aplicaÇÃo do dimensionamento geomÉtrico e...
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CARLOS HENRIQUE CORADIN
FELIPE PIETROVSKI
APLICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO E
TOLERANCIAMENTO (GD&T) NO PROJETO DE FERRAMENTAS
PARA MOLDAGEM POR INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2016
CARLOS HENRIQUE CORADIN
FELIPE PIETROVSKI
APLICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO E
TOLERANCIAMENTO (GD&T) NO PROJETO DE FERRAMENTAS
PARA MOLDAGEM POR INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS
Projeto de Pesquisa apresentada à disciplina de
Trabalho de Conclusão de Curso 2 do curso de
Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica
Federal do Paraná, como requisito parcial para
aprovação na disciplina.
Orientador: Prof. Walter Luís Mikos, Dr. Eng. Mec.
CURITIBA
2016
TERMO DE APROVAÇÃO
Por meio deste termo, aprovamos a monografia do Projeto de Pesquisa
"APLICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO E TOLERANCIAMENTO
(GD&T) NO PROJETO DE FERRAMENTAS PARA MOLDAGEM POR INJEÇÃO DE
TERMOPLÁSTICOS", realizado pelo aluno(s) CARLOS HENRIQUE CORADIN e
FELIPE PIETROVSKI, como requisito para aprovação na disciplina de Trabalho de
Conclusão de Curso 2, do curso de Engenharia Mecânica da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná.
Prof. Walter Luís Mikos Departamento Acadêmico de Mecânica, UTFPR – Câmpus Curitiba. Orientador
Profª. Maria das Graças Contim Garcia Pelisson
Departamento Acadêmico de Mecânica, UTFPR – Câmpus Curitiba. Avaliador
Prof. João Vicente Falleiro Salgado
Departamento Acadêmico de Mecânica, UTFPR – Câmpus Curitiba Avaliador
Curitiba, 16 de Junho de 2016.
DEDICATÓRIA
Dedicamos esse trabalho de conclusão
de curso a todos aqueles que nos
incentivaram e apoiaram, em especial a
nossos pais que nos financiaram durante a
graduação e nos ensinaram os princípios da
vida.
RESUMO
CORADIN, Carlos Henrique; PIETROVSKI, Felipe. Aplicação do
dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T) de ferramentas para
moldagem por injeção de termoplásticos. 2016. 119 p. Trabalho de Conclusão de
Curso – Bacharelado em Engenharia Mecânica, Universidade Tecnológica Federal
do Paraná – Paraná, Curitiba, 2016.
Para manter-se competitiva no mercado atual uma empresa,
imprescindivelmente, deve adotar métodos mais sofisticados para a produção de
bens e serviços, visando custos menores e qualidade superior. Além disso, esses
produtos precisam ser desenvolvidos em tempos cada vez menores. Neste sentido,
este trabalho busca contribuir para aplicação sistemática do Dimensionamento
Geométrico e Toleranciamento (GD&T) em projetos de ferramentas para moldagem
por injeção de termoplásticos. Dentro desta perspectiva, o trabalho apresenta um
estudo de caso do projeto de ferramenta para moldagem por injeção de
termoplástico desenvolvido por uma empresa do Paraná. O estudo envolve a
aplicação do processo de dimensionamento geométrico e seu respectivo
toleranciamento na fase de projeto detalhado da ferramenta de moldagem por
injeção, bem como identificar a contribuição deste processo para a melhoria do
projeto, considerando os problemas que ocorrem na montagem dos elementos da
ferramenta. O trabalho simula o tempo de fabricação para o GD&T e o tempo de
fabricação de para o CD&T, e todas as peças que foram aplicadas as tolerâncias
geométricas tiveram o seu maior.
Palavras-chave: Dimensionamento Geométrico e Toleranciamento; GD&T;
Ferramentas para Moldagem por Injeção de Termoplásticos.
ABSTRACT
CORADIN, Carlos Henrique; PIETROVSKI, Felipe. Application of geometric
dimensioning and tolerancing tools (GD & T) for thermoplastics injection. 2016. 119
p. Final Year Research Project – Bachelor in Mechanical Engineering, Federal
University of Technology – Paraná, Curitiba, 2016.
A company to remain competitive in the current market scenario, indispensably,
should enhance its production methods of goods and services in order to reduce
costs and increase quality. Moreover, these products require to be manufactured in
shorter times. In this sense, the current study aims to contribute to systematic
application of geometric dimensioning and tolerancing (GD&T) in project tools for
injection molding of thermoplastics. Thus, the present study case adresses a tool for
thermoplastic injection molding developed by a company of Paraná. The project
comprises the application of geometric dimensioning process and its respective
tolerancing in detailed design stage of the injection molding tool and to identify the
contribution of this process to improve the project, considering the issues that occur
in the assembly of the tool elements.
Key words: Geometric dimensioning and tolerancing; GD&T; Tools for
molding Thermoplastic Injection.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Ferramenta de moldagem de injeção de termoplástico ............................ 15
Figura 2- - Exemplo de aplicação do sistema de cotagem CD&T peçailustrativa ..... 25
Figura 3 - Exemplo de aplicação do sistema de cotagem GD&T peça ilustrativa ..... 26
Figura 4 - Representação gráfica de rugosidade média Ra ...................................... 34
Figura 5 - Representação gráfica de rugosidade média Rz ...................................... 34
Figura 6 - Etapas do estudo ...................................................................................... 38
Figura 7 - Metodologia para desenvolver o molde .................................................... 39
Figura 8 - Desenho de conjunto molde ..................................................................... 45
Figura 9 - Imagem do reator injetado ........................................................................ 46
Figura 10 - Coluna do molde montada ...................................................................... 46
Figura 11 - Bucha do conjunto extrator ..................................................................... 47
Figura 12 – Coluna conjunto extrator ........................................................................ 48
Figura 13 - Bucha guia .............................................................................................. 49
Figura 14 - Coluna lisa .............................................................................................. 50
Figura 15 - Pino Extrator ........................................................................................... 51
Figura 16 - Desenho Placa Base Superior CD&T ..................................................... 54
Figura 17 - Desenho Placa Base Superior GD&T ..................................................... 55
Figura 18 - Desenho Placa Base Inferior CD&T ........................................................ 58
Figura 19 - Desenho Placa Base Inferior GD&T ........................................................ 59
Figura 20 - Desenho Espaçador CD&T ..................................................................... 62
Figura 21 - Desenho Espaçador GD&T ..................................................................... 63
Figura 22 - Desenho Placa Extratora Inferior CD&T ................................................. 66
Figura 23 – Desenho Placa Extratora Inferior GD&T ................................................ 67
Figura 24 - Desenho Contra Placa Extratora CD&T .................................................. 71
Figura 25 - Desenho Contra Placa Extratora GD&T .................................................. 72
Figura 26- Desenho Placa Suporte CD&T ................................................................ 76
Figura 27 - Desenho Placa Suporte GD&T ............................................................... 77
Figura 28 - Desenho Placa P1 CD&T ........................................................................ 80
Figura 29 - Desenho Placa P1 GD&T ....................................................................... 81
Figura 30 - Desenho Placa P2 CD&T ........................................................................ 85
Figura 31 - Desenho Placa P2 GD&T ....................................................................... 86
Figura 32 - Desenho CD&T Placa Macho ................................................................. 88
Figura 33 - Desenho Placa Macho GD&T ................................................................. 89
Figura 34 - Desenho Matriz CD&T ............................................................................ 91
Figura 35 - Desenho Matriz GD&T ............................................................................ 92
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Descrição dos componentes do molde .................................................... 16
Tabela 2 - Tolerância Geométrica de Forma ............................................................. 26
Tabela 3 - Tolerância Geométrica de Orientação ...................................................... 28
Tabela 4 - Tolerância Geométrica de Batimento ....................................................... 29
Tabela 5 - Tolerância Geométrica de Posição .......................................................... 30
Tabela 6 - Tabela ISO 2768 Tolerâncias gerais para dimensões de comprimento e
de ângulos .......................................................................................................... 32
Tabela 7 - Associação recomendada entre valores de rugosidade e graus de
tolerância ISO .................................................................................................... 35
Tabela 8 - Rugosidade de superfícies possíveis de obter em operações de usinagem
........................................................................................................................... 35
Tabela 9 - Tolerâncias e ajustes ISO 6158 ............................................................... 36
Tabela 10 - Tempos de usinagem pelo método CD&T ............................................. 95
Tabela 11 - Tempo de usinagem pelos métodos CD&T e GD&T .............................. 95
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÔNIMOS
2D Duas Dimensões
3D Três Dimensões
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABIPLAST Associação Brasileira da Indústria do Plástico
CD&T Classical Dimensioning and Tolerancing
CNC Comando Numérico Computadorizado
GD&T Geometrical Dimensioning and Tolerancing
ISO International Organization for Standardization
Ra Roughness Average
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
UTFPR Universidade Tecnológica Federal do Paraná
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 13
1.1 Contexto do Tema 14 1.2 Caracterização do Problema 14 1.3 Objetivos 18
1.3.1 Objetivo Geral 18
1.3.2 Objetivos Específicos 18
1.4 Justificativa 19 1.5 Plano da Monografia 20 1.6 Apresentação da empresa parceira de projeto 20
2 Fundamentação Teórica 21
2.1 Importâncias do Dimensionamento Geométrico e Toleranciamento (GD&T) 21 2.2 Importância do Setor de Transformação de Plásticos 22
3 conceitos e definições 24
3.1 Sistema Clássico de Dimensionamento Cartesiano 24 3.2 Toleranciamento e Dimensionamento Geométrico GD&T 25 3.3 Datum 31 3.4 Máximo material 31 3.5 Mínimo material 32 3.6 Tolerâncias gerais 32 3.7 Parâmetros de rugosidade 33
3.7.1 Rugosidade média Ra 33
3.7.2 Rugosidade média Rz 34
3.8 Sistema de tolerâncias e ajustes NBR 6158 36 3.9 Norma DIN 912 37 3.10 Edgecam 37
4 METODOLOGIA 38
4.1 Descrição das etapas da metodologia 38 4.2 Metodologia para desenvolvimento do molde 39
4.2.1 Modelagem 3D adotada no projeto 39
4.2.2 Desenho 2D 40
4.2.3 Programação CNC 41
4.2.4 Fabricação dos componentes 41
4.2.5 Montagem dos componentes 42
4.3 Justificativa da Metodologia 42 4.4 Produtos do Projeto 43
5 resultados e discussões 44
5.1 Itens comerciais 47
5.1.1 Bucha do conjunto extrator. 47
5.1.2 Coluna do Conjunto extrator 48
5.1.3 Bucha Guia 49
5.1.4 Coluna lisa 50
5.1.5 Pino extrator 50
5.2 Placa Base Superior 51 5.3 Placa Base Inferior 56 5.4 Espaçador 60
5.5 Placa Extratora Inferior 64 5.6 Contra Placa Extratora 68 5.7 Placa Suporte 73 5.8 Placa P1 78 5.9 Placa P2 82 5.10 Placa Macho 87 5.11 Placa Matriz 90 5.12 Comparação dos resultados 93
6 Estimativa dos custos de usinagem 95
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 98
REFERÊNCIAS 100
13
1 INTRODUÇÃO
A crescente exigência do cliente em termos de custo, qualidade e tempo de
entrega, força as organizações a desenvolver projetos com maiores níveis de
qualidade das especificações dos seus produtos.
O principal desafio da engenharia é o desenvolvimento de projetos voltados
para a fabricação de melhores produtos, com tempo de entrega reduzido, excelência
de qualidade, mais acessíveis, mais robustos e com produtos personalizados, os
quais se destacam na grande concorrência que o mercado se encontra.
Esse comportamento pode ser claramente constatado nas grandes mudanças
aplicadas aos modelos de desenvolvimento de produto no ambiente de engenharia.
Inicialmente eram seguidos modelos lineares, pouco confiáveis, com baixo nível de
especificação, gerando informações suscetíveis a erros afirma Zilio et al. (2014).
Neste cenário, o principal direcionamento destas melhorias vem sendo a
melhor integração dos recursos de desenvolvimento nos processos de
desenvolvimento de produto mediante práticas como engenharia simultânea, projeto
para manufatura e parceria com fornecedores afirma Hausch (2009).
A necessidade cada vez maior das empresas em se destacarem eleva o nível
de qualidade dos produtos, obrigando a trabalhar folgas com dimensões nominais e
tolerâncias cada vez mais “apertadas” e variações dimensionais de componentes
sob controle.
Neste contexto o conceito de desenvolvimento sistêmico e disciplinar é inserido
como ferramenta para auxiliar o desenvolvimento de novos produtos e processos,
sob o foco da qualidade dimensional.
Na indústria de transformados plásticos no Brasil, o segundo processo mais
utilizado é a moldagem por injeção, com participação de 32,4% dos processos
produtivos utilizados na produção de transformados plásticos (Abiplast, 2014), dados
fornecidos pela associação Brasileira da indústria do Plástico. Esse processo
compreende detalhes muito específicos como furos, roscas e encaixes perfeitos os
quais necessitam de tolerâncias muito bem definidas.
14
1.1 Contexto do Tema
Na indústria atual cada vez mais competitiva, reduzir custos é primordial para
manter-se competitivo no mercado. Uma maneira de alcançar este objetivo é evitar
falhas de produção, e no setor de ferramentaria, componentes com tolerâncias bem
definidas e um sistema de cotagem correta ajuda a evitar falhas e podem implicar
diretamente no custo final do produto.
Um estudo precedente ao projeto de ferramentas para moldagem por injeção
de termoplástico é essencial para diminuição de custos, visto que 75% do custo total
do produto são atribuídos a decisões feitas na fase conceitual e na fase preliminar,
afirmam Dantal et al. (2008) Apud Abackerli e Camargo (2010), neste contexto, é de
suma importância controlar a geometria e as dimensões dos diferentes elementos
que compõem uma ferramenta de moldagem, para minimizar problemas em sua
fabricação e, posteriormente, montagem desses elementos.
Dentro desta perspectiva, a utilização das práticas de Dimensionamento
Geométrico e Toleranciamento (GD&T – Geometrical Dimensioning and
Tolerancing), visam,em essência, aumentar, significativamente, a montabilidade das
peças em comparação com as práticas Dimensionamento Clássico ou cotação
cartesiana (CD&T –Classical Dimensioning and Tolerancing). Afirmam Oliveira et al.
(2012).
1.2 Caracterização do Problema
De acordo com dados da Abiplast (2014), 32,4% dos componentes de plásticos
são fabricados mediante processos de moldagem por injeção. Para se realizar a
injeção são necessários ferramentas ou moldes que são componentes mecânicos
complexos compostos por bases, cavidades, pinos extratores e furos guias.
Um projeto mal executado por conter erros de dimensionamento e
toleranciamento e esses erros podem comprometer as etapas de fabricação e
montagem do molde. Assim, a fase de projeto detalhado demanda grande atenção,
pois todas as etapas posteriores a elas podem ser prejudicadas. Neste sentido, Silva
(2012) afirma que as indústrias japonesas são as que gastam mais tempo durante a
etapa de projetos.
15
Durante a montagem de um molde de injeção é comum ocorrer erros entre a
coluna e os furos da base do molde, esses erros são causados por furos fora de
posição e com tolerâncias mal especificadas, logo ter furos com dimensionamento e
uma tolerância adequada evita desperdícios.
O correto dimensionamento funcional pode evitar desperdícios significativos de
recursos, por ter componentes que estão fora da tolerância especificada pelo
método cartesiano, gerando o refugo dos mesmos, mas que poderiam ser montados,
e não comprometendo a qualidade final do molde, além do dimensionamento
cartesiano, percebe-se a necessidade de relacionar os componentes entre si, o que
só é proporcionado com o uso correto do GD&T.
Na Figura 1apresenta-se uma ferramenta de moldagem para injeção e pode-se
notar que a ferramenta é um componente complexo composto por diversas peças
interdependentes.
Figura 1 - Ferramenta de moldagem de injeção de termoplástico
Fonte: Autoria própria (2016)
A Tabela 1explicita a descrição dos componentes do molde.
16
Tabela 1 - Descrição dos componentes do molde
Item Descrição
1
2
3
4
5
Placa Base superior
Placa P1
Placa P2
Placa suporte
Espaçadores
6
7
8
Placa base inferior
Contra placa extratora
Placa extratora
Fonte: Autoria própria (2016)
Na sequência será explicado todas as partes do molde.
Placa base superior é a placa que fica em contato direto com a placa da
máquina injetora do seu lado fixo. Ou seja, do lado onde acontece à injeção na qual
está o canhão de injeção, ela possui abas com objetivo de fixar o molde de injeção
na máquina injetora.
Placa P1 é a placa onde são alojadas as matrizes do molde.
Placa P2 é a placa onde são alojados os machos das cavidades do molde de
injeção.
Placa suporte é uma placa que auxilia na estrutura do molde de injeção para
que possivelmente não ocorra o empenamento do molde.
Espaçadores têm como função principal garantir o curso livre, para que o
conjunto extrator possa se movimentar e extrair o produto da cavidade.
Placa base inferior possui a mesma função da placa base superior, porém ela
está em contato com a máquina injetora, porém com o lado móvel da máquina
injetora, ou seja, o lado que se movimenta para que o molde possa abrir e fechar e
17
extrair o produto. Ela também possui abas que fixam o outro lado do molde na
máquina injetora.
A placa P1 e a placa base superior compõe a parte fixa do molde. E todo
restante compõe a parte móvel.
Sistema de extração é composto por duas placas, contra placa extratora e
placa extratora, este conjunto extrator após o ciclo de injeção ter terminada, entra
em movimento sendo acionado pela máquina injetora e então faz com que o produto
possa se destacar das cavidades isto por que neste conjunto extrator são colocados
pinos cilíndricos que atravessam todo molde e quando as placas se movimentam
para frente e para trás esses pinos levantam e abaixam fazendo com que o produto
seja extraído das cavidades.
Para garantir uma perfeita funcionalidade do molde, é necessário que o molde
esteja totalmente alinhado, ou seja, é necessário que o molde esteja colunado. São
as colunas que irão garantir toda esta centralização das placas umas com as outras
e também a centralização das cavidades que estão alojadas dentro das placas P1 e
P2.
Entre as placas P1 e P2 existe uma coluna e uma bucha, ou seja, o
alinhamento serve para alinhar estas duas placas e garantir com que as cavidades
que estão alojadas dentro das placas estejam também alinhadas.
No conjunto extrator possui buchas e também uma coluna que parte da placa
suporte, o colunamento do conjunto extrator tem a utilidade de fazer com que a
placa extratora e contra extratora possam subir e descer para extrair o produto
estando sempre alinhadas.
O presente trabalho buscou responder a questão de pesquisa: como aplicar de
modo sistemático o Dimensionamento Geométrico e Toleranciamento (GD&T) em
projetos de ferramentas para moldagem por injeção de termoplásticos?
18
1.3 Objetivos
O trabalho tem a finalidade contribuir para a redução de desperdícios de
recursos materiais e tempo que podem ocorrer na fabricação de ferramentas de
moldagem por injeção de termoplásticos devido a erros de projeto.
1.3.1 Objetivo Geral
Demonstrar que a aplicação sistemática do processo de dimensionamento
geométrico e seu respectivo toleranciamento (GD&T) na fase de projeto detalhado
da ferramenta de moldagem por injeção, pode contribuir para o processo na
melhoria do projeto, considerando os problemas que ocorrem na montagem dos
elementos da ferramenta.
1.3.2 Objetivos Específicos
Para demonstrar a aplicação sistemática do processo de dimensionamento
geométrico e seu respectivo toleranciamento (GD&T) é necessário um entendimento
profundo das práticas de dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T),
para isso os seguintes objetivos específicos devem ser atingidos:
Estudar as práticas de dimensionamento geométrico e toleranciamento
(GD&T – Geometrical Dimensioning and Tolerancing) aplicadas ao
projeto dos elementos da ferramenta de moldagem por injeção de
termoplásticos e compará-las com a prática de dimensionamento
clássica (CD&T – Classical Dimensioning and Tolerancing).
Desenvolver um estudo de caso prático para aplicação sistemática da
prática de dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T –
Geometrical Dimensioning and Tolerancing) em uma empresa do
Paraná.
o Analisar o desenvolvimento do modelo sólido 3D em software de
projeto auxiliado por computador, bem como analisar o
desenvolvimento dos desenhos de fabricação 2D considerando
as práticas de dimensionamento CD&T, gerados pela empresa.
19
o Desenvolver o desenho de fabricação 2D com a aplicação da
prática de dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T
– Geometrical Dimensioning and Tolerancing).
o Aplicar a cadeia de cotas no conjunto extrator.
1.4 Justificativa
Como pode-se notar, a utilização de produtos plásticos vem tendo um
crescimento considerável na indústria Brasileira, de acordo com dados estatísticos
da Associação Brasileira da Indústria do Plástico (Abiplast, 2014), o Consumo
Aparente de Transformados Plásticos no Brasil foi cerca de 5,82 toneladas em 2007
e 7,24 toneladas em 2014, mostrando uma grande evolução na utilização destes
produtos. Visto a importância econômica de tais produtos, onde tiveram um
crescimento monetário de 15,95% na economia de tal atividade, passando de 56,81
bilhões de reais em 2007 para 65,87 bilhões de reais em 2014, ressaltando que a
utilização de plásticos na indústria automobilística vem crescendo significativamente,
chegando a 15% da produção total em 2014.
Dentro desse cenário, peças de aço em veículos vêm sendo substituídas por
materiais plásticos, os quais possibilitam designers modernos, redução de peso,
aumento da segurança, redução de custos e tempo de produção, além de ser imune
à corrosão. Faz-se necessário assegurar a expansão do processamento,
desenvolvendo corretamente ferramentas de moldagem dos produtos garantindo a
qualidade de sua fabricação comentam Fagotti e Resende (2012).
Dantal et al. (2003) apud Abackerli e Camargo (2010), explanam que na fase
de projeto, os parâmetros de tolerâncias são os elementos chave para performance
do projeto funcional e estão diretamente relacionado aos custos de produção.
Também afirmam Dantal et al. (2008) apud Abackerli e Camargo (2010), que os
custos atribuídos a decisões feitas na fase conceitual e na fase preliminar do projeto
somam mais de 75% do custo total do produto. As decisões e informações
estabelecidas durante estas fases têm notável impacto nas fases conseguintes,
sendo que nas fases iniciais do projeto apontam para o uso de metodologias que
permitem o gerenciamento das informações, avaliação da manufaturabilidade e
20
produtividade, planejamento preliminar do processo e estimativa do custo do
produto.
1.5 Plano da Monografia
O trabalho foi divido em sete capítulos, o primeiro apresenta os motivos que
levaram a realizar o trabalho e a caracterização do problema, assim como os
objetivos do trabalho. No segundo é apresentada uma fundamentação teórica do
trabalho, apresentado a importância do GD&T e também a importância do setor de
plástico na economia.
No terceiro são apresentados os conceitos e definições que serão necessários
para a compreensão do trabalho. No quarto capítulo é apresentada a metodologia
que foi utilizada para a realização do trabalho. No quinto capítulo são apresentados
os resultados e discussões, nesse capítulo estão todos os desenhos com CD&T e
GD&T. No sexto capítulo é apresentado uma estimativa de tempo de usinagem para
o CD&T e GD&T. E no sétimo capítulo são feitas as considerações finais.
1.6 Apresentação da empresa parceira de projeto
O trabalho será realizado em conjunto com uma empresa, a empresa irá
fornecer o projeto do molde para a aplicação do sistema GD&T, assim como
fornecer os desenhos 2D com o sistema CD&T.
Instalada em uma área de 3.000 m2 em Campina Grande do Sul no estado do
Paraná, a empresa atua no setor industrial, desenvolvendo projetos mecânicos,
automação e elétricos. A empresa tem seu setor de fabricação que é composto por
um torno CNC, um centro de Usinagem CNC, um torno convencional e uma
fresadora convencional.
A empresa tem uma metodologia de trabalho onde o cliente apresenta uma
necessidade ou problema, em seguida é realizado um estudo prévio e
posteriormente um orçamento, caso o solicitante aprove o orçamento é desenvolvido
um projeto detalhado que envolve uma modelagem 3D, feita a modelagem é
realizado o detalhamento em 2D. Com a aprovação final do cliente é iniciada a
fabricação, terminada é dado o inicio na etapa de montagem e posteriormente a
entrega do produto final ao cliente
21
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Nesta seção será apresentada uma breve fundamentação teórica sobre o
tema, compreendendo tanto a prática GD&T na fabricação de componentes quanto
a aplicação desta prática em trabalhos correlatos, bem como a importância e
desenvolvimento do setor de transformação de plástico na indústria nacional.
Destaca-se que uma revisão mais abrangente será desenvolvida durante o
desenvolvimento do trabalho.
2.1 Importâncias do Dimensionamento Geométrico e
Toleranciamento (GD&T)
Abackerli e Camargo (2010) revelam que a engenharia dimensional é uma
ferramenta que tem como função orientar o uso correto de um sistema de
tolerâncias. Os autores concluíram que o uso de um sistema de tolerância possibilita
as empresas atingirem uma excelência de projeto de produto e de fabricação do
componente.
Silva (2012) desenvolveu um trabalho interessante, no qual foram
determinadas as tolerância para a fabricação de uma ferramenta para a
estampagem de um componente metálico. As tolerâncias da ferramenta de
estampagem foram definidas a partir da espessura da chapa a ser estampada.
Ainda, de acordo com Silva (2012), os japoneses são que mais gastam tempo na
etapa de projeto, porém eles diminuem o tempo na etapa de montagem e teste da
ferramenta. Silva (2012) cita que as tolerâncias devem ser analisadas e definidas na
etapa de projeto.
Oliveira et al.(2012) apresentaram uma análise da montabilidadede
componentes a partir das práticas de dimensionamento CD&T e GD&T, na qual uma
lamina de corte para nylon foi projetada considerando ambas as práticas de
dimensionamento e, posteriormente, foram fabricadas 20 laminas de corte. Após a
fabricação os autores comparam os aspectos de montagem das peças; para o
sistema CD&T observaram que 55% das peças estariam dentro do especificado e
poderiam ser montadas, já para o GD&T, 80% das peças estariam dentro do
especificado. Tiveram como resultado um aumento de 57% da área de tolerância. A
22
principal conclusão dos autores foi que sistema CD&T é o mais usado, porém
oferece tem uma montabilidade menor se comparado com o GD&T.
Para Zilio et al. (2014) “O principal desafio da engenharia é o desenvolvimento
de projetos voltados para a fabricação dos produtos, convertendo as necessidades
dos clientes em especificações claras e consistentes”.De acordo com Zilio et al.
(2014) o sucesso de um produto está relacionado com as especificações do projeto.
No estudo apresentado os autores aplicaram a prática de dimensionamento GD&T
em um projeto de para-brisa de ônibus, após a fabricação do para-brisa usaram um
braço de medição tridimensional para comparar o resultado do produto com o do
projeto, o resultado do produto deu fora da margem de tolerância proposta pelo
projeto. O resultado se deu fora da margem de tolerância segundo o autor foi pelo
fato de não existir uma comunicação adequada entre os setores da empresa que
desenvolveu o produto, deveria existir uma departamentização dentro da empresa.
Krulikowski (1994), o desenho 2D é uma ferramenta de comunicação entre o
engenheiro de projeto e a manufatura, nele estão contidas informações de
dimensões e tolerâncias da peça. No desenho estão presentes figuras, símbolos,
palavras e números, tudo isso faz parte do desenho. Ainda de acordo com
Krulikowski (1994) desenhos com informações faltantes podem gerar custos
indesejáveis para a organização, erros do desenho impactam na fabricação.
Desenhos incorretos têm como consequência tempo perdido, desperdício de
material e capital além de deixar o consumidor desapontado.
2.2 Importância do Setor de Transformação de Plásticos
De acordo com Fagotti e Rezente (2012), a substituição de peças de aço por
polímeros tem crescido nos últimos anos e a tendência é de crescimento continuo.
Os mesmos autores revelam que para um crescimento contínuo é necessário uma
expansão do processamento desses polímeros. O desenvolvimento correto de
ferramentas de modelagem irá garantir qualidade das peças fabricadas pelo molde.
De acordo com os autores, ainda, para desenvolver uma ferramenta de moldagem
de injeção é necessário estudo da peça a ser fabricada, e o trabalho nunca deve ser
feito por uma única pessoa. O estudo prático de Fagotti e Rezente (2012) corrigiu
23
uma falha na peça injetada. O defeito era a não formação de um ressalto, para
solucionar o defeito foi desenvolvido um novo pino extrator.
Os dados apresentados pela Abiplast (2014) indicam 11.590 empresas e
352.249 empregados ligados ao setor de plásticos no Brasil. Do total de plásticos
produzidos no Brasil 16% são utilizados na construção civil e 15% na indústria
automobilística. Do total da produção de componentes de plásticos, 32,4% são
produzidos pelo processo de moldagem por injeção.
De acordo com o exposto acima é possível perceber a importância do estudo
de dimensionamento geométrico e seu respectivo toleranciamento sendo um desafio
tanto para o setor industrial quanto para o acadêmico.
24
3 CONCEITOS E DEFINIÇÕES
Neste capítulo foi realizada uma revisão de conceitos considerados importantes
e definições que irão ajudar a compreender o presente trabalho.
3.1 Sistema Clássico de Dimensionamento Cartesiano
O Sistema Clássico de Dimensionamento Cartesiano ou (CD&T) é o mais
antigo que existe. Segundo Zilio et al. (2014) o sistema surgiu na Revolução
Industrial para a fabricação de componentes e é usado até hoje. Com o tempo
demandou a necessidade de tolerâncias e ajuste para a montagem de peças
cambiáveis. Para Krulikowski (1994) é um sistema na qual a peça é definida por
dimensões retangulares, ou seja, usa-se um plano cartesiano para cotar a peça. As
tolerâncias são colocas nas dimensões que necessitam e individualmente não
levanto em conta a sua atuação no conjunto.
Podemos notar que esse sistema é menos rigoroso e não leva em
consideração a função que o componente irá desenvolver na máquina. Talvez esse
sistema não apresente uma boa precisão pelo fato de ser o primeiro a ter sido
desenvolvido e ser o mais antigo onde o processo de fabricação não apresentava
uma precisão satisfatória.
A Figura 2 apresenta uma peça com furo de diâmetro 20 milímetros com
tolerância h7, o furo deve estar posicionado em um retângulo com dimensões 0,2 x
0,1 milímetros, podemos notar que não existe qualquer referência em relação ao
alinhamento da peça para fabricação assim como as definições de Datum. Todas as
dimensões com tolerâncias são realizadas usando a referência mais ou menos no
Sistema Clássico de Dimensionamento Cartesiano.
25
Figura 2- - Exemplo de aplicação do sistema de cotagem CD&T peça ilustrativa
Fonte: Autoria própria (2015)
3.2 Toleranciamento e Dimensionamento Geométrico GD&T
Para Sousa (2003) a linguagem Geometric Dimensioning and Tolerancing
(GD&T) é uma linguagem que proporciona ao projeto informar os principais
parâmetros em termos dimensionais. Não fica restrito ao produto mais também aos
processos de fabricação. Já para Soares (2010) é uma linguagem de símbolos que
contém requisitos de projeto de maneira mensurável. O sistema GD&T especifica
tolerâncias dimensionais geométricas e funcionais da peça.
Podemos notar que o sistema GD&T é um sistema mais completo para a
cotagem de um desenho técnico, pois leva em consideração não somente as
dimensões da peça, mais também informações de geometria e funcionamento. O
sistema teve sua origem durante a Segunda Guerra Mundial desenvolvido pelo
engenheiro inglês Stanley Parker, da Royal Torpedo Factory.
Na Figura 3 apresentamos um desenho técnico de uma peça meramente
ilustrativa, nela o centro do furo de diâmetro 20 milímetros está contido em um
círculo de diâmetro 0,2 milímetros com referência aos Datum para o executante do
desenho alinhar a peça durante a fabricação. Também está presente uma tolerância
26
de perpendicularidade, a superfície deve estar contida entre dois planos
perpendiculares ao eixo de referência distante em 0,25 mm.
Figura 3 - Exemplo de aplicação do sistema de cotagem GD&T peça ilustrativa
Fonte: Autoria própria (2015)
Para melhor entendimento da aplicação do toleranciamento geométrico no
molde de injeção de termoplástico, um resumo das tolerâncias geométricas e
respectivas indicações em desenhos estão demonstrados nas Tabelas 2, 3, 4 e 5 a
seguir:
Tabela 2 - Tolerância Geométrica de Forma
Símbolo Campo de
Tolerância
Codificação em
desenho e exemplo Descrição
Cilindricidade
A superfície real deve
situar-se entre dois
cilindros coaxiais
afastados de uma
distância radial de
27
t=0.05.
Forma de um
perfil
qualquer
O perfil real deve
situar-se entre duas
superfícies cujos
afastamentos relativos
é delimitados por
círculos de diâmetrot =
0.08 mm. Os centros
destes círculos
encontram-se sobre a
linha ideal de
contorno.
Forma de
uma
superfície
qualquer
A superfície real deve
situar-se entre duas
superfícies onde o
afastamento é
delimitado por esferas
relativas de diâmetro
t = 0.03 mm. Os
centros destas esferas
situam-se junto à
superfície geométrica
ideal.
Retilineidade
eixo -
contorno
O eixo do pino deve
situar-se dentro de
uma zona cilíndrica de
diâmetro t = 0.03 mm.
28
Retilineidade
eixo -
contorno
Qualquer linha de
comprimento 100 mm
do elemento cilíndrico
indicado deve situar-
se entre duas retas
paralelas distanciadas
de t = 0.1 mm.
Planeza
A superfície tolerada
deve situar-se entre
dois planos paralelos
distanciados de t =
0.05 mm.
Circularidade
O contorno de
qualquer secção
deverá estar dentro de
uma coroa circular de
espessura t = 0.02
mm.
Fonte: Adaptado Fischer et al. (2011)
Tabela 3 - Tolerância Geométrica de Orientação
Símbolo Campo de
Tolerância
Codificação em
desenho e exemplo Descrição
Paralelismo
O eixo superior deve
situar-se internamente
a um cilindro de
diâmetro t = 0.02 mm,
paralelo ao eixo
inferior (de referência).
29
Paralelismo
A superfície real deve
situar-se entre dois
planos paralelos à
superfície de
referência e distantes
entre si de 0.01 mm.
Perpendicula-
ridade
O eixo do componente
deve situar-se entre
dois planos
perpendiculares à
superfície de
referência, distantes
entre sí de
t = 0.05 mm.
Inclinação
O eixo do furo deve
situar-se entre dois
planos distanciados de
t = 0.1 mm e paralelos
a um plano inclinado
de 600 em relação ao
plano de referência
(superfície de
referência).
Fonte: Adaptado Fischer et al. (2011)
Tabela 4 - Tolerância Geométrica de Batimento
Símbolo Campo de
Tolerância
Codificação em
desenho e exemplo Descrição
30
Batimento
Axial
Ao movimentar-se em
torno do eixo de
referência D, o
movimento de direção
axial de qualquer
posição do cilindro
não deve ultrapassar o
valor de t = 0.03 mm.
Batimento
Radial
Ao movimentar-se em
torno do eixo de
referência AB, não
pode haver um erro de
giro superior a t = 0.02
mm em qualquer
plano transversal ao
cilindro.
Fonte: Adaptado Fischer et al. (2011)
Tabela 5 - Tolerância Geométrica de Posição
Símbolo Campo de
Tolerância
Codificação em
desenho e exemplo Descrição
Posição de
um elemento
O eixo do furo deve
situar-se no interior de
um cilindro com
diâmetro t = 0.05 mm,
cujo eixo situa-se na
posição geométrica
ideal (cotas em
molduras) do furo.
31
Simetria
O plano médio do
rasgo deve situar-se
entre dois planos
paralelos distanciados
de t = 0.08 mm,
posicionados
simetricamente em
relação ao plano
médio do elemento de
referência.
Concentrici-
dade e
Coaxialidade
O eixo do elemento
com tolerância deve
situar-se no interior de
um cilindro com
diâmetro t = 0.03 mm,
cujo eixo está alinhado
com o eixo do
elemento de
referência.
Fonte: Adaptado Fischer et al. (2011)
3.3 Datum
Segundo a norma ASME Y14.5 (2009), Datum é plano, eixo, linha ou ponto
localização exato teórico que GD&T ou tolerâncias dimensionais são referenciadas.
Pode-se pensar neles como uma âncora para toda a parte onde os outros recursos
são referenciados a partir. Um recurso de referência é geralmente uma característica
funcional importante que deve ser controlada durante a medição.
3.4 Máximo material
Segundo Abackerli e Camargo (2010), o uso da condição “máximo material”,
tem como objetivo primário promover o acoplamento das tolerâncias dimensionais
32
com as tolerâncias de posição. Portanto, se a zona de tolerância de posição não
estiver sendo utilizada completamente, significa que é possível ampliar a zona de
tolerância dimensional pela zona não utilizada da tolerância de posição, ou seja,
dimensão mínima para furos e máxima para eixos.
A condição de máximo material é aplicada à elementos mecânicos que exigem
ajustes com folga. Nesta situação, a folga mínima ocorrerá na condição de máximo
material. A posição mais crítica de montagem ocorre na condição de máximo
material e nas condições extremas de desvios de forma e posição. A definição de
máximo material possibilita ampliar os limites de tolerâncias especificadas para uma
ou várias medidas coordenadas, desde que sejam mantidos os requisitos de
funcionabilidade e intercambiabilidade.
3.5 Mínimo material
Segundo apostila Tolerância Geométrica do SENAI (2007) Condição de mínimo
material é o estado do elemento considerado no qual todos os pontos estão na
dimensão limite e o elemento está em seu mínimo material, isto é, máximo diâmetro
do furo e mínimo diâmetro do eixo
A exigência de mínimo material permite um aumento na tolerância geométrica
especificada quando o elemento considerado se afasta da condição de mínimo
material.
3.6 Tolerâncias gerais
Através da norma NBR ISO 2768 (2001), tem-se a simplificação do
toleranciamento em desenhos gerais para dimensões lineares e angulares sem
indicação individual de tolerância.
A Tabela 6 trás os valores aceitáveis das tolerâncias gerais para dimensões de
comprimento e de ângulos.
Tabela 6 - Tabela ISO 2768 Tolerâncias gerais para dimensões de comprimento e de ângulos
Classe Tolerância
Dimensões de comprimento Desvios limites
33
0,5 a 3 3 a 6 6 a 30 30 a 120
120 a 400
400 a 1000
1000 a 2000
2000 a 4000
m (média) +/-0,1 +/-0,1 +/-0,2 +/-0,3 +/-0,5 +/-0,8 +/-1,2 +/-2
Classe Tolerância
Raios e chanfros desvios limites Dimensões angulares desvios limites
0,5 a 3 3 a 6 6 a 30 até 10 10 a 50 50 a 120
120 a 400
400
m (média) +/-0,2 +/-0,5 +/-1 +/-1º +/-0º30' +/-0º20' +/-0º10' +/-0º05'
Fonte: Fischer et al. (2011)
3.7 Parâmetros de rugosidade
Segundo a Norma NBR ISO 4287 (2002), As superfícies de peças apresentam
saliências e reentrâncias (rugosidade) irregulares, portanto evidenciam perfis
diferentes entre si. Para dar acabamento adequado às superfícies é necessário
determinar o nível de usinabilidade das peças, ou seja, deve-se adotar um
parâmetro que possibilite avaliar a rugosidade.
3.7.1 Rugosidade média Ra
Definido pela Norma NBR ISO 4287 (2002) como conjunto de desvios
microgeométricos, caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes
em uma superfície.
Determinado pela média aritmética dos valores absolutos dos picos e vales em
relação à linha média, dentro da faixa de medida nominal (lm). Entende-se linha
média aquela em que a soma das áreas cheias acima da linha horizontal é igual à
soma das áreas vazias abaixo.
A sigla Ra (roughness average) significa rugosidade média.
A Figura 4 esquematiza como é mensurada a rugosidade média.
34
Figura 4 - Representação gráfica de rugosidade média Ra
Fonte: Adaptado Rugosidade Superficial (2011)
3.7.2 Rugosidade média Rz
Segundo a Norma NBR ISO 4287 (2002), rugosidade média corresponde à
média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial. Rugosidade parcial (Zi) é a
soma dos valores em módulo das ordenadas dos pontos de maior afastamento,
acima e abaixo da linha média existentes no comprimento de amostragem. Definido
como linha média àquela em que a soma das áreas cheias acima da linha horizontal
é igual à soma das áreas vazias abaixo. Na representação gráfica do perfil da Figura
5, esse valor corresponde à altura entre os pontos máximos e mínimos do perfil, no
comprimento de amostragem (Le).
Figura 5 - Representação gráfica de rugosidade média Rz
Fonte: Adaptado Rugosidade Superficial (2011)
35
Fischer et al. (2011) através do livro Manual de tecnologia metal mecânica nos
apresentam duas tabelas de rugosidade de superfícies, onde na Tabela 7 eles
explicitam as associações recomendadas entre valores de rugosidade e graus de
tolerância ISO.
Tabela 7 - Associação recomendada entre valores de rugosidade e graus de tolerância ISO
Faixa de medida nominal acima
de...até mm
Valores recomendados de Rz e Ra µm
Grau de tolerância ISO
5 6 7 8 9 10 11
1 a 6 Rz 2,5 4 6,3 6,3 10 16 25
Ra 0,4 0,8 0,8 1,6 1,6 3,2 6,3
6 a 10 Rz 2,5 4 6,3 10 16 25 40
Ra 0,4 0,8 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5
10 a 18 Rz 4 4 6,3 10 16 25 40
Ra 0,8 0,8 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5
18 a 80 Rz 4 6,3 10 16 16 40 63
Ra 0,8 0,8 1,6 3,2 3,2 6,3 12,5
80 a 250 Rz 6,3 10 16 25 25 40 63
Ra 0,8 1,6 1,6 3,2 3,2 6,3 12,5
250 a 500 Rz 6,3 10 16 25 40 63 100
Ra 0,8 1,6 1,6 3,2 6,2 12,5 25 Fonte: Manual de Tecnologia Metal Mecânica (2011)
Na Tabela 8 Fischer et al. (2011) apresentam as rugosidades de superfícies
possíveis de obter em operações de usinagem.
Tabela 8 - Rugosidade de superfícies possíveis de obter em operações de usinagem
Processo de Fabricação
Rz em µm para tipo de fabricação
Ra em µm para tipo de fabricação
preciso min.
normal de...a
grosseiromax.
preciso min.
normal de...a
grosseiromax.
Perfuração: Sólido Mandrilagem Escarea-mento Fricção
16 40...160 250 1,6 6,3...12,5 25
0,1 2,5...25 40 0,05 0,4...3,2 12,5
6,3 10...25 40 0,8 1,6...6,3 12,5
0,4 4...10 25 0,2 0,8...2 6,3
Torneamen-to:
Longitudinal 1 4...63 250 0,2 0,8...12,5 50
Faceamento 2,5 10...63 250 0,4 1,6...12,5 50
Fresagem: Periférica, de face 1,6 10...63 160 0,4 1,6...12,5 25
36
Retifica 0,1 1,6...4 25 0,012 0,2...0,8 6,3 Fonte: Manual de Tecnologia Metal Mecânica (2011)
3.8 Sistema de tolerâncias e ajustes NBR 6158
Segundo a Norma NBR ISO 6158 (1995), fixa o conjunto de princípios, regras e
tabelas que se aplicam à tecnologia mecânica, a fim de permitir escolha racional de
tolerâncias e ajustes, visando à fabricação de peças intercambiáveis. O campo de
aplicação desta Norma abrange dimensões nominais de até 3150 mm de peças
intercambiáveis. Esta Norma é mais indicada para peças cilíndricas, embora possa
ser usada para peças de diferentes formas, como chavetas, por exemplo. Em
particular neste trabalho a Norma ISO 6158 será utilizada apenas para “furos” e
“eixos”.
Nesta Norma as dimensões toleradas são representadas pela sua dimensão
nominal seguida de uma letra (maiúscula se a dimensão for de um furo e minúscula
se for um eixo) e de um número. A letra representa a classe de tolerância, ou seja, o
valor de um dos afastamentos, enquanto que o número representa a tolerância ou
como é normalmente chamada a "qualidade de trabalho".
Segue na Tabela 9 uma fração dos valores tabelados pela Norma ISO 6158
para melhor entendimento.
Tabela 9 - Tolerâncias e ajustes ISO 6158
Faixa de
dimensão
nominal
acima
de...até
(mm)
Para furo
Desvios limites em µm para classes de tolerância
Para eixos
H7
Com folga Intermediário Com sobremedida
f7 g6 h6 j6 k6 m6 n6 r6 s6
Até 3
+ 10 0
- 6 - 16
- 2 - 8
0 - 6
+ 4 - 2
+ 6 0
+ 8 + 2
+ 10 + 4
+ 16 + 10
+ 20 + 14
3...6
+ 12 0
- 10 - 22
- 4 - 12
0 -8
+ 6 - 2
+ 9 + 1
+ 12 + 4
+16 + 8
+23 +15
+27 +19
6...10
+ 15 0
- 13 - 28
- 5 - 14
0 - 9
+ 7 - 2
+ 10 + 1
+ 15 + 6
+ 19 + 10
+ 28 + 19
+ 32 + 23
37
30...40 40...50
+ 25 0
- 25 - 50
- 9 - 25
0 - 16
+ 11 - 5
+ 18 + 2
+ 25 + 9
+ 33 + 17
+ 50 + 34
+ 59 + 43
250...280 280...315
+52 0
- 56 - 108
- 17 - 49
0 - 32
+ 16 - 16
+ 36 + 4
+52 + 20
+66 +34
+126 +94
+130 +98
+190 +158 +202 +170
Fonte: Manual de Tecnologia Metal Mecânica (2011)
3.9 Norma DIN 912
Para Fischer et al. (2011) através do livro Manual de tecnologia essa norma
referencia parafusos cabeça Allen com sextavado interno e rosca métrica, pode
sendo encontrado em milímetros.
Os valores das dimensões da cabeça, corpo e rosca são tabelados.
3.10 Edgecam
Edgecam é software capaz de calcular e analisar o tempo de usinagem CNC
de produção, moldes e matrizes. O software possui módulos para fresamento e
torneamento até cinco eixos.
Baseado no sistema operacional Windows. Disponibiliza uma biblioteca
completa de tecnologias de usinagem e um banco de dados de ferramentas. Ele
também oferece suporte para tradução direta de arquivos de solidWorks e demais
sistemas CAD.
38
4 METODOLOGIA
4.1 Descrição das etapas da metodologia
A Figura 6 apresenta um esquema de como foi desenvolvido o presente
trabalho.
Figura 6 - Etapas do estudo
Fonte: Autoria própria
A primeira e segunda etapas estão englobadas na metodologia para
desenvolvimento do molde, elas serão detalhadas mais para frente no presente
estudo.
Neste estudo, propõem-se, inicialmente, estudar as práticas de
dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T – Geometrical Dimensioning
and Tolerancing) aplicadas ao projeto dos elementos da ferramenta de moldagem
por injeção de termoplásticos e compará-las com a prática de dimensionamento
clássica (CD&T – Classical Dimensioning and Tolerancing), a partir de um estudo da
literatura e normas técnicas da área, bem como estudos de trabalhos correlatos.
Em seguida, foi desenvolvido um estudo de caso prático para aplicação
sistemática da prática de dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T –
1• Desenvolvimento do molde para injeção (Projeto)
2• Aplicação do CD&T e GD&T em todas as peças 2D
3• Comparação dos dois métodos
4• Comparação dos tempos estimados de usinagem com
CD&T e D&T
39
Geometrical Dimensioning and Tolerancing) em uma empresa do Paraná, parceira
do projeto.
Neste sentido, o projeto de uma ferramenta de moldagem por injeção
desenvolvida pela empresa parceira do projeto em um software de modelagem 3D,
bem como os desenhos de fabricação 2D gerados para todos os componentes a
partir da prática de dimensionamento CD&T, foram analisados criticamente e
comparados com a prática GD&T.
Em seguida foram desenvolvidos os desenhos de fabricação 2D, agora com a
aplicação sistemática da prática de dimensionamento geométrico e toleranciamento
(GD&T – Geometrical Dimensioning and Tolerancing).
Por fim, foram comparados os tempos de usinagem tanto com o sistema de
toleranciamento CD&T quanto GD&T, para então calcular os custos com usinagem
nos dois métodos, tendo em conta os custos com descarte de peça caso não esteja
nos padrões estipulados.
4.2 Metodologia para desenvolvimento do molde
Para desenvolver o molde será aplicada a seguinte metodologia e cada uma
das etapas será explicada a seguir.
Figura 7 - Metodologia para desenvolver o molde
4.2.1 Modelagem 3D adotada no projeto
A modelagem é criada a partir de uma ordem do cliente. Ele faz o pedido de
um molde e apresenta um protótipo da peça que deve ser fabricada. Com a ajuda de
um profissional de ferramentaria e do solicitante do produto deve ser definido o tipo
de ferramenta de moldagem, as cavidades, os pinos extratores e o material com o
qual a ferramenta deve ser fabricada. Com todos esses parâmetros definidos um
40
projetista inicia o projeto da ferramenta empregando o software de desenho
auxiliado por computador SolidWorks.
Após término da modelagem 3D o cliente deve verificar se o projeto da
ferramenta está de acordo com os requisitos especificados e de acordo com as
expectativas iniciais. Em caso positivo é feita uma análise da ferramenta verificando
as possíveis interferências entre os elementos que compõem a ferramenta, além de
um estudo da abertura e fechamento da ferramenta.
4.2.2 Desenho 2D
Depois de concluída a modelagem 3D e feita uma análise crítica da ferramenta
é iniciado o processo de desenho 2D. Nessa etapa um projetista desenha todos os
componentes que estão presentes na ferramenta. Os desenhos 2D devem ter todas
as informações necessárias para o setor de manufatura entender e executar a
fabricação das peças.
É extremamente importante ter informações precisas no projeto da ferramenta,
pois qualquer informação errada poderá causar prejuízo, peças com não
conformidades, perdas de tempo e material, além de ocorrer possíveis problemas de
montagem final da ferramenta. Nessa etapa deve-se dedicar um tempo adequado
para a elaboração dos desenhos, pois é necessário determinar as tolerâncias de
cada componente. A definição de tolerâncias pode parecer uma etapa de fácil
execução, porém além de requerer um amplo conhecimento técnico, demanda
habilidade e experiência do projetista para garantir a funcionalidade do componente.
Uma tolerância errada pode causar o mau funcionamento da peça e o mau
funcionamento da peça pode implicar diretamente no funcionamento da ferramenta.
Em projetos de grande complexidade, é feita uma revisão e questionamento
dos desenhos por outro projetista. O objetivo da revisão é evitar falhas que passam
despercebidas durante a confecção dos desenhos para a fabricação.
O presente estudo buscou introduzir nessa metodologia mais uma etapa
envolvendo o processo de dimensionamento geométrico e toleranciamento (GD&T).
Até o presente momento a empresa nunca empregou a prática de dimensionamento
GD&T usando somente o CD&T.
41
Neste sentido, em todas as peças foram feitas análises para se definir os
“Datum Features” e aplicar as tolerâncias dimensionais e geométricas. Isso
demandou mais tempo na etapa de projeto da ferramenta. Porém, caso a ferramenta
venha a ser fabricada usando essa prática, espera-se uma diminuição no tempo da
montagem e redução de possíveis erros de fabricação.
4.2.3 Programação CNC
Nesta etapa do projeto todos os desenhos 2D e o projeto completo da
ferramenta serão levados para um programador. Ele foi responsável em elaborar os
programas que fabricaram as peças, além da seleção das ferramentas que serão
utilizadas na fabricação das peças.
Nesta etapa as tolerâncias influenciam na escolha da ferramenta. Tolerâncias
mais justas demandam ferramentas precisas. Uma tolerância mal definida pode
implicar no custo do produto, pois demanda uma ferramenta diferente da necessária
para a fabricação. Quanto mais justa a tolerância, mais precisa deve ser a
ferramenta, quanto maior a precisão maior o custo da ferramenta para a fabricação.
4.2.4 Fabricação dos componentes
Com a programação concluída foi iniciada a confecção das peças em um torno
CNC e em um centro de usinagem CNC. Nesta etapa os programas são entregues
para o operador da máquina assim como uma cópia dos desenhos 2D, a partir dos
quais o operador deverá fabricar e certificar-se que as especificações estão sendo
cumpridas.
Nessa etapa também são feitas as medições das peças após a fabricação e os
instrumentos usados são o micrometro e relógio comparador. As peças que não
atendem as especificações apresentadas no desenho são descartadas ou enviadas
para retrabalho.
Fica evidente quanto dimensionamento geométrico e toleranciamento são
importantes nesta etapa. Definições incorretas podem causar refugos de peças que
poderiam ser utilizadas. Também pode ocorrer de peças que estão dentro do
42
especificado não serem montadas, isto é causado por erros na escolha da
tolerância. Outro problema que ainda pode ocorrer nesta etapa são peças que estão
fora da zona de tolerância CD&T mais que ainda podem ser montadas.
4.2.5 Montagem dos componentes
Com o término da fabricação é iniciada a etapa da montagem, essa é a última
etapa do processo, nela os componentes são montados dando forma final a
ferramenta. Caso alguma peça esteja com tolerância errada ou fora do especificado
no projeto pode implicar em problemas de montagem.
4.3 Justificativa da Metodologia
A metodologia aplicada desenvolveu um molde no SolidWorks, aplicou o
sistema GD&T e posteriormente analisou as diferenças entre os métodos. Foi
utilizada essa ordem porque primeiro desenvolveu um molde a partir da solicitação
de um cliente, depois foram feitos os desenhos 2D e aplicou os sistemas GD&T e
CD&T e comparar os resultados. O desenho com CD&T foi fornecido pela empresa.
Era necessário seguir essa metodologia porque sempre o primeiro passo para
desenvolver um projeto é o problema ou necessidade que o cliente tem. Com a
necessidade do cliente é desenvolvido o produto.
É importante notar que a fase mais importante do projeto é o detalhamento 2D
e nela será dado uma grande atenção. Também é durante a elaboração dos
desenhos 2D que se aplica o sistema GD&T por isso essa etapa é de extrema
importância. O sistema de cotagem GD&T somente pode ser aplicado nos desenho
2D, porém as tolerância podem ser avaliadas nas peças e nos sistemas de
montagem.
O presente trabalho seguiu essa ordem para garantir todas as etapas do
projeto do molde assim melhorar o produto aplicando o GD&T durante a elaboração
dos desenhos 2D.
43
4.4 Produtos do Projeto
O presente trabalho apresenta como produto o entendimento das formas de
toleranciamento CD&T e GD&T, e a aplicação de ambos os métodos em uma
ferramenta de moldagem por injeção de plástico, fornecendo elementos para avaliar
a efetividade das práticas de dimensionamento.
Como demonstrado na proposta deste trabalho, a aplicação sistemática da
prática de dimensionamento funcional correto pode permitir a identificação
antecipada de problemas geométricos e dimensionais e de montagem levantados
durante o projeto e sua ocorrência potencial durante a produção.
44
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesta seção será apresentada uma comparação entre cada peça do molde
aplicando ao desenho 2D das peças os sistemas CD&T e GD&T, também foi
aplicada a cadeia de cotas na coluna do conjunto extrator. Para aplicar a cadeia de
cotas precisa analisar situações de desvios durante a fabricação e verificar se estas
estão dentro do requisito de fabricação da peça. Devido à grande quantidade de
situações de desvio que podem ocorrer durante o processo de fabricação, serão
analisadas somente algumas.
Para realizar essa análise o primeiro passo foi dividir o molde em peças e criar
os desenhos 2D nos dois sistemas de cotas, para cada peça, assim então comparar.
Com os desenhos feitos serão calculadas as tolerâncias geométricas e de posições
supondo supostos desvios e erros que podem ocorrer durante a fabricação. Com as
tolerâncias calculadas elas serão inseridas nos desenhos 2D aplicando o sistema
GD&T. Outro parâmetro para definir as tolerâncias é a partir da precisão da máquina
que em nosso caso é um centro de usinagem Romi modelo D600. No presente
trabalho a precisão da máquina será de 0,02mm.
O molde apresenta peças comercias tais como pinos, colunas e buchas, no
presente trabalho os componentes usados são desenvolvidos pela Polimold, os
componentes fabricados já vêm com tolerância e acabamento superficial definidos.
Os parafusos M12 usados no molde são todos comercias segundo a Norma DIN
912.
A Figura 8 apresenta o desenho de conjunto do molde com todos os
componentes utilizados para a sua fabricação, o desenho apresenta as vista com os
componentes e suas respectivas posições de montagem.
45
Figura 8 - Desenho de conjunto molde
Fonte: Autoria própria
O molde apresentado na Figura 8 fabrica um reator para lâmpadas, e a
imagem do reator é apresentada na Figura 9.
46
Figura 9 - Imagem do reator injetado
Fonte: Autoria própria
A Figura 10 apresenta a vista da coluna montada. A partir dessa montagem da
coluna, bucha e placa serão determinados os valores de tolerância.
Figura 10 - Coluna do molde montada
Fonte: Autoria própria
47
Todos os desenhos que serão apresentados nesse capítulo usando o sistema
CD&T e que não tiverem as dimensões definidas com tolerância, os valores
adotados para a tolerância segue a tabela ISO 2768 apresentada na Tabela 6, esse
é o padrão que a empresa que desenvolveu o molde usa.
5.1 Itens comerciais
Para a confecção do molde foram utilizados alguns componentes comerciais e
estes já apresentam as tolerâncias, a seguir serão apresentados os componentes
comerciais.
5.1.1 Bucha do conjunto extrator.
A bucha utilizada no conjunto extrator é fabricada pela Polimold, o modelo da
bucha é BEX-20-29. As características que influenciam no molde é o diâmetro
interno que tem como característica o diâmetro D1 H7, e o diâmetro externo D3 g6.
Essas tolerâncias são importantes, pois define como será a montagem.
Figura 11 - Bucha do conjunto extrator
Fonte: Catálogo de componentes de moldes Polimond
Legenda:
D2 = Diâmetro do Corpo
L4 = Comprimento Total
48
M = Rosca
Material = SAE 8620 – Temp. e Rev.
Dureza = 58-62 HRC
5.1.2 Coluna do Conjunto extrator
A coluna utilizada no conjunto extrator é desenvolvida pela Polimold e o modelo
é CE-20-046-76. Apresentam as seguintes características, o diâmetro que encaixa
dentro da bucha tem tolerância g6, o diâmetro D2 que encaixa na placa suporte tem
tolerância m6. A coluna é montada na placa suporte e na bucha do conjunto extrator.
Figura 12 – Coluna conjunto extrator
Fonte: Catálogo de componentes de moldes Polimond
Legenda:
D1 = Diâmetro Principal de encaixe
D2 = Diâmetro do Corpo
D3 = Diâmetro da Cabeça
L1 = Comprimento da Ponta
L2 = Comprimento do Corpo
L3 = Altura da Cabeça
S = Comprimento de Guia
Material = SAE 8620 – Temp. e Rev.
Dureza = 58-62 HRC
49
5.1.3 Bucha Guia
A bucha guia é montada na placa P2, fabricada peça Polimold o modelo usado
no molde é B-22-36. O diâmetro interno D1 tem tolerância H7 e diâmetro externo D2
m6, o diâmetro D2 é montado na placa P2 do molde.
Figura 13 - Bucha guia
Fonte: Catálogo de componentes de moldes Polimond
Legenda:
D1 = Diâmetro Principal de encaixe
D2 = Diâmetro do Corpo
D3 = Diâmetro da Cabeça
L1 = Comprimento do Alívio
L2 = Altura da Cabeça
L3 = Comprimento do Corpo
S = Comprimento de Guia
Material = SAE 8620 – Temp. e Rev.
Dureza = 58-62 HRC
50
5.1.4 Coluna lisa
A coluna lisa no molde foi desenvolvida pela Polimold e tem como código de
referência CL-22-46-36. O diâmetro D1 tem uma tolerância g6, esse setor da coluna
é montada dentro da bucha guia, o diâmetro D2 tem tolerância m6 e é montada na
placa P1.
Figura 14 - Coluna lisa
Fonte: Catálogo de componentes de moldes Polimold
Legenda:
D1 = Diâmetro Principal de encaixe
D2 = Diâmetro do Corpo
D3 = Diâmetro da Cabeça
L1 = Comprimento da Ponta
L2 = Comprimento do Corpo
L3 = Altura da Cabeça
S = Comprimento de Guia
Material = SAE 8620 – Temp. e Rev.
Dureza = 58-64 HRC
5.1.5 Pino extrator
Para o desmolde foram usados diversos pinos extratores no molde com as
características apresentadas na Figura 15. O diâmetro d1 possui uma tolerância g6 e
um bom acabamento superficial, por apresentar um Ra de 0,8.
51
Figura 15 - Pino Extrator
Fonte: Catálogo de extratores Polimold
Legenda:
d1 = Diâmetro do Corpo
d2 = Diâmetro da Cabeça
R = Raio da Cabeça
K = Altura da Cabeça
L = Comprimento Total
Material = 1.2344 (H13) / Temperado
Tratamento = Nitretado
Temperatura Max. Trabalho = 500ºC – 550ºC
5.2 Placa Base Superior
É a primeira peça do molde, situada na superfície externa superior, nela estão
presentes o furo por onde entra o plástico no estado líquido e os furos da coluna.
O desenho construído usando o CD&T é apresentado na Figura 16, a peça
contém quatro furos rebaixado para parafuso Allen M12, nos furos de diâmetro
14mm que é por onde o parafuso passa tem uma tolerância H7 para o furo, o furo de
diâmetro 16mm milímetro é por onde o plástico é injetado e ele precisa somente de
um bom acabamento superficial não necessitando de uma tolerância do diâmetro, o
acabamento superficial é obtido através de uma usinagem fina com conforme indica
52
a rugosidade superficial. Existem ainda mais três furos roscados para parafuso M6
que não apresentam tolerância. A superfície que esta em contato com a placa P1 é
retífica para se obter um bom acabamento superficial e melhorar o contato entre a
placa base superior e placa P1. O valor da tolerância de espessura mais para
controle evitando que ocorram grandes variações.
O desenho da Figura 17 foi construído usando GD&T, a primeira diferença que
observamos é o Datum A onde ocorre a montagem o placa P1,o controle da
superfície é garantido pela tolerância de planeza, visando o bom contato entre as
placas, a tolerância é obtida através do processo de retifica.
Nos furos onde passa os parafuso M12 foi inserida uma tolerância de posição
no valor de 0,8mm e de perpendicularidade de 0,6mm, são valores grandes mais
pelo fato do furo apresentar 2mm de folga essa tolerância possibilita a montagem
tranquilamente. Se ocorrer os máximos desvios permitidos pela tolerância de
perpendicularidade nos Datum das superfícies B e C mesmo assim ocorrerá a
montagem dos parafusos. As superfícies dos Datum B e C são usinadas para
garantir a tolerância de perpendicularidade indicadas.
Para os furos roscados M6 foi inserida uma tolerância de posição no valor de
0,1mm e de perpendicularidade no mesmo valor, essas tolerâncias atribuídas de
maneira intuitivas, pois não existem informações da peça que ficará presa pelos
furos.
No furo de diâmetro 16mm passa o plástico no estado que é injetado como
mencionado no desenho com CD&T não precisa de tolerância no diâmetro porém foi
inserida uma tolerância de posição no valor de 0,3mm e de perpendicularidade no
valor de 0,5 evitando grandes desalinhamentos dos furos.
A primeira grande diferença entre os dois desenhos é a presença da tolerância
de posição para o furos de diâmetro 14mm, no desenho com GD&T ele fica em um
espaço muito mais restrito se comparado com CD&T, principalmente os furos
localizados na cota no valor de 385mm, segundo a tabela ISO 2768 essa medida
pode variar ±0,5mm, esse é um valor muito grande para posicionamento do furo
porém o furo apresenta 2mm de folga o que possibilita a montagem. Os dois
desenhos apresentam um controle da superfície onde ocorre o contato da placa
53
base superior com a placa P1, no primeiro desenho a superfície é controlada pelo
processo de retifica, já no segundo ela é controlada pelo processo de retífica e
também pela tolerância de planeza. A grande vantagem do segundo desenho em
relação ao primeiro é definir melhor o posicionamento dos furos que recebem os
parafusos M12, o simples fato de ser ter um posicionamento correto pode evitar um
retrabalho ou o descarte da peça por atender os requisitos.
54
Figura 16 - Desenho Placa Base Superior CD&T
Fonte: Autoria própria
55
Figura 17 - Desenho Placa Base Superior GD&T
Fonte: Autoria própria
56
5.3 Placa Base Inferior
A Placa Base Inferior está em contato com o conjunto móvel extrator além dos
espaçadores laterais. Esta pode ser considerada a peça mais simples do molde pela
pequena quantidade de recursos usados nela.
A Figura 18 apresenta o desenho usando o sistema CD&T, o desenho é
bastante simples, estão presentes somente três tolerâncias, uma nos furos das
colunas, outra no furo central cujo valor é H7 para ambas no diâmetro, e outra na
espessura da chapa. Não está presente uma tolerância para a posição dos furos, os
valores que determinam a posição do furo estão de acordo com a Tabela ISO 2768
apresentadas na Tabela 6. A superfície que está em contato com os espaçadores e
com conjunto móvel precisa ser retificada para conferir um bom acabamento da
superfície conforme indica o símbolo de usinagem.
Já na
Figura 19 está presente o desenho com o sistema GD&T, nele foram definidos
os Datum. O Datum A foi na superfície que tem contato com a placa extratora, o
contato entre essas duas placas deve ser o mais homogêneo possível, ou seja, ter a
maior área de superfície em contato possível. Os Datum B e C foram definidos a
partir do Datum A e mais próximo possíveis da posição onde será feita a análise.
Para a superfície onde ocorre o contato foi inserida uma tolerância de planeza para
garantir o melhor contato possível, o valor da tolerância que é 0,05mm somente é
obtido através do processo de retífica. Ter uma superfície plana também irá facilitar
o alinhamento da placa extratora.
Na
Figura 19 também está presente uma tolerância para o furo com rebaixo para
M12, é possível notar que existe uma tolerância de posição e outra de
perpendicularidade de no valor de 0,5mm para o furo. Esses valores são
extremamente grandes para a tolerância, mais por ser um furo de parafuso onde o
diâmetro é 14mm e a dimensão do parafuso M12 para o diâmetro é 12mm esse
valor está coerente. Supondo que a superfície do Datum B desvie 0,25mm
afastando-se da posição ideal do furo, e o mesmo aconteça em relação a C.
Suponhamos ainda que o furo esteja na extremidade do círculo que limita a posição
do furo, também admitamos que o furo esteja no seu limite máximo de
57
perpendicularidade, ainda assim seria possível montar o parafuso através do furo,
logo, isso justifica todos os valores empregados no desenho.
O furo de diâmetro 40mm presente da
Figura 19 tem o valor de 0,8mm na posição, pois também é um furo folgado
logo foi usado o valor de 0,8mm para diminuir custos, mas mantendo certa precisão
para a peça.
No desenho da Figura 18 os valores de tolerância para as cotas seguem a
Tabela ISO 2768, se observamos o furo localizado na posição de 385mm a
tolerância será de ±0,5mm que é um valor consideravelmente grande, porém o furo
tem 14mm de diâmetro e irá receber um parafuso M12 mesmo assim será possível
a montagem, essa não é uma situação muito adequada pois se fosse componente
que demandasse certa precisão como um pino possivelmente esse componente não
montaria.
A tolerância de espessura presente na peça em ambos os casos é mais um
limitante de espessura, não influenciando diretamente na montagem do conjunto.
Seguem nas Figuras 14 e 15 os desenhos da placa base inferior com cotas
CD&T e GD&T respectivamente.
58
Figura 18 - Desenho Placa Base Inferior CD&T
Fonte: Autoria própria
59
Figura 19 - Desenho Placa Base Inferior GD&T
Fonte: Autoria própria
60
5.4 Espaçador
A principal função do espaçador é garantir um curso livre para que o conjunto
extrator possa fazer um curso sem interferência. A montagem é feita de tal forma
que sobra um espaço entre o espaçador e o conjunto extrator que permita o
movimento.
O desenho apresentado na
Figura 20 foi feito utilizando o sistema CD&T, o furo de 14mm recebe um
parafuso M12 logo uma tolerância H7, como o parafuso M12 têm 12mm de diâmetro,
resulta em uma folga de 2mm, mais a tolerância H7, tornando-se uma tolerância
bastante abrangente para o furo. Uma medida importante para se controlar nesse
desenho é a medida de 43mm que é a espessura da peça, foi usada uma tolerância
de 0 até -0,1 para impedir que a peça interfira no curso do conjunto extrator. A
medida de 76mm recebeu uma tolerância de ±0,05mm, este valor é justo mas
necessário, pois garante que as duas peças tenham um valor próximo referente a
altura,para garantir esse valor da tolerância a melhor maneira é através do processo
de retifica conforme indica o desenho.
A Figura 21 apresenta o desenho do espaçador usando o sistema GD&T. a
superfície que contém o Datum A, essa superfície tem contato com a placa do
conjunto extrator. Para a superfície onde se localiza o Datum B foi definida uma
tolerância de perpendicularidade no valor 0,2mm, e na superfície onde fica o Datum
C foi definida uma tolerância de perpendicularidade em relação A e a B, porém com
um valor de 0,2mm, é possível usar esse valor, pois mesmo se a superfície
encontrar-se no valor máximo da tolerância será possível o conjunto extrator se
mover isso porque entre o espaçador e o conjunto extrator existe uma folga de 1mm
partindo do caso ideal.
No furo de 14mm existem duas tolerâncias, uma de posição e outra de
perpendicularidade, podemos notar que os valores utilizados são relativamente
grandes, é possível justificar o uso desses valores, supondo que o furo esteja na
posição máxima do circulo de posicionamento, suponhamos ainda que o furo esteja
no seu limite de perpendicularidade, admitamos também que a superfície relativa ao
Datum C esteja no seu valor máximo referente à tolerância de perpendicularidade se
61
afastando do centro do furo, com essas condições e somando-se todos os
afastamentos teríamos um desvio de 0,85mm do centro do furo o que ainda assim
permitiria a montagem do parafuso, pois o furo tem uma folga de 2mm. Quando
usamos uma tolerância folgada e de maneira correta diminui custos da peça a ser
fabricada por não necessitar de um controle rigoroso.
A tolerância das duas faces que estão em contato com a placa base inferior e
placa suporte recebeu uma tolerância de planeza para garantir um melhor contato
entre as peças, o valor de 0,05mm de planeza é obtido somente pelo processo de
retífica.
Comparando os dois desenhos pode-se notar que o acabamento da superfície
que está em contato teria um bom resultado em ambas pelo processo de retifica. Já
em relação ao desenho que usa da metodologia CD&T a posição do furo de 14mm
estaria localizado em um retângulo de 0,4x0,6mm, o valor de 0,6mm vem da tabela
ISO 2768 onde para o valor de 385mm a tolerância é ±0,3mm. Note que mesmo com
esse valor relativamente grande para o posicionamento do furo, entretanto é
possível a montagem do furo pelo fato do mesmo apresentar 2 mm de folga. Um
possível problema na peça que não usa o sistema GD&T seria garantir o
alinhamento da dimensão de 446mm por não apresentar nenhuma tolerância para
controle da superfície, um desvio de 1mm poderia levar ao não funcionamento do
molde pelo fato impedir o deslocamento do conjunto extrator. Com analise dos
desenhos podemos notar que a única superfície que necessitaria de um controle é a
superfície que está em contato com o conjunto extrator e a tolerância necessária
seria de perpendicularidade em reação aos Datum A e B. A tolerância geométrica
usada para o furo é mais um refino buscando uma posição mais precisa para o furo.
Seguem nas Figuras 16 e 17 os desenhos do Espaçador com cotas CD&T e
GD&T respectivamente.
62
Figura 20 - Desenho Espaçador CD&T
Fonte: Autoria própria
63
Figura 21 - Desenho Espaçador GD&T
Fonte: Autoria própria
64
5.5 Placa Extratora Inferior
A partir da placa extratora inferior será feito um estudo mais profundo da cadeia
de cotas mais aprofundado, esse conjunto é uma das partes mais importante do
molde, pois tem um movimento e o mesmo deve ser alinhado.
Na Figura 22 é apresentado o desenho para fabricação da placa extratora
inferior aplicando o CD&T, as superfícies superior e inferior da peça são retificadas
para garantir um melhor contato entre os componentes, o controle de espessura de
±0,05mm tem como função limitar grandes variações na espessura da chapa.
Observando agora o furo com rebaixo para os parafusos M8 que têm diâmetro 9mm,
e está na dimensão de 416mm pode variar dentro de uma posição de ± 0,8 mm
segundo a Tabela ISO 2768, já os furos com diâmetro 26mm localizado na posição
de 388mm pode variar dentro de uma posição de ±0,5mm. Também ao furo de
26mm foi inserida uma tolerância H7 para garantir um ajuste preciso e correto da
bucha ao furo.
Na Figura 23 é apresentado o desenho usando o sistema GD&T, esse é um
desenho refinado e preciso se comparado com o anterior. O primeiro passo para
determinar as tolerância do furo de diâmetro 26mm, por ser um furo que recebe uma
bucha, o ajuste deve ser com folga, a bucha é um item comercial apresentado na
Figura 11,apresenta tolerância g6 para o diâmetro, logo a tolerância para o furo deve
ser H7. Sabemos que o diâmetro do furo varia de 0 até +0,021mm e o diâmetro
externo da bucha varia entre -0,007 e -0,02mm. Supondo que ambas as medidas se
encontrem no centro da margem de tolerância teremos uma folga entre a bucha e
furo de 0,023mm. Com isso é definido a tolerância de perpendicularidade do furo de
26mm que é de 0,022mm, note que mesmo atingindo o valor máximo dessa
tolerância será possível montar a bucha no furo. Também admitamos que as
superfícies dos Datum B e C variem no valor máximo de 0,1mm afastando-se do
centro do furo, mas como o valor de máximo admitido que o centro do furo localiza-
se em um circulo de diâmetro 0,32mm seria possível a montagem.
Para o furo rebaixado que recebe o parafuso M8 foi inserida uma tolerância de
posição no valor de 0,8mm, com esse valor o furo sempre ficará dentro do
especificado mesmo ocorrendo os desvios máximos admissíveis para as superfícies
onde se localizam os Datum B e C. Também será possível a montagem do parafuso
65
quando o centro do furo de diâmetro 9mm encontrar-se sobre a borda que limita o
circulo de posição do furo. Podemos notar que o valor de 0,8mm é um valor
relativamente grande de posicionamento, porém, isso se justifica pela folga de um
milímetro entre o furo e o parafuso.
Os valores de perpendicularidade nas superfícies dos Datum B e C são
necessárias para controlar a posição das superfícies e consequentemente as
posições dos furos. A superfície onde se localiza o Datum C também deve ser
controlada para garantir que o conjunto extrator consiga realizar o movimento e esse
valor de 0,1mm é suficiente, pois existe uma folga de 1mm entre o conjunto extrator
e a placa espaçadora.
As tolerâncias de planeza presentes são necessárias para garantir uma forma
que oferece o melhor contato possível entre a placa do conjunto extrator superior e
placa base inferior do molde.
Comparando os dois desenhos podemos observar que o desenho com cotas
GD&T é muito mais preciso. O desenho que usa o sistema CD&T tem problema
como rebaixo para o parafuso M8 localizado na cota de 416mm, segundo a tabela
ISO 2768 o valor de tolerância para essa medida seria ±0,8mm e se o furo
encontrar-se no máximo valor da tolerância certamente não montará o parafuso.
Outro problema está no furo que receberá a bucha na posição de 388mm, tem uma
tolerância de ±0,5mm, esse valor é consideravelmente grande e se o furo encontrar-
se no seu extremo pode acontecer da coluna do molde não montar. O desenho com
GD&T é muito mais completo, pois usa tolerâncias justa quando necessário como é
o caso para o furo de diâmetro de 26mm e usa tolerância folgadas com para o furo
rebaixado M8. A tolerância na medida de 285mm tem como objetivo controlar a
largura da peça em ambos os desenhos para garantir o deslocamento do conjunto
extrator. A tolerância de planeza é mais um complemento para a superfície
retificada, pois o processo de retifica garante um acabamento superficial bem plano.
66
Figura 22 - Desenho Placa Extratora Inferior CD&T
Fonte: Autoria própria
67
Figura 23 – Desenho Placa Extratora Inferior GD&T
Fonte: Autoria própria
68
5.6 Contra Placa Extratora
Esta placa tem contato com a placa extratora inferior e com a contra placa
extratora, ela é uma das peças mais importantes do molde, pois além realizar um
movimento na vertical aloja todos os pinos extratores.
No desenho cotado a partir do sistema CD&T apresentado na Figura 24, o furo
de diâmetro 26mm recebe uma bucha, que monta a placa extratora inferior à contra
placa inferior, esse furo tem uma tolerância no diâmetro H7. Também existem quatro
furos roscados M8 que serve para unir a placa extratora inferior na contra placa
extratora. Os demais furos recebem pinos que são usados no desmolde da peça
injetada. As superfícies que tem contato com as outras placas são retificadas para
melhorar o contato entre as peças.
No desenho da Figura 25 é apresentado usando o GD&T, as tolerâncias
geométricas foram definidas a partir do furo que recebe a bucha por onde passa a
coluna. Sabemos que o furo que recebe a bucha tem tolerância H7 no diâmetro e o
diâmetro externo da bucha tem uma tolerância g6, supondo que ambos estão na
faixa intermediaria de tolerância temos uma folga de 0,023mm, sabemos que pela
bucha passa uma coluna com tolerância do diâmetro externo g6, teremos uma folga
de 0,024mm. Se somarmos as duas folgas temos 0,047mm que será arredondado
para 0,045mm, esse valor pode ser considerado o máximo que o centro do furo pode
variar, a partir desse valor será deduzida as demais tolerâncias. Uma consideração
importante que foi feita é que a coluna passa pelo centro furo da placa extratora
inferior, e tem uma folga para ajuste, também consideramos que a coluna está
montada de maneira perpendicular a placa extratora, isso é possível pela tolerância
de planeza da placa inferior ser um valor extremamente justo.
Com o valor de 0,045mm calculado foi definida uma tolerância de posição para
o furo com 26mm de 0,03mm e também uma tolerância de perpendicularidade de
0,02mm, e foi mantido o H7 na tolerância de diâmetro do furo. Com esses valores
definidos foram calculados os valores de perpendicularidade para as superfícies dos
Datum B e C, para se chegar ao valor foi imposta a condição na qual existe a maior
variação da superfície B e C e mesmo assim o centro do furo fica dentro do círculo
que limita a tolerância de posição e o valor encontrado foi de 0,014mm para as
tolerâncias de perpendicularidade das superfícies B e C.
69
Para o furo roscado M8 foi definida uma tolerância de posição de 0,1mm,
sabendo que a tolerância de posição do furo da placa extratora inferior é 0,8mm e
que o furo tem uma folga de 1mm, o valor de 0,1mm será capaz de posicionar o furo
roscado de maneira que esteja apto para receber o parafuso. Mesmo que ocorram
desvios na superfície dos Datum B e C nos seus valores máximos o furo sempre
estará dentro da zona de tolerância.
Os demais furos da peça recebem os pinos extratores. Precisamos notar que
necessitam de elevada precisão, pois precisam estar alinhados para passar por
entre os furos das demais peças. Nos furos que alojam os pinos extratores foi
utilizada uma tolerância F7 para deixar o furo folgado, para determinar a tolerância
de posição, a partir da placa P1 que é o ultimo furo que o pino passa e por onde ele
fica alojado, a diferença de diâmetro do que recebe o pino na placa contra extratora
para o furo por onde ele fica alojado na P1 é de 0,2mm, esse será o máximo valor
que o centro do furo poderá variar, com isso chegamos as tolerâncias de 0,1mm de
posição para os centros de todos os pinos extratores e 0,1mm de
perpendicularidade, mesmo que os furos se encontrem no extremos da tolerância os
pinos poderão ser montados.
Os valores de planeza são extremamente justos, porém eles podem ser obtidos
através de uma retífica, esses valores garantem um contato entre as peças além de
manter os furos alinhados.
A medida de 285mm tem uma tolerância bilateral de -0,05 até -0,1mm para
garantir que a peça deslize entre as placas espaçadoras. A tolerância de
perpendicularidade na superfície onde se encontra o Datum C ajuda a garantir o
movimento do conjunto extrator.
Comparando os dois desenhos a primeira diferença evidente é a quantidade de
informação no desenho que usa o sistema GD&T. No primeiro desenho poderia
acontecer da placa do conjunto extrator não se mover pelo falo de ter somente uma
tolerância na medida da largura da peça e não um controle da superfície que é
paralela a placa espaçadora. Outro problema são os furos de cota com mais de
120mm pois eles podem variar ±0,5mm, isto poderia levar à não montagem da
bucha, pois tem grande chance de não alinhar a bucha dentro dos dois furos. E os
furos roscados M8 localizado na cota de 416mm pode variar ±0,8mm, esse valor é
70
muito grande para um furo que irá alojar um parafuso. Os furos na cota de 425mm
também tem chance de não montar os pinos pelo grande valor da tolerância. O
desenho com GD&T é mais preciso e as tolerâncias são todas calculadas a partir de
folgas existes buscando a montagem dos componentes, tendo o maior valor possível
para a tolerância.
71
Figura 24 - Desenho Contra Placa Extratora CD&T
Fonte: Autoria própria
72
Figura 25 - Desenho Contra Placa Extratora GD&T
Fonte: Autoria própria
73
5.7 Placa Suporte
Esta peça está em contato com os espaçadores e também com a placa onde
ficam alojados os machos do molde, por essa placa passam os pinos extratores,
logo é preciso ter um alinhamento dos furos por onde passam os pinos. Outro
elemento que merece atenção é o furo de 26mm onde é montada a coluna do
conjunto extrator.
O desenho da Figura 26 apresenta o desenho usando CD&T, podemos notar
que as cotas que delimitam as posições dos furos não apresentam tolerância, logo o
valor assumido de tolerância é segundo a tabela ISO 2768. Os furos de diâmetro
26mm recebem as colunas, nesses furos é preciso um controle tanto do diâmetro do
furo quanto na posição para garantir o alinhamento do molde. Nos furos de diâmetro
14mm passam os parafusos M12, logo existe uma folga de 2mm entre furo e
parafuso. Nos demais furos da peça passam os pinos extratores, nesses furos foi
usada uma tolerância F7 para o diâmetro para garantir uma folga e que os pinos
passem sem ter interferência com as paredes dos furos. A montagem da coluna feita
no furo de diâmetro 26mm que tem uma tolerância H7 e sabemos que a coluna tem
uma tolerância m6, com isso a montagem é possível somente através de
interferência. Também existe uma superfície retificada para garantir um melhor
contato entre a placa P2 e a placa suporte.
Já o desenho apresentado na Figura 27 foi utilizado o GD&T, para determinar
as tolerâncias geométricas foram analisadas as folgas existentes no molde, e a
análise partiu da montagem da coluna no furo H7, como mencionado no parágrafo
anterior essa montagem é feita por interferência. Sabemos que a coluna passa pela
placa extratora e no conjunto existe uma folga total de aproximadamente 0,05mm,
com isso determinamos que a máxima variação possível que o furo pode ter será de
0,04mm, foi deixado 0,01mm para corrigir possíveis desalinhamento da coluna.
Consideramos que a coluna montará perpendicularmente devido a tolerância de
planeza que existe nas superfícies das placas suporte, contra extratora e extratora
inferior. Com esses valores foi definido que a tolerância de posição para o furo será
de 0,03mm e de perpendicularidade será de 0,02mm. O Datum A foi inserido na
superfície que está em contato com a placa P1 pois é nessa peça que a placa
suporte é montada.
74
Com estes valores definidos também foi determinado o valor das tolerâncias de
perpendicularidade das faces onde estão os Datum B e C, o valor escolhido de tal
forma mesmo ocorrendo à máxima variação de perpendicularidade da face o furo
estaria dentro do valor de tolerância. Se ocorrer a máxima variação em ambas as
faces mesmo assim o furo se encontrará dentro da zona de tolerância, porém por ser
um valor de tolerância relativamente baixo, 0,01mm foi inserido o processo de
retifica nas faces onde se encontram as tolerâncias de perpendicularidade, com a
retífica fica mais fácil de deixar a face com a tolerância especificada.
Nos furos com diâmetro 14mm por onde passam os parafusos M12 foi inserida
uma tolerância de posição no valor de 0,5mm e de perpendicularidade de 0,8mm,
sabemos que entre a parede do furo e o parafuso existe uma folga 1mm logo o valor
da tolerância apesar ser relativamente grande, ainda assim é possível montar
mesmo quando as faces dos Datum B e C estiverem variando no seu valor máximo,
mesmo nesta condição mais desfavorável, os centros dos furos estarão dentro da
zona tolerada.
A tolerância de planeza inserida na face que tem contato com a Placa P2 tem
por função melhorar o máximo possível a zona de contato e também minimizar
desvios de perpendicularidade dos furos.
Para os furos por onde passam os pinos extratores foi inserida uma tolerância
de posição no valor de 0,1mm e de perpendicularidade também no valor de 0,1mm.
Note que estes valores são justificados pelo fato de existir uma folga entre a parede
do furo e do pino maior que 0,2mm. Para o diâmetro do furo foi mantida a tolerância
F7, pois com ela o furo tende a ficar folgado evitando contato entre a parede do pino
e do furo. Um dos motivos para a tolerância de perpendicularidade é a espessura da
placa,a placa por ser espessa, durante o processo de furação pode ocorrer desvios
significativos do centro do furo. Note que mesmo ocorrendo os máximos desvios
possíveis das faces onde se encontram os Datum B e C os centros dos furos dos
pinos sempre estarão dentro da tolerância de posição e perpendicularidade
especificadas no desenho.
Comparando os dois desenhos fica evidente que o desenho em que foi usado o
GD&T teve que acrescentar mais dois processos de retífica para garantir as
tolerâncias de perpendicularidade, isso incrementa no custo final da peça. Um
75
problema que se repete nessa peça e já foi mencionadas nas peças anteriores que
foi usado o CD&T são as tolerância para os furos onde a cota é maior que 100mm,
pois segundo a Tabela ISO 2768 os valores de tolerância ficam muito abertos.
Poderia acontecer da coluna não montar no molde usando o sistema CD&T devido
aos elevados desvios permitidos para os centros dos furos. Usar o GD&T favorece a
montagem das colunas, pois os posicionamentos dos centros dos furos ficam
extremamente restritos. Outra tolerância importante presente no GD&T é a
perpendicularidade do furo, pois durante a furação o centro do furo tende a se
deslocar, especialmente que as chapas são espessas.
76
Figura 26- Desenho Placa Suporte CD&T
Fonte: Autoria própria
77
Figura 27 - Desenho Placa Suporte GD&T
Fonte: Autoria própria
78
5.8 Placa P1
A placa P1 onde ficam alojadas as matrizes do molde está em contato com a
placa base superior e com a placa P2.
O desenho da Figura 28 é construído usando o sistema CD&T, os furos com
diâmetro 26mm recebem uma coluna lisa que também é montada na bucha da placa
P2. A peça também apresenta quatro furos roscados M12 que recebem os parafusos
que prendem a placa P1 na placa base superior, esses furos não apresentam
nenhuma tolerância. O furo de diâmetro 26mm é por onde passa o plástico que é
injetado no molde, esse furo não tem tolerância mas precisa ter um bom
acabamento superficial. O rebaixo na superfície recebe as matrizes onde ocorre a
injeção. As superfícies da peça onde tem contato com a placa base superior, placa
P2 e com as matrizes de injeção são retificadas buscando um bom acabamento
superficial que garanta o melhor contato possível entre as peças, existe tolerância
em relação à espessura nessas superfícies que são facilmente atingidas.
A Figura 29 apresenta o desenho da placa P1 usando o GD&T. Para
determinar as tolerâncias foram feitas as mesmas considerações apresentadas na
placa suporte apresenta na seção 5.7, com isso o valor da tolerância de posição
para o furo de diâmetro 26mm é 0,03mm e o de perpendicularidade é 0,02mm, com
essa tolerância definida também foram definida as tolerâncias de perpendicularidade
das superfícies dos Datum B e C, o valor da tolerância de perpendicularidade é
0,01mm esse valor garante que mesmo quando a superfície B e C estiverem no seu
máximo desvio admitido, mesmo assim o furo está dentro do especificado e
possibilitando a montagem da coluna.
O furo roscado M12 tem uma tolerância de posição 0,1mm e de
perpendicularidade de 0,2mm, esses valores são relativamente grandes, mas
possibilitam a montagem, pois o furo por onde o parafuso passa existe uma folga de
2mm. No furo de diâmetro 16mm foi inserida uma tolerância de posição no valor
0,03mm e de perpendicularidade de 0,5mm, são valores grandes para um molde de
injeção porém nesse furo passará o plástico injetado, logo esse valor é justificado, o
importante para esse furo é o acabamento superficial que no caso é de será um Rz6
que é considerada uma usinagem fina.
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As tolerâncias de planeza presentes nas superfícies que tem contato são
valores extremamente justos, porém pode ser facilmente atingidos, pois os
processos indicados para essas faces é o de retífica. A tolerância da superfície que
recebe a matriz logo foi inserida uma tolerância de planeza e outra de
perpendicularidade, os valores pequenos são necessários para garantir um bom
contato da matriz na placa P1.
Comparando os dois desenhos novamente o problema da montagem da coluna
se repete no desenho do CD&T pelo fato da medida que localiza o centro do furo ser
tolerada segundo a tabela ISO 2768, para esse caso o centro do furo pode variar
±0,8mm, o mesmo acontece para o roscado M12. Uma tolerância importante
presente no desenho GD&T é a de paralelismo, a superfície que recebe as matrizes
pode ficar plana do desenho com CD&T mais o que garante o funcionamento é a
planeza, pois uma inclinação na superfície, pode gerar uma inclinação na matriz e
consequentemente a montagem desalinhar o molde.
80
Figura 28 - Desenho Placa P1 CD&T
Fonte: Autoria própria
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Figura 29 - Desenho Placa P1 GD&T
Fonte: Autoria própria
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5.9 Placa P2
A placa P2 é a peça onde ficam alojados os machos das cavidades do molde
de injeção, por essa placa passam os pinos extratores e também a rosca que prende
toda a parte inferior do molde além de uma coluna que liga a placa P1.
No desenho da Figura 30 foi feito usando o sistema CD&T, os furos de
diâmetro 26mm recebem uma bucha por isso foi usada uma tolerância H7 no
diâmetro. Os furos roscados M12 recebem os parafusos que prendem todo o
conjunto inferior do molde de injeção, nos demais furos passarão pinos e a
tolerância usada foi F7 para garantir que os pinos passem sem ter interferência com
as paredes. As faces que têm contato com a placa suporte e com a placa P1 são
retificadas para se ter um melhor acabamento superficial e também garantir as
tolerâncias referentes à espessura. A face onde recebe o macho também é
retificada. Não existe tolerância referente ao comprimento ou largura porque não há
necessidade.
O desenho construído com o sistema GD&T é apresentado na Figura 31, o
desenho é muito mais complexo e apresenta mais informações. As tolerâncias
geométricas foram definidas a partir montagem a bucha no furo de 26mm com as
folgas existentes. Foi suposto que tanto o furo quanto a bucha estão nos seus
valores intermediários de tolerâncias, teríamos assim uma folga de 0,023m. Dentro
da bucha passa a coluna, e foi assumido que tanto o diâmetro interno da bucha
quanto o diâmetro da coluna estão no centro da margem de tolerância de cada
componente, assim é pressuposto que existe uma folga de 0,024mm. Somando as
duas folgas tem um valor aproximado de 0,045mm, assumimos essa folga com o
máximo que o centro do furo poderá variar. Com essas informações podemos
determinar as tolerâncias dos furos de diâmetro 26mm, o furo tem uma tolerância de
posição no valor de 0,02mm e de perpendicularidade de 0,02mm. O Datum A foi
inserido na face que está em contato com a placa suporte, pois é onde a placa P2 é
montada.
Com as tolerância do furo definida foi necessário achar a tolerância das
superfícies dos Datum B e C, foi calculado um valor onde seria possível ter a
máxima variação da superfície B e C e mesmo assim o furo continuaria dentro do
83
circulo que limita a tolerância de posição e o valor calculado foi de 0,015mm para as
duas superfícies.
Para os furos roscado M12 foi inserida uma tolerância de posição no valor de
0,1mm esse é um valor grande se comparado com os demais usado nesse desenho,
porém, o parafuso vem por um furo onde o diâmetro é 14mm, existe uma tolerância
de posição para o furo de diâmetro 14mm no valor de 0,5mm, mesmo o furo de
diâmetro 14mm variando no seu máximo valor será possível montar no furo roscado
M12 porque existe uma folga de 2mm pela peças no qual o parafuso atravessa.
Nos furos por onde passam os pinos extratores foi usada uma tolerância F7
para garantir que eles passem folgados. Para determinar as tolerâncias geométricas
dos pinos foi pressuposto que tanto o diâmetro do furo quanto do pino encontra-se
no centro da zona de tolerância e somando-se as folgas temos um valor de
0,023mm, este será o valor usado para determinar as tolerâncias geométricas dos
furos por onde passarão os pinos. O Valor da tolerância de posição será 0,01mm e o
valor da tolerância de perpendicularidade será de 0,01mm, note que se o pino
encontrar no extremo de suas duas tolerâncias simultaneamente mesmo assim será
possível a montagem sem interferência com a parede do furo.
No desenho usando GD&T existe tolerância de planeza nas faces que tem
contato a placa suporte e com placa P1, a função da planeza é garantir um contato
uniforme, o valor de 0,05mm e conseguido através de retifica. Também existe uma
tolerância de planeza no canal que recebe os machos de injeção, a planeza é
importante para garantir o alinhamento dos machos na peça.
O valor da tolerância na espessura em ambos o desenho é somente para evitar
grandes variações na espessura.
Comparando os dois desenhos o problema que apareceu em todas as
comparações anteriores surge novamente, o valor da tolerância para os furos que
recebem as colunas quando estão distante de onde inicia a cotação a partir do zero.
O desenho GD&T definiu as tolerâncias para os furos a partir das folgas existe no
conjunto e isso certamente facilita a montagem. Todos os furos que irão passar os
pinos extratores do desenho que usou o sistema CD&T podem ficar fora de posição
e o pino não passar pelo furo, pois não existe uma tolerância adequada limitando os
84
centros dos furos, os valores são obtidos a partir da Tabela ISO 2768 e isso pode
causar grandes desalinhamentos dos centros dos furos a medida que o valor da
dimensão aumenta. A planeza em ambos os desenhos está controlada porque
existe a retífica e isso garante uma boa planeza, mesmo que não esteja indicado no
desenho como é o caso onde foi usado CD&T.
85
Figura 30 - Desenho Placa P2 CD&T
Fonte: Autoria própria
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Figura 31 - Desenho Placa P2 GD&T
Fonte: Autoria própria
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5.10 Placa Macho
A placa macho vai montada na placa P2 e toda ela é construída boa parte com
corte a fio.
Na Figura 32 é apresentado o desenho CD&T, a superfície inferior que é
montada na placa P2 é retifica e retirado o máximo de material possível, porém o
perfil é construído com corte a fio.
Na Figura 33 é apresentado o desenho usando o GD&T a única tolerância
presente é a de planeza no valor de 0,05mm, ambos os desenhos são muito
parecidos.
88
Figura 32 - Desenho CD&T Placa Macho
Fonte: Autoria própria
89
Figura 33 - Desenho Placa Macho GD&T
Fonte: Autoria própria
90
5.11 Placa Matriz
Essa peça vai montada na placa P1 e recebe o plástico quente onde é
confeccionada a peça.
No desenho da Figura 34 é apresentado o desenho usando o CD&T e na
Figura 35 o desenho usa o sistema GD&T, a única diferença entre eles é a tolerância
de planeza na face inferior que é montada na placa P1, o processo de fabricação
consiste em remover o máximo possível de material no centro de usinagem e o
restante realizar com o corte a fio.
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Figura 34 - Desenho Matriz CD&T
Fonte: Autoria própria
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Figura 35 - Desenho Matriz GD&T
Fonte: Autoria própria
93
5.12 Comparação dos resultados
De maneira geral podemos notar que todos os desenhos que foram elaborados
usando o GD&T ficaram mais complexos e completos, as informações que eles
presentes do GD&T irá favorecer a montagem dos componentes. Existe uma
semelhança na comparação que foi feitas em todos os desenhos, os desenhos
construídos a partir do CD&T, a medida que a cota que orienta o furo se afasta o
valor da tolerância segunda a Tabela ISO2768 aumenta, e isso pode causar sérios
problemas de montagem. Esse molde foi fabricado usando o sistema CD&T na
empresa que desenvolveu e foi possível a montagem de todos os componentes, a
questão central é como ocorre a montagem se as tolerâncias para o posicionamento
de certos furos é relativamente grande e mesmo assim foi possível a montagem das
colunas?
A montagem foi possível por dois fatores, o primeiro podemos citar a precisão
do centro de usinagem que é de 0,02mm, esse valor apresenta uma precisão
satisfatória. O segundo fator e mais determinante é a peça ser fabricada na própria
empresa, sim isso parece estranho, mais se pensarmos que a peça é feita dentro da
empresa, todos conhecem a precisão que necessita o equipamento a ser fabricado
logo serão tomadas todos os cuidados para garantir a precisão das peças, e com
certeza por ser um equipamento que demanda precisão, todos os componentes
serão fabricados com os equipamentos que oferecem essa precisão. Caso fosse
fabricado fora da empresa e não fossem especificadas as tolerâncias e seguisse o
padrão da tabela ISO 2768 certamente quem fabricasse usaria uma máquina com
menor precisão, pois o custo de fabricação seria menor e certamente a precisão da
peça cairia. Se um fornecedor externo fabrica ele tenta reduzir o custo ao máximo e
esse custo quanto menor, menor será a precisão.
Para o molde em questão nos desenhos em que foi usado o GD&T todos os
furos que necessitavam de certa precisão foram usados tolerâncias de posição e de
perpendicularidade visando garantir um posicionamento correto do furo que
possibilitasse a montagem. Outro fator importante é as tolerâncias de planeza que
garante uma forma plana nas faces que necessitam e tem contato uma com as
outras, essa tolerâncias também é de extrema importância para molde, pois garante
um bom contato entre as peças. As peças do conjunto extrator as tolerâncias de
94
perpendicularidade garante que as peças se deslocaram sem encostar nos
espaçadores do molde.
95
6 ESTIMATIVA DOS CUSTOS DE USINAGEM
Neste tópico iremos fazer uma comparação da estimativa dos custos de
usinagens, tanto para o sistema de toleranciamento CD&T quanto para GD&T.
Os tempos de usinagem para as peças com sistema de cotas CD&T foram
adquiridos através do software EdgeCam, o qual estão expostos na Tabela 10.
Tabela 10 - Tempos de usinagem pelo método CD&T
Peça Tempo de Usinagem (horas)
Placa Base Superior 01:22:00
Placa Base Inferior 01:25:00
Espaçador 00:43:00
Placa Extratora Inferior 01:23:00
Contra Placa Extratora 01:42:00
Placa Suporte 03:20:00
Placa P1 04:35:00
Placa P2 04:20:00
Macho 03:15:00
Matriz 02:48:00
Fonte: Autoria própria
Com os tempos de usinagem adquiridos pelo EdgeCam, pode ser feito um
acréscimo de tempo proporcional à complexidade do desenho utilizando GD&T. A
Tabela 11expõe as estimativas dos tempos de usinagem pelos dois métodos.
Tabela 11 - Tempo de usinagem pelos métodos CD&T e GD&T
Peça Tempo de
Usinagem
CD&T (horas)
Acréscimo de
tempo (%)
Tempo de
Usinagem
GD&T (horas)
Placa Base Superior 01:22:00 15 01:34:00
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Placa Base Inferior 01:25:00 15 01:37:00
Espaçador 00:43:00 30 00:56:00
Placa Extratora Inferior 01:23:00 15 01:36:00
Contra Placa Extratora 01:42:00 40 02:23:00
Placa Suporte 03:20:00 40 04:40:00
Placa P1 04:35:00 20 05:30:00
Placa P2 04:20:00 35 05:51:00
Macho 03:15:00 5 03:25:00
Matriz 02:48:00 5 02:56:00
Fonte: Autoria própria
O molde não foi fabricado usando o sistema GD&T, porém os tempos
adquiridos com software Edgecam são uma boa estimativa, pois os dados são
obtidos com o programa que realiza os códigos para a fabricação no CNC, e os
tempos obtidos para fabricação usando o CD&T ficaram muito próximos dos
calculados com tempos reais de fabricação.
O tempo de usinagem das peças pelo sistema de cotas GD&T foram
acrescidos com uma porcentagem do tempo de usinagem, devido à complexidade
de cada peça esta porcentagem é diferente para as peças. Este acréscimo é devido
a operações realizadas pelo operador durante a usinagem, por exemplo, a parada
da usinagem para aferição das medidas da peça, se não conforme com o projeto,
devido a desgaste na ferramenta ou outras influências, é necessário realizar passes
extras na peça, isto demanda tempo.
Fazendo um comparativo dos tempos de usinagem para os dois métodos,
podemos observar que o tempo de usinagem é relativamente maior para peças
cotadas com GD&T, porém, este sistema aumenta a montabilidade das peças,
tornando assim, peças com refugos quase zero. O descarte de uma peça por não
estar nos padrões projetados eleva o custo final do molde, devido à perda de
matéria prima da peça e também de todo tempo de usinagem da mesma,
objetivando o uso de sistema com tolerâncias mais abrangentes, mesmo que com
97
tempo de produção maior, aumenta a precisão da usinagem e diminuir perdas com
refugos de peça, que torna o projeto mais barato.
O fabricantes do molde estipula o custo das peças proporcional ao tempo de
usinagem, logo se aumenta o tempo de usinagem, o custo aumenta na mesmo
proporção que o tempo de usinagem aumentou. O custo das ferramentas não foram
levados em conta no presente trabalho.
Para fabricar componentes com o GD&T também é necessários dispositivos
que auxiliam na medição das tolerâncias geométricas e esses dispositivos também
incrementam um custo a mais no produto final, porém esse custo também no foi
levado em conta no presente trabalho.
Um custo importante que não pode ser mensurado é o custo do retrabalho ou
do descarte de uma peça. Quando uma peça é descartada ou retrabalhada ela
atrasa todo processo, e normalmente os prazos de entrega são justos e não
permitem retrabalho, atrasar uma entrega deixará o cliente insatisfeito e o que
poderá ocasionar a perda cliente. Ter tolerâncias adequadas e que atendam os
requisitos do projeto de funcionalidade do projeto pode evitar esse retrabalho.
Gastar um pouco mais de tempo na fase de projeto pode evitar-se perder tempo com
retrabalho e peças descartadas por estarem fora do padrão. Um desenho com
tolerâncias geométricas definidas a partir da função do equipamento.
Toda peça descartada aumenta em muito o tempo de fabricação, geralmente
não tem a matéria prima em estoque, logo isso demandará tempo para o compra e
recebimento, também existe o custo da aquisição dessa nova matéria prima. Se
levarmos em conta o tempo perdido e os gastos com novas matérias primas já é
uma justificativa para se usar tolerâncias adequadas. Outra analogia é pensar que
todas as peças descartadas e retrabalhadas irão demandar o dobro de tempo de
máquina para a fabricação e esse tempo gera prejuízo pois a máquina já poderia
estar fabricando um novo produto.
98
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
No presente trabalho, devido ao embasamento apresentado na proposta,
conclui-se que substituir o sistema GD&T apresenta melhor precisão se comparado
com o sistema CD&T, porém essa precisão tem um custo que é o tempo de
fabricação da peça que aumenta, esse aumento decorre das medições feitas na
peça e das usinagens com maior precisão requeridas para se obter um valor dentro
da faixa de tolerância.
Outra conclusão importante e talvez de extrema relevância é que se as peças
forem fabricadas dentro da própria empresa e tomar certos cuidados, pode ser que o
CD&T atenda a precisão requerida, como é o caso da empresa que projetou e
fabricou o molde, mesmo onde os valores de tolerância eram abertos foi obtido uma
precisão satisfatória. Porém isso vale somente quando a peça é fabricada
internamente e todos têm consciência da precisão que é demandada.
No estudo foi aplicada a cadeia de cotas a partir do conjunto extrator molde, as
tolerâncias foram definidas a partir de folgas dos componentes que são montados,
as tolerâncias obtidas apresentam valores pequenos pelo fato do molde ser um
componente preciso logo as folgas eram mais precisas. Porém as tolerâncias
obtidas garantem peças mais precisas e facilitam a montagem, ter uma tolerância
precisa e correta evita que uma peça seja descarta.
Nos desenhos com GD&T apresentam mais informações para a fabricação da
peça se comparado com o desenho do CD&T, porém inserir informações necessita-
se de conhecimento e experiência para se aplicar tolerâncias adequadas ao
desenho, para elaborar os desenhos com GD&T se gasta mais tempo porém esse
tempo pode ser revertido em peça precisas e com qualidade.
Se um desenho de fabricação apresentar tolerâncias coerentes garante a
montagem dos componentes, evita que peças sejam descartas por não atender as
especificações técnicas, retrabalhos de peças. O aumento de tempo para se fabricar
peças com tolerância geométricas e de posição presentes nas especificações
técnicas pode ser revertido em peças que funcionam adequadamente e não
descartada, muitas vezes o custo de uma peça descarta por não conter informações
99
corretas pode cobrir todo o tempo gasto a mais para se fabricar uma peça onde o
GD&T está presente.
Recomenda-se em trabalhos futuros analisar ferramentas para a fabricação de
peças que apresentam tolerâncias geométricas e como elas influenciam no custo
final. Também se recomenda fazer uma analise CAD das tolerâncias geométricas e
as folgas que as mesmas apresentam na montagem. Outro possível tema seria uma
análise de como os dispositivos de medição de tolerâncias geométricas irão
influenciar nos custos.
100
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APENDICE A
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