Subiecte examen TPF

Subiecte examen TPF

1. Conceptul de proces tehnologic (definitii, conjunctura pe pietele de desfacere, strategii ingineresti actuale)

2. Ingineria simultana (dezavantaje inginerie traditionale, necesitatea ingineriei simultane, avantajele si definitia ingineriei simultane, baze de date comune)

3. Conceptul CAD/CAM (abrevieri, etc.)

4. Conceptul de rapid prototyping (generalitati, clasificarea TRP, caracteristici, avantaje, impactul asupra ingineriei frabricatiei)

5. TRP prin depunere de material topit (FDM)

6. TRP prin sinterizare selectiva cu laser (SLS)

7. TRP prin polimerizarea lichidelor (SLA)

8. Conceptul de rapid tooling (generalitati, aplicatii - matrite, turnare)

9. Conceptul de reverse engineering

10.Tehnologii de integrare CAD/CAM in ingineria produselor (necesitate, conceptul de ECT, legatura dintre conceptia constructiva si tehnologica, facilitati/roluri, tehnologia procesoarelor grafice/tehnologice, integrare)

11. Tehnologii de finisare prin deformarea plastica a stratului superficial

12. Tehnologii flexibile de fabricatie prin deformare plastica la rece

1. Conceptul de proces tehnologic (definitii, conjunctura pe pietele de desfacere, strategii ingineresti actuale)

CONCEPTUL DE PROCES TEHNOLOGIC

. Proiectarea proceselor tehnologice (Process Planning) este activitatea care se refera la proiectarea sau alegerea operatiilor/ fazelor de prelucrare (alcatuite din procedee si

metode de prelucrare) si a succesiunii acestora, a parametrilor de lucru aferenti, a masinile-unelte compatibile, a sculelor si dispozitivelor, in scopul transformarii unui semifabricat in piesa finita, asa cum aceasta a fost stabilita in faza proiectarii constructive.

. Proiectarea asistata de calculator a proceselor tehnologice (CAPP) este activitatea complexa prin care se intelege tehnica referitoare la utilizarea sistemelor computerizate in scopul rezolvarii sarcinilor ce rezulta din definitia data,

anterior, proiectarii proceselor tehnologice.

CAPP = Computer-Aided Process Planning

Procesul tehnologic este liantul activitatilor ingineresti in realizarea

produselor si reprezinta un element cheie.

Pregatirea tehnologica a fabricatiei reprezinta cheia de bolta a problemei ingineriei produselor, este piatra unghiulara, este podul de legatura intre CAD si CAM

(Fig. 3).

. Elementul coordonator in ceea ce priveste pregatirea tehnologica a fabricatiei este furnizat de proiectarea proceselor tehnologice, activitate cunoscuta in literatura de specialitate consacrata, cel mai adesea, prin process planning.

CANJUCTURA PE PIETELE DE DESFACERE

. Companiile de pretutindeni sunt implicate intrun amplu proces de cautari provocat de:

concurenta acerba pe pietele de desfacere;

progrese uimitoare ale tehnologiei informatice.

. Ce-i de facut?

. Asigurarea iesirii rapide pe piete cu produse de calitate si la un pret rezonabil.

. Cheia succesului: utilizarea tehnologiilor informatice implementate in noi strategii

ingineresti.

Fenomenul informatic a marcat toate sectoarele de activitate, una dintre consecinte

fiind:

􀀹 aparitia sistemelor CAD/CAE/CAPP/CAM/CIM.

􀀹 Companiile care vor neglija fenomenul informatic vor suferi pierderi incalculabile / irecuperabile.

DE CE CAUTARI SPRE NOI STRATEGII ?

. Productia de bunuri este diversificata.

. Piata este intr-o continua si rapida schimbare.

. Durata ciclurilor produselor este mare.

. Ingineria traditionala nu mai corespunde.

. Atingerea unor noi trepte de performanta reclama astazi activitati mai inteligente si nu obligatoriu mai intense.

Tehnica CAD/CAM (CAD/CAE/CAM/CAPP/CIM).

. Ingineria simultana (Concurrent Engineering).

. Tehnologiile de fabricare rapida a prototipurilor (Rapid Prototyping).

. Tehnologiile de fabricare rapida a sculelor (Rapid Tooling).

. Tehnologiile de fabricare rapida a produselor (Rapid Manufacturing)

. Ingineria in revers (Reverse Engineering).

. Ingineria cunostintelor (Knowledge Engineering).

. Ingineria virtuala (Virtual Engineering).

2. Ingineria simultana (dezavantaje inginerie traditionale, necesitatea ingineriei simultane, avantajele si definitia ingineriei simultane, baze de date comune)

Dezavantajele ingineriei traditionale:

este seriala;

necesita consum mare de resurse umane si materiale;

timpul consumat cu activitati de proiectare costisitoare este mare;

dificultati in corectia proiectelor

Ing. simultana (strategie/ concept/ tehnologie) = o abordare sistematica in vederea integrarii proiectarii paralele a produselor si a proceselor legate de acestea, incluzand fabricatia si pregatirea acesteia, mentenanta si alte aspecte referitoare la ciclul de viata al produselor (teste, fiabilitate etc.).

. Ing. simultana este mai mult decat o noua tehnologie inginereasca; este o chestiune de oameni si de comunicatie (retele de calculatoare si baze de date comune).

. Scopul = satisfacerea cerintelor clientului in cea mai mare masura si realizarea produselor bune de la inceput.

. Se bazeaza pe o implicare interdisciplinara si simultana, din mai multe directii, chiar de la inceputul fazelor de proiectare.

. Feedback-ul functioneaza ori de cate ori este necesar intre diferitele discipline.

. Fazele de repetare ale unor activitati sunt mai putin numeroase.

. Risipirea eforturilor este mult mai mica.

. Cheia de bolta este reconsiderarea fenomenului comunicatiei - retea calculat, lucrul in echipa.

. Conceptul ingineriei simultane abordeaza in paralel si integrat toate procesele.

. Ing. simultana mareste semnificativ eficienta proceselor aferente ciclului produselor.

. Ing. simultana este o problema de baza de date comuna (inclusiv de cunostinte), accesata din toate fazele din ciclul unui produs.

. Integrarea activitatilor CAD, CAE, CAPP, CAM prin intermediul unei baze de date (cunostinte) comune este si obiectivul CIM (Computer- Integrated Manufacturing).

3. Conceptul CAD/CAM (abrevieri, etc.)

CAD Computer-Aided Design si semnifica proiectare asistata de calculator;

. CAE Computer-Aided Engineering si se refera la analiza geometriilor proiectate in faza CAD;

. CAM Computer-Aided Manufacturing cu semnificatia de fabricatie asistata de calculator;

. CAD/CAM Computer-Aided Design / Computer- Aided Manufacturing, cu semnificatia de proiectare si fabricatie integrate prin calculator;

. CAPP Computer-Aided Process Planning, cu semnificatia de proiectare asistata de calculator a proceselor tehnologice;

FAO Fabrication Assistée par Ordinateur;

. CAO Conception Assistée par Ordinateur;

. CFAO Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur;

. PAC Proiectare Asistata de Calculator;

. FAC Fabricatie Asistata de Calculator;

. PFAC Proiectare si fabric. asist. de calculat;

. CIM Computer-Integrated Manufacturing

4. Conceptul de rapid prototyping (generalitati, clasificarea TRP, caracteristici, avantaje, impactul asupra ingineriei frabricatiei)

TEHNOLOGII DE FABRICARE RAPIDA A

PROTOTIPURILOR (RAPID PROTOTYPING-RP)

. RP = un nou concept, o noua filozofie si un nou pachet de tehnologii privind fabricatia integrata a produselor si sunt prin excelenta tehnici CAD/CAM; vizeaza atat conceptia produselor cat si fabricarea acestora.

. Ideea care sta la baza tehnologiilor RP este cea de construire a obiectelor tridimensionale (3D) utilizand sectiuni 2D prin obiect [CHA 06].

Contextul aparitiei tehnologiilor RP

- Progresele uimitoare facute in domeniul stiintei computerelor, tehnologiilor informatice, conducerii CNC si electronicii;

- Necesitatea iesirii rapide pe piata cu produse de calitate si la preturi agreate de clienti.

. Clasificarea tehnologiilor

1. Tehnologii ce realizeaza produse prin inlaturare de material (prelucrarile prin aschiere, eroziune electrica etc.).

2. Tehnologii ce realizeaza produse prin distribuire/ redistribuire de material (matritare, forjare, ambutisare, turnare etc.).

3. Tehnologiile de rapid prototyping ce realizeaza produse prin depunere/ adaugare de material acolo unde trebuie si cat trebuie.

. Produsul este realizat fara masini prelucratoare si S.D.V.-uri (in sensul traditional

al notiunilor), pornindu-se direct de la modelul 3D al produsului elaborat in faza CAD.

. Elementul cheie este sectiunea prin modelul virtual 3D al produsului, deoarece constructia reala a acestuia se asigura prin integrarea intrun tot unitar (produsul fizic) al tuturor sectiunilor, mai intai calculate si apoi construite fizic printr-un proces iterativ.

. Este necesara utilizarea unei interfete standardizate intre mediile CAD si sistemele

software ale masinilor de rapid prototyping; interfata acceptata este cea a fisierelor tip

*.STL.

. Fabricarea unui produs se poate realiza plecanduse direct de la un fisier CAD (continand modelul 3D) fara o pregatire speciala (practic cheltuielile legate cu pregatirea fabricatiei sunt nule); prin urmare, sunt prin excelenta tehnici CAD/CAM.

. Tehnologiile RP constituie un puternic si efficient instrument de vizualizare si evaluare a proiectului si chiar produsului.

. Tehnologiile RP, cu materiale convenabile, pot fi utilizate in completarea operatiilor de fabricare a unui produs in vederea finalizarii acestuia (spre

exemplu, ambalarea produselor).

. Operatiile RP pot fi utilizate cu mult succes ca aplicatii pentru producerea rapida (Rapid Tooling) a unor scule destinate fabricatiei propriu-zise, cum ar fi diverse matrite sau forme de turnare etc.

. Principiile tehnologiilor RP pot fi utilizate chiar si pentru fabricarea directa a pieselor (piese adevarate nu prototipuri) in conformitate cu conceptul de Rapid Manufacturing.

IMPACTUL TEHNOLOGIILOR RP ASUPRA

INGINERIEI FABRICATIEI

. RP a generat 2 noi concepte:

Rapid Tooling (RT);

Rapid Manufacturing (RM).

. RT reprezinta de fapt tot o tehnologie RP, conceptul aparand datorita necesitatii scurtarii timpului si reducerii costurilor aferente

executiei unor scule.

. RT urmareste obtinerea intr-un mod rapid a unor scule prin tehnologii de RP care vor fi utilizate in continuare in procesul de productie.

. RM urmareste obtinerea directa a pieselor.

5. TRP prin depunere de material topit (FDM)

I. RP PRIN DEPUNERE DE MATERIAL TOPIT (FUSEDDEPOSITION

MODELING-FDM)

Principiul dupa care lucreaza aceasta tehnologie se bazeaza pe incalzirea unui material adecvat pana in apropierea punctului sau de topire si apoi depunerea acestuia (in stare topita) in cantitatea necesara acolo unde trebuie.

Este foarte important pentru tehnologia/ procedeul FDM ca temperatura sa fie riguros controlata (a se intelege si mentinere).

. Materiale: fir de plastic (exemplu ABS), ceara speciala, nylon sau poliamida.

. Duza de extrudare: ø 0,254 mm sau 0,127mm.

. Temperatura: 270 grade Celsius (ABS, FDM 1650).

. Precizia dimensionala a pieselor fabricate prin procedeul FDM este de circa 0,125 [mm] pe axele XYZ in cadrul unui spatiu de lucru inscris intru-un cub cu latura de 250 [mm].

. In anumite cazuri este nevoie de suporturi cu rol tehnologic (exista un al doilea fir de plastic ca material de suport si care este depus prin cea de a doua duza (masina FDM 1650).

. Fisierul *.dwg contine modelul 3D al reperului R1, realizat cu produsul software special RoCAD [*].

. Fisierul *.stl asigura preluarea modelului 3D de catre software-ul masini RP (reprezentare cu fatete triunghiulare).

. Fisierul *.ssl se refera la informatii privind sectionarea modelului cu plane paralele cu planul XY.

. Fisierul *.sml (Stratasys Manufacturing Language) contine, pe langa informatii geometrice aferente reperului, si informatii de natura tehnologica, in scopul fabricarii piesei

N.B.

. Suporturile se construiesc din acelasi material din care se fabrica si piesa propriu-zisa si sunt generate acolo unde anumite straturi ale piesei nu au pe ce sa sprijine (suporturile au menirea de a sustine piesa in timpul construirii/ fabricarii acesteia).

. Totodata este necesara si o baza, pentru ca piesa sa nu fie construita direct pe suportul de burete al platformei de lucru, pentru a facilita desprinderea piesei la incheierea procesului de fabricatie; baza se realizeaza din acelasi material cu cel al piesei si consta din depunerea a cinci straturi succesive de

material.

. Pentru evitarea lipirii materialului suporturilor si al bazei, de materialul piesei, aceste materiale se vor incalzi la temperature diferite.

6. TRP prin sinterizare selectiva cu laser (SLS)

II. RP PRIN SINTERIZARE SELECTIVA CU LASER(SELECTIVE LASER SINTERING-SLS)

Principiul de lucru se bazeaza pe scanarea si sinterizarea cu ajutorul razelor laser a geometriei unei sectiuni pe un strat de material depus; (laserul acopera punct cu punct intreaga arie a sectiunii).

Dupa scanarea si sinterizarea unei sectiuni, are loc scanarea si sinterizarea urmatoarelor sectiuni prin modelul virtual 3D, dupa ce in prealabil s-a depus un nou strat de material.

Materiale utilizate: poliamide, pulberi metalice, pulberi pe baza de cuart.

ETAPE DE LUCRU PENTRU REPER ROATA DE CUREA R2 SLS

. Preprocesarea

. Fabricarea propriu-zisa

. Postprocesarea

Preprocesarea-reper roata de curea, Roata2-SLS

Preprocesarea: model virtual 3D, fisier *.dwg

fisier *.stl

INGIN. FABRIC. INOVATIVE

Tehnologii performante de fabricatie / N. V. Ivan

Model CAD 3D

(pachet RoCAD)

Postprocesarea-reper roata de cureaRoata2-SLS

In cadrul acestei etape are loc curatarea piesei de pulberea in exces ramasa in urma fabricatiei.

Aceasta operatie se realizeaza cu ajutorul unui exhaustor, prezentat in figura urmatoare. De asemenea, trecerea pieselor de pe masina RP pe

exhaustor se face manual.

Alte aspecte privind postprocesarea pieselor fabricate

prin SLS

Piesele prelucrate prin SLS pot fi prelucrate in continuare (daca este necesar) prin frezare, gaurire, rectificare, etc., intocmai ca orice alta piesa din aluminiu.

Toate caracteristicile mecanice ale pieselor pot fi imbunatatite semnificativ prin impregnarea piesei (in cuptor la 1600C, timp de circa 2 ore) cu o rasina epoxidica rezistenta la temperaturi inalte. Acest proces secundar nu are influenta asupra preciziei geometrice a piesei, nu au loc deformatii termice deoarece impactul termic asupra piesei este mic.

Rezistenta la incovoiere se imbunatateste pana la aproximativ 400 [N/mm2], duritatea devine de circa 109 [HB], netezimea suprafetelor este buna prin inchiderea porilor

7. TRP prin polimerizarea lichidelor (SLA)

III. RAPID PROTOTYPING PRIN POLIMERIZAREA

LICHIDELOR (STEREOLITOGRAFIA-SLA)

Principiul dupa care lucreaza aceasta tehnologie se bazeaza pe solidificarea (fotopolimerizarea) selectiva a unor sectiuni prin modele virtuale pe suprafata unui lichid sub impactul razelor unui laser in ultraviolet (procedeu inventat in 1982 de Charles Hull).

Stereolitografia-prima tehnologie RP-permite solidificarea unui lichid prin polimerizarea controlata a acestuia.

Materialul utilizat in procesele de stereolitografie este un fotopolimer.

Prin stereolitografie piesele pot fi construite in doua moduri:

. prin solidificare punct cu punct (cele mai multe sisteme);

. prin solidificarea strat cu strat intr-o singura faza.

La solidificarea punct cu punct, unda laser solidifica un element de volum, numit voxel. Voxel-ul ar fi corespondentul unui pixel, dar in tridimensional. In functie de puterea laser-ului, raza laser se poate opri

sau nu asupra unui voxel (pentru a permite solidificarea). In cazul unor lasere de putere mai mica, raza laser este oprita asupra fiecarui voxel (sistem CN).

In cazul solidificarii strat cu strat intr-o singura faza, iluminarea unei intregi sectiuni se realizeaza cu ajutorul unui sablon ce reprezinta sectiunea respectiva prin modelul virtual. In acest caz sistemele de

stereolitografie trebuie sa prezinte facilitatea de a genera sabloane.

8. Conceptul de rapid tooling (generalitati, aplicatii - matrite, turnare)

Tehnologii de Rapid tooling (fabricatia rapida a sculelor / matritelor) avand la baza tehnologiile de Rapid prototyping

Clasificare

Soft tooling (matrite / scule flexibile) sunt acelea fabricate din materiale cum ar fi: cauciuc siliconic, rasini epoxidice, aliaje cu punct de topire scazut (aliaje de Cu)

Hard tooling ‐ matrite metalice sau din materiale plastice dure

Direct tooling (matrite/ scule realizate in mod direct) pe sisteme de RP / RM (Ex matrite de injectie plastic)

Indirect tooling ‐ (matrite/ scule realizate in mod indirect ) matrita este realizata pe baza unui model master obtinut prin RP

Direct soft tooling (Ex. Modele usor fuzibile realizate in mod direct prin RP)

Tehnologii inovative de RAPID TOOLING

In domeniul tehnologiilor de fabricare a pieselor din mase plastice

In domeniul tehnologiilor de fabricare a pieselor metalice

􀀹 Turnarea sub vid (vacuum casting)

􀀹 Fabricarea materialelor compozite

􀀹 Turnarea cu modele usor fuzibile (ceara)

􀀹 Turnarea in nisip

􀀹Prelucrarea CNC cu viteze mari de aschiere

􀀹Rapid manufacturing

􀀹Matrite flexibile - matrite din cauciuc siliconic

􀀹Matrite rigide - fabricarea rapida a matritelor pe sisteme RP

􀀹Modele usor fuzibile pentru turnare

Turnarea sub vid (vacuum casting) in matrite

siliconice

serie mica (30‐80 bucati), pentru testarea fuctionalitatii noului

produs si/sau testarea pietei privind noul produs

Realizarea matritelor siliconice

1. Verificarea modelului master

2. Stabilirea planului de separatie a viitoarei matrite

3. Fabricarea unei cutii din lemn, care sa incadreze modelul RP

4. Suspendarea modelului RP in cutia de formare si atasarea unor sarme orizantale si verticale

de sustinere, cu rolul de a crea canalele de aerisire

5. Turnarea cauciucului siliconic in cutia de formare

6. Solidificarea cauciucului siliconic in cuptor (polimerizare) .

7. Extragerea matritei siliconice din cutia de formare.

8. Taierea cu bisturiul a planului de separatie

9. Extragerea modelului master

Turnarea pieselor in matrite

1. Asamblarea celor doua semimatrite cu banda adeziva si montarea palniei de turnare

2. Masurarea componentilor A si B ai rasinii

3. Programarea ciclului de turnare (amestecarea celor doi componenti si turnarea

automata)

4. Turnarea piesei

5. Solidificarea piesei in cuptor (70°C 20‐80 minute)

6. Extragerea piesei turnate

7. Posprocesare (se taie tijele din plastic ramase datorita gaurilor de aerisire si ale palniei)

Turnarea in modele usor fuzibile

1. Realizarea modelului prin RP

2. Conectarea mai multor modele la palnia de turnare (realizarea unui ciorchine)

3. Realizarea unui invelis (coji) prin imersare in solutie speciala pe baza de ceramica

4. Introducerea invelisului in nisip

5. Topirea modelului si inlaturarea acestuia

6. Incalzire la 1000-1200 C in cuptor a invelisului ceramic

7. Turnare in forma ceramica

8. Inlaturare invelis ceramic (dupa racier metal)

9. Postprocesare

Direct hard tooling (matrite / scule metalice obtinute in mod direct)

9. Conceptul de reverse engineering

TEHNICA REVERSE ENGINEERING (TRE)

Introducere

In traducere, Reverse Engineering inseamna: Inginerie inversa sau Inginerie in revers.

Se cunosc doua tipuri de inginerii:

Ingineria directa (Forward Engineering) se refera la o serie de procese, dezvoltandu-se mai intai proiectarea si apoi realizarea fizica a produsului proiectat; poate fi vorba si de implementarea in practica a sistemului proiectat. ESTE INGINERIA TRADITIONALA.

Ingineria in revers (Reverse Engineering) se refera la o serie de procese vizand multiplicarea (nemodificata sau modificata) unui produs/ sistem existent fara documentatie/ proiect sau model in format electronic.

Este o inginerie inversa celei traditionale.

Justificarea utilizarii TRE

Un produs nu se mai fabrica, dar este cerut pe piata.

Nu exista documentatia produsului original si este nevoie de ea (proiectul original, prototipurile, documentatia s-au pierdut ori nu au existat niciodata).

Caracteristicile produsului trebuie imbunatatite si nu exista documentatie.

Se impune dezvoltarea unui produs cu calitati mai bune, in conditiile neexistentei unei documentatii.

. Trebuie dezvoltat un nou produs ca un conjugat unuia existent (nu exista documentatii).

. In medicina (proteze).

. In confectionarea de materiale sportive personalizate.

N.B.: TRE TREBUIE UTILIZATA CU RESPECTAREA

LEGISLATIEI IN VIGOARE !

Aplicatii RE in industria de aeronave si energie

Paletii de turbina, pompele si aripile de avion, in cele mai multe

cazuri, au geometrii complexe. Tehnica RE permite proiectarea

foarte avantajoasa a acestora.

Aplicatii RE in industria de automobile

Reproiectarea componentelor masinii (de exemplu: spoiler, motor, scaune), modele de masini, inspectia cavitatilor, simularea accidentelor

Aplicatii RE in medicina

Proteze dentare, Artera inimii, Craniul uman

Aplicatii RE in istorie

Reverse Engineering in istorie se utilizeaza pentru conservarea

monumentelor istorice, realizarea de duplicate ale unor modele

de piese istorice, pentru prevenirea fraudelor, micsorarea sculpturilor.

Aplicatii RE in industria de consumabile

Aplicatiile din acest domeniu vizeaza dezvoltarea produselor

cum ar fi: rame de ochelari si lentile, telefoane mobile, pantofi,

echipamente sportive.

Etape N.B., pentru dezvoltarea de produse cu Reverse

Engineering-cont

Pentru obtinerea modelului 3D prin tehnica RE trebuie parcurse

etapele (cu referire la masina de scanat 3D tip LPX 1200):

scanarea piesei si obtinerea norului de puncte in format *.pix;

exportul norului de puncte in format *.pij;

importul norului de puncte intru-un pachet software dedicat

prelucrarii norului de puncte, prelucrarea acestuia si salvarea

intru-un fisier cu extensia *.mdl;

realizarea curbelor peste norul de puncte si exportul acestora

intru-un fisier format *.igs;

modelarea 3D a piesei intr-un pachet software CAD

convenabil, plecand de la sistemul de curbe realizat anterior.

Scopul utilizarii tehnici Reverse Engineering si consecinte

privind dezvoltarea de produse

Tehnica RE se utilizeaza in vederea dezvoltarii rapide de

produse, scopul final fiind fabricarea acestora.

􀂃 Tehnica RE asigura cu inalta productivitate modelarea 3D a

produselor in conditiile specifice acestei tehnologii, si astfel:

􀂃 se impune utilizarea in fabricatie a unor tehnologii, pe

masura, adica de inalta productivitate.

􀂃 Deoarece tehnica RE se bazeaza pe capturi electronice si

prelucrari ulterioare a informatiilor astfel obtinute, rezulta ca

tehnologiile de fabricatie pentru a-si atinge scopul trebuie sa fie

compatibile in totalitate cu principiile sistemelor CAD/CAM.

Printre cele mai convenabile tehnologii din acest punct de

vedere se numara si tehnologiile CNC si RP/ RM

10.Tehnologii de integrare CAD/CAM in ingineria produselor (necesitate, conceptul de ECT, legatura dintre conceptia constructiva si tehnologica, facilitati/roluri, tehnologia procesoarelor grafice/tehnologice, integrare)

TEHNOLOGII DE INTEGRARE CAD/CAM IN INGINERIA

PRODUSELOR

DE CE INTEGRAREA CAD/CAM ?

Necesitati !

. Integrarea poate asigura cresterea calitatii

produselor fara costuri suplimentare.

. Integrarea poate asigura cresterea semnificativa a

productivitatii activitatilor de conceptie si fabricatie.

. Integrarea permite utilizarea celor mai noi concepte

ingineresti, precum INGINERIA SIMULTANA, deci

abordarea simultana, paralela a activitatilor.

. Integrarea poate conduce la ieftinirea produselor.

. Integrarea poate asigura, ca o consecinta a celor de mai sus, iesirea rapida pe piata cu produse de calitate si la preturi agreate de clienti.

DE CE ACESTE NECESITATI ?

. Concurenta acerba pe pietele de desfacere.

. Productia de bunuri este diversificata (piata este intr-o continua si rapida schimbare).

. Ingineria traditionala nu mai poate asigura necesitatile mentionate.

Atingerea unor noi trepte de performanta reclama

astazi activitati mai inteligente si nu obligatoriu mai intense. Cum ?

Prin

utilizarea tehnologiilor informatice implementate prin noi strategii si concepte ingineresti.

TEHNOLOGIA ENTITATILOR CONSTRUCTIVTEHNOLOGICE

(TECT)

Definitie

INGIN. FABRIC. INOVATIVE

Tehnologii performante de fabricatie / N. V. Ivan

Complex de suprafete

Secventa de proces tehnologic

Entitatea constructiv-tehnologica (ECT) reprezinta un concept ingineresc actual.

Printr-o entitate constructiv-tehnologica (ECT) trebuie sa se

inteleaga o asociere dintre o entitate geometrica de un anumit

nivel si secventa de proces tehnologic corespunzator*.

N. B. ECT faciliteaza implementarea conceptului tehnologiei de grup

Facilitatile entitatii constructiv-tehnologice*

Principala problema ce trebuie rezolvata in vederea integrarii activitatilor este asigurarea rapida a transferului de date intre fazele CAD, CAPP, CAM etc.

Rolurile entitatilor constructiv-tehnologice:

. facilitarea conceptiei constructive rapide a produselor prin combinarea ECT-urilor avute la dispozitie;

. facilitarea conceptiei rapide a proceselor tehnologice prin combinarea secventelor tehnologice aferente

ECT-urilor avute la dispozitie (si desene tehnologice);

. asigurarea accesului la informatiile dezvoltate in fazele CAD, CAPP, CAM (baza de date comune).

TEHNOLOGIA PROCESOARELOR GRAFICE CU ECT PRIN

PRISMA INTEGRARII CAD/CAM

. Stabilirea domeniului de aplicatii (stabilirea ariei de geometrii avute in vedere-familii de piese).

. Stabilirea modului de constructie a unei piese (faza de conceptie) prin module elementare 2D sau 3D.

. Stabilirea tipurilor de module geometrice ce ulterior se vor constitui in ECT.

. Proiectarea ECT si a modului de inserare a acestora in modelul aflat in constructie.

. Stabilirea secventelor tehnologice necesare fabricari/ prelucrarii ECT-urilor.

11. Tehnologii de finisare prin deformarea plastica a stratului superficial

Tehnologii de finisare prin deformarea plastica a stratului superficial

13.1 Introducere

O varietate de procedee sunt disponibile pentru imbunatatirea rezistentei la oboseala. Aceste procedee sunt partial termice si partial mecanice (Fig.13.1). Prelucrarea de finisare prin deformare plastica la rece este in mod special potrivita pentru tratamentul suprafetelor de revolutie cum ar fi piese strunjite, gaurite etc. De asemenea, sculele de roluit sunt disponibile si pentru piese de forme neregulate. In trecut, roluirea adanca a fost in principal aplicata pe masini speciale. Acum, procedeul este folosit si in productia de masa pe masini universale.

Fig.13.1 Tratamente de suprafata pentru imbunataitrea rezistentei la oboseala.

Rularea la rece este procesul cel mai portivit pentru a imbunatati rezistenta la oboseala a pieselor solicitate dinamic. Se elimina sau se reduce efortul de oboseala a materialului, in special pe crestaturi cum ar fi filete si umeri care poate duce la fisuri.

    Rularea la rece plasticizeaza stratul superficial al materialului si formeaza microstructuri la suprafata piesei. Una sau mai multe role sunt presate pe suprafata piesei de prelucrat. In general, suprafata este prelucrata anterior rularii printr-un proces de aschiere adecvat (strunjire, gaurire, alezare, etc.). Forta de rulare genereaza eforturi compresive hertziene inalte la contactul cu suprafata piesei. Dupa procesul de rulare, eforturi compresive reziduale raman pe suprafata pesei.

Forta de rulare se bazeaza pe 3 efecte fizice:
- Implementarea eforturilor reziduale compresive;
- Cresterea rezistentei materialului piesei in stratul superficial;
- Netezirea suprafetei ce duce la eliminarea microneregularitatilor;

In plus, rularea la rece asigura urmatoarele avantaje semnificative in comparatie cu alte procedee:
- Efectul roluirii pe o adancime mai mare a stratului superficial;
- Eficienta ridicata prin aplicarea procedeului de rulare in aceeasi prindere cu procedeul anterior rularii;
- Usor de reprodus.

Efortul de compresiune se regaseste la o adancime de aprox. 800 m.

13.2 Comparatie cu alte procedee

Rularea la rece versus sablarea cu alice metalice : In functie de diametrul rolelor sau bilelor, efortul de compresiune patrunde mai adanc si efortul rezidual ramane intr-un strat mai mare in cazul rularii.

Mai mult, fortele necesare sunt generate intr-un mod foarte diferit. Granulele de otel sau sticla lovesc suprafata piesei in timpul procesului de sablare (Fig.13.2). Cantitatea de energie si, prin urmare, forta disponibila pentru a forma duritatea piesei depind de masa, viteza si directia unghiulara a loviturii.

In mod contrar, controlul fortei de rulare este usor de realizat la metoda prin rulare. In functie de sistemul sculei de rulat, forta de rulat este generata hidraulic, mecanic sau cu arcuri. Procedeul se efectueaza pe masini unelte standard, unde este posibil sa se efectueze rularea in aceeasi prindere cu operatia anterioara.

13.3 Miscari

13.3.1 Procesul de rulare

Una sau trei role profilate sunt directionate exact pe raza de racordare. Ele sunt pozitionate in diagonala, in conformitate cu Fig.13.3, astfel incat forta de rulare F este orientata pentru zona in care cel mai mare efort la oboseala al materialului este de asteptat. Aceasta in mod normal, este zona cea mai mare concentrare de tensiune in sarcina de lucru. Rola poate oscila, astfel incat inclinarea ei sa fia automat reglata pentru a fi perpendiculara pe intreaga portiune a razei de racordare.

a)	F   n   b)
Fig.13.3 a) Rularea razei de racordare; b) Forta de rulare in functie de numarul de rotatii ale piesei.

  Precizia de executie a razei de racordare este realizata simultan cu distributia eforturilor reziduale de compresiune, fiind importanta pentru fiabilitatea piesei in exploatare. Procesul are loc in aprox. 10 rotatii ale piesei. In fig.13.3 b este redata variatia fortei de rulare in functie de numarul de rotaii ale piesei, unde se poate observa ca cresterea fortei este lenta pe parcursul a 3 rotatii, apoi in timpul a 4 rotatii se mentine constanta, iar in timpul ultimelor 3 rotatii scade la zero. In acest mod sunt evitate solicitarile in salturi si aparitia crestaturilor sau fisurilor.

Procedeul se poate aplica si pentru prelucrarea suprafetelor cilindrice unde pe langa miscarea de rotatie a rolei se aplica si o miscare de avans longitudinal (Fig.13.4). Rola (sau rolele) pot fi actionate mecanic sau hidraulic (preferabil).

a)	F   timp b)
Fig.13.4 Roluirea longitudinala.

Rularea la rece a fost utilizata in special la piese de revolutie, aproape exclusiv. Folosind o scula "ballpoint" actionata hidraulic se pot rula si suprafete curbe , de diferite forme si dimensiuni (Fig.13.5).

	Miscare in diferite directii.

13.3.2 Deformarea materialului

Rularea se bazeaza pe microformarea stratului superficial al piesei. O deformatie locala a piesei este imperativa. Fig.13.6 arata acest proces in cazul rularii unei raze de racordare. In prima faza a avansului radial, rola oscileaza pentru a se pozitiona perpendicular pe suprafata piesei. Profilul razei rolei este mai mic decat raza de racordare a piesei. Forta de rulare se concentreaza in zona cea mai critica a razei de racordare. Materialul din fata rolei se deplaseaza in faza de crestere a fortei de apasare cat si in faza de lucru efectiv. Deplasarea volumului de material formeaza o umflatura, o bombare in ambele fete ale rolei. Mai departe eforturile reziduale de compresiune produc o elongatie a piesei care este neglijabila in multe cazuri.

Bombare

Deplasarea de material

Bombare

Forta de avans radial

Fig.13.6 Deformarea locala a materialului la rularea razelor de racordare.

Rularea cu avans longitudinal are loc similar. (Fig.13.7). Materialul din stratul superficial curge predominant in cruce in directia de deplasare a rolei. De asemenea se formeaza bombari ale materialului in timpul rularii. Datorita cresterii lente a fortei de rulare la inceputul prelucrarii, bombarea materialului se aplatizeaza in mare masura si astfel nu are nici o influenta asupra preciziei de prelucrare. Avansul sculei este ales mai mic decat latimea traiectoriei rolei ceea ce duce la o foarte buna acoperire a suprafetei piesei.

Latimea traiectoriei rolei

Deplasarea materialului piesei

Bombare

Avansul <latimea urmei rolei

Acoperirea suprafetei >100%

Fig.13.7 Deformatia locala la rularea cu avans longitudinal.

Selectia metodei potrivite depinde de marimea si forma conturului piesei. Pentru raze de racordare mai mici de 2,5 mm, se utilizeaza metoda cu avans radial, iar pentru raze cuprinse intre 2,5 si 5 mm se pot utiliza ambele metode de rulare. Pentru raze mai mari de 5 mm se alege metoda cu avans longitudinal.

Avantajele utilizarii sculei "ballpoint" sunt: siguranta a procesului prin controlul continuu al fortei de rulare, tranzitie usoara a fortei de rulare la cresterea si descresterea presiunii, aplicarea locala a fortei de rulare in puncte critice, patrundere adanca a eforturilor de compresiune, acoperire mai mare de 100% a suprafetei de prelucrat, larg camp de aplicatii.

12. Tehnologii flexibile de fabricatie prin deformare plastica la rece