corespunzator acestor metode.
Determinarea normelor tehnice de timp se poate face:
- prin calcul analitic (sau pe baze statistice) al fiecarei parti componente si insumareaacestora;
- pe baze statistice, prin analiza normelor de timp stabilite la operatii similare sipreluarea acestora sau calculul prin interpolare, tinand seama de diferentele specifice.
Structura normei tehnice de timp (fig. I.4.1.), semnificatia componentelor si
recomandari privind determinarea acestora vor fi prezentate, pe scurt, in continuare; la
elaborarea proiectului este necesara consultarea lucrarilor de specialitate [1*, 2, 3, 6].
Semnificatia componentelor normei tehnice de timp este prezentata in continuare:
- tb - timpul de baza durata prelucrarii propriu-zise, se determina, in functie deregimurile de lucru adoptate si de parametrii geometrici ai suprafetelor prelucrate,prin calcul analitic, cu relatii de forma:
tb= Lp/ vs (I.4.2.)
7/25/2019 Proiect FRA Final
42/52
42
unde Lpeste drumul pe care-l parcurge scula, in directia miscarii de avans [mm] si vseste
viteza de avans [mm/min]. Pentru fiecare tip de prelucrare relatia (I.4.2.) ia formespecifice [1*, 3*, 4*].
Pentru alte operatii decat cele de aschiere, pentru timpul de baza pot fi deduse relatii
similare sau aceasta poate fi adoptata pe baze statistice (cronometrare).
- ta - timpul auxiliar durata prinderii-desprinderii piesei, apropierii-indepartarii
aschiilor, efectuarii masuratorilor s.a. - pentru fiecare componenta, se extrag valorile
recomandate din normative, in functie de conditiile specifice ale prelucrarii sau se
determina, global, pe baze statistice.
- top - timpul operativ (top = tb + ta) se calculeaza ca si componentele sale pentru
fiecare faza a operatiei, dupa care se insumeaza, pentru determinarea timpului
operativ total, la fiecare operatie.
- tdo - timpul de deservire organizatorica timpul consumat pentru asezarea
semifabricatelor, sculelor, primirea si predarea schimbului etc. se determina, in
general, ca procent (0,57%) din top, in functie de tipul si marimea masinii-unelte.
Timp de baza tb
Timp auxiliar ta
Timp de deservire
Timp de deservire
Timp de odihna si
Timp de intreruperi
tehnologice si
Timp operativ top
Timp de deservire
a locului de
Timp intreruperireglementare tir
Timp
unitar tu
Timp
pregatire
incheiere
Norma
de timp
Fig.
7/25/2019 Proiect FRA Final
43/52
43
- tdt- timpul de deservire tehnicatimpul consumat pentru inlocuirea sculelor, reglarea
masinii-unelte, indreptarea perioadica a muchiei aschietoare a sculei etc; se determina
din normative, pe componente sau global, ca procent (28%) din tb.
- ton- timpul de odihna si necesitati fiziologice ale operatorului umanse determina ca
procent (37%) din top.
- tto - timpul de intreruperi conditionate de tehnologie si organizarea muncii se
determina ca procent din top.
- tu - timpul unitar timpul total corespunzator prelucrarii unei piese se obtine ca
insumare a componentelor:
tu= top+ tdt+ tdo+ ton+ tto [min] (I.4.3.)
- tpi - timpul de pregatire-incheiere durata activitatilor desfasurate de muncitor la
inceputul si sfarsitul prelucrarii lotului de nlot piese (primirea comenzii, studiul
documentatiei, primirea si predarea S.D.V.-urilor, semifabricatelor si pieselor); se
stabileste, pe componente, din normative. Marimea lotului, n lot, la care se refera tpise
poate considera egala cu numarul mediu de piese prelucrate intr-un schimb
(nlot=tsQ) sau cu marimea optima a lotului de piese prelucrate, in productia de serie
(nlot=Nlot, v.I.1.3.4.)
- tnnorma tehnica de timp ( timpul normat ):
tn= tu+ tpi/ nlot [min] (I.4.4.)
In cadrul proiectului se vor determina analitic normele de timp pentru principaleleoperatii din procesul tehnologic (in primul rand, pentru cele la care regimurile de aschiere
s-au determinat analitic). Pentru celelalte operatii (inclusiv cele pentru care nu exista
recomandari in normative), normele de timp se vor stabili comparativ cu procesele
tehnologice similare existente.
In final, avand in vedere faptul ca normele de timp stabilite vor fi utilizate in
elaborarea capitolelor urmatoare si la completarea planului de operatii, se recomanda
prezentarea centralizata, tabelara, a principalelor componente:
Tabelul I..4.2.
Nr. de ordine si
denumirea operatieiFaza tb ta tu tpi / nlot tn Observatii
7/25/2019 Proiect FRA Final
44/52
44
5.CALCULUL NECESARULUI DE FORTA DE MUNCA, UTILAJE, S.D.V.-
URI SI MATERIALE
5.1.Determinarea volumului anual de lucrari [1*, 2*, 3*]Toate calculele tehnico-economice, cuprinse in capitolele 5 si 6, se refera la
perioada de un an, pentru care s-a determinat (v. 1.3.2.), planul anual al productiei de
piese Npp[buc/an] (a nu se confunda cu planul dat prin tema de proiect, Npl).
Pe baza normelor de timp (v. 4.2.) se vor determina:
-volumul de lucrari anual, normat, pentru fiecare operatie, aferent muncitorului si
masinii-unelte (se poate accepta egalitatea celor doua valori):
V = Npp tn / 60 [ore]
(I.5.1.)
-timpul total (anual) de lucru, aferent sculelor aschietoare:
Vs= Npp tb/ 60 [ore] (I.5.2.)
-timpul total (anual) de lucru aferent dispozitivelor si verificatoarelor:
VDV= Npp tDV/ 60 [ore] (I.5.3.)
unde tDV [min] reprezinta timpul unitar al utilizarii dispozitivului sau verificatorului,
rezultat din analiza componentelor normei de timp.
In cazul operatiilor la care se prelucreaza simultan mai multe piese, la acelasi
utilaj si de catre acelasi operator (ex. tratamente termice in cuptor), norma tehnica va fi
raportata la numarul pieselor prelucrate simultan (intr-o sarja).
Rezultatele acestor calcule pot fi prezentate tabelar sau odata cu calculele
necesarului de forta de munca, utilaje si S.D.V.-uri.
5.2.Determinarea necesarului de forta de munca si utilaje [1*, 2*, 3*]
5.2.1.Fondul de timp anual al muncitorului Fm[ore]
Fm= [Zc- (Zd+ Zs+ Zo)] ts km [ore] (I.5.4.)
unde: Zc, Zd, Zssi tsau semnificatia din paragraful 1.3.1.;
Zodurata medie (zile) a concediului anual de odihna al unui muncitor (Zo= 20
zile);
kmcoeficient ce tine seama de intarzieri, absente s.a., km= 0,940,98.
7/25/2019 Proiect FRA Final
45/52
45
5.2.2.Fondul de timp anual al utilajului Fu[ore]
Fu= [Zc- (Zd+ Zs+ Zr)] ns ts ku [ore] (I.5.5.)
unde Zr este numarul zilelor de imobilizare a utilajului pentru reparatii - se
adopta, in functie de numarul de schimburi si complexitatea utilajului, ca procent (3...8%)
din fondul de timp nominal, iar ku coeficient de folosire a utilajului, cu valori medii
recomandate de 0,8...0,9.
5.2.3. Calculul necesarului de forta de munca numarul de muncitori, mi, la
fiecare operatie
mi = Vi / Fm
(I.5.6.)
Meseriile, categoriile de calificare si treptele de salarizare cerute de fiecare
operatie vor fi stabilite in concordanta cu normative, avand, eventual, in vedere si situatiadin intreprinderi ce realizeaza operatii similare.
Calculele si definitivarea valorilor se face tabelar:
Tabelul I.5.1.
Nr.
operatiei
Calificarea
muncitorului
(meseria)
Norma
de timp
tn
Volumul
de
lucrari
Vi
Fondul
de timp
Fm
Numar de muncitori
Calculat
mi
Operatii
concentrate
Adoptat
mia
In urma calculelor, cu relatia (I.5.6.) vor rezulta valori m i reale (cu parte
zecimala); adoptarea valorilor intregi se va face pe baza unei analize a particularitatilor
procesului tehnologic:
-
in general, rotunjirea se va face la cea mai apropiata valoare intreaga superioara (cuexceptia cazurilor in care partea zecimala este sub 0,05...0,1 cand se poate face
aproximarea catre valoarea intraga inferioara);-
se va naliza, in special in cazul in care Fm>> Vi(deci micalculat
7/25/2019 Proiect FRA Final
46/52
46
5.2.4. Calculul necesarului de utilaje [1*, v. I.3.4.]
Relatia de calcul a numarului de utilaje necesar pentru operatia i este similara
cu (I.5.6.):
ui= Vi/ Fu (I.5.7.)
Tabelul pentru centralizarea calculelor si definitivarea valorilor:
Tabelul I.5.2.
Nr.
operatiei
Denumirea
utilajului
Norma
de
timp tn
Volumul
de
lucrari
Vi
Fondul
de
timp
Fm
Numar de utilaje
Calculat
ui
Operatii
concentrate
Adoptat
uia
Pentru adoptarea valorilor intregi ale numarului de utilaje, din fiecare tip, se va
tine seama de recomandari similare facute la I.5.2.3.
In situatia imposibilitatii obtinerii unor coeficienti corespunzatori de utilizarea
fortei de munca sau utilajelor, se poate accepta (fara a se solicita, in cadrul proiectului, o
analiza, in acest sens) ipoteza utilizarii disponibilitatilor, in cadrul proceselor tehnologice
de executie a altor piese, desfasurate in paralel, in sectia respectiva. Necesarul de forta de
munca si utilaje se detaliaza si rotunjeste pe sectie sau atelier.
5.3. Calculul necesarului de S.D.V.-uri (v. I.3.6.)
Calculul necesarului de S.D.V.-uri se poate face prin calcul analitic sau, mai putin
precis, pe baze statistice. In cazul proiectului se recomanda utilizarea metodei analitice
prezentata in literatura de specialitate [1*, 1,2.]
5.3.1. Calculul necesarului de scule
Norma de consum anual de scule, Ncs, se determina tinand seama de durabilitatea
acestora (intre reascutiri) (v. I.1.3.2.), T[min] de timpul de lucru normat, tb [min] (v.
7/25/2019 Proiect FRA Final
47/52
47
I.4.2.), de numarul de reascutiri posibile, r si de volumul productiei numarul de piese
prelucrate anual Npp(v.I.1.3.2.).
ppy
b
cs NkTr
tN
)1( (I.5.8.)
unde:yk este un coefficient ce tine seama de distrugerile accidentale ale sculei yk
=1,05...1,1.
Numarul de reascutiri posibile se determina, tinand seama de normative, cu
relatia:
h
Mr (I.5.9.)
unde M [mm] este marimea (grosimea sau lungimea) stratului de material al
sculei ce se poate indeparta prin reascutire, organizarea calculelor se poate face dupamodelul din tabelul I.5.3.:
Tabelul I.5.3.
Nr.
operatieiScula M h T t0 ky ppN
csN
Calculat Adoptat
5.3.2. Calculul necesarului de dispozitive si verificatoare
Pentru dispozitivele de bazare si fixare, a altor dispozitive de lucru, se poate
considera o durabilitate de maximum un an, deci necesarul se stabileste in raport cu
numarul masinilor unelte si utilajelor respective (v. I.5.2.4.). In cazul dispozitivelor de
verificare si masurare, se poate determina necesarul anual, Nev, tinand seama de
durabilitatea suprafetei active si numarul total de masurari:
y
d
vpp
ev kin
nNN
(I.5.10.)
Unde : ky= 1,05...1,1 (similar I.5.3.1.); nddurabilitatea (in numar de masuratorice produc uzura suprafetei active cu 1 m, din normative), [masuratori / m]; i
marimea uzurii acceptabile, pentru verificatorul respectiv [m]; nv numarul de
masuratori efectuate pentru o piesa, cu verificatorul respectiv.
Rezultatele calculelor se prezinta tabelar:
7/25/2019 Proiect FRA Final
48/52
48
Tabelul I.5.4.
Nr.
operatiei Dispozitivul nv nd i ky Npp
Ncv
Calculat Adoptat
5.4. Calculul necesarului de materiale [1*, 5]
Necesarul de materiale se refera, in primul rand, la cantitatea de material de baza
al piesei, utilizat la executia semifabricatului.
Volumul semifabricatului poate fi apreciat pe baza desenului de executie al
acestuia sau prin calcul, dupa aproximarea cu imbinari de corpuri geometrice simple, al
caror volum poate fi usor determinat.
In functie de metoda si procedeul de semifabricare, se vor avea in vedere si
eventualele pierderi de material la obtinerea semifabricatului (bavuri, maselote etc.).
Cunoscand densitatea, se calculeaza masa de material consumat, pentru o piesa
mcf[kg].
Tot aici se recomanda, tinand seama de adaosurile de prelucrare (deci de volumul
piesei finite), calculul cantitatii de material recuperabil, pentru o piesa mdr[kg].
In functie de procesul tehnologic, (v. cap.3.) se va efectua si calculul cantitatilor
necesare referitoare la alte materiale consumabile (materiale utilizate la spalare,
tratamente termochimice, acoperiri de suprafata, lubrifieri s.a.).
Dupa stabilirea normelor de consum pentru o piesa, se poate determina necesarul
anual de materiale, concentrat intr-un tabel:
Tabelul I.5.5.
Nr. crt. Material Nr. operatiei Cantitate unitara Npp Cantitate
7/25/2019 Proiect FRA Final
49/52
49
6.CALCULUL COSTULUI DE FABRICATIE A PIESEI
6.1 Structura generala a costului de fabricatie unitar
Pentru aprecierea eficientei unui proces tehnologic, comparativ cu cele similareexistente, sau pentru adoptarea unei variante economice de proces tehnologic, in
cazulelaborarii, in paralel, a mai multor variante, compatibile din punct de vedere tehnic
cu cerintele impuse piesei, se determina costul piesei, se determina costul piesei sau al
lotului de piese. La baza calculelor stau valorile determinate la cap.5., privind
consumurile de forta de munca, utilaje, S.D.V.-uri si materiale.
Calculul costului de fabricatie unitar se poate face pe articole de fabricatie,
acestea fiind clasificate in doua categorii:
-
cheltuieli directe, care se efectueaza in legatura cu fiecare unitate de produs; incomponenta lor intra:
-
cheltuieli cu materii prime si materiale directe, din care se scad cheltuielile cudeseurile recuperabile, Cmat;
-
cheltuieli cu manopera directa, Cman;- cheltuieli indirecte, care se efectueaza pentru productie in ansamblu sau sunt
comune mai multor produse ; in componenta lor intra:-
cheltuieli cu intretinerea si functionarea utilajului, Cifu;-
cheltuieli generale ale sectiei (regie de sectie), Rs;
-
cheltuieli generale ale intreprinderii (regie de intreprindere), Ri;Costul de fabricatie unitar, Cu, se obtine prin insumarea acestor articole de
calculatie:
Cu, = Cmat+ Cman+ Cifu+ Rs+ Ri [lei/piesa]
(I.6.1.)
6.2 Cheltuieli directe
6.2.1 Cheltuieli cu materii prime si materiale directe
In functie de tipul semifabricatului utilizat (v. cap. 2. metoda si procedeul,
materialul, complexitatea si precizia), se stabileste costul semifabricatului, raportat la
unitatea de masa Ksf[lei/kg].
Costul semifabricatului poate fi reprezentat, dupa provenienta acestuia, de costul
de sectie, pretul de productie sau livrare si tine seama de materialul de baza utilizat si de
cheltuielile de semifabricare.
7/25/2019 Proiect FRA Final
50/52
50
Costul materialului, Cmat, se determina cu relatia:
Cmat= msfksfmdrkdr [lei/piesa]
(I.6.2.)
unde: msfeste masa semifabricatului [kg];
ksfcostul unitar al semifabricatului [lei/kg];
mdrmasa deseurilor recuperabile [kg];
kdrcostul unitar al deseurilor recuperabile [lei/kg].
In anumite cazuri se adauga si costul altor materiale specifice utilizate (daca
acestea se regasesc direct in produsul finit).
6.2.2 Cheltuieli cu manopera directa
Costul manoperei, Cman, se determina pe baza necesarului de forta de munca
(v.5.2.3.), a salariilor orare, Si[lei/ora], in functie de calificarea muncitorului, ca si a celor
privind adaosurile procentuale la salariu (cota de asigurari sociale, CAS = 25% si ajutor
de somaj, AS=5%), stabilite prin hotarare guvernamentala:
niiman tS
ascasC
1001
60
1 [lei/piesa]
(I.6.3.)
unde insumarea se face pentru toate operatiile i din procesul tehnologic, t ni
reprezentand norma de timp la operatia respectiva. Calculul se poate face utilizand
tabelul urmator:
Tabelul I.6.1.
Nr.
operatiei
Calificarea
muncitorilor
(meserie)
Salariul orar
Si
Norma de
timp tniSitni
6.3 Cheltuieli indirecte
In comparatie cu cheltuielile indirecte, acestea se calculeaza cu ajutorul unor
coeficienti de repartitie.
7/25/2019 Proiect FRA Final
51/52
51
Coeficientii de repartitie se obtin raportand cheltuiala indirecta totala la o
cheltuiala directa totala , care poate fi cheltuiala totala cu materiale directe sau manopera
directa.
6.3.1. Cheltuieli cu intretinerea si functionarea utilajelor
Aceste cheltuieli cuprind: amortizarea mijloacelor si utilajelor utilajelor sectiei;
cheltuieli pentru reparatii; cheltuieli cu energia , combustibilul si alte materiale
tehnologice; cheltuieli cu reparatia si intretinerea sculelor si dispozitivelor. Aceste
cheltuieli se pot determina prin inmultirea manoperei directe cu coeficientul de repartitie
a cheltuielilor cu intretinerea si reparatia utilajelor, kCIFU. Valoarea acestui coeficient
poate fi apreciat intre 0,25...0,50.
Cifu= kCIFUCman , [lei/piesa] (I.6.4.)
6.3.2. Cheltuieli generale ale sectiei (regia de sectie)Regia de sectie, RS, reprezinta cheltuielile privind salariul personalului de
conducere si de alta natura din cadrul sectiei, amortizarea cladirilor si mijloacelor fixe
aferente sectiei, cheltuieli administrativ-gospodaresti la nivel de sectie, cheltuieli pentru
protectia muncii si cheltuieli de cercetare, inventii si inovatii. Se calculeaza ca procent
(100%...350%) din Cman (se va avea in vedere procentul aplicat in intreprinderi ce
executa operatii similare).
6.3.3. Cheltuieli generale ale intreprinderii (regia generala de intreprindere)
Regia generala de intreprindere, Ri, reprezinta cheltuielile privind salariul
personalului de conducere, tehnic etc. din intreprindere, amortizarea mijloacelor fixe de
interes general, cheltuieli pentru cercetare si instruirea personalului de conducere,
cheltuieli admistrativ-gospodaresti la nivel de intreprindere si alte cheltuieli de interes
general tehnico-administrative ale intreprinderii; se stabilesc procentual (6%...12%) din
costul de sectie (Cman+RS+Cifu).
6.4 Calculul costului piesei
Pretul de productie, Pp:
100
1 b
CP np [lei/piesa]
(I.6.5.)
7/25/2019 Proiect FRA Final
52/52
unde b reprezinta beneficiul (venitul net) al intreprinderii, exprimat procentual
(uzual b=6%...15%).
Pretul de livrare, Pl:
1001 TVA
PP pl [lei/piesa]
(I.6.6.)
unde TVA reprezinta taxa pe valoarea adaugata, exprimata procentual
(TVA=18%).
Pretul de vanzare cu amanuntul al piesei, corespunzator procesului tehnologic
proiectat:
100
1 ac
PP la [lei/piesa] (I.6.7.)
unde ac reprezinta adaosul comercial, exprimat procentual (uzual ac=0%...30%).