Tema Speciala
Universitatea Tehnica Gh. Asachi Iasi
Facultatatea Constructii de Masini
Catedra Tehnologia Constructiilor de Masini
Laboratorul proiectarea Tehnologiilor pe Sisteme Flexibile
Tema SpecialaObiectiv document: Prezentarea unei teme originale
cu diferentiatori tehnici/stiintifici in vederea obtinerii unei
mariri de nota la disciplina PTSFLista de distributie
Nume si prenumeCalitatea
Prof.Dr.Ing. Petru DusaTitular Disciplina PTSF
Bordea IonutStudent Grupa 4401A
Intocmire si aprobare document
AprobatSemnaturaVerificatSemnaturaIntocmitSemnatura
Prof.Dr.Ing.
Petru DusaProf.Dr.Ing.
Petru DusaBordea Ionut
Gestiune versiuni
VesiuneaExplicatie versiune
aVersiune initiala
RaportLucrare Lab nr. - 14/02/2011-
Subiect:SISTEME FLEXIBILE DE PRELUCRARE PRIN ACHIERE
Intocmit de:Bordea Ionut
2 Iesiri/RezultateSISTEME FLEXIBILE DE PRELUCRARE PRIN
ACHIERE
2.1. Necesitatea sistemelor flexibile n procesele tehnologice de
prelucrare prin achiere
Automatizarea procesului de producie se consider c este rentabil
numai n producia de serie mare deoarece sistemele tradiionale de
organizare prezint unele dezavantaje i anume:
- numrul mare al personalului de deservire;
- timpii pierdui pentru reglarea mainilor unelte;
- stocuri mari de semifabricate i piese pentru diferite operaii
de prelucrare;
-dificulti n asigurarea calitii impuse pieselor prelucrate.
Datorit creterii diversitii numrului de produse de acelai tip i
micorarea timpilor de prelucrare se impune necesitate utilizrii
sistemelor tehnologice mai economice. Pentru eficientizarea
proceselor tehnolgice trebuie n primul rnd micorarea timpilor de
staionare a mainilor-unelte. S-au realizat studii statistice pentru
sistemele tehnologice n care s-au observat c timpul de prelucrare
efectiv al mainii-unelte reprezint 5% din timpul execuiei piesei
pentru serie mic, 8% pentru producia de serie mijlocie i 22% pentru
producia de serie mare.
Crearea sistemului flexibil de prelucrare are scopul de reducere
timpilor neproductivi, realizndu-se astfel scurtarea ciclului de
fabricaie i scderea cheltuielilor de stocare a semifabricatelor i
pieselor.
Eficiena tehnico-economic a sistemelor flexibile de prelucrare
crete odat cu automatizarea operaiilor auxiliare i anume :
a) Manipularea piselor ntre operaii;b) Controlul de
calitate;
c) Circulaia achiilor i lichidelor de achiere;
n industria construciilor de maini din experiena altor ri mai
dezvoltate se recomand ca automatizarea proceselor tehnologice s se
fac prin introducerea de module, uniti sau ateliere cu destinaie
variat i flexibil automatizate.
n zilelele noastre problema extinderii concepiei modulare la
toate genurile de echipamente tehnologice se realizeaz prin crearea
unor module cu diferite funcii i anume:
a) Micri de lucru;b) Orientare i prinderea pieselor;
c) Alimentarea semifabricatelor i asamblarea;
d) Controlul de calitate;
e) Vehicularea achiilor i lichidelor de rcire i ungere.
Sistemele automatizate au la baz urmatoarele sisteme:
Maini cu conducere numeric (C.N.) ;
Maini conduse prin calculatoare electronice (C.N.C.) ;
Sisteme universal flexibile de transport; Depozite
automatizate;
Sisteme automatizate integrate de conducere;
Crearea i introducerea sistemelor flexibile de prelucrare
trebuie privit ca o realizare tehnico-tiintific fundamental cu
influen hotrtoare asupra tehnologiei i economiei n viitorul
apropiat.
2.2. Evoluluia sistemelor flexibile de prelucare prin
achiere
n anii 1960 a aparut pentru prima oar noiunea de flexibilitate n
producia de serie mic i unicate. Tot atunci a fost utilizat i ideea
sistemelor flexibile de producie. La nceput acestea au avut diverse
denumiri i anume: sisteme tehnologice flexibile, sisteme complexe
de maini i automatizare, uniti complexe de robotizare, uniti de
automatizare. n tabelul 2.1 sunt trecute date referitoarea la
evoluia sistemelor flexibile de prelucrare. Tabelul2.1. Evoluia
sistemelor flexibile de prelucrare prin achiere
Denumirea sistemului de automatizareAnul primelor apariiiDurata
de introducere n practic [ani]Rata de cretere anual n lume
1972-19801980-2000
Maini unelte cu C.N.1955173520-30
Roboi industriali196210425-30
Proiectarea cu ajutorul calculatorului (CAD)196536940-50
Maini-unelte (C.N.C)196935640-45
Proces de producie asistat de calculator (CAM)196754030-35
n momentul actual ne aflm n etapa n care producia automat
flexibil este format din mai multe module flexibile avnd sisteme
automate de transport. Din punct de vedere al destinaiei sistemele
de producie pot fi:
a) Sisteme automate de evacuarea a achiilor;
b) Sisteme automate de msurare i control;
c) Sisteme automate de transport i depozitare;
d) Sisteme automate de proiectare constructiv;e) Sisteme
automate de pregtire tehnologic a produciei;f) Sisteme automate de
conducere a fabricaiei;
g) Sisteme automate de prelucrare.
2.3. Clasificare sistemelor flexibile de prelucrare dup mrimea
acestora
Din punct de vedere al mrimii sistemelor flexibile de producie
pot fi :
Modul flexibil de producie; Linie sau secie de producie;
Atelier flexibil automat;
Uzin flexibil automatizat.
n continuare se va descrie pe scurt fiecare sistem flexibil de
producie caraterizat din punct de vedere al mrimii sistemului .
Modulul flexibil de producie se mai numete n literatura de
specialitate i celul flexibil de producie i este defapt un sistem
flexibil ce este alctuit din utilaje tehnologice dotate cu un
sistem automat de funcionare dup un program, asigurnd cicluri
repetate cu posibilitatea de a se integra ntr-un sistem automat de
nivel superior. Aceste module sau celule flexibile sunt foarte
eficiente n producia de serie mic i unicate.
Modulul flexibil de fabricaie poate fi de diferite tipuri i
anume:
Modul flexibil de prelucrare ( prelucrare mecanic prin achiere ,
prelucrare mecanic prin presare ,etc.) (vezi figura 2.1) ; Modul
flexibil de transport depozitare (vezi figura 2.2) ;
Modul flexibil de control; Modul flexibil de m[surare.
Fig. 2.1. Celul flexibil de prelucrare
Fig.2.2 Celul flexibila de transport
Celule flexibile de producie pot avea nivele diferite de
automatizare: de la folosirea unui operator pentru funcionarea
modulului (nivel inferior), la funcionarea fr operator la nivel
superior.
n prezent sunt module flexibile de producie care funcioneaz n
regim 3/2 adic lucreaz n trei schimburi, iar dou din cele trei
schimburi sunt supravegheate de operator . Acest sistem este
implementat de firma FANUC din Japonia. Nivelul superior n care
modulul flexibil de prelucrare funcioneaz doar cu roboi fr
intervenia operatorului uman este un caz particular, este compus
din cateva maini-unelte, avnd ciclu de prelucrare unic la care
operaiile auxiliare ( transfer i fixarea) semifabricatelor pe maina
unealt este realizat cu ajutorul roboilor. Aceste module flexibile
de prelucrare le ntlnim n procesele de tanare-matriare,
prelucrare-mecanic, prelucrare plastic, sudur, vopsitorie etc.
Cel de-al doilea sistem caracterizat din punct de vedere al
mrimii acestuia este linia flexibil automat. Aceasta se definete ca
sistem flexibil de producie compus din cteva module flexibile de
fabricaie. n literatura de specialiate se mai folosete i denumirea
de sisteme de maini automatizate complex . O linie flexibil automat
este compus din 2-15 maini unelte i poate realiza un numr de 6 -11
piese odat. n figura 2.3 este exemplificat o linie flexibil automat
de sortare, iar n figura 2.4 este prezentat o linie automat de
asamblare .
Fig. 2.3. Linie flexibil automat de sortareFig 2.4 .Linie de
asamblare automat
Atelierul flexibil automat reprezint al treilea nivel de mrime
al sistemelor flexibile de prelucrare i se definete ca reuniunea
mai multor linii automatizate ce realizez execuia unor produse din
aceai familie. Figura 2.5 reprezint atelierul flexibil automat
Neptun Cmpina , din judeul Prahova .
Fig.2.5 Atelierul flexibil automat Neptun Cmpina
Uzinele flexibile automatizate reprezint nivelul superior de
organizare automat a producie fiind compuse din ateliere flexibile
automatizate, dar pot cuprinde i ateliere sau secii neautomatizate.
Problemele cele mai importante ntr-o astfel de uzin este reglarea
rapid a utilajelor n vederea trecerii de la prelucrarea unor piese
cu forme geometrice diferite. De aceea utilajele, SDV-urile i
instalaiile de deservire trebuie s posede o larg universalitate cu
posibiliti de reglare usoare n orice condiii de lucru.2.4. Funciile
principale ale sistemului flexibil de prelucrare prin achiere
Principala funcie a sistemului flexibil de prelucrare prin
achiere este prelucrarea automat a pieselor. Sistemul tehnologic
este alctuit din una sau mai multe maini unelte cu comand numeric
ce constituie i posturile de lucru ale sistemului. Aceste posturi
se organizeaz sub forma unor celule de fabricaie. Funciile postului
de lucru sunt reprezentate n figura 2.6. Pentru a executa o gam de
operaii maina unealt trebuie s realizeze funcia de schimbare
automat a sculei, pentru a realiza urmtoarea operaie de prelucrare.
Formele i dimensiunile geometrice ale pieselor prelucrate conduc la
necesitatea schimbrii i poziionrii automate a dispozitivelor de
centrare i fixare a piesei. Cea mai important funcie a sistemelor
flexibile de prelucrare prin achiere este comanda numeric realizat
prin echipamente NC (numerical control) sau C.N.C.. Funciile
pariale ale sistemului flexibil de prelucrare prin achiere sunt:
alimentarea i evacuarea materialelor auxiliare (lichid de rcire,
lichid de ungere, aer comprimat), colectarea i evacuarea
achiilor.
Fig.2.6 Funciile posturilor de lucru
2.5. Organizarea sistemului flexibil de prelucrare prin achiere
Organizarea sistemului flexibil de prelucrare este unul din
factorii predominai ai eficienei tehnico-economice i se realizeaz n
funcie de urmtorii factori:
Relaia ntre mainile unelte i fluxul de materiale;
Tehnologia adoptat pentru prelucrarea pieselor din cadrul
sarcinilor de fabricaie; Numrul i tipul de mainii ale
subsistemului.
Posibilitile tehnologice ale mainilor unelte componente ale
sistemului flexibil de fabricaie reprezint un factor decisiv n
structura organizatoric. Importana organizrii sistemului flexibil
de prelucrare prin achiere se manifest prin influena asupra
indicatorilor funcionrii sistemului i anume flexibilitatea i
comanda acestuia. Structura optim de organizare a sistemului
flexibil de prelucrare este atunci cand elementele componente se
afl la distanele cele mai mici astfel nct timpul de reacie a
sistemului s fie ct mai mic.
2.6. Integrarea mainilor unelte n sistemele flexibile de
prelucrare prin achiere
2.6.1. Cerina privind disponibilitatea prelucrrii
Disponibilitatea prelucrrii se caracterizeaz prin flexibilitatea
realizrii formelor i dimensiunile piesei i a calitii suprafeelor
impuse. Geometria piesei determin parametrii geometrici ai
mainii-unelte, spaiul de lucru al acesteia, unde are loc micarea
relativ dintre scul i pies. Numarul i direcia axelor de coordonate
determin spaiul de lucru al mainii unelte. Dimensiuniile spaiului
de lucru sunt determinate de cursele elementelor mobile dup axele
de coordonate. Executarea unui numr de operaii tehnologice
diversificate pe o main unealt conduce la necesitatea lucrului cu
un numr mare de scule i realizarea unor posibiliti de reglare a
vitezelor de achiere i de avans. Cum majoritatea piselor necesit
corecii de conturare a formei geometrice reglarea vitezei de avans
trebuie s se fac continuu astfel obtinndu-se o mrire a flexibilitii
sistemul de acionare .
2.6.2. Cerine privind productivitatea mainilor unelte
Mainile unelte dintr-un sistem flexibil de prelucrare prin
achiere poate obine o productivitate mrit prin urmtoarele
metode:
a) Flexibilitatea;
b) Fiabilitatea;
c) Micorarea timpului auxiliar;
d) Micorarea timpului necesar pentru prelucrarea efectiv.
a) Flexibiliatea mainilor-unelte este un factor ce influeneaz
productivitate prin timpul de pregtire ce revine a unei piese.
Modificarea rapid n programul de lucru, structura modular a
mainii-unelte, dispozivele universale pentru alimentarea cu piese i
scule sunt factorii care elimin reglajele mecanice;
b) Fiabilitatea mainilor-unelte const n posibilitatea
manifestrii mai pronunate a flexibilitii. Fiabilitatea mainilor
unelte din faza de proiectare a lor prin prevederea unor sisteme de
supraveghere i diagnosticare a defectelor. Astfel maina-unealt este
prevazut cu senzori aflai n diferite puncte care furnizeaz date
privind starea de funcionare a acesteia;
c) Micorarea timpilor auxiliari se obine prin automatizarea
operaiilor de alimentare cu piese i de schimbarea sculei;
d) Timpul de baz poate fi micorat considerabil prin mrirea
vitezei de achiere. Astfel, se diminueaz forele de achiere,
diminuarea nclzirii sculei, a piesei i a reducerii uzurii sculelor
achietoare. Prelucrarea pieselor cu viteze mari impune scule
performante cu o durabilitate mare. Crescnd viteza de achiere duce
la producerea unor cantiti mari de achii, fiind astfel necesare
soluii de colectare i evacuare a acestora. Pe lng acestea mai sunt
necesare i lichide de ungere cu caliti superioare .
2.6.3. Calitile mainilor unelte cu comand numeric
Precizia de prelucrare a unei piese pe o main unealt cu comand
numeric este determinat de urmatoarele cauze: structura mainii
unealt, mecanismele de acionare a organelor de lucru, sistemul de
comand i control dimensional, sculele achietoare, i chiar piesa
care prin prelucrare apar deformaii termice i elastice .
O main unealt cu comand numeric ca s se integreze ntr-un sistem
flexibil de fabricaie trebuie s corespund urmatoarelor cerine:
Precizia geometric i cinematic ridicat;
Rigiditatea suficient a sistemului tehnologic; Caracteristiciile
dinamice ridicate;
Deformaiile termice reduse;
Uzura redus a elementelor de ghidare i transmitere a micrii
organelor de lucru.
2.6.4. Integrarea mainilor unelte n sistemul flexibil de
fabricaie
Pentru a stabili schema de compunere a mainilor unelte tip
C.N.C. integrate ntr-un sistem flexibil de fabricaie trebuie s se
in cont de urmtoarele considerente :
1. Sunt preferate centrele de prelucrare cu ax orizontal i cu
piesa fixat pe masa rotativ caz n care este posibil prelucrarea
piesei pe patru fee fr modificarea prinderii n dispozitiv. Centrele
de prelucrare cu ax vertical se vor adopta n special la prelucrarea
piselor avnd forma de placi cu numr mare de gauri ;
2. n cazul unor piese prelucrate din materiale neferoase, cu
viteze mari de achiere, cu volum mare de achii n unitate de timp,
se recomand amplasarea mesei port-pies pe ghidajele verticale ale
montantului, iar subanasamblu arborelui principal pe batiul
orizontal al mainii. Acest mod faciliteaz evacuarea achiilor din
zona de lucru i se asociaz pefect cu utilizarea magaziilor
verticale pe palete ce ocup puin spaiu dintre suprafeele halei;
3. Deplasrile pe vertical s fie executate de cele mai uoare
subansamble, care s nu fie ncrcate de cutii de vitez sau magazie de
scule ;
4. Suportul sculei s aib de asemenea deplasri astfel ncat s se
reduc la minimum deformaiile elastice ale acesteia;
5. Pentru usurina schimbrii sculei subansamblu axului principal
trebuie s aib numai deplasare axial sau eventual s fie fix .
Un exemplu de schem de organizare a mainilor unelte cu comand
numeric integrat ntr-un sistem flexibil de fabricaie l putem
observa n figura 2.7
Fig.2.7 Schema de compunere a mainilor unelte aflate ntr-un
sistem flexibil de fabricaie
3.Concluzii
n concluzie sitemele flexibile de prelucrare au o serie de
avantaje fa de sistemele rigide convenionale, ce vor fi menionate n
cele ce urmeaz:
1. Sistemele flexibile de prelucrare asigur obinera unei
eficiene nalte i o cretere a efectelor economice ale produciei
;
2. Sistemele flexibile de fabricaie duc la o cretere a
productivitii muncii cu aproximativ 200-400% ;
3. Sistemele flexibile de prelucrare reduc cu 20-40% spaiile
necesare produciei;
4. Sistemele flexibile de prelucrare reduc 50-70% durata
ciclului de fabricaie;
5. Reduce cu 50% numrul utilajelor tehnologice;
6. Reduce rebuturile i creterea indicelui de utilizare a
materialelor;
7. Scurtarea timpilor de prelucrare a pieselor pe mainiile
unelte i creterea calitii produciei;
8. Creterea gradului de tipizare a mainiilor unelte i a
dispozitivelor rezultnd astfel micorarea termenilor de proiectare i
execuie;9. Scderea cu 40-45% a cheltuielilor de producie, iar
cheltuielile suplimentare pn la 85%;
10. Reglarea mainiilor se face ntr-un timp cu 80% mai eficient
la modificarea pieselor prelucrate .
Bordea IonutBII Intocmit
16/06/2014C:\Users\Ionutz\Desktop\2014_PTSF_BII_Tema_Speciala.docx
Pagina 9 din 11