Tecnologia meccanica

Finalità

Il corso ha come obiettivo lo studio dei processi tecnologici e del sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazzazione di tali processi, al fine della interpretazione delle leggi e dei meccanismi su cui si fondano, della analisi delle loro possibilità e del loro limiti in relazione alle esigenze di funzionalità e produzione di componenti specifici, della progettazione sistematica e della pianificazione del processo di trasformazione, della integrazione fra progettazione del prodotto e del processo mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazzazione del processo sarà orientata da un lato alla analisi ed alla predizione della influenza della scelta delle variabili sui risultati, dall'altro alle problematiche di governo automatico del processo mediante l'elaboratore.
La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario di base, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative al processi tecnologici. Verranno presi in considerazione sia i processi tecnologici tradizionali sia alcuni processi tecnologici innovativi. Si accennerà inoltre alle problematiche di progettazione per la produzione (Design for Manufacturing) e di progettazione simultanea di prodotto e processo (Concurrent Engineering).
Si adotterà una metodologia che prevede lezioni teoriche
ed esercitazioni, nel corso delle quali verranno affrontati collettivamente ed in modo guidato lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale in collegamento con aziende industriali.

Programma

Generalità e classificazione del processi tecnologici. Definizione di un modello morfologico del processo tecnologico di trasformazione di stato del materiale: analisi dei flussi di materiale, di energia e di informazione. Relazioni ed implicazioni fra il prodotto ed il processo: la funzione di progettazione prodotto e progettazione e pianificazione processo. I criteri per la scelta del processo.

I fondamenti del comportamento e della caratterizzazione delle proprietà dei materiali. Le proprietà dei materiali. Le prove per la caratterizzazione delle proprietà (prova di trazione, di compressione, di durezza, di fatica, di creep). Accenno alle tensioni residue.
Teorie e metodi fondamentali di analisi dei processi tecnologici. I diagrammi sforzi/deformazioni. Le deformazioni lagrangiane e naturali. Gli stati di sforzo monoassiale, biassiale, triassiale. Le curve sforzo vero deformazione naturale: accenno alla instabilità ed all'incrudimento. Il comportamento elastoplastico dei materiali; i modelli analitici. Accenno ai principali criteri di plasticizzazione e la determinazione degli sforzi equivalenti; il lavoro di deformazione.

I materiali. Richiami relativi alla struttura del materiali ed alla loro classificazione: materiali metallici, ferrosi e non ferrosi, polimerici, ceramici, amorfi, compositi.

I processi tecnologici con conservazione della massa. I processi di fonderia. Principi generali relativi alla fusione, raffreddamento e solidificazione del metalli; tipologie e classificazione del processi di fusione: colata in terra, in conchiglia, con modello a perdere, pressofusione, centrifuga, di precisione. La formatura e la colata di getti; problematiche e principi per il dimensionamento delle materozze principali e del canali di colata. Sistemi fusori.
I processi di deformazione plastica. Tipologie e classificazione delle lavorazioni per deformazione plastica: laminazione, trafilatura, estrusione, starnpaggio a caldo ed a freddo, piegatura, imbutitura. La determinazione della forza e dell'energia. Accenno alla progettazione degli stampi. I principali sistemi per lavorazioni per deformazioni plastiche: tipologie, funzionalità e campo di impiego. Accenno al processi innovativi (stretch forming, rubber pad forming, super plastic forming).
I processi di sinterizzazione delle polveri. Accenno alla metallurgia delle polveri, ai processi di sinterizzazione. Proprietà e applicazioni.

I processi tecnologici con riduzione della massa.. Lavorazioni per asportazione di materiale. Principi fondamentali; meccanica del taglio del metalli e meccanismi di formazione e morfologia del truciolo. La geometria degli utensili: le variabili del processo di asportazione di truciolo; velocità di taglio, usura e durata dell'utensile; studio e rilievo della forza e della potenza di taglio. La lavorabilità dei metalli Determinazione delle condizioni ottimali di taglio. Tornitura, fresatura, foratura, alesatura, rettifica. Tipologie e classificazione delle macchine utensili: struttura, morfologia e funzionalità. La pianificazione del processo: lo studio del cicli di lavorazione. Accenno al processi innovativi (elettroerosione, fresatura chimica).
Lavorazioni della lamiera. Taglio e tranciatura di lamiera metallica. Principi, morfologia, tipologia e funzionalità delle macchine operatrici. Accenno ai processi (Hydro-Abrasive e jet Machining. Taglio con Laset di Potenza).
Processi tecnologici con incremento di massa. Processi di collegamento mediante saldatura: tipologie e metodi di saldatura (saldature ad arco, a scoria conduttrici a resistenza, a fusione, ad attrito, brasatura, saldature speciali). Processi di collegamento metodi meccanici e incollaggio. Tipologie e metodi collegamento mediante metodi meccanici ed incollaggio.
Il processo di montaggio. Definizioni e principi. Le operazioni fondamentali ed i dispositivi di alimentazione, orientamento, inserinierito: microfologia, tipologie e funzionalità. Accenni alle ptobiematiche della progettazione in vista del montaggio (Design For Assembly).

I processi di produzione di lavorazione di materiali polimerici e compositi. Accenni al processi di produzione e di lavorazione di materiali polimerici e di materiali compositi a matrice polimerica rinforzata con fibre. Accenni allo stampaggio ad iniezione.

La automazione integrata e flessibile dei processi di produzione. Principi fondamentali del Controllori Numerici Computerizzati (CNC) per macchine utensili e robot: struttura, funzionalità; programmazione delle lavorazioni e delle operazioni; il linguaggio ISO. Programmazione automatica ed integrazione CAD/CAM. Accenno al linguaggio APT. La pianificazione assistita dall'elaboratore del processo (CAPP): approccio variante e generativo. Accenni alla Group Techno logy ed alla Feature Technology. Accenni al collegamento DNC, al sistemi flessibili di lavorazione e montaggio (FMS/FAS), al Computer integrated Manufacturing (CIM).

Attività d'esercitazione

Le esercitazioni prevedono la applicazione delle metodologie e delle tecniche di dimensionamento e di pianificazione dei processi tecnologici fonda mentali, lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale relativo allo studio delle tecnologie di lavorazione e montaggio di un semplice prodotto industriale. Tale attività andrà di regola svolta in collegamento con aziende industriali.

Modalità d'esame

L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale. La elaborazione del lavoro d'anno e la sua discussione in sede di prova orale esonererà dalla prova scritta.

Propedeuticità

Fisica, Chimica Applicata, Analisi matematica, Disegno Industriale

Testi consigliati

G. SPUR, T. STOEFERLE: " Enciclopedia delle lavorazioni
Meccaniche ",Tecniche Nuove, Voll.1- 5, Milano, 1983
L.H. VAN VLACK: " Tecnologia dei materiali ", Edizioni Scientifiche e Tecniche Mondatori, Milano, 1976.
G.F. MICHELETTI: " Tecnologia meccanica ", UTET, Volumi I e II, Torino, 1979.
F. MAZZOLENI: " Tecnologie dei metalli ",UTET, Volumi, I, II, III, Torino, 1978.
F.GIUSTI, M. SANTOCCHI: " Tecnologia meccanica e studi di fabbricazione ", CEA, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1992.
S. KALPAKJIAN: " Manufacturng Processes for Engineerng Materiali ", Addison-Wesley Publishing Company, Reading, 1984.
L. ALTING: " Manufacturing Engineering Processes ", Marcel Dekker, New York, 1982.
G. BOOTHROYD, C. POLI, L.E. MURCH: " Automatic Assembly ", Marcel Dekker, New York, 1983.
A.LANGFELDER: " La produttività in officina ", Hoepli, Milano, 1970.
T. C. CHANG, R.A. WYSK, H.-P. WANG: " Computer Aided Manufacturing ", Prentice Hall, Englewood Cliff, 1991.
G.W. VICKERS, M. LY, R G OETTER: " Numerically Controlled Machine Tool s ",Hellis Horwood, New York, 1990.
G.E.THYER:"Computer numerical Control of Machine Tools", Newnes, Oxford, 1991.

Testi d'approfondimento

Aggiornato