ETF - Elemente de Tehnologie Si Fabricatie

Ministerul Educaţiei Naţionale UNIVERSITATEA TRANSILVANIA din BRAŞOV CENTRUL DE ÎNVĂŢĂMÂNT LA DISTANŢĂ ŞI ÎNVĂŢĂMÂNT CU FRECVENŢĂ REDUSĂ (CIDIFR)

FACULTATEA DE INGINERIE MECANICA PROGRAM DE LICEN ȚĂ: INGINERIE MECANICA

ELEMENTE DE TEHNOLOGIE ŞI FABRICAŢIE suport de curs pentru învăţământ cu frecven ţă redusă

AUTOR: Prof.dr.ing. Simona LACHE

Anul III – sem.2

2015-2016

Cuprins Ț IE    PRODUC Ț   Modulul I. FUNDAMENTE ALE PROCESULUI DE PRODUC   Introducere. ................... ......... ..................... ...................... ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ........... Competen ţ  Competen ţ e.................. e................................... ................................ ............................. ............................... ................................ ............................... ................ ie, procesul de fabrica ț ie ie Unitatea de învăţ  învăţ are are I.1 Procesul de produc ț ie,

 I.1.1. Introducere .................... .......... .......... ................... ......... ..................... ..................... .......... .................... .......... ............... .....  I.1.2. Competen ţ  Competen ţ e............................... .............................................. ................................ ............................... ...................... ........  I.1.3. No ţ  No ţ iuni iuni caracteristice procesului de produc ţ  produc ţ ie ie ............................. ................................ ...  I.1.4. Componentele procesului de produc ţ  produc ţ ie ie ........................... ........................................... ................  I.1.5. Etapele procesului de produc produc ţ  ie ............................. .............................................. .......................... .........  ţ ie  I.1.6. Procesul de fabrica ţ  fabrica ţ ie ie ............................. ............................................ ................................ .......................... .........  I.1.7. Rezumat .. ................... ......... ..................... ...................... ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... ......  I.1.8. Test de evaluare/ autoevaluare ..................... .......... ...................... ........... ................... ......... ............... ..... tehnologic Unitatea de învăţ  învăţ are are I.2 Procesul tehnologic

 I.2.1. Introducere ........... ................... .......... ................... ..................... ...................... ........... ................... ......... ............... .....  I.2.2. Competen ţ  Competen ţ e............................. ............................................. ............................... ................................ .......................... .........  I.2.3. Defini ţ  Defini ţ ie ş ie  şii structur ă ............................... .............................................. ................................ .......................... .........  I.2.4. Componentele procesului tehnologic tehnologic de fabricare............. ............... .......... .....  I.2.5. Criterii care stau la baza elabor ării procesului tehnologic ..............  I.2.6. Elementele procesului tehnologic de prelucrare........... .................... ......... ...........  I.2.7. Factori principali care influen ţ  influen ţ eaz  eaz ă elaborarea procesului tehnologic tehnologic............................. ............................................ ............................. ............................... .............................. .............  I.2.8. Stadiile procesului tehnologic tehnologic de prelucrare mecanică mecanic ă .................... ....................  I.2.9. Etapele elabor ării procesului tehnologic de prelucrare ...................  I.2.10. Documenta ţ  Documenta ţ ia ia tehnologică tehnologică ............................. ........................................... ............................. .................. ...  I.2.11. Rezumat ................... ........ ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  I.2.12. Test de evaluare/autoevaluare .................... ......... ..................... .......... .................... .......... ............... ..... ie Unitatea de învăţ  învăţ are are I.3 Tipuri de produc ț ie

 I.3.1. Introducere ........... ................... .......... ................... ..................... ...................... ........... ................... ......... ............... .....  I.3.2. Competen ţ  Competen ţ e............................. ............................................. ............................... ................................ .......................... .........  I.3.3. Criterii de organizare ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  I.3.4. Conceptul de tip de produc ţ  produc ţ ie ie ............................ ............................................. .............................. .............  I.3.5. Determinarea tipului de produc ţ  produc ţ ie ie ............................. ........................................... ...................... ........  I.3.6. Rezumat ..................... .......... ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  I.3.7. Test de evaluare/autoevaluare .......... ................... ......... ..................... ...................... ........... ...... Unitatea de învăţ  învăţ are are I.4 Sistemul de produc produc ț ie ie integrat   I.4.1. Introducere ........... ................... .......... ................... ..................... ...................... ........... ................... ......... ............... .....  I.4.2. Competen ţ  Competen ţ e............................. ............................................. ............................... ................................ .......................... .........

1

 I.4.3. Premise, defini ţ  defini ţ ie ş ie  şii structur ă ............................ ............................................. .............................. .............  I.4.4. Tehnologia de grup...................... ........... ........... .................. ......... .................... ...................... ..................... .......... ..  I.4.5. Ingineria concurent ă ................................ .............................................. ............................... ......................... ........  I.4.6. Rezumat ..................... .......... ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  I.4.7. Test de evaluare/autoevaluare .......... ................... ......... ..................... ...................... ........... ...... Temă Temă de control control........................................... ......................................................... ............................... ................................ ............................... ................ TEHNOLOGIE   Modulul II. ELEMENTE DE TEHNOLOGIE 

 Introducere. ................... ......... ..................... ...................... ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ........... Competen ţ  Competen ţ e.................. e................................... ................................ ............................. ............................... ................................ ............................... ................ prelucrare Unitatea de învăţ  învăţ are are II.1.Calculul adaosurilor de prelucrare

 II.1.1. Introducere..................... .......... ...................... ........... ................... ......... .................... ..................... ..................... .......... ..  II.1.2. Competen ţ  Competen ţ e ............................. ............................................ ................................ ............................... ...................... ........  II.1.3. Considera ț  Considera ț ii ii generale generale ............................. .............................................. ............................... ...................... ........  II.1.4. Calculul adaosului adaosului de prelucrare prin metoda analitic analitic ă ...............  II.1.5. Calculul dimensiunilor dimensiunilor intermediare ................ .................. ......... .................... ...........  II.1.6. Metoda experimental statistic statistică ă de calcul a adaosului de  prelucrare .................... ......... ...................... ........... .................. ......... .................... ...................... ..................... .......... ..  II.1.7. Rezumat................... ........ ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  II.1.8. Test de evaluare/autoevaluare evaluare/autoevaluare .................... ......... ..................... .......... .................... .......... ............... ..... Determinarea regimurilor de așchiere Unitatea de învăţ  învăţ are are II.2. Determinarea

 II.2.1. Introducere..................... .......... ...................... ........... ................... ......... .................... ..................... ..................... .......... ..  II.2.2. Competen ţ  Competen ţ e ............................. ............................................ ................................ ............................... ...................... ........  II.2.3. Considera ț  Considera ț ii ii generale  II.2.4. Determinarea adâncimii adâncimii de a ș a șchiere chiere  II.2.5. Determinarea avansului avansului de lucru  II.2.6. Determinarea vitezei de a ș a șchiere chiere  II.2.7. Rezumat................... ........ ........... ................... ......... ..................... ...................... ........... .................. ......... .................... ...........  II.2.8. Test de evaluare/autoevaluare evaluare/autoevaluare .................... ......... ..................... .......... .................... .......... ............... ..... tehnică Unitatea de învăţ  învăţ are are II.3 Normarea tehnic

 II.3.1. Introducere..................... .......... ...................... ........... ................... ......... .................... ..................... ..................... .......... ..  II.3.2. Competen ţ  Competen ţ e ............................. ............................................ ................................ ............................... ...................... ........  II.3.3. No ț  No ț iuni iuni introductive  II.3.4. Structura normei tehnice de timp  II.3.5. Stabilirea Stabilirea timpului de baz ă  II.3.6. Rezumat  II.3.7. Test de evaluare/autoevaluare evaluare/autoevaluare .................... ......... ..................... .......... .................... .......... ............... .....  Bibliografie

2

Modulul I. Fundamente I. Fundamente ale procesului procesului de produc produc ț ie ie

Cuprins UI I.1 Procesul de produc ț  produc ț ie, ie, procesul de fabrica ț  fabrica ț ie ie UI I.2 Procesul de produc ț  produc ț ie, ie, procesul de fabrica ț  fabrica ț ie ie UI I.3 Procesul de produc ț  produc ț ie, ie, procesul de fabrica ț  fabrica ț ie ie UI I.4 Procesul de produc ț  produc ț ie, ie, procesul de fabrica ț  fabrica ț ie ie

Unitatea de înv ăţ are are I.1.  Procesul de produc produc ț ie, ie, procesul de fabrica ț ie ie

I.1.1. Noţiuni caracteristice procesului de producţie Procesul de producţie reprezintă desf ăş ăşurarea organizat ă a producţiei în cadrul unui

 proces tehnico-economic complex. El este alcătuit “dintr-un şir de activităţi ordonate şi limitate în timp ” [1], îndreptate asupra unor resurse (respectiv  –  materialele  materialele optice), care au ca sarcini efectuarea unor serii de lucr ări, transform ări de stare fizico-chimice etc., în scopul creări sau transformării unor bunuri şi/sau servicii. Iniţierea unui proces de producţie trebuie să fie întotdeauna motivată de obţinerea unui  profit cât mai mare, în contextul ob ţinerii unei cantit ăţi cât mai mari de produse/servicii. Procesul de producţie se desf ăş ăşoar ă  pe suprafeţe (compartimente) de produc ţie, la diferite locuri de muncă rezultate dintr-o anumit ă diviziune internă a muncii. Locul de muncă reprezint ă un microspaţiu de producţie apar ţinând spaţiului aferent  produc ţiei, care este organizat şi dotat tehnic corespunzător lucrului care se efectueaz ă pe el. La un loc de muncă  poate lucra unul sau mai mul ţi muncitori, în func ţie de complexitatea activităţii desf ăşurate.

3

FACTORI DE PRODUC ŢIE - RESURSE -

1.

 Resurse:

· · · ·

Materiale; Semifabricate; Piese semifinite; Elemente/ organe de asamblare

· · · ·

naturale; informa ţionale; energetice; financiare.

· Resurse umane; · Stabilitate politică şi socială · Stabilitate economică

PROCES DE PRODUC ŢIE 2.

3.

· calitatea, durata şi costul producţiei

PRODUSE FINITE

SERVICII

ISO

ISO PIAŢA DE DESFACERE

4.

Industrie

Comer ţ

Turism

Prestări de servicii

Livrare, vânzare Logistică 5.

Preţde vânzare

CONCURENŢĂ

Directă În ţar ă

În afara ţării

Indirectă · apariţia pe piaţă de produse

·  produs/serviciu similare cu caracteristici noi de  propriu, depăşit

calitate; · extinderea domeniilor de utilizare ale produsului Fig. 1.1 Schematizarea producţiei industriale;

4

moral

- certificarea calităţ ii

Principial, produsul sau serviciul obţinut prin procesul de producţie trebuie să aibă o valoare mai mare decât a componentelor factorilor de produc ţie care servesc la promovarea procesului respectiv. Aceste componente sunt formate din: 1) - materiale; 2) - munc ă; 3) - energie; 4) capital - investiţii; 5) - informaţii.  No ţiunile de produc ţ ie şi proces de produc ţ ie se definesc reciproc. Într-o reprezentare schematizată, Fig. 1.1, producţia desemnează o articulare complex ă, în spaţiu şi timp, a cinci elemente de bază: 1) - factori de produc ţie; 2) - proces de producţie propriu zis; 3) - produs finit sau serviciu îndeplinit; 4) - piaţa de desfacere; 5) - concurenţa. Iniţierea şi derularea producţiei de piese optice este jalonată de trei criterii principale: · calitatea produselor şi/sau a serviciilor executate; · durata  de producţie, exprimată prin cantitatea de produse şi/sau servicii executate în unitatea de timp; · limitele financiare  accesibile beneficiarului şi/sau utilizatorului, în vederea achiziţionării sau beneficierii de produsele şi/sau serviciile executate. I.1.2. Componentele procesului de producţie

În funcţie de natura, respectiv specificul lor, activit ăţile desf ăşurate în cadrul  procesului de producţie definesc următoarele trei componente principale ale acestuia, Fig.  P c 1.2: ·  procesul de muncă P m ·  procesul tehnologic P t   P m ·  procese şi activit ăţi complementare  P c.  P t   Procesul de muncă reprezintă o componentă Fig. 1.2 Relaţii stabilite între cele trei  principală  a procesului de producţie, care laturi principale ale producţiei înglobează totalitatea activităţilor productive şi neproductive realizate de personalul muncitor.  Procesul tehnologic  reprezintă  principala componentă  a procesului de produc ţie, în cadrul căreia are loc ob ţinerea produsului finit ca urmare a supunerii directe a obiectului muncii (a substanţei) la o serie de transform ări cantitative şi calitative (fizice, chimice, biologice, etc. Acesta, prin natura activităţilor pe care le însumează, respectiv prin transformarea obiectului

5

muncii sau a substanţei în produs finit, reprezintă  principala componentă  a procesului de  produc ţie.  Procesele complementare înglobează un ansamblu de activităţi care au ca scop asigurarea tuturor condiţiilor (tehnice, organizatorice, economice, etc.) necesare transform ării obiectelor muncii (substanţei) în produse finite. Sunt reprezentate prin următoarele categorii principale de procese sau activităţi: · activităţi de pregătire a producţiei, întâlnite sub trei reprezentări principale: · activităţi de pregătire tehnică, economică şi organizatorică; · activităţi auxiliare; · activităţi de deservire. ·  procese sau activităţi anexe; · activităţi de livrare a produselor; · activităţi de conducere a producţiei. Ca urmare a cerin ţelor impuse producţiei, între cele trei laturi principale ale procesului de producţie se stabilesc legături strânse, Fig. 1.2. Analiza acestora face posibil ă cercetarea în detaliu a factorilor care caracterizează derularea procesului de produc ţie în condiţiile impuse. I.1.3. Etape ale procesului de producţie

După natura sarcinilor executate, activităţile de producţie definesc următoarele etape ale procesului de producţie: 05 Marketing; 10 Cercetare - dezvoltare; 15 Proiectare; 30 Pregătire, planificare şi control al producţiei; 35 Execuţie prototip experimental; 30 Omologare prototip; 35 Definitivare proiect produs; 40 Fabricaţie serie zero; 45 Recepţie serie zero; 50 Perfecţionare produs; 55 Fabricaţie în serie; 60 Livrare şi exploatare; 65 Repararea şi scoaterea din uz a produsului. Succesiunea prezentată corespunde unei reprezentări standard a procesului de  produc ţie, corespunzătoare realiz ării unui produs (serviciu) nou. În funcţie, însă, de cerinţele impuse atât de produs (serviciu) cât şi de piaţa de desfacere, o serie de etape este posibil s ă nu fie parcurse (de exemplu: cercetare-dezvoltare, proiectare, etc.). Etapele de producţie menţionate se derulează în următoarele condiţii:

6

1) - În cadrul procesului de producţie fiecare etap ă  are un rol bine precizat. De realizarea corespunzătoare a acestuia depinde crearea bunurilor şi/sau serviciilor în performanţele de exploatare, respectiv de utilizare, impuse de pia ţa de desfacere. Din acest motiv, în derularea procesului de producţie se evaluează şi se controlează rezultatele fiec ărei etape. 2) - Procesul de producţie are ca scop realizarea de produse şi/sau servicii, în anumite cerinţe de cantitate, calitate şi cost. Acestea se “dimensionează”  pe întreg parcursul procesului de producţie, începând cu concep ţia, cercetarea, etc. şi terminând cu opera ţiile de “servicii ” către beneficiar. Aceast ă  caracteristică  induce între etape, pe lângă legăturile cronologice, şi legături inverse sau de  feed back . Ultimele ofer ă  informaţii unei (unor) etape curente asupra fenomenelor care se produc în etapele din aval. 3) - Fiecare etap ă de producţie curentă înglobează informaţii, cerinţe etc. apar ţinând etapelor  precedente, rezolvând, în acelaşi timp, şi noi probleme. I.1.4. Procesul de fabrica ţie Procesul de fabricaţie  constă  într-un ansamblu de acţiuni al căror rezultat îl

reprezintă  transformarea materiei prime sau a semifabricatelor în piese finite. Preg ătirea  procesului de fabricaţie necesită parcurgerea următoarelor etape [3]: · Elaborarea condiţiilor tehnice privind produsul; · Planificarea producţiei şi stabilirea datelor concrete ale (etape, termene) ale  procesului de fabrica ţie al produsului; · Organizarea aprovizionării cu materii prime, materiale sau semifabricate şi a legăturilor necesare desf ăşur ării fabricaţiei în bune condiţii; · Elaborarea proceselor tehnologice de execu ţie, montaj şi control a le pieselor optice; · Proiectarea proceselor tehnologice standard, în vederea automatizării fabrica ţiei; · Proiectarea şi execuţia echipamentului tehnologic (stabilirea necesarului de maşiniunelte, dispozitive, scule); · Elaborarea metodelor de experimentare ale produsului şi procurarea mijloacelor necesare pentru aceasta; · Organizarea desfacerii produselor fabricate. Printre noţiunile utilizate în organizarea, planificarea şi desf ăşurarea proceselor de fabricaţie se întâlnesc frecvent urm ătoarele noţiuni: · Norma de producţie Np reprezintă cantitatea de produse (piese optice) sau de lucr ări stabilite a se efectua în unitate de timp de c ătre unul sau mai mulţi executanţi cu calificare corespunzătoare, în condiţii tehnico-organizatorice precizate ale locului de muncă; se exprimă în [buc/min]. · Norma de timp Nt reprezintă durata de timp necesar ă executării unui produs dat în anumite condiţii tehnico-organizatorice. Se raporteaz ă la durata unui schimb, a unei ore, a unui minut sau frac ţiuni de minut; se exprimă în [min].

7

· Programul de fabrica ţie reprezintă num ărul de produse executate pe parcursul unui

an; se exprimă în [buc]. · Capacitatea utilajului reprezintă  timpul efectiv de func ţionare a maşinilor şi

utilajelor; se exprimă în [maşini-unelte  –  ore].

8

Unitatea de înv ăţ are I.2. Procesul tehnologic

I.2.1 Definiţie şi structură Procesul tehnologic (PT)  reprezintă  acea parte a procesului de fabrica ţie care

cuprinde totalitatea operaţiilor de prelucrare şi/sau de asamblare, concomitente sau ordonate în timp, la care este supus un material sau un semifabricat în scopul ob ţinerii, în anumite condiţii de producţie, a unui produs finit sau p ăr ţi a acestuia, sau pentru repararea (în întreţinerea) unui sistem (obiect) tehnic. În cadrul proceselor de produc ţie industriale, procesul tehnologic este întâlnit sub reprezentarea de  proces tehnologic de lucru (PTL), fiind numit, în func ţie de caracteristica  produsului, nou sau recondiţionat,  proces tehnologic de fabricare (PTF),  respectiv  proces tehnologic de reparare (PTR) . Elaborarea unui proces tehnologic de lucru prin unul sau mai multe procedee, metode sau tehnologii, este condiţionată de respectarea unor cerin ţe tehnice, economice, sociale, etc. Se consider ă că (PTL) este raţional elaborat atunci când sunt respectate aceste cerin ţe.  Procesul tehnologic de fabricare (PTF),   este definit ca un ansamblu de opera ţii de  prelucrare şi asamblare efectuate în paralel, serie sau simultan. Are o structur ă foarte variată grupată în: ·  procese tehnologice de prelucrare (PTP) ; ·  procese tehnologice de asamblare (PTA). ·  Procesele tehnologice de prelucrare (PTP)  caracteristice pieselor optice înglobeaz ă  trei tipuri de bază:  ¾   Procese tehnologice de elaborare a semifabricatului  (PT  SF  ) - sunt legate nemijlocit atât de obţinerea materialului piesei la calit ăţile şi caracteristicile fizico-mecanice impuse de desenul de execu ţie al acesteia, cât şi de ob ţinerea formei şi dimensiunilor semifabricatului la valori cât mai apropiate de cele ale produsului finit.  ¾   Procese tehnologice de prelucr ări mecanice (PT  PM  )  - sunt nemijlocit legate de modificarea dimensiunilor, a formelor şi a calit ăţii suprafeţelor semifabricatelor, până la obţinerea piesei.  ¾   Procese tehnologice de acoperire (PT  A )  - au ca scop realizarea de straturi pe suprafeţele piesei prelucrate la valori fizico-chimice diferite de cele ale materialului de  bază. Procesele tehnologice menţionate formează structura de baz ă a unui proces tehnologic de fabricare.

9

·  Procesele tehnologice de asamblare (PTA) sunt legate nemijlocit de asamblarea pieselor

simple în subansamble sau ansamble în vederea ob ţinerii produsului finit. În general, acestea se grupează în:  ¾   Procese tehnologice de asamblare rigid ă (PTA R ), realizate, în cazul pieselor optice,  prin lipire.  ¾   Procese tehnologice de asamblare nerigid ă (PTA N  ), realizate cu ajutorul monturilor. I.2.2. Componentele procesului tehnologic de fabricare

Procesul tehnologic de fabricare este structurat în următoarele componente: · operaţii tehnologice; · faze tehnologice; · treceri tehnologice; · mânuiri; · mişcări. Operaţia tehnologică   (OT)  este partea constitutivă  a procesului tehnologic care se execută  la un singur loc de munc ă, reprezentată  prin toate acţiunile ordonate şi limitate în timp, efectuate f ăr ă întrerupere, de utilaje şi un muncitor sau un grup de muncitori, în scopul  prelucr ării sau asamblării unei piese sau, simultan, a mai multor piese, în condi ţii impuse de documentaţia tehnică. Operaţia tehnologică  se consider ă  finalizat ă  în momentul în care se trece la prelucrarea sau asamblarea unei alte sau altor piese, respectiv la p ăr ăsirea locului de muncă a piesei sau pieselor prelucrate sau asamblate. Operaţia tehnologică reprezintă veriga de bază a procesului tehnologic. Faza tehnologică  reprezint ă acea parte a opera ţiei tehnologice în cursul căreia, cu un anumit regim de lucru, se prelucreaz ă complet o suprafaţă sau, simultan, mai multe suprafe ţe, utilizând o sculă aşchietoare sau respectiv, un set de scule a şchietoare, dintr-o singur ă aşezare şi poziţie a piesei. În cadrul unei operaţii tehnologice pot exista mai multe faze tehnologice, în func ţie de schimb ările de aşezare şi de poziţie ale piesei şi respectiv, ale regimului de lucru. Trecerea tehnologică reprezintă acea parte a fazei în cursul c ăreia, la o deplasare a sculei sau sculelor aşchietoare în sensul avansului, se îndep ărtează un strat de material de pe suprafaţa sau suprafeţele care se prelucreaz ă, utilizând acelaşi regim de a şchiere. Orice modificare a regimului de a şchiere conduce la transformarea trecerii în faz ă. O fază tehnologică se poate executa din una sau mai multe treceri tehnologice. Mânuirea   este compusă  din totalitatea mişcărilor necesare execut ării unei faze de lucru, respectiv a unei treceri. Este, a şadar, o parte a trecerii sau fazei, caracterizat ă  prin acţiuni precise ale muncitorului, de exemplu: aşezarea sau scoaterea piesei (blocului),  pornirea sau oprirea ma şinii, etc.

10

În producţia individuală  manuală  de piese optice, mânuirile sunt în num ăr mare şi foarte diverse. Mişcarea este o componentă a mânuirii, înţelegându-se prin ea orice deplasare a unui organ de lucru efectuată de muncitor în timpul lucrului şi care poate fi m ăsurată în timp. I.2.3 Criterii care stau la baza elabor ă rii procesului tehnologic

Elaborarea oricărui proces tehnologic trebuie să  fie fundamentată  de următoarele criterii, care se intercondi ţionează [1], [2]: · criteriul tehnic; · criteriul economic; · criteriul social, ecologic; · criteriul tehnologicităţii; · criteriul unific ării; · criteriul interschimbabilităţii; · criteriul flexibilităţii tehnologice; · criteriul diferenţierii şi concentr ării prelucr ărilor. Intercondiţionările criteriilor menţionate se regăsesc, în primul rând, în condi ţiile tehnice şi economice de realizare ale produsului. Criteriul tehnic  condiţionează  ca procesul tehnologic de prelucrare elaborat să asigure integral cerinţele tehnice impuse produsului prin documentaţia tehnică  a acestuia. Cerinţele mereu crescânde privind realizarea din punct de vedere dimensional şi calitativ, fac ca acest criteriu s ă capete o importanţă  deosebită în justificarea utiliz ării celor mai avansate metode şi procedee de prelucrare. Criteriul economic. Sub aspectul criteriului tehnic se pot elabora mai multe variante de procese tehnologice. Dintre acestea, criteriul economic condi ţionează alegerea aceleia care conduce la obţinerea unei eficienţe maxime a prelucr ării, respectiv la ob ţinerea unui cost minim. Criteriul social şi ecologic  impune derularea procesului tehnologic în condiţii de muncă şi de protecţie a mediului ambiant cât mai bune. În acest sens, trebuie respectate reglementările legale din domeniu. I.2.4 Elementele procesului tehnologic de prelucrare mecanică

În vederea înţelegerii mecanismului care st ă  la baza unui proces tehnologic de  prelucrare mecanică  este necesar să  se pună  în evidenţă  elementele care contribuie la realizarea lui, Fig. 1.4. Pornind de la structura sistemic ă a procesului tehnologic [2], în Fig. 1.3 sunt puşi în evidenţă  parametrii de intrare (ma şina-unealtă, dispozitivul, piesa, scula, mediul tehnologic, regimul de aşchiere), respectiv parametrii de ie şire (precizia de prelucrare,

11

calitatea stratului superficial, durabilitatea sculei, rezisten ţa sculei, productivitatea, economicitatea prelucr ării) ai acestuia. Precizie de  prelucrare P  L

Maşina unealtă

Calitatea suprafeţelor C S 

 MU 

Dispozitiv D Regim de aşchiere

Piesă P 

 PROCES TEHNOLOGIC 

Durabilitatea sculei T  Rezistenţa sculei

Sculă S 

s  S 

Mediu tehnologic M T 

Productivitatea QO

Fig. 1.3 Elementele structurale ale unui proces tehnologic de prelucrare

Eficacitatea  prelucr ării C  p

Se poate afirma, deci, c ă procesul tehnologic de prelucrare mecanică reprezintă  procesul de transformare a materialului, sub ac ţiunea parametrilor de intrare, în scopul ob ţinerii  produsului finit astfel încât să  fie satisf ăcute condiţiile impuse parametrilor de ie şire (prin documentaţia tehnologică –  paragraful I.2.10). În tabelul 1.1 se prezintă, într-o formulă sintetică, indicatorii tehnologici care descriu  parametrii de intrare/ieşire menţionaţi mai sus. Tabel 1.1 Parametrii de intrare/ie şire şi indicatorii tehnologici specifici procesului tehnologic

de prelucrare mecanic ă Parametri

Parametru Denumire

Maşină unealtă Dispozitiv

Piesă Parametri

Sculă

Indicator tehnologic Simbol  MU  D

 P S

12

Denumire

Simbol

Tip, model Putere Rigiditate Tip Rigiditate Material Dimensiuni Adaos de prelucrare Materialul abraziv

 N  J  MU   J  D  M  P   L  AC   M S 

de intrare Regim de aşchiere

Mediu tehnologic

Parametri de ieşire

 R A

 M T 

Precizia de lucru

 P  L

Calitatea suprafeţei

C S 

Durabilitatea sculei Rezistenţa sculei Productivitate Eficacitate

Geometria p ăr ţii aşchietoare Viteză relativă sculă - piesă Presiune de lucru Lianţi Mărimea granulelor abrazive Raport între cantitatea de ap ă şi cantitatea de abraziv în suspensie Clasa de precizie Dimensiunea câmpului de toleranţă Înălţimea neregularit ăţilor Adâncimea stratului în relief Timp For ţa admisibilă de aşchiere Rezistenţa la oboseală  Număr de piese pe or ă Suprafaţă prelucrat ă pe minut Cost tehnologic

T s  S 

QO C  P 

V  P  Li  M G  L L : LS   IT  IT  P   Ra (R )  R F   F a ’ 

s  

 N  p S  p  Lei

I.2.5 Factori principali care influenţează elaborarea procesului tehnologic

Procesul tehnologic de prelucrare a unei piese este alc ătuit dintr-un ansamblu de metode şi procedee de prelucrare care, fiecare în parte şi intercorelate într-o anumită ordine de desf ăşurare, au ca scop comun asigurarea tuturor condi ţiilor tehnice, economice şi ecologice impuse. Deoarece fiecare procedeu şi metod ă de prelucrare se caracterizeaz ă atât prin anumite caracteristici tehnice - configura ţie, precizia şi calitatea suprafeţei prelucrate - cât şi economice - productivitate, pre ţ de cost - prezint ă  o importanţă  de esenţă  cunoaşterea factorilor care influenţează  alegerea acestora. Din practica produc ţiei de piese optice se apreciază că aceşti factori sunt reprezenta ţi prin: · forma constructivă şi dimensiunile piesei; ·  programul de fabrica ţie; · forma, dimensiunile şi precizia de execu ţie a semifabricatului; ·  proprietăţile materialului de prelucrare; ·  precizia de prelucrare a piesei; · calitatea suprafeţelor prelucrate; · utilajul tehnic existent în atelierul sau sec ţia prelucr ătoare;

13

· gradul maxim de economie a materialului pe care procedeul sau metoda de

 prelucrare le realizeaz ă, în condiţiile de producţie date, în compara ţie cu alte  procedee sau metode; · gradul de calificare a for ţei de muncă. I.2.6 Stadiile procesului tehnologic de prelucrare mecanică

Procesul tehnologic de prelucrare mecanic ă are ca obiectiv de producţie transformarea semifabricatului într-o piesă  finită, conform condiţiilor tehnice impuse acesteia. În vederea realizării acestui obiectiv, de pe semifabricat se înl ătur ă, prin procedee de prelucrare mecanică, o anumită cantitate de material numit ă adaos de prelucrare. În funcţie de condiţiile de înlăturare ale adaosului de prelucrare se disting trei stadii de prelucrare, Fig. 1.4: · Stadiul de degroşare, în cursul căruia se înlătur ă  cea mai mare parte a adaosului de Indice

Productivitate

Precizie

Degroşare

Semifinisare

Finisare

 Netezire

Stadiile  prelucr ării

Fig. 1.4 Caracteristicile de productivitate şi de precizie ale stadiilor procesului tehnologic de prelucrare [1]

 prelucrare; prelucrarea este înso ţită de factori de for ţă şi de temperatur ă, fapt care conduce atât la apariţia unor deformaţii interne cât şi la înr ăutăţirea preciziei de lucru. Din acest motiv, în acest stadiu se pune accentul pe m ărirea productivităţii prelucr ării. · Stadiul de finisare  are ca obiectiv ob ţinerea condiţiilor de precizie impuse piesei. Productivitatea finisării este inferioar ă celei obţinute la prelucrarea de degro şare. În acest stadiu se pune accentul pe precizia de prelucrare. · Stadiul de netezire   vizează  în mod deosebit ob ţinerea, pentru anumite suprafe ţe, a  preciziilor şi calităţilor impuse prin documentaţia tehnică. În acest scop se apeleaz ă la  procedee specifice de prelucrare. Calitatea şi precizia prelucr ării sunt singurii indicatori care guvernează desf ăşurarea stadiului.

14

I.2.7 Etapele elaboră rii procesului tehnologic de prelucrare

În vederea elabor ării unei variante individuale de proces tehnologic de prelucrare se  parcurg succesiv următoarele etape de lucru: 05 Analiza documenta ţiei tehnice a produsului ce urmeaz ă a fi fabricat; 10 Stabilirea (prin antecalcul) a tipului de producţie şi a lotului optim de aprovizionare; 15 Analiza construc ţiei tehnologice, sub aspectul condiţiilor de prelucrare; 20 Alegerea semifabricatului; 25 Stabilirea, pe baza configuraţiei piesei şi a condiţiilor tehnice de realizare, a naturii  prelucr ărilor necesare; 30 Stabilirea preliminar ă a traseului tehnologic de prelucrare a suprafe ţelor piesei; 35 Stabilirea operaţiilor de prelucrare şi a succesiunii acestora; 40 Proiectarea conţinutului operaţiei tehnologice; 45 Efectuarea normării tehnice; 50 Optimizarea operaţiilor de prelucrare ale procesului tehnologic; 55 Stabilirea variantelor de procese tehnologice de prelucrare; 60 Alegerea celei mai economice variante şi a formei optime de organizare a procesului tehnologic; 65 Întocmirea documentaţiei tehnologice; 70 Proiectarea echipamentului tehnologic nestandardizat sau tipizat; 75 Omologarea procesului tehnologic de prelucrare. Gradul de detaliere a fiecărei etape prezentate este tributar condi ţiilor tehnice ale piesei. I.2.8 Documentaţia tehnologică

Documentaţia tehnologică se întocmeşte ca urmare a parcurgerii etapelor de elaborare a procesului tehnologic, prezentate mai sus. Ea trebuie s ă  cuprindă  toate datele necesare execuţiei pieselor optice, acestea fiind exprimate mai ales prin: · Desenul semifabricatului · Desenul de execu ţie al piesei · Planul de operaţii · Fişa tehnologică. ·  Desenul semifabricatului   se întocmeşte pe baza desenului piesei, în func ţie de procesul tehnologic de fabricare adoptat, cu indicarea adaosurilor de prelucrare şi a dimensiunilor  piesei finite. Acest desen este utilizat la execuţia semifabricatului şi la recep ţia comenzii de  blocuri de sticlă sau semifabricate presate.

15

·  Desenul de execu ţ ie  al piesei optice constituie documentul iniţial pentru elaborarea

 proceselor tehnologice de fabricare şi control. Conţine numărul minim de proiecţii necesare pentru prescrierea urm ătoarelor elemente:  ¾  Dimensiunile şi forma piesei;  ¾  Poziţia reciprocă a suprafeţelor;  ¾  Calitatea suprafeţelor prelucrate;  ¾  Procedeul tehnologic de finisare a suprafeţelor active;  ¾  Materialul (sortul şi tipul sticlei optice);  ¾  Condiţiile tehnice impuse sticlei din care se va executa piesa. Observa ţ ie: Piesele, ansamblurile şi schemele optice se prezint ă pe desene astfel încât razele incidente să vină  din partea stângă. Acest sens convenţional de propagare a luminii corespunde sensului pozitiv. ·  Planul de opera ţ ii   este documentul tehnologic după care se desf ăşoar ă procesul tehnologic de prelucrare a pieselor optice. Acesta con ţine:  ¾  Succesiunea operaţiilor tehnologice;  ¾  Mărimea adaosurilor de prelucrare pentru fiecare opera ţie;  ¾  Sculele, dispozitivele şi verificatoarele necesare execut ării, prinderii şi controlului  piesei;  ¾   Num ărul de bucăţi prelucrate simultan;  ¾  Tipul utilajului sau al instala ţiei;  ¾  Materialele tehnologice auxiliare, etc. · Fi şa tehnologică conţine informaţii detaliate cu privire la opera ţiile şi fazele tehnologice, mărimea loturilor de fabrica ţie, timpii de prelucrare, categoriile de încadrare ale opera ţiilor, locurile de muncă, deservirea utilajelor şi a instalaţiilor, etc. Se face observaţia c ă la elaborarea proceselor tehnologice este necesar s ă se prevadă  posibilitatea tipizării tehnologiilor şi unificării prelucr ării pieselor care au dimensiunile, configura ţiile şi particularităţile tehnologice de prelucrare asem ănătoare. Acest lucru este  posibil datorită dezvoltării conceptului de tehnologie de grup, prezentat în unitatea de înv ățare I.4.

16

Unitatea de înv ăţ are I.3. Tipuri de produc ț ie I.3.1. Criterii de organizare

În industria pieselor optice se întâlnesc diferite modalit ăţi de organizare a produc ţiei, în scopul realizării sarcinii de producţie avute în vedere. Ele rezult ă din următoarele criterii de abordare a producţiei [1]: a) - abordarea tipologică  a produc ţ iei  este realizată  în funcţie de cantitatea de produse realizate, nivelul repetabilit ăţii producţiei lor, gradul de specializare a locurilor de muncă, etc. Aceste criterii definesc urm ătoarele tipuri de producţie:  ¾   produc ţia individuală;  ¾   produc ţia în serie;  ¾   produc ţia în masă; b) - modalitatea de organizare intern ă a produc ţ iei :  ¾   produc ţie cu structur ă liniar ă;  ¾   produc ţie cu structur ă “tip proces”;  ¾   produc ţie cu structur ă neliniar ă; c) - rela ţ iile întreprinderii cu pia ţ a:  ¾   produc ţie pe stoc;  ¾   produc ţie pe comenzi; d) - modul de derulare al produc ţ iei :  ¾   produc ţie cu structur ă continuă;  ¾   produc ţie cu structur ă discretă. I.3.2. Conceptul de tip de producţie

Componentele factorilor de producţie permit, prin caracteristicile proprii şi prin intercoler ările pe care le stabilesc, ob ţinerea unor multiple variante de desf ăşurare în spaţiu şi timp a producţiei industriale. Nivelele de individualizare ale fiec ărei variante concrete, apreciate din punctul de vedere al volumului de piese (servicii realizate, pre ţ de producţie,  productivitate etc.) sunt tributare influenţelor deosebite sau mai pu ţin deosebite exercitate de unele componente ale factorilor de produc ţie. Dacă  se urmăresc aceste influenţe în mod sistematic, se ajunge la ob ţinerea unei anumite tipologii a principalelor moduri de produc ţie  posibile, caracterizate printr-un înalt nivel de generalizare. Aceste moduri de produc ţie sunt definite, generalizat, prin conceptul de tip de producţie. În literatura din domeniul producţiei industriale, prin tip de produc ţ ie  se înţelege “ totalitatea factorilor care caracterizeaz ă  stabilitatea nomenclaturii producţiei fabricate, volumul producţiei, gradul de specializare a locurilor de munc ă, a secţiilor sau a întreprinderii şi modul de mişcare a obiectelor muncii pe locurile de munc ă” [1]. 17

Definiţia de mai sus permite identificarea a trei tipuri de produc ţie: ·  producţia individuală sau de unicate; ·  producţia în serie, diferen ţiată în trei trepte: serie mic ă, serie mijlocie şi serie mare; ·  producţia în masă. Caracteristicile tehnologice ale diverselor tipuri de producţie sunt prezentate în tabelul urm ător: Tabel 1.2. Caracteristici tehnologice ale diferitelor tipuri de produc ţie Componenta

Producţie

factorului de

individuală sau de

producţie

unicate

Producţie de serie

Produc ţie de masă

Cantitatea de produse Mică Ritmicitatea Lipseşte. Se repetă  produc ţiei dup ă intervale de timp neprevăzute

Medie Periodică. La majoritatea locurilor de muncă se execută câteva lucr ări care se repetă periodic

 Nomenclator de  produse

Mediu, cu repetare  periodică

Durata ciclului de  produc ţie Tipul maşinii-unelte

Foarte mare şi variabil în decursul unui an Mare Universală 

Încărcarea maşinilorunelte

Făr ă nici un fel de regularitate

Amplasarea maşinilor-unelte

Pe grupe de ma şini (după tipuri şi dimensiuni) Maşini nereglate la cot ă. Lucrul după trasaj şi luări de aşchii de probă

Universală par ţial Utilizarea largă a maşinilor specializată şi specială unelte specializate şi speciale şi a liniilor automate Încărcarea periodic ă Încărcare neîntreruptă cu cu aceleaşi piese aceleaşi piese (apar ţinând unui lot) În ordinea fluxului În ordinea fluxului tehnologic tehnologic

Reglarea maşiniiunelte

Medie şi mică

Maşini-unelte reglate la dimensiune

18

Mare Producţie continuă a unei  piese. La majoritatea locurilor de muncă se execută în mod constant, succesiv, aceleaşi  prelucr ări Unul sau două produse, într-un interval mare de timp Mică şi foarte mică

Reglări complicate, automatizarea maşiniiunelte

Tipul dispozitivului de lucru Tipul de sculă aşchietoare

Instrumente de măsur ă Utilizarea trasării Gradul de detaliere a  proceselor tehnologice

Calificarea for ţei de muncă Tipul de normare a muncii Stocuri de produse Capital financiar Coeficientul de utilizare al fondului de timp al locului de muncă

În special universale; rareori, speciale Universală 

Universale

Speciale, modulare

Speciale, deseori integrate în maşina-unealtă

Universală şi specială  Universală, specială şi combinată; reglări pentru scule multiple Calibre, instrumente speciale de măsur ă

Calibre, instrument special multimăsur ător, dispozitive de control Larg Limitată numai pentru  Nu se utilizează  piesele mari, complexe Elaborare de Elaborare de procese Procese tehnologice  procese tehnologice tehnologice detaliate. detaliate. Plane de opera ţii simple. Procese Procese tehnologice cu schiţe tehnologice tehnologice după după fişe tehnologice (operaţii, faze şi treceri) fişe tehnologice şi plane de operaţii Înaltă calificare Cu calificări diferite Scăzută; existenţa unor reglări de înalt ă calificare  Normarea pe baza  Normare tehnică şi  Normarea detaliată a statistică cronometrare duratei tuturor elementelor unui proces de muncă În mod curent nu Medii Ridicate există Redus Mediu Important 40 Serie mică 20...40 1 Serie mijlocie 10...20 Serie mare 1...10

 Produc ţ ia individual ă sau de unicate

În cadrul acestui tip de producţie se execută diverse produse, în următoarele condiţii: ·  producţia are ca obiectiv realizarea unor produse având tr ăsături puternic individualizate: însu şiri proprii, originalitate şi unicitate; · se execută  produse într-o nomenclatur ă  foarte variat ă  în cantităţi mici, pe ma şini-unelte universale, cu dispozitive şi instrumente universale, cu o preg ătire tehnologică simplă: fi şe tehnologice;

19

· nu se pune problema ritmicităţii producţiei care se deruleaz ă  pe bază  de comenzi

anticipate; nu există stocuri de produse finite; ·  pregătirea şi derularea ciclului de produc ţie se întinde pe durate mari de timp, în condi ţiile utilizării unui factor de muncă cu calificare ridicat ă.  Produc ţ ia în serie

· · ·

·

Producţia de serie se caracterizeaz ă prin următoarele tr ăsături distincte: se realizează un număr de produse cuprins într-o plaj ă mică, medie şi mare; execuţia se desf ăşoar ă printr-un acela şi traseu tehnologic segmentat în operaţii tehnologice;  producţia se execută în loturi de produse care intr ă în prelucrare dup ă anumite intervale de timp planificate. Volumul de producţie şi caracteristica intr ării în prelucrare a loturilor de  produse ierarhizează producţia în serie în trei trepte:  ¾  serie mică  - caracterizat ă  prin loturi mici de produse prelucrate, care intr ă în  prelucrare dup ă intervale mari de timp, uneori discontinue;  ¾  serie mare  - caracterizat ă  prin loturi mari de produse prelucrate, care intr ă în  prelucrare dup ă intervale mici de timp, care se succed cu regularitate;  ¾  serie mijlocie - caracterizat ă prin loturi medii de produse care intr ă în prelucrare dup ă intervale medii de timp, în general regulate;  producţia are un ciclu întins pe perioade de timp scurte şi medii. Ca o caracteristic ă generală, există o stabilitate medie a lucr ărilor executate pe locurile de munc ă.

 Produc ţ ia în masă

· ·

· ·

Producţia în masă are urm ătoarele tr ăsături distincte: se execută o mare cantitate de produse în mod continuu, pe perioade lungi de timp; există  o mare stabilitate a lucr ărilor executate pe locurile de munc ă, procesul tehnologic este astfel conceput încât pe un loc de muncă  se execută  (pe o perioad ă  îndelungată) acelaşi gen de prelucrare, în mod curent simpl ă; ciclul de producţie este scurt şi foarte scurt; stabilitatea producţiei; încărcarea neîntreruptă  a locului de muncă  cu acelea şi piese, utilizarea largă a maşinilor-unelte specializate, etc. confer ă producţiei în masă indicatori de ritmicitate a producţiei, respectiv caracteristici de producţie în flux.

I.3.3. Determinarea tipului de producţie

Cele trei tipuri de producţie prezentate în paragraful anterior se pot stabili în dou ă moduri: orientativ şi analitic [2]. ·  Modul de abordare orientativ  presupune stabilirea tipului producţiei în funcţie de greutatea produsului finit, complexitatea sa şi numărul de bucăţi realizate. În acest scop se apeleaz ă  la o serie de date statistice. Metoda prezint ă  necesitatea unei competenţe tehnologice.

20

·  Modul de abordare analitic, presupune determinarea a şa numitului coeficient k r  de repartizare pe utilaje a principalelor opera ţ ii utilizate la execu ţ ia produsului finit . Acest

coeficient se determină cu următoarea relaţie: k r  =

 R f 

,

 N tmed 

(1.1)

unde:  R f  –  ritmul de fabricaţie;  N tmed  –  norma de timp medie a principalelor opera ţii de prelucrare ale produsului.

Ritmul de fabricaţie se determină cu relaţia:  R f  =

 F r 

[min/buc] ,

(1.2)

unde:  F r  –  fondul real anual de timp al utilajului [min];  N  –  programul anual de fabrica ţie [buc].

Fondul real anual de timp de lucru al utilajului se stabile şte pe baza relaţiei:  F r  = 60 × F n × m × k u [min]  

(1.3)

în care:  F n  –  fondul nominal de timp de lucru al utilajului [ore pentru un schimb de lucru]; m –  numărul de schimburi de lucru; k u  –  coeficient de utilizare a fondului nominal de timp  F n. Acest coeficient ţine seama de

 pierderile de timp de lucru cauzate de diversele repara ţii ale utilajului. Are urm ătoarele valori: pentru un schimb de lucru; k u = 0,98 pentru două schimburi de lucru; k u = 0,97 pentru trei schimburi de lucru; k u = 0,96  Norma de timp medie N tmed  se stabileşte prin următoarea metod ă: se întocmeşte procesul tehnologic pentru executarea produsului respectiv, alegându-se principalele operaţii de  prelucr ări mecanice. Se determin ă norma de timp a fiec ărei operaţii caracteristice apelându-se la normative grupate pe timpi de munc ă. Se utilizează relaţia: n

å N timed 

 N tmed  =

i =1

n

[min]  

(1.4)

unde:  N timed  –  norma de timp medie a opera ţiei caracteristice de ordinul i n –  numărul de operaţii caracteristice (principale) utilizate la execu ţia produsului

Pe baza relaţiilor (1.1) ¸ (1.4) se determină coeficientul k r  cu relaţia: k r  =

60 × F n × m × n n

× k u  

å N timed  × N  i =1

Tipul de producţie se stabileşte în funcţie de valorile coeficientului k r,  astfel: k r  = 1 ® producţie de masă 21

(1.5)

k r  = 2¸10

® producţie de serie mare

k r  = 10¸20

® producţie de serie mijlocie

k r  = 20¸40

® producţie de serie mică

k r  ³ 40

® producţie de individuală (unicate)

Se recomand ă utilizarea metodei analitice de calcul a tipului de produc ţie.

22

Unitatea de înv ăţ are I.4. Sistemul de produc ț ie integrat 1.4.1 Sistemul de producţie integrat. Definiţie şi structură

Începând cu anii ‘60, în viaţa socio-economică mondială au ap ărut o serie de curente, cu impact major asupra producţiei [4]: · creşterea rapid ă a competiţiei pe pieţele de desfacere, la nivel interna ţional; · larga fluctuaţie a condiţiilor existente pe piaţă; · cerinţe crescânde din partea beneficiarului cu privire la produse de un înalt nivel calitativ, la un preţcât mai sc ăzut; · diversificarea substanţială a produselor; · scurtarea ciclului de viaţă al produselor; · creşterea accentuat ă a costurilor în ceea ce priveşte mâna de lucru; · dezvoltarea tehnicii de calcul şi a echipamentelor asistate de calculator. Toate aceste aspecte au condus la necesitatea introducerii unui nou mod de abordare a  produc ţiei, concretizat în dezvoltarea conceptului de  produc ţ ie integrat ă, respectiv sistem de  produc ţ ie integrat . Termenul este foarte generos, definind integrarea asistat ă de calculator a tuturor activităţilor tradiţionale proprii producţiei: cercetare-dezvoltare, proiectare,  planificare, fabricaţie, distribuţie şi management. Acestea sunt interconectate într-un sistem computerizat deosebit de complex, în scopul identific ării metodei optime de ob ţinere a  produselor (serviciilor) de înalt ă calitate şi la preţuri de cost cât mai scăzute. Sistemele de producţie integrate sunt alcătuite din subsisteme, înglobate într-un “întreg” [1]. Aceste subsisteme conţin planuri de afaceri, proiectul produsului, planificarea proceselor de fabricaţie, controlul producţiei, procese automate, fiind proiectate, dezvoltate şi aplicate astfel încât ie şirea unui sub-sistem să reprezinte intrarea în alt sub-sistem. În funcţie de rolul pe care îl au în cadrul “întregului”, subsistemele se împart, de obicei, în: subsisteme cu funcţii de planificare şi subsisteme cu funcţii de execu ţie (operaţionale). Din  prima categorie fac parte activităţile elaborare a tacticii şi strategiei producţiei, anticipare a cererii pieţei, marketing, programarea produc ţiei, planificarea cererilor de material, etc. Funcţiile de execu ţie includ activităţile de conducere a produc ţiei, manipularea materialelor, testarea şi controlul tehnic de calitate [2], [5]. 1.4.2 Componentele unui sistem de producţie integrat

În vederea atingerii scopului final al producţiei integrate, respectiv realizarea de  produse (servicii) la un înalt nivel calitativ şi la un preţ cât mai sc ăzut, au luat naştere noi concepte care s-au dezvoltat în direc ţii de cercetare-proiectare cu rol determinant în 23

introducerea progresului tehnic: proiectarea asistat ă  de calculator, fabricaţia asistată de calculator, elaborarea rapid ă  a prototipurilor, planificarea proceselor asistată  de calculator, tehnologia de grup, fabricaţia celular ă  (bazată  pe celule flexibile de fabrica ţie), sisteme de fabricaţie flexibile, inteligenţă artificială. Aceste direcţii se regăsesc în elementele componente ale sistemului de producţie integrat, ale căror descriere este dată în continuare (Fig. 1.5): CAD Proiectare asistat ă de calculator CAD/CAM Proiectarea şi fabricaţia asistată de calculator

CAPP Proiectarea proceselor tehnologice asistată de calculator CAM Fabricaţie asistată de calculator CAQ Controlul calităţii asistat de calculator

CIM

Sistem de  produc ţie integrat

PP&C Planificarea şi control şi conducerea  produc ţiei asistată

de calculator

Materii prime şi semifabricate Tipul producţiei şi lotul optim de piese  Normarea tehnică Conducerea producţiei asistată de calculator

Fig. 1.5 Activităţi specifice sistemului de producţie integrat [1]

·

CAD ( Co   mputer  Aided Design). Acest concept define şte proiectarea produselor asistat ă de

calculator, presupunând atât elaborarea computerizat ă  a schiţelor şi desene-lor cât şi metode computerizate de proiectare (ex: metoda elementului finit). Deoarece activitatea specifică  inginerului implică şi testarea produselor, elaborarea programelor de comand ă numerică ( NC  -  N umerical C ontrol ) şi a altor func ţiuni facilitate de utilizarea calculatorului, se foloseşte adesea termenul de CAE ( Co  mputer Aided E ngineering).

24

·

CAPP  ( Co   mputer  Aided P rocess P lanning). Conceptul se refer ă la planificarea asistat ă de

calculator a tuturor activit ăţilor legate de operaţiile de prelucrare în vederea realiz ării unui  produs. Aceasta cuprinde elaborarea succesiunii operaţiilor şi fazelor de prelucrare, stabilirea echipamentului tehnologic (maşină-unealtă - dispozitiv - sculă) şi a parametrilor regimului de lucru, normarea timpilor pe opera ţie. · CAM  ( Co   mputer  Aided  M anufacturing). Acest concept defineşte funcţiunea unui calculator de a coordona toate activit ăţile la nivelul fabricaţiei, inclusiv administrarea materiilor prime şi/sau semifabricatelor, sculelor a şchietoare, dispozitivelor şi/sau  probleme legate de între ţinerea sistemului tehnologic maşină-unealtă - dispozitiv - sculă).   mputer  Aided Quality C ontrol). Conceptul reuneşte toate activit ăţile de control · CAQ ( Co al calităţii din cadrul sistemului de fabrica ţie. În unele cazuri se întâlne şte sub denumirea de CAT  ( C omputer  Aided T esting - Testare Asistat ă de Calculator ) dar acest termen este, într-o anumită măsur ă, restrictiv în conţinut. · CAD/CAM   desemnează  suma activităţilor specifice conceptelor definite anterior: CAD, CAPP, CAM  şi CAQ.  P roduction  P lanning and C ontrol).  Acest concept reprezint ă  funcţiunea de ·  PP&C  ( 

organizare în cadrul sistemului de producţie integrat şi se refer ă la planificarea materiilor  prime şi semifabricatelor, planificarea cerin ţelor legate de material, determinarea lotului optim de piese şi a normei de timp, precum şi la activităţile de control al producţiei. · CIM  ( C omputer  I ntegrated  M anufacturing ) reuneşte într-un sistem unic toate activit ăţile asistate de calculator din cadrul sistemului de producţie: CAD, CAPP, CAM, CAQ, PP&C . 1.4.3 Avantajele introducerii producţiei integrate

Implementarea tehnicii de calcul avansate la nivelul unei întreprinderi a determinat adesea schimb ări importante în cadrul structurii organizatorice a diverselor departamente şi a impus necesitatea adoptării unor strategii de conducere complet noi. Adaptarea la procesul de informatizare depinde de numeroase aspecte, incluzând capacitatea întreprinderii de a dezvolta sau achiziţiona hardware şi software, experienţa cu care se realizeaz ă  interferenţa dintre tehnologia computerizată şi procesul de fabricaţie existent, posibilitatea simplific ării şi standardizării proceselor de fabrica ţie, etc. În acest context, un aspect deosebit de important îl constituie cooperarea cât mai eficient ă dintre diversele elemente ale sistemului de produc ţie în vederea configur ării sistemului de producţie integrat calculatorului. Utilizarea unui sistem de produc ţie integrat poate oferi o serie de avantaje în compara ţie cu sistemele de producţie convenţionale: · reducerea cheltuielilor de proiectare cu 15-30%; · reducerea normei tehnice de timp pentru o pies ă cu 30-60%; · creşterea productivităţii cu 40-70%;

25

îmbunătăţirea calit ăţii produselor, prin reducerea rebuturilor, cu 20-50%; ·  perfecţionarea proiectării produselor - de exemplu, utilizarea metodei elementului finit  permite evaluarea a de 3 ¸30 ori mai multe variante de proiectare decât metodele convenţionale; · creşterea vitezei de reac ţie relativ la produsele cu cicluri de via ţă  reduse precum şi la cererile pieţei, în continuă schimbare; Un sistem de producţie integrat eficient necesită  existenţa unei baze de date unice, la care să aibă  acces toate sectoarele componente ale produc ţiei.  Baza de date  reprezintă totalitatea informaţiilor relative la produse, proiecte, ma şini-unelte, procese tehnologice, materiale, activitatea financiar ă, aprovizionare, vânzări, marketing. Aceste informa ţii au urm ătoarele caracteristici: sunt actualizate în permanen ţă, sunt detaliate, sunt deosebit de  precise, sunt organizate într-un mod sistematic, sunt accesibile în orice moment ale desf ăşur ării procesului de producţie. În general, o bază de date este formată din următoarele categorii de informaţii: · date referitoare la produs, de exemplu forma, dimensiunile şi specificaţiile impuse prin documentaţia tehnică; · date referitoare la produc ţie, de exemplu procesele de fabrica ţie utilizate pentru realizarea reperelor şi a produselor; · date operaţionale, de exemplu tipul producţiei, mărimea lotului, cerin ţe privind asamblarea; · date privind resursele existente şi/sau necesare, de exemplu capitalul, ma şinile-unelte, dispozitivele, sculele, personalul şi performanţele acestora. Bazele de date sunt dezvoltate prin informaţiile colectate în mod automat de c ătre sistemele de achiziţie a datelor, care au în componen ţa lor microprocesoare, traductoare şi convertoare analog-digitale. Aceste sisteme au posibilitatea, pe lângă  achiziţia datelor, de a analiza aceste date şi a le transfera altor calculatoare, în vederea prelucr ării şi interpretării rezultatelor. Implementarea şi utilizarea bazelor de date necesit ă  îndeplinirea mai multor cerinţe. Între acestea, sistemele utilizate trebuie s ă fie performante în ceea ce prive şte rata de transfer a datelor, deosebit de precise, accesul trebuie s ă fie simplu, schimbul de date trebuie să fie cât mai rapid, interfa ţa s ă fie u şor de utilizat. În cazul în care apar disfunc ţionalităţi în sistem, datele corecte trebuie s ă poată fi recuperate şi reînmagazinate. Datorit ă faptului că este folosită în scopuri deosebit de variate şi de un mare număr de utilizatori, baza de date trebuie să fie flexibilă şi să r ăspundă cerinţelor diferiţilor utilizatori dar, în acela şi timp, trebuie să fie  protejată împotriva accesării neautorizate. ·

26

1.4.4 Ingineria paralelă

Un alt concept deosebit de actual, caracteristic produc ţiei, se refer ă la încercarea de a integra procesul de proiectare cu celelalte aspecte relative la ciclul de via ţă  al produsului, inclusiv evaluarea acestuia din punct de vedere al posibilit ăţilor de realizare, func ţionare, întreţinere, etc. Conceptul poartă  numele de inginerie paralelă  (concurentă) şi constă în  proiectare a unui produs în aşa fel încât fabrica ţia acestuia să se poat ă efectua f ăr ă nici un fel de probleme [6], cuvintele cheie fiind “ proiectare în vederea fabrica ţiei”. În domeniul ştiinţelor inginereşti, în abordarea tradi ţională, procesele de proiectare şi fabricaţie ale produselor realizate secvenţial. Din acest punct de vedere, mai întâi se determin ă necesităţile pieţei, se stabilesc caracteristicile produsului, se proiecteaz ă  prototipul şi se realizează  prototipul destinat încercărilor iar, în final, se trece la elaborarea proiectului definitiv. Abia dup ă  îndeplinirea acestor etape, se realizeaz ă  planificarea procesului de fabricaţie. Relaţia tradiţională  dintre proiectare şi fabricaţie a fost întotdeauna una ca de la “ promotor ” la “efector ”. Astfel erau create proiectele, r ămânând la latitudinea tehnologului să decid ă dacă  produsul putea fi fabricat sau nu. În cazul în care produsul înc ălca regulile de fabricaţie (sculele şi echipamentele tehnologice existente nu puteau asigura prelucrarea  produsului la toleranţele prevăzute în documentaţie, costurile generale necesare pentru fabricarea produsului depăşeau posibilităţile întreprinderii, etc.) era absolut necesar fie s ă se reconsidere condiţiile de fabricaţie pentru a le adapta la noul produs, fie s ă  se modifice  proiectul produsului de către tehnolog, în colaborare cu proiectantul. Lipsa de comunicare dintre departamentul de proiectare şi departamentul de fabrica ţie  poate fi compensat ă prin trei metode [7] :  ¾  familiarizarea proiectantului cu principiile de fabrica ţie;  ¾  transformând inginerul tehnolog în inginer proiectant;  ¾  colaborarea dintre departamentul de proiectare tehnologică şi cel de proiectare constructivă, în timpul procesului de proiectare a produsului. Dacă primele dou ă metode sunt dificil de aplicat deoarece nici tehnologul şi nici proiectantul nu ar accepta s ă îşi asume întreaga responsabilitate a celuilalt, r ămâne a treia metod ă, conform căreia inginerul tehnolog şi inginerul proiectant trebuie să  colaboreze pentru a realiza  produsul destinat fabricaţiei. Metodele de realizare a acestui tip de colaborare pot varia de la un sistem de producţie la altul, respectiv de la o întreprindere la alta îns ă, în general, tehnologul este cel care stabileşte condiţiile de fabrica ţie care devin restric ţii în proiectare. Concepţia proiectantului se materializeaz ă într-un set de func ţii pe care produsul le va furniza sau le va necesita, aceste func ţii găsindu-se într-o strânsă legătur ă cu caracteristicile  produsului. În acest context, se pot ridica următoarele întreb ări [7]:

27

 ¾  Care este funcţia unei caracteristici date a piesei?  ¾  Ce operaţie implică această caracteristic ă?  ¾  Ce echipament tehnologic trebuie folosit pentru a realiza respectiva caracteristic ă?

În prezent, proiectantul este total responsabil de r ăspunsul la întrebarea (1), fiind cel care desemnează funcţiunile pe care le au diversele caracteristici ale piesei. Este posibil ca o anumită  caracteristică  a piesei să  îndeplinească  o funcţie temporar ă, de exemplu u şurarea  procesului de asamblare, sau o funcţie permanent ă, pe toată durata de viaţă a piesei, respectiv a produsului. În unele cazuri, existen ţa unei anumite suprafeţe pe o piesă poate avea rolul de a asigura aşezarea piesei în vederea prelucr ării, situaţie în care respectiva suprafa ţă trebuie să satisfacă anumite relaţii spaţiale în raport cu alte suprafe ţe sau caracteristici ale piesei. R ăspunsul la întrebarea (2) este dat, în parte, de proiectant şi de tehnolog. Cu toate că această  întrebare rezult ă  din caracteristicile func ţionale ale unei piese privite în raport cu utilizarea acesteia în cadrul unui ansamblu, cerin ţele operaţionale (legate de operaţiile de  prelucrare) sunt determinate, într-o mare m ăsur ă, de consideraţii geometrice şi de proprietăţi ale materialului. De exemplu, în timp ce realizarea unui alezaj poate constitui o prerogativ ă a  proiectantului, informaţia potrivit căreia operaţia de găurire conduce la forma geometric ă numită “alezaj”  reprezintă  o consideraţie operaţională  stabilit ă  de tehnolog; sau, în timp ce  proiectantul stabileşte toleranţele cotelor pentru piesa de prelucrat, tehnologul utilizează cerinţele operaţionale pentru a se asigura c ă  dimensiunile piesei se pot obţine la toleranţele  proiectate. În continuare, tot tehnologul stabileşte echipamentul tehnologic (maşină-unealtă, dispozitive, scule) necesar pentru opera ţia de găurire, odată  cu proiectarea succesiunii operaţiilor de prelucrare. Pentru a r ăspunde la întrebarea (3), se ia în considerare concep ţia proiectantului despre  produs, (care poate să includă atât obiectivele func ţionale temporare ale caracteristicilor cât şi cerinţele operaţionale pentru realizarea piesei), în scopul elabor ării unui proces tehnologic corespunzător, care se va supune restric ţiilor generate de condiţiile de fabrica ţie existente. Din cele menţionate mai sus se poate concluziona c ă proiectarea în vederea fabrica ţiei  permite proiectantului, în munca sa de elaborare a proiectului unui produs, să utilizeze un set de restricţii şi cerinţe relative la procesul de fabrica ţie. Regulile de bază folosite în procesul de  proiectare în vederea fabrica ţiei sunt următoarele [6]:  ¾  analiza construcţiei tehnologice a produsului;  ¾  alegerea semifabricatelor cu forme geometrice cât mai apropiate de forma piesei finite;  ¾  utilizarea proiectelor anterioare, acolo unde este posibil;  ¾  minimizarea, pe cât posibil, a echipamentului tehnologic;  ¾  considerarea principiilor cinematice în decursul primelor etape ale proiect ării produsului.

28

Modulul II. Elemente de tehnologie

Cuprins UI II.1. Calculul adaosurilor de prelucrare UI II.2. Determinarea regimurilor de a șchiere UI II.3. Normarea tehnică

Unitatea de înv ăţ are II.1. Calculul adaosurilor de prelucrare II.1.1. Considera ții generale  Adaosul de prelucrare  reprezintă stratul de material care se îndep ărtează în procesul de

 prelucrare de pe suprafața unui semifabricat, în vederea ob ținerii respectivei suprafețe la dimensiunea, precizia și calitatea impuse prin desenul de execu ție al piesei [2]. Pentru determinarea adaosului de prelucrare se utilizeaz ă, de regulă, două metode: a) metoda analitică;  b) metoda experimental-statistică. Alegerea metodei potrivite se face în func ție de:  –  tipul semifabricatului;  –  tipul producției;  –  dimensiunile pieselor;  –  tipurile și caracteristicile materialelor utilizate în construc ția pieselor;  –  etc. II.1.2 Calculul adaosului de prelucrare prin metoda analitică

Constă  în determinarea adaosului de prelucrare cu ajutorul unor rela ții de calcul care modelează condițiile concrete în care se desf ășoar ă prelucrarea. Metoda se recomand ă în următoarele situații: (1) în cazul producției de serie mare și masă  –   deoarece metoda necesită  un volum mare de calcul, având în vedere num ărul ridicat de factori ce intervin în calculul adaosului de prelucrare;

29

(2) în cazul prelucr ărilor din materiale deficitare, indiferent de tipul produc ției  –  deoarece, în condițiile în care este corect utilizat ă, metoda poate conduce la economii de material de până la (6-15)% din greutatea piesei prelucrate. Prin această  metodă  se urmărește ca fiecare operație/ faza de prelucrare mecanic ă curentă, notată cu „i”, să  îndepărteze abaterile care au ap ărut la operația/ faza anterioar ă (precedentă), „i-1”. Îndepărtarea respectivelor abateri se asigur ă prin prevederea unui adaos minim de prelucrare. Se apreciază că  factorii principali care intervin în stabilirea adaosului minim de  prelucrare sunt: 1 - calitatea suprafețelor semifabricatului inițial sau a semifabricatului obținut după operația precedentă de prelucrare mecanic ă: , ; 2 - abaterile spațiale de prelucrare provocate de operația/ faza i-1 și notate ; 3 - erorile de orientare și fixare ale semifabricatului, ap ărute în cursul operației curente i de prelucrare a acestuia, și notate cu .  –  rugozitatea suprafeței, obținute din operația precedentă;  –  calitatea (suprafe ței) stratului superficial, ob ținută din operația precedent ă.

Aceste mărimi caracterizeaz ă starea și adâncimea por țiunii degradate a suprafe ței (sulfuri, incluziuni, fisuri, etc.). Îndepărtarea abaterilor de la o opera ție la alta presupune respectarea condițiilor:

(1)

(2) .

(3) În concluzie, adaosul de prelucrare minim trebuie s ă includă toate abaterile cumulate anterior (4):

Se observă faptul că sunt mărimi spațiale, ceea ce implic ă o însumare vectorială a și acestora. Ca urmare: · Pentru suprafețele de rezolu ție exterioare și interioare: , expresia

se poate aproxima dup ă cum urmeaz ă:

30

, dacă 

(6)

,

,

 

,

(5)

(7)

(8)

· Pentru suprafețe plane și frontale:

(9) Relația generală  de calcul a adaosului minim de prelucrare poate diferi, în func ție de modul de dispunere a adaosului de prelucrare pe semifabricat și procedeul de prelucrare utilizat, după cum se prezint ă în continuare: a) - prelucrare independentă  (succesivă) a suprafețelor plane opuse sau a suprafețelor unilaterale: (10)  b) - Prelucrarea în paralel a suprafe țelor plane opuse: (11) c) - Prelucrarea suprafe țelor de revoluție, interioare și exterioare: (12) d) - Prelucrarea prin strunjirea exterioar ă  a suprafețelor cilindrice a șezate între centre; rectificarea f ăr ă centre: (13) e) - Alezarea cu un alezor cu cu țite mobile; brașarea găurilor: (14)

31

f) - Superfinisare, polisare, netezire prin laminare:

(15) g) - Prelucrare cu scule cu un tăiș sau scule abrazive: unde  IT i-1 este toleranța prelucr ării i-1

,

(16) h) - Rectificarea semifabricatelor dup ă tratamentelor termice: · dacă există eroare de a șezare: , pentru adaos asimetric , pentru adaos simetric ·

(17) (18)

dacă nu există eroare de așezare: , pentru adaos asimetric , pentru adaos simetric

(19) (20)

Determinarea adaosului de prelucrare se face în urm ătoarea succesiune de lucru: 1 - se stabilește metoda de ob ținere a semifabricatului; 2 - se elaborează traseul tehnologic de prelucrare mecanic ă a semifabricatului; 3 - se calculează analitic adaosul de prelucrare minim, ținând cont de operațiile/ fazele necesare prelucr ării, în ordine inversă; 4 - se determină dimensiunile intermediare și dimensiunea semifabricatului. Avantajele metodei:  –  conduce la obținerea unei economii de material însemnate;  –  relațiile de calcul modeleaz ă condițiile concrete în care se desf ășoar ă  prelucrarea suprafeței, respectiv piesei.

II.1.3. Calculul dimensiunilor intermediare

Concomitent cu determinarea adaosului minim de prelucrare (prin metoda analitic ă) se efectuează și calculul dimensiunilor intermediare, pentru toate opera țiile/ fazele de prelucrare a semifabricatului. Dimensiunile intermediare se calculează cu urm ătoarele relații: a) - pentru suprafețe plane:

32

(21)

   n      i    m    c      A

Supraf. prelucrata Ap      T      I    c      A

Supraf. obtinuta dupa  prelucrare Ap'

   a      b

a - dimensiunea suprafe ței prelucrate ob ținută la operația/ faza precedentă,  b - dimensiunea suprafe ței prelucrate ob ținută la operația/ faza curentă,  b) - pentru suprafețe cilindrice exterioare: c)

(22)

Ap

   n      i      2      /    m    c      T      I A

Ap

   c      A

Ap'

   c      A

     b    a      D     D    c      A

   a     b      D     D

Ap'

     2      /      T      I

   c      A

c.) - pentru suprafețe cilindrice interioare: (23)

II.1.4. Metoda experimental-statistică de calcul a adaosului de prelucrare

În cadrul metodei experimental-statistice, stabilirea adaosurilor de prelucrare pentru diferite procedee de prelucrare mecanic ă  se face pe baza standardelor în vigoare și a indicațiilor din normative. Metoda se utilizeaz ă în producția individuală, de serie mică și de serie mijlocie, în situații în care se schimb ă  frecvent produsele prelucrate și sunt necesare durate scurte de pregătire a fabrica ției acestora. 33

Metoda nu ține cont de factorii care influențează mărimea adaosului de prelucrare ; se stabilesc adaosurile totale de prelucrare, pentru întregul proces de prelucrare mecanic ă a piesei. Se utilizează urm ătoarea succesiune a etapelor de lucru: 1 - se determin ă  metoda de ob ținere a semifabricatului și se nominalizează  suprafețele care trebuie prelucrate mecanic și pentru care se vor stabili adaosurile de prelucrare; 2 - se elaborează traseul tehnologic (succesiune opera țiilor) de realizare a piesei; 3 - se determin ă, după  standarde și normative, adaosul de prelucrare pentru fiecare operație/fază  tehnologică; stabilirea acestuia se face considerând opera țiile/ fazele în ordine inversă realizării lor; 4 - se determină adaosul total de prelucrare și dimensiunile semifabricatului.

34

Unitatea de înv ăţ are II.2. Determinarea regimurilor de a șchiere

II.2.3. Considera ții generale

În vederea determinării parametrilor regimului de așchiere este necesar să se cunoască urm ătoarele date inițiale: a) Date privind materialul piesei de prelucrat : - marca materialului; - caracteristicile de rezistență σ r [N/m2] pentru o țel sau de duritate HB (HRC) pentru fontă; - modulul de elasticitate E  [N/m2]; - starea materialului (laminat, forjat, turnat, etc.) - metoda de fixare pe ma șina unealtă în vederea prelucr ării; - gabaritul semifabricatului/ piesei semifinite; -  precizia de prelucrare și calitatea suprafe ței piesei finite sau a opera ției curente de  prelucrare pentru care se cere determinarea parametrilor regimului de a șchiere.  b) Date privind sculele așchietoare: - materialul p ăr ții așchietoare; - dimensiunile suportului port-sculă; - geometria păr ții așchietoare; - existența sau nu a r ăcirii sculei așchietoare în timpul așchierii. c) Date privind mașina unealt ă: - gama de turații nmu [rot/min] ce se poate ob ține la axul principal; - momentul de torsiune M tm [Nm] pentru fiecare treapt ă de turație; - gama de avansuri de lucru ce se poate ob ține pe mașina unealtă; -  puterea mașinei unealtă; - for ța de așchiere maxim admisibilă F  z (F  x , F  y ) [N]. Parametrii de așchiere se determin ă în următoarea ordine: - adâncimea de așchiere și numărul de treceri; - avansul de lucru; - viteza de așchiere.

35

II.2.2. Determinarea adâncimii de a șchiere

Adâncimea de așchiere maxim admisibil ă „t ” se determină în funcție de: - mărimea adaosului de prelucrare  A p nominal ; - materialul de prelucrat; - construcția sculei așchietoare; - rigiditatea mașinii unelte și a sculei; - rigiditatea semifabricatului/piesei semifinite; -  puterea mașinii unelte; - faza de (prelucrare) lucru. [mm],

unde i este nr. de treceri

(24)

Referitor la alegerea num ărului de treceri, se fac urm ătoarele precizări: a) în cazul semifabricatelor elaborate cu precizie, la care adaosurile de prelucrare sunt relativ mici, se recomand ă ca adâncimea de așchiere să se ia egal ă cu întreg adaosul de  prelucrare, situa ție în care prelucrarea se realizeaz ă dintr-o singur ă trecere;  b) în cazul unor adaosuri mari de prelucrare se recomand ă ca adâncimea de așchiere să se ia la valoarea maximă admisă de: - rigiditatea și de rezistența sculei așchietoare - rigiditatea semifabricatului (încovoiere și deformare locală); -  precizia și calitatea suprafe ței prelucrate. c) Limita inferioar ă admisă privind adâncimea de a șchiere este influențată de: - duritatea materialului semifabricatului; - caracteristicile geometrice ale sculei a șchietoare (r, γ). II.2.3. Determinarea avansului de lucru

Avansul de lucru este parametrul cu cea mai mare influență asupra vitezei de așchiere. Prin urmare, pentru ob ținerea unei productivități cât mai mari, avansul de lucru trebuie s ă fie determinat la valoarea maxim ă admisă de următorii factori: · rezistența și rigiditatea sculei a șchietoare; · rigiditatea piesei de prelucrat și precizia de prelucrare; · rugozitatea suprafeței prelucrate; · rezistența mecanismului de avans al ma șinii unelte. Ponderea pe care factorii men ționați mai sus o au asupra avansului de lucru determin ă tipul  prelucr ării (de degro șare sau de finisare), astfel:

36

-

la prelucrarea de degro șare, valoarea maxim ă  admisă  a avansului este limitată de rezistența celui mai slab element din sistemul Ma șină-unealtă  –   Dispozitiv  –   Piesă  –  Scula (MUDPS); - la prelucrarea de finisare, valoarea maxim ă  admisă  a avansului este limitat ă de  precizia și calitatea suprafe ței prelucrate. Metodica de determinare a avansului de lucru „ s” este următoarea: 1. Se alege avansul „ s”  din tabelele specifice fiecărui tip de prelucrare mecanic ă; alegerea este orientativă, în funcție de: - adâncimea de așchiere „t ”; - diametrul piesei de prelucrat; - calitatea suprafeței, etc. 2. Se verifică  valoarea aleas ă  a avansului în funcție de factorii limit ă, în condițiile menționate. 3. Se adoptă, din gama de avansuri a mașinii unelte utilizate, avansul real , respectând condiția: [mm] (25) Pentru anumite categorii de prelucr ări, avansul se poate determina și analitic, pe baza unor relații de calcul din teoria a șchierii. II.2.4. Determinarea vitezei de a șchiere ü

Structura vitezei de a șchiere

Viteza de așchiere are dou ă  reprezentări: viteza tehnologică de a șchiere vt  și viteza reală  de așchiere v p. A. Viteza de așchiere tehnologică corespunde condițiilor cinematice teoretice în care se desf ășoar ă procesul de așchiere. M ărimea ei se determin ă cu formule din teoria așchierii, în funcție de caracteristicile sculei a șchietoare. De exemplu: ·  pentru scule cu un singur tăiș: [m/min],

(25)

unde: C v  - coeficient dependent de materialul care se prelucreaz ă și de materialul sculei

așchietoare; valoarea lui se alege din tabele; T   - durabilitatea sculei așchietoare [min] - reprezint ă este durata de lucru a unei scule între două ascuțiri succesive ale acesteia;

37

m, xv , yv - coeficienți determinați experimental pentru fiecare prelucrare în parte.

Se face precizarea c ă  durabilitatea sculei a șchietoare reprezint ă  un parametru de ieșire deosebit de important al procesului de a șchiere. Între viteza de așchiere și durabilitate există o strânsă dependență, exprimat ă prin relația: sau

,

(26)

unde C 1 , C 2 , m, z  sunt constante ce depind de condițiile concrete ale prelucr ării: - materialul de prelucrat; - avansul de lucru; - adâncimea de așchiere. Constanta „C ”, cunoscută și sub numele de „constanta lui Taylor ”, reprezint ă  viteza de așchiere corespunzătoare durabilității de 1 min a sculei așchietoare. · Pentru sculă așchietoare cu mai multe t ăișuri, viteza tehnologică de așchiere se determină cu formule mai complicate, în componen ța cărora intr ă factori constructivi ai sculei care influențează mărimea vitezei de a șchiere. B. Viteza de a șchiere real ă  este realizat ă  cinematic pe mașina unealtă, de către lanțurile cinematice ale acesteia, corespunz ător procesului de așchiere utilizat. Această  viteză  se poate realiza pe o traiectorie circular ă  sau rectilinie, prin urmarea se determină cu una din relațiile: ·  pentru traiectorii circulare: [m/min],

(27)

unde: d [mm]  –  diametrul piesei; nmu [rot/min]  –  turația mașinii unelte;

·  pentru traiectorie rectilinii:

[m/min],

(28)

unde:  L [mm] - lungimea unei curse simple;  N cd

mu

 –  numărul de curse duble realizate într-un minut de c ătre scula

așchietoare sau piesa de prelucrat. ü Determinarea vitezei tehnologice de a șchiere

Viteza tehnologică de așchiere este reprezentat ă, de regulă, de viteza economic ă de așchiere, corespunzătoare durabilității economice.

38

Se calculează cu relația: [m/min],

(29)

unde: T ec –  durabilitatea economică; k v  –   coeficient de corec ție a vitezei tehnologice de așchiere; valoarea sa depinde de condi țiile concrete în care se desf ășoar ă prelucrarea. ü Metodica de determinare a vitezei reale de a șchiere

Este de dorit, evident, ca viteza real ă de așchiere s ă fie realizat ă la valori egale vitezei tehnologice de așchiere, adică: pentru diametre/ lungimi de curse date, lan țurile cinematice ale mașinilor-unelte să aib ă posibilitatea realiz ării valorilor vitezelor tehnologice rezultate din cinematica așchierii: (30) Rezultă: [rot/min], (31) [rot/min]. Observații:

a) - Mărimile n, n cd  determinate astfel nu se reg ăsesc, de regulă, în gamele de tura ții sau cursele duble existente pe ma șina unealtă; prin urmare, valorile acestor mărimi trebuie aproximate cu valorile cele mai apropiate din gama de tura ții/ curse duble ale mașinii unelte, corespunzător categoriei de prelucrare.  b) - Relațiile de mai sus prezintă  avantajul că  ofer ă  posibilitatea identificării vitezelor reale de așchiere, ale căror valori se apropie cel mai mult de vitezele tehnologice. c) - Relațiile de mai sus prezint ă  avantajul că  ofer ă  posibilitatea alegerii utilajului care r ăspunde cel mai bine dezideratului enunțat la punctul b). Metodica de determinare a vitezei de a șchiere presupune parcurgerea urm ătoarelor etape: 1. Se determină viteza de a șchiere tehnologică economică: tabelar sau analitic; 2. Se determină mărimile n, n cd ; 3. Se alege sau ; 4. Se determină viteza de a șchiere realizabilă pe mașina unealtă:

(32) 39

Această valoare se trece în fi șa tehnologică fiind utilizată în procesul de normare tehnic ă.

40

Unitatea de înv ăţ are II.3. Normarea tehnică

II.3.1. Noțiuni introductive  Norma de muncă reprezintă  sarcina de produc ție ce urmeaz ă a fi realizat ă  efectiv de

unul sau mai mulți muncitori, cu un anumit nivel de calificare, într-un timp determinat, stabilit pe baza condițiilor concrete de producție. În esență, ea reprezintă  unitatea de măsur ă  pentru munca depusă în vederea realiz ării unei piese, în condițiile tehnico-organizatorice date, și anume:  –  munca este depusă de muncitori care au calificare corespunz ătoare lucrului pe care îl efectuează;  –  mașinile-unelte, dispozitivele, sculele utilizate sunt în stare de funcționare;  –  locul de muncă este organizat ra țional.  Norma tehnică reprezintă norma de munc ă fundamentală tehnic. Ea se poate exprima ca normă de timp N t  și/ sau normă de produc ț ie N  p. ·  Norma (tehnică ) de timp  reprezintă  durata necesar ă  executării unui produs dat, în anumite condiții tehnico-organizatorice; se raporteaz ă la durate unui schimb de lucru, a unei ore, a unui minut sau a unei frac țiuni de minut. ·  Norma de produc ț ie reprezintă cantitatea de produse executate în unitatea de timp, în anumite condiții tehnico-organizatorice. [min];

[buc/min];

[buc/min]; [buc/or ă];

(33)

[buc/schimb]; unde t  s este durata unui schimb în ore.

41

II.3.2. Structura normei tehnice de timp

Fig. II.1 Structura normei tehnice de timp  [2] Norma tehnică de timp se compune din: timpul unitar și timpul de pregătire-încheiere. ü Timpul unitar t u este

timpul normat, consumat pentru realizarea unei opera ții sau a

unui produs. ü Timpul de pregă tire-încheiere T   pî 

este timpul normat, consumat de către operator, de fiecare dat ă când se introduce în fabricație un nou lot de piese. De exemplu: primirea comenzii, studiul documenta ției de execuție (montaj sau control), primirea și predarea sculelor a șchietoare, a dispozitivelor și verificatoarelor,  primirea semifabricatelor, reglarea ma șinii unelte, predarea produselor executate și a restului de material.  Norma de timp pentru un lot de piese se exprim ă prin urm ătoarea relație: ,

(34)

unde n = numărul de bucăți ale lotului de piese Timpul unitar se compune din: timpul operativ, timpul de deservire a locului de munc ă și

timpul de întreruperi reglementate. Ø Timpul operativ T op,

numit și timp efectiv , care reprezint ă timpul consumat pentru  prelucrarea efectivă a materialului / semifabricatului:

42

-

timpul destinat realizării etapelor procesului tehnologic, t b

și

-

timpul destinat realizării acțiunilor ajutătoare ale acestuia, t a. (35)

- timpul de bază t b  este timpul consumat exclusiv cu prelucrarea materialului / semifabricatului în cadrul operației date, în vederea schimb ării formei geometrice, dimensiunilor, proprietăților fizico-mecanice, etc. - timpul auxiliar t a  este timpul consumat pentru efectuarea diferitelor mânuiri ajutătoare cerute de desf ășurarea procesului, de exemplu: fixarea materialului / semifabricatului, eliberarea produsului finit, întoarcerea semifabricatului / piesei semifinite, pornirea / oprirea ma șinii unelte, evacuarea așchiilor, diverse operații de control intermediar și final, etc. ! în perioada timpului auxiliar, materialul nu este prelucrat. Ø Timpul de deservire a locului de munc ă T dl  este

timpul necesar pentru asigurarea, de către operator, a condițiilor tehnico-organizatorice (condiții de lucru corespunz ătoare): menținerea mașinii-unelte în stare normală  de funcționare și utilizarea sculelor așchietoare, pe toată durata schimbului de lucru; organizarea, cur ățenia și ordinea la locul de muncă. Se compune din: timpul de deservire tehnic ă  a locului de muncă și timpul de deservire organizatorică: (36) Timpul de deservire tehnică a locului de muncă

este consumat cu:

- reglarea și înlocuirea sculelor a șchietoare; - înlăturarea așchiilor; - asigurarea r ăcirii semifabricatului în timpul a șchierii. Se calculează cu relația: [min], Timpul de deservire organizatorică

unde k 1 = (2÷5)%

este consumat cu:

- cur ățirea și ungerea mașinii unelte; - scoaterea, cur ățirea și ungerea sculelor, dispozitivelor și verificatoarelor; - așezarea semifabricatului, etc. Se calculează cu relația:

43

(37)

[min],

unde k 2 = (0.5÷7)%

(38)

Prin urmare, timpul de deservire a locului de munc ă se determină cu următoarea rela ție: (39) Ø Timpul de întreruperi reglementate T îr  reprezintă  timpul

consumat cu întreruperi legate de odihna și necesitățile fiziologice ale operatorului, respectiv tehnologie și organizarea muncii: (40) Timpul de odihnă și necesităț i firești t on se exprimă prin relația:

,

unde k 3 = (3÷5.5)%

(41)

Timpul de întreruperi condiționate de tehnologie și organizare t to.

Având în vedere structura prezentat ă  mai sus, se poate afirma c ă  timpul unitare are urm ătoarea expresie: ,

(42)

iar norma tehnică de timp se va calcula cu rela ția: (43) II.3.3. Stabilirea timpului de bază

Așa cum s-a prezentat în paragraful anterior, timpul de bază t b este timpul consumat exclusiv cu prelucrarea materialului / semifabricatului în cadrul opera ției date, în vederea schimb ării formei geometrice, dimensiunilor, propriet ăților fizico-mecanice, etc. El se calculeaz ă cu relația: [min], unde:  L p este drumul pe care îl parcurge scula în direcția mișcării de avans [mm]; v s este viteza de avans de lucru [mm/min]; i este num ărul de treceri; Drumul pe care îl parcurge scula în direc ția mișcării de avans se calculeaz ă astfel: 44

(44)

[mm],

(45)

unde: l  este lungimea suprafe ței care se prelucreaz ă; l a este lungimea până la care scula este apropiat ă de piesă; l i este lungimea parcursă de către sculă cu avansul de lucru, dup ă ieșirea din a șchiere. Dacă, pentru executarea unei operații, sunt necesare mai multe faze de lucru, timpul de baz ă se obține prin însumarea timpurilor de baz ă ai tuturor fazelor respective: ,

(46)

unde  K  reprezintă numărul fazelor de prelucrare. Dacă se au un vedere expresiile m ărimilor ce intr ă în calculul timpului de bază: ,

, rezultă

.

(47)

Relația (47) pune în evidență factorii care influențează mărimea timpului de bază: -  parametrii regimului de a șchiere (t, s, u) - caracteristicile dimensionale ale piesei de prelucrat ( A p , D) și ale sculei așchietoare: (48) Din relația (48) rezultă că timpul de bază este influențat și de: - materialul de prelucrat; - condițiile de așchiere (C v , k v); - materialul sculei așchietoare (prin durabilitatea T ). În condițiile în care elementele de la num ăr ătorul relației (48) r ămân constante, t b scade dacă s, n crește; în acest sens, s-a evidențiat că:  –  Din punct de vedere al productivit ății: influența determinată de creșterea t   este mult mai mare decât cea determinat ă de creșterea s;  –  Din punct de vedere al consumului de energie: influența determinată de cre șterea  s este mult mai mare decât cea determinată de creșterea t ;  –  Creșterea vitezei de a șchiere duce la mărirea timpului de baz ă. Câteva mă suri pentru reducerea timpului de baz ă  și a normei tehnice de timp   sunt  prezentate în continuare:  –  reducerea cursei de lucru  L p;  –  utilizarea unui adaos de prelucrare  A p minim și reducerea numărului de treceri;  –  intensificarea regimului de lucru;  –  reducerea timpului de fixare și îndep ărtare a piesei prelucrate;

45

 –   – 

 – 

reducerea timpilor de înlocuire a sculelor uzate; reducerea timpilor de mers în gol a diferitelor supor ți și scule la ma șinile-unelte cu comandă numerică, pe seama acceler ării curselor în gol; reducerea timpilor de deservire a locului de munc ă T dl  prin organizarea corespunzătoare a acestuia.

46