Tentamen i TMPT 04 Produktionsteknik för Im3 Datum 2014-08-28 kl 14-18 Sal: Kåra Provkod: TEN A Antal ingående uppgifter: 6 st. Antal sidor: 6 st. Jourh. lärare: Peter Bjurstam Telefon: 013-281173 Besökstider: ca 15.00 och 17.00 Kursadministration: Madeleine Peukert, 285856, Madeleine.peukert@liu.se Hjälpmedel: Endast räknedosa Maxpoäng: 45/36p (Kursreg. efter/före 2012) Betygsgränser: 20/16, 28/22 och 36/29p
1. MÄTTEKNIK (4p) 1a. Förklara vad som skiljer mellan en mellanpassning och en (1p) greppassnig! 1b. Ge exempel på en applikation för indirekt mätning! (1p) 1c. Förklara funktionen hos en gränsindikator! (1p) 1d. Vad menas med oregelbundheternas tiopunktshöjd, Rz? (1p) 2. PLASTISK BEARBETNING (13p) 2a. Ge exempel på något annat, förutom kristallstruktur, som (1p) har inverkan på en metalls förmåga att deformeras! 2b. Vad är en Cottrellatmosfär? (1p) 2c. Vad kan man vänta sig för fel på produkten vid kallvalsning (1p) av plåt om bomberingen av de deformerande valsarna ej är korrekt? 2d. Förklara vad som menas med kontinuerlig dragning? (1p) 2e. Vid en stuksmidesoperation stukas stänger med en diameter (2p) på 60mm och en höjd på 100mm ned i en form med diametern 75mm i en hydraulisk press. Maerialets kf-kurva är bestämd till kf=98+127 N/mm 2. Stukningen genomförs så att formen fylls helt och den stora deformationen innebär att stukningen måste ske varmt. Hur stor kraft åtgår och hur hög blir den nya cylindern? 2f. För att ta fram ett materials kf-kurva noggrant utförs ett (3p) plant stukprov. Ämnena till provet är plåtar på 1x1m och en tjocklek på 60mm. På dessa trycker man med två verktyg i form av en 1m långa balkar med plan anliggning mot materialet. Dessa balkar är 40mm breda. Vid ett första test lägger man på en kraft på 112kN varvid plåttjockleken minskar till 52mm. Vid nästa test, på en ny plåt, lägger man på en kraft av 167kN och erhåller då en plåttjocklek på 45mm. Bestäm materialets kf-kurva om materialet antas
följa Ludviks ansats! 2g. Vid en dragningsoperation dras en rektangulär stång med (4p) arean 50x30mm och en längd på 20m ned till en slutlig area på 50x20mm. Detta görs i en 27.5m lång dragbänk i två steg. Först dras en ny stång med arean 50x25mm fram, därefter, i steg 2, dras färdigarean 50x20mm fram. Materialet har en kf-kurva som följer ekvationen kf=133+83 N/mm 2. Dragskivorna som används har båda en konvinkel på 23 grader och friktionskoefficienten,, är uppmätt till 0.19. Kontakttrycket mellan dragskivan och materialet, p, är 3.3 N/mm 2. De bägge stegen genomförs batchvis efter varandra utan att någon mellanliggande värmebehandling utförs. Kan detta utföras i en dragbänk som förutom storleken har en maximal kraftkapacitet på 50 kn? Utgångsmaterialet är normaliserat av materialleverantören! 3. KLIPPANDE BEARBETNING (4p) 3a. Beskriv hur klippytans utseende förändras om man ökar (1p) Respektive minskar klippspalten! 3b. Vid en liten mekanisk verkstad klipps ett 200mm brett plåt- (3p) band upp i 350mm långa bitar med hjälp av en manuell gradsax. Vinkeln som saxen ansätts mot materialet med är 20 grader. Om vi antar att hävarmen till där operatören tar tag i saxens rörliga arm är en meter, hur stor dragkraft måste operatören anbringa för att kunna genomföra klippet? Det klippta materialet har en skärhållfasthet, ksk, på 712N/mm 2 och olinearitetsfaktorn, x, är 0.62! Plåttjockleken är 3mm! 4. SKÄRANDE BEARBETNING (12p) 4a. Vid skärande bearbetning skapas värme. Vart tar den största (1p) andelen av värmen vägen? 4b. Vad är den enklaste åtgärden man kan göra om man råkar ut (1p) för plastisk deformation av skäreggen vid en svarvningsoperation?
4c. Innan fleroperationsmaskinerna började användas för fräs- (1p) ning använde man sig av horisontal- och vertikalfräsar. Till vad användes den ena eller den andra maskintypen? 4d. När använder man sig av exempelvis ejectorborrning? Beskriv (1p) hur den, eller en liknande process, går till! 4e. Vid svarvning av axlar, 300mm långa och en diameter på 80 (8p) mm, spänns detaljen upp så att hela ytan kan bearbetas. Färdigdiametern skall bli 72mm och svarvningen genomförs genom ett grovskär på 3.5mm och ett finskär på 0.5mm, övriga verktygsdata ges i tabell 1 nedan. Företaget använder sig av rekommenderade skärdata, se tabell 2, men tycker att det blir lite för dyrt och har därför anlitat dig som produktionsteknisk konsult för att se om du kan komma fram till alternativa skärdata som gör bearbetningen lönsammare, räknat på en återkommande seriestorlek av 200 detaljer. Kravet på ytjämnheten hos detaljen är Ra=0.9 m. Rekommenderade skärdata är beräknade för en utslitningstid, Tc, på 15min. Materielet som används specificeras av en kc-kurva enligt, kc=1874hd -0.32 N/mm 2 och det första du gör är att genomföra ett skärtest som visar att Taylorexponenten,, är 0.24 och att en punkt på Taylorkurvan ges av vc20=212 m/min för båda av de använda verktygen. Kostnaderna för maskin och verktyg har du erhållit av företaget och de är Km=786kr/h, Kvgrov=47:70kr/egg samt Kvfin=68:45kr/egg. Man räknar med att den inproduktiva tiden, tun, är 1.75min. Jag vill nu veta; 1)Vad är kostnaden/detalj idag? 2)Vad blir den nya kostnaden/detalj? 3)Hur mycket tjänar man (Tid och pengar!) per serie av detaljer som tillverkas? (2p) (4p) (2p) Tabell 1 (Verktygsdata): Verktyg Fcmax N r mm apmax mm grader Grov 3300 1.2 5 95 Fin 2900 0.4 4 93
Tabell 2 (Rekommenderade skärdata): Verktyg F mm/varv vc m/min Grov 0.22 190 Fin 0.12 200 5. ÖVRIGA BEARBETNINGSMETODER (3p) 5a. Vad menas med excitation? Ge exempel på hur det kan an- (2p) användas för bearbetning! 5b. Ge exempel på en eroderande bearbetningsmertod! (1p) 6. ROBOTTEKNIK (Kursreg. 2012 el. senare) (9p) 6a. Industrirobotar - investeringsmotiv (5p) I Ge en sammanfattning av motiven för att investera i industri- (3p) robotautomation! Ge exempel för varje motiv hur fördelar kan nås! II Kostnader för industrirobot, säkerhetssystem med tillträdes- (2p) skydd, service och programmering samt energi är exempel på kostnader vid en automatisering av en manuell tillverkningsstation. Ge ytterligare tre viktiga exempel på kostnader som tillkommer! 6b. Industrirobotar kortsvarsfrågor (2p) I I kursen ingick en robotlaboration. Vilken abstraktionsnivå (0.5p) har det aktuella robotprogrammeringsspråket om kursmaterialets klassificering utnyttjas? II Definiera eller förklara begreppet Cylindrisk robot som finns (0.5p) Inom industrirobottekniken? (Använd gärna en skiss i ditt svar) III Vad innebär begreppet produktionsstopp, ett begrepp som (0.5p) används i industrirobottekniken när säkerhetsaspekter behandlas? IV Vad innebär den adaptiva funktionen hastighetsstyrning? (0.5p)
6c. Säkerhet vid robotanvändning (1p) Beskriv kort trelägesdonets funktion. 6d. Robotprogrammering (1p) Sammanfatta vilken information som behövs för att kunna förbereda en senare teach-in-programmering av en robotstation. Stationen finns inte på plats i verkstaden utan kommer att levereras senare. Förutsätt att kunskap om robotprogrammeringen i det aktuella systemet finns. Lycka till!! Peter & Lars