Appunti di Tecnologia Meccanica

Processi Produttivi

Per processi produttivi si intende l'insieme delle fasi di produzione, composto in genere da n stadi, in cui il prodotto forma un prodotto finito a partire da un semilavorato o prodotto grezzo.

Layout Produttivi

I processi produttivi si possono classificare in generale sulla base di:

• Differenziazione e numerosità dei prodotti
• Standardizzazione dei prodotti e loro dimensioni di flussi, numero e modalità in cui si manifesta la domanda

Project Shop

Project Shop è un termine usato per quei layout produttivi che:

• Producono basse quantità di prodotti specializzati e in genere complessi
• Richiedono forza lavoro altamente qualificata
• Il prodotto viene lavorato e realizzato direttamente per intero, sono i macchinari e la forza lavoro a spostarsi

Flow Line/Transfer Line

In questo tipo di layout produttivo sono più macchine disposte in serie e caratterizzato da un flusso di materiali unidirezionale. I quadri sono definiti da una serie e sequenza uguali di lavorazioni, e passano da una stazione all'altra tramite una sequenza standard e predeterminata.

Permette commesse ripetitive di notevole volume ma è rigida in cui un problema nel flusso può arrestare la produzione.

JOB SHOP

In questo tipo di layout vi sono più macchine divise in reparti per omogeneità di caratteristiche che vengono visitate da materiali differenti. Ogni macchina è caratterizzata da un flusso in ingresso e in uscita.

PRO:

Elevata flessibilità in questo modo è possibile un'ampia sostituzione dei macchinari.

CONTRO:

La schedulazione della produzione stessa presenta difficoltà dovendo considerare materiali differenti che interessano le stesse macchine.

CELLULAR SYSTEM

In questo layout le macchine sono disposte per omogeneità di prodotti lavorati e non esistono flussi tra una cella e l'altra.

Il flusso dei materiali è elevato.

VOLUME PRODUTTIVO

Per volume produttivo s'intende la massima quantità di prodotti che uno stabilimento può produrre in un dato periodo e sotto certe condizioni.

Si possono distinguere in volumi produttivi bassi, medi o alti.

• Bassi < 100
• Medi 100 - 10.000
• Alti > 10.000

Misura

La misura è un processo in cui una certa quantità è comparata con una quantità nota standard usando un opportuno sistema di unità di misura.

Tale processo fornisce un valore numerico della quantità in esame entro certi limiti di accuratezza e precisione.

• Accuratezza

  Per accuratezza di una misura si intende il grado di corrispondenza tra il valore misurato e il valore reale. Un processo misura è tanto più accurato quanto più è esente da errori sistematici (vicinanza al valore atteso).

• Precisione

  Per precisione di una misura si intende il grado di ripetibilità della misura, ossia il grado (livello) di dispersione dei valori ottenuti in misurazioni successive o mediante le stesse condizioni. Un processo di misura è tanto più accurato quanto più è esente da errori casuali.

(Immagini non trascrivibili)

Elasticità Lineare

Tensore degli Sforzi

Il tensore degli sforzi [σ] è un tensore simmetrico del secondo ordine. Dato un corpo continuo ed una terna ortonormale, il tensore degli sforzi in un punto del corpo ha rappresentazione:

[σ] =

[σ = ^{σ₁₁ σ₁₂ σ₁₃}]

[σ = ^{σ₂₁ σ₂₂ σ₂₃}]

[σ = ^{σ₃₁ σ₃₂ σ₃₃}]

• I termini sulla diagonale sono detti sforzi normali (di trazione se positivi, di compressione altrimenti), i termini fuori dalla diagonale sono detti sforzi tangenziali o sforzi al taglio.

Dato un versore n il vettore T = σ n rappresenta la forza che si scambiano le due parti in cui il corpo viene idealmente diviso dal piano ortogonale a n; T si scambia in una componente normale _{Tn = T ⋅ n} ed una tangenziale _{Tt = T - Tn}.

Tensioni Principali

Essendo [σ] un tensore simmetrico, esiste una base ortonormale in cui ha rappresentazione diagonale:

[σ] =

[σ = ^{σ_I 0 0}]

[σ = ^{0 σ_II 0}]

[σ = ^{0 0 σ_III}]

• σ_I, σ_II, e σ_III sono detti sforzi principali.
• In questa base quindi non si vedono sforzi di taglio. I rispettivi versori e_I, e_II, e e_III sono detti direzioni principali.

• Uno stato di sforzo è detto:
• i) Triassiale quando σ_I, σ_II, σ_III sono tutti diversi da zero.
• ii) Piano quando uno solo tra σ_I, σ_II, σ_III è uguale a zero.
• iii) Monassiale quando due tra σ_I, σ_II, σ_III sono uguali a zero.

• Scomposizione Sferica e Deviatorica
• Il tensore degli sforzi può essere scomposto in maniera additiva come:
• [σ] = _{1/3 trσ I + [σ]} + _{1/3 v e g I}
• Componente Sferica o Idrostatica
• Componente Deviatorica

Il termine _{1/3 trσ} è detto tensione idrostatica equivalente.

Laminazione

Il processo di laminazione è un processo usato per ridurre lo spessore di una lamina o di un albero, avviene mediante due cilindri che ruotano su se stessi e imprimono al materiale la forma desiderata.

• AB ≈ √RΔh è l'arco di contatto
• Dalla conservazione dei volumi e delle portate si ha:

A₀ = A₁

A = l_arco traversale

mentre l'area di contatto è data:

A = L_p L_y / A = H_y L_y

Il punto P₀ compreso tra A e B è detto punto neutro, ossia il punto in cui la velocità dei rulli e quella del pezzo coincidono!

Distribuzione Delle Pressioni

Supponiamo che il coefficiente di deformazione plastica del cilindro sia trascurabile, allora si ottiene la seguente distribuzione di pressioni sull'arco di contatto:

• La pressione massima aumenta con l’aumentare del coefficiente di attrito
• Il massimo della pressione si ha nel punto neutro, e si sposta verso la zona di uscita al diminuire del coefficiente di attrito
• La forza agente sui rulli sarà F = p_m A_f, essendo p_m la pressione media e si può pensarsi applicata nel punto medio di L_p

Condizioni All’imbocco

Per condizioni di imbocco si intendono le condizioni per cui il pezzo può entrare nel laminatoio ed essere trascinato, si dimostra che si ha se:

Δh_max = μ²R

Difetti Di Laminazione

I principali difetti di laminazione derivano dalla non perfetta cilindricità dei rulli, i sono:

1. I ondulazioni
2. Crickio a bordi
3. Crickio a cameriera nel centro
4. Alligatoring
5. Stress residuali

SPINNING:

Lo spinning è un processo di formatura di lamiere che consiste nel premere assial-simetricamente una lamiera contro le pareti di uno stampo rotante per ottenere un oggetto.

• PRO: Geometrie complesse, no presse, attrezzi e utensili economici.
• CONTRO: Tolleranze e rugosità alte, solo pezzi assial-simmetrici.

SPINNING vs Imbutitura

• Per alti volumi è più idonea l'imbutitura che è economica.
• Bassi volumi di produzione, lo spinning è più economico.

TRANCIATURA:

La tranciatura è un processo di taglio che permette di ottenere fori su una lamiera tramite l'utilizzo di un punzone e una matrice.

Importanza del Gioco:

• Il gioco G tra il diametro del punzone o quello della matrice è molto importante.
• Se il gioco è grande saranno notevoli distorsioni e fenomeni di imbutitura.
• Se il gioco è piccolo le crescole di taglio si muoveranno su traiettorie divergenti dando luogo a tranciature irregolari.

Tranciatura Fine:

In questo processo usato per la meccanica di precisione, è prevista l'azione di un contro punzone in posizione opposta al punzone, inoltre il gioco è estremamente ridotto.

• Il bordo tranciato si oppone allo scorrimento della lamiera dentro la matrice.
• La tranciatura fine è molto più precisa di quella tradizionale ma più costosa e prevede volumi più bassi.