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Qudro Processi 1 Tecnologia Meccanica I
Corso di Tecnologia Meccanica I
Prof. W. Polini
Prof. L. Sorrentino
Tel. 0776 2993679/4012
Martedì: 9.00-11.00 (aula 1.1)
Martedì: 14.00-16.00 (aula 1.1)
Mercoledì: 10.00-13.00 (aula 1.1)
Qudro Processi 2 Tecnologia Meccanica I
Testi consigliati:
F. Giusti e M. Santochi
Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione
Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2000.
Serope Kalpakjan – Steven R. Schmid
Tecnologia Meccanica
Prentice Hall, 2008
Corso di Tecnologia Meccanica
Qudro Processi 3 Tecnologia Meccanica I
Corso di Tecnologia Meccanica
Ricevimento studenti:
Martedì e mercoledì: 16.00-18.00
Esame:
orale con esercizi
Qudro Processi 4 Tecnologia Meccanica I
COS’E’ LA TECNOLOGIA?
• Dal contadino con la zappa:
nutre da 2 a 3 persone ...
•... a quello tecnologico:
nutre circa 60 persone
• L'impatto sociale della tecnologia: i chicchi di grano
0
7
14
21
28
35
Ch
icch
i o
tten
uti
per
un
ch
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sem
inat
o
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Anno
Qudro Processi 5 Tecnologia Meccanica I
• Distribuzione degli occupati in
Italia
0
20
40
60
80
% d
i occ
upat
i
Agricoltura Industria Servizi
Settore
1900
Oggi
• Ore di lavoro necessarie per
acquistare un quintale di grano 0
50
100
150
200
250
Ore
di la
voro
1800 1900 Oggi
Anno
COS’E’ LA TECNOLOGIA?
Qudro Processi 6 Tecnologia Meccanica I
• Ore di lavoro necessarie per
acquistare un quintale di ferro
1
10
100
1000
10000
Ore
di
lavoro
1600 1700 1800 1900 Oggi
Anno
•Il miglioramento del tenore di vita
•Lo sviluppo sostenibile
•La Tecnologia Meccanica
COS’E’ LA TECNOLOGIA?
Qudro Processi 7 Tecnologia Meccanica I
LA TECNOLOGIA MECCANICA
La TECNOLOGIA MECCANICA, o meglio le TECNOLOGIE DI
LAVORAZIONE MECCANICA, costituiscono l’insieme dei processi
che permettono la trasformazione di grezzi o di semilavorati in
prodotti finiti. Attraverso le Tecnologie meccaniche diviene possibile
il passaggio dal progetto di una parte alla sua realizzazione fisica. Le
Tecnologie di lavorazione meccanica sono quindi di base per poter
“PRODURRE”.
Qudro Processi 8 Tecnologia Meccanica I
COSA VUOL DIRE PRODURRE?
“Dare, fornire come risultato di una serie di
lavorazioni o trasformazioni operate
dall’uomo”
Qudro Processi 9 Tecnologia Meccanica I
Il prodotto dovrà rispettare i requisiti di progetto
in termini di funzionalità, forma e aspetto estetico
Esempio 1
COSA VUOL DIRE PRODURRE?
Qudro Processi 10 Tecnologia Meccanica I
•Materiale
• Sezione filo
• Diametro filo
• Finitura
• Processo produttivo
• Dimensione lotto
Esempio 1 – SCELTE PROGETTUALI
COSA VUOL DIRE PRODURRE?
Qudro Processi 11 Tecnologia Meccanica I
• Il materiale sopporterà la piegatura
senza rompersi?
• Il filo potrà essere tagliato senza
provocare usura eccessiva
dell’utensile?
• Il taglio provocherà bave?
• Qual è il sistema di produzione più
economico per realizzare il lotto
richiesto ed essere competitivi?
Esempio 1 – PROBLEMI TECNOLOGICI
COSA VUOL DIRE PRODURRE?
Qudro Processi 12 Tecnologia Meccanica I
Esempio 1 – SCELTE NECESSARIE PER
LA PRODUZIONE
•PROCESSO TECNOLOGICO
•MACCHINE UTENSILI
•UTENSILI
•ATTREZZATURE
COSA VUOL DIRE PRODURRE?
Qudro Processi 16 Tecnologia Meccanica I
TIPOLOGIE DI PROCESSI DI
PRODUZIONE:
•Produzioni per Processo
•Produzioni per parti o manifatturiere
Qudro Processi 17 Tecnologia Meccanica I
PRODUZIONI PER PROCESSO
• Gli elementi originari che costituiscono il prodotto
finale non possono essere facilmente identificati.
• Il prodotto non può essere scomposto a ritroso
poiché i componenti originari non sono più
distinguibili tra loro o hanno cambiato natura.
Qudro Processi 18 Tecnologia Meccanica I
Esempi
• Produzione di:
– Acciaio
– Carta
– Cemento
– Prodotti Chimici
– Filati
– ...
PRODUZIONI PER PROCESSO
Qudro Processi 19 Tecnologia Meccanica I
PRODUZIONI PER PARTI O
MANUFATTURIERE
Il prodotto finale risulta composto da un
numero finito di componenti discreti (parti).
• Il processo produttivo è compreso da due
fasi:
– Fase di fabbricazione;
– Fase di assemblaggio.
Qudro Processi 20 Tecnologia Meccanica I
Esempi
• Processi di produzione per ottenere:
– Automobili
– Calcolatori
– Elettrodomestici
– Calzature
– ...
PRODUZIONI PER PARTI O
MANUFATTURIERE
Qudro Processi 21 Tecnologia Meccanica I
FASE DI FABBRICAZIONE
Insieme delle lavorazioni
(trasformazioni) che modificano la forma,
le dimensioni, lo stato superficiale di parti
singole.
PRODUZIONI PER PARTI O
MANUFATTURIERE
Qudro Processi 22 Tecnologia Meccanica I
FASE DI ASSEMBLAGGIO
Insieme delle operazioni di
giustapposizione di parti singole per
formare un assieme.
PRODUZIONI PER PARTI O
MANUFATTURIERE
Qudro Processi 24 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONE
Che cosa intendiamo con il termine trasformazione ?
Def: : La variazione nel tempo di una o più proprietà
della parte ottenuta attraverso opportuni processi
elementari.
Qudro Processi 25 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONI
Esempi :
• Trasformazione di forma e dimensioni
(macrogeometria della parte);
• Trasformazione del grado di finitura di una
superficie (microgeometria della parte);
• Trasformazione delle caratteristiche
meccaniche (durezza, carico di rottura);
• Trasformazione di stato, di temperatura.
Qudro Processi 27 Tecnologia Meccanica I
FATTORI CHE CONCORRONO IN
UNA TRASFORMAZIONE
•Materia
•Energia
•Informazioni
•Risorse
Qudro Processi 29 Tecnologia Meccanica I
MATERIA
Grezzo/Semilavorato Prodotto di partenza su cui vogliamo
eseguire la trasformazione
Altri materiali Materiali che possono essere richiesti
per la corretta esecuzione della
trasformazione (Es. liquidi refrigeranti).
Materiali che possono essere aggiunti al
grezzo durante la trasformazione
Finito/Semilavorato Prodotto ottenuto dopo la trasformazione
Sfridi Materiale in eccesso presente sul grezzo
e asportato durante la trasformazione
Scarti Prodotti finiti/Semilavorati che non
rispettano le specifiche imposte
Qudro Processi 30 Tecnologia Meccanica I
STATO DEL MATERIALE
Solido
• Compatto;
• Granulare.
Liquido
Gassoso
Qudro Processi 31 Tecnologia Meccanica I
MATERIA
•Le trasformazioni comportano una variazione M
della massa del prodotto finito / semilavorato
(M2) rispetto alla massa del grezzo / semilavorato
di partenza (M1).
• Distinguiamo tre casi possibili:
– M = M2 - M1 < 0
– M = M2 - M1 = 0
– M = M2 - M1 > 0
Qudro Processi 32 Tecnologia Meccanica I
MATERIA M=M2-M1<0
Dopo la trasformazione la massa della
parte finita è minore di quella del grezzo
di partenza. La trasformazione comporta
l’eliminazione di parte della massa del
grezzo.
Qudro Processi 33 Tecnologia Meccanica I
MATERIA
M=M2-M1= 0 La trasformazione lascia inalterata la
massa della parte.
Qudro Processi 34 Tecnologia Meccanica I
MATERIA
M=M2-M1> 0 La trasformazione comporta un aumento
della massa della parte finita essendo
questa l’assieme risultante dalla
giustapposizione di più parti.
Qudro Processi 36 Tecnologia Meccanica I
ENERGIA • Le trasformazioni sono operate grazie
ad opportuni scambi di energia;
• L’energia scambiata può essere di varia
natura:
– Energia Meccanica,
– Energia Termica,
– Energia Chimica.
Qudro Processi 37 Tecnologia Meccanica I
ENERGIA MECCANICA
• Lo scambio di energia avviene tramite
una interazione tra forze che compiono
lavoro;
• Esempi:
– Piegatura della lamiera,
– Asportazione di truciolo.
Qudro Processi 38 Tecnologia Meccanica I
ENERGIA TERMICA
• Lo scambio di energia avviene
instaurando una opportuna differenza di
temperatura tra le parti interagenti;
• Esempi:
– Fusione di un metallo,
– Solidificazione di un cubetto di ghiaccio.
Qudro Processi 39 Tecnologia Meccanica I
ENERGIA CHIMICA
• Lo scambio di energia avviene
sfruttando opportune reazioni chimiche.
• Esempi:
– Corrosione di un materiale a contatto
con un acido o una base
Qudro Processi 40 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONI
• Le trasformazioni sono realizzate
attraverso processi elementari
(lavorazioni);
• Tali processi elementari possono essere
classificati in base al tipo di energia
utilizzata.
Qudro Processi 41 Tecnologia Meccanica I
PROCESSI ELEMENTARI CHE
SFRUTTANO ENERGIA MECCANICA
•Deformazione elastica ( Es. : tirare elastico,
comprimere molla);
• Deformazione plastica ( Es. : piegare una
lamiera, coniare monete);
• Frattura ( Es. : spezzare lastra di vetro);
• Miscelazione ( Es: miscelare polveri).
Qudro Processi 42 Tecnologia Meccanica I
•Riscaldamento / Raffreddamento (Es.
Riscaldare un componente per dilatarlo o
raffreddarlo per restringerlo - Accoppiamenti
forzati);
• Fusione (Es. Fondere dello stagno per
assemblare un componente- Saldature)
• Solidificazione (Es. Far solidificare acciaio
fuso in una forma - Processi di fonderia)
PROCESSI ELEMENTARI CHE
SFRUTTANO ENERGIA TERMICA
Qudro Processi 43 Tecnologia Meccanica I
PROCESSI ELEMENTARI CHE
SFRUTTANO ENERGIA TERMICA
•Evaporazione (Es. Essicazione di una
forma al verde)
• Condensazione (Es. Deposizione di
vapori di metallo su una superficie)
Qudro Processi 44 Tecnologia Meccanica I
• Soluzione (Es. Soluzione dello zinco nel
rame per ottenere ottone);
• Combustione (Es. combustione di
idrocarburi)
• Diffusione (Es. atomi di carbonio penetrano
per diffusione nella struttura dell’acciaio
cambiandone le proprietà - Cementazione)
• Indurimento (Es. fenomeno della “presa” del
cemento)
PROCESSI ELEMENTARI CHE
SFRUTTANO ENERGIA CHIMICA
Qudro Processi 46 Tecnologia Meccanica I
INFORMAZIONI
• Le trasformazioni, per essere attivate, necessitano di
opportune informazioni:
– Informazioni tecnologiche:
• Strumenti in grado di eseguire la trasformazione
• Traiettoria di processo
– Informazioni gestionali:
• Quale trasformazione eseguire
• Quando eseguire la trasformazione
• Su quale parte eseguire la trasformazione
• Quali strumenti usare.
Qudro Processi 48 Tecnologia Meccanica I
RISORSE
Qualsiasi trasformazione per essere compiuta
necessita di opportune risorse.
Macchina: Fornisce l’energia necessaria per
attuare la trasformazione.
Utensile: Consente di trasferire l’energia dalla
macchina al grezzo / semilavorato.
Attrezzatura: Consente al grezzo / semilavorato di
essere integrato nella macchina.
Qudro Processi 49 Tecnologia Meccanica I
SISTEMA TECNOLOGICO DELLE
TRASFORMAZIONI
Insieme alla parte grezza / semilavorata le risorse
consentono di definire il sistema tecnologico di
trasformazione.
Esso risulta perciò composto da :
• Parte grezza o semilavorata
• Macchina
• Attrezzatura
• Utensile
Qudro Processi 51 Tecnologia Meccanica I
ESEMPIO DI SISTEMA TECNOLOGICO
DI TRASFORMAZIONE
PULITURA STAMPI
Qudro Processi 52 Tecnologia Meccanica I
PRECISIONE DELLE
TRASFORMAZIONI Trasformazione ideale: Lo stato iniziale e lo stato finale
sono definiti in modo deterministico
Qudro Processi 53 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONI REALI
Tutte le trasformazioni reali sono influenzate da
fenomeni non controllabili (disturbi) che influenzano il
risultato finale
Qudro Processi 54 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONI REALI
Generalmente anche lo stato iniziale della trasformazione
non è noto con certezza. Ciò rende ancora più incerto il
risultato finale.
Qudro Processi 56 Tecnologia Meccanica I
TRASFORMAZIONI REALI
• La presenza di disturbi implica che il risultato finale non sarà
mai unico, bensì variabile all’interno di un certo intervallo di
possibili soluzioni.
• Il problema è quello di garantire che le possibili soluzioni
ottenibili tramite la trasformazione siano contenute all’interno
di un intervallo di tolleranza definito in fase di progettazione
(specifiche).
• L’intervallo delle possibili soluzioni legato alla
trasformazione dovrà essere perciò contenuto all’interno
dell’intervallo di tolleranza.
Qudro Processi 59 Tecnologia Meccanica I
RIDUZIONE DELLA VARIABILITA’
DEL RISULTATO
Nel caso la variabilità del risultato ottenibile sia
superiore alla tolleranza imposta si dovrà:
-migliorare il processo;
oppure
-cambiare il processo
Qudro Processi 60 Tecnologia Meccanica I
ESEMPIO DI MIGLIORAMENTO
DEL PROCESSO FORATURA
Risultato richiesto :
Ottenere un foro cieco il cui asse disti d=10 mm dalla
superficie di riferimento.
La tolleranza specificata per tale misura è + 0.1 mm.
Bisogna determinare il processo consente di realizzare tale
foro garantendo le tolleranze richieste.
Qudro Processi 66 Tecnologia Meccanica I
3° CASO
FORATURA CON PREFORO E UTILIZZO DI BUSSOLA
DI CENTRAGGIO
Qudro Processi 67 Tecnologia Meccanica I
3° CASO
FORATURA CON PREFORO E UTILIZZO DI BUSSOLA
DI CENTRAGGIO
OK
Qudro Processi 69 Tecnologia Meccanica I
FATTIBILITA’ TECNICA DEL
PROCESSO
Il processo che realizza il prodotto deve garantire:
• le specifiche tecniche del prodotto indicate nel
disegno tecnico (tolleranze, rugosità, etc.);
• i volumi richiesti (capacità produttiva);
• il rispetto delle normative ambientali;
• il rispetto delle normative di sicurezza (Es.: Legge
626).
Qudro Processi 70 Tecnologia Meccanica I
FATTIBILITA’ ECONOMICA DEL
PROCESSO
•Oltre alla fattibilità tecnica del processo di
produzione bisogna verificare anche la fattibilità
economica del processo stesso.
• Ciò significa che i costi associati al processo devono
essere sostenibili rispetto al ricavato derivante
dall’utilizzo della sua capacità produttiva.
Qudro Processi 71 Tecnologia Meccanica I
FATTIBILITA’ ECONOMICA DEL
PROCESSO
L’attività produttiva deve garantire all’azienda un
profitto (UTILE) in termini monetari, attraverso cui
essa può autosostenersi.
In prima approssimazione, trascurando i proventi
finanziari (ordinari e straordinari) l’utile deriva dalla
differenza tra il valore della produzione ed i costi
della produzione.
UTILE = VALORE DELLA PRODUZIONE - COSTI
DELLA PRODUZIONE
Qudro Processi 72 Tecnologia Meccanica I
VALORE DELLA PRODUZIONE
•Ricavi delle vendite e delle prestazioni
• Variazioni delle rimanenze di prodotti in corso
di lavorazione, semilavorati e finiti
• Incrementi di immobilizzazioni per lavori interni
• Altri ricavi e proventi
Qudro Processi 73 Tecnologia Meccanica I
COSTI DELLA PRODUZIONE • Per materie prime, sussidiarie;
• Per materiale di consumo;
• Ammortamenti e svalutazioni;
• Per il personale;
• Per servizi esterni;
• Per il godimento di beni di terzi;
• Variazioni delle rimanenze di materie prime, sussidiarie, di
consumo e merci;
• Accantonamenti per rischi;
• Oneri diversi di gestione.
Qudro Processi 74 Tecnologia Meccanica I
PROCESSI PRODUTTIVI
NELL’INDUSTRIA MECCANICA
Metallo liquido
da fusione da deformazione plastica
Fonderia Fonderia
Fucinatura e
stampaggio Laminazione Trafilatura Estrusione
grezzo di fusione
Trattamenti
termici Asp. truciolo
Assemblaggio
e controlli
semilavorato
7
Qudro Processi 75 Tecnologia Meccanica I
LAVORAZIONI PER
ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO • Tornitura
• Fresatura, Foratura
• Rettifica
Gli scopi dello studio
- Scelta utensili
- Condizioni ottimali di lavorazione
- Scelta macchina
- Difetti e caratteristiche dei prodotti
Qudro Processi 76 Tecnologia Meccanica I
FONDERIA
• Il metallo fuso
• Il processo: grezzi di fusione e lingotti (colata continua)
Gli scopi dello studio
- Condizioni ottimali per la fusione
- Metodi di fusione
- Metodi di progettazione degli stampi
- Difetti e caratteristiche dei prodotti
Qudro Processi 77 Tecnologia Meccanica I
DEFORMAZIONE PLASTICA
- Fucinatura
- Stampaggio
- Laminazione
- Trafilatura
- Estrusione
Scopi dello studio
- Calcolo delle forze e delle energie
- Progettazione degli utensili
- Difetti e caratteristiche dei prodotti