TECNOLOGIA MECCANICA

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
TECNOLOGIE E SISTEMI DI LAVORAZIONE (ING-IND/16)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

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 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 mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione 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.

Prerequisiti

Fisica, Chimica Applicata, Analisi matematica, Disegno Industriale

Contenuti dell'insegnamento

Il corso ha come obiettivo lo studio dei proc. tecn. e del sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazione di tali proc., 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, dell’integrazione fra progettazione del prodotto e del processo mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione 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 ai proc. tecn.. Verranno presi in considerazione sia i proc. tecn. tradizionali sia alcuni proc. tecn. innovativi. Si accennerà inoltre alle problematiche di progettazione per la produzione e di progettazione simultanea di prodotto e processo. 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. Generalità e classificazione del proc. tecn. 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 del materiali ed alla loro classificazione: materiali metallici, ferrosi e non ferrosi, polimerici, ceramici, amorfi, compositi. I proc. tecn. con conservazione della massa. I proc. di fonderia. Principi generali relativi alla fusione, raffreddamento e solidificazione del metalli; tipologie e classificazione del proc. 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 proc. di deformazione plastica. Tipologie e classificazione delle lavorazioni per deformazione plastica: laminazione, trafilatura, estrusione, stampaggio 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 proc. innovativi. I proc. di sinterizzazione delle polveri. Accenno alla metallurgia delle polveri, ai proc. di sinterizzazione. Proprietà e applicazioni. I proc. tecn. 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. La lavorabilità dei metalli. Tipologie e classificazione delle macchine utensili: struttura, morfologia e funzionalità. La pianificazione del processo: lo studio del cicli di lavorazione. Accenno ai proc. innovativi. Lavorazioni della lamiera. Il processo di montaggio. I proc. di produzione di lavorazione di materiali polimerici e compositi.

Programma esteso

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 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 mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione 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
Modulo A
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.
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 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, stampaggio a caldo ed a freddo, piegatura, imbutitura. I principali sistemi per lavorazioni per deformazioni plastiche: tipologie, funzionalità e campo di impiego. I processi di sinterizzazione delle polveri. Accenno alla metallurgia delle polveri, ai processi di sinterizzazione. Proprietà e applicazioni

Modulo B
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

Bibliografia

L.H. Van Vlack: Tecnologia dei materiali, Edizioni Scientifiche e Tecniche Mondatori, Milano, 1976.

A. Cigada, Struttura e proprietà dei materiali metallici, Ed. CittàStudi, Milano, 1993.

J. Shackelford, Scienza e ingegneria dei materiali, 7 Ed., Pearson, Milano, 2009.

G. Spur e T. Stoeferle, Enciclopedia delle lavorazioni meccaniche, Tecniche Nuove, Voll.1 - 5, Milano, 1983.

S. Kalpakjian e S. Schmid, Tecnologia meccanica 5 Ed., Pearson, Milano, 2008.

Metodi didattici

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, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno suddiviso in due parti relativo allo studio del processo di fabbricazione di un semplice prodotto industriale. Tale attività andrà di regola svolta in collegamento con aziende industriali.

Modulo A
La prima parte del lavoro d’anno, collegata al modulo A del corso e svolta da tutti gli studenti, riguarda lo studio delle caratteristiche funzionali di un prodotto e la progettazione del ciclo di fabbricazione per fusione dello stesso.

Modulo B
La seconda parte del lavoro d’anno, collegata al modulo B del corso e svolta soltanto dagli studenti iscritti al corso completo (moduli A e B) riguarda la pianificazione del ciclo di lavorazione alle macchine utensili del prodotto analizzato nella prima parte.

Modalità verifica apprendimento

L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale nel corso della quale verrà anche discusso il lavoro d’anno.