1 Analiza constructiv tehnologica a piesei de prelucrat

Piesa de prelucrat este o roata dintata si face parte din clasa de piese "roti dintate".

Din punct de vedere functional roata dintata face parte din ansamblul "Reductor de turatie" si se prezinta in figura 1.

Din conditiile de precizie impuse se desprind urmatoarele concluzii:

A.    Precizie dimensionala: - d_max = Φ 192 mm;

- l_max = 20 mm.

B.    Diametrele la care se impune o precizie dimensionala ridicata sunt:

- Φ 192 h9 (⁰_{- 0,100});

- Φ 25 H7 (^+0,021₀);

C.    Dimensiunile de profil ale piesei sunt:

- tesituri: 2x45⁰ - la exterior si interior.

D.    Precizia geometrica:

Se impun urmatoarele abateri de forma si de pozitie:

concentricitate alezaj cu suprafata exterioara - 0,05 mm;

cilindricitate exterior roata dintata - 0,05 mm;

paralelism la suprafetele frontale ale rotii dintate - 0,015 mm;

perpendicularitate a suprafetelor frontale ale piulitei pe axa rotii dintate - 0,035 mm.

E. Rugozitatea suprafetelor:

La piesa "roata dintata" se impun urmatoarele rugozitati:

- rugozitate generala R_a = 12,5;

- rugozitate pe alezaj R_a = 1,6;

- rugozitate pe suprafetele frontale: R_a = 3,2.

F. Materialul piesei:

Piesa se executa din 33MoVCr11, STAS 791-88, otel aliat pentru tratament termic, destinat constructiei de masini.

Principalele domenii de utilizare ale acestui material se prezinta in tabelul de mai jos:

Tabelul 1

Din tabelul 3, pagina 3, STAS 791 - 88, se extrage compozitia chimica determinata pe otel lichid:

Tabelul 2

Caracteristicile mecanice garantate pentru produs, determinate pe probe de tratament termic, se extrag din tabelul 5, pagina 8, STAS 791 - 88, iar duritatea maxima garantata a produselor livrate in stare laminata si in stare normalizata se stabileste la intelegere intre producator si beneficiar:

Tabelul 3

Tratamentul termic aplicat probelor se face conform tabelului 7, pagina 10, STAS 791 - 88:

Tabelul 4

Culoare de marcare, pentru marca otelului 33MoVCr11 - albastru - roz - verde.

G.    Masa piesei:

Masa piesei in stare finita este m_{piesa finita} = 4,24 kg.

Fig.1 Roata dintata

2 Stabilirea formei si dimensiunilor semifabricatului

Tinand seama de forma piesei (simpla, complexa), de dimensiunile relative (mici, mari), si de materialul din care se executa piesa, se poate alege un semifabricat laminat, forjat, matritat, turnat sau prelucrat mecanic.

Intr-un prim calcul preliminar dimensiunile semifabricatului s-au luat cu 2 - 5 mm/raza mai mari decat ale piesei.

Principalii indicatori la consumul de metal se calculeaza cu relatiile din [1] si sunt urmatorii:

o  norma de consum

o  consumul specific

o  coeficientul de utilizare a metalului

o  procentul deseurilor de metale

Consumul specific reprezinta cantitatea de materie prima, material care a fost consumat la executia unei unitati de produs finit.

Coeficientul de utilizare a metalului este indicele care arata gradul de inglobare a unui metal in produsul finit si se determina cu relatia:

(5.36)[1]

In cazul cand se urmareste modul de utilizare a unui metal in procesul tehnologic in scopul cunoasterii pierderilor tehnologice, se calculeaza coeficientul de utilizare tehnologic, cu relatia:

(5.37)[1]

unde:   C_t - consumul tehnologic

Procentul deseurilor de metal, rezulta din relatia:

  (5.39)[1]

In ceea ce priveste structura, norma de consum se compune din urmatoarele elemente de baza:

consumul tehnologic

pierderile tehnologice

Se determina cu relatia:

  (5.40)[1]

Consumul tehnologic reprezinta cantitatea de materie prima, material sau energie prevazuta a se consuma pentru executarea unei unitati de produs.

  (5.41)[1]

unde:

C_u - consumul util, reprezinta cantitatea neta de metal incorporat intr-un produs sau o piesa, executata conform documentatiei tehnologice.

La calculul normei de consum se mai tine seama de urmatoarele:

in cazul cand capetele de fixare, capetele rezultate din indivizibilitatea barelor intr-un numar intreg de semifabricate si abaterea pozitiva a barelor cu lungimi fixe sau multiple pot fi intrebuintate pentru prelucrarea altor piese, nu se adauga la norma de consum;

capetele oblice sau strivite ale barelor se adauga la norma de consum;

se va tine cont de pierderile prin debitare de la suprafetele frontale ale pieselor, conform tabelului (5.11) [1];

daca lungimea semifabricatului nu permite folosirea lui drept capat de fixare in dispozitivul de strangere al masinii de debitat, pierderile se adauga la norma de consum.

Coeficientul de utilizare al materialului reprezinta procentul de material ce ramane in piesa dupa prelucrare. S-a calculat in valoare absoluta cu relatia:

K_a =   (3.19)[1]

a) Calculul volumului semifabricatului :

V_SEMIFABRICAT = π · 10,5² · 5,5 = 1905 cm³

b) Stabilirea densitatii materialului de prelucrat :

ρ_MATERIAL = 7,85 g / cm³

c) Calculul masei semifabricatului :

M_SEMIFABRICAT =ρ_MAT. · V_SEMIFABRICAT = 7,85 · 1905 = 14954 g = 14,954 kg

d) Calculul coeficientului absolut de utilizare :

K_U = · 100 % = · 100 % = 28,35 %

Se constata ca exista o pierdere rationala de material.

Unde: m_{piesa finita} = 4,24 kg

T Se alege un semifabricat forjat, fig. 2.

Fig.2 Semifabricat forjat

3 Stabilirea itinerariului tehnologic

Pentru realizarea piesei se aplica metoda analogica de stabilire a itinerariului tehnologic prin care varianta de tehnologie propusa este dupa un model U.C.M. Resita.

010 Tratament termic: imbunatatire.

020 Strunjire cilindrica exterioara degrosare.

021 strunjire frontal curat, cota 30;

022 strunjire cilindrica exterioara Φ 192,5, pe lungime 30.

030 Gaurire I, pe strung.

031 pregaurire Φ 16, pe lungime 35 - infundat (burghiu 16,5 STAS 575 - 88/Rp 5);

032 gaurire Φ 22,75, pe lungime 35 - infundat (burghiu 22,75 STAS 575 - 88/Rp 5).

040 Strunjire cilindrica exterioara si interioara finisare, prinderea I.

041 tesire exterioara 1,5 x 45⁰;

042 tesire interioara 1,5 x 45⁰;

043 strunjire cilindrica exterioara Φ 192,05, pe lungime 30;

044 strunjire cilindrica interioara Φ 24,95, pe lungime 35.

050 Retezare - la lungime 23.

060 Strunjire finisare, prinderea II.

061 strunjire frontal curat, cota 20;

062 tesire exterioara 1,5 x 45⁰;

063 tesire interioara 1,5 x 45⁰.

070 Gaurire II, 2 x M10 strapuns pe diametrul Φ 65.

080 Mortezare canal de pana

Dimensiuni canal de pana: b = 8^-0,015_-0,051, t = 3,3^+0,2₀ , l = 20;

090 Danturare, cu freza melc modul (m = 3, z = 62, D_d = 186, D_a = 192 h9).

100 Tratament termic: calire si revenire inalta.

110 Rectificare rotunda interioara, Φ25 H7 (^+0,021₀), pe lungime 20.

120 Lacatusarie, ajustare, debavurare, marcare.

130 C.T.C. - masurare principalele cote.

4 Alegerea masinilor-unelte si a S.D.V.-urilor

Pentru efectuarea operatiilor prevazute in itinerariul tehnologic se aleg urmatoarele tipuri de masini:

strung normal cu varf - SN 400x1500;

masina de gaurit - G 40;

masina de mortezat Maag;

masina de danturat cu freza melc FD 320A;

masina de rectificat pentru interior - WMW SRU 240x800.

Pentru operatiile de strunjire se alege un strung universal SN 400x1500.

Caracteristicile tehnice principale ale strungului universal SN 400x1500, se prezinta in tabelul de mai jos:

Tabelul 5

Din tabelul (2.1) [2], se alege o masina de gaurit verticala si universala, G 40, ale carei caracteristici tehnice principale sunt urmatoarele:

Tabelul 6

Din tabelul (10.5), [2], se alege masina de mortezat, Maag, avand urmatoarele caracteristici tehnice principale:

Tabelul 7

Pentru rectificare rotunda interioara, se alege din tab.(12.11) [2], o masina de rectificat WMW SRU 240x800, avand urmatoarele caracteristici principale:

q  diametrul piesei de rectificat:    - minim d = 15 mm;

- maxim d = 240 mm;

q  lungimea maxima de rectificat: L = 150 mm;

q  conul masinii: Morse 3;

q  dimensiunile discului de rectificat : - D = 90 mm;

- B = 25 mm;

q  puterea motorului de antrenare:  - disc abraziv P₁ = 2 kW;

q  puterea motorului de antrenare:     - piesa P₂ = 0,5 kW;

q  numarul de rotatii pe minut:    - piatra interior, n = 11000 rot/min;

- piesa, n = 50 . . .400 rot/min;

Pentru orientarea si fixarea piesei se folosesc urmatoarele dispozitive universale:

universal cu trei bacuri;

varfuri de centrare;

menghine;

cap divizor;

masa rotativa.

Pentru verificarea piesei se utilizeaza urmatoarele instrumente de masurare:

subler la operatiile de: degrosare, finisare;

micrometre la operatiile de: rectificare, netezire;

rugozimetre la operatiile de: verificarea rugozitatii;

calibre si tampon: pentru piulite.

Pentru aschiere se prevad scule aschietoare in constructie demontabila din placute de carburi metalice comandate la firma SANDVIK COROMAND.

Comandarea de scule aschietoare se face respectand urmatorii pasi:

Stabilirea materialului pentru care se face comanda si a procedeului de prelucrare, figura 3;

Fig.3 Stabilirea materialului si a procedeului de prelucrare

Stabilirea tipului de prelucrare (degrosare - finisare) si alegerea simbolului ISO pentru placutele din carburi metalice, figura 4;

Fig.4 Stabilirea tipului de prelucrare

Stabilirea conditiilor de prelucrare, figura 5;

Fig.5 Stabilirea conditiilor de prelucrare

Stabilirea codului de comanda dupa firma SANDVIK COROMAND si scrierea simbolului placutelor aschietoare.

In conformitate cu diagrama din ghidul COROGUIDE al firmei SANDVIK COROMAND [15], echivalenta placutelor conform ISO este urmatoarea:

a) pentru degrosare P 30 - G 4035;

b) pentru finisare P 10 - G 4015.

Pentru comanda simbolul placutei va fi SNMG 120468 - P 10/GC 4015 care conform COROGUIDE este:

S - patrat;

N - negativa;

M - clasa de precizie medie;

G - cu gaura, are degajare, pentru fragmentare pe ambele parti si nu are tesitura;

l₀ = 12 mm, lungime placuta;

g = 4 mm, grosime placuta;

r = 0,8 mm, raza la varf.

Pentru degrosare comanda va fi n bucati SNMG 120408 P 30/GC 4035.

5 Calculul tehnologic al adaosurilor de prelucrare si al dimensiunilor intermediare

Relatiile si metodica de calcul al adaosului de prelucrare se prezinta in [2], cu raportare la figura 6.

Fig. 6 Calculul dimensiunilor intermediare

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculeaza cu relatiile urmatoare:

a) pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafete exterioare si interioare de revolutie:

2A_Cmin = 2(R_Zp + S_P) +   (1.3) [2]

b) pentru adaosuri asimetrice, la suprafete plane opuse prelucrate in faze diferite sau pentru o singura suprafata plana:

A_Cmin = R_Zp + S_P +ρ_P + Є_C (1.5) [2]

unde:

A_{c min} - adaosul de prelucrare minim, considerat pe o parte (raza) sau pe o singura fata plana;

R_zp - inaltimea neregularitatilor de suprafata rezultate la faza precedenta;

S_p - adancimea stratului superficial defect (ecruisat) format la faza precedenta;

Є_C - eroarea de asezare la faza de prelucrare considerata.

Calculul propriu-zis al adaosurilor de prelucrare, pentru suprafata cilindrica Φ192, se face considerand operatiile si fazele necesare prelucrarii in ordinea inversa.

Pentru ca adaosul de prelucrare este simetric, se utilizeaza relatiile din [2].

a) Pentru rectificare(operatia precedenta este strunjirea intr-o singura etapa)

R_Zp= 25 μm

S_P= 0, (deoarece in cazul prelucrarii semifabricatelor care au fost supuse la tratamente termochimice, din expresia adaosului de prelucrare se elimina valoarea lui S_P, in scopul pastrarii stratului tratat termochimic)

ρ_P = 2 · Δ_C · l_C

Δ_C = 0,1 μm/mm, tab.(1.4), curbarea specifica

l_C = 20 mm

> ρ_P = 2 · 0,1 · 20 = 4 μm

La prelucrari intre varfuri nu se face verificarea asezarii, (Є_v=0)

Adaosul minim pentru rectificare este:

2·A_Cmin = 2 · (R_Zp + ρ_P) = 2 · (25 + 4) = 58 μm

Din tabelul (7.19), [2], obtinem toleranta pentru operatia precedenta - strunjire conform clasei 6 de precizie:

T_p = 300 μm

Deci adaosul nominal pentru rectificare este:

2·A_Cnom= 2·A_Cmin + T_p= 58 + 300 = 358 μm

Dimensiunea maxima dupa strunjire (inainte de rectificare), va fi:

d_max = 192 + 0,358 = 192,358 mm, se rotunjeste

d_max = d_nom= 192,4 mm

d_min = 192,4 - 0,300 = 192,1 mm

> Operatia de strunjire se va executa la cota Φ 192,4 _-0,300 mm.

b) Strunjire(operatia precedenta este forjarea)

R_Zp = 300 μm tab. (3.3) [2]

S_P = 400 μm   tab. (3.3) [2]

> ρ_P =    tab. (1.3) [2]

unde:

ρ_c = 2 ·Δ_c · l_c    tab. (1.4) [2]

Δ_c = 0,05 μm/mm tab. (1.4) [2]

ρ_c = 2 · 0,05 · 20 = 2 μm

l_c = 20 mm

> ρ_centr.= 0,25   tab. (1.3) [2]

T = 4200 μm tab. (3.1) [2]

> ρ_centr.=0,25= 1,079 mm = 1079 μm

> ρ_P== 1081 μm

Adaosul de prelucrare minim pentru strunjire este:

> 2·A_Cmin = 2 · (R_Zp + S_p) +2 ρ_P =2 · (300 + 400) + 2 · 1081= 3562 μm

Din tabelul (3.1), se obtine abaterea inferioara A_i, la diametrul semifabricatului frjat:

A_i = 3 mm

Adaosul nominal calculat pentru strunjire, este:

> 2·A_Cnom = 2·A_Cmin + A_i= 3,562 + 3= 6,562 mm

Dimensiunea nominala a barei forjate se calculeaza:

d_nom.sf.= d_max + 2·A_Cnom = 192,4 + 6,562 = 198,96 mm

Se alege un semifabricat forjat, cu diametrul standardizat:

Φ 210^+2,5_-3,0 mm

c) Calculul adaosului de prelucrare pentru suprafata frontala, L = 20 (mm)

Suprafetele frontale de capat se prelucreaza prin strunjire, (operatia precedenta este debitarea cu cutit de strung).

Din tabelul (3.6) [2] se extrag:

R_Zp + S_p = 0,2 mm

> ρ_P = 0,045 · D = 0,045 · 192 = 8,64 mm, neperpendicularitatea capatului barei fata de axa semifabricatului

Din tabelul (3.6), se extrage abaterea inferioara la lungimea barei debitate:

A_i = 0,4 mm

> Adaosul minim calculat este:

2·A_Cnom = 2·A_Cmin + A_i = 17,68 + 0,4 = 18,08 mm

unde:

2·A_Cmin =2 · (R_Zp + S_p) + 2 · ρ_P = 2 · 0,2 + 2 · 8,64 = 17,68 mm

Dimensiunea nominala pentru debitare este:

L_nom = 20 + 18,08 = 38,08 mm; se rotunjeste,

> L_nom = 55 mm

La debitare se va respecta cota: 55 ± 0,4 mm

Valoarea efectiva a adaosului nominal este:

2·A_Cnom = 55 - 20 = 35 mm

Pentru fiecare suprafata frontala adaosul este:

A_Cnom = 17,5 mm

6 Calculul tehnologic al regimurilor de aschiere

Nivelul de calcul al parametrilor regimurilor de aschiere s-a aplicat pentru urmatoarele trei operatii tehnologice:

1) strunjire cilindrica exterioara, de degrosare de la D_0STAS = 210 mm la D_p = = 192,5 mm;

2) gaurire pe strung la diametrul d = 16 mm;

3) mortezare canal de pana;

4) danturare cu freza melc modul.

Calculul tehnologic al regimurilor de aschiere pentru cele trei operatii se face cu relatiile din [1] si [2].

a) Strunjire - degrosare

Date initiale de calcul:

D_0STAS= 190 mm, diametrul piesei inainte de prelucrare;

D_p = 185 mm, diametrul piesei prelucrate.

Se calculeaza:

adancimea de aschiere la strunjirea longitudinala,  t (mm):

t_L = = 8,75 mm

numarul de treceri n_t:

n_t = 3

adaosul de prelucrare, a_p(mm):

a_p = 2,9 mm

Se impune obtinerea unei rugozitati de 6,3 μm, strunjirea se executa pe un strung SN 400x1500, cu un cutit armat cu placuta din carburi metalice, P30 (grupa de utilizare), avand ж=60⁰; ж_s=15⁰; r_ε=1 mm, fata de degajare plana cu γ=0⁰ si sectiune transversala a corpului cutitului ς=20x20 mm².

avansul pentru strunjirea de degrosare, se alege din tabelul (2.30) [2]:

f_L = f_T = 1,21 mm/rot,

avans ce se poate realiza la strungul SN 400x1500, tabelul (1.30) [2].

viteza economica de aschiere, se calculeaza cu formula:

[m/min] (1.3)[2]

unde:

C_v - coeficient functie de caracteristica materialului de prelucrat si materialul sculei aschietoare cu racire;

C_v = 32,4; x_v = 0,15; y_v = 0,40; n=1,5;

tab.(2.4)[2] pentru otel carbon cu HB = 185;

x_v, y_v, n - exponentii adancimii de aschiere, avansului si duritatii, tab.(2.4)[2];

T = 120 min - duritatea sculei aschietoare;

m = 0,2 - exponentul durabilitatii, tab.(2.3)[2];

t = 8,75 mm - adancimea de aschiere;

f = 1,21 mm/rot - avansul de aschiere;

k_v = k₁. k₂. k₃. k₄. k₅. k₆. k₇. k₈. k₉; 

k₁ . k₉. - coeficienti cu valori prezentate in continuare

Cutit  cu sectiunea 20 x 20 mm² : T A_{Sectiune transversala} = 400 mm²

x = 0,04 - pentru otel 33MoVCr11

k₁ - coeficient functie de influenta sectiunii transversale:

    tab.(2.4)[2]

k₂ - coeficient functie de unghiul de atac principal:

tab.(2.6)[2]

unde: φ= 0,45 - exponent functie de materialul cutitului P30

k₃ - coeficient functie de unghiul de atac secundar:

tab.(2.7)[2]

unde: a = 15

k₄ - coeficient functie de influenta razei de racordare a varfului cutitului:

tab.(2.9)[2]

unde: μ= 0,1 - pentru degrosare

k₅ = 1,32 ;    tab.(2.11)[2]

k₆ = 1;  tab.(2.12)[2]

k₇ = 1;  otel fara tunder

k₈ = 0,9 ;  pentru forma plana a suprafetei de degajare

T k_v = 0,984·0,878·1·0,933·1,32·1·1·0,9·1= 0,958

Viteza de aschiere va fi :

T

Se calculeaza turatia piesei:

T

Se recomanda n < 800, pentru degrosare.

Se alege imediat turatia inferioara sau superioara din gama de turatii a M.U. -SN 400x1500:

n = 20 rot/min, turatie aleasa din gama M.U. - SN 400x1500

Recalcularea vitezei reale:

T viteza de avans v_f = n · f = 20 · 1,21 = 24,2 mm/min

Se calculeaza fortele de aschiere tangentiala, respectiv radiala cu formulele:

F_z= [daN] (1.6) [2]

F_y= [daN] (1.7) [2]

C_Fz, C_Fy, coeficienti dati in tabelul (1.18)[2], functie de materialul de prelucrat:

C_Fz= 5,14; C_Fy=0,045;

x_Fz, x_Fy, y_Fz, y_Fy, exponenti functie de materialul de prelucrat, extrasi din tabelul (2.19)[2]:

x_Fz = 1; x_Fy = 0,75; y_Fz = 0,9; y_Fy = 0,75;

n_z, n_y, exponenti functie de materialul de prelucrat, tabelul (2.20):

n_z = 0,55; n_y = 1,3;

Coeficientii globali de corectare a fortelor de aschiere K_Fz, K_Fy, se determina cu relatiile:

K_Fz= K_nz · K_җz · K_rz · K_hz · K_γz  (1.8) [2]

K_Fy= K_ny · K_җy · K_ry · K_hy · K_γy (1.9) [2]

unde:

K_nz, K_ny, coeficienti de corectie functie de materialul de prelucrat, tabelul (2.21) [2]

K_nz = K_ny = 1;

K_җz, K_җy, coeficienti de corectie functie de unghiul de atac principal, tabelul (2.22):

K_җz = 0,96; K_җy = 0,87;

K_rz, K_ry, coeficienti functie de raza de rotunjire de la varf, tabelul (2.23) [2]:

K_rz=

K_rz=

K_γz, K_γy, coeficienti functie de unghiul de degajare, tabelul (2.24) [2]:

K_γz= 1; K_γy= 1;

K_hz, K_hy, coeficienti functie de uzura pe fata de asezare, tabelul (2.25) [2]:

K_hz = 0,98; K_hy = 0,82;

T K_Fz = 1· 0,96 · 0,952 · 1 · 0,98 = 0,895

T K_Fy = 1 · 0,87 · 0,87 · 1 · 0,82 = 0,62

Se obtin componentele fortei de aschiere:

F_z= 5,14 · 8,75¹ · 1,21^0,9 · 192,5^0,55 · 0,895 = 862,45 daN

F_y= 0,045 · 8,75^0,75 ·1,21^0,75 · 192,5^1,3 · 0,62 = 152,74 daN

Puterea de aschiere se calculeaza cu:

P_a= [kw] (2.10) [2]

T P_a= kw ≤ 4,9 kW

Se considera masina unealta S3 are randamentul η = 0,7, astfel se verifica puterea motorului:

P_Mu · η = 7 · 0,7 = 4,9 kw

T P_a ≤ P_Mu

Momentul de torsiune rezultant, se calculeaza cu:

M_t = [daN·m]

T M_t = daN·m

b) Gaurire pe strung

Date initiale de calcul:

diametrul de prelucrat, d = 16 mm;

lungimea de prelucrat, l = 35 mm.

Pentru prelucrarea gaurilor cu o lungime l ≤ 10D, se alege din STAS 575 - 98, tipul de burghiu din Rp 5, pentru prelucrarea materialului: - otel 33MoVCr11.

Parametri principali ai geometriei partii aschietoare, a burghiului elicoidal, sunt :

unghiul la varf, 2ж⁰ = 120⁰, functie de materialul de prelucrat, conform tabelului (12.11)[2];

unghiul de asezare α⁰ = 10⁰, tabelul (12.11)[2];

durabilitatea economica T = 20 min, tabelul (12.6)[2];

adancimea de aschiere (pentru gaurire in plin), t = d / 2 = 16/2 = 8 mm;

Avansul de aschiere (pentru gaurire-n plin), f, mm:

f = K_s · C_s · D^0,6 [mm/rot] (3.1)[2]

unde:

K_s = 0,8, coeficient de corectie, functie de lungimea gaurii, pentru l > 3D;

C_s =0,063, coeficient de avans, tabelul (12.9)[2];

D = 16 mm, diametrul burghiului.

T f = 0,8 · 0,063 · 16^0,6 = 0,266 mm/rot

T se alege avansul f = 0,28 mm/rot

Viteza de aschiere la gaurire, v_p , m/min:

v_p = [m/min] (12.13)[2]

Valorile coeficientilor C_v si ale exponentilor z_v, y_v, m, sunt date-n tabelul (12.22)[2].

Pentru f ≥ 0,2 mm/rot, se aleg:

C_v = 7; z_v = 0,4; m= 0,2; y_v = 0,5;

Coeficientul de corectie K_vp, este produsul coeficientilor dati in tabelul (12.23)[2], ce tin seama de factorii ce influenteaza procesul de burghiere:

K_vp = K_Mv · K_Tv · K_lv · K_sv    (12.9)[2]

unde : 

K_Mv , coeficient functie de materialul de prelucrat;

K_Tv , coeficient functie de raportul durabilitatii reale si recomandate T_r / T;

K_sv , coeficient functie de starea otelului;

K_lv , coeficient functie de lungimea gaurii si diametrul de prelucrat;

Toti coeficientii se extrag din tabelul (12.23)[2], avand urmatoarele valori:

K_Tv = 1; K_lv = 0,5; K_sv = 1; K_Mv = 0,644;

T K_vp = 1 · 0,5 · 1 · 0,644 = 0,322

Se calculeaza viteza de aschiere :

v_p =m/min

Turatia sculei aschietoare la gaurire n, rot/min:

n =rot/min

Valoarea obtinuta se pune de acord cu turatiile masinii - unelte, tabelul (3.22) . . ..(3.33)[2], pe care se face prelucrarea alegandu-se turatia imediat inferioara sau superioara daca nu s-a depasit Δ_v < 5%.

- se alege n = 120 rot/min, din gama de turatii ale masinii-unelte SN 400x1500.

Se calculeaza-n continuare viteza reala de aschiere:

v_r =m/min

Viteza de avans va avea expresia:

v_f = n · f = 120 · 0,28 = 33,6 mm/min

Forta principala de aschiere si momentul la burghiere, se calculeaza cu formula:

F = C_F1 · D^xF · ^yF · HBⁿ [daN] (12.12)[2]

M = C_M1 · t^zF · f^yF · HBⁿ [daN·cm] (12.13)[2]

Coeficientii si exponentii fortei si momentului de aschiere se dau in tabelul(12.38)[2], astfel:

x_F = 1,10; y_F = 0,7; C_F = 65; HB = 143;

x_M= 0,78; y_M= 0,74; C_M= 5,3;

T F = 65 · 16^1,1 · 0,28^0,7 · 0,84 = 473 daN

T M = 5,3 · 16^0,78 · 0,28^0,74 · 1,08 = 19,4 daN cm

Puterea la gaurire, P, kw:

P_c = [kw] (12.20)[2]

T P_c =kw

unde:

M_t , momentul de torsiune la gaurire;

n, turatia burghiului, sau a piesei.

Puterea totala - verificarea motorului:

P_c = 0,0236 kw

η_MU = 0,85 , randamentul masinii - unelte SN 400x1500

T P_c / η_MU = 0,03 kw ≤ P_Me = 7,5 kw

c) Mortezare canal de pana

Scula: cutit de mortezat armat cu placuta din otel rapid

Adancimea de aschiere, t₂ = 3,3 mm.

Sectiunea transversala a cutitului 20x30 mm², җ=45⁰, җ_s=10⁰, γ=20⁰, λ=0⁰, R=30 mm, r_ε=2 mm, se admite uzura h_α=2 mm, pe fata de asezare, iar lungimea in consola a cutitului este l_c= 2,5 l₁.

Pentru ж=45⁰ si t=8 mm, in tabelul (4.1)[1] se recomanda valoarea avansului pentru mortezare:

f = 1,4 mm/c.d.

Viteza economica de aschiere v_e, se calculeaza:

v_e= [m/min] (4.1)[1]

C_v, x_v, y_v, m_v, coeficient si exponenti functie de materialul de prelucrat, felul prelucrarii si materialul cutitului, tabelul (4.4)

T= 60 min, tabelul (1.16), durabilitatea economica a cutitului de mortezat

K_v, coeficient global de corectare a vitezei de aschiere, se calculeaza cu relatia:

K_v=K_T K_m K_җ K_җs K_r K_h K_ς K_ss (4.2)[1]

unde:

K_T, coeficient functie de durabilitatea sculei, tabelul (4.5)

K_m, coeficient functie de materialul de prelucrat, tabelul (4.5)

K_җ, coeficient functie de unghiul de atac principal җ, tabelul (4.5)

K_җs, coeficient functie de unghiul de atac secundar җ_s, tabelul (4.5)

K_r, coeficient functie de raza de rotunjire r a sculei, tabelul (4.5)

K_h, coeficient functie de uzura pe fata de asezare, tabelul (4.5)

K_ς, coeficient functie de sectiunea capului cutitului, tabelul (4.5)

K_ss, coeficient functie de starea suprafetei semifabricatului, tabelul (4.5)

K_T= 1,19; K_m=1; K_җ=1; K_җs=1;

K_r=0,97; K_h=1; K_ς=0,93; K_ss=1;

T K_v= 1,19

Avansul ales se corecteaza cu un coeficient K_s, unde:

K_s=1,1 (4.3)[1]

T f = 1,4 1,012 =1,4168 mm/c.d.

C_v= 20,2; x_v=0; y_v=0,66; m_v=0,25;

Viteza economica de aschiere va fi:

v_e=m/min

Lungimea cursei l, se calculeaza:

l= L+L_i+L_e [mm]

unde:   L= 20 mm

L_i+L_e= 35 mm, tabelul (4.3), depasirea cutitului la morteza

T l = 35 + 20 = 55 mm

Numarul de curse duble pe minut:

n_cd= [c.d./min] (4.4)[1]

unde:

n_lg, raportul dintre viteza de lucru si cea de mers in gol, n_lg=0,8

T n_cd = c.d./min

Din cartea masinii, se alege n_cd = 48 c.d./min.

Viteza de aschiere efectiva va fi:

v_a= m/min

Se calculeaza forta principala de aschiere:

F_z= [daN] (4.7)[1]

C_Fz, x_Fz, y_Fz, coeficient si exponenti in functie de materialul de prelucrat, felul prelucrarii si materialul sculei, tabelul (4.6)

C_Fz=214; x_Fz=1; y_Fz=1;

K_Fz, coeficient de corectare a fortei de aschiere

K_Fz= K_mz K_җz K_rz K_hz K_γz  (4.9)[1]

Valorile coeficientilor K_mz, K_җz, K_rz, K_hz, K_γz, date-n tabelul (4.7) astfel:

K_mz=1; K_җz=1; K_rz=0,96;

K_hz=0,83; K_γz=1;

T K_Fz=1

Forta de aschiere principala va fi:

F_z= 214 0,96 = 2328,5 daN

Puterea de aschiere la mortezare:

P_a= [kw] (1.10)[1]

T P_a= kw

Se cunoaste puterea masinii de mortezat, MAAG:

P_M= 4 kw; cu randamentul η=0,8

T kw ≤ P_Me

d) Danturare prin frezare cu freza melc modul

Piesa de prelucrat: - roata dintata, material 33MoVCr11, σ_r=80 daN/mm², danturare pe masina de danturat cu freza melc, FD 320A.

Elemente initiale :

z_p = 62 dinti, numarul de dinti al piesei

m = 3, modulul rotii melcate

B = 20 mm, latimea rotii melcate

R_a =3,2 μm,

clasa de precizie 7 - JC

dupa frezare dantura se finiseaza prin rectificare la R_a =0,8 μm

se alege din STAS 3092 - 2/96 - Rp3, functie de clasa de precizie a rotii piesa, freza melc II3A

D_s = 80 mm, diametrul exterior al frezei melc

k = 3, numarul de inceputuri al frezei

ω_d =2⁰ 25^'

z =12, numarul de dinti al frezei

Avansul vertical f_v mm/rot, se alege functie de materialul de prelucrat, nodulul si puterea masinii :

f_v =2,8 mm/rot tab. (5.4)[1]

Durabilitatea frezei melc :

T =240 min tab. (5.3)[1]

Se calculeaza viteza de aschiere, cu relatia (7.1')[12] :

v_a =m/min

Se calculeaza turatia frezei, din (7.1)[12], cu relatia :

N_f =rot/min

Se adopta turatia, n_s =120 rot/min, existenta la masina FD 320A (grafic din figura 7.5 [1]).

Se recalculeaza viteza de aschiere :

v_a =m/min

Se calculeaza viteza de avans, cu relatia (7.13)[12] :

V_f =mm/min

Cea mai apropiata viteza existenta la masina este, v_f= 5 mm/min, tabelul (7.1)[1].

Se recalculeaza avansul vertical :

f_v =mm/rot

Din tabelul (5.1)[1], se mai extrag :

avansul de prelucrare pe flanc, A_f = 0,45 mm

avansul de prelucrare la degrosare cu freza melc modul A_d =π m/2 - 2 A_f= 3,8 mm, (dupa diametrul de divizare)

avansul de prelucrare la degrosare, dupa directia radiala A_r = 2,2 m =

= 6,6 mm

7 Calculul tehnologic al normelor tehnice de timp

Norma tehnica de timp este durata necesara pentru executarea unei operatii in conditii tehnico-economice determinate si cu folosirea cea mai rationala a tuturor mijloacelor de productie.

In norma tehnica de timp intra o suma de timpi, astfel:

[min] (12.1) [1]

unde:

T_u - timpul normat pe operatie;

t_b - timpul de baza (tehnologic, de masina);

t_a - timpul auxiliar;

t_on - timp de odihna si necesitati firesti;

t_d - timp de deservire tehnico-organizatorica;

t_pi - timp de pregatire-incheiere;

N - lotul de piese care se prelucreaza la aceeasi masina in mod continuu.

Suma dintre timpul de baza si timpul auxiliar se numeste timp efectiv sau timp operativ. Algoritmul pentru calculul normei de timp, se gaseste in [1].

Timpul de baza se poate calcula analitic cu relatia:

[min] (12.2)[1]

unde:

L - lungimea de prelucrare, [mm];

L₁ - lungimea de angajare a sculei, [mm];

L₂ - lungimea de iesire a sculei, [mm];

i - numarul de treceri;

n - numarul de rotatii pe minut;

f - avansul, [mm/rot].

a) Strunjire - degrosare

Timpul de baza t_b, se determina cu relatia (3.12)[1], avand in vedere si schema de calcul din figura 7:

Fig. 7 Strunjire degrosare

t_b = [min] (3.12)[1]

Avem:

n = 20 rot/min, turatia piesei;

f = 1,21 mm/rot, avansul;

v_f = n x f = 24,2 mm/min, viteza de avans;

l = 150 mm, lungimea suprafetei prelucrate;

t = 2,5 mm, adancimea de aschiere.

T t_b = min

Timpul ajutator pentru prinderea si desprinderea piesei, t_a, tab.(3.68)[1]:

Timpul de deservire tehnica, t_dt, tab.(3.79)[1]:

Timpul de deservire organizatorica, t_do, tab.(3.79)[1]:

Timpul de odihna si necesitati firesti, t_on, tab.(3.80)[1]:

Timpul de pregatire-incheiere, T_pi, tab.(3.65)[1]:

T_pi = 18 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Norma de timp la strunjire degrosare:

Tmin

b) Gaurire pe strung

Timpul de baza t_b, se determina cu relatia (5.1)[1], avand in vedere si schema de calcul din figura 8:

Date initiale :

d = 16 mm;

l = 182 mm;

n = 120 rot/min;

f = 0,28 mm/rot.

Fig. 8 Gaurire pe strung

Timpul de baza, t_b, tabelul (7.2) [1], va fi:

min

Unde:  l = 150 mm

l₁ = = 6,5 mm

l₂ =(0,5 . . 4) = 2,5 mm

Timpul ajutator pentru prinderea si desprinderea piesei, t_a, tab.(7.50)[1]:

Timpul de deservire tehnica, t_dt, tab.(7.54)[1]:

Timpul de deservire organizatorica, t_do, tab.(7.54)[1]:

Timpul de odihna si necesitati firesti, t_on, tab.(7.55)[1]:

Timpul de pregatire-incheiere, T_pi, tab.(7.1)[1]:

T_pi = 19 min

Lotul de piese: n = 10 buc.

Norma de timp la gaurire pe strung:

T min

c) Mortezare canal de pana

n= 48 c.d./min, numarul de curse duble;

f=1,42 mm/c.d., avansul pe cursa dubla.

Latimea canalului este egala cu latimea cutitului:

b=8 mm

Timpul de baza se calculeaza cu relatia de mai jos, cu raportare la figura 9:

t_b= min

unde:  

q  h= 3,3 mm, adancimea canalului;

q  h₁=2,5 mm, distanta de intrare a cutitului.

Fig. 9 Mortezare canal de pana

Timpul ajutator pentru prinderea si desprinderea piesei, t_a, tab.(8.18):

Timpul de deservire tehnica, t_dt, tab.(8.28):

Timpul de deservire organizatorica, t_do, tab.(8.28):

Timpul de odihna si necesitati firesti, t_on, tab.(8.29):

Timpul de pregatire-incheiere, T_pi, tab.(8.2):

T_pi = 11+6+ 3=20 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Norma de timp la mortezare canal de pana:

min

d) Danturare prin frezare cu freza melc modul

Schema de calcul al timpului de baza se prezinta in figura 10:

Fig. 10 Danturare prin frezare cu freza melc modul

Se dau :

q  m = 3 mm, modulul;

q  z = 62, numarul de dinti al rotii dintate;

q  l = B = 20 mm, latimea rotii dintate;

Timpul de baza t_b , se calculeaza cu relatia (10.3) [12], pentru degrosare :

t_bd = min

unde :

q  l₁=mm

q  D = m z + 2m = 192 mm

q  h = m + 1,2 m= 6,6 mm

Timpul de baza pentru finisare, t_bf ,:

t_bf = 1,5 min

Timpul de baza total, t_b :

t_b = t_bd + t_bf = 3,38 + 1,5 = 4,88 min

Timpul de pregatire incheiere, T_pi, tab.(10.1):

T_pi = 43 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Timpul de deservire tehnica, t_dt, tab.(10.28):

Timpul de deservire organizatorica, t_do, tab.(10.28):

Timpul de odihna si necesitati firesti, t_on, tab.(10.29):

Norma de timp la danturare cu freza melc modul:

min

8 Calculul costului de productie al piesei - "roata dintata"

In vederea calcularii cat mai exacte a costului de productie, se va tine cont de urmatoarele date si etape:

- Pret achizitionare semifabricat - P_semif [RON /kg];

- Greutatea semifabricatului - G_semif. [kg];

- Costul semifabricatului, C_semif. = P_semif · G_semif. [RON];

- Salariul pe ora al operatorului - S_op = 6 [RON/ora] - acesta se inmulteste cu un coeficient k = 0,85;

- Norma de timp pe operatii - N_{t op}  [ore];

- Costul manoperei - C_manopera = S_op · k · N_{t op} [RON];

- CAS - salarii directe - C_CAS = 22 % · C_manopera [RON];

- Cota pentru somaj - C_somaj = 5 % · C_manopera [RON];

- Cota pentru sanatate C_sanatate = 7%· C_manopera [RON];

- Regia sectiei - C_regie = (150  - 700)% · C_manopera [RON];

- Costul de fabricatie - C_piesa = C_semif. + C_manopera + C_CAS + C_somaj + C_regie + C_sanatate [RON]

- Rata de profit - n = 15 %

- Pretul de productie - P_productie = C_piesa · (1+ n/100) [RON]

- TVA = 19 % C_piesa

- Pretul cu TVA - P_TVA = P_productie · (1+TVA/100) [RON]

Modelul de calcul se face pe o singura operatie.

Practic insa se calculeaza manopera la toate operatiile si apoi se aplica cheltuielile de la punctele urmatoare.

FISA DE CALCUL A COSTULUI DE FABRICATIE

Denumire produs: "roata dintata"

Material: 33MoVCr11

- Pret achizitionare semifabricat - P_semif = 5,7 RON/kg;

- Greutatea semifabricatului - G_semif. = 14,954 kg;

- Costul semifabricatului, C_semif. = P_semif · G_semif. = 85,2378 RON;

- Salariul pe ora al operatorului - S_op = 5,1 RON /ora;

- Norma de timp pe operatii - N_{t op} = 7,75 ore;

- Costul manoperei  - C_manopera = S_op · N_{t op} = 39,525 RON;

- CAS - salarii directe - C_CAS = 22 % · C_manopera = 8,695 RON;

- Cota pentru somaj - C_somaj = 5 % ·.C_manopera = 1,976 RON;

- Cota pentru sanatate - C_sanatate = 7 % · C_manopera = 2,766 RON;

- Regia sectiei - C_regie = (150 - 700)% · C_manopera = 118,57 RON;

- Costul de fabricatie -

- C_piesa = C_semif. + C_manopera + C_CAS + C_somaj + C_sanatate + C_regie = 256,77 RON;

- Rata de profit - n = 15 %

- Pretul de productie - P_productie = C_piesa · (1+ 0,15/100) = 257,15 RON;

- TVA = 19 %

- Pretul cu TVA - P_TVA = P_productie · (1+TVA/100) = 306 RON;

Costul piesei - "Roata dintata", va fi deci:

C_piesa = 306 RON = 3,060,000 lei = 86,19 EUR, la cursul de zi 1 EUR = 3,55 RON.