Appunti ed esercizi di Studio del prodotto e del processo

RSS:

Allocazione semplificata: L’approccio considerando i cos produ vi e di qualità (che però noi non abbiamo

fa o) è molto complesso e me-consuming; perciò, si u lizzando soluzioni più rapide anche se meno

performan :

• Scalatura proporzionale: Si diminuisce (o raramente aumento) le tolleranze delle varie feature che

non sono bloccate in proporzione (componen standard non si toccano). Si imposta la seguente

equazione in P

o WC:

o RSS:

Da queste equazioni si ricava P fa ore di proporzionalità con cui mol plico le tolleranze variabili. Questo

metodo però non ene conto dei cos .

 Scalatura con fa ori di peso: I fa ori di peso devono essere assegna in base alla difficoltà di

realizzazione di una certa tolleranza. Più è basso il fa ore più sarà facile o enere tolleranze stre e

in quel caso.

o WC:

o RSS:

Il peso W è normalizzato per ciascuna lavorazione.

i

Caso 3D proporzionale: Nel caso di tolleranze 2D o 3D il problema precedente si complica solo nella fase di

calcolo della catena di tolleranza, la fase di o mizzazione invece rimane immutata. Si devono considerare le

sensi vità delle singole tolleranze sulla tolleranza finale.

Si usa il metodo vector loop che consente di creare la catena di tolleranza partendo dal disegno, costruendo

i ve ori che passano per le quote significa ve del prodo o e per i pun di conta o.

Indicare quale di queste affermazioni è vera e perché:

• Le tolleranze vengono assegnate per garan re la funzionalità del prodo o? Vero, si parte dalla tolleranza

funzionale per definire quelle del componente (Sintesi o analisi). 100

• Le tolleranze vengono assegnate sulla base di linee guida aziendali? Vero, si può fare anche riferimento

ai manuali.

• Le tolleranze vengono assegnate sulla base dei cos di produzione? Vero ma lo fanno in pochi, tu alpiù

si usa un approccio di analisi per l’80/85%, e il restante un approccio di sintesi quando si producono grandi

numeri.

• Le tolleranze vengono assegnate sulla base della sensibilità del proge sta? Vero, sopra u o in aziende

poco stru urate.

CAPITOLO 5: Scelta dei materiali

1) Cosa si intende per grandezza specifica del materiale? Quali sono i materiali con rigidezza

specifica più elevata?

Semilavora a caldo: Rugosità e tolleranze maggiori. I lamina a caldo sono una delle categorie di materiali

più u lizzate, in quanto facili da lavorare e di conseguenza grande scelta di forme, più che altro per impieghi

stru urali. Usa per stru ure in cui non interessa risparmiare materiale, perciò si può a ngere dai forma

standard sul mercato. Si usano acciai a basso tenero di carbonio (mai oltre il 50/55%).

Le accuratezze di questo po di lamina sono scaden , infa è necessari o considerare del sovrametallo

per poi lavorarli (per eliminare scorie ed inclusioni).

Semilavora a freddo: I principali vantaggi sono lega alla maggior accuratezza e finitura superficiale,

migliori cara eris che meccaniche, più facile lavorabilità e deformabilità ma sono più costosi dei lamina a

caldo. Le lavorazioni principali a freddo sono la trafilatura e la

laminazione (solitamente si fa un’estrusione e poi una

trafilatura per o enere migliori cara eris che e finitura). La

maggiore lavorabilità è data dall’aumento di durezza indo o

dalla trafilatura.Alcune indicazioni devono essere seguite per

una buona manifa ura del materiale:

1. Usare le sezioni più semplici possibili evitando cave e den

(che costano molto).

2. Usare forme standard.

3. Evitare angoli acu , al minimo u lizzare un raggio di 0,08 mm. 4. Cave profonde più di 1,5 volte la

larghezza sono fa bili solo con raggi di raccordo molto ampi. 5.

Evitare cambi bruschi di sezione.

6. Scegliere il materiale a più facile formatura per garan re

migliore precisione e durata trafile.

7. Più economici i tubi salda che quelli seamless (ossia i tubi

senza saldatura che sono in grado di sopportare pressioni più

elevate).

Indicare quale di queste affermazioni è vera e perché:

• Le cara eris che specifiche di un materiale sono usate per scegliere il materiale più economico se le

grandezze sono rapportate al costo? Vero.

• Le cara eris che specifiche di un materiale sono usate per scegliere il materiale più performante in

termini di cara eris che meccaniche? Falso, perché se voglio un materiale più performante non uso le

grandezze specifiche ma quelle assolute (ovvero non rapportate né al peso né al costo).

• Le cara eris che specifiche di un materiale sono usate per scegliere il materiale più efficiente sulla base

della grandezza di normalizzazione scelta a parità di prestazione? Vero, perché le cara eris che specifiche

ci perme ono di capire come varia una grandezza in base ad un’altra (costo, peso, densità).

CAPITOLO 6: O mizzazioni lavorazioni meccaniche

Estrusione: Processo che u lizza un semilavorato, solitamente una barra, che viene scaldato a T vicina a 2/3

della temperatura di fusione, e si fa passare a raverso una matrice, dandogli la forma desiderata. Le

dimensioni massime delle sezioni estrudibili dipendono dalla pressa, dal materiale e dalla complessità della

sezione. I materiali migliori per le estrusione sono l’alluminio, rame e i suoi deriva per forme semplici,

acciaio per forme semplici.

CCD: circumscriving circle diameter, è il diametro del cerchio in grado di circoscrivere la sezione, più il CCD è

bassa più devo fare profili semplici e piccoli. Si no che per l’alluminio il CCD va da 6mm fino a 1m, mentre

per l’acciaio non si superano mai i 150mm.

Quali sono le regole per rendere più efficiente il processo di estrusione? Si cerca di estrudere profili

bilancia , in modo da non avere perdite di carico e quindi inflessioni all’uscita dello stampo, e si cerca di

massimizzare il CCD: questo vale in par colar modo per i materiali come l’acciaio che hanno un CCD basso,

mentre per quelli con CCD molto alto (esempio Titanio) per cui non è necessario massimizzarlo. Bisogna

evitare, invece, di estrudere profili molto lunghi che potrebbero causare deformazioni, ma anche profili con

basso spessore che risultano più difficili da estrudere.

L’estrusione e un processo conveniente per lo medio-piccoli, mentre per lo più eleva risulta più

conveniente la laminazione (comunque sul mercato esistono mol estrusi) e se si vogliono finiture migliori

si punta sulla trafilatura.

Per estrudere in modo efficace devo evitare spigoli vivi, ma usare raccordi anche abbastanza ampi (da 1 a

3mm a seconda del materiale), poiché usurano l’utensile, aumentano la probabilità di ro ura dell’utensile,

peggiorano la finitura superficiale (dovuta a maggior deformazioni) e minori resistenze (dovute alle tensioni

interne).

Vantaggi:

• Basso costo utensile (rispe o alla laminazione).

• Finitura superficiale buona (per tolleranze migliori si sceglie la trafilatura).

• Numero rido o di operazioni.

• Possibilità di avere bassi lo .

• Presenza sul mercato di sezioni commerciali.

• No spreco di materia prima.

Laminazione (profilatura): Operazione progressiva che u lizza rulli di forma (calibri). Il numero di passaggi è

molto elevato, perciò si hanno tante coppie di rulli, i quali sono personalizza : segue che si hanno cos fissi

molto al , e questo rende la laminazione ada a alla grande produzione.

Unici vincoli che si hanno sono sulla piegatura ad angoli molto acu , che possono essere o enu solo con

adeguate soluzioni (cave). I raggi di raccordo devono essere almeno pari allo spessore.

Poiché si lavora con geometrie molto lunghe si può incorrere in inflessione, evitabile con geometrie

opportune (nonostante sarà necessario un nuovo calibro, ma che non aumenta di molto i cos ).

Quali sono le linee guida per l’o mizzazione in o ca DFM di un processo di stampaggio lamiere?

E’ una lavorazione eseguita con l’u lizzo di presse che hanno la cara eris ca di eseguire operazione

piu osto rapide e semplici, che fanno si che il macchinario abbia cos contenu proprio a causa di questa

bassa complessità costru va e di funzionamento.

Questo fa si che nello stampaggio di lamiere il costo maggiore ricada proprio nell’acquisto del materiale e

quindi sarà proprio su qui che andremo ad o mizzare il processo a livello di cos in o ca DFM. I cos fissi

sono medi, dobbiamo dis nguere media produzione dalla proto pazione, l’idea comunque rimane quella di

sprecare meno materiale possibile, e passare quindi dall’u lizzo della lamiera: la lamiera di per se non costa

pochissimo in quanto (rappresenta un costo molto rilevante nel processo), è già un materiale finito con

buone qualità costru ve e finiture (non ci possono essere pun deboli che invece magari possiamo

acce are in materiali più massivi come un massello). Si deve trovare delle soluzione dove il nes ng

(percentuale u lizzo lamiera) è più alto possibile, come si vede nei disegni so o:

Infine in seguito allo stampaggio con la pressa si può passare ad avere una forma tridimensionale a raverso

di boxing (in sostanza di piegatura) -> ad esempio case dei computer.

Oltre ad o enere una forma tridimensionale a raverso la piegatura della lamiera, si conformano le lamiere

stesse con degli irrigidimen che vanno appunto a migliorare la rigidezza del componente.

Quali sono le linee guida per l’o mizzazione in o ca DFM di un processo di sinterizzazione?

Aiutarsi nella spiegazione con semplici schemi.

Il processo di sinterizzazione consiste nel prendere polveri di metallo, le vado a schiacciare insieme, gli do

una forma de a “al verde” (quindi una forma che è coerente e che non si rompe e quanto altro), e faccio

fondere pellicolarmente i grani di metallo che poi si saldano insieme.

Per ora abbiamo de o che è bene evitare spigoli vivi nelle scorse lavorazioni, mentre nella sinterizzazione è

bene il contrario (l’unica lavorazione con questa cara eris ca), ossia evitare raggi di raccordo in quanto

ques comporterebbero delle superfici meno resisten : la superficie di pressione con un elevato raggio di

raccordo, sarebbe troppo inclinata e quando lo stampo si chiude fa scorrere verso il basso i grani piu osto

che compa arli, avendo così zone con bassa densità e porosità.

Gli ogge realizza per sinterizzazione hanno superfici molto

ne e, compa are la polvere piano su piano è perfe o,

l’importante è che l’ogge o sia compa ato me endo l’asse del

raggio di raccordo ortogonale all’asse di compressione; inoltre

gli angoli di sformo sono sempre o mi di avere.

Essendo il materia