Tecnologia Meccanica - Primo Parziale/Compitino

Domande 1° parziale TEC-MEC:

1. Differenze tra Job Shop, Transfer Line e Cellular Systems?

Project Shop Job Shop Cellular Systems Flow 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 tipicamente 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 mobilitazione del prodotto.

Macchine tipicamente multiuso -> bassa obsolescenzaCarico di lavoro fra 20-50% per le macchine -> che quindi non lavorano in continuità => macchine ferme = meno efficienza

Cellular system

approccio intermedio tra job shop e transfer line.

Le macchine sono raggruppate in base alla famiglia di parti prodotta -> creazione 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 blocco -> più flessibile della transfer line, apparentemente meno efficiente.

È la soluzione migliore per realizzare molte parti con una certa variabilità dei lotti (es. cellular).

Flow/Transfer Line

MAX Efficienza, MIN Flessibilità

Tutte le operazioni (e punti relativi macchinari) sono disposti lungo una linea e si 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 concentrata nella manutenzione e gestione 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). Descrivere 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 ultima c'è l'espressione Design for X per riferirsi a vari tipi di approccio che si inseriscono in questa filosofia ad esempio Design for Manufacturing/Assembly/Disassembly/ Recycling/Sustainability/Ergonomics.

La DFMA combina assieme la Design for Manufacture e la 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 colato, modellato o lavorato).

La 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 (per il calcolo della deviazione dal valore nominale) per un valore minore della lunghezza d'onda della dell'ondulazione.

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

• Profili geometrici della lavorazione

Punto dello strumento

Profilo di rugosità determinato dalla forma dell'utensile e dalle condizioni operative

• 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:

Fornare del pezzo

Forza applicata dall'utensile

Verso la fine si asporta meno materiale

Si crea una forma diversa da quella desiderata

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)
• sforzo di snervamento → sforzo in corrispondenza del picco sul quale si ha l'inizio della deformazione plastica

si determina diversamente a seconda di come si presenta il grafico σ-ε:

• sforzo in corrispondenza del picco (una volta raggiunto il carico) si ha una ritorno elastico dello 0.002 (0.2%)
• σ_sup = sforzo in corrispondenza del picco si ha una brusca diminuzione delle forze
• σ_inf = sforzo altrimenti oscilla il valore delle forze 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 generale si può dire che l'incremento di temperatura determini una diminuzione del modulo elastico, di σ_s e σ_u, e del coefficiente di incrudimento n. Determina invece un incremento di duttilità e tenacità.

Effetti della velocità di deformazione

Funzione della velocità di applicazione del carico e della geometria del componente deformato.

ε̇ = ^de/_dt = d^{(l - l_o)}/_dt = ¹/_lo dL/_dt v = velocità di deforma -zione ingegneristica

ε̇ = ^dε/_dt = d [ln ^(l)/_(lo)]/_dt = ¹/_l dL/_dt v = velocità di deforma -zione 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 aumenti con la temperatura.

σ_s

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 ammorbidirlo allora lo si deforma lentamente.

Cerchi di Mohr

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

Il tensore è simmetrico

Sforzi di taglio

Si può definire anche un tensore di deformazione

direzione piano

Eₓₓ = allungamento % lungo la direzione x

Eₓₓ + Eᵧᵧ = variazione di area di un piano con giacitura xy

Eₓₓ + Eᵧᵧ + Ezz = variazione di volume

Se

= 0

Direzioni principali di carico

il tensore ha solo componenti

Le tensioni principali sono gli autovalori del tensore dello stress.

Oggetto in compressione idrostatica ed i cerchi si porteranno verso SX.

Caso particolare:

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 è più semplice dei punti qualsiasi due appartenessero 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 isotropici, duttili (come i metalli) due invarianti dalla pressione idrostatica. Tresca è più conservativo. Per altri materiali ci vogliono criteri diversi.