Aufgabensammlung Fertigungstechnik: Mit ausführlichen Lösungswegen und Formelsammlung

211 Pages·2008·2.596 MB·German

by  Ulrich Wojahn (auth.)

Ulrich Wojahn
Aufgabensammlung
Fertigungstechnik
Aus den Programmen
Fertigungstechnik und Konstruktion
Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 für Fortgeschrittene –
kurz und bündig
von S. Clement und K. Kittel/herausgegeben von S. Vajna
AutoCAD Zeichenkurs
von H.-G. Harnisch
Leichtbau-Konstruktion
von B. Klein
FEM
von B. Klein
UNIGRAPHICS NX5 – kurz und bündig
von G. Klette/herausgegeben von S. Vajna
Praxis der Zerspantechnik
von H. Tschätsch
Pro/ENGINEER-Praktikum
herausgegeben von P. Köhler
Konstruieren, Gestalten, Entwerfen
von U. Kurz, H. Hintzen und H. Laufenberg
Technisches Zeichnen
von S. Labisch und C. Weber
CATIA V5 – kurz und bündig
von R. Ledderbogen/herausgegeben von S. Vajna
Transport- und Lagerlogistik
von H. Martin
Lehrwerk Roloff/Matek Maschinenelemente
D. Muhs, H. Wittel, M. Becker, D. Jannasch und J. Voßiek
Solid Edge – kurz und bündig
von M. Schabacker/herausgegeben von S. Vajna
vieweg
Ulrich Wojahn
Aufgabensammlung
Fertigungstechnik
Mit ausführlichen Lösungswegen
und Formelsammlung
Unter Mitarbeit von
Thomas Zipsner
Viewegs Fachbücher der Technik
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der
Deutschen Nationalbibliographie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über
<http://dnb.d-nb.de> abrufbar.
1. Auflage 2008
Alle Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlag | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008
Lektorat: Thomas Zipsner / Imke Zander
Der Vieweg Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media.
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Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
Printed in Germany
ISBN 978-3-8348-0228-6
V
Vorwort
Dieses Übungsbuch orientiert sich an den Bedürfnissen nach Übungsmaterial für Studenten
und Schüler an Fachhochschulen, technischen Fachschulen, Fachoberschulen und Fachgymna-
sien. Das Buch zeigt praktische Anwendungsmöglichkeiten zu der bereits vermittelten Theorie
auf und bietet Problemlösungen für die gestellten fertigungstechnischen Aufgaben.
Der Aufbau ist nach Fertigungsverfahren geordnet und so ausgeführt, dass jede Aufgabe ein
Problemstellung für sich darstellt und unabhängig von anderen gelöst werden kann. In einer
Projektaufgabe wird ein komplexe Aufgabenstellung behandelt, bei dem verschiedene Ferti-
gungsverfahren zum Einsatz kommen. Der Lösungsgang zu jeder Aufgabe ist schrittweise für
jeden Übenden nachvollziehbar aufbereitet und strukturiert. Somit eignet sich dieses Buch
besonders für das Selbststudium.
Eine Zusammenstellung der verwendeten Formelzeichen und eine Auswahl der gebräuchlichs-
ten Formeln zur Lösung der gestellten Probleme sind jedem Kapitel vorangestellt. Im Anhang
befindet sich eine Auswahl von Diagrammen und Tabellen, die nicht nur das Bearbeiten der
gestellten Aufgaben erleichtert, sondern auch bei anderen fertigungstechnischen Problemen
Hilfestellung bietet.
Das vorliegende Buch möchte einerseits den Studierenden anschaulich und verständlich tech-
nische Berechnungsverfahren aufzeigen und andererseits Anregungen geben, Aufgabenstel-
lungen aus der Praxis weiter zu entwickeln und fachübergreifend einzusetzen.
Für Hinweise zur Gestaltung dieses Buches und für die präzise Ausführung, wie auch für die
ausgezeichnete Zusammenarbeit danke ich dem Verlag.
Für Anregungen, die zur Verbesserung und Vervollständigung des Buches beitragen, bin ich
stets offen. Bitte senden Sie diese an [email protected].
Vielen Dank für seine intensive Mitarbeit, besonders als Korrektor, sage ich dem Lektor Herrn
Thomas Zipsner vom Vieweg Verlag.
Mühltal, August 2007 Ulrich Wojahn
VI
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Urformverfahren ....................................................................................................... 1
1.1 Gießen ................................................................................................................ 1
1.1.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 1
1.1.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 2
1.1.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 2
1.1.4 Lösungen ................................................................................................ 4
1.2 Sintern ................................................................................................................ 9
1.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 9
1.2.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 9
1.2.3 Berechnungsbeispiel ............................................................................... 9
1.2.4 Lösung .................................................................................................... 9
2 Umformverfahren ...................................................................................................... 11
2.1 Walzen ................................................................................................................ 11
2.1.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 11
2.1.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 12
2.1.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 12
2.1.4 Lösungen ................................................................................................ 13
2.2 Stauchen ............................................................................................................. 16
2.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 16
2.2.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 17
2.2.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 17
2.2.4 Lösungen ................................................................................................ 19
2.3 Schmieden .......................................................................................................... 24
2.3.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 24
2.3.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 25
2.3.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 25
2.3.4 Lösungen ................................................................................................ 27
2.4 Strangpressen ..................................................................................................... 33
2.4.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 33
2.4.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 33
2.4.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 33
2.4.4 Lösungen ................................................................................................ 34
2.5 Fließpressen und Stauchen ................................................................................. 36
2.5.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 36
2.5.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 37
2.5.4 Lösungen ................................................................................................ 41
2.6 Prägen ................................................................................................................. 56
2.6.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 56
2.6.2 Auswahl verwendeter Formeln ............................................................... 56
2.6.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 56
2.6.4 Lösungen ................................................................................................ 57
Inhaltsverzeichnis VII
2.7 Durchziehen ....................................................................................................... 58
2.7.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 58
2.7.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 58
2.7.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 59
2.7.4 Lösungen ................................................................................................ 60
2.8 Abstreckziehen ................................................................................................... 64
2.8.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 64
2.8.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 64
2.8.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 65
2.8.4 Lösungen ................................................................................................ 65
2.9 Tiefziehen ........................................................................................................... 69
2.9.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 69
2.9.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 70
2.9.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 74
2.9.4 Lösungen ................................................................................................ 76
2.10 Biegen ................................................................................................................ 89
2.10.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 89
2.10.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 89
2.10.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 90
2.10.4 Lösungen ................................................................................................ 91
2.11 Stanzen ............................................................................................................... 94
2.11.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 94
2.11.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 95
2.11.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 96
2.11.4 Lösungen ................................................................................................ 99
3 Spanende Verfahren .................................................................................................. 105
3.1 Grundlegende Berechnungen beim Zerspanen .................................................. 105
3.1.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 105
3.1.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 107
3.1.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 109
3.1.4 Lösungen ................................................................................................ 111
3.2 Drehen – Hobeln – Bohren ................................................................................ 122
3.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 122
3.2.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 123
3.2.4 Lösungen ................................................................................................ 126
3.3 Sägen .................................................................................................................. 140
3.3.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 140
3.3.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 140
3.3.3 Berechnungsbeispiel ............................................................................... 141
3.3.4 Lösung .................................................................................................... 141
3.4 Fräsen ................................................................................................................. 144
3.4.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................... 144
3.4.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................. 145
3.4.3 Berechnungsbeispiele ............................................................................. 148
3.4.4 Lösungen ................................................................................................ 149
VIII Inhaltsverzeichnis
3.5 Räumen............................................................................................................... 157
3.5.1 Verwendete Formelzeichen..................................................................... 157
3.5.2 Auswahl verwendeter Formeln................................................................ 158
3.5.3 Berechnungsbeispiele.............................................................................. 159
3.5.4 Lösungen................................................................................................. 160
3.6 Schleifen.............................................................................................................. 165
3.6.1 Verwendete Formelzeichen..................................................................... 165
3.6.2 Auswahl verwendeter Formeln................................................................ 166
3.6.3 Berechnungsbeispiele.............................................................................. 168
3.6.4 Lösungen ................................................................................................ 169
3.7 Projektaufgabe..................................................................................................... 172
3.7.1 Lösung zur Projektaufgabe...................................................................... 173
4 Anhang ........................................................................................................................ 179
4.1 Technische Tabellen und Diagramme für spanlose Formgebung....................... 179
4.1.1 Gießen..................................................................................................... 179
4.1.2 Fließkurven von ausgewählten Werkstoffen........................................... 179
4.1.3 Schmieden............................................................................................... 184
4.1.4 Strangpressen........................................................................................... 189
4.1.5 Fließpressen und Stauchen...................................................................... 190
4.1.6 Prägen...................................................................................................... 193
4.1.7 Durchziehen............................................................................................. 193
4.1.8 Abstreckziehen........................................................................................ 193
4.1.9 Tiefziehen – Rohlingsermittlung............................................................. 194
4.1.10 Tiefziehen – Berechnungsgrundlagen..................................................... 195
4.1.11 Biegen...................................................................................................... 197
4.2 Technische Tabellen und Diagramme für spanende Formgebung...................... 198
4.2.1 Spezifische Schnittkräfte......................................................................... 198
4.2.2 Lastdrehzahlen für Werkzeugmaschinen (DIN 804)............................... 199
4.2.3 Richtwerte für das Drehen....................................................................... 200
4.2.4 Richtwerte für das Bohren....................................................................... 201
4.2.5 Richtwerte für das Räumen..................................................................... 202
4.2.6 Richtwerte für das Schleifen................................................................... 202
Literaturverzeichnis ........................................................................................................ 203
1
1 Urformverfahren
1.1 Gießen
1.1.1 Verwendete Formelzeichen
(cid:68)(cid:3) [°] Formschrägenwinkel
(cid:85) [kg/dm3] Werkstoffdichte
G
(cid:85) [kg/dm3] Dichte des Kerns
K
(cid:3)
A (cid:3) [mm2] Bodenfläche (projiziert)
B
A [dm2] Oberfläche des Teilkörpers
o
b [mm] Formschrägenbreite
Fs
F [N] Kernauftriebskraft
A
F [N] Bodendruckkraft
B
F [N] Druckkraft
D
F [N] Gesamtauftriebskraft
Ges
F [N] Kerngewicht (Gewichtskraft des Kerns)
K
g [m/s2] Fallbeschleunigung
H [mm] Oberkastenhöhe
h [mm] Druckhöhe, Eingusshöhe, Füllhöhe
B
h [mm] Modellhöhe
M
h [mm] Werkstückhöhe
W
l [mm] Gussstücklänge
G
l [mm] Länge des Kerns
K
l [mm] Modellänge
M
l [mm] Modellmaß
m
p [N/mm2] Bodendruck
B
s [%] Schwindmaß
V [dm3] Volumen des Teilkörpers
V [mm3] Volumen des Oberkastens
0
V [mm3] verdrängtes Metallvolumen
G
V [mm3] Kernvolumen
K
V [mm3] Volumen des Gussstücks
W
2 1 Urformverfahren
1.1.2 Auswahl verwendeter Formeln
Bodendruckkraft Kernauftriebskraft Kerngewicht
F =A ⋅h ⋅(cid:85) ⋅g F =V ⋅(cid:85) ⋅g F =V ⋅(cid:85) ⋅g
B B B G A G G K K K

Oberkastenauftriebskraft Gesamtauftriebskraft Bodendruck
F =V ⋅(cid:85) ⋅g F =F +F −F p=h ⋅g⋅(cid:85)
OK G G G A OK K B G

Kernvolumen Druckkraft Modellmaß
l ⋅100%
VK =A⋅l FD= pB⋅AB lm =1G00%−s

Formschrägenwinkel Erstarrungsmodul
V
b =tan(cid:68)⋅h m =
FS m E
A
o
1.1.3 Berechnungsbeispiele
1. Das skizzierte Gussstück aus G-CuZn30, Dichte 7,8 kg/dm3, wird mit einem liegenden
Kern gegossen. Die Dichte des Kernsandes beträgt 1,2 kg/dm3.
Berechnen Sie:
a) die Bodenkraft
b) die Kernauftriebskraft
c) das Kerngewicht
d) die Oberkastenauftriebskraft
e) die Gesamtauftriebskraft.
2. In einem Formkasten ist eine mit Flanschen versehene Buchse eingeformt (s. Skizze). Die
Buchse hat eine Länge von 540 mm, einen Innendurchmesser von 160 mm und eine Wand-
stärke von 50 mm.
Die Flansche haben einen Außendurchmes-
ser von 420 mm, die Flanschdicke beträgt
60 mm. Der Oberkasten ist 300 mm hoch.
Der Kern wiegt 240 N, Dichte des Guss-
eisens 7,2 kg/dm3.
Berechnen Sie die Gesamtauftriebskraft.