Tecnologia Meccanica - Corso completo

Domande 1^o parziale TEC-IMC:

1. Differenze tra Job Shop, Transfer Line e Cellular System (e Project Shop).

Project ShopJob ShopCellular systemFlow line and Transfer line

Project Shop: MAX flessibilità, MIN efficienzaÈ un tipo di schema produttivo volto alla produzione di pochi oggetti di alta qualità, molto specializzati. I prodotti sono generalmente complessi (aerei ...) e la manodopera è molto qualificata. Gli operai si muovono e lavorano attorno al prodotto.

Job Shop:I macchinari e le risorse sono raggruppati in base alle loro funzionalità ed aree di lavorazione. Tale approccio garantisce una manutenzione localizzata delle singole macchine. Si possono facilmente aggiungere o replicare macchinari.Problema: complessità della gestione dei materiali => perdita di efficienza dovuta alla movimentazione del prodotto.Macchine tendenzialmente multifunzione => bassa obsolescenzaCarico di lavoro fra 20 - 50% per le macchine => due punzoni non lavorano in continuità => macchine ferme = meno efficienza.

Cellular system

le macchine sono raggruppate in base alla famiglia di pezzi prodotti e si creano delle piccole linee dove si eseguono più operazioni -> si riduce la distanza percorsa dei materiali (flusso di materiale migliorato).

Alcune operazioni possono essere svolte pure fuori dal sistema -> più flessibile della transfer line, apparentemente meno efficiente.

È la soluzione migliore per realizzare molti pezzi con una certa variabilità dei pezzi (es. cellulari).

Flow/Transfer Line: MAX Efficienza, MIN Flessibilità

Tutte le operazioni (e quindi i relativi macchinari) sono disposti lungo una linea e 1 fa un'operazione alla volta. Non c'è modo di cambiare le operazioni (---).

Alta velocità di produzione & sistema poco resiliente ai guasti (se si blocca una parte si blocca tutto).

La manodopera è per lo più coinvolta nella manutenzione e partenza della linea. Si utilizza per prodotti complessi che richiedono vari processi e molteplici operazioni di assemblaggio.

Si sceglie un diverso layout di impianto industriale a seconda dell'oggetto, della lavorazione e della quantità.

• AZIENDA
  • MARKETING
  • PROGETTAZIONE
  • PRODUZIONE

4) Definire il Design for Manufacturing and Assembly (DFMA). Denominato il design for X.

La progettazione e la produzione sono strettamente collegate e non dovrebbero essere considerate come attività distinte. La produttività e competitività di un'azienda dipendono fortemente dalla capacità di integrare fra loro la progettazione del prodotto e le scelte decisionali relative a materiali, tecnologie di produzione, assemblaggio e assicurazione qualità.

In effetti l’espressione Design for X fa riferimento a vari tipi di approccio che si innescano in questa filosofia: ad esempio Design for Manufacturing/Assembly/Disassembly/Recycling/Sustainability/Ergonomics.

Il DFMA combina assieme il Design for Manufacture e il Design for Assembly. Il primo consiste nel porre particolare attenzione, in fase progettazione, agli aspetti di produzione del pezzo (ad esempio se un pezzo deve essere prodotto per fusione e bene evitare accumuli di materiale, dove durante i raffreddamenti si possono formare tensioni che indeboliscono il materiale). Il DFA invece consiste nel porre attenzione al montaggio delle molte componenti, valutandone la facilità ed i tempi e costi.

• Lo smusso facilita l’allineamento in fase di montaggio

Per non includere l'effetto dell'ondulazione della superficie nel calcolo della rugosità è necessario campionare la distanza sulla superficie e per il calcolo della deviazione dal valore nominale, per un valore minore della lunghezza d'onda della ondulazione.

La rugosità superficiale durante la lavorazione a macchina del pezzo è determinata da:

• Andamento geometrico della lavorazione

(disegno: Punta dello strumento irregolare)

• Caratteristiche del materiale lavorato
• Vibrazione e caratteristiche dello strumento di lavorazione

Le condizioni di lavorazione possono influire anche sulla forma del pezzo, es. in una lavorazione per asportazione di truciolo:

(disegni che illustrano la flessione del pezzo e la forma)

Da una prova di trazione si possono ricavare numerose grandezze (e questo, insieme alla sua relativa semplicità, la rende una delle prove più comuni), come:

• modulo elastico/di Young = pendenza del tratto elastico
• sforzo di snervamento = sforzo in corrispondenza del quale si ha l'inizio della deformazione plastica

σ-e: sforzo in corrispondenza del quale (una volta rimosso il carico) si ha un ritorno elastico dello 0.002 (0.2%).

σ_sup = sforzo in corrispondenza del quale si ha una barriera di diminuzione delle fessite.

σ_inf = sforzo oltre cui oscilla il valore dello sforzo durante lo snervamento.

sforzo di rottura σ_R

• duttilità = capacità di un materiale di deformarsi plasticamente prima di giungere a rottura = ε_r (in condizioni vere)
• resilienza = capacità del materiale di assorbire energia durante la deformazione elastica e poi di rilasciarla

In questo si può dire che l'incremento di temperatura determina una diminuzione del modulo elastico, di σ_s e σ_uts, e del coefficiente di incrudimento n. Determina invece un incremento di duttilità e tenacità.

Effetti della velocità di deformazione

In funzione della velocità di applicazione del carico e della geometria del componente deformato.

ε̇ = dε / dt = d ( ^{l − l_o} / _lo ) / dt = ¹ / _lo dL / dt → v = velocità di deformazione ingegneristica

ε̇ = dε / dt = d [ln (^l / _lo) ] / dt = ¹ / _l dL / dt → v = velocità di deformazione reale

Si osserva che all'aumentare della velocità di deformazione si ha un aumento della resistenza dei materiali, e che la sensitività alla velocità di deformazione aumenta con la temperatura.

Si può osservare che si può ottenere anche la stessa resistenza per T e ε̇ basse o T e ε̇ alte.

Se si riscalda un materiale per ammorbidire allora lo si deforma lentamente.

Cerchi di Mohr

Te tensore degli sforzi definisce completamente lo stato di stress di un punto all'interno del corpo

Il tensore è simmetrico

• σ_ij = τ_ji
• σ_ij = σ_ji

Si può definire anche un tensore di deformazione

• E_xx: allungamento % lungo la direzione x
• E_xx + E_yy: variazione di area su un piano con giacitura xy
• E_xx + E_yy + E_zz: variazione di volume

Se dV/V = 0 → costanza del volume

Direzioni principali di carriers

Le tensioni principali sono gli autovalori del tensore degli stress.

Oggetto in compressione idrostatica: i cerchi si proiettano verso SX.

Caso particolare:

Indicano lo stesso multo

• σ_I = σ (dalla matrice)
• σ_II = σ (dalla costruzione del cerchio)
• σ_III = σ (dalla costruzione del cerchio)

Nel caratterizzare un cerchio di Mohr con un tensore degli stress in pieno semplice dei punti principali che appartengono al cerchio, es.

Se σ_I = σ_II ⇒ monoassiale → l'unica tensione ≠ 0 è σ_III

Se σ_II = σ_III ⇒ biassiale

Si usano i criteri di Tresca e Von Mises per materiali isotropi, densi e duttili (come i metalli) due salute moltiplicabili dalla pressione idrostatica. Tresca è più conservativo. Per altri materiali ci vogliono criteri diversi.