MNF1_PB שאלות לתרגול

מידות ייצור

נתונות מידות התכן של החלקים ו-. חומר הגלם עבור כל אחד מהחלקים הוא מוט Aluminum 6061 באורך 75 מ”מ וקוטר 20 מ”מ.

תכן

תכן

סעיף א’

תכנן תהליך טכנולוגי לייצור החלקים ו- (ייצור אבות טיפוס).

פתרון:

1. חלק :
   ראשית, נחתוך את הגל לאורך הדרוש (כדי לקבל את מידת הייצור ):
   

   הגדרת מידות הייצור ו-.

לאחר מכן, בעזרת חריטת אורך נוריד (ביחס לפאה הימנית) את הקוטר למידת ייצור .
2. חלק :
ראשית, נחתוך את הגל לאורך מידת הייצור :

>הגדרת מידות הייצור ו-.

לאחר מכן נקדח לאורך כל הגל חור במידה הפנימית (קוטר 7 מ”מ). מצד ימין נרחיב את החור לקוטר 10 מ”מ לפי מידת הייצור .
לבסוף, נבצע הברזה בצד ימין לפי מידת הייצור .

סעיף ב’

מצא את מידות האורך הדרושות לייצור.

פתרון:

1. חלק :
   נמיר למידות סימטריות:

   מידת ייצור תהיה פשוט המידה הפונקציונלית הנתונה :

   המידה הפונקציונלית תלויה במידות הייצור ו-, ולכן:

   כך שמבחינת מידה נומינלית:

   מבחינת טולרנסים:

   ולכן:

2. חלק :
   נמיר למידות סימטריות:

   המידה הפונקציונלית תלויה רק ב-, ולכן:

   עבור , מבחינת מידות נומינליות:

   מהמשוואה השנייה:

   נוכל להציב במשוואה הראשונה:

   מבחינת טולרנסים:

   ולכן:

חריטה

שאלה 1

נתון גליל אלומיניום (AL6061) באורך קוטר חיצוני וקדח פנימי בקוטר (ראה שרטוט).
יש לבצע חריטת מצח (בכוון הרדיאלי) ולהקטין את אורך החלק ל- (עם סכין ברוחב של ), באחת משתי המכונות הבאות:

1. מחרטה קונבנציונלית בעלת מהירות סיבוב: עם קדמה מקסימלית אפשרית של .
2. מחרטת N.C. אשר מהירות הסיבוב שלה נינת לבקרה בתאום עם תנועת הגררה.
   מהירות הסיבוב המקסימלית: עם קדמה מקסימלית אפשרי:

הכלי הוא שימה משולשת, עם רדיוס פינה , מהירות חיתוך מקסימלית מותרת של , וקידמה מקסימלית מותרת של .

חשב את זמן החריטה בכל אחת מהמכונות וקבע באיזו מכונה ניתן לבצע את פעולת החריטה בזמן יותר קצר?

פתרון:
אנו יודעים ש[[MNF1_004 Machining Processes#Turning#Key Parameters and Equations|מהירות החיתוך]] נתונה ע”י:

נרצה למצוא עבור שתי המחרטות את המהירות הסיבוב המקסימלית/האידיאלית עבורה זמן החריטה הוא מינימלי. עבור המחרטה הראשונה, המהירות הכי גבוהה שמותר לנו להגיע אליה תתקבל עבור מינימלי ו- מקסימלי:

ולכן קצב הסיבוב הכי מתאים הוא . [[MNF1_004 Machining Processes#Turning#Key Parameters and Equations|זמן החריטה]] עבור קצב זה:

עבור המחרטה השנייה, מאחר ו- האופטימלי יכל להשתנות, חישוב זמן החריטה הוא אינטגרלי:

ולכן:

שאלה 2

זהה לשאלה משיעורי בית.

כרסום

שאלה 1

זהה לשאלה משאלה ממבחן.

שאלה 2

נתון חלק באורך כמתואר בציור. יש להגדיל את המדרגה למידות רצויות: גובה ורוחב , בעזרת כרסום בקוטר בשבב אחד. לכרסום יש שיניים (שימות) בהיקף. חומר העובד הוא פלדה מסוגסגת עם התנגדות סגולית לשיבוב (ללא תלות בקדמה). הספק המכונה הוא ומכונה בעלת נצילות 85%.
מהירויות סיבוב המותרות של המכונה הם:

קדמה מומלצת לשן היא ומהירות חיתוך מקסימלית המותרת היא .

צורה התחלתית של החלק

צורה סופית של החלק

מבט על של תנועת העובד ביחס לכרסום

סעיף א’

אם נסמן זווית כניסה כ-, מהי זווית היציאה של הסכין מהחומר (עגל תשובתך למספר שלם במעלות)?

פתרון:

סכימה של אופן פעולת הכרסום

מגיאומטרית הכרסום, הזווית היא:

נציב נתונים ונסיק כי:

לכן זווית היציאה של הסכין מהחומר היא .

הערה:

תאכלס תאכלס צריך כאן ובהמשך התרגיל להתייחס למדרגה וכו’ כמו שהם מראים בפתרון, אבל אין לי כוח, פעם 10,000 שכבר אני לומד למבחן החסר משמעות הזה.

סעיף ב’

כמה שיניים של הכרסום נמצאות בחומר (עגל תשובתך לספרה עשרונית אחת)?

פתרון:
מאחר ויש שיניים בכרסום, הזווית בין כל אחת מהן היא , כך שמספר השיניים הממוצע בכרסום הוא:

סעיף ג’

מהו הכוח המקסימלי הפועל על השן?

פתרון:
לפי [[MNF1_004 Machining Processes#Milling#Cutting Force and Power|כוח חיתוך]] על שן:

הביטוי מקסימלי עבור (המשתנה חסום ע”י ), ולכן כוח החיתוך המקסימלי הוא:

סעיף ד’

מהי מהירות סיבוב הכלי שתבחר?

פתרון:
לפי [[MNF1_004 Machining Processes#Turning#Key Parameters and Equations|מהירות חיתוך]]:

מאחר ו- חסום, במקרה שלנו:

לכן נבחר במהירות סיבוב .

סעיף ה’

מהי קדמת השולחן?

פתרון:
לפי [[MNF1_004 Machining Processes#Milling#Key Parameters and Equations|מהירות כרסום]] (קדמת השולחן):

נציב נתונים:

סעיף ו’

מהו ההספק המקסימאלי הדרוש לתהליך הכרסום בתנאים שבחרת?

פתרון:
לפי [[MNF1_004 Machining Processes#Milling#Cutting Force and Power|הספק של כרסום בזמן נתון]]:

מצאנו את הערך המקסימלי עבור . עלינו למצוא את (שהוא לא בהכרח ה- המקסימלי כי החלטנו על מהירות סיבוב מסוימת:

נציב בחזרה בביטוי להספק:

סעיף ז’

מהו ההספק הדרוש מהמכונה לביצוע התהליך?

פתרון:
מאחר ונצילות המכונה היא :

סעיף ח’

מהו זמן (בשניות) העיבוד המינימלי של המדרגה בחלק כך, שנוכל להוציא את החלק ללא הפרעת כרסום?

פתרון:
לפי [[MNF1_004 Machining Processes#Milling#Key Parameters and Equations|זמן כרסום]]:

נציב נתונים:

סעיף ט’

בתהליך שתכננת, מהו הגורם המגביל להקטנת זמן עיבוד של החלק?

פתרון:
מהירות חיתוך הכלי והקדמה לשן - הם הנתונים המגבילים היחידים שהשתמשנו בהם.

חישול

שאלה 1

דסקה העשויה מפלדה 4135 annealed (עם התנהגות הקשיית מעוותים) בעלת קוטר התחלתי של וגובה התחלתי של עוברת כבישה לגובה סופי של . מקדם החיכוך בבעיה זו הוא . יש לחשב את הכוח הדרוש לביצוע הכבישה בסוף התהליך.

פתרון:
לפי [[MNF1_003 Bulk Deformation Processes#Forging#Slab Method of Analysis|לחץ ממוצע בכבישה של דסקה]]:

את בסוף התהליך אנו יודעים, נידרש למצוא את הרדיוס/קוטר.
לפי מאמץ של חומר בהקשיית מעוותים:

הרי ברור שאנו זוכרים בע”פ את הנתונים של 4135:

בנוסף, העיבור האמיתי הוא:

לכן:

את נוכל למצוא משימור נפח:

נציב הכל בלחץ הממוצע:

לכן סך הכוח: