Obiettivi formativi
Questo insegnamento si propone di fornire le conoscenze e le abilità necessarie allo studio dei processi tecnologici e dei sistemi di lavorazione ed assemblaggio di componenti e di prodotti industriali. Obiettivo primario del corso è quello di sviluppare delle competenze che consentano allo studente di comprendere il processo produttivo di un componente meccanico all’interno di un contesto industriale partendo dalle informazioni presenti nel disegno meccanico del particolare.
A tale scopo risulta indispensabile il raggiungimento di conoscenze relative ai seguenti punti:
- informazioni contenute nel disegno tecnico in termini di geometria del pezzo, materiali, qualità superficiali e tolleranze di forma e posizione;
- problematiche relative all’ottenimento di una certa precisione durante la lavorazione e conoscenza degli strumenti metrologici necessari per la qualifica;
- fonderia e deformazione plastica intesi come processi di formatura primari;
- lavorazione per asportazione di truciolo alle macchine utensili;
- tecniche di giunzione reversibili ed irreversibili.
A tale scopo risulta necessario maturare le seguenti abilità:
- studio del processo di formatura primario di un componente;
- determinazione del grezzo di partenza (in termini di dimensioni, materiale e processo produttivo primario) per la lavorazione di un componente;
- identificazione del flusso delle operazioni necessarie alla realizzazione delle superfici che costituiscono il componente;
- riferimento del componente rispetto alle macchine con appropriate attrezzature;
- calcolo delle forze che si esercitano durante il processo di taglio e delle potenze assorbite dalle macchine utensili.
Obiettivo ultimo del corso è quello di consentire agli studenti di sviluppare l’abilità di progettare un ciclo di lavorazione di un componente meccanico che sia tecnologicamente corretto (razionale ed economico) e che attraversi tutte le fasi necessarie per la sua creazione.
Prerequisiti
Fisica, Chimica, Analisi Matematica, Disegno
Contenuti dell'insegnamento
Il corso ha come obiettivo lo studio dei processi tecnologici e dei sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazione 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. La modellazione del processo sarà orientata alla analisi ed alla predizione della influenza della scelta delle variabili sui risultati. La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario di base, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative ai processi tecnologici. 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.
Programma esteso
Introduzione
Generalità e classificazione dei 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. Introduzione ai fondamenti del comportamento e della caratterizzazione delle proprietà dei materiali. Accenni alle prove per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche ed ai diagrammi sforzi/deformazioni. I materiali. Richiami relativi alla struttura dei materiali ed alla loro classificazione: materiali metallici, ferrosi e non ferrosi, polimerici, ceramici e compositi.
Processi di produzione primari
I processi di fonderia. Principi generali relativi alla fusione, raffreddamento e solidificazione dei metalli; tipologie e classificazione dei processi di fusione: colata in terra, in conchiglia, con modello a perdere, pressofusione, di precisione. La formatura e la colata di getti; problematiche e principi per il dimensionamento delle materozze principali e dei canali di colata. I processi di deformazione plastica. Tipologie e classificazione delle lavorazioni per deformazione plastica: laminazione, trafilatura, estrusione, stampaggio a caldo ed a freddo, tranciatura, piegatura, imbutitura. I principali sistemi per lavorazioni per deformazioni plastiche: tipologie, funzionalità e campo di impiego.
Processi di produzione secondari
Lavorazioni per asportazione di materiale. Principi fondamentali; meccanica del taglio dei 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, stozzatura, brocciatura, rettifica. Tipologie e classificazione delle macchine utensili: struttura, morfologia e funzionalità. La pianificazione del processo: lo studio del ciclo di lavorazione. Processi di collegamento mediante saldatura: tipologie e metodi di saldatura.
Attività d'esercitazione
Le esercitazioni prevedono la applicazione delle metodologie e delle tecniche di dimensionamento e di pianificazione dei processi tecnologici fondamentali, lo studio e la discussione di casi industriali.
Bibliografia
I PDF delle diapositive proiettate durante le lezioni ed esercitazioni, e tutto il materiale utilizzato come supporto per le stesse sono resi disponili agli studenti mediante la piattaforma Elly. Per poter scaricare il materiale iscriversi su Elly ai corsi:
- TECNOLOGIA MECCANICA
In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il modulo facendo riferimento ai seguenti testi:
- Marco Santochi, Francesco Giusti, Tecnologia meccanica e studi di fabbricazione, (2000) seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana.
- Carlo Gaggia, Sergio Gaggia, Tecnologia meccanica vol. 3, (1982), Zanichelli.
- Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Tecnologia Meccanica, (2008) quinta edizione, Pearson Ed.
Metodi didattici
Al corso sono assegnati 9 CFU per un totale di 72 ore suddivise in 58 ore di lezione in classe e 14 ore di esercitazione. Le ore di lezioni in classe sono così distribuite sulle tematiche principali del corso:
- Disegno tecnico, tolleranze e metrologia: 6 ore
- Materiali: 6 ore
- Fonderia: 10 ore
- Deformazione plastica: 10 ore
- Asportazione di truciolo e le macchine utensili: 22 ore
- Saldatura: 4 ore
Le lezioni seguono la cronologia necessaria all’espletamento di una sequenza di operazioni esattamente come in un ciclo di lavorazione. Tale approccio pratico ha la funzione di fornire una linea guida durante la preparazione delle prove in modo da focalizzare l’impegno degli studenti nella creazione delle abilità necessarie al raggiungimento degli obiettivi didattici.
Le ore di esercitazione, per poter capire le quali è necessaria la frequentazione delle lezioni o lo studio autonomo sui testi di riferimento, sono ad esse complementari e dedicate a fornire, attraverso la visione dal vivo e l’utilizzo diretto, un’esperienza pratica volta a maturare le abilità verificate in fase di esame.
Modalità verifica apprendimento
L’esame finale accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità tramite lo svolgimento di una prova scritta di durata massima pari a 2 ore e una prova orale facoltativa.
La prova scritta comprende 3 quesiti: 2 domande sulle conoscenze e 1 esercizio di applicazione delle abilità. In particolare, i candidati si troveranno a rispondere a:
- una domanda teorica nella quale può essere richiesta la spiegazione di una macchina o di un processo produttivo attraverso schemi, definizioni, dimostrazioni, ecc.;
- un esercizio numerico nel quale si vuole verificare l’attitudine del candidato a fornire risultati quantitativi ai quesiti proposti;
- un esercizio tecnico/pratico che consiste nel redigere il ciclo di lavorazione di un semplice componente meccanico di cui verrà fornito il disegno quotato. L’obiettivo è quello di verificare le abilità dei candidati nella scelta del ciclo produttivo più economico ed efficace.
Per essere ammessi a sostenere la prova orale, è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 18 punti. La prova orale, che parte da una riesamina del compito scritto, è volta a verificare la competenza del candidato nel saper argomentare e discutere con proprietà di termini di qualsiasi argomento svolto durante il corso e darne, eventualmente, debita rappresentazione grafica. La massima variazione del punteggio rispetto alla prova scritta è di +/- 3 punti.
Tutti gli studenti che non hanno superato lo scritto possono visionare il loro elaborato, previo appuntamento con il docente.
Non vengono effettuate prove intermedie.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
