MG1006 DoP-Tillverkningsteknik Kursprogram 2011 Välkommen till kursen MG1006 Design och produktframtagning tillverkningsteknik, 6hp! Kursen är utformad för att ge studenter på programmen Design och produktframtagning och Industriell Ekonomi en teorigrund och praktisk erfarenhet av viktiga verkstadstekniska tillverkningsmetoder och system. Lärare, expedition mm Adress Expeditionstid Kursansvarig, examinator: Mats Bejhem Brinellvägen 68, labhall P202 Tel: 790 6355 E-post: mats.bejhem@iip.kth.se Studentexpeditionen: Ann-Sofie Granberg Brinellvägen 68 Tel: 790 8188 E-post: annsofie.granberg@iip.kth.se Öppet kl. 09-15 KTH Industriell produktion Brinellvägen 68 100 44 Stockholm
Kursbeskrivning I kursen kommer du att studera viktiga verkstadstekniska tillverkningsmetoder och system och få en inblick i hela produktionsprocessen. Numeriskt styrda verktygsmaskiner är en central komponent i ett modernt verkstadsföretag. Du får prova på att använda sådana maskiner hela vägen från konstruktion, programmering, riggning och provkörning, fram till färdigtillverkade detaljer. Andra ämnesområden som avhandlas inom kursens ram är teknisk kommunikation i form av ritteknik, plaster, ytors tekniska egenskaper, samt grundläggande verkstadsmätteknik för att verifiera funktion och kvalitet. Undervisningen bedrivs integrerat i form av föreläsningar, övningar och laborationer. För att du ska få praktisera de kunskaper du tillägnar dig i kursen ingår handfasta laborationer i mekanisk verkstad. Övergripande lärandemål Efter väl genomförd kurs kommer du att kunna: redogöra för de vanligaste skärande, formande och fogande tillverkningsmetoder som används i verkstadsindustrin, samt tillämpa dessa metoder för att framställa enklare komponenter, välja tillverkningsmetod utifrån en komponents seriestorlek, form, precision och mekaniska egenskaper, föreslå lämpliga ytbehandlingsmetoder, samt ge exempel på teknisk och mekanisk ytfunktion, bereda enklare metalliska komponenter för tillverkning i både manuella och numeriskt styrda verktygsmaskiner (svarv och fräsmaskin), inklusive val av verktyg, beräkning av skärdata, samt framtagning av detaljprogram, använda grundläggande verkstadsteknisk mätteknik, för att verifiera funktion och kvalitet framställa och tolka maskinritningar med måttsättning, toleranser, snitt och vyer beskriva produktframtagningsprocessen (råvara - konstruktion - tillverkning - produkt). För att underlätta inläsningen av kursen finns också en detaljerad läsanvisning till lärobok och utdelat kursmaterial i form av konkreta lärandemål. Kurslitteratur I kursen används läroboken Tillverkningsteknologi av Jarfors med flera, Studentlitteratur 2010, ISBN 978-91-44-07039-1, samt Formler och Tabeller för Mekanisk Konstruktion av Karl Björk. Den senare får användas på tentamen och kan köpas på studentexpeditionen till självkostnadspris. Förutom läroboken tillkommer kurslitteratur i form av kompendier, föreläsningsanteckningar, samt övnings- och laborationshäften. Dessa kommer att distribueras under kursens gång. Bilda kommer att användas för kursadministration. Om du är kursregistrerad och har ett kth.se-konto så har du automatiskt tillgång till kursaktiviteten MG1006 VT11 på Bilda. Obligatoriska moment Tentamen (3 hp) Tentamen omfattar totalt 100 poäng och har i huvudsak essäkaraktär - rita, beskriv och förklara. Skrivtiden är fyra timmar. Betygsgränserna är enligt följande: A 85p, B 75p, C 65p, D 55p och E 45p. Det finns möjlighet för komplettering till betyg E för den som ligger nära godkändgränsen, minst 42p. Komplettering görs muntligt och skriftligt efter överenskommelse med kursansvarig senast en vecka efter att tentamensresultatet anslagits på Mina sidor. Ingen kurslitteratur får användas på tentamen, endast kalkylator och formelsamling. Det är obligatorisk anmälan till tentamen via Mina sidor. Kursbrux-2
Laborationer och inlämningsuppgift (3 hp) Kursens laborationsserie består av praktiska övningar i mekanisk verkstad. Förberedelserna avhandlas på föreläsningar och övningar. Följande laborationer ingår i kursen: Lab1: Mutter (P202), tillverkning av en aluminiummutter med hjälp av svarv och fräsmaskin. Studera bildspelet på Bilda innan laborationen så får du en uppfattning om arbetsgången. Lab2: NC-bearbetning och plastformsprutning (P201). Den här laborationen består av flera delmoment. Den första uppgiften blir att rita och konstruera en insats till ett plastformverktyg för tillverkning av ett plastemblem. Insatsen består av en aluminiumskiva där gruppen (du jobbar i en grupp om tre) själv får utforma gravyr och formrum. Den andra uppgiften blir att skriva ett NCprogram till fräsmaskinen och bearbeta fram den önskade formen på aluminiumskivan. Slutligen ska emblemen tillverkas i plastformsprutan. För att få laborera måste ritningar och NC-program först godkännas av övningsassistenten. Redovisning sker på avsatt lektionstid. Lab3: Svets och plåt (P202), här får du pröva på några olika svets- och plåtformningsmetoder. Lab4: Gjutning (P202), sandformsgjutning av ett litet glas i tenn. Laborationerna genomförs i de stora laborationshallarna P201 och P202 på Brinellvägen 68. Anmälan till Lab1, Lab3 och Lab4 görs på nätet, www.md.kth.se/bokning. Det är samma inloggningsuppgifter som används för Bilda. För Lab2 används det klassiska systemet med bokningslistor. Tid och plats för laborationen kommer att framgå av bokningslistorna. Inlämningsuppgift - Skruvstycke: (individuell) ska lämnas in för godkännande senast 6 maj på studentexpeditionen. En väl genomförd uppgift som är inlämnad i tid ger fem extra poäng på tentamen som kan användas för att höja betyget i fall slutpoängen ligger nära en betygsgräns. En underkänd uppgift måste kompletteras. Frivilligt moment För att uppmuntra kontinuerligt studerande i kursen erbjuds en kontrollskrivning på kursavsnittet teknisk kommunikation. En godkänd kontrollskrivning (ca 60 % rätt) medför att uppgiften i teknisk kommunikation på tentamen (värd 10 poäng) är avklarad. Skrivtiden är en timme. Läsanvisning till boken Tillverkningsteknologi och utdelat kursmaterial I läsanvisningen nedan finns konkretiserade lärandemål för respektive kursavsnitt och kapitel i läroboken Tillverkningsteknologi. Bortse från formelkunskap! Där beräkningar krävs bifogas formler. För att kunna inhämta lärandemålen behöver du också studera utdelat kursmaterial i form av kompendier, föreläsningsanteckningar, samt övnings- och laborationshäften. Kapitel 1. Inledning Kapitlet ger en introduktion och ett perspektiv på tillverkning. Börja med att läsa igenom detta kapitel (översiktligt), så erhåller du en allmän orientering i ämnet! Kapitel 2. Gjutning Kapitlet behandlar gjutning. Efter kursavsnittet ska du kunna: ange några fördelar och nackdelar med gjutning som tillverkningsmetod beskriva metoderna stränggjutning, sandformsgjutning, pressgjutning, centrifugalgjutning och vaxursmältningsmetoden med text och figur, samt ge exempel på gjutna produkter skissa en generell sandform och förklara vad som menas med stigare, matare, ingjutssystem, kärna, formhalva, partning och flaska Kursbrux-3
ange några vanliga typer av sand och bindemedel som används vid sandformsgjutning förklara varför gjutdefekter uppstår i gjutgods och vad som kan göras för att undvika dem, samt ge exempel på några typiska gjutdefekter förklara hur stelnandet påverkar gjutgodsets mekaniska egenskaper och mikrostruktur nämna och motivera några vanliga metaller och legeringar som används för gjutning identifiera och ge förslag på lämpliga konstruktionslösningar för enklare gjutgods föreslå och motivera val av gjutmetod baserat på seriestorlek och produktegenskaper Kapitel 3. Plastisk bearbetning Ett viktigt kapitel som behandlar plastisk formning av metaller. I kapitel 1 finns också ett flertal plastiska tillverkningsmetoder illustrerade/beskrivna. Efter kursavsnittet ska du kunna: ange några fördelar och nackdelar med plastisk formning som tillverkningsmetod beskriva metoderna valsning (platt- och spårvalsning), smidning (räck- och sänksmidning), dragning (av stång, tråd och rör genom en dyna), extrusion (direkt extrusion av aluminiumprofiler), formning av plåt (dragpressning, fribockning, valsbockning, stansning) med text och figur, samt ge några exempel på tillämpningar och vanliga produkter förklara vad som menas med kall- respektive varmbearbetning och vad som skiljer dem åt förklara vad som menas med dislokationer, deformationshårdnande, glödgning, rekristallisation, duktilitet, och smideståga beskriva vad som händer med mikrostruktur, porer, slagg och segringar i ett gjutet material när det bearbetas plastiskt (t ex vid räcksmidning av stålgöt för tillverkning av stora axlar till turbiner) rita ett generellt spännings- töjningsdiagram för stål (sann och teknologisk kurva) och markera sträckgräns, brottgräns och flytspänning, samt definiera sann spänning och sann töjning Kapitel 4. Pulvermetallurgi Kapitlet behandlar pulvermetallurgi och kan läsas med urskiljning. Ett hårdmetallskär för skärande bearbetning är t ex en pulvermetallurgisk produkt. Efter kursavsnittet ska du kunna: ange några fördelar och nackdelar med pulvermetallurgi som tillverkningsmetod ge exempel på typiska PM-produkter/PM-material förklara vad som menas med atomisering, kompaktering, grönkropp, sintring (endast en allmän beskrivning av fastfas- och smältfassintring krävs), Het-Isostatisk Pressning, samt ångbehandling, infiltration och impregnering beskriva de olika tillverkningssteg som krävs för att framställa en pulverprodukt, inklusive tillverkning av pulver (PM-processkjedja) Kapitel 5. Skärande bearbetning Kapitlet behandlar skärande bearbetningsmetoder. Efter kursavsnittet ska du kunna: identifiera och ange namnen på följande bearbetningsmetoder (inklusive maskintyp): svarvning, fräsning, borrning (inklusive upprymmning, brotschning och försänkning) och slipning (plan- och rundslipning). Du ska också kunna beskriva vilka ytor metoderna skapar, samt vilka speciella problem som kan uppstå vid bearbetningen. ange definitionerna på skärhastighet, matning och skärdjup vid svarvning och fräsning beskriva deformationsförloppet i skärstället vid ortogonal bearbetning med text och figur. Viktiga storheter är skjuvplan, skärkrafter, samt nominell- och verklig spåntjocklek. ange några vanliga verktygsmaterial (snabbstål, hårdmetall, keramik, kubisk bornitrid, diamant) Kursbrux-4
och beläggningar (TiN, TiC, Al 2 O 3 ), samt ge exempel på tillämpningar (exempelvis spiralborrar, pinnfräsar, försänkare, upprymmare, brotschar, gängtappar, gängsnitt, vändskär etc.) förklara varför det är viktigt med god spånkontroll vid skärande bearbetning beräkna skärhastighet/varvtal, skärkraft, skäreffekt och verktygslivslängd (enligt Taylor) för en grovsvarvningsoperation. Verktygets ställvinkel, nominell spåntjocklek och specifik skärkraft är viktiga parametrar vid skärkraftberäkningar. beräkna skärhastighet/varvtal och matningshastighet för en fräsoperation förklara begreppet skärbarhet, samt ge exempel på faktorer som påverkar skärbarheten beskriva fas- och gropförslitning med text och figur, förklara orsaken till förslitningarna, samt ange hur bearbetningsresultatet påverkas av ett fasförslitet verktyg ange skärvätskans tre uppgifter planera och dokumentera tillverkningen av en detalj, t ex i en manuell svarv genom att använda operationerna: längd-, plan- och sticksvarvning, fasning, borrning, försänkning och gängning förklara hur en slipskiva är uppbyggd, samt beskriva rund- respektive planslipning med en figur Kapitel 6. Fogning Kapitlet behandlar svetsning och lödning. Efter kursavsnittet ska du kunna: förklara skillnaden mellan svetsning och lödning, samt ge exempel på lod för hårdlödning beskriva metoderna MIG, MAG, MMA, TIG, gassvetsning och hårdlödning med text och figur motivera val av svetsmetod för olika tillämpningar (t ex MIG för svetsning av aluminium) förklara varför olika svetsdefekter uppstår, samt vad som kan göras för att undvika dem genomföra en enkel svetsbarhetsanalys med hjälp av ett Bailey-diagram, några viktiga begrepp är kolekvivalent, kombinerad godstjocklek och sträckenergi. Kapitel 7. Tillverkningssystem Kapitlet behandlar tillverkningssystem, verktygsmaskiner och NC-teknik. I laborationshäftet till Lab2 beskrivs programmeringen av en NC-fräsmaskin. Efter kursavsnittet ska du kunna: förklara begreppet Concurrent Engineering och jämföra det med ett traditionellt arbetssätt förklara innebörden av följande begrepp: Produktion/konstruktion/tillverkning, produkt/detalj, operation/uppspänning/tempo, beredning/planering, ledtid/genomloppstid, produktivitet, varor i arbete, funktionell verkstad, flödesorientering, FMS, och beordningssystem ange faktorer som påverkar val av tillverkningsprocess förklara vad en verktygsmaskin är för något (du behöver inte kunna definitionen ordagrant), samt beskriva en NC-fräsmaskins uppbyggnad och funktion (inklusive viktiga maskinegenskaper och noggrannhet) med hjälp av följande komponenter: styrsystem, PLC, servomotor, kulmutterskruv, pulsgivare/mätskala, rätstyrning, stativ, maskinbord, spindel och spindelmotor framställa och tolka ett NC-program till en 3-axlig NC-fräsmaskin (se Lab2) beskriva ett lägesservos uppbyggnad och funktion, samt förklara styrprincipen i ett förenklat 2- axligt NC-system (se utdelat föreläsningsmaterial) förklara vad som kännetecknar en fleroperationsmaskin, samt ge exempel på användning motivera val av maskintyp (manuell/nc) utifrån seriestorlek och detaljutformning, samt ge några exempel på fördelar med NC-teknik föreslå och motivera val av uppspänningsanordningar för olika detaljtyper förklara innebörden av DFM och DFA och ge exempel på arbetssätt/aktiviter som ingår Kursbrux-5
beskriva processen för framtagning av en prototyp med FFF Kapitel 8. Verkstadsmätteknik Ett viktigt kapitlet som behandlar verkstads mätteknik. Efter kursavsnittet ska du kunna: förklara begreppen kalibrering och spårbarhet och varför dessa är viktiga för ett företag förklara vad dessa mått avser att mäta: Rz, Ra, Rp, Rv (Rv dalar och Rp toppar) förklara skillnaden mellan direkt och indirekt mätning (jämförande), samt ge exempel på tillämpning nämna användningsområden och ungefärlig osäkerhet (ibland även kallad noggrannhet) för följande mätdon: skjutmått (±50 µm), bygelmätskruv (±5 µm), mätur-tusendelar (±5 µm), passbitar (±0, 5 µm) beräkna gränsmått och toleransvidd utifrån en given dimensionstolerans, samt motivera val av ett lämpligt mätdon med hänsyn taget till både osäkerhet och kostnad (pris för mätdon) rita en toleransbild/passningsbild och beräkna maximalt och minimalt spel/grepp tolka och förklara innebörden av en på ritning utsatt form- och lägestolerans (t ex rakhet, planhet, vinkelräthet, lägeriktighet), samt ge exempel på olika tillverkningsmetoder, verktyg och maskiner för att uppnå kravet (jämför med inlämningsuppgiften - skruvstycket) Undervisningsmaterial som kompletterar boken. Teknisk kommunikation: Efter kursavsnittet ska du kunna: framställa och tolka maskinritningar med måttsättning, toleranser, ytjämnhet, snitt och vyer kunna avbilda ett tredimensionellt föremål i sex vyer enligt Europeisk vyplacering tillämpa måttsättningsprinciperna: baslinje-, kedje- och koordinatmåttsättning måttsätta längder, hål, spår, radier, utvändiga- och invändiga faser, gängor, samt försänkningar tillämpa snitt och snittmarkeringar för att förtydliga skymda konturer, t ex borrade hål Ytstruktur - ytbehandlingsmetoder: Efter kursavsnittet ska du kunna: beskriva metoderna blästring, pulverlackering, plätering, anodisering, galvanisering och polering, samt ge exempel på tillämpningar för respektive ytbehandlingsmetod ge exempel på teknisk/mekanisk ytfunktion, samt korrosionsskyddande åtgärder ge exempel på hur ytstruktur påverkar en produkts tekniska och utseendemässiga egenskaper Plaster och formningsmetoder (vissa delar överkurs i år): Efter kursavsnittet ska du kunna: beskriva metoderna fomsprutning (ingår), formblåsning, extrusion och handuppläggning med text och figur, samt ge exempel på plastdetaljer som tillverkas med dessa metoder. föreslå och motivera lämplig metod för ihopfogning av plaster/plastdetaljer (svetsning, limning, snäpp- skruv- och pressförband) skilja mellan en termoplast och en härdplast samt ge exempel på tillämpningar (ingår) välja och motivera användningsområde (produkt) för några vanligt förekommande plaster (PE, HDPE, PP, PMMA, PVC och ABS) Tips! Kolla in hemsidan designinsite.dk, där finns mycket beskrivet om hur olika produkter tillverkas och med vilka material. Slutord: Använd lärandemålen som instuderingsfrågor. Pricka av det ni kan och beta av dem en efter en. Jobba gärna i grupp och testa varandras kunskaper. Mycket av materialet finns sammanfattat på Bilda. Läroboken ger en fylligare kunskapsbas. Lycka till med studierna önskar kursteamet från IIP. Kursbrux-6
Schema MG1006 DoP - Tillverkningsteknik, 2011 V. Dag Tid Lokal Aktivitet Bok Lärare 12 Mån 21/3 10-12 M1 Introduktion, kort genomgång inför Lab1, a, b MB föreläsning: Teknisk kommunikation Tis 22/3 10-12 Q21,22,31 Ö: Teknisk kommunikation-kompendium a MB/OJ/AB Ons 23/3 15-17 Q21,22,31 Ö: Teknisk kommunikation-verifiering a MB/OJ/AB Tor 24/3 08-10 Q21,22,31 Ö: Teknisk kommunikation-resterande a MB/AB Fre 25/3 08-10 M1 Ö: Teknisk kommunikation-genomgång a MB P202 Lab1 startar här: Anmälan på www.md.kth.se/bokning 13 Ons 30/3 13-15 M1 F: Genomgång inför Lab2 - NC-teknik b MB Tor 31/3 15-17 Q21,26,31 Ö: NC-beredningsstuga - formverktyg b MB/RR/JOS Fre 1/4 15-17 Q21,26,31 Ö: NC-beredningsstuga - formverktyg b MB/RR/JOS 14 Mån 4/4 15-17 Q17,31,33 Ö: NC-beredningsstuga - formverktyg b MB/RR/JOS Tis 5/4 10-12 Q21,26,31 Ö: NC-beredningsstuga (redovisning) b MB/RR/JOS/JS Ons 6/4 09.00- V22,23,32, KS Teknisk kommunikation 10.00 33,34,35 Tor 7/4 08-10 M1 F: Mätteknik krav, geom. - skruvstycke 8, c LM P201 Lab2 startar här: Anmälan på listor efter redovisning/godkänt 15 Mån 11/4 10-12 M1 F: Skärande bearbetning 5, c MB Tis 12/4 08-10 Q26,31,33 Ö: Beredning av skruvstycke c MB/OJ/RH Ons 13/4 13-15 M1 F: Svetsning och lödning 6, b AE P202 Lab3 startar här: Anmälan på www.md.kth.se/bokning 17 Ons 27/4 13-15 M1 F: Plastisk bearbetning 3 AE/MB Fre 29/4 13-15 Q21,31 Q33 Ö: Beredning av skruvstycke Ö: NC-beredningsstuga (redovisning) c b MB/RH RR/JOS 18 Tis 3/5 10-12 M1 F: Produktframtagning - aluminium 3 PR Ons 4/5 13-15 M1 F: Gjutning 2, b AE Fre 6/5 08-10 Q26,31,33 Ö: Beredning av skruvstycke c MB/OJ/RH Inlämningsuppgift till exp. senast 15:00 P202 Lab4 startar här: Anmälan på www.md.kth.se/bokning 19 Mån 9/5 10-12 M1 F: Tillverkningssystem 7 MB Fre 13/5 10-12 M1 F: Pulver/Genomgång av skruvstycket 4, c MB 20 Mån 16/5 13-15 M1 F: Mätteknik - ytors tekniska egenskaper 8 LM Ons 18/5 10-12 M1 F: Repetition och tentamensgenomgång MB 21 Mån 23/5 09-13 Tentamen: V22, V23, V32-V35 Lärare: AE: Anders Eliasson AB: Anders Berglund LM: prof. Lars Mattsson PR: Peter Richter, SAPA MB: Mats Bejhem RH: Richard Hagelberg OJ: Olle Jönsson RR: Robert Romejko a) Kompendium i teknisk kommunikation (kopierad version) + övningsuppgifter (Bilda), b) Instruktioner till laborationer (Bilda), c) Inlämningsuppgift skruvstycke (Bilda). Kursbrux-7