Strojírenská technologie v příkladech

Strojírenská technologie v příkladech pro studijní a učební strojírenské obory SOUBOR ŘEŠENÍ PŘÍKLADŮ

Ing. Jiří Šmejkal

Nakladatelství a vydavatelství R

Vzdìlávání, které baví www.c o mp u t e r m e d i a . c z

Obsah Obsah Tématický okruh

Strana

01 Prizma, přípravky ........................................................................................... 6 02 Přístřih (rondel), tažení ............................................................................... 20 03 Rozvinutá délka ........................................................................................... 36 04 Dělící přístroje ............................................................................................. 38 05 Kotoučový nůž ............................................................................................. 41 06 Lícování ........................................................................................................ 43 07 Lisotechnika ................................................................................................ 49 08 Multiplikátor ................................................................................................. 59 09 Řezné podmínky .......................................................................................... 60 10 Strojní časy .................................................................................................. 72 11 Trvanlivost břitu ......................................................................................... 82 12 Výstředník ..................................................................................................... 84 13 Vačka ............................................................................................................ 89 14 Využití materiálu ......................................................................................... 91 15 Rentabilita přípravku .................................................................................. 104 16 Soustružení kuželů .................................................................................... 106 17 Řezání závitů na soustruhu ...................................................................... 109 18 Protahovací nástroj .................................................................................... 110 19 Hmotnost součásti ..................................................................................... 112 20 Rovnovážný diagram ................................................................................. 119

Na uvedených stránkách začínají příklady na téma dané nadpisem kapitoly.

5

Prizma, přípravky ŘEŠ

ENÍ

xxxxxx - upínací síla Prizma

1-02

Vypracování úkolu:

Obrobitelnost materiálu je 14b – není proto třeba přepočítávat řeznou rychlost. Fu – upínací síla FN – síla v přípravku ß = 45°

FU cos β = 2 FN

⇒

FN =

FN 2. cos β

Řezné podmínky pro vrtání otvoru průměr d = 20 mm z mat. 14b, Strojnické tabulky 799: Posuv

s = 0,22 mm/ot

Otáčky

n = 350 ot/min

Řezná rychlost

v = 22 m/min

Řezná síla:

Fz s d 0,22 mm ⋅ 20 mm = ⋅ ⋅p= ⋅ 2000 MPa = 2200 N 2 2 2 4 ⋅ ot Kroutící moment:

Mk =

Fz d 0,02 m ⋅ = 2200 N ⋅ = 22 Nm 2 2 2

Tento Mk musí být zachycen třecí silou v přípravku od sil: 1 x FU a 2 x FN aby nedošlo k proklouznutí obrobku v přípravku. Mt = Mk

Mt - třecí moment

( FU + 2 ⋅ FN ) ⋅ f ⋅

D = Mk 2

FU   FU + 2 ⋅ 2 ⋅ cos β 

 D  ⋅ f ⋅ = M k 2 

 1 FU 1 +  cos β

FU =

 D  ⋅ f ⋅ = M k 2 

odtud

2⋅Mk 2 ⋅ 22 Nm = = 1519 N 1    1   ⋅ f ⋅ D 1 + 1 +  ⋅ 0,15 ⋅ 0,08 m cos 45 ° cos β    

Skutečná upínací síla:

Fsk = FU ⋅ k = 1519 ⋅ 2 = 3038 N

volím:

Fsk = 3 050 N 7

Strojírenská technologie v příkladech 1-11

xxxxxx – stanovení vzdálenosti ve vrtacím přípravku Přípravek

ŘEŠENÍ Vypracování úkolu:

Velikost tolerance:

±

TA = 0,15 2

⇒

T A = 2 ⋅ 0,15 = 0,03 mm

Tolerance rozměru:

± T A ' = ± [T A − (v + v max + 2 ⋅ e)] Uložení pouzdra:

v max = 16 + 25 = 0,041 mm

potom:

± T A ' = ± [0,3 − (0,05 + 0,041 + 2 ⋅ 0,005)] = ±0,199 mm Rozměr ve vrtací desce:

L=l±

16

TA ' 0,199 = 80 ± = 80 ± 0, 0995 ≈ 80 ± 0,1 mm 2 2

Přístřih (rondel), tažení ŘEŠ

ENÍ

xxxxxxpřístřihu Tažení

2-04

Vypracování úkolu:

Návrh výchozího materiálu: 11 300; 0,09%C; Rm max = 300 MPa Velikost rondelu dle Strojnických tabulek 222 *1 Z rovnosti objemů rondele a výtažku:

Vr = Vd 2  π⋅ d 2  π ⋅ Dr ⋅ s r =  + π ⋅ d ⋅ h  ⋅ s d 4  4 

Tloušťka rondelu je stejná jako tloušťka výtažku sr = sd Potom:

π ⋅ D2 = π ⋅ d 2 + 4 ⋅π ⋅ d ⋅ h

/ krátíme

π

a odtud:

D = d 2 + 4 ⋅ d ⋅ h = 80 2 + 4 ⋅ 80 ⋅ 220 = 277,1 mm Počet tahů:

Součinitel tažení:

m1 =

d1 = 0,5 ⇒ d1 = m1 ⋅ Dr Dr

mx =

d2 d3 = = d1 d 2

...

=

dn = konst = 0,8 d n −1

Odtud:

d1 = m1 ⋅ Dr d 2 = m x ⋅ d1 = m x ⋅ m1 ⋅ Dr d 3 = m x ⋅ d 2 = m x ⋅ m1 ⋅ Dr 2

:

d n = m x ⋅ d n −1 = m x

n −1

⋅ m1 ⋅ Dr

Odtud:

mx

n −1

=

dn m1 ⋅ Dr

Potom:

(n − 1) log m x = log d n − log (m1 ⋅ Dr) n=

log d n − log(m1 ⋅ Dr ) +1 log m x

n=

log 80 − log(0,5 ⋅ 280 ) + 1 = 3,51 log 0,8

⇒ navrhuji 4 tahy.

Dokončení vypracování úkolu na následující straně.

23

Strojírenská technologie v příkladech ŘEŠ

Dokončení

2-04

ENÍ

xxxxxxpřístřihu Tažení

Dokončení vypracování úkolu:

Průměry tažníků:

d1 = m1 ⋅ Dr = 0,5 ⋅ 280 = 140

⇒

140 mm

d 2 = m x ⋅ m1 ⋅ Dr = 0,8 ⋅ 0,5 ⋅ 280 = 112

⇒

112 mm

2 d 3 = m x ⋅ m1 ⋅ Dr = 0,8 2 ⋅ 0,5 ⋅ 280 = 89,6

⇒

90 mm

d 4 = m x ⋅ m1 ⋅ Dr = 0,8 3 ⋅ 0,5 ⋅ 280 = 71,7

⇒

80 mm

3

Výška prvního stupně h:

Dr = d 2 + 4 ⋅ d ⋅ h 2

Odtud:

Dr − d 2 280 2 − 140 2 h= = = 105 mm 4⋅d 4 ⋅ 140 2

24

Dělící přístroje ŘEŠ

ENÍ

xxxxxxpřístroje – diferenciální 2 Dělící

4-02

Vypracování úkolu:

Schéma dělícího přístroje: Vyráběný počet zubů: Přibližný počet zubů: Otáčky dělící kliky:

nk =

z = 47 zubů z´ = 50 zubů

40 40 4 3 12 = = ⋅ = z ' 50 5 3 15

Na kotouči s 15 otvory pootočíme klikou o 12 otvorů.

Převodový poměr ozubených kol:

i = 40 − nk ⋅ z = 40 −

=

188 4 ⋅ 47 = 40 − = 5 5

200 − 188 12 3⋅ 4 30 ⋅ 40 = = = 5 5 2,5 ⋅ 2 25 ⋅ 20

Použijeme výměnná kola s počtem zubů:

z1 = 30 z 2 = 25 z 3 = 40 z 4 = 20

39

Lícování ŘEŠ

ENÍ

xxxxxx Lícování

6-01

Vypracování úkolu:

Schéma:

Soustava uložení: •

soustava jednotné díry

Druh uložení: •

přechodné - Strojnické tabulky 118*1

Vyhledáno ve Strojnických tabulkách 89*1 a 109*1

Otvor JR

Hřídel = 110

= 110

přesah max = 0,013

HMR = 110,035

hmr = 110,013

přesah min = není

DMR = 110,000

dmr = 109,991

vůle max

= 0,044

T

t

vůle min

= 0,009

= 0,035

jr

Vzájemná poloha

= 0,023

43

Řezné podmínky xxxxxx řezných podmínek pro frézování Určení

ŘEŠ

ENÍ

9-08

Vypracování úkolu:

Obrobitelnost dle Strojnických tabulek 733*1 – 12 060.3, druh obrábění 2: ........... 13b Strojnické tabulky 782*1 – frézování tab. 13b – není nutno přepočítávat řeznou rychlost. Řezné podmínky pro způsob a) pro dosahovanou drsnost povrchu Ra = 12,5 µm je:

m min mm Posuv na zub: ............................................................ s z = 0,22 zub Řezná rychlost: ..........................................................

v = 20

Otáčky:

v = π⋅ D⋅n n=

odtud potom:

v 20 m ot = = 101 π ⋅ D π ⋅ 0,063 m ⋅ min min

Posuv za minutu:

s min = s ot ⋅ n = sz ⋅ z ⋅ n = 0,2

ot mm mm ⋅ 10 zubů ⋅ 100 = 220 min min zub

67

Strojírenská technologie v příkladech ŘE

10-05

xxxxxx čas při frézování čelní frézou Strojní

Vypracování úkolu:

Celková délka frézování:

L = D + l p + l + l n = 60 + 5 + 550 + 5 = 620 mm Počet záběrů:

i=

B 80 = = 1,3 ≈ 2 záběry D 60

Strojní čas:

t=

76

L ⋅i 620 mm ⋅ 2 zub ⋅ min = = 12,16 min s z ⋅ z ⋅ n 0,2 mm ⋅17 zub ⋅ 30 ot

ŠEN

Í

Využití materiálu xxxxxx materiálu – stříhání z pásu Využití

ŘEŠ

ENÍ

14-09

Vypracování úkolu:

Schéma:

Plocha výstřižku: •

trojúhelník - mínusová plocha:

x ⇒ x = 70 ⋅ tg 30° = 40,4 mm 70 x ⋅ 70 = 40,4 ⋅ 70 = 2828 mm 2 S1 = 2 ⋅ 2

tg 30° =

•

obdélník - kladná plocha:

S 2 = 70 ⋅ 150 = 10500 mm 2 •

půlkruh - mínusová plocha:

S3 =

1 1 ⋅ π ⋅ R 2 = ⋅ π ⋅ 30 2 = 1414 mm 2 2 2

Plocha celého výstřižku: 3

S = ∑ S i = S 2 − S1 − S 3 = 10500 − 2828 − 1414 = 6258 mm 2 i =1

Plocha kroku:

S k = B ⋅ K = 155 ⋅ 75 = 11625 mm Využití materiálu:

Vm =

S 6258 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 53,8 % Sk 11625

101

Strojírenská technologie v příkladech 18-01

xxxxxxsíla při protahování Řezná

ŘEŠ

ENÍ

Vypracování úkolu:

Výška zubu:

V S = = kv = 3 V1 S1 S = k v ⋅ S1 = k v ⋅ s z ⋅ L p ≅ h 2 h = k v ⋅ s z ⋅ L p = 3 ⋅ 0,2 mm ⋅ 60 mm = 6 mm Rozteč zubů:

t = 2,75 h = 2,75 ⋅ 6 mm = 16,5 mm Počet současně zabírajících zubů:

z=

Lp t

+1 =

60 mm + 1 = 4,6 ≈ 4 zuby 16,5 mm

Pozn: počet zubů musí být nejbližší nižší celé číslo!

Řezná síla:

Fz = z ⋅ S ⋅ p = z ⋅ π ⋅ D ⋅ s z ⋅ p = 4 ⋅ π ⋅ 35 ⋅ 0,2 ⋅ 2000 = 175930 N Nejmenší průměr nástroje před prvním zubem:

d min = d − 2h = 30 − 2 ⋅ 6 = 18 mm Nejmenší průřez:

S min =

2 π ⋅ 18 2 π ⋅ d min = = 245,5 mm 2 4 4

Napětí v nejužším místě protahováku:

σt =

Fz 175930 N = = 716,5 MPa S min 245,5 mm 2

Podmínka pevnosti:

σt ≤ Rm 716,5 MPa > 700 MPa

⇒

NEVYHOVUJE!

Převýšení na zub sz = 0,2 mm je příliš veliké. Je proto nutno sz zmenšit a znovu přepočítat celý nástroj, znovu zjistit napětí v nejužším místě. Tento závěr můžete brát jako námět pro svoji samostatnou práci. Tloušťka odebírané vrstvy:

A=

D − d 35 mm − 30 mm = = 2,5 mm 2 2

Celkový počet řezných zubů nástroje:

Z=

A 2,5 mm +1 = +1 zub = 13,5 ≅ 13 celých zubů sz 0,2 mm

Tento počet zubů se po novém přepočítání nástroje zvětší. 110

Rovnovážný diagram ŘEŠ

ENÍ

xxxxxx Rovnovážný diagram

20-01

Vypracování úkolu:

Schéma:

Z grafu odečteme: eutektická koncentrace: ......................... teplota tavení kovu A: ............................ teplota taveni kovu B: ............................ výchozí koncentrace pro slitinu I: ........... eutektická teplota: .................................

KE = TA = TB = KI = TE =

77%A 23 %B 1 125 °C 820 °C 55 %A 45 %B 450 °C

Druh a množství při teplotě 700 °C slitiny I. •

Pomocný výpočet množství kg/mm:

x= •

m 850 kg kg = = 10,12 d 84 mm mm

Hmotnostní množství primárních krystalů:

k = e ⋅ x = 16 mm ⋅ 10,12 •

Hmotnostní množství primárních krystalů:

t = f ⋅ x = 68 mm ⋅ 10,12 •

kg = 161,9 kg mm Celkem 850 kg vsázky

kg = 688,1 kg mm

Hmotnostní množství jednotlivých kovů A a B v tavenině:

t 688,1 kg ⋅ g% = ⋅ 32 % = 220,1 kg 100 % 100 % 688,1 kg t mB = ⋅ d% = ⋅ 68 % = 467,9 kg 100 % 100 % mA =

•

Celkem 688 kg taveniny

Procentuální množství jednotlivých kovů A a B v tavenině:

m A% = 32 % m B % = 68 %

Celkem 100 % vsázky Dokončení vypracování úkolu na následující straně.

119

Strojírenská technologie v příkladech ŘEŠ

Dokončení

20-01

ENÍ

xxxxxx Rovnovážný diagram

Dokončení vypracování úkolu:

Druh a množství při eutektické teplotě •

Pomocný výpočet množství kg/mm:

x= •

m 850 kg kg = = 9,24 l 92 mm mm

Hmotnostní množství primárních krystalů:

k = b ⋅ x = 24 mm ⋅ 9,24 •

Hmotnostní množství taveniny:

t = f ⋅ x = 68 mm ⋅ 9,24 •

kg = 222 kg mm Celkem 850 kg vsázky

kg = 628 kg mm

Hmotnostní množství jednotlivých kovů A a B v eutektiku:

t 628 kg ⋅ c% = ⋅ 23 % = 144,4 kg 100 % 100 % t 628 kg mB = ⋅ l% = ⋅ 77 % = 483,6 kg 100 % 100 %

mA =

•

Celkem 628 kg taveniny

Procentuální množství jednotlivých kovů A a B v tavenině:

m A% = 23 % mB % = 77 %

Celkem 100 % vsázky

Druh a množství při teplotě 700 °C slitiny II. •

Pomocný výpočet množství kg/mm:

x= •

m 850 kg kg = = 42,5 h 20 mm mm

Hmotnostní množství primárních krystalů:

k = j ⋅ x = 4 mm ⋅ 42,5 •

Hmotnostní množství taveniny:

t = i ⋅ x = 16 mm ⋅ 42,5 •

kg = 170 kg mm Celkem 850 kg vsázky

kg = 680 kg mm

Hmotnostní množství jednotlivých kovů A a B v tavenině:

mA =

t 680 kg ⋅ h% = ⋅17 % = 115,6 kg 100 % 100 %

t 680 kg mB = ⋅ p% = ⋅ 83 % = 564,4 kg 100 % 100 % •

Procentuální množství jednotlivých kovů A a B v tavenině:

m A% = 17 % mB % = 83 % 120

Celkem 100 % vsázky

Celkem 680 kg taveniny