bài tập chế tạo 2 chương 27 phần b (quanlitative problems)

Đưa ra lý do kỹ thuật và kinh tế mà các quá trình được mô tả trong chương này có thể được ưa thích hơn những mô tả trong các chương trước Answer : The reasons for these considerations ar

BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT CHẾ TẠO 2 Nhóm 14:

Nội dung bài tập:

1) Phần riêng: Chương 27_Phần B (Quanlitative Problems)

2) Phần chung: Chương 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27_Phần C (Quantitative Problems)

Bài làm:

1) Phần riêng:

Question 27.12: Give technical and economic reasons that the processes described in this chapter

might be preferred over those described in the preceding chapters

(Đưa ra lý do kỹ thuật và kinh tế mà các quá trình được mô tả trong chương này có thể được ưa thích hơn những mô tả trong các chương trước)

Answer : The reasons for these considerations are outlined in the introduction to Section 27.1 on

p 759 Students are encouraged to give specific examples after studying each of the individual processes

Trả lời: Những lý do cho những nhận xét này được nêu trong phần giới thiệu mục 27.1 trên p

759 Học sinh được khuyến khích đưa ra ví dụ cụ thể sau khi nghiên cứu từng quy trình

Question 27.13: Why is the preshaping or premachining of parts sometimes desirable in the

processes described in this chapter?

Tại sao việc định hình trước hoặc gia công trước của một số bộ phận đôi khi lại tốt được mô tả trong chương này?

Answer : By the student Most of the processes described in this chapter are slow and costly, thus

they are economically feasible if the volume to be removed is low Consequently, preshaping of the parts is very important Note also the concept of net- or near-net shape manufacturing

described on p 25

Trả lời: Qua nghiên cứu hầu hết các quá trình được mô tả trong chương này là chậm và tốn kém,

do đó định hình trước và gia công trước có tính khả thi về mặt kinh tế nếu khối lượng phoi lấy ra

là thấp Do đó, việc định hình trước các bộ phận này là rất quan trọng Lưu ý các khái niệm mạng lưới sản xuất hình dạng được mô tả ở trên p 25

Question 27.14 : Explain why the mechanical properties of workpiece materials are not

significant in most of the processes described in this chapter

(Giải thích lý do tại sao các tính chất cơ học của vật liệu phôi là không đáng kể ở hầu hết các quá trình được mô tả trong chương này.)

Answer: Mechanical properties such as hardness, yield strength, ultimate strength, ductility,

and toughness are not important because the principles of these operations do not done involve mechanical means, unlike traditional machining processes For example, hardness (which is an important factor in conventional machining processes) is unimportant in chemical machin- ing because it does not adversely affect the ability of the chemical to react with the workpiece and remove material The students should give several other examples of properties and their

Trả lời: Tính chất cơ học như độ cứng, độ dẻo, sức mạnh cuối cùng, độ dẻo, độ dai và không quan

trọng bởi vì các nguyên tắc của các hoạt động này không được thực hiện liên quan đến phương tiện

cơ khí, không giống như các quá trình gia công truyền thống Ví dụ, độ cứng (trong đó là một yếu

tố quan trọng trong quá trình gia công thông thường) là không quan trọng trong hóa học ing

machin- vì nó không ảnh hưởng xấu đến khả năng của các hóa chất này phản ứng với phôi và loại

bỏ các vật liệu Các sinh viên nên cung cấp cho một số ví dụ khác về tài sản

Question 27.15 : Why has electrical-discharge machining become so widely used in

industry?

(Tại sao có công điện xả trở nên sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp?)

Answer: With increasing strength and toughness and various other properties of advanced

engineering materials, there was a need to develop processes that were not sensitive to these properties Because EDM basically involves electrical properties and is capable of removing material in a variety of configurations, it was one of the most important developments and continues to do so As in all other processes, it has its advantages as well as limitations,

regarding particularly the material-removal rate and possible surface damage which could signifi tly reduce fatigue life

Trả lời: Với sức mạnh ngày càng tăng và độ dẻo dai và tính chất khác nhau của vật liệu kỹ thuật

tiên tiến, có một nhu cầu để phát triển các quy trình đã được không nhạy cảm với các thuộc tính Bởi vì về cơ bản liên quan đến EDM tính chất điện và có khả năng loại bỏ các vật liệu trong một loạt các cấu hình, nó là một trong những phát triển quan trọng nhất và tiếp tục làm như vậy Như trong tất cả các quá trình khác, nó có lợi thế của nó cũng như những hạn chế, đặc biệt là liên quan đến tỷ lệ vật chất di chuyển và thiệt hại bề mặt có thể đó sẽ có nghĩa rằng giảm mỏi

Question 27.16 : Describe the types of parts that are suitable for wire EDM.

(Mô tả các loại của các bộ phận phù hợp cho dây EDM.)

Answer: The wire EDM process is most suitable for parts, with or without constant

thickness The machines (see p 773) most commonly have two-degree or three-degree freedom, with the latter capable of producing tapered walls and complex die contours The major competing process is blanking (see Section 16.2 on p 382), provided the workpiece is sufficiently thin

Trả lời : Quá trình EDM dây là thích hợp nhất cho các bộ phận, có hoặc không có độ dày không

đổi Các máy (xem tr 773) phổ biến nhất là có hai mức độ tự do hoặc ba mức độ, với khả năng sản xuất sau này của bức tường nhọn và các đường nét khuôn phức tạp Quá trình cạnh tranh chính là tẩy trống (xem Phần 16.2 trên p 382), cung cấp các phôi là đủ mỏng

Question 27.17 : Which of the advanced machining processes would cause thermal

damage? What is the consequence of such damage to workpieces?

(Mà các quá trình gia công tiên tiến sẽ gây ra thiệt hại nhiệt? Hậu quả thiệt hại đó để phôi là gì?)

Answer: The advanced machining processes which cause thermal damage are obviously those

that involve high levels of heat, that is, EDM, and laser-beam and electron-beam machining The thermal effect is to cause the material to develop a heat-affected zone, thus adversely

affecting hardness and ductility (see also heat-affected zone, p 884) For the effects of

temperature in machining and grinding, see pp 571-574 and pp 730-731

Trả lời : Các quá trình gia công tiên tiến mà gây thiệt hại nhiệt rõ ràng là những người có liên

quan đến mức độ cao của nhiệt, đó là, EDM, và tia laser và tia electron công Các hiệu ứng nhiệt

là để gây ra các nguyên liệu để phát triển một khu vực bị ảnh hưởng bởi nhiệt, do đó ảnh hưởng xấu đến độ cứng và độ dẻo (xem thêm vùng nhiệt bị ảnh hưởng, p 884) Đối với những tác động của nhiệt độ trong gia công và mài, thấy pp 571-574 và pp 730-731

Question 27.18 : Which of the processes described in this chapter require a vacuum?

Explain why

(Mà các quy trình được mô tả trong chương này đòi hỏi một chân không? Giải thích lý do tại sao.)

Answer: It will be noted from Table 27.1 on p 761 that the only process that requires a vacuum

is electron-beam machining This is because the electron-beam gun, shown in Fig 27.15 on p

777, requires a vacuum to operate

Trả lời : Nó sẽ được ghi nhận trong Bảng 27.1 trên p 761 là quá trình chỉ đòi hỏi một chân

không là công bằng tia điện tử Điều này là do khẩu súng chùm tia điện tử, thể hiện trong hình 27,15 trên p 777, đòi hỏi phải có một chân không hoạt động

Question 27.19 : Describe your thoughts regarding the laser-beam machining of nonmetallic

materials Give several possible applications, including their advantages compared with other processes

Answer:

Laser-beam machining is used widely for drilling, trepanning, and cutting metals, nonmetallic materials, ceramics, and composite materials The abrasive nature of composite materials and cleanliness of the operation have made laser – beam machining and attractive alternative to traditional machining methods Holes as small as 0,005 mm with depth – to – diameter ratios of 50:1 have been produced in various materials, althought a more practical minimum 0,025 mm Steel plates as thick as 32 mm ca be cut with laser – beams

Miêu tả hiểu biết của bạn về phương pháp gia công vật liệu phi kim bằng laser Cho vài khả năng ứng dụng của laser và so sánh nó với các phương pháp khác

Trả lời:

Máy gia công laser được sử dụng để phay, khoan, cắt vật liệu kim loại, phi kim, ceramic, vật liệu composit Phương pháp laser gia công chính xác và sạch sẽ nên đã dần thay thế được các phương pháp truyền thống Lỗ có đường kính nhỏ 0,005mm với tỉ lệ chiều sâu : đường kính là 50:1 vẫn

có thể gia công được bằng laser Thép tấm với độ dày 32mm vẫn có thể gia công được bằng laser

Question 27.20 : Are deburring operations still necessary for some parts made by advanced

machining processes? Explain and give several specific examples

Hoạt động đẽo bavia vẫn còn cần thiết đối với một số bộ phận được làm bởi các quá trình gia công tiên tiến? Giải thích và đưa ra một số ví dụ cụ thể

Answer:

By the student Deburring operations, described on Section 27.8 on p 750, may be necessary for many of the advanced machining processes described in this chapter This would be a good topic for the student to conduct research and write a paper A good reference is Deburring and Edge Finishing Handbook by L Gillespie

Trả lời

Hoạt động đẽo bavia được mô tả trong mục 27.8 trên trang 750, có thể là cần thiết cho nhiều quá trình gia công tiên tiến được mô tả trong chương này Đây sẽ là một chủ đề tốt để học sinh tiến hành nghiên cứu và viết một bài báo

Question 27.21 : List and explain factors that contribute to a poor surface finish in the processes

described in this chapter

Liệt kê và giải thích các yếu tố góp phần tạo nên một bề mặt kém trong quá trình gia công được

mô tả trong chương này

Answer: Many factors are involved in poor surface finish, depending on the particular process

used, each of which has its own set of parameters A brief outline of the major factors is as

follows:

(a) Chemical machining: preferential etching and intergranular attack (b) Electrochemical

machining and grinding: improper selection of electrolyte, process variables, and abrasives (c) Electrical-discharge machining: high rates of material removal and improper selection of

electrodes, dielectric fluids, and process variables (d) Laser-beam and electron-beam machining: improper selection of process variables, development of heat-affected zones, (e) Water-jet and abrasive water-jet machining: machining: improper selection of process variables

Trả lời

Nhiều yếu tố có liên quan đến bề mặt kém, tùy thuộc vào quá trình cụ thể được sử dụng, mỗi trong số đó đã thiết lập riêng của mình các thông số Một phác thảo ngắn gọn về các yếu tố chính như sau:

(a) Sự gia công hóa học : ưu tiên khắc axít và sự tác động của các hạt

(b) Sự gia công điện hóa và mài : Lựa chọn không thích hợp của của điện biến quá trình và mài mòn

(c) Sự gia công bằng phóng điện :giá loại bỏ vật liệu cao và lựa chọn không đúng cách của các điện cực, chất lỏng điện môi, và các biến quá trình

(d) Sự gia công bằng chùm tia laze và tia lửa điện : lựa chọn không phù hợp của các biến quá trình, phát triển các khu nhiệt bị ảnh hưởng,

(e) Sự gia công và mài bằng tia nước: gia công lựa chọn không phù hợp của các biến quá trình.

Question 27.2 2 : What is the purpose of the abrasives in electrochemical grinding?

Mục đích của mài mòn trong mài điện hóa là gì?

Answer

The purpose of the abrasives in electrochemical grinding are described on pp 769-769; namely, they act as insulators and, in the finishing stages, produce a surface with good surface finish and dimensional accuracy

Trả lời

Mục đích của sự mài mòn trong mài điện hóa được mô tả trên trang 769-769 cụ thể là, chúng hoạt động như chất cách điện, và trong giai đoạn hoàn thiện, tạo ra một bề mặt với bề mặt tốt và kích thước chính xác

Question 27.23 : Which of the processes described in this chapter are suitable for producing

very small and deep holes? Explain

Đâu là quá trình được miêu tả trong chương này thích hợp cho quá trình gia công lỗ nhỏ và sâu? Giải thích

Answer: The answer depends on what is meant by the relative terms “small” and “deep.”

Tungstenwire electrodes as small as 0.1 mm in diameter have been used in EDM, producing depth-hole diameter ratios of up to 400:1 (see p 771 and Fig 27.10d on p 770) Laser beams can also be used, and are capable of producing holes at ratios as high as 50:1 (see p 775)

Câu trả lời phụ thuộc vào ý nghĩa của việc ta lấy quan hệ giữa 2 đai lượng là độ sâu và độ nhỏ Dây hàn điện cực bằng Vôn Fram có đường kính nhỏ khoảng 0.1mm có thể được sử dụng trong EDM, làm được những lỗ nhỏ với tỉ lệ độ sâu và đường kính lỗ là 400:1 Khoan bằng tia laser cũng có thể được sử dụng, có khả năng sản xuất ra các lỗ với tỉ lệ độ sâu và đường kính lỗ là 50:1

Question 27.24 : Is kerf width important in wire EDM? Explain

Độ rộng cắt có quan trọng trong cắt dây EDM không? Giải thích

Answer: The kerf developed in wire EDM is important primarily because it affects dimensional

tolerances, as can be seen in Fig 27.12 on p 772

Độ rộng cắt là một thông số cơ bản vì nó ảnh hưởng tới dung sai kích thước, có thể tham khảo trên hình 27.12 trang 772

Question 27.25: Comment on your observations regarding Fig 27.4

Hãy bình luận những ý kiến của bạn về hình 27.4

Answer :

(a) the surface roughness is presented on a log scale, so that each of the processes shown has a very wide range of possible surface roughness and tolerance that can be achieved

(b) it is very difficult to obtain surface roughnesses lower than 4 µin, but it is possible

(c) The processes have not been sorted according to best obtainable roughness or tolerance, but instead are organized by type of process

a) Độ nhám bề mặt chi tiết được trình bày dựa trên những thông số thưc tế, để mà mỗi quá trình gia công có thể cho thấy một khoảng rộng độ nhám bề mặt và dung sai

b) Rất khó khăn để đạt được độ nhám bề mặt thấp hơn 4 µin, nhưng vẫn có thể

c) Quá trình gia công không thể được chọn lựa dựa vào độ nhám và dung sai tốt nhất có thể đạt, nhưng thay vào đó chúng có thể được tiến hành theo từng giai đoạn

Question 27.27: Why may different advanced machining processes affect the fatigue strength of

materials to different degrees?

Tại sao nhiều quá trình gia công cao cấp ảnh hưởng tới độ bền mỏi của vật liệu với nhiều cấp độ khác nhau?

Answer:

Fatigue is a complex phenomenon which accounts for the vast majority of component failures, including dies and tooling (see Section 2.7 on p 74) Fatigue failures are known to initiate and propagate as cracks through the part As described throughout the chapter, various chemical, electrical, and thermal mechanisms are involved in each process (with some mechanical

interactions as in electrical-discharge grinding and abrasive water-jet machining).Thus, as

expected, each process will produce a surface with its own texture and characteristics, and hence the fatigue life of a component will depend on the particular process employed

Mỏi là một hiện tượng phức tạp mà chiếm tới phần lớn dạng hư hỏng của chi tiết, bao gồm cả dao

và đồ gá Phá hủy do mỏi được bắt đầu và lan ra vì những vết nứt nhỏ trong chi tiết Như đã trình bày ở chương này, những yếu tố ảnh hưởng tới độ mỏi của chi tiết là hóa học, điện, mỏi nhiệt ( với một số va chạm cơ học ) Do đó, như chúng ta dự đoán, mỗi quá trình có một cấu trúc và đặc tính của nó, vì thế độ bền mỏi của chi tiết phụ thuộc nhiều vào từng quá trình gia công riêng biệt

2) Phần chung:

Chương 21:

21.40 Tính n=50 và C=90 trong phương trình Taylor tính hao mòn công cụ.

Phần trăm tăng tuổi thọ cho công cụ khi giảm tốc độ cắt đi 50% và 75%?

Phương trình Taylor.( phương trình (21.20a) p 575) có thể viết lại như sau:

C = V.Tn

Như vậy với n = 0.5 và C = 90 ta có 90 = V

(a) Xác định phần trăm gia tăng tuổi thọ cho công cụ cắt khi giảm 50% tốc độ cắt.

Ta có

V2 = 0.5V1

0.5 = V1

Sắp xếp lại phương trình này, chúng ta thấy 𝑇2/𝑇1 = 4.0 vậy tuổi thọ tăng 300%.

(b) Xác định phần trăm gia tăng tuổi thọ cho công cụ cắt khi giảm 75% tốc độ cắt.

Ta có

V2 = 0.25V1 và giải tương tự tao có 𝑇2/𝑇1 = 16, vậy tuổi thọ tăng 1500%.

21.41 Giả sử rằng, cắt trực giao, góc cào là 250 và hệ số ma sát là 0,2 Sử dụng

phương trình (21.3) Xác định tỷ lệ gia tăng phần trăm độ dày của phoi khi hệ số ma sát được tăng gấp đôi.

Chúng tôi bắt đầu với phương trình (21.1b) trên p 560 trong đó cho thấy mối

quan hệ giữa độ dày phoi Giả sử rằng độ sâu cắt (𝑡c và góc cào (α) là hằng số,) là hằng số,

chúng ta có thể so sánh hai trường hợp bằng cách viết lại phương trình này là:

Bây giờ, sử dụng phương (21.3) p 561 chúng ta có thể xác định hai góc cắt

Đối với trường hợp 1, ta có từ biểu thức (21.4) μ = 0,2 = tan β nên suy ra β = 11,30 và do

đó

và cho trường hợp 2, với μ = 0.4, chúng ta có β = 21,80 và do đó = 46,60

Thay thế các giá trị trong phương trình trên cho tỷ lệ độ dày chip, chúng ta có được

Do đó, độ dày con phoi đã tăng lên 13%.

21.42 Lấy sơ đồ hình (21.11) để tính giá trị hệ số ma sát.

Từ sơ đồ lực thể hiện trong hình (21.11) p 569, thể hiện như sau:

F = (Ft + Fc tan α) là hằng số,) cos α) là hằng số,

Và:

N = (Fc − Ft tan α) là hằng số,) cos α) là hằng số,

Vì vậy, theo định nghĩa,

21.43 Xác định có bao nhiêu lượng ăn dao nên giảm để nhiệt

độ trung bình không thay đổi khi tốc độ cắt được tăng gấp đôi.

Chúng ta bắt đầu với phương trình (21.19b) trên p 572, đối với trường hợp

này, có thể được viết lại như sau:

Sắp xếp lại và đơn giản hóa phương trình này, chúng ta có được:

Đối với các công cụ carbide, giá trị gần đúng được đưa ra p 572 là a = 0,2 và b = 0,125 Thay thế vào phương trình trên, ta được:

Nên giảm lượng ăn dao bằng (1 - 0,33) = 0,67 hoặc 67%.

21.44 Sử dụng các quan hệ lượng giác, rút ra biểu thức tỉ lệ giữa năng lượng cắt và năng lượng ma sát trong quá trình cắt trực giao, chỉ liên hệ giữa 𝜶 𝜷

Năng lượng cắt = Fs.Vs

Năng lượng do ma sát = F.Vc

Ta lập được tỉ số:

Sử dụng các quan hệ giữa các đại lượng trong công thức 21.6a, 21.8a, hình 21.11b

ta được :

⇔

F= R ; FS=R.

Các góc và coi như gần bằng nhau, rút gọn ta được:

21.45 Gia công cắt trực giao được thực hiện theo các điều kiện dưới đây: : t0= 0.1 mm, tc= 0.2 mm, bề rộng cắt = 5 mm, V = 2 m/s, góc trước = 100, Fc= 500

N, và Ft= 200 N Tính phần trăm năng lượng bị mất trong mặt phẳng cắt.

Phần trăm năng lượng bị thất thoát:

Mà R=

F = 539.

Phần trăm =

21.46 Giải thích cách bạn ước tính giá trị C và n cho bốn loại vật liệu làm dao cắt ở hình 21.17

Từ công thức 21.20a trang 575 ta chú ý rằng giá trị C ứng với tốc độ cắt khi tuổi thọ dao là 1 phút Từ hình 21.16 trang 576 và bằng phép ngoại suy đường cong tuổi thọ dao tới một phút, chúng ta tính được các giá trị C gần đúng ( từ ceramic tới HSS) tương ứng 11000, 3000, 400 và 200 Tương tự, các giá trị n được nghịch đảo từ các đường và có kết quả tương ứng 0.73(360), 0.47(250), 0.14(80), và 0.11(60) Chú ý các giá trị n phải so sánh với các giá trị cho ở bảng 21.3 trang 575.

21.47 Rút gọn công thức 21.1

Đặt độ dài mặt phẳng cắt là l Hình 21.3a có độ sâu cắt t0, ta có:

t0 = l.