Obiettivi formativi
Questo insegnamento si propone di fornire le conoscenze e le abilità necessarie allo studio dei processi tecnologici e dei sistemi di lavorazione 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.
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 del componente;
- calcolo delle forze che si esercitano durante il processo di taglio e delle potenze assorbite dalle macchine utensili.
Prerequisiti
Fisica generale, Analisi matematica A
Contenuti dell'insegnamento
Il corso è suddiviso in 2 moduli, “Disegno” e “Tecnologie di Produzione”, da 6 CFU ognuno.
Il modulo di Tecnologie di Produzione ha come obiettivo lo studio dei processi tecnologici e dei sistemi di lavorazione 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 dei 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 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, 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, con modello a perdere, pressofusione. La formatura e la colata di getti; problematiche e principi per il dimensionamento delle materozze principali e dei canali di colata. Sistemi fusori. I processi di deformazione plastica. Tipologie e classificazione delle lavorazioni per deformazione plastica: laminazione, trafilatura, estrusione, tranciatura, piegatura, imbutitura. I principali sistemi per lavorazioni per deformazioni plastiche: tipologie, funzionalità e campo di impiego.
Processi di produzione secondari
I processi tecnologici con riduzione della massa. 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. Tipologie e classificazione delle macchine utensili.
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 al corso:
- DISEGNO E TECNOLOGIE DI PRODUZIONE – Modulo 1
In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il modulo facendo riferimento ai seguenti testi:
1. Marco Santochi, Francesco Giusti, Tecnologia meccanica e studi di fabbricazione, (2000) seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana.
2. Carlo Gaggia, Sergio Gaggia, Tecnologia meccanica vol. 3, (1982), Zanichelli.
2. Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid,Tecnologia Meccanica, (2008) quinta edizione, Pearson Ed.
Metodi didattici
Al modulo sono assegnati 6 CFU per un totale di 48 ore suddivise in 42 ore di lezione e 6 ore di esercitazione. Le ore di lezioni sono così distribuite sulle tematiche principali del corso:
- Tolleranze, metrologia ed elementi di meccanica: 8 ore
- Materiali: 6 ore
- Fonderia: 8 ore
- Deformazione plastica: 8 ore
- Asportazione di truciolo e le macchine utensili: 12 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 frequenza 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
Regole Comuni tra i due moduli del corso:
- L’esame, nel complesso, consiste in una prova scritta che comprende entrambi i moduli del corso di Disegno e Tecnologie di Produzione ed una prova orale facoltativa che può comprendere uno o entrambi i moduli del corso.
- I due moduli del corso di Disegno e Tecnologie di Produzione non sono separabili e i relativi esami vanno sostenuti nello stesso appello
- Lo scritto e l’orale non sono separabili, e quindi vanno sostenuti nello stesso appello.
- Per il superamento dello scritto è necessario un punteggio minimo di 16/30 per entrambi i moduli.
- Non vengono effettuate prove intermedie
- Tutti gli studenti che non superano lo scritto possono visionare il loro elaborato, previo appuntamento con il docente.
Regole specifiche per i due moduli:
La prova scritta del modulo di Tecnologie di Produzione, di durata pari a 2 ore, si compone di:
- 10 domande a risposta breve o a risposta multipla del valore totale di 15 punti.
- un esercizio numerico e/o tecnico/pratico del valore totale di 15 punti nel quale si vuole verificare l’attitudine del candidato a fornire risultati quantitativi ai quesiti proposti.
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.
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.
