UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA FAKULTI KEJURUTERAAN MEKANIKAL FINAL EXAMINATION SEMESTER II, SESSION 2008/2009

(1)

UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA FAKULTI KEJURUTERAAN MEKANIKAL

FINAL EXAMINATION

SEMESTER II , SESSION 2008/2009

COURSE CODE : SME 2713

COURSE : PROSES PEMBUATAN

PROGRAMME : SMM/SMP/SMI/SMB/SMT/SMV/SZM DURATION : 2 ½ HOURS

DATE : Mei, 2009

INSTRUCTION TO CANDIDATES : ANSWER ANY FOUR (4) OF THE QUESTIONS

THIS EXAMINATIOAN PAPER CONSIST OF (12) PRINTED PAGES ONLY

(2)

QUESTION 1 (20 MARKS)

A. Select only one (1) plastic products listed below and answer the following questions;

i. State the suitable process to manufacture product you have chosen.

ii. Explain the process steps. Incorporate with suitable neat sketches.

iii. State one (1) advantage and disadvantage of the process.

(8 marks)

a) Computer mouse body b) Mineral water bottle c) Plastic egg tray

Figure Q1A Plastic products

B. Name three (3) types of plastics additives (with example) and explain its function in a

polymer processing. (6 marks)

C. Briefly explain; (2 marks)

i. Polymerization

ii. Thermosetting plastic material

D. With the help of sketches, explain the meaning of amorphous and crystalline structures.

Give two (2) characteristics which differentiate them. (4 marks)

A. Explain why machining operations may be necessary even on net-shape or near-net-shape parts made by casting or forming processes. (3 marks)

(3)

B. The cutting force increases with depth of cut, and decreasing rake angle. Explain why.

(2 marks) C. Describe the consequences of exceeding the allowable wear land (VBmax) for various

cutting tool materials. (4 marks)

D. Make a note about crater wear accompanied with neat sketches. (5 marks) E. Make a sketch of a right hand single point tool and mark the following angles. Then

describe the importance of any two (2) of the angles selected. (6 marks) 1. Side rake 2. Back rake

3. Side relief 4. End relief 5 Side cutting edge 6. End cutting edge

A. Explain why studying the type of chips produced is important in understanding cutting

operations. (3 marks)

B. What is built-up edge, its effect and ways to reduce it during machining operations?

(5 marks)

C. Explain the three (3) functions of cutting fluids. (3 marks)

D. In comparing forged parts with those that are machined, it was noted that the same part may be made by either process. Comment on the pros and cons of each process,

considering factors such as part size and shape complexity, design flexibility, mechanical properties developed, and performance in service. (5 marks)

E. Refer Figure Q3E below and explain how this product is made. (4 marks)

(4)

Figure Q3E

A. Figures Q4A (a – d) below show schematic drawings of a few metal forming processes.

Select any two (2) and describe your observation pertaining to the process parameters and

characteristics. (8 marks)

a) b)

c) d)

Figure Q4A (a – d)

(5)

B. Refer Figure Q4B below and describe your observation pertaining to the pros and cons

between the two processes. (6 marks)

Figure Q4B (a – b)

C. Refer Figure Q4C below and describe the types of defect and the reasons of its occurrence.

(4 marks)

Figure Q4C

D. How can you tell whether a certain component is forged or casted? Explain the features

that you would investigate. (2 marks)

A. Given your understanding of the basic metal cutting process, what are the important physical and chemical properties of a cutting tool? (4 marks) B. Make a note explaining the usage of the machine shown in Figure Q5B and its problems

or limitations. Then make a sketch of a conventional slab milling process and label the important milling parameters, i.e. depth of cut, d; feed per tooth, f; chip depth of cut, tc; tool diameter, D, tool rotation, N, and workpiece speed, v. (6 marks)

(6)

Figure Q5B

C. Explain four (4) reasons why casting processes are often selected over other manufacturing methods for producing automotive engine block. (4 marks)

D. Briefly explain any three (3) of the following terms. (6 marks) i. Manufacturing

ii. Part family iii. Formability

iv. Concurrent engineering v. Break even analysis

vi. Interchangeable manufacture vii. Plastic deformation

A. Figure Q6B shows a sketch of cast steel (low carbon) auto-crank and its brief specifications. The relevant data and allowances for the above casting material is attached at the bottom of Figure Q6B . Based on information in Figure Q6B, solve the issues related to the manufacturing of the above product as follows:

i. Determine a suitable casting process from an expandable molding variant/type to produce the above casting. (1 mark)

ii. Material and type of pattern to use. Provide sketches of pattern for the above selected process, and give pattern dimensions as to achieve the final product sizes when the material shrinkage and the machining allowances are considered.(5 marks)

iii. Primary mold mixtures to become mold ingredient.(2 marks)

(7)

iv. Provide sketch that shows the pattern orientation or position in the mold and mark the parting plane or parting line (if any) and core projection (if use).(4 marks)

v. With the aid of sketches, explain the steps or procedures for mold preparation using the suggested process in (B.i).(4 marks)

vi. Sketch and tag two (2) possible casting defects of the above casting. Give one (1) reason that may cause each defect.(4 marks)

(20 marks)

Specifications Number of order: 1500 units.

Mold material is expandable type.

Surface finish is as cast surfaces.

Final dimensions for inner surface and end surface will be by machining.

Material

Shrinkage Allowance

(x mm for every xx mm)^**

Machining Allowance for Dimensions 0 – 30 cm 30 – 60 cm

Cast Steel (Low Carbon) 1/48 3.0 mm 4.5 mm

Figure Q6B Specification and data for auto-crank casting.

Note: (**3/192 means for distance of 192 mm, consider 3mm allowance)

(8)

SOALAN 1 (20 MARKAH)

A. Pilih satu (1) sahaja produk plastik yang disenaraikan di bawah dan jawab perkara-perkara berikut;

i. Nyatakan proses yang sesuai untuk menghasilkan produk pilihan anda.

ii. Terangkan langkah-langkah yang dilalui. Sertakan lakaran yang bersesuaian.

iii. Nyatakan satu (1) kelebihan dan kekurangan proses yang dipilih.

(8 markah)

a) Badan tetikus komputer

b) Botol air mineral c) Bekas letak telur

Rajah Q1A Produk plastik

B. Namakan tiga (3) bahan campuran plastik (beserta contoh) dan terangkan fungsinya dalam

pemprosessan bahan plastik. (6 markah)

C. Secara ringkas, jelaskan; (2 markah)

i. Pempolimeran

ii. Bahan plastik termoset

D. Berbantukan lakaran-lakaran, terangkan maksud struktur amorphous dan hablur. Berikan dua (2) ciri yang dapat membezakan mereka. (4 markah)

(9)

A. Jelaskan kenapa operasi-operasi pemesinan adalah masih perlu ke atas produk yang dihasilkan dengan proses tuangan atau pembentukan walaupun hasil daripada proses- proses tersebut dikatakan berbentuk-tepat atau berbentuk-hampir-tepat. (3 markah)

B. Daya pemotongan adalah meningkat dengan bertambahnya kedalaman pemotongan, dan sudut sadak yang semakin kecil. Jelaskan kenapa. (2 markah)

C. Terangkan perkara-perkara yang akan berlaku ke atas sesetengah bahan alat pemotong sekiranya menjangkau/melepasi had lebar kehausan (VBmax) yang dibenarkan.

(4 marks)

D. Buat satu nota berkaitan kehausan lekuk/kawah. Sertakan lakaran-lakaran yang jelas dan

kemas. (5 markah)

E. Lakarkan suatu matalat mata tunggal tangan kanan dan tandakan sudut-sudut yang disenaraikan di bawah. Kemudian terangkan kepentingannya bagi mana-mana dua (2)

sudut yang dipilih. (6 markah)

i. Sadak sisi ii. Sadak belakang iii. Kelegaan sisi iv. Kelegaan hujung v. Tebing pemotongan sisi vi. Tebing pemotongan hujung

A. Jelaskan kenapa kajian berhubung jenis-jenis serpihan yang terhasil adalah penting dalam

memahami operasi-operasi pemesinan. (3 markah)

B. Apakah pinggiran terbina/pinggiran terekat, kesannya terhadap operasi pemesinan dan

langkah-langkah bagi mengurangkannya. (5 markah)

C. Jelaskan tiga (3) fungsi bendalir pemotongan. (3 markah)

(10)

D. Dalam membandingkan produk yang ditempa dengan produk yang dimesin, kita memang sedia maklum bahawa produk yang sama boleh juga dibuat menggunakan mana-mana proses yang disebutkan. Berikan komen berhubung keutamaan-keutamaan dan kekurangan-kekurangan setiap proses dengan mengambil kira faktor-faktor seperti saiz produk dan kompleksnya bentuk, fleksibiliti reka bentuk, sifat-sifat mekanikal yang dijana,

dan prestasi servis. (5 msarks)

E. Dengan merujuk kepada Rajah Q3E di bawah, jelaskan bagaimana produk ini

dihasilkan/dibuat. (4 markah)

Rajah Q3E

A. Rajah Q4A (a – d) di bawah menunjukkan lakaran skematik bagi beberapa proses pembentukan logam. Pilih mana-mana dua (2) daripadanya dan terangkan pemerhatian anda yang menjurus kepada parameter/angkubah proses dan ciri-cirinya.

(8 markah)

a) b)

Rajah Q4A (a – d)

(11)

c) d)

Rajah Q4A (a – d)….Samb

B. Merujuk kepada Rajah Q4B di bawah, jelaskan kelebihan-kelebihan dan kekurangan- kekurangan di antara dua proses tersebut. (6 markah)

Rajah Q4B (a – b)

C. Rujuk Rajah Q4C dan beri penjelasan berkaitan jenis kecacatan-kecacatan tersebut dan

alasan berlaku demikian rupa. (4 markah)

Rajah Q4C

(12)

D. Bagaimana anda dapat memberitahu samada suatu komponen itu adalah ditempa atau dituang? Jelaskan perkara-perkara yang mungkin anda siasat/periksa.

(2 markah)

SOALAN 5 (20 MARKAH)

A. Berdasarkan kefahaman anda berkaitan dengan asas proses pemotongan logam, apakah sifat-sifat fizikal dan kimia yang penting bagi sesuatu alat pemotong?

(4 markah) B. Buatkan satu nota menjelaskan penggunaan mesin yang ditunjukkan dlam Rajah Q5B dan

masalah atau kekurangan mesin jenis ini. Kemudian buat lakaran bagi proses mengisar papak konvensional dngan melabelkan parameter penting, aitu dalam potongan, d, uluran per gigi, f, dalam potongan serpihan, tc , diameter alat pemotong, D, putaran alat pemotong, N dan kelajuan bendakerja, v. (6 markah)

Rajah Q5B

C. Terangkan empat (4) sebab kenapa proses-proses tuangan lazimnya dipilih berbanding proses pembuatan yang lain bagi menghasilkan blok enjin automotif. (4 markah)

D. Jelaskan dengan ringkas maksud tiga (3) daripada istilah berikut. (6 markah) i. Pembuatan

ii. Keluarga komponen iii. Kebolehbentukan iv. Kejuruteraan serentak

v. Analisis pulang modal

(13)

vi. Pembuatan boleh-saling-tukar vii. Ubahbentuk (canggaan) plastik

A. Rajah Q6B menunjukkkan satu lakaran engkol-auto keluli tuang berkarbon rendah dan spesifikasi ringkasnya. Data-data yang berkaitan dan kelegaan-kelegaan bagi bahan tuangan tersebut adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Q6B

Specifikasi Jumlah pesanan: 1500 unit.

Bahan acuan adalah dari jenis acuan boleh musnah

Sudahan permukaan adalah sepertimana sudahan tuangan asal

Dimensi akhir bagi permukaan dalaman dan hujungan akan disiapkan dengan proses pemesinana

Bahan

Basi pengecutan

(x mm untuk setiap xx mm)^**

Basi pemesinan bagi dimensi

0 – 30 cm 30 – 60 cm

Keluli tuangan berkarbon

rendah 1/48 3.0 mm 4.5 mm

Rajah Q6B Spesifikasi dan data bagi tuangan engkol-auto.

Nota: (**3/192 bermaksud bagi setiap jarak 192 mm, pertimbangkan basi 3mm)

Berdasarkan maklumat dalam Rajah Q6B, selesaikan isu-isu berkaitan pembuatan produk ini seperti berikut;

i. Buat keputusan dengan memilih satu proses tuangan yang sesuai bagi menghasilkan produk di atas. Proses tuangan adalah dari jenis acuan boleh musnah. (1 markah)

ii. Bahan dan jenis paten/corak yang digunakan. Sediakan lakaran paten bagi proses yang dipilih di atas, dan beri dimensi-dimensi utama bagi mencapai saiz produk akhir bilamana basi pengecutan bahan dan pemesinan diambilkira. (5 markah)

(14)

iii. Bahan-bahan utama sebagai campuran bahan acuan. (2 markah)

iv. Lakarkan kedudukan paten dalam acuan bagi menunjukkan orientasi atau kedudukannya dalam acuan dan tandakan satah pemisah (sekiranya ada) dan tonjolan teras (sekiranya digunakan).(4 markah)

v. Berbantukan lakaran-lakaran yang bersesuaian, jelaskan langkah-langkah atau prosedur bagi penghasilan acuan dengan proses yang anda cadangakan di B.i.(4 markah)

vi. Lakar dan beri tag empat (4) kecacatan yang mungkin berlaku untuk tungan di atas. Beri satu alasan yang mungkin menyebabkan berlakunya setiap kecacatan tadi.(4 markah)

(20 markah)