EJERCICIOS RESUELTOS DE APLICACION DE PROCESOS DE MANUFACTURA 1 PDF

Preview

Summary

EJERCICIOS RESUELTOS DE APLICACION DE PROCESOS DE MANUFACTURA 1
PRIMERA PRACTICA CALIFICADA AÑO ACADEMICO 2021B 1ERA PRACTICA CALIFICADA 2021BF EKF 2F 2HF...

Description

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

PROBLEMA. En un ensayo ortogonal se emplea una herramienta de ángulo de filo de 74º, y el ángulo de incidencia es de 6º, arrancando una viruta de 1.6mm de ancho cuyo espesor no deformado es de 0.6 mm. La distribución de los esfuerzos normales y esfuerzo cortante, sobre la superficie de ataque es la que se muestra en la figura con las dimensiones en mm, determinar el, valor de la fuerza de corte y la fuerza de empuje

s

Fn S AS

s

As

Asi S

s

AS

Fns

(0.3 1.6)

Fs As

FnS S

AS = 0.8*1.6/2 =0.64mm2.

0.64mm 2 300KN / mm 2

Fns

Fns

192 KN

0.88mm2

(0.5 1.11.6 / 2)

150 KN / mm2 0.88 mm2

Fs 132 KN

90º

10º

Hallando el ángulo de cizallamiento

sen

A c / As

sen

Las relaciones de las fuerzas de mecanizadas tenemos Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 1

8 julio 2013

0.6(1.6) 0.8(1.6)

48.59 º

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

Fn s Fs

Fcsen

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Ft cos

Fc cos

Ftsen

192

Fcsen 48. 59

Ft cos 48.59

132 192

Fc cos 48.59 Ft sen 48.59 Fcsen 48.59 / Fc cos 48.59 Ft

Fc cos 48.59 132 / Fcsen 48.59 Ft Igualando las fuerza de empuje Ft 192 F csen 48.59 / F c cos 48.59 F c cos 48.59 Realizando las operaciones y reemplazando: Fc = 231.31kN =>Ft = 27.996 kN.

132 / F csen 48.59

PROBLEMA En un examen de corte ortogonal se conoce o se obtiene los siguientes valores Ángulo de ataque 20º Espesor de la viruta deformada 0.13mm Espesor de la viruta 0.8mm Ancho de viruta 3.8mm Resistencia media de la cizalladura 241N/mm2 Coeficiente de fricción 0.77 Velocidad de flujo de viruta 8m/min Se pide determinar: 1. La fuerza resultante sobre la herramienta 2. La fuerza de empuje 3. La fuerza de cizalladura 4. La fuerza de fricción 5. La potencia de corte

en N en N en N en N en Kw

Solución La fuerza resultante sobre la herramienta es. Fr

Fc 2

Ft 2

Hallando la relación de corte. rc

eC eS

ac a0

0.18

Hallando el ángulo de cizalladura.

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 2

8 julio 2013

0.8

0.1625

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Fr

fuerza resultante

Fc Ft Fs Fn

Fuerza de corte Fuerza de empuje Fuerza de cizalladura Fuerza Normal

Ff

Fuerza de fricción

Hallando la resistencia media de cizalladura Fs As

ts

Ac As

sen ts

Fs As

Ac

a w ac

Ac

0.13 3.8

1.444mm2

3.0952 mm 2

As

241 3.0952

745.9 N

del dibujo del diagrama de la fuerzas tenemos.

Fs

cos

Fr

Fr Fs

745.9

cos

cos 26.78

835.55 N

La fuerza de empuje es

Ft

sen

Ft 835.55 sen17.56 252.5 N

Fr

La fuerza de fricción es.

sen

Ff

Ff

Fr

835.55 sen37.59 509.69 N

También tenemos la relación. rc

cos

Fc

Fr

Fr cos

V0

Fc

Vc

V 8 / 0.1652

V 49.23m / min

Fc 835.55N cos17.59

Fc 796.48 N

La potencia de corte Pc = Fc. Vc => Pc =796.48N. 49.23 => 0.3044 Kw PROBLEMA En un ensayo de corte octogonal la viruta obtenida pesa 37.5 grf/m se sabe que el peso especifico del material es de 7.8 grf/cm 3, y el espesor de la viruta noAutor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 3

8 julio 2013

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

deformada es 0,3mm y el ancho de la viruta es de 8 mm y el ángulo de ataque es de 20º . Se pide determinar: a. El espesor de la viruta. b. La relación entre la viruta y longitud obtenida en el corte. Datos. w 37.5gr / m Calculo del espesor de viruta deformada 7.8gr / cm3 ac aw

0.3mm 8mm

a0

w

37.5 aw

8 7.8

a0

0.6mm

La relación entre la longitud obtenida y la longitud de corte .

rc a c

20

a0

0.3 0.6

0.5

PROBLEMA En una operación de corte ortogonal, la fuerza de corte es de 5 000 N y la fuerza de empuje es de 3 000 N, el ángulo de cizalladura es de 20º el ángulo de incidencia es de 6º y el ángulo de ataque es de 10º. Hallar la fuerza de fricción. Datos

Fc

5,000N

Ft

3,000N 20

Solución. Del triangulo de fuerzas tenemos: F2

Ft 2

F

50002

F

5830 .95

cos

F2c

6 74 10

30002

Fc F 30 .96

5000 5830 .95

40 .96

Del triangulo de velocidades: Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 4

8 julio 2013

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

Ft F

sen Fr sen. Ft

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Ft

5830.95 * sen40 .96

3822.37N

PROBLEMA En el ensayo de corte octogonal se encontró que el ángulo de cizalladura es 20º cuando el ángulo de ataque es de 15º en estas condiciones se determino que el esfuerzo cortante actuante en el plano de cizalladura es de 70 MN/m 2 y el esfuerzo medio de corta actuante en el plano o sobre la cara de la herramienta es de 150 MN/m2. La velocidad de corte utilizado es de 30m/min, el ancho de la viruta es de 5 mm, el espesor de la viruta no deformada es de 0.02mm la longitud de contacto de viruta herramienta es 0.75mm. Se pide determinar: 1. La fuerza de corte, en N 2. El coeficiente aparente de fricción. 3. La potencia de corte, en Kw. Solución Fs Hallando el área de corte ............... 1 s Ac = ec. b. = (0.02)*(5) As Ac = 0.1mm2 Fns ............ 2 s As = 0.292mm2 As Reemplazando en la ecuación Fs = 70Mn/m2 . 0.2923mm2 Fn = 150MN/m2 . 0.2923mm2

=> Fs =20N => Fn = 48.845N

Por formula tenemos de las fuerzas de corte Fs Fn Ft Ft

Fc cos Fc cos Fc cos sen Fc cos sen

Ftsen .......... ....... 3 Ftsen .......... ...... 4 Fs .......... .......... . 5 Fs

.......... .......... 6

Igualando tenemos: Fc cos sen Fc

Fs

Fn sen cos sen

Fc cos sen Fs sen cos sen

Fs 43.845 .sen20 20sen15 sen 20 15

El coeficiente aparente de fricción Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 5

8 julio 2013

112 . 67N

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

112.67 cos 20 43 .845 Ff Ft Tg Fnf sen 20 Ff 112 .67 .sen15 181 .36 cos 15 204 .34N 204.34 4.66 43.845

181.36 N

La potencia de mecanizado Pc

Fc.Vc

112 .67N 30m / min

0.056Kw

PROBLEMA En una experiencia de corte ortogonal , se utiliza una herramienta cuyo ángulo de ataque es 15º y el filo 68º ,arrancando una capa de 2 mm de ancho por 0.3mm de espesor con una velocidad de corte de 20m/min , siendo el material de 7.8 grf/cm 3 de peso especifico . Se ha determinado experimentalmente que la fuerza de corte es de 600 N y la normal a ella es de 420N y que el peso promedio 2m de viruta es de 10.9gr Se pide: 1.- la fuerza normal que actúa sobre la superficie de ataque de la herramienta 2.- el coeficiente de fricción 3.- el ángulo del plano de cizallamiento 4.- el ángulo que actúa sobre el plano de cizallamiento 5.- la potencia especifica de corte en Kw/cm3 Datos: Vc

20m/min

Fc 600N Ft 420N L S 2m W

10.9gr. 7.8gr/cm 3

Fnf

Fc. cos

Ft.sen

600

Ff

Fc.sen

Ft.cos

600 sen15

También

cos 15

420 cos15

561 1.19 470 rc cos arc.Tg 1 rc sen

eS

Página 6

sen15

Fn

Ff

Ff Fn

pero eC rc eS

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

420

W ls b*

0.3 0.35

46.9 º

0.86

10.9 2 2 * 7.8 8 julio 2013

0.35mm

470 .8N

561N

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

Fs As

s

Fc. cos Ft.sen Ac / sen

125 .7N / mm ² Pm Fc 600 Zw Ac 2 0 .3

s

KC KC

600

PROCESOS DE MANUFACTURA I

cos 46.9 420 sen 46.9 2 0.3 / sen 46.9

1000N / mm 2

min/ cm 3

0.016Kw

PROBLEMA En una experiencia de corte ortogonal, con una cuchilla cuyo ángulo de ataque es 12º se esta arrancando una sección de material de 6mm 2 a una velocidad de corte de 20m/min obteniéndose en 4 min, 430grf de viruta y que deja 60grf/m. Si el esfuerzo cortante sobre el plano de cizallamiento es de 30N/mm2 se pide determinar la fuerza que actúa este plano. Datos ángulo de ataque 12º sección de viruta 6mm2 velocidad de d corte 20m/min Masa de viruta 4320gr. Masa por metro 60gr/m Esfuerzo de cizallamie nto

Espesor de la viruta Ancho de la viruta

30N/m

eS b

Masa de viruta por unidad de longitud Peso especifico Area de la viruta deformada

w

As

Solución. Calculo del espesor de la viruta w

b es

60gr / m

6mm2

10gfr / cm3

10min4320gr 1minm V

m

Zw

=> m=1080grf.

1080 10

Ac Vc

108cm 3

Zw

V t

108cm3 / min

Ac 20m / min

Relación de corte rc

ec es

5.4 6

0.9

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 7

8 julio 2013

Ac

5.4mm2

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

El ángulo de cizallamiento rc cos arc.Tg 1 arc.Tg 1 rc sen

1

PROCESOS DE MANUFACTURA I

0.9 cos 12 1 0.9sen12

47.28º

Ac 5.4 2 7. 35mm sen sen.47.28 Fs As Fs 30N / m2 * 7.35mm2 220 .5N

As

PROBLEMA Se esta realizando una experiencia de corte ortogonal, torneado con un tubo de 140mm y de 8mm de espesor, de dicho tuvo gira a 100rpm. Se utiliza un ángulo de ataque de15º y se le comunica a la herramienta un avance de 0.3mm/rev siendo las fuerzas de corte y empuje actuando sobre la cuchilla de 300kgf y 100kgf respectivamente .un metro de la viruta obtenida pesa 30gr. Se sabe que el peso especifico del material es dde7.8 grf/cm3 Se pide determinar. 1) El ángulo de cizallamiento 2) El coeficiente aparente de fricción entre la viruta y el material 3) El esfuerzo medio de corte que actúa sobre el plano de cizalladura 4) La energía especifica de corte (Kw-min/cm3) Datos Diámetro = 140mm Espesor = 8mm Ángulo de ataque =15º Avance = 0.3mm/rev n =100 rpm Fuerza de corte =300kgf Fuerza de empuje =100kgf Solución. Ángulo de cizalladura. rc cos tg .............I 1 rc sen Calculo del espesor de viruta deformada

a

W lo eS b w eS b

Espesor de viruta deformada 30gr 8mm 7.8gr / cm3

eS

rc

ac ao

1

rc

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 8

0.32 0.48

0 .48mm

0.66

8 julio 2013

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

tg

0.66 cos15 1 0.66sen15

tg

0.768

PROCESOS DE MANUFACTURA I

37.55º

El coeficiente aparente de fricción entre la viruta y el material s

sen Fc

Ff ...............II As Ff sen As

100 300

37.47º

fuerzas de corte

Ft fuerzas de empuje F fuerza resultante

Ft 2

F

Ac As Ac e S b Ff sen FR

Fc 2

100 2

300 2

316 .22kgf

sen

As S

8mm * 0.32mm

FR sen

2.56mm 2 sen 37.55 178.97kgf 4.2mm 2

Ff

2.56mm 2

Ff

316.22 sen 34.47º

Ff

178.97kgf

4.2mm2 42.61kgf 7mm2

El esfuerzo medio de corte que actúa sobre el plano de cizalladura s

Fs ...............III As Fs F

cos

F

cos

Fs

Fs

316.22

cos 37.55

19.47

172.13kgf

Fs 172.13kgf 40.98kgf / mm 2 As 4.2mm2 Energía especifica de corte s

Kc

Fc Ac

300 kgf 2. 56mm 2

117 . 1873 kgf / mm

2

PROBLEMA En una experiencia de corte ortogonal mecanizando un material de peso especifico 7.8g/cm3 se esta arrancando una capa de 0.25mm de espesor 2.5mm de ancho, siendo el ángulo de ataque de cuchilla de 0º y el ángulo de incidencia de 8º. Experimentalmente de a determinado que la fuerza de corte es 900N y la normal a ella es de 450N y que la viruta obtenida pesa 7.5 grf/m. Se pide determinar: 1.- El coeficiente aparente de fricción entre la viruta y el material además determinar el ángulo de cizalladura

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 9

8 julio 2013

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

2.- El esfuerzo medio de fricción en la cara de la herramienta en MN/m 2 sabiendo que la longitud de contacto entre la viruta y la herramienta es de 0.5mm 3.- La potencia especifica de corte (Kw-min/cm3) Datos Peso especifico =7.8grf/cm3 Ángulo de incidencia =8º Espesor = 0.25mm Fc = fuerza de corte =900N Ancho = 2.5mm Ft = fuerza tangencial = 450N Ángulo de ataque =0º W=7.5gr/m El coeficiente aparente de fricción entre la viruta y la herramienta tg

Ft Fc

450N 900N

0.5

Calculo de l espesor de viruta deformada W w

lo A o b eS b

7.5gr / m eS 2.5 7 .8gr / cm3 eS 0.3846

De la relación de corte tenemos ac 0.25 rc 1 rc 0.65 ao 0.3846

e c espesor de viruta no deformada eS espesor de viruta deformada

Determinar el ángulo del plano de cizallamiento tg

rc cos 1 rc sen

0

tg

0.65 cos 0 1 0.65 sen0

tg

0.85

33.02

El esfuerzo medio de fricción en la cara de la herramienta S

S

S

Ff As 450N 1.25mm2 360Mn / m 2

K K K

Pc Zw Fc Vc Ac Vc 900 N 0.625mm2 2 1.440 N / mm

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 10

ls a w

AS

0.5mm 2.5mm

ls aw

Hallando la potencia especifica de corte K

AS

longituddecontacto anchodeviruta

Pc

potencia de corte

Zw Ac

caudal de viruta aw . ac

Ac

0.25 . 2.5

8 julio 2013

0.625mm2

1.25mm 2

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

PROBLEMA En una experiencia de corte ortogonal mecanizando un material de peso especifico 7.8g/cm3 se utiliza un ángulo de ataque de la cuchilla de 10º y el ángulo de incidencia de 8º.siendo el espesor de viruta no deformado es de 0.26mm y el ancho de la viruta es 25mm, la masa de1.9 m de viruta obtenida es de 17.9gr asumo que la longitud de contacto de la viruta y la herramienta es de 1.5 mm y que la presión normal sobre la cara de ataque se distribuye en forma lineal desde el valor máximo de 800N/mm2 sobre el filo hasta el extremo de la longitud de contacto ,si el coeficiente aparente de fricción en estas condiciones es 0.6 se pide: 1.- La fuerza especifica 2.- El ángulo de cizallamiento Datos Presión de cizallamiento

peso especifico ángulo de ataque

7.8gf/cm3 10º

ángulo de incidencia

8º

“ ” 0.6 lo 1.5mm ac

0.26mm

aw

2.5mm

masa de 1.9m 17.9gr presión normal sobre la cara de la herramienta n n

Fn

Fn A` A ` Fn 800N / mm2 1.875mm2

area del triangulo b*lS 2. 5mm 1 .5mm A` A 2 2

Fn

1500N

A

1. 875mm

2

Coeficiente de fricción aparente u

tg

Ff Fn

Ff

0.6 1500 N

900 N donde

Fuerza especifica

Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 11

Ff Fn 8 julio 2013

fuerza de fricción fuerza normal

800N/mm

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

Fc Ac 0.6

K tg

30.96 º

Donde Fc ec

fuerza d ecorte area no deformada

Ac

b . ec

Ac

2.5mm . 0.25mm

0.65mm 2

Ff 900 Ff F sen. sen(30.96 ) F 30.96 10 20.96 º

sen.

Fc F 1633 .7 0. 65

cos Kc

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Fc

1749.47N

1749 .47N cos 20.96

Fc

1633 .7N

2513 .38N / mm 2

Ángulo de cizallamiento rc cos tg 1 rc sen

donde rc

ac ao

1

Hallando el espesor de viruta no deformado W lS

eS b

eS

17 .9gr. 1. 9 2. 5 7. 8

rc

0. 483mm

ec

0.26 0.538 0.483 0.538 cos10 tg 1 0.538 sen10

eS

tg

0 .5299

30.30

PROBLEMA En una operación de corte ortogonal el ángulo de ataque de la herramienta es de 25º y se encuentra que el ángulo de cizalladura es 34º suponiendo que la fuerza de fricción (F ) esta dada por F = 0,9*5 s. A0 , donde A , es la sección de la viruta y s es la resistencia media a la cizalladura . Se pide determinar el valor del coeficiente de fricción Solución datos : ángulo de ataque

25º

ángulo de cizalladura fuerza de fricción

determinar la relación de

-

Fs

F cos

Ff

F sen. .......... ...........2

........ 1

relación media a al cizalladura Autor Ings. Sánchez Valverde, Victoriano

Página 12

34º

0.9.5 .

8 julio 2013

s

. eS

corte

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

s

Fs

Fs·sen As

s

rc cos 1 rc sen

tg

s

F...