Examen Sustitutorio 19-03-2008 Procesos i

7/28/2019 Examen Sustitutorio 19-03-2008 Procesos i

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA-ENERGA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

PROCESOS DEMANUFACTURA I

EXAMEN SUSTITUTORIO2007-B

SOLUCIONARIO

ING. VICTORIANO SNCHEZ V.

CALLAO

PER

19-03-2008

Autor: Ing. Snchez Valverde, Victoriano. Pgina 1 8 julio 2013


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EXAMEN SUSTITUTORIO Mircoles, 19 de marzo del2008.

2007-B

Nota: anotar nombre del curso, cdigo, apellidos y nombres en el cuadernillo; paracada problema una pgina y en el orden propuesto, el desarrollo de cada problemaes literal y sin abreviaciones de ningn tipo, de no realizarse como lo sugerido NOse calificara, y el documento se deber realizar solo con lapicero negro o azul,prohibido el uso del lpiz o lapicero rojo.

PROBLEMA N 1 (5 puntos)Del anlisis y examen realizado a un corte ortogonal, de un materialmaquinado en una fresadora CNC, se toma en consideracin; el ngulo deposicin de la herramienta a un de 40, el ngulo de ataque es 20, y elespesor de viruta deformado es 0.8mm, la maquina se grada con un

avance de la mesa longitudinal en 0.25mm/rev, la velocidad de flujo deviruta se toma en 8m/min, cuyo ancho de la fresa o herramienta es 3.8mmy de las consideraciones del material se toma: el esfuerzo de cizalladuramedia es 30Kgf/mm2 y el coeficiente de friccin media es 0.81.De las consideraciones propuestas, se pide determinar:

1. La fuerza resultante.2. La fuerza de empuje.3. La fuerza de cizalladura.4. La fuerza de friccin.5. La potencia media de corte.

SOLUCIN:1.- Fuerza resultante o equivalente:

Hallando la relacin de corte.a) Espesor de corte.eC = a. sen k = 0.25*sen 40 = 0.16b) Razn de corte.

2.08.0

16.0===

S

c

ce

er

Hallando el ngulo de cizalladura.

( )

=

=

=

=

411

2020201

2020

1

1

.

,sen*.

cos*.

senr

cosrarcTg

c

c

a) ngulo de friccin media: 3981.0. 1 == TgarcLa fuerza total es:

( ) ( )

( ) ( )Kgf

FsF

F

Fs

34.10420394.11cos

90

cos

20394.11coscos

=+

=+

=

=+=+

2.- La fuerza de empuje es

( )

KgfsenF

F

Fsen

L

L

34)2039(34.104==

=

3.- La fuerza de cizalladura:



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As

Fss =

26.016.08.3

).

mmAc

ebAc

cortedeAreaa

c

==

=

234.11

6.0

).

mmsen

As

As

Acsen

deformadavirutaladeSeccinb

==

=

KgfF

As

Fs

ntocizallamiedeFuerza

S

s

903*30 ==

=

4.- La fuerza de friccin es.

( )

KgfsenFf

FFfsen

66.653934.104 ==

=

5.- La potencia de corte media.Pc = Fc * Vc

Tambin tenemos la relacin de corte.

min

0

402.0

8m

C

c

c

V

V

Vr

==

=

La fuerza de corte:( )

( )Kgf6.98)2039(cos*34.104Fc

cosFFc

F

Fccos

==

=

=

KwVcFc

Pc 64.060*102

40*6.98

60*102

*===

PROBLEMA N 2 (5 puntos)En una fresadora se va ejecutar un canal de seccin triangular de 20mm deancho, en el vrtice tiene un ngulo de 60, para tal fin se propone emplear

una fresa roseta de 120mm de dimetro y de 21 dientes, recomendndoseno exceder la velocidad de corte en 20m/min, ni el avance por diente en0.08mm/diente y la potencia especifica de corte media del material amaquinar puede considerarse sensiblemente constante e igual a 0.2Kw-min/cm3, asumiendo la eficiencia en el sistema del %70 : la maquinarequerida posee un motor principal de Kw3 de potencia, y esta dotado deuna gama de velocidades de rotacin del husillo principal: n = 30, 41, 50,65, 85, 110, 142, 185, 315, 450 rpm, y la velocidad de avance de la mesalongitudinal es VA = 9, 15, 25, 39, 50, 62, 75, 90, 105, 130, 150mm/min. Sepide determinar:



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1. El caudal de remocin de viruta.2. La potencia media de corte en cada pasada.3. La longitud de la trayectoria trocoidal tangencial de la fresa.4. La fuerza media tangencial de la fresa.5. La potencia media angular requerida.

SOLUCIN:b = 20mm Pm = Kw3 Vc 20m/min= %70 D = 120mm aZ = 0.08mm/ZKc = 0.2 Kw-min/cm3. Z = 21

1.- El caudal de remocin de la viruta.a) Numero de pasadas de igual profundidad.

66.8232.17

:1

32.1730

10

1030

1 ==

==

=

p

pasadasEn

Tgp

pTg

89.23*2

32.17

:3

33.42*2

32.17

:2

3

2

==

==

p

pasadasEn

p

pasadasEn

b) velocidad rotacional.

rpmn

mosSelecciona

rpmD

Vc

n

50

:53100*

20*1000

*

*1000

=

===

b) Verificacin de la velocidad de corte.

min/85.181000

50*120*

1000

**m

nDVc ===

c) Avance longitudinal de la mesa.a = aZ*Z = 0.08*21=1.68mm/*revc) velocidad de avance automtico.VA = a*n = 1.68*50 = 84mm/minSeleccionamos:

VA = 75mm/min.Caudal de viruta:

min/5.61000

20*75*33.4** 32 cmbVpZ AW ===

2.- La potencia media de corte en cada pasada.Verificando la potencia efectiva:Pe = Pm*=3*07 =2.1KwPc = Kc*Zw = 0.2*6.5 = 1.3KwConclusin:Numero de pasadas n = 2.Profundidad en cada pasada p2= 4.33mm.

Potencia de corte Pc = 1.3KwPe>Pc = 2.1 >1.3Kw



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3.- Longitud del corte trocoidal tangencial.a) ngulo de presin.

radianes

Cosarc

B

B

382.03.57/9.21

9.2160

33.460. 1

==

=

=

b) longitud del cortador.mm

ar 267.0

*2

68.1

*2===

9.21267.0382.060 SenSenrRL BBBA ==

mmLBA

82.22=

4.- La fuerza tangencial.a) Presin especifica del material.Kc = 0.2*102*60 = 1224Kgf/mmb) espesor medio

mmem 015.0120

33.4*08.0 ==

c) seccin media de corte.

Ac = em*b = 23.020*120

33.4*08.0 mm=

T = Kc*Ac = 1224*0.3 = 367Kgf.5.- La potencia media angular.

a) Momento torsor angular.W = R*B*b*em*Kc = 60*0.382*20*0.015*1224 = 8616.22 Kgf mm.

KwnZW

Pc 48.11000*60*102

50*21*22.8616

1000*60*102

**===

PROBLEMA N 3 (5 puntos)Se disea para una limadora de codo, para rebajar por acepillado un espesor de2.25mm emplendose pasadas de igual profundidad y el tiempo medio demecanizado total es de 43min, la presin especfica de corte al material a limar es0.085Kw-min/cm3 y por razones de deflexin; la maquina a emplearse ha sidoregulada la longitud de carrera del carnero en 200mm y el ancho es de 310mm, conun avance de mesa transversal en 0.2mm/rev, siendo la velocidad media de cortede 12m/min y al velocidad mxima de corte es 20m/min se sabe que la longitud dela biela es de 480mm, y para un segundo proceso se amplia la longitud de carreradel carnero en 300mm mantenindose constante la velocidad de rotacin del platomanivela propuesto. Se pide determinar:

1.- La velocidad media de retorno.2.- La velocidad de rotacin de la corona dentada.

3.- La velocidad de corte mxima en la ampliacin de la carrera.4.- La potencia de corte media.5.- La fuerza de corte media.

SOLUCIONARIO.Datos:

Tiempo de mecanizado Tm = 43min.Longitud de carrera L = 200mmProfundidad de pasada p = 2.25mmVelocidad media de corte CV =12m/min

Velocidad mxima media de retorno MaxV =20m/min

Presin especifica del material 3min085.0cm

KwKc =



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Longitud de carrera en L =300m Longitud de la biela R = 300mmAvance de la transversal en a = 0.2mm/rev

1. La velocidad media de retorno.Tiempo de mecanizado medio

min/18011.0

2.0

2.0

12

2.0.

2.0

31043

mV

V

VL

VcL

aBT

R

R

Rmed

==

+=

=

+=

2. la velocidad de rotacin de la corona dentada.a) tiempo del ciclo de corte.

min01667.0

12*10

200

*1033

1===

C

C

V

LT

b) tiempo de retorno.

min0112.018*10

200

*10 331

===

RR

V

LT

rpmTT

nRC

360112.001667.0

11=

+=

+=

3. la velocidad de mxima de corte ampliada.a) relacin de longitudes:

rr

L

rRb

b

rRL

.8.4200

*480*2..2

..2

11

11

===

=

rr

L

rRb

b

rRL

.2.3300

*480*2..2

..2

22

22

===

=

b) velocidad mxima.

2.4

8.5

.2.3

.8.4

2

1

1

2 =+

+=

+

+=

rr

rr

rb

rb

V

V

Max

Max

min/6.272.4

20*8.5

2.48.5

.2.3

.8.4

2

2

1

1

2

mV

rrrr

rbrb

VV

Max

Max

Max

==

=++=++=

4. La potencia media de corte requerida.Pc = Kc * Zw

a) caudal de remocin de la viruta.Zw = p. a. CV =2.25*0.2*12= 5.4cm3/minPc = 0.08*5.4 = 0.46Kw

5. La fuerza de corte media.

KgfV

P

FC

C

C 23512

60*102*46.0===



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PROBLEMA N 4(5 puntos)Un torno mecnico tiene un motor elctrico de 1Hp, cuyo rendimientomecnico es 90% y la caja Norton tiene una gama de velocidades a la salidadel husillo principal en:

n = 24, 30, 38, 48, 58, 72, 90, 99, 120, 188, 234, 290 y 365 rpm.En la operacin de debastado se cilindra el material cuya longitud es de400mm, y el dimetro deber reducirse de 200 a 212mm, de lasconsideraciones propuestas, la mesa se selecciona en un avance de0.25mm/rev, donde la velocidad de corte mximo es de 25m/min y la vidade la herramienta es 60min siendo de acero rpido, y la presin especficade corte del material es 0,07 Kw-min/cm3. Se pide determinar:

1. El nmero de pasadas de igual profundidad.2. La fuerza de corte en la primera pasada.3. La potencia de corte requerida una pasada.4. El tiempo de vida de la herramienta.5. El tiempo de maquinado.

Solucin:Datos

Pm = 1HP = 0.75 Kw V > 25m/min K C = 0.07 Kw 3min

cm

L = 400mm T = 60min = 90%d = 200m n = 0.15D = 212mm Kc = 428.4Kgf/mma = 0.25mm/rev

1.- El nmero de pasadas de igual profundidada) Dimetro medio

mmxd.Ddm 216212220 ===

b) Velocidad Rotacional

rpm.*

*n 836

216

251000=

=

Seleccionamos:n = 30rpm

c) La velocidad de Corte media

min/m.

**n*d*

VC3620

1000

30216

1000 =

=

=d) rea no Deformada

mm.p

mm..*a*pA

p

mmdD

p

C

33316

8

502502

24

8

42

8

2

212220

2

3

2

2

1

==

===

==

==

=

=

Numero de pasadas iguales es 3.



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2.- La fuerza de Corte

Kgf.**

.

.

V

PF

C

CC 7814260102

3620

4750===

e) Remocin de Viruta.rea no deformada requerida.

23320250331 mm..*.a*pAC ===

Caudal de remocin.ZW = Ac*Vc = 0.332 * 20.36 = 6.76cm3/min3.- La potencia de CortePC = KC . ZW = 0.07 * 6.76 = 0.473KWLa potencia EfectivaPe = Pn . = 0.75 x 0.9 = 0.675Verificar:

Pe > PC = 0.675 > 0.473KwNumero de Pasadas = 3Profundidad de Corte

mm.P 3316

83

==

PC = 0.07 x 6.7867 = 0.473 KW4.- Tiempo de Duracin de vida de la herramienta.V1 = 25m/min V2 = 20.36m/min

T1 = 60

min.

*T

..

2363620

6025 1501

150

2=

=

5.- El tiempo de maquinado.

min**.

Nn*a

LTm 1603

30250

400===



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EXAMEN SUSTITUTORIO Mircoles, 19 de marzo del2008.

2007-B

Nota: anotar nombre del curso, cdigo, apellidos y nombres en el cuadernillo; para

cada problema una pgina y en el orden propuesto, el desarrollo de cada problemaes literal y sin abreviaciones de ningn tipo, de no realizarse como lo sugerido NOse calificara, y el documento se deber realizar solo con lapicero negro o azul,prohibido el uso del lpiz o lapicero rojo.

PROBLEMA N 1 (5 puntos)Del anlisis y examen realizado a un corte ortogonal, de un materialmaquinado en una fresadora CNC, se toma en consideracin; el ngulo deposicin de la herramienta a un de 40, el ngulo de ataque es 20, y elespesor de viruta deformado es 0.8mm, la maquina se grada con unavance de la mesa longitudinal en 0.25mm/rev, la velocidad de flujo deviruta se toma en 8m/min, cuyo ancho de la fresa o herramienta es 3.8mmy de las consideraciones del material se toma: el esfuerzo de cizalladuramedia es 30Kgf/mm2 y el coeficiente de friccin media es 0.81.De las consideraciones propuestas, se pide determinar:

1. La fuerza resultante.2. La fuerza de empuje.3. La fuerza de cizalladura.4. La fuerza de friccin.5. La potencia media de corte.

PROBLEMA N 2 (5 puntos)En una fresadora se va ejecutar un canal de seccin triangular de 20mm deancho, en el vrtice tiene un ngulo de 60, para tal fin se propone emplear

una fresa roseta de 120mm de dimetro y de 21 dientes, recomendndoseno exceder la velocidad de corte en 20m/min, ni el avance por diente en0.08mm/diente y la potencia especifica de corte media del material amaquinar puede considerarse sensiblemente constante e igual a 0.2Kw-min/cm3, asumiendo la eficiencia en el sistema del %70 : la maquinarequerida posee un motor principal de Kw3 de potencia, y esta dotado deuna gama de velocidades de rotacin del husillo principal: n = 30, 41, 50,65, 85, 110, 142, 185, 315, 450 rpm, y la velocidad de avance de la mesalongitudinal es VA = 9, 15, 25, 39, 50, 62, 75, 90, 105, 130, 150mm/min. Sepide determinar:

1. El caudal de remocin de viruta.2. La potencia media de corte en cada pasada.3. La longitud de la trayectoria trocoidal tangencial de la fresa.4. La fuerza media tangencial de la fresa.5. La potencia media angular requerida.



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PROBLEMA N 3 (5 puntos)Se disea para una limadora de codo, para rebajar por acepillado unespesor de 2.25mm emplendose pasadas de igual profundidad y el tiempomedio de mecanizado total es de 43min, la presin especfica de corte almaterial a limar es 0.085Kw-min/cm3 y por razones de deflexin; lamaquina a emplearse ha sido regulada la longitud de carrera del carnero en200mm y el ancho es de 310mm, con un avance de mesa transversal en0.2mm/rev, siendo la velocidad media de corte de 12m/min y al velocidadmxima de corte es 20m/min se sabe que la longitud de la biela es de480mm.

Y, para un segundo proceso se amplia la longitud de carrera del carnero en300mm mantenindose constante la velocidad de rotacin del platomanivela propuesto. Se pide determinar:

1.- La velocidad media de retorno.2.- La velocidad de rotacin de la corona dentada.

3.- La velocidad de corte mxima en la ampliacin de la carrera.4.- La potencia de corte media.5.- La fuerza de corte media.

PROBLEMA N 4(5 puntos)Un torno mecnico tiene un motor elctrico de 1Hp, cuyo rendimientomecnico es 90% y la caja Norton tiene una gama de velocidades a la salidadel husillo principal en:

n = 24, 30, 38, 48, 58, 72, 90, 99, 120, 188, 234, 290 y 365 rpm.En la operacin de debastado se cilindra el material cuya longitud es de400mm, y el dimetro deber reducirse de 200 a 212mm, de las

consideraciones propuestas, la mesa se selecciona en un avance de0.25mm/rev, donde la velocidad de corte mximo es de 25m/min y la vidade la herramienta es 60min siendo de acero rpido, y la presin especficade corte del material es 0,07 Kw-min/cm3. Se pide determinar:

1. El nmero de pasadas de igual profundidad.2. La fuerza de corte en la primera pasada.3. La potencia de corte requerida una pasada.4. El tiempo de vida de la herramienta.5. El tiempo de maquinado.


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