Appunti completi lezioni di Tecnologia meccanica - Parte 1

POLITECNICO DI MILANO

Autore

Andrea Viale

Ingegneria Meccanica

Corso di Laurea: 2025/2026

Anno Accademico:

II

Semestre: Tecnologia Meccanica

Insegnamento: 062376

Codice Insegnamento:

10

Numero di CFU:

Previtali Barbara, Simonelli Marco

Professori: Tecnologia Meccanica – M. P. Groover

Libro di testo (di riferimento):

Descrizione:

Il seguente file è interamente basato sulle lezioni frontali del corso ed integrato tramite il libro di

testo di riferimento, indicato dal professore. Sono inoltre presenti alcuni approfondimenti

riguardanti gli argomenti più complessi e delicati, all’interno degli stessi paragrafi, oppure a parte.

Cosa include il seguente file:

Lezioni teoriche sulle tecnologie e sui sistemi di lavorazione industriale

DALLA 1 ALLA 15

Documento redatto a scopo di studio personale. È severamente vietata la riproduzione, la condivisione e la rivendita non

autorizzata a terzi. Questo materiale non sostituisce lo studio sui testi ufficiali o la frequenza alle lezioni.

Programma del corso:

Introduzione:

1. La produzione meccanica e le tecnologie meccaniche: processi primari e

secondari. Geometrie ottenibili e tolleranze naturali dei processi.

Fonderia:

2. Solidificazione e raffreddamento dei getÝ e problemi connessi (ritiro, solubilità

gas, strutture di solidificazione, ecc.). La fonderia in terra e varianti con forma a perdere.

Pressofusione e iniettofusione. Microfusione. Altri processi di fonderia. Per ogni tecnica di

fonderia: difetÝ tipici dei getÝ fusi e loro cause, limiti dei vari processi (geometrici,

tolleranze, ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.

Deformazione plastica:

3. ConcetÝ base della plasticità. Modellazione energetica elementare.

Principali lavorazioni per deformazione plastica: fucinatura, stampaggio e ricalcatura,

laminazione, estrusione diretta e inversa, trafilatura dei fili e dei tubi, lavorazioni della

lamiera: tranciatura, piegatura, imbutitura, stampaggio. Cenni di laminazione dei tubi. Per

ogni lavorazione: modellazione, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze, ecc.), ambiti

applicativi e settori industriali.

Asportazione di truciolo:

4. Taglio ortogonale e formazione del truciolo. Materiali per utensili.

Elementi di base dell’usura utensile. Legge di Taylor. Principali operazioni di asportazione di

truciolo: tornitura, fresatura, foratura, retÝfica. Lavorazioni minori (piallatura, stozzatura,

brocciatura, ecc.). Modelli di finitura superficiale. Metodo della pressione specifica per

determinare le forze in gioco. OtÝmizzazione dei parametri di processo. Per ogni

lavorazione: cenni di macchine e attrezzature, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze,

ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.

Assemblaggio:

5. assemblaggio in generale e focus su saldatura

versione “MARKED”

La parte relativa alle lezioni è in ovvero la versione evidenziata e commentata,

ideale per un ripasso veloce in quanto consente di identificare immediatamente, a livello visivo, gli

elementi più importanti (formule, definizioni, concetÝ, …); oppure per studiare avendo già in mente

quali sono le cose più importanti da sapere ed a cui fare maggiore attenzione

Versione del file: 1.3

In caso di eventuali modifiche (correzione di errori o altre) la versione del file cambia

Nota dell’autore:

Grazie per il tuo acquisto!

“

Grazie di cuore per l'acquisto e per la fiducia che mi hai dimostrato! Ho dedicato molto tempo e

cura alla stesura di questo documento; spero vivamente che queste dispense ti siano utili per

alleggerire lo studio, comprendere al meglio la materia e per superare l'esame con successo.

Se ti sei trovato bene e reputi questo materiale di qualità, ti chiedo un piccolo favore: parlane con i

tuoi amici qualora dovessero aver bisogno di appunti chiari e afÏdabili su cui prepararsi. Il

passaparola è il supporto più prezioso che tu possa darmi: il ricavato di queste vendite, infatÝ, è ciò

che mi permette di continuare questa atÝvità, dedicando tempo e risorse alla stesura, alla

revisione e alla pubblicazione di nuove dispense per i prossimi corsi.

Un grande in bocca al lupo per il tuo esame e per il proseguimento dei tuoi studi! ”

Andrea

Altre mie pubblicazioni:

- Dispense di Costruzione di Macchine (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Fisica Tecnica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Principi di Ingegneria Elettrica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Statistica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Meccanica Applicata alle Macchine (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Meccanica dei Fluidi (lezioni, esercitazioni e riassunti)

Elenco aggiornato a Luglio 2026 "Non c’è vento favorevole per il marinaio che non sa dove andare."

Lucio Anneo Seneca

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 1

Lezione 1

TECNOLOGIA MECCANICA

La tecnologia meccanica si occupa di lavorare del materiale iniziale (o un prodotto semifinito

iniziale) per renderlo, attraverso un processo di produzione, un pezzo processato finale.

Per far ciò impiega macchinari, utensili, energia e lavoro; producendo anche scarti e rifiuti.

Tecnologia meccanica

Le tecnologie di lavorazione meccanica costituiscono l’insieme dei processi e dei metodi

atti a modificare la geometria, le proprietà e l’aspetto di un materiale in ingresso per

realizzare un prodotto o parti di esso

Dalle slide:

Materia entrante

Grezzo:

• materia prime nella forma più elementare

Semilavorato:

• prodotto delle trasformazioni precedenti, in una sequenza di processi

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 1

Materia uscente

Scarto:

• sono gli oggetti che non soddisfano le specifiche richieste; sono la conseguenza di

un processo di produzione non perfetto (pezzi sbagliati) ed è possibile ridurli

Sfrido: materiale che non appartiene al pezzo finito che si è dovuto rimuovere per poter

• effettuare la lavorazione; non è eliminabile

Lavorazioni / Trasformazioni

Il processo di produzione modifica la geometria, le proprietà e l’aspetto del materiale iniziale

Esso inoltre aggiunge valore al pezzo lavorato, aumentandone il valore effettivo ma anche

potenzialmente il valore percepito

Il processo cui sottoporre un determinato pezzo viene determinato secondo vari criteri. Solita-

mente la scelta del materiale influenza la scelta del processo, ma vale anche viceversa

Energia

L’utensile trasferisce l’energia dall’esterno al materiale/semilavorato da processare

L’energia può essere in varie forme: meccanica, termica, elettrica, chimica

Processi di manifattura Processes)

Processi di manifattura continui (Continuous

Sono i processi in cui non è possibile distinguere chiaramente le singole unità dei prodotti ma

lunghezza o altre grandezze

si rende necessario quantificarle tramite misure di massa, volume,

Essi portano alla produzione di semilavorati, che necessitano di ulteriori lavorazioni; inoltre

tali prodotti non possono essere scomposti a ritroso poiché i componenti originari non sono

per processo)

più distinguibili (produzione Manufacturing)

Processi di manifattura discreti (Discrete

Sono i processi in cui è possibile distinguere le singole unità dei prodotti

Il prodotto finale risulta composto da un numero finito di componenti discrete (produzione

per parti)

La produzione per parti è composta dalle fasi di:

1. Fabbricazione

2. Assemblaggio

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 1

Volume di produzione

E’ la quantità di pezzi che si è in grado di produrre, economicamente, dato un certo processo

I volume di produzione annuali possono essere classificati in tre gruppi:

Produzione in serie limitata:

• da 1 a 100 circa

Produzione media:

• da 100 a 10 mila circa

Produzione di grande serie

• (o di massa): da 10 mila a milioni circa

Varietà di prodotto

Si riferisce al numero di prodotti diversi (varianti) che sono realizzati in una fabbrica

Solitamente è inversamente proporzionale al volume di produzione:

• Molto volume = Poca varietà

• Grande varietà = Poco volume

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

Lezione 2

Processi di produzione

La scelta di un processo di produzione si basa su due criteri principali

Fattibilità tecnica:

1. il processo mi permette di ottenere il pezzo desiderato?

(tolleranze, rugosità,

Il processo selezionato deve garantire le specifiche tecniche del prodotto

proprietà del materiale), i volumi di produzione richiesti ed il rispetto delle normative (am­

biente, sicurezza, …)

Fattibilità economica:

2. il processo è economicamente vantaggioso?

essere quello di aggiungere un certo valore (reale o

Il senso del processo di produzione deve (profitto)

percepito) al grezzo/semilavorato al fine di ricavare dell’utile

In prima approssimazione

utile = valore della produzione − costi della produzione

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

Classificazione dei processi

In base alla variazione della massa dell’oggetto dall’inizio alla fine del processo, essi si possono

distinguere in:

Processi per asportazione di truciolo

•

Sono i processi in cui viene tolto del materiale dal grezzo/semilavorato iniziale per ottenere la

geometria richiesta; per tale ragione la massa del pezzo diminuisce durante il processo

− < 0

Δ = 2 1

Processi per deformazione plastica o fonderia

•

Sono i processi che non modificano la massa del pezzo durante la lavorazione in quanto

sfruttano trasformazioni di fase o deformazioni − = 0

Δ = 2 1

Processi di assemblaggio

•

Processi che prevedono l’unione, reversibile o irreversibile, di vari componenti in un pezzo

finale; pertanto tale processo aumenta la massa del pezzo

Δ = − > 0

2 1

Processi e Trasformazioni

E’ possibile intendere un processo produttivo come una trasformazione che modifica una certa

. −

proprietà della parte nel tempo Tracciando tale andamento in un diagramma è

di trasformazione”,

possibile ricavare la cosiddetta “traiettoria che va dallo stato iniziale

allo stato finale

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

Se la trasformazione è ideale allora gli stati iniziale e finale sono definiti in modo deterministico

Nella realtà tuttavia nessuna trasformazione è ideale in quanto sono influenzate da fenomeni

(esterni o interni) non controllabili che modificano il risultato finale

Perturbazioni e tolleranze

I fenomeni di perturbazione del processo di lavorazione vengono detti “disturbi” ed essi sono

responsabili dell’introduzione di una certa variabilità nel processo

Infatti, eseguendo lo stesso processo più volte, il risultato sarà sempre più o meno differente.

L’intervallo di tutti i possibili risultati di un processo, a partire da un determinato punto di

naturale del processo”

partenza, viene detto “tolleranza (è dunque riferita al processo

stesso)

A causa di questa variabilità, il risultato del processo solitamente segue una distribuzione

gaussiana centrata sul valore nominale teorico

Per gli stessi motivi, anche il punto di partenza (materiale iniziale o semilavorato) avrà una

certa variabilità

Per queste ragioni la traiettoria di trasformazione sarà sempre diversa, anche per lo stesso

processo eseguito più volte

Come già detto, dato che nella realtà nulla è perfettamente deterministico, è importante definire

(dimensionale, geometrica, di rugosità, …), in fase di progettazione relativa

una certa tolleranza

ad proprietà del pezzo che si intende produrre. Così facendo è possibile accettare tutti i pezzi

ed invece scartare quelli che non le

che rispettano le tolleranze definite (dette “specifiche”),

rispettano (scarti)

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

Tale intervallo di “accettabilità”, o per meglio dire: l’intervallo delle possibili soluzioni legate

di tolleranza”

alla trasformazione, viene detto “intervallo

Scegliendo un processo molto “raffinato”, preciso ed accurato, è possibile stringere l’intervallo

di tolleranza naturale del processo, quindi riducendo le perdite dovute agli scarti; di contro

tuttavia comportando maggiori costi di produzione

Scegliendo invece un processo più “grossolano”, meno preciso ed accurato, l’intervallo di tolle­

ranza naturale del processo sarà più ampio, provoacndo maggiori perdite dovuti agli scarti (più

errori) ma riducendo i costi di produzione

Risulta dunque opportuno scegliere oculatamente il processo in modo tale che esso rappresenti

il giusto compromesso tra le perdite dovute agli scarti ed i costi di produzione, così che i pezzi

prodotti (non scartati) rispettino le proprietà meccaniche e tecniche del pezzo (specifiche),

senza l’eccessiva produzione di scarti; pur mantenendo la fattibilità economica del processo di

produzione ed i volumi di produzione richiesti

Tolleranza naturale di processo e del prodotto

La situazione ideale si presenta quando la tolleranza naturale del processo è contenuta

all’interno della tolleranza del prodotto

Nel caso in cui ciò non avvenga e che quindi la variabilità del risultato ottenibile sia superiore

alla variabilità imposta, si dovrà

Cambiare il progetto Modificare il processo Cambiare il processo

­le specifiche o altro­ ­migliorandolo­ ­sceglierne uno nuovo­

se non possibile se non dovesse bastare

Extra - Laminazione

Processo trasforma un lingotto di materiale in un sottile foglio. Può essere eseguita:

• A caldo: per sfruttare la maggiore deformabilità del materiale senza provocarne incrudimento

• A freddo: per provocare incrudimento e per controllare meglio il grado di laminazione (ossia

quanto sottile deve essere il foglio finale) in quanto più viene deformato e più difficile risulta

feedback negativo)

deformarlo ulteriormente (è una sorta di

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

Esercizio: descrizione del processo di produzione di una graffetta (vedi video)

Link: https://www.youtube.com/watch?v=OsDdmDFDYHA

INPUT

Materia:

• Filo di ferro (normale oppure rivestito da una copertura in plastica colorata) avvolto in bobine

• Scatole di cartoncino (o altro materiale) in cui inserire il prodotto finito

Energia: per far funzionare la macchina

• Elettrica (rotazionale e di deformazione) applicata dalla macchina al pezzo

• Meccanica

Informazioni: impostazioni della macchina (velocità di rotazione, forma della graffetta,

quantità di graffette per ogni scatola, …)

Risorse

• Macchina: composta da tre sistemi, uno per “srotolare” il filo di ferro da una bobina e per

raddrizzarlo, l’altro per creare la graffetta vera e propria (piegare il filo a tagliarlo) e l’ultimo

per l’impacchettamento automatico del prodotto finito

• Utensili: cilindri controrotanti per rendere del giusto spessore il filo di ferro, vari “martelli”

rotanti per piegare il filo ed un utensile di taglio per tagliare il filo quando ha raggiunto la

forma corretta, …

• Attrezzature: varie pulegge in cui il filo scorre per raddrizzarsi, tramoggia per far cadere tutte

le graffette nel loro contenitore, sistema per la chiusura degli imballaggi, …

• Manodopera: sistemazione della materia prima, le bobine di filo di ferro e degli imballaggi,

settaggio della macchina e logistica degli imballi di prodotto finito, manutenzione della

macchina, risoluzioni di eventuali problemi durante il processo

OUTPUT

Materia

• Prodotto finito: le graffette già imballate

• Bobine vuote (dove prima era avvolto il filo)

• Nessuna produzione scarti o sfridi

Energia: nessuna forma di energia recuperabile o persa

Informazioni

• Feedback sul processo: come le impostazioni della macchina possono essere ottimizzate per

ottenere un risultato migliore

• Inserite nell’oggetto: la corretta forma che il pezzo deve mantenere durante tutta la sua vita

utile (sia come lunghezza che come forma geometrica)

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 2

COLATA di fonde-

I processi di colata portano alla produzione di oggetti solidi, detti “getti” o “grezzi

ria”, a partire dalla fusione di un lingotto di metallo solido (materiale di partenza)

Tali processi si basano infatti sulla proprietà dei liquidi di assumere la forma del recipienti in

cui sono posti, e sulla possibilità di fondere i materiali metallici

Essi prevedono appunto la fusione del lingotto di metallo solido di partenza e la sua colata,

allo stato liquido, in una cavità della forma desiderata (negativa rispetto al pezzo finale), detta

“forma”

Ecco come vengono generalmente eseguiti tali processi:

1. Creazione della forma (se non la si ha già)

2. Fusione del lingotto di metallo

3. Colata del metallo fuso nella cavità della forma

4. Raffreddamento e solidificazione del metallo

5. Estrazione del pezzo solidificato dalla cavità

Vediamo più nel dettaglio il processo

Forma

La forma, che rappresenta l’involucro della cavità, può essere ottenuta in vari modi, in parti­

colare in base alla durata che essa deve avere, esistono infatti

Forme permanenti:

• generalmente in metallo, permettono di produrre molti pezzi [vedi

d