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Projeto de Ferramentas para
Conformao de ChapasProf.: Paulo Marcondes
DEMEC/UFPRFevereiro/2008
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SEQUNCIA PARA A EXECUO DE PROJETOS DE FERRAMENTAS DEESTAMPAGEM
a) Dimensionar o produto com as especificaes tcnicas necessrias (material, espessura,tolerncias, eventual acabamento posterior);
b) Estudar o arranjo do produto na fita e do dispositivo de avano, definindo aesquematizao do funcionamento do estampo (recortar, puncionar, seccionar, etc.)
* se necessrio recortar em cartolina prottipos do produto;
c) Dimensionar a fita (quando necessrio considerar a disposio de avano);
d) Calcular o rendimento global (mnimo de 65%) e o rendimento especfico para 1 m dechapa.
* os itens c) e d) devem ser demonstrados para os dois melhores arranjos do produto,
destacando o considerado melhor;e) Calcular a fora de corte em kgf e a capacidade da prensa em toneladas;
O Calcular a folga de corte (O e prever o arredondamento quando necessrio;
g) Determinar as dimenses do puno e da matriz para a confeco do (s) produto (s),levando em considerao:
1) tolerncia do produto;
2) folga de corte;
3) tolerncia de usinagem (confeco) para matrizes e punes;
* esboar em linhas gerais (esquemtico com resultados dos clculos) os punes e matriz,quanto forma e dimenses bsicas;
h) Calcular a fora de extrao, definindo tipo e funcionamento do extrator;
i) Dimensionar guias da fita (somente dimenses bsicas);
j) Dimensionar demais elementos e
k) Calcular localizao da espiga quando pertinente (Xe, Ye).
CRITRIOS DE COMPOSIO E APRESENTAO DOS PROJETOS DEFERRAMENTAS
Basicamente os projetos sero compostos por:
1) Memorial tcnico
Obs.: o memorial tcnico deve registrar os clculos e esquemas de idealizao (projeto) daferramenta, como segue:
- em folha sulfite A lisa com legenda;
- com escrita tcnica;
- desenhos esquemticos a instrumento ou CAD e
- seqncia de clculos (dimensionamentos mnimos).
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- tabelas e/ou normas usadas;
- pesquisas de complementaro realizadas;
- cronograma do tempo gasto para a realizao do projeto e- estimativa do custo de fabricao.
2) Desenhos para fabricao (croqui e/ou desenho a instrumento ou CAD)
Obs.: os desenhos para a fabricao devem ser compostos de:
Desenho de conjunto:
- deve ser representado com o numero de vistas e detalhes necessrios a correta e rpidaidentificao das pecas componentes do estampo, bem como ao entendimento do seufuncionamento e montagem;
- deve ser representado em folha normalizada de tamanho mnimo A- Deve ser respeitada a disposio das informaes sugeridas, nos desenho a seguir, bemcomo estar acompanhado das informaes complementares (tabelas/desenhos) conforme osdesenhos.
Desenhos dos componentes:
- os componentes, matriz e punes, devem ser de preferencia desenhados na mesma folha,devendo esta ser de tamanho A e
- os demais componentes ficam com distribuio segundo critrios do projetista.
* o projeto deve ser entregue em pasta A devidamente identificada e as folhas dobradas
conforme normaABNT -NB8.
* deve ser respeitada a data de entrega.
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NOMENCLATURA
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COMPONENTES
A eficincia de uma ferramenta depende: 1 - De um bom projeto; 2 - Da escolhacriteriosa dos materiais empregados na sua confeco. 3 - Do grau de acabamento e dostratamentos dados aos seus elementos.
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DUREZA PARA PUNES E MATRIZES
A dureza dos punes e das matrizes depende dos esforos a que estarosubmetidos.
Maiores os esforos, menor a dureza.
A CORTE
B DOBRA
C REPUXO
D CUNHAGEM
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F) C/2 OU 4 PINOS Srie M/R
rea Livre 1 1 2
b =80150 0 5 0 5 9 1
b =151250 0 0 5 2 5 1
b =251 400 5 0 2 0 4 4
A espessura s1, dever ser igual ou maior que o dimetro do pino guia.
A MIRANDA fornece tambm pinos c/ d = 50 mm.
COLUNAS DE GUIA
As COLUNAS DE GUIA com ou sem buchas, garantem o alinhamento da base e docabeote.Podem ser de Ao com alto teor de C (Ao 1040/50) temperadas e retificadas, ou Ao
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1010/20, cementadas, temperadas e retificadas.Em certos casos, as colunas de guia so substituidas poroutros artif(cios que tambm garantem o alinhamento entre as bases inferior e superior.
As colunas devem ser no m(nimo duas, e possuir comprimento suficiente para impedir aseparao do cabeote da base durante ofuncionamento, dimetro bastante grande para dar rigidez ao conjunto eencaixe na base 1 ,5 .Para satisfazer a condio acima, s vezes recorre-se a elementos suplementares soldados.
Para as bases com mais de duas colunas, observam-se os mesmos critrios.
AsBUCHASrepresentam um aperfeioamento das ferramentas; so confeccionadascom material mais mole que as colunas: Ao 1010 cementado, temperado e retificado, oubronze.
Em casos especiais, as buchas deslizam sobre as colunas pormeio de gaiola de esferas.
Para evitar montagem errada das ferramentas, costuma-se escolher as duas colunascom diferentes.
PINOS DE GUIA
So fabricados em ao cementado com dureza 60 / 64 RC, retificados e montados presso.
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BUCHAS
Material: Ao temperado 1020, cemen. retif.
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BUCHAS DESMONTVEIS
Como os pinos so de ao cementado com dureza 60 64 RC e retificados, so fixados sbases superior ou inferior por meio de grampos e parafusos, proporcionando um perfeitoesquadro, evitando os problemas das buchas convencionais.Possuem canais de lubrificao com fcil acesso.
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ESPIGA
A espiga fixa o cabeote ao martelo da prensa.feita em ao 1040 ou em ao 1020 cementado mas com a rosca ao natural. As suasdimenses variam com o tipo de prensa.
A colocao da espiga feita como mostram as figuras.
O simples rosqueamento sem trava, deficiente.
A unio forada e rebatida usada apenas para e 25 mm.
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LOCALIZAO DA ESPIGA E DO EXTRATOR
A espiga deve localizar-se no centro das foras e no necessariamente no centro do estampo.Se isso no acontecer surgir de um lado da espiga uma fora maior que do outro lado eocasionar uma inclinao no puno motivada pela folga das guias do cabeote da prensa.Esta inclinao tornar irregular a folga entre o puno e a matriz e a pea apresentarrebarbas alm de um desgaste da matriz no lado mais justo. Em piores condies podeocasionar at a quebra da matriz ou do puno.Em geral:
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Nos estampos de corte, o centro das foras o baricentro dosgumes cortantes.
Nos estampos de dobra, o centro das foras o baricentrodos gumes dobradores.
Nos estampos de repuxo, o centro das foras o baricentrodas superfcies repuxadas. No entanto, h casos em que estas afirmaes so discut(visem particular nos repuxos de peas assimtricas. Se o estampo tiver extrator, o centro deforas das molas de extrao tambm deve coincidir com os baricentros acima citados.
O estampo deve ser projetado de tal maneira que o centro das foras coincida com ocentro da mesa da prensa.
A determinao do baricentro feita dividindo-se a pea emvrias figuras.
CLCULO DA LOCALIZAO DA ESPIGA
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123 =baricentro das reas de corteX-Y=eixos arbitrariosXE =abcissa do baricentro da espigaYE=ordenada do baricentro da espiga
S =smbolo de rea
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notas:1)na.frmula em vez de S (&rea), podese usar o valor de P (permetro) ou de Fc(fora de corte)
2)para encontrarse os baricentros 1-23 (quando de figuras mais complexas) podeseusar a mesma frmu1a geral; depois de dividirse as reas de corte em figuras maissimples.
PARAFUSOS E PINOS DE FIXAO
OsPARAFUSOS E PiNOS DE FIXAO servem para unir os vrios elementosentre si e s respectivas bases.
OsPINOSalm de servirem como elementos de referncia e posicionamento,agentam grande parte dos esforos provenientes dos impactos operacionais.
OsPARAFUSOSabsorvem apenas uma pequena parte destesesforos.
OsPINOSdevem ser superdimensionados, feitos de ao 1010/20, cementados eretificados e, nos casos de grande responsabilidade, devem ser feitos de ao prata. Em geralos pinos e os parafusos se escolhem com o mesmodimetro.
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O ar localizado nos furos cegos, comprimido pelos pinos, impede uma montagemcorreta; este inconveniente se resolve abrindo furos de esfogo (respiros) nos furos cegos ouplainando os pinos ao longo da geratriz.
Os pinos, afim de evitar trincas ou ruptura das matrizes, dever o ser colocadosoportunamente:
aconselhvel usar pinos cilndricos para fixao da matriz base afim de evitarque, com a afiao da matriz, acontea o que est ilustrado em figura.
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PINOS CILNDRICOS
Srie Mtrica
Material: Ao 1010 cementado 1050 VN 50 Ao Prata.
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PARAFUSOS COM SEXTAVADO INTERNO
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Tipo Allen (Cap screw)
Material: Ao liga temperado 36 43 RC
PUNES
Os punes e a matriz constituem os elementos fundamentais de uma ferramenta;eles transformam a chapa plana em produtos desejados, con formando-os de uma vez ou emvrias etapas.
fmeas.
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Os punes e as matrizes so chamados tambm de machos e
Em geral os punes so feitos de Ao C ou Ao Liga, mas h casos em que so
confeccionados com outras matrias como: ferro fundido, ao fundido, ou ligas de Zn.
Ao liga.
Os PUNES DE CORTE sgo sempre feitos de Ao C ouOs tipos mais usados so os representados em seguida:
O dimetro minimo do puno determinado pela espessura da chapa:
Placa Choque
Para impedir que o puno penetre no cabeote, coloca-se entre a cabea dopunoe o cabeote do estampo, uma placade ao bonificado comespessuramxima de 5
mm.
A placa de choque dimensionada para a pressoespecfica de: p = 4 kg/mm
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F = fora que atua no puno.
TIPOS DE PUNO DE CORTE
O tipo mais usado o retificado em esquadro (1); o mais barato e sempre usadopara corte de chapas com e < 2mm.
Os punes de relativamente grande, so comumente feitos cncavos ou com fiode corte inclinado (2, 3, 4, 5).
Os punes com fio de corte inclinado diminuem a fora de corte em at 60%,porm curvam as peas cortadas; isto , em alguns casos at muito vantajoso.
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Outro artifcio para reduzir a fora de corte o escalonamento dos punes.
O tipo 6 usado para trabalhos muitogrosseiros ou em forjaria, para corte quente.
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Quando a seco do puno complicada, recomenda-se fazer o puno compostopor segmentos. Isto facilita a execuo e em caso de quebra, s substituir a parteestragada.
A fixao dos segmentos entre si e na placa porta-puno dever ser bem rgida eseus encaixes executados rigor.
Para aumentar a velocidade de corte, manter as tolerncias e diminuir o numero deafiaes, recorre-se a matrizes e machos enxertados com material de tima qualidade oumetal duro (pastilhas de Widia).
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Nas ferramentas progressivas muito usadoo puno com pino piloto.
O pino piloto permite posicionarcorretamente a tira de chapa.
Para evitar o fenmeno de flambagem dospunes delgados, aumenta-se a sua robustez pormeio de embuchamento.
A Figura ao lado mostraum puno com facas
auxiliares para recorte dasobra da tira.
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FIXAO DOS PUNES
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PUNES RECOMENDADOS
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DIMENSIONAMENTO DOS PUNOES
O puno comprimido axialmente. necessrio, portanto, que seja dimensionado de modo a resistir aos
esforos de compresso.
1 - A tenso de trabalho do puno no deve ultrapassar a tenso
admissvel do material com que confeccionado.
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2 - Sendo o puno um elemento esbelto e carregado axialmente, pode
flambar. Para evitar este inconveniente, limita-se o comprimento do puno ao valor dadopela frmula de Euler:
Observe-se que os punes guiados podem ter maior comprimento real queos simples.
Para (punes mais esbeltos) o fenmeno de flambagem no deverpreocupar tanto, pois este se verificaria depois da ruptura por esmagamento.
Nestes casos o puno dever ser dimensionado apenas compressosimples (frmula 1).
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Para se contornar os fenmenos de flambagem conveniente que os punessejam feitos com rebaixos ou embuchado, deixando exposta a parte fina o mnimoindispensvel.
Evita-se o esmagamento do puno fazendo: d e em que e = espessurada chapa.
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Formulriopara clculode Jmin rea raiode inrciamnimo:
Momento de
inrciamnimo
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EXERCCIO
Determinar o comprimento de um puno de seco retangular 6 x 3
mm destinado a furar chapa de alpaca.
Dados: e = 2,5mm
c = 35 kg/mm
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Se o puno for livre numa extremidade e engastado na outra(1 caso), o seucomprimento real poder ser:
Se for guiado o puno poder ter:
EXERCCIO
Determina o comprimento livre de um puno se secoelptica (a = 4mm ; b = 6mm) destinado a furar chapas duratex
So dados: e = 5mm c = 9kg/mm
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O comprimento terico que o puno poder atingir sem correr riscos de flambagem:
Isto , tendo puno em questo, comprimento real inferior a 100mm, no haverperigo terico de flambagem.
EXERCICIO PROPOSTO 1
Deter
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e = 2mm
d = 5mm
c = 50 kg/mm
EXERCICIO PROPOSTO 2
Determinar o comprimento livre de um puno circulardestinado a furar Al, dados:
e = 2mm
d = 0,48mm
c = 9 kg/mm
EXERCICIO PROPOSTO 3
Determinar a carga mxima que um puno livre pode
suportar; dados:
Dimetro: d = 10mmComprimento: = 200mm
MATRIZES
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Matriz e punes constituem os elementos fundamentais das ferramentas.Na matriz est recortado o formato negativo da pea a ser produzida.A matriz fixada rigidamente sobre a fase inferior com parafusos, porta-matriz ou
outro meio, sempre de modo a formar um conjunto bem slido.A matriz dever ser confeccionada com material de tima qualidade e com
acabamento finssimo.
As caractersticas principais das matrizes de corte so:
- O NGULO DE SADA que facilita a sada do material cortado.- A FOLGA entre o puno e a matriz que responsvel pelo perfeito corte da pea
desejada.Em outro capitulo abordaremos amplamente estes detalhes.
NGULO DE SADA NAS MATRIZES DE CORTE OU DE REPASSO
Para facilitar a sada das peas cortadas, necessrio que as matrizes vazadascontenham paredes inclinadas 0,5 de cada lado.
As matrizes de REPASSO no apresentem conicidade nos furos; as paredes deveroser perfeitamente cilndricas, por uma profundidade de pelo menos 25mm.
Por questes de economia e facilidade de trabalho geralmente limita-se oparalelismo das paredes dos furos de repasso a apenas 5 8 mm.
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TIPOS DE MATRIZES DE CORTE
Matrizes de corte inclinado
Matrizes com partes adicionais
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MATRIZES COMPPOSTAS
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PUNES E MATRIZES DE SEGMENTOS
Para cortes de grandes dimenses usam-se punes e matrizes de segmentos.Os segmentos devero apresentar quase todos o mesmo comprimento e para evitar a
distoro de tmpera, no devero ultrapassar o comprimento de 300mm, como tambm,para evitar quebra durante o funcionamento do estampo, no devero apresentar pontasagudas.
Cada segmento dever ser fixado no suporte com pelo menos 2 pinos e 2 parafusos.
FIXAO DAS MATRIZES
Uma matriz s exigncias de uma boa tcnica se for montada criteriosamente noporta-matriz.
As razes que levam ao uso do porta-matriz so:
- economia de aos especiais
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- possibilidade de regular o alinhamento com puno- troca rpida da matriz, seja para substituio ou para afiao da mesma.
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ESPESSURA DA MATRIZ
A fora proveniente do puno se distribui ao longo dos gumes de corte da matrizde forma que se esta no tiver espessura suficiente, acabar estourando.
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VALORES DE
Em que: p = permetro de corte em [mm]e = espessura da chapa em [mm]
ESPESSURA DA MATRIZ (Por outros autores)
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Se a matriz apresentar vrios permetros de corte, a sua espessura escolhida pelopermetro de corte MAIOR.
EXTRATORES E SUJEITADORES ou PRENSAS-CHAPAS
Os punes tendem a arrastar consigo a chapana qual penetram, provocando s vezes, a sua prpriaruptura.
Este inconveniente se elimina por meio dosextratores ou separadores que, na maioria dos casos,funcionam tambm como prensa-chapa ousujeitadores.
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Os extratores podem ser acionados por barras, alavancas, molas (helicoidais, prato,
borracha, etc.) ou ar comprimido, e podem ser aplicados aos punes ou s matrizes.
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FORA DE EXTRAO
A fora de extrao Fex deve ser 10% da fora de estampagem F.
PRESSO DO SUJEITADOR
Os sujeitadores devero ser dimensionados de forma a exercer a presso especificade:
0,1 0,2 kg/mm p/ chapas de ao
0,08 0,1 kg/mm p/ chapas de Al
Em geral, nas operaes de repuxo, os prendedores de chapas atuam com uma foraigual a 30% da fora de repuxo.
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EXEMPLOS DE ACIONAMENTO PARA EXTRATORES
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FORA DE CORTE
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Para levar em conta os atritos e a variao da espessura da chapa, aconselha-seaumentar o valor de Fc de 10 20%.
Em geral os catlogos de materiais fornecem apenas a tenso de ruptura trao
.Quando c for desconhecido, torna-se c = (3/4 4/5)
VALORES DE c EM kgf/mm PARA CADA MATERIAL
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O corte de chapa por meio de puno e matriz at espessuras de 2 3mm noapresentam inconvenientes; o corte perfeito, limpo e sem rebarbas.
Com chapas grossas no acontece o mesmo; o puno pratica o cisalhamento at 1/3 da espessura e depois arranca o restante do material deixando paredes speras e comrebarbas.
EXEMPLO
Determinar a fora de cisalhamento para obter uma pea de ao inoxidvel cru dechapa de 2mm de espessura, conforme a figura
O esforo pode ser diminudo fazendo o puno ou a matriz com corte inclinado(biselado ou cncavo)
Com puno reto, a energia de corte dada por:
A mesma energia gasta tambm com corte biselado ou cncavo.A nica diferena que enquanto a fora de corte do puno reto atua durante o
percurso e no caso do puno inclinao ou cncavo, atuar durante o percurso e + i.
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Temos, portanto:
Maior inclinao do fio de corte, menor a fora.
O fio facilita o corte, alivia os punes, silencia a operao, mas curva as peas.Para evitar uma excessiva deformao das peas cortadas, aconselhvel que:
i 2e para chapas finas i para chapas mdias
EXEMPLO
Calcular a fora no exerccio anterior supondo que o puno tenha fio de corteinclinado de 1mm.
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Outro artifcio que tambm diminui o esforo de corte consiste em escalonar ospunes de forma a entrarem em ao por etapa.
Devero atuar primeiro osesforos menores, pois prensasexcntricas fornecem esforosmaiores nas proximidades dotrmino do curso.
importantssimo que o escalonamento seja feito de forma a desequilibrar aferramenta. Para isso necessrio que os centros de presso (baricentros) das vrias etapas
coincidam ou quase.
Exemplo:Primeiro deixar atuar os punes 2-3 e depois 1-4.
ALIMENTADORES E DISPOSITIVOS DE AVANO
Para melhorar a produo, necessrio que a prensa seja alimentada comcontinuidade e a chapa colocada em posio correta. Para isto, existem dispositivos simplesou complexos, com funcionamento manual ou automtico. Eles eliminam o avano da fita acada golpe da prensa.
1 - PINO de encosto, STOP ou TOPE.
2 - FACA de avano.Usada para chapas com e 2m
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3 - ENCOSTO frontal ou lateral.
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4 - Encosto INICIAL e dispositivo para Ferramentas Progressivas.
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CENTRADORES OU PINOS PILOTOS
Os pinos pilotos aumentam a preciso do produto, pois mantm a tira em posio
centrada durante o corte.
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FACAS DE AVANO
A faca de avano cortando lateralmente da tira um retalho igual ao passo
proporciona-lhe um avano exato.
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CLASSIFICAO DAS FERRAMENTAS
Os estampos podem ser classificados com:
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EXEMPLOS
FERRAMENTAS DE CORTE
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ESTAMPOS DE RESINA SINTTICA (ARALDITE)
Os estampos feitos com resina sinttica diminuem o peso e o custo sem altera a
qualidade do produto.A industria automobilstica, para a fabricao dos elementos de carroceria, necessita
de grandes estampos, quando metlicos, ficam muito pesados e caros.Em muitos casos o puno e a matriz so feitos com resinas sintticas.
Exemplo 1
PUNO E A MATRIZ DE ARALDITEpara prensa de SIMPLES EFEITO.
A
partesuperiordoestampo
formadapelachapaF,sobaqua
l fixado o prensa-chapa superior C (ferro fundido) entre a qual desliza a matriz A. nasextremidades inferiores do prensa-chapa esto colocados 2 tasselos, para alinhamento coma parte inferior do estampo.
Nota-se que a matriz A, regulada pelos 4 parafusos H, a chapa I juntamente com ahaste L formam o extrator.
Na parte inferior h: o prensa-chapa E, na superfcie superior do prensa-chapa Eencontra-se o puno B fixado na base D.
NB. Os miolos da matriz e do puno so confeccionados com areia misturada comresinas sintticas.
As cascas so deAraldite com espessura de 1520 mm, e com tolerncia de + ou 0,25mm.
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ABAULAMENTO
O abaulameno de um recipiente cilndrico feito com o puno expansvel deborracha ou de setores de aos presos com anis elsticos.
NB. A operao dever ser feita em prensas de duplo efeito, para imobilizar aspartes do estampo, porque o prensa-chapa empurrado apenas pelas molas pode afrouxar eestragar a operao.
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MOLAS
De acordo com os diferentes tipos de estampos, podemos utilizar as seguintes
molas: Molas helicoidais Molas prato Molas de borracha Molas de plastipreneMOLAS HELICOIDAIS
So constitudas de vrias espiras de fio de ao enrolado sobre um cilindro,com a seco circular ou retangular.
Quando uma carga axial P aplicada, a mola sofre, dependendo do sentido, umadeformao que tende a along-la ou a encurt-la. Esta deformao recebe o nome deflecha f.
Tais molas so chamadas respectivamente de tracionada e comprimida, apesar das
espiras estarem em ambos os casos solicitados toro.A resistncia e a flecha de um conjunto de mola podem se alteradas, mudando a suadisposio: srie ou paralelo.
No caso de serem MONTADAS EM SRIE, podemos aumentar a flechaaumentando o numero de molas ou o numero de espiras. Nestas condies, a carga mximaque o conjunto pode suportar a correspondente mola mais fraca.
Para esta disposio valem as seguintes relaes, onde:
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Convm observar que uma mola constituda de vrias espiras colocadas em srie eque seu nmero no influi na capacidade de carga.
No caso das molas serem MONTADAS EM PARALELO, podemos aumentar acapacidade de carga aumentando o numero de molas. Para evitar sobretenses a flechamxima por espira do conjunto a correspondente mola mais fraca.
Para esta condio valem as seguintes relaes:
A ESCOLHA DAS MOLAS PARA ESTAMPOS feita normalmente com oemprego de tabelas, grficos ou com as seguintes frmulas, onde:
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OBSERVAES
A flexibilidade dada pela relao f/r.A mola de seco retangular pode estar enrolada sobre o lado e ou sobre o lado b.
para ambos os casos, as frmulas acima so validas desde que:
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Para as molas comprimidas valem as seguintes observaes:As espiras nunca devem estar em contato umas com as outras mesmo quando
carreadas.
Para se conseguir isto, a folga entre as espiras, quando a mola esta carregada, deveobedecer aos seguintes limites:
Para atender com maior rapidez s solicitaes e para melhor fixao, costuma-sedar mola um pr-carregamento, conforme mostra o grfico abaixo:
Para molas tracionadas interessante que elas apresentam as espiras em contatoumas com as outras quando descarregadas, de forma que, para afast-las, seja necessrio aaplicao de uma certa aplicao de uma certa fora. Isto pode ser conseguido medianteuma oportuna toro do fio durante o enrolamento da mola, a fio. Neste caso se diz que amola pr-carregada.
O ngulo de toro dado por
O grfico abaixo mostra o pr-carregamento Pi.
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As molas pr-carregadas desse tipo apresentam duas vantagens:
No havendo flecha de montagem h uma economia f no
Por apresentarem espiras fechadas, no h o inconveniente de se enroscarem, o quepermite que sejam guardadas a granel.
As molas, apesar de possuirem este pr-carregamento de fa bricao, devero sermontadas com um pr-carregamento adicional para afastar as espiras, o que as tornar maissensveis.
Deve-se levar em conta uma acrscimo no comprimento do fio em cadaextremidade para a montagem, conforme indicam as figuras abaixo.
Ganchos para as molas tradicionais:
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Apoios para as molas comprimidas:
As molas comprimidas podem flambar quando carregadas acima de um certo valor.Para evitar isto, costuma-se adotar um grande dimetro de enrolamento ou entoenrolamento cnico. Um outro artif (cio seria o emprego de um eixo interno ou um tuboexterno que funciona como guia.
A tabela abaixo fornece as frmulas para o clculo da altura das molas compresso em funo do tipo de ENCOSTO.
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Os aos normalmente usados para a construo das molas encontram-se na tabelaabaixo:
A tenso admissvel toro pode ser tomada como .
As molas destinadas a trabalhar em ambientes corrosivos e de alta baixastemperatura so feitas de metal Monel (33% Cu -67% Ni) ou de ao inoxidvel.
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MOLAS EQUIVALENTES
H casos em que necessrio substituir molas helicoidais de seco circular porretangular e vice-versa.
A equivalente (flechas de tenses iguais) regulada por estas frmulas:
A tabela abaixo fornece os valores dos coeficientes A e B em funo de k = b/e.
EXERCCIO 2
Projetar uma mola de seco retangular equivalente a uma mola de seco circularque tenha as seguintes caractersticas:
d = 13mm r = 40mm nc = 5 espiras dado: b = 2e
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MOLAS PARA ESTAMPO
As molas empregadas em estampos servem para fixao da chapa (sujeitador) oupara movimentao do extrator. Sua localizao deve ser tal que o centro das foras damola coincida com o centro de gravidade da superfcie pressionada.
a) Fora no sujeitador: na prtica a fora de sujeio da ordem de 10% dafora de corte, 20% da fora de dobra e 30% da fora de repuxo.
O repuxo simples pode ser feito sem sujeitador, porm, repuxos de preciso ou emchapas finas podero ser efetuados somente com prendedor de chapa. Nestas condies afora de sujeio Fsjpode ser deter minada em funo da presso especficap.
p = 1725 Kg/cm para repuxo profundo
p = 1929 Kg/cm para chapa comum
p = 1124 Kg/cm para chapa de cobre
p = 1424 Kg/cm para chapa de lat
p = 58 Kg/cm para chapa de ao
p = 811 Kg/cm para chapa de alumnio e magnsio
p = 67 Kg/cm para chapa de alumnio, magnsio e silcio
b) Fora no extrator: a fora de extrao Fexdeve ser 10% da fora de estampagemF.
Quando o extrator tem dispositivo de rregulagem conveniente dimensionar a
mola com um coeficiente de segurana igual a 3, isto , Fex = 0,3F.
Determinao dos elementos para o clculo da mola:
Material: ao VN-50 (G = 8500 kg/mm, )
Carga mxima: P = 231 kg
Flecha til: 12mm (curso de extrao)
A flecha total pode ser o dobro: f = 24mm
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R = 20mm (adotado, proporcional ao desenho)
Clculo do dimetro do fio:
Clculo do numero de espiras teis:
Escolhendo o tipo 4: (nmero total de espiras = 6) (v. pg. 14.06).Clculo do passo da mola com carga mxima:
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Clculo da altura da mola carregada:
Pelo grfico, tira-se o pr-carregamento: Pi = 115 kg
OBSERVAO:
Prevendo-se um eventual bloqueamento total da mola, os clculos poderiam serfeitos tomando-se como base a carga correspondente a esta situao (pelo grfico P 250Kg).
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EXERCCIO 4
Calcular as molas para o sujeitador da ferramenta abaixo:
Clculo da superfcie de ao do sujeitador:
Esta superfcie est situada fora da rea de repuxo.
As presses especficas, inicial e final podem ser respectivamente 17 e 25 kg/cm(pg. 14.11).
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Carga inicial do sujeitador sobre a superfcie
Pi = 18 * 6,3 = 113kg
Carga final do sujeitador sobre a superfcie
Pf = 25 * 6,3 = 157kg
Distribuindo-se em 4 molas, tem-se:
Pi = 113/4 = 28kg Pf = 157/4 = 39kg
Curso til fu
A profundidade do repuxo de 12 mm, logo:
Colocando estes dados no grfico, obtm-se: fu = 12mm
Para garantir a sada da pea por baixo e prevendo-se um eventual bloqueamentototal da mola toma-se f 50 mm o que corresponde a P = 46Kg.
Material da mola
Ao VN-50 : G = 8500 Kg/mm rt = 75 Kg/mm (vide pg. 14.07)
Clculo do dimetro do fio
R = 10mm (adotado)
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Daqui em diante podemos continuar os clculos com os dados do problema ou comas consideraes de segurana feitas; os resultados sero os mesmos.
Clculo do nmero de espiras teis
Escolhendo este tipo 4, o nmero total de espiras ser: 15
Clculo da altura da mola bloqueada
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GRFICOS E TABELAS
Certos problemas sobre molas helicoidais podem ser resolvidos por meio do
seguinte grfico ou pelas tabelas das pginas seguintes:
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EXEMPLOS
1) Determinar pelo diagrama a carga cont(nua mxima que pode ser aplicada a
uma mola comprimida com D = 31,5 mm e d4mm.Como a carga cont(nua e compresso: t = 63 Kg/mm
Logo, P 50 Kg e f = 6,3 mm por espira.
2) Determinar as dimenses de uma mola tracionada que
alcana a flecha por espira de 6,5 mm quando submetida carga brusca de 4 Kg.
Nestas condies: = 25 Kg/mm
Logo: D = 40mm e d = 2,5 mm
3)Resolver o exerccio 4 da pg. 14.15, empregando o
grfico.P=46Kg D=2Omm
= 40 Kg/mm (carga brusca, mola comprimida)
Logo: d = 3,2 mm f = 2mm
4) Resolver o exerccio 3 da pg. 14.12, empregando o
grfico.
P = 231 Kg D=4Omm
= 40 Kg/mm (carga brusca, mola comprimida)
Logo, d = 8 mm f = 3,1 mm
5) Determinar pela tabela a carga mxima e a flecha cor respondente de umamola com as seguintes caractersticas:
D = 40 mm, d = 6mm, n = Sespiras
Pela tabela:
Carga mxima: P = 84,8 Kg
Flecha para 10 espiras: 39,4 mm, para 1 espira: 3,94 mm
Flecha para 5 espiras: 5 3,94 = 19,7 mm
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MOLAS MLTIPLAS
Quando a carga muito grande e o espao reduzido, empre gam-se molas
mltiplas, concntricas.Quando n se exige que elas tenham o mesmo comprimento, calculam-se as molas
separadamente usando as frmulas vistas na pgina 14.03 com as seguintes condies.
a) a carga parcial de uma mola dada por:
P1 = 0,7 P P2 = 0,3 P (molas duplas)
P1 = 0,6P P2 = 0,7P (PP1) P3 = P P1 P2 (molas triplas)
b) A distncia entre as molas deve ser:
c) todas as molas devem apresentar a mesma flecha.
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EXERCCIO
Resolver o exerccio 3 da pg. 14.12 admitindo-se uma fora de extrao Fex =
3800 kg. (Os demais dados podem ser mantidos.)Flecha til: 12 mm
Flecha total: 24mm
Como a carga muito elevada, convm dividi-la entre duas molas concntricas.
Carga mxima da mola externa:
P1 = 7/10 * 380O 2800kg
Carga mxima da mola interna:
P2 = 3800 2500 = 1300 kg
Adotam-se os dimetros dos fios:Mola externa: d =20 mm
Mola interna: d 13mm
Clculo do dimetro de enrolamento:
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Clculo da flecha mxima admissvel por espira:
Clculo do nmero de espiras:
Como na mola externa cada espira contribui com uma flecha de 10,6mm, para aflecha de 24mm h necessidade de n1 espiras.
n1 = 24/10,6 = 2,3 espiras
Analogamente, para a mola interna:
n2 = 24/4,5 = 5,4 espiras
Clculo do comprimento quando descarregadas (tipo 4):
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MOLAS PRATO
Estas molas so formadas por uma pilha de arruelas, denominadas de
BELLEVILLE ou SCHNORR, montadas com as concavidades alternadamente opostas.
A grande vantagem destas molas a possibilidade de variar a rigidez, a flexibilidadee a capacidade de carga, bastando para isto variar o nmero de arruelas ou mudar suadisposio (srie ou paralelo, 2 a 2, 3 a 3, etc.)
Quando montadas em srie valem as seguintes relaes:
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A conicidade dada de forma a n ultrapassar o limite de elasticidade, mesmoquando carregadas a ponto de ficarem completamente planas. Apesar disto n se deveultrapassar f = (0,5 0,6)h para garantir maior sensibilidade.
As molas prato pertencem ao grupo de molas de flexo e como tal, as tens s maioresna parte central do que na parte perimetral.
Devido ao formato, o clculo destas arruelas muito complicado, por isso, para suaescolha foi elaborada a tabela abaixo.
As dimenses so expressas em mm e as foras em kg.
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EXERCCIO
Resolver o exerccio 3, da pg. 14.12 empregando molas prato.
Fora de extrao: Fex = P = 231 kgPela tabela, tem-se a seguinte arruela:
D = 22,4mm D = 45mm e = 1,75 mm
H = 3mm f = 0,65mm p = 274 kg
Com auxlio de um grfico ou por proporcionalidade tira-se a flecha dessa arruelapara a carga de 231 Kg.
f/231 = 0,65/274 f = 0,54mm
Como a flecha total de 24 mm, o nmero de arruelas ser:
N = 24/0,54 =44 arruelasComprimento quando descarregada: 3 * 44 = 132 mm
Comprimento quando pr-carregada: 132 - 12 = 120 mm
Comprimento quando carregada: 132 - 24 = 108 mm
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EXERCCIO
Resolver o exerccio da pg. 14.12 empregando molas de borracha.
Fora de extrao: Fex = F = 231 kgClculo da rea do tarugo.
Admitindo D = 5cm, resulta:
Logo, pela tabela, tem-se o seguinte tarugo:
D = 5 cm d = 1,3cm e = 5cm
Clculo do nmero de tarugos:
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MOLAS DE PLASTIPRENE
(Fabricada pela OSSO Indstria e Comrcio Ltda.)
Estas molas, apresentadas sob forma de tarugos de uretano slido, esto substituindocom vantagens, as molas de ao convencionais usadas em ferramentaria.
Seu bom funcionamento deve-se resistncia aos leos, flexibilidade e extraordinria capacidade de suportar cargas.
As vantagens so as seguintes:
No quebram de imprevisto;
Possuem longa durabilidade;
Desenvolvem altas presses, mesmo com pequeno curso;
So de fcil montagem nas ferramentas;Ocupam menos espao (alojamento mais simples);
Diminuem o custo de manuteno;
Reduzem paradas na produo e
Prolongam a vida das ferramentas devido possibilidade de distribuio regular.
Alm disso, so facilmente usinadas (torneadas, furadas e serradas) para as medidasdesejadas, permitindo ao construtor de ferramentas ter sempre disponvel a medida exatapara cada caso especfico.
Quando montadas em srie valem as seguintes relaes:
E quando montadas em srie valem as seguintes relaes:
Quando a compresso mxima, o abaulamento da ordem de 20% do dimetro.
As molas de plastiprene so fornecidas nos seguintes tamanhos:
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As figuras abaixo mostram a versatilidade das molas de plastiprene.
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Para a escolha das molas plastiprene foi elaborada a tabela abaixo, que fornece acarga e a flecha para cada dimenso dos tarugos.
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EXERCCIOS
Resolver o exerccio da pg. 14.23 empregando mola de plastiprene.
Fora de extrao: Fex = P = 3800 kgFlecha til: 12 mm
Flecha total: 24mm
Pela tabela tem-se o seguinte tarugo:
75mmx 3Ommx 30mm
Capacidade: 3935 kg
Flecha: 5 mm
Como a diferena entre as cargas desejadas e a obtida da tabela pequena, n haver
necessidade de se fazer a correo da flecha.Clculo do nmero de tarugos:
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FOLGA ENTRE PUNO E MATRIZ
Puno e matriz podem cortar ou furar, isto , podem produzir peas ou praticar
furos.Ao descer, o puno comprime a chapa contra a matriz forando-a para dentro.
Aparecem deformaes elsticas seguidas de deformaes plsticas em ambos oslados da chapa e logo aps trincas de ruptura que ao se unirem, separam a pea da chapa.
Pata obtermos cortes de aspecto bonito e sem rebarbas, necessrio que as trincas,que se iniciam nos fios de corte, se encontrem.
Isto acontece se existir uma certa folga entre puno e matriz.
Esta folga varia em funo do material e da espessura da chapa.
Terminada a operao de corte, as deformaes elsticas desaparecem, isto , aspartes contradas voltam ao normal.
claro que devido a estes fenmenos, as dimenses do puno e da matriz deveroser convenientemente majoradas ou diminudas.
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Isto :
Para estabelecermos com exatido as dimenses dos punes e das matrizes,deveremos considerar tambm as tolerncias do prprio pro duto.
Para isto:
as matrizes de corte tero as dimenses correspondentes ao limite inferior datolerncia das peas.
os punes de furao tero as dimenses correspondentes ao limite superior datolerncia das peas.
Se as tolerncias do produto no forem estabelecidas, ou indicadas,
as matrizes de corte sero diminudas de 0,1 mm;
os punes de furar sero aumentados de 0,1 mm.
As tolerncias do produto dependem da funo a que se destina. Quanto mais rgidafor a tolerncia do produto, tanto mais cara ser a ferramenta.
CONCLUSO:
As dimenses exatas dos punes e das matrizes sero deter minadas considerando:
prpria matriz.
1) tolerncia do produto;
2) folga de corte;
3) tolerncia de acabamento do prprio puno e da
NOTA:
a) CORTE: se a pea tiver reentrncias, a matriz nas partes reentrantes funcionar comopuno de furao, portanto, as reentrncias do verdadeiro puno ter as dimenses
acrescidas da folga.
As medidas das partes reentrantes tero tolernciassuperiores.
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b) FURAO: se o furo tiver reentrncias, o puno nas partes reentrantes funcionar
como matriz de corte. Portanto, as reentrncias da verdadeira matriz tero as dimensesdiminudas da folga.
As medidas das partes reentrantes terotolerncias inferiores.
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ACOPLAMENTOS RECOMENDADOS (ISO)
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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS EM FUNO DA FOLGA E DARESISTNCIA AO CORTE
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VALORES DAS FOLGAS ENTRE PUNES E MATRIZES
A folga varia em funo do material e da espessura da chapa.
Para peas pequenas e finas, praticamente, no h folga, porm para chapas grossasa folga aprecivel.
Em geral:
f = e/20 para ao doce, lato e similaresf = e/16 para ao mdiof = e/14 para ao duro
A folga maior para chapas de ao duro.
e = espessura da chapa f = folga (em ambos os lados)
FOLGA EM FUNO DA RESISTNCIA AO CORTE
FOLGA EM FUNO DE c E DA QUALIDADE DE TRABALHO
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FOLGA EM FUNO DA ESPESSURA
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FOLGA ENTRE PUNO E MATRIZ
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TRABALHO EM CHAPAS
Determine as dimenses dos punes e da matriz de corte para a obteno da pea
da figura abaixo (aplique corretamente os valores das tolerncias e da folga).
Dados: material: alumnio chapa #14 (s = 2mm)Folga: 0,060mmQualidade de trabalho: h8/H8
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EXERCCIO PROPOSTO:
Determinar as dimenses dos punes e das matrizes para obter arruelas de lato
doce com 3mm de espessura.
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MATRIZES COM NGULOS DE SADA
Todas as matrizes de corte, sem extrator, devero ser vazadas com conicidade de 0,5
10, a fim de facilitarem a sada das peas cortadas. Este artifcio, porm, apesar de sermais econmico, acarreta complicaes. De fato, medida que a matriz passa a ser afiada, parte vazada fica maior, aumentando conseqentemente as medidas das peas e a folgaentre o puno e a matriz.
A afiao retira em mdia uma camada de 0,3 0,5 mm.
A folga mxima para se ter corte, apesar de grosseiro, de 0,le =10%e.
Para se contornar os inconvenientes do ngulo de sada, a matriz confeccionadacom as mnimas dimenses tolerveis da pea. O limite superior da tolerncia da pea serassim atingido depois de um certo nmero de afiaes.
A conicidade das matrizes representa um inconveniente apenas nas ferramentas decorte; nas de furar a afiao da ferramenta no altera as dimenses dos furos, pois estesdependem dos punes.
MAJORAO DO PRODUTO PELAS AFIAES DAS MATRIZES
Usando matriz com extrator, no teremos ngulo de sada e, portanto o problema selimita a estabelecer apenas a folga em funo da dureza e da espessura do material.
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FERRAMENTAS DE CORTE
1 Os estampos abertos permitem trabalhar retalhos de chapas de diversas
espessuras, proporcionando produto com preciso de 0,2mm.
2 As ferramentas de corte guiado, com pino de encosto ou trinco, simples ouprogressiva de uma etapa e centradores, conferem ao produto ma preciso de 0,08mm.
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FOLGA E DESCONTRAO ELSTICA EM FUNO DA BITOLA USSGPARA CHAPAS DE AO CARBONO
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As figuras mostramestampos guiados de furo ecorte progressivo com encosto
e pinos pilotos ou centradores.
Os pinos pilotos aumentam a preciso doproduto, pois mantm a tira firme e centralizadadurante o corte.
Os pinos pilotos podem penetrar em furosou rasgos da prpria pea ou em furos praticadospropositadamente, fora da pea, para esse fim.
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3 - As ferramentas de corte progressivo com facas de avano, dependendo donmero de etapas, proporcionam ao produto preciso de 0,08 a 0,15 mm.
Afaca de avano, cortando lateralmente da tira um retalho igual ao passo, lheproporciona um avano exato.
A faca de avano usada para e 2 mm e p 100 mm.
As salincias das facas cortam reentrncias na tira, que permitem encosto perfeito,eliminando os defeitos que se verificam com facas lisas.
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H casos em que as facas de avano contribuem para a formao do produto.
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SEPARAO DO PRODUTO E SOBRA LATERAL
Seja qual for a disposio, para se ter um bom produto e um bom funcionamento,
necessrio que a separao entre uma pea e outra, assim como a largura da sobra lateral,obedea condio:
Isto necessrio para que a tira de sobra seja rgida.
No observando a condio acima, pode acontecer que a sobra ceda ao arrasto dopuno provocando interferncia e suas inevitveis conseqncias: produto incompleto oumal acabado, engripamento ou ruptura da prpria ferramenta, etc.
* Para e > 3mm
Quando x utilizado como referncia (encosto de retrocesso) aconselhvelaument-lo de 20% para garantirmos que no se deforme sob a ao de arrastamento dospunes.
Para cobre e anlogos dobrar os valores do diagrama, especialmente no caso dechapas finas.
Para cortias e afins:
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CLCULO DE UTILIZAO E RETALHOS
Boa economia de material se obtm usando tias mais estreitas possveis e passos de
avanos mnimos.As ilustraes abaixo mostram tiras nas quais se procurou gastar o mnimo de
material.
Porcentagem de retalhos:
Porcentagem de utilizao do material:
M = L p = material bruto por pea [mm]S = superfcie da pea [mm]R = M L = retalho por pea [mm]
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EXERCCIOS
EXERCCIO 1
Estudar a tira para a obteno da pea da figura.
O sentido de laminao da chapa no influi.
Chapa de ao SAE 1010 frio.Dimenso da chapa: 1x 2m.Espessura da chapa: e = 1,06mm
Pelo diagrama temos: t x 1mm
A tabela fornece valores maiores, adotaremos:
1 Disposio reta longitudinal:
Passo: 50 + 1 = 51mm larg. da tira: 35 + 2x1,5 = 38mm
Nmero de tiras por chapa: 1000/38 = 26Nmero de peas por tira: 2000/51 = 39Nmero de peas por chapa: 39 x 26 = 1014
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2 Disposio reta transversal:
Passo: 335 + 1 = 36mm ; largura da tira: 50 + 3 = 53mm.
Nmero de tiras por chapa: 2000/53 = 37,Nmero de peas por tira: 1000/36 = 27Nmero de peas por chapa: 37 x 27 = 999
3 Disposio inclinada:
AB = 10 +1 =11mmBC = 12,5 +10 + 1 = 23,5mmtang. = BC/AB = 23,5/11 = 2,13636
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CICLO DE OPERAES
Na maioria dos casos o produto no obtido de uma vez cm um nico golpe de
estampagem e sim progressivamente aps uma certa srie de operaes simples oucombinadas.
Para darmos uma idia, apresentaremos aqui alguns exemplos que queremos outrasoperaes alm do corte:
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Disposio progressiva de furos e cortes.
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DESENHO DAS FERRAMENTAS
Para se representar uma determinada pea necessrio que o seu desenho seja
dotado de todas as medidas indispensveis.Estas mesmas medidas, porm, perdem a importncia na representao grfica da
matriz que cotada levando em considerao as operaes de usinagem a que sersubmetida.
Alm de cortar os furos necessrio localizar os mesmos.A localizao dos furos da matriz feita por meio de ordenadas.
Os crculos traados com linhas finas representam a ferramenta que ir abrir osfuros que daro incio ao vazamento da matriz.
Se o estampo for simples, as dimenses podero ser colocadas no prprio desenhodo conjunto.
s vezes, as partes principais so desenhadas e cotadas separadamente e as demaispartes so cotadas no prprio conjunto.
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Entretanto, a maneira certa de se executar e cotar o desenho de uma ferramenta indicar no conjunto os elementos normalizados e, separadamente, desenhar e cotar todos oselementos no normalizados.
NOTA:
No dimensionamento da matriz e dos punes preciso considerar a folga.
Se a pea produzida na apresenta reentrncia, a matriz dever ter as medidasexatas da pea, enquanto que o puno dever ter as medidas diminudas da folga.
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EXERCCIO 1
Calcular as coordenadas para traar, em uma placa matriz de 84 x 84 mm, o furo
triangular representando em figura.
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MUDANA DE COORDENADAS
Quando o melhor aproveitamento da tira se obtm dispondo as peas inclinadas,
para se riscar a matriz, mais facilmente e com maior preciso, necessrio determinarmosas coordenadas dos pontos em relao aos eixos e .
Estes eixos coincidem com os cantos da placa matriz ou so a eles paralelos.
Pela Geometria Analtica sabemos que as coordenadas de P em relao aos eixos equando se conhecem as coordenadas x e y, so dadas por:
O procedimento o seguinte:1 - Coordenamos a pea em relao x e y.
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EXERCCIO
Projetar uma ferramenta para a operao de corte da
chave Volkswagen.
Espessura da chapa: e = 2mmTenso de ruptura: r = 45 kg/mm
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DOBRADEIRAS E SUAS FERRAMENTAS
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CURVATURA CALANDRAS
A curvatura cilndrica ou cnica obtida por meio de mquinas chamadascalandras.
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FERRAMENTAS DE DOBRA
Elementos de chapa dobrada tm amplas aplicaes nas construes mecnicas, emespecial, onde o fator leveza primordial. Os perfis laminados so substitudos, quandonecessrio e possvel, por elementos de chapa dobrada. A execuo destes perfis em geral feita nas dobradeiras, porm, quando os elementos forem relativamente curtos ou comconformao especial, so executados vantajosamente por meio de estampos e prensas.
Podemos considerar fazendo parte deste captulo, alm da dobra propriamente dita,
tambm o enrolamento e a formao:
As operaes de dobra visam conformar o objeto sem alterar a espessura da chapa, oque se obtm, evitando todo e qualquer alongamento e escoamento. necessrio, portanto,
projetar convenientemente as ferramentas e seus cursos.s vezes a conformao obtida por etapas, isto , por dobras parciais e sucessivas.
Normalmente as peas so dobradas separadamente, mas pode acontecer que sejaconveniente, dobrar duas ou mais peas ao mesmo tempo.
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No caso de serem executadas vriasdobras numa nica operao, o estampo
devera ser confeccionado de forma a executarprimeiramente a dobra central, permitindo olivre escorregamento da chapa, e depois asdobras laterais, gradativamente.
RAIOS DE CURVATURA
Nas operaes de dobra devero ser evitados os cantos vivos, pois imprudenteexecutar raios de curvatura internos inferiores espessura da chapa; as fibras externasseriam tracionadas e o material acabaria rasgando.
Para se dobrar com cantos vivos, sem solicitar excessivamente o material e compresso relativamente baixa, recorre-se ao artifcio em figura:
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O raio mnimo de dobra depende do material e da espessura da chapa:
em que:
Em geral aconselha-se fazer:
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DIAGRAMA DO RAO MINMO
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Kaczmareck fornece os seguintes valores:
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RETORNO ELSTICO (Springback)
Devido elasticidade do material, depois da operao de dobra, a pea obtida tende
readquirir a forma primitiva, isto , tende a reendireitar. Isto acontece por causa dadeformao elstica remanescente que precede a deformao plstica permanente.
Na execuo das ferramentas, poder ser levado em conta este fenmeno, dandongulos de dobra mais fechados do que os da pea, de maneira que, depois do retornoelstico, os ngulos ficaro os desejados. No existe clculo para determinar a diminuiodos raios e dos ngulos; feito por tentativa, por meio de provas e experincias.
Apenas para orientao, podemos considerar que, para com pensar o efeito doretorno elstico e se obter o produto com curvatura r e ngulo , necessrio que o punoapresente um raio r e a dobra seja feita com ngulo :
O retorno elstico depende do material e da relao r/e. maior nos materiais maisduros.
VALORES DE k
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Exemplo:
Determinar o raio do puno e o ngulo de dobra para a pea em figura. Material:
ao inox 18 8.
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POSIO DA LINHA NEUTRA NAS PEAS DOBRADAS
Para obter uma chapa dobrada segundo um determinado perfil, necessrio cortar achapa com tamanho certo. Para isto necessrio conhecer as dimenses da peadesenvolvida. Na conformao da dobra todas as fibras do material padecem solicitaes decompresso ou trao, sofrendo conseqentemente alongamento ou encurtamento.
As nicas fibras que permanecem inalteradas s as que esto no plano neutro, ou,tratando-se de elementos lineares, na linha neutra. As fibras ali localizadas n sofremdeformaes, portanto o desenvolvimento desta linha nos fornecer o comprimento exatoda chapa ou da tira a ser cortada.
A linha neutra no se encontrasempre na metade da espessura dachapa.
A experincia aconselhaconsiderar a linha neutra localizada :
1 da curvatura interna p/ e 1mm ou quando a pea enrolada;2 1/3 da curvatura interna p/ e > 1mm3 1/5 da curvatura interna quando a dobra obtida com ferramentas providas de
sujeitadores.
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Alguns autores relacionam y com r/e, isto :
Exemplo 1
Determinar a posio da linha neutra da chapa dobrada com e = 2,5mm e r = 7,5mm
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Exemplo 2
Determinar a posio da linha neutra no caso de se enrolar uma chapa de ao com
e = 6mm e r = 24mm.
DESENVOLVIMENTO DAS PEAS DOBRADAS
Individualizada a posio da linha neutra, fcil calcular o comprimento de cortepor simples clculos geomtricos.
O comprimento da tira a soa de segmentos e arcos medidos da linha neutra.
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Exemplo 1
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VALORES PRTICOS
Para clculos menos, precisos a Uddeholm sugere:
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ABERTURA DA MATRIZ DA DOBRA
A fora necessria para efetuar dobras em ngulo reto, em prensas, depende de:
a espessura e natureza do material
b raio de curvatura e largura do V de apoio.
A fora de dobra inversamente proporcional ao raio de curvatura e largura deabertura do V.
Em geral
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FORA DE DOBRA
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FORA DE DOBRA para chapa de ao com r = 40 kg/mm e b = 100mm
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Exemplo 1
Para dobrar em ngulo reto uma tira de 1m, com espessura e = 3mm e r =
40kg/mm e a abertura do V de 50mm, necessrio uma fora:
Fd =
Exemplo 2
Determinar a fora de dobra da pea em figura, com ferramenta cujo V tem aberturade 16mm.
Neste caso:
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CASO II
Se a ferramenta como a figura ao lado:
A pea a ser dobrada se considera como uma viga engastada com balano
Exemplo
Para dobrar uma cantoneira de ao com r = 40 kg/mm, 1m de comprimento e3mm de espessura, necessria a fora de:
Fd =
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FORA DE DOBRA para chapas de ao com r = 40kg/mm
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CASO III
NOTA:
a Se o extrator for acionado por molas a fora de dobra dever ser aumentada dafora de deformao elstica das molas do extrator, que em geral da ordem de 0,1 Fd.
b Nas ferramentas de dobra as bordas da matriz devero ser arredondadas parapermitirem o livre escorregamento da chapa. Este particular proporciona um melhorproduto com menor esforo.
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Segundo Kaczmareck o valor da fora de dobra :
DEVEM SER EVITADAS DOBRAS EM V OU EM U em prensasexcntricas, pois, uma regulagem deficiente provocaria a ruptura da prensa.
Exemplo 1
Calcular a fora necessria para dobrar em U, 1m de chapa de ao comr = 40kg/mm e espessura e = 3mm, em ferramenta com extarator de mola.
A fora de dobra
B fora de extrator
C fora total
Exemplo 2
Calcular a fora de dobra para a pea em figura, com os seguintes dados:
e = 4mm
b = 20mm
r = 40kg/mm
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DIMENSIONAMENTO DA MATRIZ DE DOBRA
No projeto da ferramenta necessrio dimensionar convenientemente os elementos
destinados a suportar grandes esforos; em particular a matriz.
Consideremos o caso mais geral: a dobraem U
As partes mais solicitadas so: h e h1A fora de dobra que dada por:
Origina sobre as paredes laterais da matriza fora F1, que se torna mxima quando a dobra
alcana 45.
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A fora Fd atua com intensidade dividida metade de cada lado. Teremos portanto:
Analogamente, considerando a parte inferior da base como viga engastada,carregada uniformemente com a fora total Ft, teremos:
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ExemploDimensionar a base da ferramenta para a dobra a pea em figura, sendo:
1 Fora de dobra:
2 Espessura da parede lateral:
3 Espessura da parte inferior:
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CONSELHOS E ARTIFCIOS
Para termos bons resultados, bom observar quanto segue:
Estudar a tira do material de modo que a dobra se efetue perpendicularmente aosentido de laminao da chapa.
A maioria dos materiais resiste dobra em sentido perpendicular laminao, masracha, parcialmente ou totalmente, se a dobra for paralela ao sentido de laminao. Istoacontece mais ainda se a tira apresentar os laterais com rebarbas.
Para dobras em vrias direes, dispor a pea inclinada em relao ao sentido delaminao. Possivelmente a 45.
A dobra realizada com ferramentas de:
Cantos vivos acarretam diminuio de e = 50%
Cantos arredondados acarretam diminuio de e = 20% se r e
Cantos arredondados acarreta diminuio de e = 5% se r = 5e
A dobra origina dilatao transversal das camadas internas contrao das camadasexternas de:
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As chapas duras devero ser dobradas com ferramentas de quinas (r = 0,2e) e baixa velocidade.
Os cantos vivos somente podero ser obtidos com materiais macios.
A resistncia das peas dobradas pode ser aumentada por meio de nervuras.
aconselhvel separar as partes dobradas das partes retas com pequenos entalhes.
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Se a dobra for em curva, aconselha-se estampar duas peas juntas por vez e depoissepara-ls por meio de corte. Assim evitam-se escorregamentos irregulares.
No caso de dobra de chapa furada, para que os furos no fiquem ovalizados,devemos respeitar o seguinte:
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NERVURAS DE REFORO
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FERRAMENTAS DE DOBRA
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DOBRA E CURVA COM MATRIZES DE BORRACHA
Os sistemas tradicionais de puno e matriz de ao so pesados e caros, porque
requerem preciso e no permitem variao da espessura da chapa.Atualmente com a produo de Borrachas Poliuretnicas, que so muito resistentes;
a abraso, a ruptura por compresso, aos leos, cidos, etc.O puno A de ao. A matriz B de borracha.As matrizes so de borracha uretnica, colocadas na caixa C, com a folga f, que
permite a expanso da borracha.No fim da operao a borracha volta ao seu estado normal e extrai a pea dobrada.
SEQUNCIA DAS OPERAES
Estampos de dobrar
Estampos de curvaOs elementos destes estampos so iguais ao exemplo acima.Desejando-se uma curvatura exata colocam-se enxertos de ao D.
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PROJETOS
Projeto 1
Projetar a ferramenta para a pea abaixo:
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Projeto 2
Projetar a ferramenta para a pea abaixo.
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Projeto 3
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FERRAMENTAS DE REPUXORepuxo a operao de conformao que, em um ou mais estgios, transforma uma
chapa metlica plana em corpo cncavo.
A chapa, empurrada pelo puno, obrigada a passar atravs da matriz, enquanto o
sujeitador mantm a superfcie da chapa tensa para impedir a formao de rugas.
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REPUXO COM PRENSAS DE SIMPLES EFEITO
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DESENVOLVIMENTO DAS PEAS REPUXADAS
A - PEAS DE ROTAO
Um problema de fundamental importncia no estudo do re puxo a determinaodo formato e das dimenses da chapa recortada.
Os clculos para essa determinao so sempre aproximados, e baseiam-se naequivalncia das superfcies (no caso de chapas finas) ou na igualdade dos volumes (nocaso de chapas grossas).
Para obtermos chapas recortadas que proporcionam melhores produtos e menorsucata, devemos recorrer determinao por tentativas.
O acabamento do produto se obtm com uma operao de refile.
Para repuxo cilndrico, de chapas finas, pela equivalncia das superfcies, teremos:
1 exemplo:
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DIMETROS DOS DISCOS DE REPUXO
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SUPERFCIES DE ALGUNS ELEMENTOS
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Exemplo 1
Podemos decompor a figura em:
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DETERMINAO EXPERIMENTAL DO DESENVOLVIMENTO
A determinao analtica do desenvolvimento da pea repuxada no semprepossvel.
Quando isto acontece, recorre-se ao artifcio da chapa quadriculada. Isto , paratermos uma visualizao bastante exata de como recortar a chapa para um bom produtocom poucos retalhos, traa-se um reticulado de 5 mm ou mais, sobre umas chapasrecortadas intuitivamente, repuxam-se e analizam-se os resultados fazendo-se as devidas
correes.
NMERO DE OPERAES PARA A CONFORMAO DE UMA PEA
A REPUXO CILNDRICO
A profundidade do repuxo em relao ao dimetro de fundamental importnciapara a determinao do nmero de operaes necessrias para a conformao de uma pea.
Para se evitar alongamentos excessivos, rasgos e fortes encrudescimentos quelevariam rejeio do produto, necessrio repuxar o material gradativamente at conformao final.
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A partir do dimetro D do disco, com um 19 repuxo, passaremos a um dimetro:d1 = k D
com um 29 repuxo passaremos a:d2 = k d1
com um 39 repuxo, passaremos a:
d3 = k d2
e assim por diante at chegarmos a um dimetro
dx d
em que d= dimetro da pea desejada.
COEFICIENTES DE REPUXO
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NMERO DE OPERAES, DIMETROS E PROFUNDIDADE DEREPUXO (para chapas de ao)
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Exemplo 1
Determinar o dimetro do disco e o nmero de operaes necessarias para obtermos
um recipiente cilindrico de chapa de ao com as dimenses da figura.
Dimetro do disco:
Pelo diagrama, entrando com D = 140mm, teremos:
Para obtermos o recipiente desejado sero necessrias duas operaes.1 operao:
d1 = kD = 0,6 * 140 = 84mm
A partir de teremos:
Nesta 1 operao:
2 operao:
Ser necessrio refilar a borda.
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Na 1 operao repuxemos um cilindro com o canto de fundo chanfrado com e =6mm.
Nesta 2 operao teremos:
B REPUXO CNICO
A conformao cnica obtidacom uma ltima operao deestampagem que segue uma srie de
repuxos cilndricos escalonados.Para no sobrecarregar o
material, a reduo dos dimetros norepuxo escalonado dever ser menordo que no repuxo cilndrico puro.
Em geral torna-se:
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PREVISO DO N. DE ESTGIOS DE REPUXO
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C REPUXO PRISMTICO
O nmero de operaes para repuxo de peas de seco retangular, depende, alm doformato, da espessura da chapa, das caractersticas do material e do arredondamento dos cantos.
A profundidade do repuxo por etapa :
h 6r
Em que r o arredondamento dos cantos verticais.
A experincia sugere:
Em geral, na 1 operao:
Peas prismticas repuxadas com cantos vivos, s podero serobtidos atravs vrias operaes, completadas por uma de conformao final chamada calibragem.
Teoricamente, a profundidade do repuxo determianda pela
reduo dos dimetros do disco fictcio que, repuxado, formar os arredondamentos.
em correspondncia dos arredondamentos que se verificamas mximas solicitaes.
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Exemplo
Repuxar a pea em figura. Chapa de ao para repuxo.
1 O dimetro D depende do discocorrespondente ao desenvolvimento docilindro imaginrio de dimetro d = 2r =10mm, fundo esfrico e altura h = 55mm,:
Pelo prospecto da pg. 17.34 ou pelo diagrama da pg. 17.35 conclui-se que para sechegar a d = 10mm so necessria 6 operaes.
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ARREDONDAMENTO DO PUNO E DA MATRIZ
O arredondamento da orla de entrada da matriz de fundamental importncia.De fato, se o arredondamento for pequeno, a chapa, fortemente solicitada em
correspondncia da quina de entrada, se estica alm do necessrio at romper, enquanto seo arredondamento for muito amplo, haver formao de rugas.
Parta a 1 operao, Kaczmareck sugere:
Cujos valores so dados pelo diagrama:
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FUROS DA SADA DE AR
Na operao de repuxo a chapaadere ao puno, aprisionando certaquantidade de ar que, s vezes dificulta afinalizao da operao.
Na extrao da pea do puno, svezes h formao de vcuo que dificulta aseparao.
Estes inconvenientes se eliminam,praticando furos de sada ou entrada de ar,em posio oportuna nos machos e contra-machos.
Note-se que o ar comprimidodeixaria o fundo abaulado.
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FOLGA ENTRE PUNO E MATRIZ NO REPUXO
A folga entre puno e matriz das ferramentas de repuxo dever permitir o escoamentouniforme da chapa sem formao de rugas ou diminuio da espessura. Teoricamente a folga deverser igual espessura. Isto vlido para as chapas finas.
Para as chapas grossas a folga dever ser igual espessura mxima da chapa, aumentada de20% da tolerncia mxima de laminao.
Ex.: chapa de ao de 2 mm com tolerncia de 0,1.
folga = 2,1 + 0,20 * 1 = 2,12 mm
Se a folga entre o puno e a matriz for pequena a chapa rasgar.
Se a folga for grande haver rugas ou descentralizao do repuxo.
Praticamente, admite-se que a folga f seja:
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FORA DE REPUXO
Pela Resistncia dos Materiais sabemos que um corpo metlico submetido a esforoscrescentes se deforma primeiro elasticamente e depois permanentemente.
Durante o repuxo, que uma opera5o plstica, o material escoa adquirindo novo formato.
Um elemento de superfcie S, durante a operao de repuxo, submetido a tensesradiais de traot e a tenses circunferenciais de compresso.
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Pela frmula acima, notamos que a fora de repuxo, sem considerar as perdas poratrito, nem os esforos da dobra, varia logaritmicamente durante a operao de repuxo.
mxima para D = D0 e nula para D = d.
Isto , a fora de repuxo mxima no incio, diminui gradativamente durante aoperao, e se anula no fim da operao (se a pea repuxada for sem flanges).
O contrrio acontece com as foras de atrito: no incio so nulas, mas no fim daoperao, devido presso elstica que a pea repuxada exerce contra as paredes da matriz,atinge o valor mximo.
As perdas por atrito podem ser diminudas, fazendo sujeitadores e matrizesperfeitamente lisos, dando uma folga oportuna entre o puno e a matriz e, lubrificandoabundantemente as superfcies em contato, da chapa e da matriz, com lubrificantesapropriados.
Os lubrificantes mais usados so:
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A chapa repuxada escoar ainda melhor se a matriz tiver as quinas arredondadas.
PRATICAMENTE a fora para repuxo cilndrico pe dada por:
em que:
Nota:
Para o clculo da fora de repuxo para peas n cilndricas, usar a frmulaacima substituindo dpelo valor do perfmetro da seo da pea.
A fora de repuxo depende de muitos fatores. A frmula acima nos d apenas um
valor aproximado, porisso, a favor da segurana, convm aument-lo de 20 30%.A prensa dever ser escolhida levando-se em considerao tambm a fora do
sujeitador.
FORA DO SUJEITADOR
Em primeira aproximao podemos dizer que:
A escolha da presso do sujeitador de fundamental importncia, pois uma pressoexcessiva acabaria rasgando a chapa, enquanto uma presso insuficiente favoreceria aformao de rugas.
A presso especifica varia com o material e com a espessura da chapa.
Quanto menor a espessura da chapa, maior dever ser a presso.
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Indicando com Ssj a superficie de sujeitao, vem que a fora do sujeitador dada
por:
TENSES DE RUPTURA DO MATERIAL E PRESSES ESPECIFICAS DOSSUJEITADORES
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Exemplo:
Dimensionar a ferramenta e determinar a fora
necessria para repuxar um cartucho cilndrico com d =85mm, h = 50mm em chapa de ao com e = 2mm e t =40kg/mm.
Dimetro do disco:
Nmero de operaes:Pelo diagrama conclumos que so necessrias 2 operaes:Na 1 operao: d1 = 94mm h1 = 42mmNa 2 operao: d2 = 75mm h2 = 62mm
Os valores acima so confirmados pelo prospecto:
Faremos 2 operaes:
Arredondamento das matrizes:
Estes valores so confirmados pela:
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2 operao:
Arredondamento do puno:
rp = r e = 5 2 = 3mm
Fora de repuxo:
Fora do sujeitador:
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CORDES E SULCOS ESTICADORES
Quando, devido ao formato da pea, o sujeitador liso no consegue proporcionar
uma reteno regular e suficiente da chapa, ele vem dotado de sulcos ou salincias quefuncionam como esticadores.
Repuxos cilndricos de boa qualidade se obtm com os artifcios.
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REPUXO POR INVERSO
O repuxo por inverso, inverso ou negativo, um processo de profundo que, vira
pelo avesso a pea de transio em cada estgio, visando modificar o fluxo das linhas que omaterial adquiriu na operao precedente.
Desta forma, as fibras da chapa que em uma operao foram muito solicitadas, naoperao seguinte, sero menos solicitadas, ou, como acontece na maioria dos casos, haverat inverso de solicitao e as fibras tracionadas em uma operao sero comprimidas naoperao seguinte, evitando-se o aumento de tenso que levaria ruptura.
As peas obtidas por este processo apresentam espessura uniforme e podem serobtidas com menos etapas que no repuxo normal.
Este processo dispensa o recozimento intermedirio das peas, especialmente se omaterial for bastante malevel.
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REPUXO COM ESPESSURA VARIVEL TREFILAO
A trefilao consiste no adelgaamento da espessura das paredes cilndricas de uma
cpsula previamente repuxada, por meio de sucessivas passagens atravs de matrizes comfuros menores do que o dimetro extremo da cpsula. Esta operao efetuada a frio.
A reduo da espessura depende da qualidade e da maleabilidade do material.
A reduo mxima para os aos de boa qualidade de 35%.
Para que o produto fique com o material bem homogneo aconselhvel reduzir aespessura das paredes com mais operaes.
Para que o produto fique com as paredes bem concntricas, necessrio guiar ecentralizar cuidadosamente o puno.
Lubrificando convenientemente a chapa, se obtm um bom produto e uma fcilextrao da pea do puno.
Para chapas de ao, bons lubrificantes so: emulses de leo de colza, leo de rcinoe sabo.
Para eliminar o encrudescimento do material necessrio recozer as peas apscada passada.
DIMETRO DO DISCO D
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Para evitar rugas necessrio que e > (0,04 0,05) D.
NMERO DE ESTGIOS1 estgio: Para evitar rugas
d1 = kD em que k = 0,75 0,85
2 estgio: Se d1 no for bastante prximo do dimetro interno da pea desejada,recorrer-se um 2 estgio sem trefilar.
3 estgio: O adelgaamento da parede por estgio, dever ser inferior a 25 35%.
aconselhvel diminuir esta porcentagem, estgio por estgio e recozer as peas,cobreando-se ou pumbleando-as, se possvel.
O dimetro do puno diminuir de 0,2mm por estgio.
FORA DE TREFILAO
Indicando com:
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Para que o fundo no se separe das paredes laterais, necessrio que:
necessrio reduzir ao mnimo o atrito entre o cartucho e as paredes da matriz,lubrificando abundantemente as superfcies em contato espelhando o furo da matriz.
REPUXO POR EXTRUSO
O verbo extrudir sinnimo de expulsar. De fato, possvel expulsar da matriz, pormeio de um puno, um material plstico ali colocado.
Quanto maior for a plasticidade do material, tanto mais fcil ser a extruso.
O Pb, Sn, Al, Cu, Ni e suas ligas so timos materiais para extruso.
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Condio fundamental para se obter a extruso que a fora seja aplicadarapidamente.
A espessura mnima alcanvel e = 0,1mm.
A seco do s cartuchos pode ser tambm quadrada, retangular, sextavada, elptica,
etc.
Os fatores que concorrem para uma boa extruso so:
1 - Maleabilidade e plasticidade do material.
2 - Aplicao instantnea da fora de extruso e com
intensidade constante durante toda a operao.
3 - Simetria da seco da pea.
4 - Sada de ar.As pastilhas a serem extrudadas podem se obter por corte de chapas, de tarugos ou
fundidos sob presso em conquilha.
Todas as pastilhas devero ser recozidas antes de serem submetidas extruso.
Melhores resultados se obtero se o recozimento for feito 2 ou 3 dias antes daextruso.
Uma extruso correta se efetua com punes com extremidade representada aseguir:
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H outros sistemas de extruso:
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DETERMINAO DO DISCO DE EXTRUSO
Pela igualdade de volumes teremos:
FORA DE EXTRUSO
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Para cada material Rd no tem valor constante. Varia com a intensidade dadeformao, com a velocidade da deformao e com a temperatura alcanada pelo metaldurante a deformao.
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REPUXO HYDROFORM
Os estampos no tm arestas e no interior da matriz forma-se uma presso leo
dinmica varivel e regulvel capaz de provocar a deformao e a adaptao do discometlico ao estampo conduzido por um pisto.
Essa caracterstica evita a formao de pregas, rachaduras superficiais, rupturas epermite realizar com uma nica operao a estampagem de formas complicadas.
Para estas operaes so necessrias prensas prprias.
O estampo composto de 2 partes:
A parte inferior tem o corpo A de ferro fundido, a chapa circularB e o puno Cque pode ser de Alumnio, Lato ferro e plstico ou outro material porque no sofreabraso.
A parte superior cmara da matriz elstica tem o corpo D com a parede cilndrica eteto esfrico com um furo para a entrada e sada do leo, ligado uma bomba de pressovarivel, regulada conforme o trabalho, a presso mxima alcana 10 kg/mm.
A membrana elstica E de borracha macia, com grande elasticidade, resistente trao, aos leos e aos cidos.
presa ermeticamente ao corpo D, por meio de uma arruela F e de um anel Gexpansvel de ao.
Segncia das Operaes:
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REPUXO PROFUNDO
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PROJETOS
Projetar a ferramenta progressiva para cortar 1 anel e 2 arruelas de uma vez.
Material: lato duroEspessura da chapa: e = 1,3mm
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A favor da segurana, e para diminuir a mo-de-obra, faremos uma placa de choque
inteiria.
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PROJETOS PROPOSTOS
Calcular e projetar as ferramentas progressivas para cortar a pea em figura.
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PROJETOIS RESOLVIDOS B
Projetar uma ferramenta da pea em figura ( 2 peas por vez).
Material: lato moleEspessura: e = 1,59mm
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O puno ter as dimenses da pea, menos a folga, mais as tolerncias.A matriz ter as dimenses da pea, mais a tolerncia.
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Pela figura nota-se que o comprimento real dos punes : 57,5mm
14 placa de choque:Colocamos uma placa inteiria para os punes, com espessura de 5mm.
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Calcular e projetar as ferramentas progressivas para cortar a pea em figura.
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PROJETOS PROPOSTOS:
Calcular e projetar as ferramentas progressivas para cortar a pea em figura
Material: Alumnio duroEspessura: e = 1,2mm
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CARACTERSTICAS MECNICAS DAS CFF e BF CONFORME ANORMA (Norma ABNT P EB 188)
A Dureza e Trao
B Embutimento Erichsen mnimo (em mm):
Chapas zincadas so fabricadas em linhas de zincagem por imerso, a partir deCFQ e CFF.
As chapas zincadas (CZ) so usadas principalmente para cobertura e laterais deedifcios industriais, para a fabricao de silos, recipientes diversos, tubulaes, calhas e denumerosos outros produtos.
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Folhas de flandres Os tipos de ao e seu processamento so especificados deacordo com a aplicao que ser dada folha-de-flandres (FL). Especial ateno dada laminao frio e ao tratamento trmico posterior o recozimento. As bobinas laminadas
a quente e decapadas so reduzidas de espessura num laminador contnuo qudruo de cincocadeiras, dotado de controle automtico de espessura. Este dispositivo, com seus doismicrmetros de raios X, torna possvel obter bobinas com uniformidade de espessuranecessria s modernas e rpidas linhas de fabricao de latas.
O tratamento trmico especificado pela obteno das caractersticas mecnicasexigidas para a fabricao das variadas formas e dimenses de latas. Durante estetratamento as bobinas so envolvidas por uma atmosfera protetora especial que apresenta,entre
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