Energy Engineering - Disegno tecnico industriale

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1 LEZIONE 1 – PROIEZIONI ORTOGONALI Il ciclo di sviluppo di un prodotto (Product Development Cycle) Il ciclo di sviluppo di un prodotto è un diagramma di flusso composto da varie fasi (i rettangoli) che hanno un flusso di informazioni in arrivo ed uno in usc ita. In ciascuna di queste fasi vengono svolte determinate attività. Ci sono due fasi piuttosto grandi: una progettuale e una di prod uzione. In queste fasi, essendo diverse tra loro, logicamente lavorano persone che hanno ruoli e compiti diversi. Pianifica re un processo significa sostanzialmente definire una serie di passi che devono essere svolti: per farlo c’è bisogno di avere un’idea del prodotto finito che si vuole realizzare. Persone che si occupano di processi diversi (di progetto o di produzione) han no la necessità di poter comunicare tra loro e per farlo bisogna utilizzare linguaggi adeguati e comprensibili (magari convenzionali) . Per comunicare tra persone che si occupano di processi diversi, tuttavia, non c’è bisogno di avere le stesse competenze. Il disegno tecnico Il linguaggio per comunicare tra le varie fasi di sviluppo di un prodotto deve avere tre caratteristiche: completo , univoco e chiaro. Un complessivo meccanico è un corpo formato da diverse componenti (non scomponibili) e nella sua rappre sentazione tecnica non è necessario fornire tanti dettagli (misure, utilizzi, scopi) come nel caso dei particolari (ad esempio un giu nto a bussola come in presentazione). Nel disegno non solo ci sono le classiche viste, ma ve ne sono alcune chiamate “di de ttaglio” dove si mostrano aspetti che nelle rappresentazioni standard (o base) sarebbero rimasti poco chiari oppure evitati. Il diseg no ha delle convenzioni molto precise ed un codice da rispettare. È evidente che il disegno tecnico non è fatto solo di tav ole, ma anche di rappresentazioni 3D che sono molto importanti nel processo di produzione. La normazione stabilisce ed applica regole per ordinare e razionalizzare un determinato campo di attività. L’unificazione invece è una forma di normazione che riunis ce prescrizioni dimensionali, procedurali o di altra natura, in modo da ottenere prodotti equivalenti e intercambiabili, in num ero relativamente ridotto di tipi e varianti. Classificazione dei disegni tecnici I disegni possono essere classificati in base a l livello di strutturazione dell’oggetto rappresentato e alla collocazione nel ciclo di fabbricazione. I disegni di complessivi , ed esempio il riduttore delle slide precedenti, rappresentano oggetti scomponibili. Viceversa, i disegni di particolare rappres entano oggetti scomponibili. I disegni di gruppo e di sottogruppo rappresentano complessivi parziali e la differenza tra essi sta nel fatto che, sebbene siano entrambi composti da più parti insieme, quelli di gruppo rappresentano anche la funzione specific a dell’oggetto disegnato mentre quelli di sottogruppo no. • Un disegno di complessivo definisce una macchina o un oggetto complet o in modo da specificarne ingombro e funzione ; • Un disegno di gruppo rappresenta un insieme di particolari aventi una funzione pro pria autonoma; • Un disegno di sottogruppo rappresenta un insieme di particolari che non hanno una funzione specifica; • Un disegno di un componente o di un particolare rappresenta un pezzo non ulteriormente scomponibile. La classificazione dei disegni tecnic i può avvenire anche in base alla collocazione nel ciclo di fabbricazione. 1. Disegno di concepimento o avanprogetto: viene redatto nella fase di conceptual design, ad esempio uno schizzo; 2. Disegno costruttivo: riporta in modo completo tutte le prescrizioni funzionali (dimensioni, tolleranze, finiture superficiali, materiali); 3. Disegno di fabbricazione: riport a tutte le indicazioni per la fabbricazione, il controllo ed il montaggio del complessivo; 4. Disegno del pezzo costruito: illustra le caratteristiche dell ’oggetto o del pezzo finito. 2 Supporti per la rappresentazione (norme su fogli e scale) Formato dei fogli (UNI 936) → Aggiornata, UNI EN ISO 5457:2010 Designazione unificata Dimensione in mm Margini e squadratura A0 (Formato base, rapporto tra i l ati: √2) 841 ×1189 20 mm A1 594 ×841 20 mm A2 420 ×594 10 mm A3 297 ×420 10 mm A4 210 ×297 10 mm Scale di rappresentazione (UNI 938) → Aggiornata, UNI EN ISO 5455:1998 Scale di rappresentazione normalizzate (UNI 3967) Quando non è possibile eseguire i d isegni tecnici al naturale, si possono eseguire in scala ridotta o ingrandita secondo la tabella s eguente: Categoria Scale Scale di ingrandimento 50:1 – 20:1 – 10:1 – 5:1 – 2:1 Scala al naturale 1:1 Scale di riduzione 1:2 – 1:5 – 1:10 – 1:20 – 1:50 – 1:100 – 1:200 – 1:500 – 1:1000 – 1:2000 – 1:5000 – 1:10000 Piegatura dei fogli (UNI 938) 3 Metodi di proiezione Le proiezioni trasformano punti in un sistema di coordinate 3D in punti in un sistema di coordinate 2D . La proiezione di un oggetto 3D si ottiene tramite dei raggi di proiezione (proiettori) che partono da un centro di proiezione, passano attraverso ciascun punto dell’oggetto, e intersecano un piano di proiezione generando la proiezione . Le proiezioni prospettiche hanno un proiettore ad una determinata distanza, mentre le proiezioni parallele sono a distanza infinita. Le proiezioni prospettiche non vengono utilizzate nel disegno tecnico perché non sono complete e non univoche: inoltre sono molto laboriose rispetto al risultato. La differ enza tra le proiezioni parallele oblique e quelle ortogonali è la seguente: le proie zioni parallele oblique hanno un piano di proiezione non perpendicolare al proiettore, mentre le proiezioni ortogonali hanno un piano di proiezione ortogonale ai raggi di p roiezione. La differenza tra le proiezioni assonometriche e quella ortografica è che quest’ultima permette di fornire misure vere degli oggetti, o comunque proporzionate ad esse. Nella proiezione assonometriche gli oggetti vengono inclinati rispetto ai pia ni di proiezioni e le misure sono “alterate”. Caratteristiche delle proiezioni ortog onali e assonometriche Le proiezioni ortogonali (rappresentazione ortografica) permette una corrispondenza biunivoca tra elementi geometrici giacent i su piani paralleli al piano di proiezione e la loro rappresentazione. Le proiezioni assonometriche invece mantengono il parallelismo ed i rapporti semplici, prevedono la distorsione degli angoli e delle curve e tutto ciò consegue una rappresentazione unica dell’oggetto in quest ione. 4 Proiezioni ortogonali nel disegno tecnico (UNI 3970 → ISO 128 -30) Le viste si possono disporre secondo: metodo europeo (E), metodo americano (A) e metodo delle frecce . Metodo delle facce Viene utilizzato solo nel caso in cui c’è u na faccia inclinata rispetto al piano di proiezione. L a vista realizzata in questo modo è detta “ausiliaria”. Le viste, in questo caso, devono essere scelte in modo da descrivere il particolare senza ambiguità e con il numero minore po ssibile. È molto impo rtante, inoltre, evitare la necessità di rappresentare gli spigoli nascosti ed evitare la ripetizione di dettagli di rappresentazione. Segni grafici (norme per le linee) Tipi e grossezza delle linee (ISO 128 -24) I disegni devono essere eseguiti utilizzando solo due grandezze di linea: grossa e fine. La grossezza della linea fine non deve superare la metà di quella della linea grossa. La serie delle grossezze è la seguente (in mm): 0,18 – 0,25 – 0,35 – 0,5 – 0,7 – 1,0 – 1,4 – 2,0. Se due o più linee si sovra ppongono, deve essere osservato il seguente ordi ne di prevalenza: • Linea continua grossa; • Linea a tratti grossa; • Linea mista fine e grossa; • Linea mista fine; • Linea mista fine a due tratti brevi; • Linea continua fine. Tutti gli spigoli in vista vengono rappre sentati con una linea grossa continua, mentre gli spigoli ed i profili nascosti con linea fine tratteggia 5 LEZIONE 2 – TAGLI E SEZIONI Introduzione Utilizzando il metodo delle proiezioni ortogonali l’interno di un pezzo cavo non può essere visto, ma può es sere rappresentato tracciandone i conto rni con linee a tratti. Nel caso di un pezzo con cavità di forma complessa e ricco di dettagli potrebbero esserci problemi di comprensione. La soluzione a questi problemi è rappresentata dai tagli, che permettono di o sservare all’interno un corpo. Così fac endo, ovviamente, si sposta il punto di vista dell’osservatore da un piano posto all’infinito dietro l’oggetto, ad un piano in corrispondenza del pezzo. Questo pu nto di vista è “privilegiato”, in quanto si trova all’i nterno del pezzo e permette così di oss ervare al meglio il corpo in esame. La rappresentazione del taglio richiede ovviamente un codice adeguato, che prevede l’utilizzo della campitura. Le superfici non interessate direttamente e che quindi non toccano la superficie di taglio non vengono “campite”. Tagli e sezioni, definizioni e indicazioni convenzionali Il piano di sezione è il piano immaginario che taglia l’oggetto, mentre la traccia del piano di sezione è la linea che indica la posizione del piano o dei piani di sezione. La sezione, invece, è la rappresentazione che mostra solo i contorni dell’oggetto che giacciono su uno o più piani di sezione. Infine, un taglio è una sezione che mostra, in aggiunta, i contorni disposti posteriormente al piano di sezione . La traccia del pia no o della superficie secante deve essere indicata con una linea mista fine con gli estremi ingrossati . In corrispondenza dei tratti ingrossati vengono poste due frecce che devono essere perpendicolari alla traccia ed orientate secondo il verso di proiezio ne, inoltre a fianco delle frecce devono essere scritte lettere maiuscole uguali . L e zone sezionate vengono messe in evidenza mediante tratteggio ( campitura): il tratteggio viene eseguito con linee continue sottili, parallele, a passo c ostante, inclinate d i 45 rispetto assi del pezzo o con linee di contorno più significative . La sezione, infine, deve essere contrassegnata dalla scritta: X -X, dove “X” è la lettera maiuscola posta agli estremi della traccia. Tagli e sezioni, come si eseguo no È molto importante riportare la traccia del piano di sezione con una linea mista fine con estremi ingrossati. Il piano viene rapprese ntato soltanto su una vista, in modo da evitare errori e/o ambiguità inutili. Nel disegno tecnico è possibile costruire una sezione date due viste. Per fare ciò bisogna, innanzitutto, tracciare le linee di proiezione (per poi cancellarle) e successivamente identificare gli spigoli interessati. Attraverso i tagli, i corpi cavi o le cavità in corpi massicci vengono descritti in modo sem plice, univoco e di immediata comprensione, con la possibilità di sopprimere anche qualche vista. Il piano di sezione è un piano ideale con il quale si immagina di tagliare il pezzo che rimane integro e come tale deve essere rappresentato nelle viste. Il t aglio è ottenuto immaginando di asportare la parte di pezzo compresa tra piano di sezione ed osservatore e proiettando sul piano di proiezione scelto la rimanente parte del pezzo. Per distinguere un taglio da una vista è necessario mettere in evidenza la s uperficie piana tagliata dal piano di sezione. Se nel disegno, oltre al taglio, sono presenti delle viste, la traccia del piano di sezione su di esse va indicata con linea mista contraddistinta da estremità ingrossate; la direzione ed il verso s econdo i qu ali è effettuata la sezione devono essere indicati mediante frecce, con lettere maiuscole identificatrici. Quando si disegna un pezzo in sezione, gli spigoli nascosti possono essere rappresentati solo se indispensab ili alla comprensione. Le sezi oni vengono proiettate secondo le norme alle quali sono assoggettate le viste, mentre per la disposizione possono sostituire una vista op pure essere traslate, ma non ruotate. Quando si rappresentano i tagli è importante evitare gli spigoli nascosti, specia lmente se p osizionati in prossimità di una campitura. Un altro errore tipico è quello di non rappresentare gli spigoli posteriori di un corpo “tagliato”: senza gli spigoli posteriori si ha una se zione e non un taglio. I piani di sezione devono essere scelt i per dar l uogo a sezioni quanto più possibili rappresentative. In particolare sono da evitare sezioni che non aggiungono nuove informazioni al disegno. Inoltre, nelle sezioni, gli spigoli nascosti devono essere rappresentati solo se in dispensabili alla comprensione dell’oggetto in esame. Tagli e sezioni, tratteggio Il tratteggio deve essere sempre inclinato a 45° rispetto agli assi principali o rispetto alle linee di contorno della sezion e. Nel caso di due pezzi distinti bisogna utilizzare delle campiture diverse, o meglio ancora con inclinazioni diverse. Per oggetti molto piccoli si preferisce colorare totalmente di nero la figura piuttosto che realizzare la campitura, e questo vale anche per piccoli pezzi diversi di dimensio ni diverse (per distinguerli bisogna lasci are un piccolo spazio tra essi). Al contrario, per figure molto grandi da campire, è possibile omettere il tratteggio (disegn i edili). Utilizzando puntini in una campitura, solitamente, si vuole indicare una sostanza aeriforme mentre utilizzando linee mist e si rappresentano i liquidi. Vi sono inoltre alcuni materiali che hanno una campitura ben definita in base al materiale scelto. 6 Tagli e sezioni, classificazione Secondo l’elemento secante Secondo l’estensione Secondo la posizione Un sol o piano Semisezioni In loco Due o più piani paralleli In vicinanza Piani concorrenti Sezioni parziali Sezioni successive Con una superficie Secondo l’elemento secante Il taglio realizzato con un unico piano prevede che la traccia del piano di taglio sia rappresentata con una linea mista fine avente i due estremi inspessiti ed accompagnati da due lettere. Laddove vi è una intersezione tra il solido sezionato ed il piano di sezione, ques to spazio viene campito. Per rendere completa la ra pprese ntazione di un pezzo più complesso (più fori sfalsati) si possono utilizzare più piani paralleli in modo da far passare i piani di sezione nelle zone che interessano. Nel caso della piastra (L2 _44) vengono utilizzati 2 piani orizzontali (nello specif ico tr e semipiani, due laterali ed uno centrale): i due piani verticali non sono piani di taglio, ma cambi di direzione dei 2 piani d i taglio orizzontali paralleli e servono, quindi, solo a congiungerli. Per indicare i cambi di direzione si usa una linea m ista f ine, anche se non è più necessario per le norme più attuali. Un’altra osservazione riguarda gli inspessimenti alle estremità delle tracce del piano di taglio: ora gli inspessime nti vengono riportati anche nei cambi di direzione (inspessimenti ad ango lo). Nella piastra (L2_45) ci sono tre tipologie di fori: lamato, svasato e svasato ribaltato. Si nota inoltre una certa discontinuità tra le campiture: nelle porzioni riferite allo stesso semipiano la campitura segue sempre la stessa direzione di campitur a, men tre se ci si sposta su un altro semipiano la campitura viene sfalsata (abbassata o alzata) di una quantità pari alla metà del passo, ovvero la distanza tra le linee di ca mpitura. Potrebbe esserci un dubbio tra linea d’asse e linea del cambiamento di direzi one (L2_46). Nel taglio A -A viene rappresentata una linea di cambiamento di direzione e non una linea d’asse: se fosse stata una linea d’asse essa non sarebbe stata lunga tanto quanto il taglio ma come i fori. Nel caso di tagli realizz ati con due piani con secutivi o concorrenti essi non sono più paralleli ma incidenti. Con questa tipologia di taglio si ha una vista di sintesi composta da due semipiani distinti uniti . Il ribaltamento (vera grandezza) viene adottato per rappresentare gli elementi caratteristi ci. Ad esempio nel taglio (L2_49) non è importante rappresentare la vera lunghezza del tubo e quindi non viene adottato il ribaltamento. Nel taglio (L2_52) la porzione T 3 non viene ribaltata in quanto non possiede elementi degni di not a, quindi viene sempl icemente proiettata tre le porzioni T 2 e T 4: questo è il classico esempio di scorcio. Nel taglio (L2_53) la porzione centrale è una cavità asolata non degna di nota e quindi viene semplicemente proiettata. Una cosa importante è sicuram ente quella di segnar e la presenza di un’asola passante mediante una linea mista. È possibile inoltre realizzare un taglio attraverso una superficie di forma qualsiasi, come ad esempio in (L2_54): questa tec nica ci permette di osservare se effettivamente l o spessore del pezzo rimane costante oppure se vi sono delle strizioni in corrispondenza di radicali cambi di direzione. Si può, inoltre, utilizzare una serie di piani di taglio distinti in sequenza per mostrare chiaramente come cambia la grandez za di un c orpo lungo di esso, c ome ad esempio nel taglio (L2_54) . Secondo l’estensione I semitagli ci consentono di vedere un pezzo laddove vi è già una simmetria particolare per cui è possibile condensare in un’unica vista informazioni per l’interno e l’esterno: se nza il semitaglio bis ognerebbe realizzare due rappresentazioni invece di una. Il piano di taglio, in questo caso, non “tocca” tutto il pezzo ma solo una frazione, solitamente la metà. Nel caso in cui il pezzo in esame non fosse simmetrico si può effettuare un taglio parziale ( irregolare) . È molto più elegante rappresentare un pe rno con un foro passante attraverso un taglio parziale piuttosto che con gli spigoli nascosti. Secondo la posizione La rappresentazione del taglio viene fatta in loco quand o si sceglie di ribaltare la se zione stessa rispetto al proprio asse di 90°. La rappresentazione del taglio in vicinanza non viene effettuata all’interno del taglio ma separatamente. È importante notare che nei tagli rappr esentati in loco la sezione deve e ssere delimitata da linee sotti li, a differenza delle altre tipologie. Le sezioni successive sono utili per pezzi che presentano variazioni lungo di essi, ad esempio un albero. Tagli e sezioni, convenzioni sugli elementi delle macchine Devono essere rappresentati in vista esterna anche se il piano li attraversa: Ribattini, chiodi, viti (e relative teste), dadi, rosette e alberi di trasmissione Non devono essere sezionati elementi intersecati longitudinalmente dal piano di sezione Nervature, pareti sottili, chiavette e linguette Non dev ono essere sezionati elementi i cui piani di sezione passano per i loro assi longitudinali o sono paralleli ad essi Sfere, rulli, rullini di cuscinetti a rotolamento, maniglie o impugnature 7 LEZIONE 3 – PARTI COLARITÀ DI RAPPRESENTAZIONE L’asse di simmetr ia di una figura piana è una retta che divide la figura stessa in due parti specularmente uguali e viene rappresentato da una linea misto fine. Gli assi vengono utilizzati anche per piccole simmetrie locali , come ad esempio i fori. Quando una figura ammett e più assi di simmetria, per convenzione se ne rappresentano due ad angolo retto tra loro con una linea mista fine. Non si disegnano, invece, g li assi nel caso dei raccordi, come in (L3_6), dove il profilo rettilineo centrale diventa curvo alle due estremi tà. Invece, i centri dei cerchi disposti lungo una circonferenza vengono individuati dall’intersezione di una linea d’asse radiale con una circ onferenza su cui stanno i centri stessi: anche in questi casi si utilizza una linea mista fine e le tacche di cen tratura, ovviamente, non saranno più perpendicolari. Le viste ausiliarie Il problema nella visualizzazione dell’oggetto rappresentato in (L3_9) è che il foro circolare non è possibile vederlo in vera grandezza . La faccia che si vuole rappresentare viene i ndicata con una freccia perpendicolare ad essa ed inoltre viene rappresentata la traccia del piano perpendicolare alla fa ccia inclinata. Così facendo è possibile rappresentare in vera grandezza una parte dell’oggetto. Si può pensare anche di sost ituire una delle facce del cubo di proiezione con un piano ausiliario: ovviamente in questo caso i raggi di proiezione si muovono p erpendicolarmente rispetto al piano ausiliario e non rispetto al piano perpendicolare come al solito. I ribaltamenti Raccordi e tan genze Esistono due tipologie di raccordi: concavo, in cui il pezzo è scavato internamente, e convesso, in cui avviene l’esatto oppo sto. Osservando un singolo, o un doppio, raccordo dall’alto esso viene rappresentato come uno spigolo, ovvero come una linea contin ua. Nel corpo in (L3_17) la nervatura “entra” in maniera più morbida nel pezzo attraverso un raccordo e quindi non viene rappresentato lo spigolo. Solitamente, in questi casi, vengono riportati due spigolini leggermente curvati. Spigoli convenzionali Nel c aso della figura (L3_19) bisogna rappresentare i raccordi con delle linee continue più brevi rispetto alla larghezza del pezz o (le tre linee blu in foto), in quanto le tre facce sono incidenti tra di loro ma non perpendicolari e quindi gli spigoli no n sono marcati. Questa tipologia di rappresentazione viene chiamata “spigolo fittizio”: tali raccordi non “esistono” ma vengono riportati per semplificare la com prensione del pezzo. Viste parziali È possibile rappresentare oggetti simmetrici in maniera rid otta riportando i simboli di uguaglianza agli estremi degli spigoli delle facce. Facce piane Le facce piatte vengono contrassegnate con una croce formata da due linee incidenti a 45° l’una rispetto all’altra. Contorni Vengono utilizzate linee di tipo “K ” p er rappresentare parti contigue di un pezzo accoppiato ed il contorno di un elemento prima di una lavorazione. Altre particolarità di rappresentazione Alcuni particolari di un corpo possono essere rappresentati in scala ingrandita, mentre alcuni element i ripetitivi possono essere non rappresentati tutti, basta evidenziare che si tratta di parti identiche e “ripetute” a distanti uguali. Inoltre un oggetto di grande lunghezza può essere rappresentato in frammenti se tra di essi non vi sono parti degne di n ota . III passo 8 LEZIONE 4 – QUOTATURA Linee di quotatura e quote La quotatura è l’insieme delle informazioni che definiscono le dimensioni di un oggetto o di un componente . Ne esistono di tre tipologie : • Quotatura funzionale (per il montaggio dei particolari); • Quotatu ra tecnologica (per la lavorazione dei particolari); • Quotatura di collaudo (per la verifica dei particolari prodotti). Graficamente una quotatura (UNI 3974 ed UNI 3975) viene rappresentata con due linee di riferimento, una linea di mis ura tracciata con lin ea continua fine e frecce terminali. Le quote, generalmente, vengono indicate in millimetri o in pollici. Le norme più recenti (ISO 128 -22 ed ISO 128 -23) forniscono informazioni sulla tipologia di linea e sulle caratteristiche che poss ono essere indicate a ttraverso le linee. Disposizione linee di quotatura Gli assi di simmetria e le linee del contorno non devono mai essere utilizzati come linee di misura, ma possono essere utiliz zati come linee di riferimento. A livello pratico, bisogna evitare di sovrappor re linee di contorno e linee di misura , ed anche evitare di sovrapporre linee di contorno e linee di riferimento: è importante distanziare linee in modo uniforme. Le linee di quotatura devono essere disposte preferibilmente all’ esterno e nel limite del pos sibile non devono attraversare zone sezionate. Le linee di rifermento non devono essere riferite ad elementi non in vista. Le linee di riferimento devono sporgere oltre la linea di misura per circa 2 mm: eccezionalmente si posso no disegnare inclinate per m otivi di leggibilità. In presenza di raccordi o smussi le linee di riferimento sono tracciate con l’origine nell’intersezione dei due elementi adia centi lo smuso/raccordo. È molto importante evitare di quotare il pezzo nelle vis te di scorcio: la linea di m isura deve avere la stessa lunghezza della distanza da quotare. Nel caso di oggetti simmetrici disegnati solo per metà o un quarto bisogna prolungare di poco oltre l’asse le linee di misura . Disposizione e leggibilità delle quot e • Criterio A Tale criterio p revede che le quote siano sempre leggibili con la tavola orientata frontalmente rispetto al lettore (alto -basso, sinistra -destra). Per quanto riguarda gli angoli, essi vengono rappresentati in due modi diversi: cifre orizzontali o posizionate esternamente lungo l’arco, sopra la linea orizzontale, e ed internamente quando si è sotto la linea orizzontale (L4_20). • Criterio B Esso è identico al precedente se non che per le linee non orizzontali la quota viene riportata a metà della l inea di misura. I valori del le quote sono scritte con un tratto fine e in un disegno devono seguire tutte lo stesso criterio (centrati o meno, sopra o so tto, linea spezzata o continua, grandezza cifre, colore cifre). Quando possibile bisogna evitare di sov rapporre i valori delle quot e con assi ed altri elementi. Dimensioni lineari Le dimensioni lineari, in mancanza di spazio, vengono riportate esternamente, il più vicino possibile, insieme alle frecce ch e punteranno le linee di riferimento dall’esterno. È possibile riportare le quote modificate senza adattare il disegno e sottolineandole. Quote di angoli, archi e corde Le corde vengono quotate con linee di misura rettilinee, mentre angoli ed archi vengono rappresentate con linee di misura cu rve: la differenza tra queste ultime due è ch e gli angoli vengono quotati in gradi mentre gli archi in mm o pollici e sopra le cifre è disegnato un archetto. Quotatura di cerchi e cilindri Quando si hanno a disposizione più viste si cerca di effettuare le quotature in modo da non intersecare i contor ni delle varie viste. Inoltre le grandezze circolari vengono riportate con il simbolo “ Ø” solo quando non è chiara la forma circolare: ad esempio nelle viste in alto a sinistra e in basso a destra in (L4_28) non è chiaro che si tratta di grandezze circolar i. Nella vista in basso a sinistra vi è una palese misurazione di diametro . Nelle asole le due circonferenze interrotte vengono quotate come se le frecce fossero dei raggi, indicando però la misura del diametro. Per le figure con circonferenze quasi totalm ente “tagliate” vengono rappresentati due frammenti di circonferenza simmetrici rispetto ad una linea di misura . Quotatura di raggi Per i raggi le quote vengono rappresentate con il valore della mi sura preceduta dalla lettera “R”: è molto utile per misurar e raggi di raccordo o spigoli stondati, come ad esempio in (L4_30). La freccia con cui si misura il raggio deve essere tangente alla misura circola re, deve “puntare” verso il centro della linea cur va, dopo la lettera “R” non deve esserci il simbolo “=” e l a lettera “R” non deve essere minuscola. Quotatura di smussi Lo scopo degli smussi è quello di facilitare l’accoppiamento tra superfici cilindriche e di eliminare spigoli vivi. Oltre alla misura degli spessori degli smussi viene riportata anche la misura d egli angoli se questi sono di 45° (�������� ×45° ): nel caso di angoli diversi da 45°, questi vengono indicati esternamente alla quotatura dello spessore dello smusso. È possibile indicare le misure degli smussi in tre modi dif ferenti (L4_34). Quotat ura di sfere Nel caso delle sfere le diciture “ Ø misure” ed “ R misure” sono riportate dalla lettera “S” proprio per indicare che si tratta di una sfera. Quotatura di elementi ripetitivi Per gli elementi ripetitivi vengono sfruttate le distanze interasse e le misure specifiche di elementi ripetuti : l’obiettivo è quello di riportare il maggior numero di misure possibili con il minor numero di quotature sfruttando le simmetrie, rese esplicite dagli assi di sim metria. 9 Classificazione delle quote Punto di vista geometrico Sistemi di quotatura In base all o scopo Quote di grandezza In serie Funzionale In parallelo Quote di posizione Tecnologica Combinata Con quote sovrapposte Quote di accoppiamento Di collaudo In coordinate Quotatura in serie Que sta tipologia di quotatura viene utilizzata quando si vuole dare importanza predominante alla distanza tra due elementi contigui e gli errori costrutti, ed il loro accumulo, non hanno grave influenza. Quotatura in parallelo Essa differisce dalla precedente nella scelta di un unico riferim ento per un gruppo di quote nella stessa direzione: il vantaggio principale di questa scelta è quello di evitare l’accumulo di errori costruttivi. È molto importante la scelta del riferimento, anche in un ottica di sequenza di passaggi nel taglio di un pez zo (taglio prima la parte inferiore, quindi determino un primo riferimento, e successivamente effettuo un altro taglio). Nel caso dell’albero (L4_45) viene scelto un unico riferimento in modo da garantire una determinata mi sura sia a sinistra che a destra della linea arancione. Ragionamento analogo può essere effettuato con la figura a destra, dove però le misure scelte sono due (lunghezza di “a” e lu nghezza di “b”). Effetti dei due sistemi di quotatura Utilizzando la quotat ura di serie i singoli errori di ogni misura vengono sommati : ad esempio i n (L4_46 ) l’errore nella misura totale è ± 0,08. Utilizzando la quotatura in parallelo, invece, vi è una minore propagazione di errori: ad esempio in (L4_46 ) l’errore nella misura to tale è ± 0,02. Confronto serie e parallelo Quotatura in serie Quotatura in parallelo Nessun riferimento in comune Un unico riferimento Ciascuna dimensione è importante Gli errori non si accumulano L’accumulo di errori non compromette la funzionalità Il riferimento tiene in considerazione le caratteristiche tecnologiche e funzionali del pezzo. Quotatura a quote sovrapposte È possibile effettuare una quota in successione avendo un unico riferimento (L4_48) ed è possibile usare sia il criterio “A” che il criterio “B”. Quotatura combinata Questa tipologia di quotatura combina elementi della quotatura in serie ed in parallelo: di conseguenza è presente un maggior numero di riferimenti. Quotatura in coordinate In (L4_50) è stata adottata la quotatura in coord inate (cartesiane, polari e polari con rullo di misura), in particolare sono state riportate in basso a sinis tra le coordinate dei centri degli otto fori nella piastra. Quote funzionali Quote non funzionali Quote ausiliarie Esse sono essenziali alla funzi one del pezzo Necessarie per definire completamente il pezzo Ottenibili da altre quote 10 LEZIONE 5 – MATERIALI ED ELEMENTI DI TECNOLOGIA Proprietà dei materiali In generale, i materiali per le costruzioni meccaniche vengono selezionati in base a ca ratteristiche fisiche, chimiche, meccaniche e tecnologiche (ad esempio: conduttività elettrica e termica, dilatazione termica, elasticità, fragilità, colabilità, lavorabilità all’utensile, plasticità, saldabili tà, ecc). La scelta dei materiali per particol ari meccanici è basata su cin que punti: • Carico unitario massimo a trazione e compressione; • Carico unitario al limite di snervamento; • Allungamento percentuale a rottura; • Durezza; • Resilienza. Caratteristiche meccaniche, possibili stati tensionali (sollecitaz ioni) Caratteristiche meccaniche, verifica sperimentale Il dispositivo per effettuare verifiche sperimentali per le caratteristiche meccaniche dei materiali ingegneristici lavora su un piccolo pezzettino di metallo con una forma identica a quella rappre sentata a sinistra in (L5_6), dove le due estremità servono per “agganciare” il pezzo alla macchina. Un allungamento, come conseguenza, non ha solo quella di aumentare la lunghezza del campione di metallo ma anche quella di ri durre il diametro dello stesso fino ad un punto, chiamato strizione, in cui avviene la rottura definitiva d el pezzo. I provini non devono avere per forza sezione circolare ma possono avere anche sezione quadrata, rettangolare, ecc. Caratteristiche meccaniche, diagramma sollecitazione/a llungamento (sforzo/deformazioni) • Limite proporzionale (Rp) : esso è il punto della curva sollecitazione - allungamento dal quale essa comincia a deviare dalla proporzionalità; • Limite elastico : è la massima sollecitazione alla quale può essere sottoposto il materiale perché, se liberato dal carico, ritorni alla sua lunghezza ori ginale; • Limite di snervamento (Rs) : è il punto sulla curva sollecitazione -allungamento nel quale si ha un incremento in allungamento senza un corrispondente incremento nella sollecita zione (N.B. Non tutti i materiali hanno un punto di snervamento (es. ghisa ) e tali materiali vengono chiamati fragili. Gli altri sono detti tenaci ; • Limite di rottura (R) : è il massimo valore di sollecitazione ottenibile sulla curva sollecitazione -allungame nto; • Allungamento percentuale a rottura (A%) : è il rapporto fra l’all ungamento del provino a rottura e la sua lunghezza iniziale (moltiplicato per 100) ed è un indice della deformabilità del materiale. Caratteristiche meccaniche, sforzi e deformazioni • Carico unitario (tensione) : ������=�/�0; • Allungamento unitario (deformazione) : ������=∆��0=�������−��������0; • Contrazione trasversale unitaria : �������=∆��0; • Modulo di elasticità o di Young (E) : è il coefficiente di proporzionalità tra i l carico unitario e l’allungamento unitario fino al limite di proporzionalità, per solleci tazione di trazione e compressione; • Coefficiente di Poisson (v) : è il rapport tra contrazione trasversale unitaria ed allungamento unitario. 11 Caratteristiche meccanic he, durezza dei materiali La durezza è la resistenza che un materiale oppone alla penetraz ione da parte di un penetratore standard. Per calcolare i valori della durezza ci si basa sull’impronta lasciata sul pezzo. • Durezza Brinell : il penetratore è una sfer a in acciaio temprato (per durezze HB non maggiori di 450); • Durezza Vickers : il penetratore è un diamante a forma di piramide retta a base quadrata; • Durezza Rockwell (scale B e C): il penetratore è una sfera in acciaio (scala B) o un diamante a forma di co no (scala C); Caratteristiche meccaniche, resilienza dei materiali La resilienza è la capacità di un materiale di resistere a sollecitazioni dinamiche (urti). La prova di resilienza consiste nel rompere con un solo colpo, con una mazza a caduta pendolare ( pendolo di Charpy), una provetta intagliata nella sua metà e poggiante su due so stegni. La resilienza è data dal rapporto fra lavoro di rottura in Joule e sezione della provetta in mm 2 (K, KCU ) oppure dal valore dell’energia assorbita in J ( KV ). Designazio ne convenzionale degli acciai Acciai designati in base alle loro caratteristiche fisiche Acciai designati in base alla loro composizione chimica In base alle caratteristiche meccaniche Acciai non legati Acciai debolmente legati In base ad altre caratte ristiche Acciai legati Acciai designati in base alle loro caratteristiche meccaniche Simbolo di base Cifre distintive Elementi di lega Qualità Tenori massimi P,S Rif. UNI Fe Limite di rottura o limite di snervamento (preceduto dal simbolo E) Simbolo chimico Idoneità alla saldatura (A,B,C,D) e/o altri criteri di qualità (1,2,3…) Lettera Y, V, U,… F per tenori decrescenti di P ed S UNI… ������������������������������� :�� 430 �,�� �360 �� ,�� 510 � ��� Acciai designati in base a d altre caratteristiche Simbolo di base Cifre distintive Elementi di lega Qualità Tenori massimi P,S Rif. UNI Fe Lettera caratterizzante la proprietà seguita da un num ero a due cifre - Due lettere, la prima indicante lo stato della superficie, la seconda lo stato di trattamento Lettera Y, V, U,… F per tenori decrescenti di P ed S UNI… ������������������������������� :�� � 03 �� ,�� � ��� Acciai non legati Simbolo di base Teno re medio di C Tenori massimi P,S Rif. UNI - Valore in % moltiplicato per 100 Lettera Y, V, U, …, F per tenori decrescenti di P ed S UNI… ������������������������������� :� 35 ,� 40 � Acciai debolmente legati Simbolo di base Tenore medio di C Elementi di lega Tenori elem enti di lega Tenori massimi P,S Rif. UNI Non hanno un simbolo di base principale Valore in % moltiplicato per 100 Simboli chimici degli elementi di lega che caratterizzano l’acciaio In % moltiplicato per: • 4 (Co, Cr, Mn, Ni, Si, W) • 10 (Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr) • 100 (N, P, S) • 1000 (B) Lettera Y, V, U,… F per tenori decrescenti di P ed S UNI… ������������������������������� :20 �� 5,18 ������� �� 16,35 ������� �� �� 15 Acciai legati Simbolo di base Tenore medio di C Elementi di lega Tenori elementi di lega Tenori massimi P,S Rif. UNI X Valore in % moltiplicato per 100 Simboli chimici degli elementi di lega ch e caratterizzano l’acciaio Valore in % Lettera Y, V, U,… F per tenori decrescenti di P ed S UNI… ������������������������������� :�12 �� 13 ��� 6900 −71 ,� 38 �� �� 16 �� 12 Designazione convenzionale dei materiali non ferrosi Le leghe leggere hanno come elemento base l’alluminio e come principali elementi di lega rame, silicio, magnesio, manganese, zinco e nichel. Le leghe del rame che contengono come elemento di lega principale lo stagno prendono il nome di bronzi, quelle il cui element o principale di le ga è lo z inco prendono il nome di ottoni. Le leghe ultraleggere hanno come elemento di base il magnesio con aggiunta di elementi leganti quali alluminio, zinco e manga nese. Per tutte le leghe si fa la seguente distinzione: leghe da fonderia (G) e leghe da lavorazio ne plastica (P). Leghe leggere Impiego Simbolo di base Elementi di lega e tenore dei principali Rif. UNI P (lav. Plastica) o G (fonderia) Al Simbolo chimico degli elementi di lega, i principali seguiti dalla percentuale UNI… �−��������� 1���� ��� 9006 /4 ,�−���� 4,4����������� ��� 9002 /3 (������������ ),�−��������� 2���� ��� �� 1706 (���������������� ),�−�� �� 10 Processi di lavorazione Processi di lavorazione: Formatura – Fonderia Stampi a perdere Stampi permanenti Getti centrifugati Colata e fucinatura Fusione in sabbia Colata in conchiglia per gravità (pezzi pieni, oppure pezzi cavi mediante anime) Fusione in guscio di sabbia e resina termoindurente Fusioni in gesso Pressofusione (tramite pistone) Microfu sione o fusione a cera persa 13 Lavorazione per asportazione di truciolo Tornitura – Tornio Per questa tipologia di lavorazione viene utilizzato un utensile monotagliente, a cui viene assegnato un moto di alimentazione (o di avanzamento). Inoltre viene assegnato un moto di taglio al pezzo, quindi è questo ultimo a ruotare. Fresatura – Fresatrice L’utensile, in questo caso, è politagliente ed è chiamato “fresa”. Il moto di taglio viene a ssegnato all’utensile e può avere un asse di rotazione orizzontale oppure verticale. Il moto di avanzamento viene assegnato al pezzo, che è a sua volta fissato ad una tavola. Le operazioni possibili attraverso questa tecnica sono la realizzazione di superf ici piane o spianatura, la spianatura di più facce conte mporaneamente e la realizzazione di scanalature e cave ad assi rettilinei e curvi. Foratura ed alesatura Il movimento viene lasciato interamente all’utensile che ruota e penetra contemporaneamente il materiale. Vi sono sei possibili lavorazioni: i fori pas santi, i fori ciechi, l’allargatura, la svasatura, la lamatura e l’alesatura. Lavorazioni di finitura superficiale – Rettificatura La rettifica viene realizzata mediante una mola su macchine, dette rettificatrici, che si distinguono in rettificatrici in to ndo per esterni, rettificatrici in tondo per interni e rettificatrici in piano. Di seguito sono riportati alcuni accorgimenti per il disegno di organi da ret tificare. • Utilizzare mole di grande diametro e se possibile mantenere il rapporto lunghezza/spessor e inferiore a 20; • In caso di rettificazione interna bisogna prevedere lo scarico della mola; • Evitare, se possibile, conicità superiori a 8 -10°; • Prevedere scarichi sufficienti, so prattutto per la rettificatura degli spallamenti che è meno agevole di quella dei perni; • Non fare scanalature troppo sottili; • Lavorare con mole più grandi possibili e prevedere lo scarico delle mole anche per rettificature interne; 14 LEZIONE 6 – TOLLERANZE DIMENSIONALI Errori di realizzazione In fase di progettazione le quote vengono indicate in termini ideali (nominali), che poi in fase di realizzazione diventano dimensioni reali. ������������� ������������ �������������������� ������� ������������� →������������������ ��������������������������� ������������ ������ �� ����� ��������������������� ��� ��������������� ������� �������� In base alla funzione d el prodotto vi sono dei limiti entro i quali le varie inesattezze sono accettabili: l’errore concesso in costruzione è la tol leranza. Queste inesattezze possono essere causate da numerosi fattori, ad esempio le vibrazioni, la temperatura, i materiali e gli strumenti utilizzati. Tolleranze e rugosità A causa delle inevitabili imperfezioni insite in qualunque procedimento tecnologico, i pezzi ottenuti presentano dimensioni e forme reali che si discostano da quelle ideali riportate sui disegni. L’obiettivo del progettista non è la costruzione della macchina perfetta, ma la costruzione di una macchina che risponda ai requisiti di funzionalità, durata ed economicità previste dal progetto. La differenza tra macchina ideale e quella reale non deve pregiudicare la f unzione del pezzo. Errori di realizzazione Dimensionali Geometrici Macro geometrici Micro geometrici Tolleranze dimensionali Tolleranze geometriche Rugosità Tolleranze e processi costruttivi Siccome nessuna delle tecnologie consente di ottenere risult ati perfetti, ci possiamo aspettare che la produzione, rispetto alle dimensioni nominali, si concentri intorno ad un valore principale e che poi si discosti da questo seguendo un andamento “a campana”. Maggiore è il range di possibilità che si lascia apert o per la produzione di un pezzo in termini dimensionali, più facile sarà che questo venga considerato adatto all’assemblaggio con altri componenti: maggiore è la tolleranza ammessa, minore sarà al quantità di pezzi non adatti all’assemblaggi o. Tolleranze d imensionali • Dimensione nominale (D) : quota assegnata dal progettista riferita a superfici geometriche ideali; • Dimensione nominale (D e): dimensione reale del pezzo; • Dimensioni limite (S, I) : valori massimo e minimo entro i quali può variare la dimensione ef fettiva senza pregiudicare la funzione del pezzo; • Tolleranza (t) : differenza tra le due dimensioni limiti; • Linea dello zero : nella rappresentazione grafica delle tolleranze è la linea che rappresenta la dimensione nominale; • Scostame nti (s, i) : differenza f ra le dimensioni limite e la dimensione nominale. Per convenzione si considerano positivi gli scostamenti sopra la linea dello zero e negativi quelli situati al di sotto. ���������� → �������������������� ������������ −�������������������� �������� �������� =��������� �� �������������� −����������� ������������������� ���� ℎè ������� ����� �������� ���������������� :�