1 Analiza constructiv tehnologică a piesei de prelucrat

Piesa de prelucrat este o roată conjugata şi face parte din clasa de

piese „roţi dinţate”.

Din punct de vedere funcţional roata conjugata face parte din

ansamblul „Reductor de turaţie” şi se prezintă în figura 1.

Din condiţiile de precizie impuse se desprind următoarele concluzii:

A. Precizie dimensională: - dmax = Φ 192 mm;

- lmax = 20 mm.

B. Diametrele la care se impune o precizie dimensională ridicată

sunt:

- Φ 192 h9 (0- 0,100);

- Φ 25 H7 (+0,0210);

- 8 (–0,015-0,051);

C. Dimensiunile de profil ale piesei sunt:

- teşituri: 2x450 – la exterior şi interior.

D. Precizia geometrică:

Se impun următoarele abateri de formă şi de poziţie:

concentricitate alezaj cu suprafaţa exterioară - 0,05 mm;

cilindricitate exterior roata conjugata - 0,05 mm;

paralelism la suprafeţele frontale ale roţii dinţate – 0,015 mm;

perpendicularitate a suprafeţelor frontale ale piuliţei pe axa

roţii dinţate – 0,035 mm.

E. Rugozitatea suprafeţelor:

La piesa „roata conjugata” se impun următoarele rugozităţi:

- rugozitate generală Ra = 12,5;

- rugozitate pe alezaj Ra = 1,6;

- rugozitate pe suprafeţele frontale: Ra =

3,2.

F. Materialul piesei:

Piesa se execută din 33MoVCr11, STAS 791-88, oţel aliat pentru

tratament termic, destinat construcţiei de maşini.

Principalele domenii de utilizare ale acestui material se prezintă în

tabelul de mai jos:

Tabelul 1

Marca oţelului

Principalele domenii de utilizare

33MoVCr11 Arbori cotiţi, axe, fuzete, arbori cu came, biele, roţi dinţate, organe de asamblare, cârlige forjate pentru macarale

Din tabelul 3, pagina 3, STAS 791 – 88, se extrage compoziţia chimică

determinată pe oţel lichid:

Tabelul 2

Marcaoţelului

Calitatea

Compoziţia chimică, %

C Mn S P Cr MoAlte

elem.

33MoVCr11 X0,30 …

0,37

0,60 …

0,90

max.0,02

5

max.0,02

5

0,90 …

1,20

0,15…

0,30___

Caracteristicile mecanice garantate pentru produs, determinate pe

probe de tratament termic, se extrag din tabelul 5, pagina 8, STAS 791 –

88, iar duritatea maximă garantată a produselor livrate în stare laminată şi

în stare normalizată se stabileşte la înţelegere între producător şi

beneficiar:

Tabelul 3

Marca oţelului

Felultrat.

termic

Limita de

curgereRp 0,2

N/mm2

Rezistenţa

la rupere 2Rm

N/mm2

Alungireala

rupereA5, %,min.

Gâtuireala

rupereZ*** ,%,min.

Rezilienţa

KCU300/2J/cm2

min.

33MoVCr1 CR 450 700 – 850 15 60 50

1

Tratamentul termic aplicat probelor se face conform tabelului 7,

pagina 10, STAS 791 – 88:

Tabelul 4

Marca oţelului

Călire I Călire II Revenire Temperatura de

austenitizarela

încercarea de călire

frontală OC

Temp.

OC

Mediu de

răcire

Temp.

OC

Mediu de

răcire

Temp.OC

Mediu de

răcire

33MoVCr11840 -870

apă, ulei ------ ------540 -680

apă, ulei

850

Culoare de marcare, pentru marca oţelului 33MoVCr11 – albastru – roz – verde.

G. Masa piesei:

Masa piesei în stare finită este mpiesă finită = 4,24 kg.

Fig.1 Roata conjugata

2 Stabilirea formei şi dimensiunilor semifabricatului

Ţinând seama de forma piesei (simplă, complexă), de dimensiunile

relative (mici, mari), şi de materialul din care se execută piesa, se poate

alege un semifabricat laminat, forjat, matriţat, turnat sau prelucrat

mecanic.

Într-un prim calcul preliminar dimensiunile semifabricatului s-au luat

cu 2 - 5 mm/rază mai mari decât ale piesei.

Principalii indicatori la consumul de metal se calculează cu relaţiile din

[1] şi sunt următorii:

o norma de consumo consumul specifico coeficientul de utilizare a metaluluio procentul deşeurilor de metale

Consumul specific reprezintă cantitatea de materie primă, material

care a fost consumat la execuţia unei unităţi de produs finit.

Coeficientul de utilizare a metalului este indicele care arată gradul de

înglobare a unui metal în produsul finit şi se determină cu relaţia:

(5.36)[1]

În cazul când se urmăreşte modul de utilizare a unui metal în procesul

tehnologic în scopul cunoaşterii pierderilor tehnologice, se calculează

coeficientul de utilizare tehnologic, cu relaţia:

(5.37)[1]

unde: Ct - consumul tehnologic

Procentul deşeurilor de metal, rezultă din relaţia:

(5.39)[1]

În ceea ce priveşte structura, norma de consum se compune din

următoarele elemente de bază:

consumul tehnologic pierderile tehnologice

Se determină cu relaţia:

(5.40)[1]

Consumul tehnologic reprezintă cantitatea de materie primă, material

sau energie prevăzută a se consuma pentru executarea unei unităţi de

produs.

(5.41)[1]

unde:

Cu - consumul util, reprezintă cantitatea netă de metal

încorporat într-un produs sau o piesă, executată conform

documentaţiei tehnologice.

La calculul normei de consum se mai ţine seama de următoarele:

în cazul când capetele de fixare, capetele rezultate din

indivizibilitatea barelor într-un număr întreg de semifabricate şi

abaterea pozitivă a barelor cu lungimi fixe sau multiple pot fi

întrebuinţate pentru prelucrarea altor piese, nu se adaugă la

norma de consum;

capetele oblice sau strivite ale barelor se adaugă la norma de

consum;

se va ţine cont de pierderile prin debitare de la suprafeţele

frontale ale pieselor, conform tabelului (5.11) [1];

dacă lungimea semifabricatului nu permite folosirea lui drept

capăt de fixare în dispozitivul de strângere al maşinii de debitat,

pierderile se adaugă la norma de consum.

Coeficientul de utilizare al materialului reprezintă procentul de

material ce rămâne în piesă după prelucrare. S-a calculat în valoare

absolută cu relaţia:

Ka = (3.19)[1]

a) Calculul volumului semifabricatului :

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

b) Stabilirea densităţii materialului de prelucrat :

ρMATERIAL = 7,85 g / cm3

c) Calculul masei semifabricatului :

MSEMIFABRICAT =ρMAT. · VSEMIFABRICAT = 7,85 · 1905 = 14954 g = 14,954 kg

d) Calculul coeficientului absolut de utilizare :

KU = · 100 % = · 100 % = 28,35 %

Se constată că există o pierdere raţională de material.

Unde: mpiesă finită = 4,24 kg

Se alege un semifabricat forjat, fig. 2.

Fig.2 Semifabricat forjat

3 Stabilirea itinerariului tehnologic

Pentru realizarea piesei se aplică metoda analogică de stabilire a

itinerariului tehnologic prin care varianta de tehnologie propusă este după

un model U.C.M. Reşiţa.

010 Tratament termic: îmbunătăţire.

020 Strunjire cilindrică exterioară degroşare.

021 strunjire frontal curat, cota 30;

022 strunjire cilindrică exterioară Φ 192,5, pe lungime 30.

030 Găurire I, pe strung.

031 pregăurire Φ 16, pe lungime 35 - înfundat (burghiu 16,5

STAS 575 – 88/Rp 5);

032 găurire Φ 22,75, pe lungime 35 – înfundat (burghiu 22,75

STAS 575 – 88/Rp 5).

040 Strunjire cilindrică exterioară şi interioară finisare, prinderea I.

041 teşire exterioară 1,5 x 450;

042 teşire interioară 1,5 x 450;

043 strunjire cilindrică exterioară Φ 192,05, pe lungime 30;

044 strunjire cilindrică interioară Φ 24,95, pe lungime 35.

050 Retezare – la lungime 23.

060 Strunjire finisare, prinderea II.

061 strunjire frontal curat, cota 20;

062 teşire exterioară 1,5 x 450;

063 teşire interioară 1,5 x 450.

070 Găurire II, 2 x M10 străpuns pe diametrul Φ 65.

080 Mortezare canal de pană

Dimensiuni canal de pană: b = 8-0,015-0,051, t = 3,3+0,2

0 , l = 20;

090 Danturare, cu freza melc modul (m = 3, z = 62, Dd = 186, Da =

192 h9).

100 Tratament termic: călire şi revenire înaltă.

110 Rectificare rotundă interioară, Φ25 H7 (+0,0210), pe lungime 20.

120 Lăcătuşărie, ajustare, debavurare, marcare.

130 C.T.C. – măsurare principalele cote.

4 Alegerea maşinilor-unelte şi a S.D.V.-urilor

Pentru efectuarea operaţiilor prevăzute în itinerariul tehnologic se

aleg următoarele tipuri de maşini:

strung normal cu vârf – SN 400x1500;

maşină de găurit – G 40;

maşină de mortezat Maag;

maşină de danturat cu freză melc FD 320A;

maşină de rectificat pentru interior - WMW SRU 240x800.

Pentru operaţiile de strunjire se alege un strung universal SN

400x1500.

Caracteristicile tehnice principale ale strungului universal SN

400x1500, se prezintă în tabelul de mai jos:

Tabelul 5

Tipulstrungul

ui

Caracteristici

principale

Turaţia axului

principal,rot/min

Avansul longitudinal,

mm/rot

Avansul transversal,

mm/rot

SN 400

h = 400 mm

L= 1500 mm

P = 7,5 kW

12; 15; 19; 24; 30; 38; 46; 58; 76;

96; 120; 150; 185; 230; 305; 380; 480; 600; 765; 955;

1200; 1500

0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,14; 0,16;

0,20; 0,24; 0,028; 0,32;

0,40; 0,46; 0,56; 0,64; 0,80; 0,96; 1,12; 1,24; 1,60; 1,92; 2,24; 2,88;

3,52

0,012; 0,015; 0,018; 0,021; 0,024; 0,030; 0,036; 0,042; 0,048; 0,060; 0,072; 0,084; 0,096; 0,120; 0,144; 0,168; 0,192; 0,240; 0,288; 0,336; 0,384; 0,480; 0,516; 0,672; 0,680; 0,796; 0,812; 0,904; 1,012; 1,200; 1,36; 1,624; 2,024; 2,72

Din tabelul (2.1) [2], se alege o maşină de găurit verticală şi

universală, G 40, ale cărei caracteristici tehnice principale sunt

următoarele:

Tabelul 6

Tipul maşinii

Caracteristiciprincipale

Turaţia axuluiprincipal, rot/min

Avansuri,mm/rot

G40

D = 50 mm; S = 224 mm;

L = 315 mm; P = 3 kW

40; 56; 80; 112; 160; 224; 315; 450; 630;

900; 1250; 1800

0,10; 0,13; 0,19; 0,27; 0,32; 0,53; 0,75; 1,06; 1,5

Din tabelul (10.5), [2], se alege maşina de mortezat, Maag, având

următoarele caracteristici tehnice principale:

Tabelul 7

Tipulmaşinii

Diametrul

mesei, mm

Lungimea

cursei, mm

Puterea,

kW

Curseduble pe

minut

Maag 800 300 4 14; 27; 48

Pentru rectificare rotundă interioară, se alege din tab.(12.11) [2], o

maşină de rectificat WMW SRU 240x800, având următoarele caracteristici

principale:

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

- maxim d = 240 mm;

lungimea maximă de rectificat: L = 150 mm;

conul maşinii: Morse 3;

dimensiunile discului de rectificat : - D = 90 mm;

- B = 25 mm;

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

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

numărul de rotaţii pe minut: - piatră interior, n = 11000

rot/min;

- piesă, n = 50…….400 rot/min;

Pentru orientarea şi fixarea piesei se folosesc următoarele dispozitive

universale:

1. universal cu trei bacuri;

2. vârfuri de centrare;

3. menghine;

4. cap divizor;

5. masă rotativă.

Pentru verificarea piesei se utilizează următoarele instrumente de

măsurare:

şubler la operaţiile de: degroşare, finisare;

micrometre la operaţiile de: rectificare, netezire;

rugozimetre la operaţiile de: verificarea rugozităţii;

calibre şi tampon: pentru piuliţe.

Pentru aşchiere se prevăd scule aşchietoare în construcţie

demontabilă din plăcuţe de carburi metalice comandate la firma SANDVIK

COROMAND.

Comandarea de scule aşchietoare se face respectând următorii paşi:

1) Stabilirea materialului pentru care se face comanda şi a

procedeului de prelucrare, figura 3;

Fig.3 Stabilirea materialului şi a procedeului de prelucrare

2) Stabilirea tipului de prelucrare (degroşare – finisare) şi

alegerea simbolului ISO pentru plăcuţele din carburi metalice,

figura 4;

Fig.4 Stabilirea tipului de prelucrare

3) Stabilirea condiţiilor de prelucrare , figura 5;

Fig.5 Stabilirea condiţiilor de prelucrare

4) Stabilirea codului de comandă după firma SANDVIK

COROMAND şi scrierea simbolului plăcuţelor aşchietoare.

În conformitate cu diagrama din ghidul COROGUIDE al firmei SANDVIK

COROMAND [15], echivalenţa plăcuţelor conform ISO este următoarea:

a) pentru degroşare P 30 – G 4035;

b) pentru finisare P 10 – G 4015.

Pentru comandă simbolul plăcuţei va fi SNMG 120468 – P 10/GC 4015

care conform COROGUIDE este:

S - pătrat;

N - negativă;

M - clasa de precizie medie;

G - cu gaură, are degajare, pentru fragmentare pe

ambele părţi şi nu are teşitură;

l0 = 12 mm, lungime plăcuţă;

g = 4 mm, grosime plăcuţă;

r = 0,8 mm, raza la vârf.

Pentru degroşare comanda va fi n bucăţi SNMG 120408 P 30/GC 4035.

5 Calculul tehnologic al adaosurilor de prelucrare şi al

dimensiunilor intermediare

Relaţiile şi metodica de calcul al adaosului de prelucrare se prezintă în

[2], cu raportare la figura 6.

Fig. 6 Calculul dimensiunilor intermediare

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculează cu relaţiile

următoare:

a) pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafeţe exterioare şi

interioare de revoluţie:

2ACmin = 2(RZp + SP) + (1.3) [2]

b) pentru adaosuri asimetrice, la suprafeţe plane opuse prelucrate în

faze diferite sau pentru o singură suprafaţă plană:

ACmin = RZp + SP +ρP + ЄC (1.5) [2]

unde:

Ac min - adaosul de prelucrare minim, considerat pe o parte (rază)

sau pe o singură faţă plană;

Rzp - înălţimea neregularităţilor de suprafaţă rezultate la faza

precedentă;

Sp - adâncimea stratului superficial defect (ecruisat) format la

faza precedentă;

ЄC - eroarea de aşezare la faza de prelucrare considerată.

Calculul propriu-zis al adaosurilor de prelucrare, pentru suprafaţa

cilindrică Φ192, se face considerând operaţiile şi fazele necesare prelucrării

în ordinea inversă.

Pentru că adaosul de prelucrare este simetric, se utilizează relaţiile

din [2].

a) Pentru rectificare(operaţia precedentă este strunjirea într-o

singură etapă)

RZp= 25 μm

SP= 0, (deoarece în cazul prelucrării semifabricatelor care au fost

supuse la tratamente termochimice, din expresia adaosului de

prelucrare se elimină valoarea lui SP, în scopul păstrării stratului tratat

termochimic)

ρP = 2· ΔC · lC

ΔC = 0,1 μm/mm, tab.(1.4), curbarea specifică

lC = 20 mm

ρP = 2 · 0,1 · 20 = 4 μm

La prelucrări între vârfuri nu se face verificarea aşezării, (Єv=0)

Adaosul minim pentru rectificare este:

2·ACmin = 2 · (RZp + ρP) = 2 · (25 + 4) = 58 μm

Din tabelul (7.19), [2], obţinem toleranţa pentru operaţia precedentă –

strunjire conform clasei 6 de precizie:

Tp = 300 μm

Deci adaosul nominal pentru rectificare este:

2·ACnom= 2·ACmin + Tp= 58 + 300 = 358 μm

Dimensiunea maximă după strunjire (înainte de rectificare), va fi:

dmax = 192 + 0,358 = 192,358 mm, se rotunjeşte

dmax = dnom= 192,4 mm

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

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

b) Strunjire(operaţia precedentă este forjarea)

RZp = 300 μm tab. (3.3) [2]

SP = 400 μm tab. (3.3) [2]

ρP = tab. (1.3) [2]

unde:

ρc = 2·Δc · lc tab. (1.4) [2]

Δc = 0,05 μm/mm tab. (1.4) [2]

ρc = 2 · 0,05 · 20 = 2 μm

lc = 20 mm

ρcentr.= 0,25 tab. (1.3) [2]

T = 4200 μm tab. (3.1) [2]

ρcentr.=0,25 = 1,079 mm = 1079 μm

ρP= = 1081 μm

Adaosul de prelucrare minim pentru strunjire este:

2·ACmin = 2 · (RZp + Sp) +2ρP =2 · (300 + 400) + 2 · 1081=

3562 μm

Din tabelul (3.1), se obţine abaterea inferioară Ai, la diametrul

semifabricatului frjat:

Ai = 3 mm

Adaosul nominal calculat pentru strunjire, este:

2·ACnom = 2·ACmin + Ai= 3,562 + 3= 6,562 mm

Dimensiunea nominală a barei forjate se calculează:

dnom.sf.= dmax + 2·ACnom = 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 suprafaţa frontală,

L = 20 (mm)

Suprafeţele frontale de capăt se prelucrează prin strunjire, (operaţia

precedentă este debitarea cu cuţit de strung).

Din tabelul (3.6) [2] se extrag:

RZp + Sp = 0,2 mm

ρP = 0,045 · D = 0,045 · 192 = 8,64 mm,

neperpendicularitatea capătului barei faţă de axa semifabricatului

Din tabelul (3.6), se extrage abaterea inferioară la lungimea barei

debitate:

Ai = 0,4 mm

Adaosul minim calculat este:

2·ACnom = 2·ACmin + Ai = 17,68 + 0,4 = 18,08 mm

unde:

2·ACmin =2 · (RZp + Sp) + 2 · ρP = 2 · 0,2 + 2· 8,64 = 17,68 mm

Dimensiunea nominală pentru debitare este:

Lnom = 20 + 18,08 = 38,08 mm; se rotunjeşte,

Lnom = 55 mm

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

Valoarea efectivă a adaosului nominal este:

2·ACnom = 55 – 20 = 35 mm

Pentru fiecare suprafaţă frontală adaosul este:

ACnom = 17,5 mm

6 Calculul tehnologic al regimurilor de aşchiere

Nivelul de calcul al parametrilor regimurilor de aşchiere s-a aplicat

pentru următoarele trei operaţii tehnologice:

1) strunjire cilindrică exterioară, de degroşare de la D0STAS = 210

mm la Dp = = 192,5 mm;

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

3) mortezare canal de pană;

4) danturare cu freză melc modul.

Calculul tehnologic al regimurilor de aşchiere pentru cele trei operaţii

se face cu relaţiile din [1] şi [2].

a) Strunjire – degroşare

Date iniţiale de calcul:

D0STAS= 190 mm, diametrul piesei înainte de prelucrare;

Dp = 185 mm, diametrul piesei prelucrate.

Se calculează:

adâncimea de aşchiere la strunjirea longitudinală, t (mm):

tL = = 8,75 mm

numărul de treceri nt:

nt = 3

adaosul de prelucrare, ap(mm):

ap = 2,9 mm

Se impune obţinerea unei rugozităţi de 6,3 μm, strunjirea se execută

pe un strung SN 400x1500, cu un cuţit armat cu plăcuţă din carburi

metalice, P30 (grupa de utilizare), având ж=600; жs=150; rε=1 mm, faţa de

degajare plană cu γ=00 şi secţiune transversală a corpului cuţitului

ς=20x20 mm2.

avansul pentru strunjirea de degroşare, se alege din tabelul

(2.30) [2]:

fL = fT = 1,21 mm/rot,

avans ce se poate realiza la strungul SN 400x1500, tabelul (1.30)

[2].

viteza economică de aşchiere, se calculează cu formula:

[m/min] (1.3)[2]

unde:

Cv - coeficient funcţie de caracteristica materialului de

prelucrat şi materialul sculei aşchietoare cu răcire;

Cv = 32,4; xv = 0,15; yv = 0,40; n=1,5;

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

xv, yv, n - exponenţii adâncimii de aşchiere, avansului şi

durităţii, tab.(2.4)[2];

T = 120 min - duritatea sculei aşchietoare;

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

t = 8,75 mm - adâncimea de aşchiere;

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

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

k1…k9. - coeficienţi cu valori prezentate în continuare

Cuţit cu secţiunea 20 x 20 mm2 : ASecţiune transversală = 400 mm2

= 0,04 - pentru oţel 33MoVCr11

k1 - coeficient funcţie de influenţa secţiunii transversale:

tab.(2.4)[2]

k2 - coeficient funcţie de unghiul de atac principal:

tab.(2.6)[2]

unde: φ= 0,45 - exponent funcţie de materialul cuţitului P30

k3 - coeficient funcţie de unghiul de atac secundar:

tab.(2.7)[2]

unde: a = 15

k4 - coeficient funcţie de influenţa razei de racordare a vârfului

cuţitului:

tab.(2.9)[2]

unde: μ= 0,1 - pentru degroşare

k5 = 1,32 ; tab.(2.11)[2]

k6 = 1; tab.(2.12)[2]

k7 = 1; oţel fără ţunder

k8 = 0,9 ; pentru forma plană a suprafeţei de

degajare

kv = 0,984·0,878·1·0,933·1,32·1·1·0,9·1= 0,958

Viteza de aşchiere va fi :

Se calculează turaţia piesei:

Se recomandă n 800, pentru degroşare.

Se alege imediat turaţia inferioară sau superioară din gama de turaţii

a M.U. –SN 400x1500:

n = 20 rot/min, turaţie aleasă din gama M.U. – SN

400x1500

Recalcularea vitezei reale:

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

Se calculează forţele de aşchiere tangenţială, respectiv radială cu

formulele:

Fz= [daN] (1.6) [2]

Fy= [daN] (1.7) [2]

CFz, CFy, coeficienţi daţi în tabelul (1.18)[2], funcţie de materialul de

prelucrat:

CFz= 5,14; CFy=0,045;

xFz, xFy, yFz, yFy, exponenţi funcţie de materialul de prelucrat, extraşi din

tabelul (2.19)[2]:

xFz = 1; xFy = 0,75; yFz = 0,9; yFy = 0,75;

nz, ny, exponenţi funcţie de materialul de prelucrat, tabelul (2.20):

nz = 0,55; ny = 1,3;

Coeficienţii globali de corectare a forţelor de aşchiere KFz, KFy, se

determină cu relaţiile:

KFz= Knz · Kҗz · Krz · Khz · Kγz (1.8) [2]

KFy= Kny · Kҗy · Kry · Khy · Kγy (1.9) [2]

unde:

Knz, Kny, coeficienţi de corecţie funcţie de materialul de prelucrat,

tabelul (2.21) [2]

Knz = Kny = 1;

Kҗz, Kҗy, coeficienţi de corecţie funcţie de unghiul de atac principal,

tabelul (2.22):

Kҗz = 0,96; Kҗy = 0,87;

Krz, Kry, coeficienţi funcţie de raza de rotunjire de la vârf, tabelul (2.23)

[2]:

Krz=

Krz=

Kγz, Kγy, coeficienţi funcţie de unghiul de degajare, tabelul (2.24) [2]:

Kγz= 1; Kγy= 1;

Khz, Khy, coeficienţi funcţie de uzura pe faţa de aşezare, tabelul (2.25)

[2]:

Khz = 0,98; Khy = 0,82;

KFz = 1· 0,96 · 0,952 · 1 · 0,98 = 0,895

KFy = 1 · 0,87 · 0,87 · 1 · 0,82 = 0,62

Se obţin componentele forţei de aşchiere:

Fz= 5,14 · 8,751 · 1,210,9 · 192,50,55 · 0,895 = 862,45 daN

Fy= 0,045 · 8,750,75 ·1,210,75 · 192,51,3 · 0,62 = 152,74 daN

Puterea de aşchiere se calculează cu:

Pa= [kw] (2.10) [2]

Pa= kw ≤ 4,9 kW

Se consideră maşina unealtă S3 are randamentul η = 0,7, astfel se

verifică puterea motorului:

PMu · η = 7 · 0,7 = 4,9 kw

Pa ≤ PMu η

Momentul de torsiune rezultant, se calculează cu:

Mt = [daN·m]

Mt = daN·m

b) Găurire pe strung

Date iniţiale de calcul:

diametrul de prelucrat, d = 16 mm;

lungimea de prelucrat, l = 35 mm.

Pentru prelucrarea găurilor cu o lungime l ≤ 10D, se alege din STAS

575 – 98, tipul de burghiu din Rp 5, pentru prelucrarea materialului: - oţel

33MoVCr11.

Parametri principali ai geometriei părţii aşchietoare, a burghiului

elicoidal, sunt :

unghiul la vârf, 2ж0 = 1200, funcţie de materialul de prelucrat,

conform tabelului (12.11)[2];

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

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

adâncimea de aşchiere (pentru găurire în plin), t = d / 2 = 16/2

= 8 mm;

Avansul de aşchiere (pentru găurire-n plin), f, mm:

f = Ks · Cs · D0,6 [mm/rot] (3.1)[2]

unde:

Ks = 0,8, coeficient de corecţie, funcţie de lungimea găurii,

pentru l > 3D;

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

D = 16 mm, diametrul burghiului.

f = 0,8 · 0,063 · 160,6 = 0,266 mm/rot

se alege avansul f = 0,28 mm/rot

Viteza de aşchiere la găurire, vp , m/min:

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

Valorile coeficienţilor Cv şi ale exponenţilor zv, yv, m, sunt date-n

tabelul (12.22)[2].

Pentru f ≥ 0,2 mm/rot, se aleg:

Cv = 7; zv = 0,4; m= 0,2; yv = 0,5;

Coeficientul de corecţie Kvp, este produsul coeficienţilor daţi în tabelul

(12.23)[2], ce ţin seama de factorii ce influenţează procesul de burghiere:

Kvp = KMv · KTv · Klv · Ksv (12.9)[2]

unde :

KMv , coeficient funcţie de materialul de prelucrat;

KTv , coeficient funcţie de raportul durabilităţii reale şi

recomandate Tr / T;

Ksv , coeficient funcţie de starea oţelului;

Klv , coeficient funcţie de lungimea găurii şi diametrul de

prelucrat;

Toţi coeficienţii se extrag din tabelul (12.23)[2], având următoarele

valori:

KTv = 1; Klv = 0,5; Ksv = 1; KMv = 0,644;

Kvp = 1 · 0,5 · 1 · 0,644 = 0,322

Se calculează viteza de aşchiere :

vp = m/min

Turaţia sculei aşchietoare la găurire n, rot/min:

n = rot/min

Valoarea obţinută se pune de acord cu turaţiile maşinii - unelte,

tabelul (3.22)……..(3.33)[2], pe care se face prelucrarea alegându-se

turaţia imediat inferioară sau superioară dacă nu s-a depăşit Δv < 5%.

- se alege n = 120 rot/min, din gama de turaţii ale maşinii-unelte SN

400x1500.

Se calculează-n continuare viteza reală de aşchiere:

vr = m/min

Viteza de avans va avea expresia:

vf = n · f = 120 · 0,28 = 33,6 mm/min

Forţa principală de aşchiere şi momentul la burghiere, se calculează

cu formula:

F = CF1 · DxF · yF · HBn [daN] (12.12)[2]

M = CM1 · tzF · fyF · HBn [daN·cm] (12.13)[2]

Coeficienţii şi exponenţii forţei şi momentului de aşchiere se dau în

tabelul(12.38)[2], astfel:

xF = 1,10; yF = 0,7; CF = 65; HB = 143;

xM= 0,78; yM= 0,74; CM= 5,3;

F = 65 · 161,1 · 0,280,7 · 0,84 = 473 daN

M = 5,3 · 160,78 · 0,280,74 · 1,08 = 19,4 daNcm

Puterea la găurire, P, kw:

Pc = [kw] (12.20)[2]

Pc = kw

unde:

Mt , momentul de torsiune la găurire;

n, turaţia burghiului, sau a piesei.

Puterea totală – verificarea motorului:

Pc = 0,0236 kw

ηMU = 0,85 , randamentul maşinii – unelte SN

400x1500

Pc / ηMU = 0,03 kw ≤ PMe = 7,5 kw

c) Mortezare canal de pană

Scula: cuţit de mortezat armat cu plăcuţă din oţel rapid

Adâncimea de aşchiere, t2 = 3,3 mm.

Secţiunea transversală a cuţitului 20x30 mm2, җ=450, җs=100, γ=200,

λ=00, R=30 mm, rε=2 mm, se admite uzura hα=2 mm, pe faţa de aşezare,

iar lungimea în consolă a cuţitului este lc= 2,5 l1.

Pentru ж=450 şi t=8 mm, în tabelul (4.1)[1] se recomandă valoarea

avansului pentru mortezare:

f = 1,4 mm/c.d.

Viteza economică de aşchiere ve, se calculează:

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

Cv, xv, yv, mv, coeficient şi exponenţi funcţie de materialul de prelucrat,

felul prelucrării şi materialul cuţitului, tabelul (4.4)

T= 60 min, tabelul (1.16), durabilitatea economică a cuţitului de

mortezat

Kv, coeficient global de corectare a vitezei de aşchiere, se calculează

cu relaţia:

Kv=KTKmKҗKҗsKrKhKςKss (4.2)[1]

unde:

KT, coeficient funcţie de durabilitatea sculei, tabelul (4.5)

Km, coeficient funcţie de materialul de prelucrat, tabelul (4.5)

Kҗ, coeficient funcţie de unghiul de atac principal җ, tabelul (4.5)

Kҗs, coeficient funcţie de unghiul de atac secundar җs, tabelul

(4.5)

Kr, coeficient funcţie de raza de rotunjire r a sculei, tabelul (4.5)

Kh, coeficient funcţie de uzura pe faţa de aşezare, tabelul (4.5)

Kς, coeficient funcţie de secţiunea capului cuţitului, tabelul (4.5)

Kss, coeficient funcţie de starea suprafeţei semifabricatului,

tabelul (4.5)

KT= 1,19; Km=1; Kҗ=1; Kҗs=1;

Kr=0,97; Kh=1; Kς=0,93; Kss=1;

Kv= 1,19 1110,971 0,93 1 1= 1,0735

Avansul ales se corectează cu un coeficient Ks, unde:

Ks=1,11,150,81= 1,012 (4.3)[1]

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

Cv= 20,2; xv=0; yv=0,66; mv=0,25;

Viteza economică de aşchiere va fi:

ve= m/min

Lungimea cursei l, se calculează:

l= L+Li+Le [mm]

unde: L= 20 mm

Li+Le= 35 mm, tabelul (4.3), depăşirea cuţitului la morteză

l = 35 + 20 = 55 mm

Numărul de curse duble pe minut:

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

unde:

nlg, raportul dintre viteza de lucru şi cea de mers în gol,

nlg=0,8

ncd = c.d./min

Din cartea maşinii, se alege ncd = 48 c.d./min.

Viteza de aşchiere efectivă va fi:

va= m/min

Se calculează forţa principală de aşchiere:

Fz= [daN] (4.7)[1]

CFz, xFz, yFz, coeficient şi exponenţi în funcţie de materialul de

prelucrat, felul prelucrării şi materialul sculei, tabelul (4.6)

CFz=214; xFz=1; yFz=1;

KFz, coeficient de corectare a forţei de aşchiere

KFz= KmzKҗzKrzKhzKγz (4.9)[1]

Valorile coeficienţilor Kmz, Kҗz, Krz, Khz, Kγz, date-n tabelul (4.7) astfel:

Kmz=1; Kҗz=1; Krz=0,96;

Khz=0,83; Kγz=1;

KFz=110,9611= 0,96

Forţa de aşchiere principală va fi:

Fz= 214 81 1,41681 0,96 = 2328,5 daN

Puterea de aşchiere la mortezare:

Pa= [kw] (1.10)[1]

Pa= kw

Se cunoaşte puterea maşinii de mortezat, MAAG:

PM= 4 kw; cu randamentul η=0,8

kw ≤ PMe

d) Danturare prin frezare cu freza melc modul

Piesa de prelucrat: - roată conjugata, material 33MoVCr11, σr=80

daN/mm2, danturare pe maşina de danturat cu freză melc, FD 320A.

Elemente iniţiale :

zp = 62 dinţi, numărul de dinţi al piesei

m = 3, modulul roţii melcate

B = 20 mm, lăţimea roţii melcate

Ra =3,2 μm,

clasa de precizie 7 – JC

după frezare dantura se finisează prin rectificare la Ra =0,8 μm

se alege din STAS 3092 – 2/96 – Rp3, funcţie de clasa de precizie

a roţii piesă, freza melc II3A

Ds = 80 mm, diametrul exterior al frezei melc

k = 3, numărul de începuturi al frezei

ωd =20 25’

z =12, numărul de dinţi al frezei

Avansul vertical fv mm/rot, se alege funcţie de materialul de prelucrat,

nodulul şi puterea maşinii :

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

Durabilitatea frezei melc :

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

Se calculează viteza de aşchiere, cu relaţia (7.1’)[12] :

va = m/min

Se calculează turaţia frezei, din (7.1)[12], cu relaţia :

Nf = rot/min

Se adoptă turaţia, ns =120 rot/min, existentă la maşina FD 320A

(grafic din figura 7.5 [1]).

Se recalculează viteza de aşchiere :

va = m/min

Se calculează viteza de avans, cu relaţia (7.13)[12] :

Vf = mm/min

Cea mai apropiată viteză existentă la maşină este, vf= 5 mm/min,

tabelul (7.1)[1].

Se recalculează avansul vertical :

fv = mm/rot

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

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

avansul de prelucrare la degroşare cu freza melc modul Ad =πm/2 -

2Af= 3,8 mm, (după diametrul de divizare)

avansul de prelucrare la degroşare, după direcţia radială Ar = 2,2m

=

= 6,6 mm

7 Calculul tehnologic al normelor tehnice de timp

Norma tehnică de timp este durata necesară pentru executarea unei

operaţii în condiţii tehnico-economice determinate şi cu folosirea cea mai

raţională a tuturor mijloacelor de producţie.

În norma tehnică de timp intră o sumă de timpi, astfel:

[min] (12.1) [1]

unde:

Tu – timpul normat pe operaţie; tb – timpul de bază (tehnologic, de maşină); ta – timpul auxiliar; ton – timp de odihnă şi necesităţi fireşti; td – timp de deservire tehnico-organizatorică; tpi – timp de pregătire-încheiere; N – lotul de piese care se prelucrează la aceeaşi maşină în mod

continuu.

Suma dintre timpul de bază şi timpul auxiliar se numeşte timp efectiv

sau timp operativ. Algoritmul pentru calculul normei de timp, se găseşte în

[1].

Timpul de bază se poate calcula analitic cu relaţia:

[min] (12.2)[1]

unde:

L – lungimea de prelucrare, [mm]; L1 – lungimea de angajare a sculei, [mm]; L2 – lungimea de ieşire a sculei, [mm]; i – numărul de treceri; n – numărul de rotaţii pe minut; f – avansul, [mm/rot].

a) Strunjire – degroşare

Timpul de bază tb, se determină cu relaţia (3.12)[1], având în vedere şi

schema de calcul din figura 7:

Fig. 7 Strunjire degroşare

tb = [min] (3.12)[1]

Avem:

n = 20 rot/min, turaţia piesei; f = 1,21 mm/rot, avansul; vf = n x f = 24,2 mm/min, viteza de avans; l = 150 mm, lungimea suprafeţei prelucrate; t = 2,5 mm, adâncimea de aşchiere.

tb = min

Timpul ajutător pentru prinderea şi desprinderea piesei, ta, tab.(3.68)

[1]:

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(3.79)[1]:

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(3.79)[1]:

Timpul de odihnă şi necesităţi fireşti, ton, tab.(3.80)[1]:

Timpul de pregătire-încheiere, Tpi, tab.(3.65)[1]:

Tpi = 18 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Norma de timp la strunjire degroşare:

min

b) Găurire pe strung

Timpul de bază tb, se determină cu relaţia (5.1)[1], având în vedere şi

schema de calcul din figura 8:

Date iniţiale :

d = 16 mm;

l = 182 mm;

n = 120 rot/min;

f = 0,28 mm/rot.

Fig. 8 Găurire pe strung

Timpul de bază, tb, tabelul (7.2) [1], va fi:

min

Unde: l = 150 mm

l1 = = 6,5 mm

l2 =(0,5……4) = 2,5 mm

Timpul ajutător pentru prinderea şi desprinderea piesei, ta, tab.(7.50)

[1]:

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(7.54)[1]:

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(7.54)[1]:

Timpul de odihnă şi necesităţi fireşti, ton, tab.(7.55)[1]:

Timpul de pregătire-încheiere, Tpi, tab.(7.1)[1]:

Tpi = 19 min

Lotul de piese: n = 10 buc.

Norma de timp la găurire pe strung:

min

c) Mortezare canal de pană

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

f=1,42 mm/c.d., avansul pe cursă dublă.

Lăţimea canalului este egală cu lăţimea cuţitului:

b=8 mm

Timpul de bază se calculează cu relaţia de mai jos, cu raportare la

figura 9:

tb= min

unde:

h= 3,3 mm, adâncimea canalului;

h1=2,5 mm, distanţa de intrare a cuţitului.

Fig. 9 Mortezare canal de pană

Timpul ajutător pentru prinderea şi desprinderea piesei, ta, tab.(8.18):

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(8.28):

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(8.28):

Timpul de odihnă şi necesităţi fireşti, ton, tab.(8.29):

Timpul de pregătire-încheiere, Tpi, tab.(8.2):

Tpi = 11+6+ 3=20 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Norma de timp la mortezare canal de pană:

min

d) Danturare prin frezare cu freza melc modul

Schema de calcul al timpului de bază se prezintă în figura 10:

Fig. 10 Danturare prin frezare cu freză melc modul

Se dau :

m = 3 mm, modulul;

z = 62, numărul de dinţi al roţii dinţate;

l = B = 20 mm, lăţimea roţii dinţate;

Timpul de bază tb , se calculează cu relaţia (10.3) [12], pentru

degroşare :

tbd = min

unde :

l1= mm

D = m z + 2m = 192 mm

h = m + 1,2m= 6,6 mm

Timpul de bază pentru finisare, tbf ,:

tbf = 1,5 min

Timpul de bază total, tb :

tb = tbd + tbf = 3,38 + 1,5 = 4,88 min

Timpul de pregătire încheiere, Tpi, tab.(10.1):

Tpi = 43 min

Lotul de piese: n = 15 buc.

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(10.28):

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(10.28):

Timpul de odihnă şi necesităţi fireşti, ton, tab.(10.29):

Norma de timp la danturare cu freza melc modul:

min

8 Calculul costului de producţie al piesei – „roată conjugata”

În vederea calculării cât mai exacte a costului de producţie, se va ţine

cont de următoarele date şi etape:

- Preţ achiziţionare semifabricat – Psemif [RON /kg];

- Greutatea semifabricatului – Gsemif. [kg];

- Costul semifabricatului, Csemif. = Psemif · Gsemif. [RON];

- Salariul pe oră al operatorului – Sop = 6 [RON/oră] – acesta se

înmulţeşte cu un coeficient k = 0,85;

- Norma de timp pe operaţii – Nt op [ore];

- Costul manoperei - Cmanopera = Sop · k · Nt op [RON];

- CAS – salarii directe – CCAS = 22 % · Cmanopera [RON];

- Cota pentru şomaj – Cşomaj = 5 % · Cmanopera [RON];

- Cota pentru sănătate Csănătate = 7%· Cmanopera [RON];

- Regia secţiei - Cregie = (150 - 700)% · Cmanopera [RON];

- Costul de fabricaţie – Cpiesă = Csemif. + Cmanopera + CCAS + Cşomaj +

Cregie + Csănătate [RON]

- Rata de profit - n = 15 %

- Preţul de producţie - Pproducţie = Cpiesă · (1+ n/100) [RON]

- TVA = 19 % Cpiesă

- Preţul cu TVA - PTVA = Pproducţie · (1+TVA/100) [RON]

Modelul de calcul se face pe o singură operaţie.

Practic însă se calculează manopera la toate operaţiile şi apoi se aplică

cheltuielile de la punctele următoare.

FIŞA DE CALCUL A COSTULUI DE FABRICAŢIE

Denumire produs: „roată conjugata”

Material: 33MoVCr11

- Preţ achiziţionare semifabricat – Psemif = 5,7 RON/kg;

- Greutatea semifabricatului – Gsemif. = 14,954 kg;

- Costul semifabricatului, Csemif. = Psemif · Gsemif. = 85,2378 RON;

- Salariul pe oră al operatorului – Sop = 5,1 RON /oră;

- Norma de timp pe operaţii – Nt op = 7,75 ore;

- Costul manoperei - Cmanopera = Sop · Nt op = 39,525 RON;

- CAS – salarii directe – CCAS = 22 % · Cmanopera = 8,695 RON;

- Cota pentru şomaj – Cşomaj = 5 % ·.Cmanopera = 1,976 RON;

- Cota pentru sănătate – Csănătate = 7 % · Cmanopera = 2,766 RON;

- Regia secţiei - Cregie = (150 - 700)% · Cmanopera = 118,57 RON;

- Costul de fabricaţie –

- Cpiesă = Csemif. + Cmanopera + CCAS + Cşomaj + Csănătate + Cregie = 256,77 RON;

- Rata de profit - n = 15 %

- Preţul de producţie - Pproducţie = Cpiesă · (1+ 0,15/100) = 257,15 RON;

- TVA = 19 %

- Preţul cu TVA - PTVA = Pproducţie · (1+TVA/100) = 306 RON;

Costul piesei – „Roată conjugata”, va fi deci:

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

3,55 RON.