Tentamen i TMPT 04 Produktionsteknik för Im3 Datum 2014-01-17 kl 14-18 Sal:?? Provkod: TEN A Antal ingående uppgifter: 6 st. Antal sidor: 8 st. Jourh. lärare: Peter Bjurstam Telefon: 013-281173 Besökstider: ca 15.00 och 17.00 Kursadministration: AnnaCarin Stragnefeldt, 281115, annacarin.stragnefeldt@liu.se Hjälpmedel: Endast räknedosa Maxpoäng: 45/36p (Kursreg. efter/före 2012) Betygsgränser: 20/16, 28/22 och 36/29p
1. MÄTTEKNIK (5p) 1a. Ge en beskrivning av hur en indirekt uppmätning av två (1p) motvända ytor kan gå till!! 1b. Vad menas med en passning? Hur betecknas en passning? (1p) 1c. Exemplifiera ett fast och ett visande mätdon! (1p) 1d. Vid en mätningsoperation med mikrometer på en serie av (2p) detaljer får man en stor spridning av mätvärdena vid resp mätning. Då detaljerna är tillverkade i en CNC-svarv med ett fungerande program så bör inte skillnaden mellan de inbördes detaljerna vara så stor. Mätningarna utförs på samma plats och av samma operatör. Ge en trolig förklaring till spridningen i resultaten samt ge förslag på åtgärd! 2. PLASTISK BEARBETNING (12p) 2a. Förklara skillnaden mellan ett plant stukprov (Kompressions- (2p) prov!) och ett vanligt stukprov. Ange även för- och nackdelar för de olika proven jämfört med varandra! 2b. Vad menas med en Cottrellatmosfär? (1p) 2c. Man skiljer mellan öppna och slutna formverktyg vid varm- (1p) smide. Ge en trolig förklaring till att det öppna verktyget inte utrustats med skäggspalter och skäggrum vilket det slutna formverktyget alltid har! 2d. Beskriv utförligt hur dragning av ett rör går till!! (1p) 2e. Vid tillverkning av hjulämnen till järnvägsvagnar så används (3p) varmsmide i ett öppet verktyg (2 plana ytor!) där stora ämnen med cylindrisk form, D=300mm och h=900mm, stukas till en diameter D=1006mm och en höjd h=80 genom ett antal slag. Frågan är hur många slag behövs? Materialet har en kf-kurva enligt kf=112+98 N/mm 2 och i pressen kan man ta ut en kraft på maximalt 60MN. 2f. Vid en valsningsoperation valsas ett ämne ner från utgångs- (4p) dimensionerna 3000x1000x150 (lxbxh) till en slutlig höjd på
10mm. Det hela sker genom en varmvalsning till en höjd av 13mm följt av en kallvalsning efter avsvalning till sluthöjden 10mm. Man har två identiska kvartovalsverk som båda har en valsdiameter på 950mm och ett varvtal på 23rpm. Det valsade materialet har en kf-kurva enligt kf=98+156 N/mm 2. Vilken är den lägsta effekten som krävs i valsverken om man vill ha en säkerhetsfaktor på 3? Breddning förhindras i bägge valsningsoperationerna! 3. KLIPPANDE BEARBETNING (4p) 3a. Vid klippning av plåt har man problem med att man får en (2p) alltför stor vankant med de aktuella inställningarna av processen. Vad kan man göra för att minska vankanten? Finns det några nackdelar med detta? 3b. Vid utstansning av en rektangulär ram i 2mm tjock stålplåt, (2p) yttermått 350x200mm och med en rambredd på 10mm, är man inte säker på att det av pressen levererade arbetet är tillräckligt stort. Hur stort blir arbetet om materialets skärhållfasthet, ksk, är 536N/mm 2 och olinearitetsfaktorn, x. har ett värde av 0.57? 4. SKÄRANDE BEARBETNING (11p) 4a. Vad menas med lösegg? Hur påverkar det resultatet? (1p) 4b. Det finns många olika verktygsmaterial. Ett sådant är skär- (1p) keramik eller keramiska skärmaterial. Vilken är orsaken till det inte blivit den succe som man från början trodde att det skulle bli? 4c. Förklara skillnaden mellan en dubbelpositiv och en dubbel- (1p) negativ planfräsgeometri. 4d. Förklara principen bakom långhålsborrning! (1p) 4e. Från ett rektangulärrt arbetsstycke, 200x300mm, som är (4p) 30mm tjockt skall det fräsas fram två avsatser i längsled, den ena skall vara 10mm hög och den andra 20mm, med en bredd av 50mm. Ser man den från kortsidan ser den alltså ut som en prispall där guldpositionen är 30mm hög och
100mm bred, silverpositionen blir 20mm hög och 50mm bred och bronspositionen 10 resp. 50mm (h och b!). De två avsatserna skall fräsas ut med en planfräs med en diameter på 150mm med ett maximalt skärdjup, ap, på 5mm. För att få 90-gradiga hörn vid avsatserna används ett verktyg som har en ställvinkel,, på 90 grader. Arbetsmaterialet har en specifik skärkraft enligt kc=1870hm -0.32 N/mm 2. Verktyget som används är en hårdmetallfräs som kostar 68:70 kr/skäregg (Kv) och skärtester som utförts visar att vc20=167 m/min och vc15=183m/min. Verktyget har totalt 9 skäreggar. Statistisk historik visar att tun=2min. Maskinen är en vertikalfräsmaskin med en maskintimkostnad, Km, på 480kr/h och man vill inte ta ut mer än ett moment på 60Nm eller en effekt på 5kW. Hur lång tid tar operationen om ekonomiska skärdata skall användas? 4f. Efter fräsningen skall tre hål med en diameter på 12mm borras (3p) utan förborrning. Samma material (kc=1870hd -0.32 N/mm 2 ) och i samma maskin. Hålen borras i den högre avsatsen (h=20mm) och deras centrum är placerade 25, 100 resp. 175mm in från kortänden på arbetsstycket. Hålen är genomgående! Borren är en tvåskärig spiralborr med en spetvinkel,, på 118 grader tillverkad i snabbstål. Skärtester för denna snabbstålskvalitet visar att vc20=57m/min och vc15=63m/min och verktygskostnaden är 26:50kr/skåregg. Hur lång blir skärtiden för borrningen med ekonomiska skärdata? 5. ÖVRIGA BEARBETNINGSMETODER (4p) 5a. Vad menas med abrasiv vattenstråleskärning? Vilken är (1p) skillnaden utrustningsmässigt mellan ren vattenskärning och abrasiv vattenskärning? 5b. Hur uppnås den stora flexibiliteten vid laserbearbetning som (1p) gör att utrustningen kan användas till så mycket mer än bara laserskärning? 5c. Vilken är den fundamentala skillnaden mellan ECM (Elektro- (1p) kemisk bearbetning!) och EDM (Gnistbearbetning!)
5d. Vad är det man vill uppnå genom att använda sig av trumling? (1p) 6. ROBOTTEKNIK (Kursreg. 2012 el. senare) (9p) 6a. Manipulatorer (2p) Vilka ledtyper är de vanligast förekommande i industrirobotar? Hur är den vanligaste handledstypen för sex-axliga industrirobotarmar uppbyggd? Börja med kopplingen till länk 3 och använd Yaw, Pitch Roll för att beskriva hela handledens konfiguration! 6b. Robotgripdon (1p) Vad innebär huvudfunktionen att positionera ett arbetsstycke? 6c. Industrirobotsystem (2p) Ange 4 viktiga funktioner som ett robotstyrsystem har! 6d. Säkerhet och industrirobotar (2p) För att uppnå en säker arbetsplats är ett grundkrav att man skall våga stoppa produktionen. Varför skall man våga stoppa produktionen i en industrirobotbestyckad tillverkningscell? Ett motiv som gör att man inte vågar stoppa produktionen är om ett stopp medför att produkten kan skadas eller förstöras. Ange ytterligare tre motiv! Ge en lösning där man undviker att produkten skadas eller förstörs! 6e. Robotprogrammering (1p) Robotprogrammeringsspråket som användes vid programmeringen av maskinbetjäningsuppgiften i kursens robotlaboration Maskinbetjäning med industrirobot benämns Inform III och där huvudmenyerna visades till höger på programmeringsenhetens skärm när knappen Inform List tryckts in. En funktion som finns tillgänglig i språket under menyn IN/OUT är Wait until en ingång är On eller Off. Varför användes inte funktionen i stället för konstruktionen med villkorligt hopp, JUMP.. IF (En figur av labutrustningen visas på nästa sida!)?
Figur: Figuren visar en CAD-modell av laborationsstationen som Användes i kursen. 6f. Robotstyrning (1p) I figuren visas en robotarm med två vridaxlar. Axel 1 kan roteras +/- 170 grader relativt den visade positionen och Axel 2 kan roteras +/-120 grader relativt den föregående länken. Rita in respektive rörelsebana mellan punkten A och punkten B, dels när positioneringsfunktionen MOVL programmerats och dels när positioneringsfunktionen MOVJ programmerats! MOVL och MOVJ refererar till de kommandon som utnyttjades vid laborationen Maskinbetjäning med industrirobot i kursen. Robotens vridcentrum (Axel 1) Programmerad position (B) Axel 2 vridcentrum (relativt föregående länk) Startposition (A)
BILAGA 1: Svarsblad till Industrirobotar fråga 6f! Robotens vridcentrum (Axel 1) Programmerad position (B) Axel 2 vridcentrum (relativt föregående länk) Startposition (A) Lycka till!! Peter & Lars