Aufgabensammlung Fertigungstechnik: Mit ausführlichen Lösungswegen und Formelsammlung

214 Pages·2014·5.129 MB·German

by  Ulrich Wojahn (auth.)

Ulrich Wojahn
Aufgabensammlung
Fertigungstechnik
Mit ausführlichen Lösungswegen
und Formelsammlung
2. Auflage
Aufgabensammlung Fertigungstechnik
Ulrich Wojahn
Aufgabensammlung
Fertigungstechnik
Mit ausführlichen Lösungswegen und
Formelsammlung
2., überarbeitete und erweiterte Auflage
Unter Mitarbeit von Thomas Zipsner
UlrichWojahn
Mühltal,Deutschland
ISBN978-3-658-04800-6 ISBN978-3-658-04801-3(eBook)
DOI10.1007/978-3-658-04801-3
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Vorwort
Der Aufbau ist nach Fertigungsverfahren geordnet und so ausgeführt, dass jede Aufgabe eine
Fragestellung für sich darstellt und somit unabhängig von anderen gelöst werden kann. Der
Lösungsgang zu jeder Aufgabe ist schrittweise für jeden Übenden nachvollziehbar aufbereitet
und strukturiert. Somit eignet sich dieses Buch besonders gut für das Selbststudium.
In einer Projektaufgabe wird eine komplexe Aufgabenstellung behandelt, bei der verschiedene
Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen.
Eine Zusammenstellung der verwendeten Formelzeichnungen und eine Auswahl der
gebräuchlichsten Formeln zur Lösung sind in jedem Kapitel vorangestellt. Gleichzeitig sind die
Dimensionen angezeigt, die bei der Nutzung der jeweiligen Formel eingesetzt werden sollten,
um das Ergebnis des vorgeschlagenen Lösungswegs vergleichen zu können. Im Anhang
befindet sich eine Auswahl von Diagrammen und Tabellen, die nicht nur das Bearbeiten der
gestellten Aufgaben erleichtert, sondern auch bei anderen fertigungstechnischen Fragen
Hilfestellung bietet.
In der aktuellen Auflage wurden bei der Projektaufgabe die jeweiligen Einheiten bei der
Berechnung zum besseren Verständnis ergänzt. Zum schnelleren Auffinden wurde ein
Sachwortverzeichnis erstellt sowie die Größe einiger Bilder optimiert und die Listen der
verwendeten Formelzeichen vervollständigt.
Für Hinweise zur Gestaltung des Buches und für die präzise Ausführung, wie auch für die
ausgezeichnete Zusammenarbeit danke ich dem Verlag. Vielen Dank für seine intensive
Mitarbeit, besonders als Korrektor, sage ich dem Lektor Thomas Zipsner vom Verlag Springer
Vieweg.
Für Anregungen, die zur Verbesserung und Vervollständigung des Buches beitragen, bin ich
stets offen. Bitte senden Sie diese an [email protected].

Mühltal, Januar 2014 Ulrich Wojahn
V
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 ................................................................................................................... 5
1.2 Sintern ....................................................................................................................................... 10
1.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 10
1.2.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 10
1.2.3 Berechnungsbeispiel ................................................................................................ 10
1.2.4 Lösung ........................................................................................................................ 10
2 Umformverfahren .............................................................................................................. 13
2.1 Walzen ...................................................................................................................................... 13
2.1.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 13
2.1.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 14
2.1.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 15
2.1.4 Lösungen ................................................................................................................... 15
2.2 Stauchen .................................................................................................................................... 18
2.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 18
2.2.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 19
2.2.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 20
2.2.4 Lösungen ................................................................................................................... 21
2.3 Schmieden ................................................................................................................................ 26
2.3.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 26
2.3.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 27
2.3.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 27
2.3.4 Lösungen ................................................................................................................... 29
2.4 Strangpressen ........................................................................................................................... 34
2.4.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 34
2.4.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 35
2.4.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 35
2.4.4 Lösungen ................................................................................................................... 36
2.5 Fließpressen und Stauchen .................................................................................................... 37
2.5.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 37
2.5.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 38
VII
VIII Inhaltsverzeichnis
2.5.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 40
2.5.4 Lösungen ................................................................................................................... 43
2.6 Prägen ........................................................................................................................................ 57
2.6.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 57
2.6.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 57
2.6.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 57
2.6.4 Lösungen ................................................................................................................... 58
2.7 Durchziehen ............................................................................................................................. 59
2.7.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 59
2.7.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 60
2.7.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 60
2.7.4 Lösungen ................................................................................................................... 61
2.8 Abstreckziehen ......................................................................................................................... 64
2.8.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 64
2.8.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 65
2.8.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 65
2.8.4 Lösungen ................................................................................................................... 66
2.9 Tiefziehen ................................................................................................................................. 69
2.9.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 69
2.9.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 71
2.9.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 75
2.9.4 Lösungen ................................................................................................................... 77
2.10 Biegen ........................................................................................................................................ 90
2.10.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 90
2.10.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 90
2.10.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 91
2.10.4 Lösungen ................................................................................................................... 92
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 .......................................................................................................... 107
3.1 Grundlegende Berechnungen beim Zerspanen .................................................................. 107
3.1.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 107
3.1.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 109
3.1.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 111
3.1.4 Lösungen ................................................................................................................... 114
3.2 Drehen – Hobeln – Bohren .................................................................................................... 124
3.2.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 124
3.2.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 126
3.2.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 127
3.2.4 Lösungen ................................................................................................................... 129
3.3 Sägen .......................................................................................................................................... 142
3.3.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 142
3.3.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 142
3.3.3 Berechnungsbeispiel ................................................................................................ 143
3.3.4 Lösung ........................................................................................................................ 143
Inhaltsverzeichnis IX
3.4 Fräsen ........................................................................................................................................ 145
3.4.1 Verwendete Formelzeichen .................................................................................... 145
3.4.2 Auswahl verwendeter Formeln .............................................................................. 146
3.4.3 Berechnungsbeispiele .............................................................................................. 149
3.4.4 Lösungen ................................................................................................................... 151
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 ................................................................................................................... 161
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 ..................................................................................... 174
4 Anhang ................................................................................................................................. 181
4.1 Technische Tabellen und Diagramme für spanlose Formgebung ................................... 181
4.1.1 Gießen ........................................................................................................................ 181
4.1.2 Fließkurven von ausgewählten Werkstoffen ....................................................... 182
4.1.3 Schmieden ................................................................................................................. 186
4.1.4 Strangpressen ............................................................................................................ 191
4.1.5 Fließpressen und Stauchen ..................................................................................... 193
4.1.6 Prägen ........................................................................................................................ 196
4.1.7 Durchziehen .............................................................................................................. 196
4.1.8 Abstreckziehen ......................................................................................................... 196
4.1.9 Tiefziehen – Rohlingsermittlung ........................................................................... 197
4.1.10 Tiefziehen – Berechnungsgrundlagen .................................................................. 199
4.1.11 Biegen ......................................................................................................................... 200
4.2 Technische Tabellen und Diagramme für spanende Formgebung ................................. 201
4.2.1 Spezifische Schnittkräfte ......................................................................................... 201
4.2.2 Lastdrehzahlen für Werkzeugmaschinen (DIN 804) ......................................... 203
4.2.3 Richtwerte für das Drehen ...................................................................................... 204
4.2.4 Richtwerte für das Bohren ...................................................................................... 205
4.2.5 Richtwerte für das Räumen .................................................................................... 206
4.2.6 Richtwerte für das Schleifen ................................................................................... 206
Literaturverzeichnis ...................................................................................................................... 207
Sachverzeichnis .............................................................................................................................. 209
1
Urformverfahren
1.1 Gießen
1.1.1 Verwendete Formelzeichen
(cid:68)(cid:3) [°] Formschrägenwinkel
(cid:85)G [kg/dm3] Werkstoffdichte
(cid:85)K [kg/dm3] Dichte des Kerns
(cid:3)
AB(cid:3) [mm2] Bodenfläche (projiziert)
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
G
F [N] Kerngewicht (Gewichtskraft des Kerns)
K
F [N] Oberkastenauftriebskraft
OK
F [N] wirksame Auftriebskraft
W
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
m [mm] Erstarrungsmodul
E
U. Wojahn, Aufgabensammlung Fertigungstechnik, DOI 10.1007/978-3-658-04801-3_1, 1
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2 1 Urformverfahren
p [N/mm2] Bodendruck
B
s [%] Schwindmaß
V [dm3] Volumen des Teilkörpers
V [dm3] Volumen des Oberkastens
0
V [dm3] verdrängtes Metallvolumen
G
V [dm3] Kernvolumen
K
V [dm3] Volumen des Gussstücks
W
1.1.2 Auswahl verwendeter Formeln
Bodendruckkraft Kernauftriebskraft Kerngewicht
FB (cid:32) AB(cid:152)hB(cid:152)(cid:85)G (cid:152)g FA (cid:32)VG (cid:152)(cid:85)G (cid:152)g FK (cid:32)VK (cid:152)(cid:85)K (cid:152)g

Oberkastenauftriebskraft Gesamtauftriebskraft Bodendruck
FOK (cid:32)VG (cid:152)(cid:85)G (cid:152)g FG (cid:32) FA (cid:14) FOK (cid:16)FK pB (cid:32) hB (cid:152)g(cid:152)(cid:85)G

Kernvolumen Druckkraft Modellmaß
VK (cid:32) A(cid:152)l FD (cid:32) pB(cid:152)AB lm (cid:32) lG (cid:152)100%
100%(cid:16)s

Formschrägenwinkel Erstarrungsmodul
V
bFS (cid:32) tan(cid:68)(cid:152)hm mE (cid:32)
A
o
1.1.3 Berechnungsbeispiele
1. Das skizzierte Gussstück aus G-CuZn30, Dichte 7,8(cid:3031)kg/dm3, wird mit einem liegenden
Kern gegossen. Die Dichte des Kernsandes beträgt 1,2(cid:3031)kg/dm3.
Berechnen Sie:
a) die Bodenkraft
b) die Kernauftriebskraft
c) das Kerngewicht
d) die Oberkastenauftriebskraft
e) die Gesamtauftriebskraft.