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TECNOLOGIA MECCANICA

Parte 1

Introduzione

La tecnologia meccanica studia i processi di fabbricazione di componen@ meccanici e par@ struAurali. I processi di fabbricazione nel tempo sono profondamente cambia@ con lo scopo di diventare sempre più flessibili e rapidi. Si è passa@ da una produzione di massa scarsamente diversificata ad una produzione ad elevata personalizzazione. -‐  Processi di produzione veloci e flessibili; -‐  Sistema organizza@vo e ges@onale capace di integrare tuAe le fasi del processo produKvo

tra loro e con i seAori di vendita Nel tempo si è passa@ da una produzione prevalentemente per magazzino ad una produzione su commessa. La progeAazione del processo produKvo diventa quindi fondamentale per per poter stare al passo in queste dinamiche produKve.

Introduzione

Tecnologia Meccanica

Introduzione 6

Progettazionedel prodotto

Progettazionedel processo

Controllo e ottimizzazionedella produzione

Scelta delleattrezzature

Processoproduttivo

costi e capacità di processo

Prestazionidesiderate

Concezionedel prodotto

Prodotto finitoassemblatocontrollatopronto all’uso

Sistemi produttivi

dalla concezione del prodotto alla sua immissione nel mercato

(eventuale feed-back)

La filiera produ1va

La realizzazione di un prodoAo passa per una successione di operazioni che portano a successivi cambiamen@ di forma e finitura fino ad arrivare al prodoAo finito. Una @pica filiera produKva parte dalla progeAazione del prodoAo processo per arrivare al pezzo che ha subito i necessari controlli dimensionali, struAurali, ecc.


Introduzione 15

-- formaDisegno del finito -- tolleranze

-- materiale

Scelta della tecnologia

modifiche del finitodesign for manufacturing

Progettazioneprodotto/processo

fonderia, deformazione plastica, asportazione di truciolo,lavorazioni speciali, saldatura

dimensionali, strutturali

(fonderia, deformazione plastica) asportazione di truciolo,lavorazioni speciali

grezzo

finito

controlli

Realizzazioneprodotto

La filiera produttiva dell’industria meccanica (II)

Dalle singole tecnologie al processo produ1vo


Introduzione 7

fonderia

controllo di prodotto / processo

asportazione di truciolo

lavorazioni non convenzionali

saldatura / incollaggio

assemblaggio

deformazione plastica

PROCESSO PRODUTTIVO

Dalla singola tecnologia al processo produttivo

Il processo produKvo è composto dall’insieme delle tecnologie necessarie per produrre, assemblare e testare un prodoAo e le singole par@ che lo cos@tuiscono. ProgeAare un processo produKvo significa quindi definire tuAe le tecnologie ed i rela@vi parametri di lavoro, la sequenza secondo cui si sviluppano ed i controlli necessari.

La filiera produ1va

La forma, le dimensioni, la finitura superficiale e le caraAeris@che del materiale, insieme alle tecnologie di produzione intese come successione di processi lega@ al cambiamento di forma determinano i cicli di fabbricazione che a loro volta determinano il sistema produKvo


Introduzione 14

La filiera produttiva dell’industria meccanica (I)

Ciclo di fabbricazione

- disegno del finito- analisi dei materiali e dei trattamenti- analisi critica del progetto- tecniche di fabbricazione C del grezzo

C del finito

forma/dimensionetolleranze

finitura superficiale

Tecnologie meccaniche comesuccessione di cambiamenti

di forma

Sistema produttivo

Inserimento delle singole fasi della lavorazionein un sistema produttivo

Dal processo produ1vo al sistema produ1vo

Il sistema produKvo è l’insieme delle risorse e delle tecnologie che si affiancano ai processi produKvi per eseguire una produzione di prodoK.


Introduzione 8

Economia

Processi produttivi

Management

Organizzazione della produzione

Finanzia aziendale

Impianti industriali

Risorse umane SISTEMA PRODUTTIVO

Dal processo produttivo al sistema produttivo

La proge8azione e la scelta della tecnologia di lavorazione

Uno stesso oggeAo può essere realizzato con diverse tecnologie, la scelta della migliore dipenderà da una serie di faAori: produKvità necessaria, materiale u@lizzato, finitura superficiale, proprietà meccaniche, forma e dimensioni, ecc.


Introduzione 16

oggetto da produrre

asportazione di materia

materialerimosso

deformazione plastica

prima

dopo

aggiunta di materia

parte 1

adesivo

parte 2

fonderia

liquidoforma

Scelta della tecnologia al fine di ottenere una determinata forma finale

Ciclo di vita del prodo8o

Idea del prodoAo: Nasce o da un ordine preciso o da uno studio di mercato e porta ad un progeAo preliminare ProgeAo esecu@vo: Funzionalità, costo, fasi di produzione, ecc. Proto@pi sono spesso prodoK in questa fase

Preparazione dei disegni e scelta dei cicli di fabbricazione: progeAazione del processo produKvo, oKmizzazione dei parametri di processo e del ciclo produKvo, ecc. Pianificazione della produzione: Ges@one del personale, materie prime, ecc. Produzione ed eventuali assemblaggi e controlli qualità e vendita del prodoAo. Vita u@le del prodoAo e fine vita.

Tendere ad uno sviluppo sostenibile

Definizioni

“Uno sviluppo in grado di assicurare il soddisfacimento dei bisogni della generazione presente senza compromeAere la possibilità delle generazioni future di realizzare i propri.” Commissione Brundtland del Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente 1987 “Immaginare il futuro per costruire il presente” Enrico Ma?ei

Equità di ?po INTERGENERAZIONALE


Lo sviluppo sostenibile non è solo ambientale



Tre dimensioni della sostenibilità: Sostenibilità ambientale: Preservare nel tempo le tre funzioni dell’ambiente: fornitore di risorse, riceAore di rifiu@ e fonte direAa di u@lità. All’interno di un sistema territoriale ciò implica la capacità di valorizzare l’ambiente in quanto “elemento dis@n@vo” del territorio, garantendo al contempo la tutela e il rinnovamento delle risorse naturali e del patrimonio. Sostenibilità economica: Capacità di un sistema economico di generare una crescita duratura. In par@colare, la capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento delle popolazioni. All’interno di un sistema territoriale ciò implica la capacità di produrre e mantenere all’interno del territorio il massimo del valore aggiunto combinando efficacemente le risorse, al fine di valorizzare la specificità dei prodoK e dei servizi territoriali



Sostenibilità sociale: Capacità di garan@re condizioni di benessere umano (sicurezza, salute, istruzione) equamente distribuite per classi e per genere. All’interno di un sistema territoriale ciò implica la capacità dei soggeK di intervenire insieme, efficacemente, in base ad una stessa concezione del progeAo, incoraggiata da una concertazione fra i vari livelli is@tuzionali. In sintesi, il conceAo di sviluppo sostenibile si sostanzia in un principio e@co e poli@co, che implica che le dinamiche economiche e sociali delle moderne economie siano compa@bili con il miglioramento delle condizioni di vita e la capacità delle risorse naturali di riprodursi in maniera indefinita.


Analisi del ciclo di vita – fondamentale per uno sviluppo sostenibile

SETAC Un procedimento oggeKvo di valutazione dei carichi energe@ci ed ambientali rela@vi ad un processo o un’aKvità, effeAuato aAraverso l’iden@ficazione dell’energia e dei materiali usa@ e dei rifiu@ rilascia@ nell’ambiente, la valutazione include l’intero ciclo di vita del processo o aKvità, comprendendo l’estrazione e il traAamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l’uso, il riuso, il riciclo e lo smal@mento finale (DALLA CULLA ALLA TOMBA – FROM CRADLE TO GRAVEL).

ISO Compilazione e valutazione aAraverso tuAo il ciclo di vita dei flussi in entrata e in uscita, nonché i potenziali impaK ambientali, di un sistema di prodoAo.


StruAura di una LCA

"   ISO 14040: Principles and framework "   ISO 14041: Goal and scope defini@on and inventory analysis "   ISO 14042: Life cycle impact assessment "   ISO 14043: Interpreta@on Pra@camente la standardizzazione introdoAa dalla norma ISO 14040 permeAe di poter eseguire e, in caso, cer@ficare uno studio LCA secondo uno schema prestabilito che consenta, in par@colare, di evidenziare le caraAeris@che di completezza, affidabilita e riproducibilita dell'analisi. Una grande novita sta nel faAo che la norma prevede la possibilita di un controllo da parte di revisori interni ed esterni ed eventualmente una cer@ficazione da parte di un ente di cer@ficazione riconosciuto.


StruAura di una LCA


Fase 1: Goal Defini?on and Scoping Durante questa fase è necessario definire: le finalità dello studio, l’unità funzionale e i confini del sistema studiato. In par@colare l’unità funzionale è la misura della performance degli output funzionali del sistema di prodoAo. Scopo principale dell’Unità Funzionale è fornire un riferimento a cui gli input e gli output di processo possano essere correla@.


Fase 2: Life Cycle Inventory Consiste nella raccolta dei da@ e nelle procedure di calcolo volte a quan@ficare gli input e gli output rilevan@ di un sistema di prodoAo. Si traAa di un processo itera@vo, che si ripete in base alle ulteriori esigenze informa@ve che si manifestano durante la sua realizzazione. Il sistema in studio deve essere modellizzato come una sequenza complessa di operazioni unitarie che comunicano tra loro e con l’ambiente aAraverso input ed output (figura 3). È necessario procedere alla costruzione di un modello analogico della realtà, in grado di rappresentare nella maniera più fedele possibile tuK gli scambi tra le singole operazioni appartenen@ alla catena produKva effeKva.


Fase 2: Life Cycle Inventory




Fase 3: Life Cycle Assessment Consiste nella valutazione della significa@vità degli impaK ambientali potenziali, associa@ ai da@ derivan@ dalla fase di inventario. Gli impaK ambientali vengono prima classifica@, vengono cioè assegnate le aggregazioni iniziali di da@ a categorie di impaAo rela@vamente omogenee, successivamente vengono assegna@ dei pesi alle diverse categorie. Questa ul@ma procedura viene effeAuata al fine di permeAere la comparazione degli impaK potenziali di diversi prodoK. Le principali categorie di impaAo ambientale da tenere in considerazione riguardano l’u@lizzo di risorse, la salute dell’uomo e le conseguenze ecologiche.



Fase 4: Life Cycle Interpreta?on Consiste nell’interpretazione dei risulta@ delle fasi di inventario e di valutazione degli impaK e nell’eventuale redazione di conclusioni e di raccomandazioni per il miglioramento della performance ambientale del sistema studiato.



L’obieKvo fondamentale di una LCA consiste nell’imputare i consumi e le emissioni oAenu@ nella fase di raccolta da@ (Analisi di Inventario) a specifiche categorie di impaAo riferibili ad effeK ambientali conosciu@, e nel quan@ficare, con opportuni metodi di caraAerizzazione, l’en@tà del contributo complessivo che il processo o il prodoAo arrecano agli effeK considera@ (Analisi degli ImpaK). La procedura di uno studio di LCA è di @po itera@vo poiché ogni fase successiva può meAere in evidenza cri@cità o semplici aspeK che necessitano di un ulteriore indagine. Via via che si approfondisce l’analisi, nuovi da@ potranno poi essere sos@tui@ o aggiornare i vecchi, richiedendo la revisione dei calcoli stessi



Settori di Applicazione LCA

•  Design e scelta delle tecnologie di prodoAo (ReS): valutazione compara@va di prodoK della concorrenza ed opportunità di iden@ficare possibili miglioramen@ del prodoAo in fasi diverse del suo ciclo di vita

•  Strategie tecnologiche ed impian@s@che: possibilità di scegliere opzioni tecnologiche caraAerizzate da un minor consumo di energia e materiali

•  Marke@ng: possibilità di u@lizzare i risulta@ della LCA per dichiarazioni ambientali ineren@ il prodoAo (ISO 14040, EPD) oppure per l’oAenimento di marchi di e@cheAatura ecologica (ECOLABEL in Italia)

Rappresentazione grafica e definizione geometrica del prodo8o

Prodo8o Un prodoAo è cos@tuito da elemen@ (cioè par@ non ulteriormente scomponibili). Un soAogruppo è cos@tuito da più elemen@ uni@ tra loro in una fase di montaggio che possono o meno avere una funzione propria (es. Pompa benzina, gruppo biella-‐pistone) Un gruppo è un insieme di soAogruppi ed elemen@ (uni@ con una fase di montaggio) che ha necessariamente una funzione o direAa o indoAa (Motore, asse ruota o scatola cambio) Disegni I disegni servono a rappresentare graficamente un prodoAo: -‐  Disegni di concepimento -‐  Disegni di definizione -‐  Disegni di catalogo -‐  Disegni di fabbricazione


Disegni di concepimento Sono delle rappresentazioni schema@che, senza quote, dei vari elemen@, soAogruppi, gruppi e del complessivo di essi (prodoAo). Se occorre a rappresentare più chiaramente il prodoAo o un gruppo ecc. in ques@ disegni si possono inserire descrizioni di par@colari funzionalità.

Registro di un eleArodomes@co


Disegni di definizione Sono una evoluzione dei disegni di concepimento. Sugli elemen@ si iniziano ad inserire delle quote derivan@ da uno studio di funzionalità (dimensionamen@ struAurali, pun@ di ancoraggio obbliga@, ecc.), insieme ad altre indicazioni funzionali quali rugosità, eventuali traAamen@ superficiali e/o termici, ecc. Nei soAogruppi e gruppi ancora si riportano poche informazioni, principali quote di ingombro e quote funzionali (dimensionamento struAurale, eventuali pun@ di centraggio, ecc.)


Greggio della fusione in ghisa della scatola esterna

Disegni di fabbricazione Sono una ulteriore evoluzione dei disegni di definizione. Sono des@na@ alla produzione del prodoAo, quindi contengono tuAe le info necessarie alla fabbricazione, al controllo, al montaggio di elemen@, soAogruppi, gruppi e complessivo del prodoAo. -‐  Disegni del greggio: disegni di

definizione con aggiunta delle informazioni rela@ve al @po di greggio da oAenere (per fusione, per lavorazione plas@ca, ecc.). Si aggiungeranno quindi i sovrametalli, i raccordi, ecc.


Disegni di fabbricazione -‐  Disegni di aArezzature: Se sono necessarie par@colari aArezzaggi per la produzione

(utensili speciali, dime e calibri par@colari, ecc.)

Spina di tornitura della scatola esterna


Disegni di fabbricazione -‐  Disegni del modello: Se nella produzione si fa uso

di un modello (modello in legno, conchiglia, ecc.)

-‐  Disegni di lavorazione: evoluzione dei disegni funzionali in cui si verificano le quote in funzione dei processi di lavorazione e si inseriscono tuAe le informazioni necessarie per il ciclo di lavorazione.

Disegno di lavorazione della scatola esterna


Quotatura La quotatura è cos@tuita dall’insieme delle informazioni riguardan@ le dimensioni, eventualmente unite alle informazioni funzionali, dell’elemento, del soAogruppo, gruppo o complessivo. -‐  Quotatura di definizione: Si riporta sui disegni di definizione

o  Quote funzionali: determinano la funzionalità dell’elemento (geometria, baAute, ecc.) o dell’accoppiamento dell’elemento per formare un gruppo o un soAogruppo (corsa, interferenza o gioco, arres@, ecc.). Queste quote sono usate anche in fase di collaudo

o  Quote ausiliarie: rela@ve a par@ dell’elemento che rimangono tal quali come nel greggio o che possono essere lavorate senza par@colari tolleranze o modificabili in fase di fabbricazione. Generalmente queste quote si indicano tra parentesi.

-‐  Quotatura di fabbricazione

o  Sui disegni del greggio si deduce dalla quota di definizione con l’aggiunta dei sovrametalli, dei raccordi, ecc.

o  Sui disegni di lavorazione si deduce dalla quotatura funzionale e dalla quotatura ausiliaria con i necessari aggiustamen@ rela@vi ai processi di produzione.


Tolleranze Da un punto di vista pra@co, il conceAo di dimensione è necessariamente legato al conceAo di precisione nel realizzarla. InfaK, la forma e le dimensioni di un oggeAo a disegno rappresentano delle condizioni ideali che non possono essere raggiunte con precisione assoluta. I processi di produzione sono sempre affeK da errori che fanno sì che la geometria e le dimensioni dei pezzi realizza@ (forma e dimensioni reali) si discos@no da quelle indicate a disegno (forma e dimensioni nominali). Nel disegno è necessario indicare i limi@ massimi di variabilita consen@@ (tolleranze), entro i quali è possibile acceAare i pezzi.


Tolleranze

2

II FACOLTA’ DI INGEGNERIA

POLITECNICO DI MILANO 3

TOLLERANZEDIMENSIONALI

ERRORIMACROGEOMETRICI

TOLLERANZEGEOMETRICHE

ERRORIMICROGEOMETRICI

RUGOSITA’

Errori di lavorazione

ERRORI DIMENSIONALIDeviazione delle dimensioni reali

da quelle nominali

ERRORI GEOMETRICIDeviazione delle superfici reali

da quelle nominali

ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI



Errori dimensionali

Definizione

Tolleranza e lavorazione

Tipi di collegamenti

Sistema ISO di tolleranze e collegamenti

Indicazione delle quote con tolleranza


Perché si applicano le tolleranze L’u@lizzo delle tolleranze è finalizzato a garan@re il correAo funzionamento dei componen@. InfaK, la garanzia che diversi componen@ possano lavorare correAamente si può avere essenzialmente in due modi:

2

Appunti di Disegno Tecnico Industriale 224

Perché le tolleranze ?

L’utilizzo delle tolleranze è finalizzato a garantire il corretto accoppiamento dei componenti.

Dati due pezzi progettati in modo da accoppiarsi tra loro (immaginiamo foro cilindrico e parte cilindrica), l’accoppiamento può avvenire in due diversi modi:

Aggiustaggio

I pezzi da montare sono lavorati assieme ed adattati al momento del montaggio

Intercambiabilità

I pezzi da montare sono prodotti in quantità prefissate (lotti) e l’accoppiamento deve avvenire comunque tra pezzi scelti casualmente dai lotti

Sistema possibile soltanto per piccole produzioni Possibile la produzione dei pezzi in

luoghi e tempi diversi;

Sostituzione di pezzi rotti;

Accoppiamento senza aggiustaggi

Necessità di definire limiti di variabilità per le dimensioni e la forma dei componenti

TOLLERANZE


Tolleranze dimensionali - definizioni

Stabilire una tolleranza dimensionale significa indicare i limiti entro i quali può variare una determinata dimensione.

Albero: termine convenzionale per indicare una parte piena (ad esempio albero o perno cilindrico). Convenzionalmente le grandezze riferite ad alberi si indicano con letteraminuscola.

Foro: termine convenzionale per indicare una parte vuota (ad esempio foro cilindrico). Convenzionalmente le grandezze riferite ad alberi si indicano con lettera maiuscola.

Dimensione nominale (Dn, dn): dimensione teorica indicata, a disegno, dalla quota;

Dimensione limite massima (Dmax, dmax): massima dimensione ammessa;

Dimensione limite minima (Dmin, dmin): minima dimensione ammessa;

Scostamento superiore (Es = Dmax – Dn; es = dmax - dn): differenza tra la dimensione limite massima e la dimensione nominale;

Scostamento inferiore (Ei = Dmin – Dn; ei = dmin - dn): differenza tra la dimensione limite minima e la dimensione nominale;

Tolleranza (IT = Dmax – Dmin; IT = dmax - dmin): differenza tra la dimensione limite massima e la dimensione limite minima. Si vede semplicemente che IT = Es – Ei; IT = es -ei


Tolleranze dimensionali Il conceAo di tolleranza dimensionale nasce proprio dall’impossibilità pra@ca di realizzare una dimensione in modo perfeAo. Si è parlato di quote, ma appare evidente come assegnare un valore numerico esaAo ad una quota non ha significato da un punto di vista pra@co. Il valore numerico assegnato ad una quota viene perciò denominato VALORE NOMINALE D. Il valore nominale individua la cosiddeAa LINEA DELLO ZERO. Una volta realizzato un elemento si può misurare la DIMENSIONE EFFETTIVA De che necessariamente differirà da quella nominale. A questo punto occorre capire se questa dimensione reale risulta acceAabile o meno. A tal proposito si definiscono delle dimensioni limite Dmax e D min assegnate in base alle esigenze funzionali dell’elemento


Tolleranze dimensionali La differenza tra il massimo e il minimo definisce il campo di tolleranza (o tolleranza): cioè, l’ampiezza della fascia entro cui la dimensione reale può variare senza compromeAere la funzionalità dell’elemento.

Scostamento superiore

Scostamento inferiore

In caso di accoppiamento, per gli scostamen@ si usa la leAera maiuscola se si riferisce al foro, mentre su usa la leAera minuscola se si riferisce all’albero.


Tolleranze dimensionali Riassumendo

3


Assegnazione di una tolleranza dimensionale

In base alle definizioni date si osserva che il limiti di variabilità dimensionali (tolleranza dimensionale) sono univocamente determinati quando si siano assegnati:

1) La tolleranza (ampiezza del campo di tolleranza);

2) Uno dei due scostamenti (posizione del campo di tolleranza)

Convenzionalmente si definisce la linea dello zero come la linea corrispondente alla dimensione nominale.


Ampiezza della zona di tolleranza: grado di tolleranza normalizzato (IT)

L’ampiezza del campo di tolleranza è determinata, nel sistema ISO, dal grado di tolleranza normalizzato (IT). Esistono 20 gradi di tolleranza normalizzati, denominati con le sigle da IT0 a IT18 (IT0 e IT01 solo per usi particolari).

L’ampiezza del campo di tolleranza è funzione (discreta) di due parametri: la dimensione nominale e il valore di IT.

Si possono individuare tre gruppi di tolleranze in base alla loro precisione:

Lavorazione calibri(alberi da IT01 a IT4, fori da IT01 a IT5)

Lavorazioni precise(alberi da IT5 a IT11, fori da IT6 a IT11)

Lavorazioni grossolane (alberi e fori da IT12 a IT18)


Tolleranze dimensionali Scostamen@ posi@vi quelli situa@ sopra la linea dello zero, viceversa quelli soAo sono nega@vi

Tolleranza bilaterale a cavallo della linea dello zero Tolleranza unilaterale quando è tuAa sopra (Scostamen@ posi@vi) o tuAa soAo (scostamen@ nega@vi) la linea dello zero.


Tolleranze dimensionali In sintesi

3



Tolleranza

Definizione– differenza tra la dimensione massima e minima (cioè intervallo

entro il quale può oscillare la dimensione effettiva): differenza algebrica tra scostamento superiore ed inferiore

Dim

.m

in

Dim

.m

ax

To

lle

ran

za

Linea dello zero

Dim

en

sio

ni

Sco

sta

mn

en

toin

f.

Sco

sta

mn

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tosu

p.

Zona ditolleranza D

ime

nsio

ni

Linea dello zero




Dimensioni

N. pezzi

Dimensioni

N. pezzi

-b +b+a-a


Accoppiamen? Si definisce accoppiamento la connessione di due elemen@ uno interno e l’altro esterno (albero-‐foro; calibro-‐riscontro; ecc.)

4




Dimensioni

N. pezzi




con interferenza

con gioco

incerto

INTERFERENZA

GIOCO

4




Dimensioni

N. pezzi




con interferenza

con gioco

incerto

INTERFERENZA

GIOCO

Tre @pologie di accoppiamen@: -‐  Con Gioco -‐  Con Interferenza (o stabile) -‐  Incerto


Accoppiamen? Accoppiamento mobile o con gioco (Ge): La dimensione effeKva dell’albero, qualunque sia l’en@tà delle tolleranze, è sempre inferiore alla dimensione effeKva del foro

Gioco massimo Gmax differenza tra dimensione minima dell’albero e dimensione massima del foro: Gioco minimo Gmin differenza tra la dimensione limite superiore dell’albero e la dimensione limite inferiore del foro

5



Collegamento con gioco

Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero

Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero

Ø9,7

Ø10

,1

Ø10

,3

Ø10

Gmin = Dmin - dmax = 10.1 – 10 = 0.1 mm

Gmax = Dmax - dmin = 10.3 – 9.7 = 0.6 mm



Collegamento con interferenza

Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero

Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero

Imin = dmin - Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm

Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm

Ø19,7

Ø19,9

Ø20

Ø20,3


Accoppiamen? Accoppiamento stabile o con interferenza (Je): La dimensione effeKva dell’albero (prima dell’accoppiamento), qualunque sia l’en@tà delle tolleranze, è sempre superiore alla dimensione effeKva del foro

Interferenza massima Jmax differenza tra dimensione massima dell’albero e dimensione minima del foro: Interferenza minima Jmin differenza tra la dimensione limite inferiore dell’albero e la dimensione limite superiore del foro

5



Collegamento con gioco

Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero

Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero

Ø9,7

Ø10

,1

Ø10

,3

Ø10

Gmin = Dmin - dmax = 10.1 – 10 = 0.1 mm

Gmax = Dmax - dmin = 10.3 – 9.7 = 0.6 mm



Collegamento con interferenza

Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero

Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero

Imin = dmin - Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm

Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm

Ø19,7

Ø19,9

Ø20

Ø20,3


Accoppiamen? Accoppiamento incerto se può verificarsi sia con gioco o con interferenza a seconda delle dimensioni reali di albero e foro. Riassumendo


Accoppiamen?

Gli accoppiamen@ mobili sono quelli maggiormente usa@ nelle lavorazioni meccaniche. Un gioco piccolo da maggiore certezza rispeAo alla posizione dei due elemen@; tuAavia penalizza la capacità di lubrificazione. Questa soluzione è quindi suggerita per accoppiamento con un moto rela@vo nullo o molto limitato. Un gioco medio da maggiore possibilità di lubrificazione è quindi più idoneo per par@ in moto rela@vo. Se infine si richiedono giochi grandi si ricorre a soluzioni par@colari per garan@re l’accoppiamento (innes@ a baioneAa, chiaveAe, ecc.) Tolleranze piccole richiedono in genere lavorazioni più costose.


Tolleranze ISO Il sistema ISO prevede 20 gradi di tolleranze fondamentali: IT01; IT0; IT1; ……… ; IT18 Si possono individuare tre gruppi di tolleranze in base alla loro precisione: Lavorazione calibri, al@ssima precisione, alberi da IT01 a IT4, fori da IT01 a IT5 Lavorazioni precise, costruzioni meccaniche comuni, alberi da IT5 a IT11, fori da IT6 a IT11 Lavorazioni grossolane, fusione, laminazione, stampaggio; alberi e fori da IT12 a IT18 L’ampiezza del campo di tolleranza è funzione (discreta) di due parametri: la dimensione nominale e il valore di IT. In par@colare per gradi da 5 a 18 le norme hanno stabilito dei valori mul@pli di una unità di tolleranza i


Tolleranze ISO L’unità di tolleranza i è data da:

In cui D è la dimensione nominale in mm. Il termine 0,001D @ene conto dell’incertezza di misura che cresce con la dimensione nominale. Per i gradi da 01 a 1 si ha:

Per i gradi da 2 a 4 si calcolano con una progressione geometrica tra i valori stabili@ dal grado IT1 e il grado IT5. Assegnata la qualità della lavorazione e quindi il grado di tolleranza si calcolano poi le tolleranze dimensionali da inserire nei disegni.


Tolleranze ISO Negli accoppiamen@ è importante definire la posizione del campo di tolleranza

Secondo le ISO, la posizione (funzione della dimensione nominale D) rispeAo alla linea dello zero si definisce mediante un simbolo leAerale faAo da una o due leAere (maiuscole per fori e minuscole per alberi).

Ad ogni simbolo leAerale è associato un valore dello scostamento fondamentale mediante relazioni che sono funzione della dimensione nominale. Per le leAere da A a H (fori) lo scostamento fondamentale è quello inferiore Ei. Mentre per i simboli da J a ZC è quello superiore Es.


Tolleranze ISO Per alberi, i simboli da a a h prendono come scostamento fondamentale quello superiore es.

Mentre le posizioni da j a zc prendono lo scostamento inferiore ei. Per semplicità esistono delle tabelle che riportano sia il valore della tolleranza dimensionale in funzione della dimensione nominale e del grado di tolleranza e anche la posizione in funzione della dimensione nominale e del simbolo leAerale.


Tolleranze ISO


Tolleranze ISO Una volta determinata la tolleranza e lo scostamento principale tramite i valori tabella@, si deduce molto facilmente lo scostamento rimanente:

Nel caso di dimensioni tra 500 mm e 3150 mm esistono 11 gradi di tolleranza da IT6 a IT16 e l’unità di tolleranza I è:


Tolleranze ISO Analogamente per gli scostamen@

Quindi una quota è completamente definita mediante il suo valore nominale seguito da un simbolo leAerale che indica la posizione dello scostamento fondamentale e il grado di tolleranza

25 f 8 25: Dimensione nominale f: posizione dell’intervallo di tolleranza (alberi leAera minuscola) – es=20 micron 8: grado o qualità della tolleranza – t=33 micron

In alterna@va si può anche scrivere:


Tolleranze ISO Per definire un accoppiamento si usa una notazione in cui si riporta la dimensione nominale, comune ai due elemen@, seguita dai simboli corrisponden@ cominciando dal foro

25 H 8/f 7

Sistemi di lavorazione foro base o albero base Per ragioni pra@che, nella realtà quo@diana, si adoAa un sistema di tolleranze che consente di oAenere un accoppiamento con gioco, stabile o incerto tenendo fissa la posizione del campo di tolleranza di uno dei due elemen@ e facendo variare quello dell’altro. Nel sistema foro base, si usa come posizione del campo di tolleranza per tuK i fori la posizione H (Ei = 0) mentre la posizione del campo per gli alberi può variare da a a zc a seconda dell’accoppiamento che si intende realizzare. Nel sistema albero base, si usa per tuK gli alberi la posizione h (es = 0), mentre la posizione dei fori va da A a ZC a seconda dell’accoppiamento da realizzare.


Accoppiamen? raccomanda? (ISO) foro-‐base Allo scopo di limitare ulteriormente le aArezzature per il controllo e gli utensili per la lavorazione, le tabelle ISO presentano una serie di accoppiamen@ raccomanda@ da usare nella progeAazione.

6


Accoppiamenti albero-base e foro-base.

Gli accoppiamenti teorici possibili sono tutti quelli ottenibili combinabili le posizioni e i gradi di tolleranza normalizzati. Poiché ne risulta un numero molto elevato, si utilizzano due sistemi preferenziali: albero-base e foro-base.

Sistema albero-base

L’albero si trova in posizione h. Ne deriva che per le seguenti posizioni dei fori si ha:

da A ad H → accoppiamento con gioco;

da Js ad N → accoppiamento incerto;

Da P a ZC → accoppiamento con interferenza.

Comporta il vantaggio di un minore numero di calibri esterni (a forcella) per controllare gli alberi e un maggior numeri di calibri a tampone (meno costosi) per controllare i fori.

Si utilizza questo sistema quando si impiegano alberi di acciaio trafilati che si trovano in commercio già lavorati in posizione h.

Sistema foro-base

Il foro si trova in posizione H. Ne deriva che per le seguenti posizioni degli alberi si ha:

da a ad h → accoppiamento con gioco;

da js ad n → accoppiamento incerto;

Da p a zc → accoppiamento con interferenza.

Permette di risparmiare sul numero di alesatori fissi per finire i fori (bastano quelli in posizione H).


Accoppiamenti raccomandati foro-base.

Allo scopo di limitare ulteriormente le attrezzature per il controllo e gli utensili per la lavorazione, le tabelle ISO presentano una serie di accoppiamenti raccomandati da usare nella progettazione.

H8/f8; H8/h8Accoppiamenti rotanti in genere con bassi

carichi e limitate esigenze di centratura

H11/d11Macchine agricole;

apparati di sollevamento; organi esposti ad intemperie

GROSSOLANA

H8/n8Ingranaggi di forza da smontare raramente

H7/h6Centratura di

scorrimento; comandi idraulici di precisione

H7/f7Accoppiamenti rotanti

veloci; centratura imperfetta

MEDIA

H7/r6Trasmissione con carichi assiali e torsionali senza

linguette o scanalati

H7/n6Parti bloccate

assialmente (senza linguetta o scanalato);

buona centratura

H6/h6Alberi veloci poco

caricati

H7/g6Accoppiamenti rotanti con buona centratura; lubrificazione mediocre

BUONA

H6/p5Parti da considerarsi un

sol pezzo

H6/n5Parti non bloccate

assialmente (vincolo torsionale linguetta o

profili scanalato)

H6/h5Accoppiamento di

centratura lubrificato internamente

H6/g5Parti rotanti lubrificate;

acciaio bonificato rettificato

ALTA

BLOCCATO SERRATOBLOCCATO LEGGEROMOBILE DI SCORRIMENTOLIBEROPRECISIONE


Accoppiamen? raccomanda? (ISO) albero-‐base

7


Accoppiamenti raccomandati albero-base.

D10/h8Parti scorrevoli con gioco abbondante senza esigenze di

precisione

GROSSOLANA

F8/h7Movimento relativo con

gioco sensibile

E8/h7; F8/h8; H9/h8

Parti scorrevoli con gioco abbondante

MEDIA

N6/h7Smontabile con forte

pressione

J6/h6Senza scorrimento

assiale relativo

H6/h6Parti con movimento relativo; alberi veloci

lubrificati

BUONA

M6/h6Smontabile senza forte pressione con vincolo

rotatorio e di scorrimento assiale

ALTA

BLOCCATO SERRATOBLOCCATO LEGGEROMOBILE DI SCORRIMENTOLIBEROPRECISIONE


Tolleranze dimensionali generali

Le tolleranze dimensionali sono di solito applicate alle quote funzionali del disegno. Per tutte le quote non oggetto di specifica tolleranza si fa riferimento alle tolleranze generali. A titolo di esempio si riporta la tabella relativa agli scostamenti limite ammessi per dimensioni lineari esclusi smussi e raccordi. Per questi ultimi e per le quota angolari si rimanda ai testi specifici.

± 8± 6± 4± 2,5± 1,5± 1--molto

grossolanav

± 4± 3± 2± 1,2± 0,8± 0,5± 0,3± 0,2grossolanac

± 2± 1,2± 0,8± 0,5± 0,3± 0,2± 0,1± 0,1mediam

-± 0,5± 0,3± 0,2± 0,15± 0,1± 0,05± 0,05finef

oltre 2000 fino a 4000




oltre 30 fino a 120

oltre 6 fino a 30

oltre 3 fino a 6

da 0,5 a 3

denominazione

Designazione

Scostamenti limite ammessi per classi di dimensioni nominali (in mm)Classe di tolleranza


Sistemi di lavorazione foro base o albero base Gli accoppiamen@ con interferenza possono essere realizza@ a temperatura ambiente facendo uso di una pressa se Jmax è piccolo. Viceversa occorre riscaldare il foro o raffreddare l’albero per interferenze più grandi. Il salto termico può essere calcolato con:

Δθ = salto termico rispeAo alla T ambiente. D = Diametro del foro (se si riscalda il foro) o dell’albero (se si riscalda l’albero) K = Parametro adimensionale che @ene conto del trasferimento di calore tra i due elemen@ β = Coefficiente di dilatazione termica lineare del materiale con cui sono faK gli elemen@


Indicazione delle tolleranze sui disegni Negli accoppiamen@


Indicazione delle tolleranze sui disegni Le notazioni per alberi e fori sono state estese anche alle lunghezze: Simbologie dei fori in ogni traAo cavo Simbologie degli alberi in ogni traAo pieno

In generale le lunghezze possono essere rappresentate con molte meno limitazioni. In mol@ casi per le lunghezze si indica solo la dimensione nominale e si da una tolleranza generale rela@va ai processi di lavorazione nella tabella esplica@va del disegno Per le dimensioni angolari non esistono prescrizioni par@colari


Controllo delle tolleranze – Metrologia Industriale


Metrologia industriale 8

METROLOGIA INDUSTRIALE

Il confronto dei valori misurati con

le rispettive tolleranze ammesse

permette la selezione dei pezzi nelle

due fondamentali categorie

La sola verifica finale sul prodotto finito, pur garantendo la

qualità del prodotto in uscita, non è in grado di correggere

eventuali anomalie del processo, le quali potrebbero avere

come conseguenza lo scarto del prodotto.

I requisiti sono essenzialmente

tolleranze, dimensionali e geometriche,

e rugosità riportate dal progettista sul

disegno del componente

“conforme”

“non conforme”

Obiettivi della misurazione

di componenti ottenuti per

lavorazione meccanica

verifica di conformità

del prodotto ai requisiti

specificati

controllo del

processo produttivo


Controllo delle tolleranze – Metrologia Industriale Tecnologia Meccanica

Metrologia industriale 9

Metrologia assoluta e metrologia a comparazione

METODI

assolutoa comparazione

trasduttori a grande campo

in grado di rilevare le dimensioni

complessive del misurando

soluzioni seriali soluzioni parallele

trasduttori a piccolo campo

non sono in grado di rilevare le

dimensioni complessive del misurando

forniscono direttamente il valore

totale attribuibile al misurando

rilevano gli scostamenti dei valori del

misurando rispetto ad un campione di

riferimento, normalmente definito

“riscontro di azzeramento” o “master”

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