apostila de estampos sp

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Fatec Sorocaba

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA DDEE EESSTTAAMMPPAAGGEEMM

Professor: Eng. Msc. Ivar Benazzi Jr. Elpidio Gilson Caversan

Apoio: Monitora: Denise A. Queiroz Lima

DM 0206007-01 Reviso Maro 2010

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA

w w w . f a t e c . o r g

- Fatec - So - Tecnologia de estampagem - - 2 -

TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM NDICE 1- INTRODUO 1.1- Operaes de corte ................................................................................................ pg 04 1.2- Operaes de deformao ..................................................................................... pg 06 1.3- Generalidades dos Metais...................................................................................... pg 07

A - Operaes no Trabalho dos Metais em Chapas................................................pg 08 B - Os Metais em Chapas ..................................................................................pg 08 C - Fabricao dos Metais Laminados.................................................................. pg 08 D - Caractersticas dos Metais em Chapas............................................................ pg 09 E - Caractersticas das Chapas.............................................................................. pg 10 F - Verificaes das Chapas ........................................................................... pg 10

2- OPERAES DE CORTE 2.1- Corte com tesoura guilhotina .......................................................................pg 12

A - Fora de corte em tesoura guilhotina............................................................. pg 12 B - Fases do corte em tesoura guilhotina............................................................. pg 13

C - Tesoura guilhotina com facas paralelas.......................................................... pg 14 D - Tesoura guilhotina com facas inclinadas....................................................... pg 15 E - Condio mxima de inclinao das facas............................................... pg 16 F - Geometria de corte das facas.......................................................................... pg 18 G - Folga entre as facas da guilhotina................................................................... pg 18

2.2- Puncionamento........................................................................................................pg 18 A - Fora de corte no puncionamento................................................................... pg 19

B - Folga entre puno e matriz............................................................................ pg 19 C - Estudo de Lay-out da tira (Baixa Produo)................................................... pg 21

- Utilizao racional do material.............................................................. pg 21 - Estampo com disposio normal (Vertical) .......................................... pg 22 - Estampo com disposio normal (Horizontal) ..................................... pg 24

- Estampo com disposio e inverso de corte.................................. pg 25 - Estampo de peas circulares.................................................................... pg 26 D Estudo de Lay-out de fita (Alta Produo) .................................................... pg 30

- Utilizao racional do material.............................................................. pg 30 - Estampo com disposio normal (Vertical) .......................................... pg 31

- Estampo com disposio e inverso de corte................................... pg 32 - Estampo de peas circulares.................................................................... pg 34 E - Determinao do posicionamento da espiga.................................................... pg 36

- Mtodo analtico..................................................................................... pg 36 - Mtodo do baricentro do permetro ................................................. pg 38

- Espiga de Fixao ............................................................................ pg 41 F - Construo e execuo dos estampos de corte ...................................... pg 42

- Simples de corte ......................................................................................... pg 42 - Aberto com guia para o puno ................................................... pg 43 - Fechado com guia p/ o puno e p/ a chapa............................................ pg 43 - Aberto com colunas de guias ................................................................ pg 43 - Aberto com extrator flutuante guiado por colunas ......................... pg 44 - Aberto com extrat. flut. e porta-puno guiado por colunas.................. pg 44 - Progressivo.............................................................................................. pg 45

G - Estampos progressivos de corte ............................................................... pg 45 H - Elementos construtivos dos estampos de corte ...................................... pg 48

- Limitadores de avano............................................................................ pg 48 - Placas de choque ............................................................................. pg 51

- Punes ......................................................................................... pg 52 - Porta-puno ................................................................................... pg 54 - Rgua de Guia da Fita............................................................................ pg 54 - Apoio da tira ......................................................................................... pg 56 - Placa Guia ......................................................................................... pg 56


- Molas ...................................................................................................... pg 57 I- Matrizes ...................................................................................................... pg 59

- Caractersticas geomtricas ............................................................... pg 59 - Clculo da vida til e espessura do talo ..................................... pg 59 - Clculo da espessura da matriz ................................................... pg 60 - Clculo da espessura da parede entre furos ..................................... pg 61

- Materiais para punes e matrizes.......................................................... ........... pg 61 3- OPERAES DE DEFORMAO

3.1- Dobra ................................................................................................................... pg 62 A - Clculo da fora de dobramento ................................................................ pg 62 B - Raio mnimo de dobra ............................................................................ pg 64 C - Retorno elstico ............................................................................................ pg 64

D - Clculo do comprimento desenvolvido ................................................... pg 67 E - Dobras de perfil em U ............................................................................. pg 70 - Fora de dobramento s/ planificao de fundo....................................... pg 70

- Fora de dobramento c/ planificao de fundo....................................... pg 70 - Fora de dobramento c/ utilizao de sujeitadores ........................ pg 71 E - Estampos de enrolar ............................................................................. pg 75 3.2 - Repuxo...................................................................................................... ............ pg 75 A - Clculo do dimetro do blanque ............................................................... pg 76

- Mtodo das igualdades entre as reas..................................................... pg 76 - Mtodo do baricentro do permetro ................................................... pg 77

B - Repuxo em vrios estgios............................................................................... pg 78 3.3 - Etapas do Repuxo ................................................................................................ pg 83 A - Anlise do produto ......................................................................................... pg 83 B Dimetro do disco ......................................................................................... pg 83 C Nmero de estgios ....................................................................................... pg 85 D Fora de Repuxo .......................................................................................... pg 85 E Sujeitadores .................................................................................................. pg 86 F Extratores ....................................................................................................... pg 86 G Folga entre punes e matrizes .................................................................... pg 86 H Componentes do primeiro repuxo ............................................................... pg 87 I Componentes dos demais estgios de repuxo ................................................. pg 87 J Guias Flutuantes ............................................................................................ pg 87 K Escolha da Prensa fora total .................................................................... pg 87 4- FERRAMENTAIS DIVERSOS

4.1- Classificaes das ferramentas.............................................................................. pg 88 4.2- Elementos Normalizados ............................................................................. pg 90

5- EQUIPAMENTOS 5.1 Prensas ....................................................................................................... pg 92

A - Caractersticas das Prensas.............................................................................. pg 92 B - Escolha da Prensa Conveniente ............................................................... pg 93 C -Dispositivos de Proteo ............................................................................ pg 93 D - Esquema de Repuxo e Estampo Progressivo.................................................. pg 95

5.2 Dobradeira ....................................................................................................... pg 95 5.3 - Automaes em Prensas..................................................................................... pg 96

A - Desbobinador para Fitas ............................................................................ pg 96 B - Endireitadores para Fitas ............................................................................ pg 97 6 - SIMBOLOGIA DE ESTAMPAGEM ................................................................ pg 103 7 - ROTEIRO DO PROJETO DE ESTAMPAGEM .................................................... pg 104 8 - COMPONENTES FUNDAMENTAIS DE UM ESTAMPO................................... pg 105 9 - TABELA DE TOLERNCIAS PUNO - MATRIZ ................................... pg 108 10 - SEQUNCIA DE CORTE DE PEAS INCLINADAS ................................... pg 110 12 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................... pg 111


1- INTRODUO

Estampagem o conjunto de operaes com as quais sem produzir cavaco submetemos uma chapa plana a uma ou mais transformaes com a finalidade de obtermos peas com geometrias prprias. A estampagem uma deformao plstica do metal. Os estampos so compostos de elementos comuns a todo e quaisquer tipos de ferramentas (base, inferior, cabeote ou base superior, espiga, colunas de guia, placa de choque, placa guia, parafusos e pinos de fixao, e outros) e por elementos especficos e responsveis pelo formato da pea a produzir (matriz e punes).

Veja na figura ao lado a nomenclatura:

01- Espiga 02- Cabeote ou Base Superior 03- Placa de choque 04- Porta Puno 05- Puno 06- Colunas de guia 07- Buchas 08- Pinos de fixao 09- Parafusos 10- Extrator 11- Guia das chapas 12- Matriz 13- Base inferior

Outra definio d-se por processos de conformao mecnica, realizado geralmente a frio, que compreende um conjunto de operaes, por intermdio das quais uma chapa plana submetida a transformaes por corte ou deformao, de modo a adquirir uma nova forma geomtrica.

1.1 - Operaes de corte

Corte Entalhe Puncionamento Recorte Transpasse

Corte Quando h separao total do material.

Entalhe Quando h corte sem separao total.


Puncionamento a obteno de figuras geomtricas por meio de puno e matriz atravs de impacto.

Recorte a operao de corte realizada pela segunda vez.


Transpasse a operao de corte associada operao de deformao (enrijecimento em chapas muito finas).

Exemplos: fuselagem de avies, painis de automveis, brinquedos, eletrodomsticos, etc.

1.2 - Operaes de deformao

Dobramento Repuxo Extruso Cunhagem Forjamento frio

Dobramento - a mudana de direo da orientao do material.

Repuxo - Obteno de peas ocas a partir de chapas ou placas planas devido penetrao do material

na matriz forada pelo puno (Ex. lataria de automvel, copo de filtro de leo, etc).


Extruso - Deformao do material devido a esforos de compresso (Ex. vasos de presso, cpsula de bala de revolver, tubo aerossol, extintores).

Utilizao de vanguarda caixilharia, tubos sem costura, tubos de pasta de dente, cpsculas de armamentos, etc.

Cunhagem - Obteno de figuras em alto ou baixo relevo atravs de amassamento do material (ex. moedas, medalhas, etc )

Forjamento frio obteno de formatos que alteram drasticamente a geografia do blanque, Ex: cabeas de parafusos , esferas (processo inicial), calibragem (operao de reduo de espessura do material aps repuxo),etc.

1.3 - Generalidades dos Metais

O trabalho dos metais em chapas o conjunto de operaes a que se submete a chapa para transform-la em um objeto de forma determinada. A extenso deste mtodo de trabalho devida:

Capacidade de Produo Baixo preo de Custo Intercambiabilidade Leveza e Solidez das Peas Obtidas

As possibilidades deste sistema de trabalho foram melhoradas e aumentadas devido:

melhora das qualidades: a) do material a ser trabalhado; b) dos materiais utilizados para fabricar as ferramentas; c) ao estabelecimento de dados e normas tcnicas cada vez mais precisas.

Na origem deste mtodo estava baseado na prtica adquirida e no empirismo. As ferramentas eram fabricadas nas oficinas sem interveno de qualquer assistncia tcnica. Atualmente a maioria das oficinas possui um escritrio tcnico (engenharia) para estudos de ferramentaria.

Indstrias inteiras nasceram do mencionado processo de trabalho. As aplicaes deste mtodo de fabricao de peas encontram-se nos setores mais variados, desde brinquedos at material de transporte entre muitos outros.


A - Operaes no Trabalho dos Metais em Chapas

As diferentes operaes a que submetido o metal, na matriz, podem ser subdivididas em duas categorias:

1 Separao da matria; 2 Modificao da forma do material.

A primeira categoria abrange todas as operaes de corte: cisalhar, puncionar, recortar as sobras, corte parcial, cortar, cortar na forma, repassar.

Na segunda categoria encontram-se: a) Modificao simples da forma: Curvar, Dobrar, Enrolar totalmente, enrolar os extremos,

aplainar, estampar; b) embutir e repuxar

B - Os Metais em Chapas

A maioria dos metais pode ser trabalhada sob forma de chapas. Nesta apostila, nos limitaremos citar os principais metais utilizados:

Ao; Cobre; Alumnio; Nquel e suas ligas; Zinco; Metais Preciosos.

C - Fabricao dos Metais Laminados

Os metais laminados se apresentam sob forma de: - Chapas: chapas retangulares de dimenses: 700 x 2000 - 850 x 2000 - 1000 x 2000 etc. Que so

posteriormente recortadas em forma de Tiras, conforme a necessidade da produo. - Fitas : Laminado metlico de 500 mm de largura mxima e espessura mxima de 6 mm. As

fitas se apresentam em forma bobina. O comprimento da fitas enrolada varia conforme dimenses e permitem alimentao contnua. As chapas e fitas so obtidas por laminao a quente e a frio, a partir de lupas (blooms) ou

placas. Denomina-se lupa (bloom) um semi-produto de seco quadrada, de 115 a 300 mm e comprimento de 400 mm, o peso de um bloom . Aproximadamente, 450 Kg.

Placa o semi-produto de seco retangular (largura de 200 a 30 mm, espessura de 45 a 70 mm, com um comprimento aproximado de 1m).

A partir da placa, as chapas so obtidas submetendo-se a matria s seguintes operaes:

1) Reaquecimento da Placa; 2) Desbastamento ou laminao a quente, at uma espessura de 4 a 5 mm; 3) Decapagem e enxaguadura das chapas grossas obtidas, colocando-as em pacotes formados por 3 chapas separadas por camadas de carvo de madeira, para evitar a soldagem; 4) Reaquecimento dos Pacotes; 5) Laminao das chapas grossas e acabamento no trem de laminao (a quente); 6) Cisalhamento das chapas e aplainamento a frio; 7) Recozimento de Normalizao em caixa (930C); 8) Decapagem, Lavagem, Limpeza com escovas e Secagem;


9) Polimento na Laminadeira, a frio, 2 a 3 passadas; 10) Segundo recozimento em caixa (600 a 650C); 11) Laminado ligeiro a frio skin pass, que deixa uma superfcie polida e provoca um leve endurecimento superficial da chapa. Este tratamento evita adelgaamentos quando se efetua o embutimento. 12) Aplainado na mquina de cilindros; 13) Inspeo, escolha, lubrificao, empacotamento. Nas laminadeiras modernas, estas diversas operaes so feitas em srie.

As chapas obtidas por laminao a frio devem ter uma espessura regular e um perfeito acabamento superficial.

Para obter tais resultados indispensvel que os lingotes utilizados para a fabricao de blooms e placas estejam isentos de defeitos, pois estes se transmitiro chapa.

Estes defeitos so principalmente: 1) bolhas: furos produzidos na chapa, por incluso de gs; 2) picadas: bolhas muito pequenas e muito numerosas; Estes defeitos, tornados mais ou menos

invisveis, ao laminar, podem, aps a decapagem, dar chapas arqueadas ou picadas; 3) bolsadas: vcuo central, criado pela contrao; exige a eliminao das extremidades do lingote

antes da laminao; 4) fendas: produzidas durante o resfriamento do lingote ou devido a um forjado a tempeatura

muito baixa (defeito grave, difcil de se descobrir).

D - Caractersticas dos Metais em Chapas

CARACTERSTICAS DOS METAIS EM CHAPAS

Material Carga de Ruptura

(Kgf/mm2) Alonga-mento

(%) Profundidade

Ericksen (mm)

Presso "p" do sujeitador

(kgf/cm2) Ao para corte (Thomas) 36 20 9 28 Ao de embutimento 33 24 10 25 Ao de embutimento Profunda 35 26 10,4 24 Ao para carroarias 36 25 10,6 22 Ao-silicio 48 - - - Ao inoxidvel (18/8) 55 23 13 20 Chapa fina estanhada 32 20 9,5 30 Cobre 23 37 12 20 Bronze de estanho 45 10 10 25 Bronze de alumnio 35 40 11,5 20 Lato Lt 72 30 45 14,5 20 Lato Lt 60 a 63 doce 33 45 13,5 22 Lato Lt 60 a 63 semiduro 39 25 12 22 Zinco 13 56 8 12 Alumnio doce 9 25 10 10 Alumnio semiduro 12 8 8,5 12 Alumnio duro 15 5 7 15 Duralumnio doce fund. 20 19 10 10 Duralumnio laminado a frio 40 12 8 12 Nquel 47 45 12 20

Nota: Os valores indicados so valores mdios.


E - Caractersticas das Chapas

Para efetuar as distintas operaes a que est sujeito o metal e, principalmente o repuxo, necessrio que este seja homogneo, malevel, dctil, com gro suficientemente fino e com um bom acabamento superficial.

As chapas caracterizam-se por:

a) sua resistncia ruptura (expressa em kgf/mm2); b) seu limite de elasticidade (expresso em kgf/mm2); c) seu alongamento em %; d) sua dureza superficial (Brinel-Rockwell, etc.); e) sua profundidade de embutido (Ericksen-Guilery).

F - Verificaes das Chapas

Ao receber o material pedido, preciso ter certeza de que o mesmo obedece s prescries exigidas.

As chapas devem ser verificadas conforme dentro dos limites de tolerncia especificadas no pedido e normas. Essas verificaes sero efetuadas nas:

a) dimenses - comprimento; - largura; - espessura.

b) caractersticas mecnicas Verificao das Qualidades Mecnicas: - Ensaio de Trao; - Ensaio de Dureza; - Dureza Rockwell; - Dureza Shore.

c) qualidades tecnolgicas - Ensaio de Dobra; - Ensaio de Embutio; - Mquina Ericksen; - Mquina Guillery.

Eventualmente podero ser realizados ensaios qumicos (ensaio macrogrfico e ensaio microgrfico). Estas verificaes so feitas geralmente tomando de um lote de chapas algumas delas para que sejam verificadas. Se as chapas forem perfeitas, o lote pode ser aceito.


2 - OPERAES DE CORTE 2.1- Corte com tesoura guilhotina

A - Fora de corte em tesoura guilhotina.

Fc = Ac x cis

Onde Fc = Fora de Corte cis = Tenso de cisalhamento do material (kgf/mm) Ac = rea de corte (seco resistiva de corte) = l.e l = comprimento de corte ( mm) e = espessura de corte (mm)


B - Fases do corte em tesoura guilhotina.

1 Fase: Deformao Plstica

Obs: a folga excessiva das facas de corte pode conduzir em quebra da ferramenta de corte.

2 fase: Cisalhamento

Obs: Para materiais mais moles, se utilizam facas de corte com ngulos de corte menores.


3 Fase: Ruptura

Caractersticas da seo de corte

Aps o corte ,o material apresenta,no perfil do corte,trs faixas bem distintas :

Deformao: Regio 1 Um canto arredondado, no contorno em contato com um dos lados planos da chapa, e que

corresponde deformao do material no regime plstico. Quanto mais duro for o material menor ser esta regio.

Cisalhamento: Regio 2 Uma faixa brilhante, ao redor de todo o contorno de corte,com espessura quase constante, e que

corresponde a um cisalhamento no metal cortado. Tambm menor para materiais mais duros.

Ruptura: Regio 3 Uma faixa spera, devido granulao do material,levemente inclinada que corresponde ao trecho onde ocorreu o destacamento,visto que a rea til resistente vai diminuindo at que se d a separao total das partes.

Comentrios:

Maiores ngulos das facas Para materiais mais duros Material mole maior cisalhamento Material duro maior ruptura Material mole Provoca abraso na superfcie da ferramenta levando ao rpido desgaste

C - Tesoura guilhotina com facas paralelas.


Fc = Ac x cis Onde: Fc = Fora de Corte

cis = Tenso de cisalhamento do material (kgf/mm) Ac = rea de corte (seco resistiva de corte) = l .e l = comprimento de corte ( mm) e = espessura de corte (mm)

Exerccio:

Determinar qual a fora de corte (Fc) necessria para cortar uma chapa em uma guilhotina de facas paralelas.

l = 30cm e = 3mm cis = 30kgf/mm

D - Tesoura guilhotina com faca inclinada.

Neste equipamento observa-se nas tiras muito finas um fenmeno conhecido como efeito hlice em que a chapa tende a se enrolar. Esta construo necessita um curso um pouco maior devido ao desalinhamento sendo isto uma limitao.

e_ = tg (1) x Ac = e (3) 2.tg. Ac = e.x (2) 2

Fc = Ac. cis Fc = e.cis (4) 2.tg.


Onde: Ac = rea de corte e = Espessura da chapa = Inclinao da faca em graus Fc = Fora d corte cis = Tenso de cisalhamento da chapa

Exerccio:

Determinar qual a fora de corte (Fc) necessria para cortar uma chapa em kgf com uma guilhotina de facas inclinadas.

l = 30cm e = 3mm = 8 cis = 30 kgf / mm

E - Condio de mxima inclinao das facas.

2 Fat Ft (1) P = FN . cos (2) Obs : Valores tpicos de = de 8 a 10 Ft =FN . sen (3) Fat = P. (4)

.. de (1) e (4)

2 Fat = 2P. .

. 2 P. Ft

2 FN.cos . FN.sen 2cos . sen

2 tg (5)


Onde: Fat = Fora de Atrito Fn = Fora Normal Ft = Componente Horizontal da Fora Normal Fc = Fora d corte = Coeficiente de atrito

Exerccios: 1- Determinar qual a mxima inclinao das facas para a mesma chapa do caso anterior, porm, considerando faca inclinada, onde: = 0,15 (ao/alumnio).

2 - Uma indstria deseja comprar uma tesoura guilhotina para cortar chapas de ao, cobre e alumnio. Determinar a capacidade da tesoura e o ngulo de inclinao das facas, sabendo-se que as espessuras mximas das chapas so:

Ao 1 cis = 30 kgf / mm = 0,2 (ao / ao) Cobre 1 1/2 cis = 20 kgf / mm = 0,11 (ao / cobre) Alumnio - 2 cis = 17 kgf / mm = 0,15 (ao / Al)

Clculo da inclinao da faca

Ao Cobre Alumnio

Clculo da fora de corte

Ao Cobre Alumnio


F - Geometria de corte das facas.

Particularidades : Um ngulo menor de implica em reduo na resistncia da faca. A potncia requerida aumenta para maiores ngulos de . ngulos tpicos:

= 77 a 85 = 0 a 10 = 0 a 6 = 90 G - Folga entre as facas da guilhotina.

Folga = Espessura 25 Obs : Folgas grandes podem provocar a quebra das facas. Folgas pequenas provocam o rpido desgaste das arestas de corte.

2.2 Puncionamento

uma operao utilizada para se efetuar o corte de figuras geomtricas por meio de puno e matriz por impacto.

(O conjunto de ferramentas que executa operaes de corte em srie chamado de estampo progressivo de corte.)


A - Fora de corte no puncionamento

Fc = Ac x cis

Fc = Fora de corte Onde cis = Tenso de cisalhamento do material (kgf/mm) Ac = rea de corte (seco resistiva de corte) = l . e l = comprimento de corte ( mm) (Permetro) e = espessura de corte (mm)

Neste caso:

Ac = rea do permetro de corte = pi . d . e Fc = pi . d . e . cis

B - Folga entre puno e matriz

Segundo Oehler: (f = D - d) ____

f/2 = 0,005 . e . cis p/ e 3 mm ___

f/2 = (0,010.e - 0,015) . cis p/ e >3mm

e = espessura da chapa (mm) cis = tenso de cisalhamento ( kgf/mm)

Obs : Folgas excessivas provocam rebarbas na pea. Folgas pequenas provocam desgaste rpido das arestas de corte.


Regra de corte :

Pea recortada - Matriz com nominal (mnimo)

Furo estampado - Puno com nominal (mximo)

Exerccio: Determinar as dimenses dos punes e matrizes para estampagem da arruela abaixo. Calcular a fora de corte e esquematizar o ferramental. Material : Ao SAE 1020 cis = 28 kgf/mm

Resoluo:

Para o furo estampado:

Matriz Puno (Nominal)

Para o dimetro externo recortado:

Matriz (Nominal) Puno

Calculo da Fora de Corte:

Esquematizar o Ferramental:


C - Estudo de Lay out das peas na tira para Baixa produo (pequenos lotes) ( Clculo de espaamento entre pea e bordas)

S= 0,4e + 0,8 mm

B 70mm ; e 0,5 S= 2 2e

B 70mm ; e < 0,5 S= 1,5 (0,4e + 0,8 mm)

B 70mm ; e 0,5 S= 1,5 (2 2e)

B 70mm ; e < 0,5

- Utilizao racional do material

A disposio das peas na tira deve levar em conta: Economia do material. Forma e as dimenses do material a empregar. Sentido de laminao, especialmente para as peas que devem ser dobradas.

A economia do material o aspecto mais importante, que justifica os clculos para assegurar uma utilizao racional do material. A determinao do intervalo ou espao a deixar entre as duas peas e nos cantos da chapa varia conforme as dimenses da pea e espessura do material. Adota-se geralmente:

Porcentagem de utilizao da chapa

% Utilizao = Ap.n x 100 Ac

Onde : Ap = Superfcie total da pea em mm. n = nmero de peas por chapa. Ac = Superfcie total da chapa em mm.


Peas retangulares

Exemplo:

Determinar as diferentes disposies sobre a tira possveis para cortar a pea acima. Utilize chapa de ao padronizada de 2000x1000x1.

Calcular:

Passo (ou avano).Largura da tira. Nmero de peas /tira. Nmero de tiras /chapa. Nmero de peas / chapa. % de Utilizao da Chapa

- Estampo com disposio normal (linha de centro em 90 com a borda)

Clculo de S : (S)

Clculo do Passo: (a)

Clculo da largura da tira: (B)


Tiras de 2 metros comprimento (1) Tiras de 1 metro de comprimento (2)

Nmero de tiras de 2 metros de comprimento por chapa: (ntc1)

Nmero de peas por tira: (npt1)

Nmero de peas por chapa: (npc1)

% de Utilizao: (%U1)

Nmero de tiras de 1 metro de comprimento por chapa: (ntc2)





- Estampo com disposio normal (horizontalmente)

Clculo de S : (S)








Nmero de tiras de 1 metro de comprimento por chapa: (ntc2)





- Estampo com disposio e inverso de corte

Clculo de S : (S)







% de Utilizao: (%U1) Nmero de tiras de 1 metro de comprimento por chapa: (ntc2)





- Peas Circulares

Estampos com 1 carreira de corte

B = largura da tira a = avano n = nmero de peas B = D + 2S a + D + S

Estampos com 2 carreiras de corte ( Zig-zag)

B= (D+S).sen60+D+2S a + D + S n = [(l - (D + S) . sen30 + D + 2S)] . 2 + 2 D + S


Estampos com 3 carreiras de corte (Zig-Zag Duplo)

B= (2D+2S).sen60+D+2S A+D+S

n = { [l-(D+2S)].3} + 2 D+S

Exemplo:

Determinar o nmero de peas circulares com dimetro de 80 mm que se pode obter de uma chapa 2000x1000x1 mm considerando:

Estampo com 1 carreira Estampo com 2 carreiras Estampo com 3 carreiras

Resoluo:

S= 1,5(0,4e+0,8) mm S= 1,5.0,4+0,8 = s+1,8o mm

a =D+S a =80+1,8 a =81,8 mm

Clculo de B para 1 carreira

B= D+2 s B= 80+2.1,8 B= 83,6 mm Clculo de B para 2 carreiras

B=(D + s).sen60+D+2S B=(80+1,80)sen 60+80+2.1,8 B= 154,5 mm

Clculo de B para 3 carreiras

B= (2D+2S)sen60+D+2S B=(2.80+2.1,80)sen60+80+2.1,80 B= 225,28 mm


Clculo do nmero de peas para 1 carreira

Para tiras de lt = 1000 mm 23 tiras

n = l D + 2S +1 D+S

n = 1000-80+2.1,80 +1 80+1,8

n = 12,2. 23,9 :. n = 276 tiras


n = 2000-80+2.1,80 +1 80+1,8

n = 23,4+1 . 11,96 n = 264 peas

Clculo do nmero de peas para 2 carreiras


n = [( l -(D+S).sen30 +D+2S) .2]+2 D+S

n = [(1000-(81,8.sen30 +80+2.1,8).2] +2 80+1,8

Clculo do nmero de peas para 3 carreiras

Para tiras de lt=1000 mm 8 tiras

n ={[ n-(D+2S)].3} +2 D+S n ={ [1000-(80+2.1,8)].3} +2 80+1,8 n = 35 . 8 n = 280 peas


n = 2000-(83,16) .3 +2 81,8 n = 72 . 4 n = 288 peas

Nota : usar chapa de B= 225,26x2000 3 carreiras s =1,80 mm


D - Estudo de Lay out das peas na Fita para Alta produo (Grandes lotes) ( Clculo de espaamento entre pea e bordas)

S= 0,4e + 0,8 mm

B 70mm ; e 0,5 S= 2 2e

B 70mm ; e < 0,5 S= 1,5 (0,4e + 0,8 mm)

B 70mm ; e 0,5 S= 1,5 (2 2e)

B 70mm ; e < 0,5

L = Largura da fita B = Largura aproximada da fita apenas para efeito de clculo do S

- Utilizao racional do material

A disposio das peas na fita deve levar em conta: Economia do material. Forma e as dimenses do material a empregar. Sentido de laminao, especialmente para as peas que devem ser dobradas.

A economia do material o aspecto mais importante, que justifica os clculos para assegurar uma utilizao racional do material. A determinao do intervalo ou espao a deixar entre as duas peas e nos cantos da chapa varia conforme as dimenses da pea e espessura do material. Adota-se geralmente:


Porcentagem de utilizao da Fita

% Utilizao = Ap.n x 100 Af

Onde : Ap = Superfcie total da pea em mm. n = nmero de peas no passo. Af = Superfcie total da fita em mm.

Peas retangulares

Exemplos:

Determinar as diferentes disposies sobre a fita possveis para cortar a pea acima.

Calcular:

1- Passo (ou avano). 2- Largura da Fita. 3- rea da Pea. 4- rea do Passo. 5- % de Utilizao da Chapa.

- Estampo com disposio normal (linha de centro em 90 com a borda)


Clculo de S : (S) S = 0,4 . E + 0,8 porque B< 70mm ; e > 0,5mm S = 0,4 . 1 + 0,8 S = 1,2

Clculo do Passo: (1)

Passo = 35 + 1,2 Passo = 36,2

Clculo da largura da fita: (2B)

L = 1,2+50+1,2 L = 52,4

rea da pea: 750 mm rea do Passo: 36,2 * 52,4 = 1896,88 mm


% Utilizao = 750.1 x 100 = 39,5% 1896,88

- Estampo com disposio e inverso de corte



Passo = 35 + 10+2x1,2 Passo = 47,4


L = 1,2+50+1,2 L = 52,4


rea da pea: 750 mm

rea do Passo: 47,4 * 52,4 = 2483,76 mm


% Utilizao = 750.2 x 100 = 60,4% 2483,76

Lay-out Otimizado para esta pea



Passo = 35 + 1,2 Passo = 36,2


L = 1,2+50+1,2+10+1,2

L = 63,6 mm

rea da pea: 750 mm

rea do Passo: 36,2 * 63,6 = 2303,32 mm


% Utilizao = 750.2 x 100 = 65,1% 2303,32


Peas Circulares

Estampos com uma carreira de corte (Corte Simples)

B = largura da tira a = avano B = D + a + D + S


% Utilizao = Ap.n x 100 At

Onde : Ap = Superfcie total da pea em mm. n = nmero de peas no passo. At = Superfcie total da fita em mm.

Estampos com 2 carreiras de corte (Zig-Zag)

B= (D+S).sen60+D+2S

a + D + S

n = [(l - (D + S) . sen30 + D + 2S)] . 2 + 2 D + S


% Utilizao = Ap.n x 100 At Onde : Ap = Superfcie total da pea em mm. n = nmero de peas no passo. At = Superfcie total da fita em mm.


Estampos com 3 carreiras de corte (Zig-Zag duplo)

B= (2D+2S).sen60+D+2S A+D+S

Exemplos:

Determinar o melhor lay-out para a produo de peas circulares com dimetro de 80 mm em:

Estampo com 1 carreira Estampo com 2 carreiras Estampo com 3 carreiras

Resoluo:

Clculo para 1 carreira:

S= 1,5(0,4e+0,8) mm S= 1,5.0,4+0,8 = s+1,8o mm

a =D+S a =80+1,8 a =81,8 mm

rea da Pea: ( * 80) / 4 = 5026,54

Clculo de L para 1 carreira

L= D+2 s L= 80+2.1,8 L= 83,6 mm rea do Passo: 81,8 * 83,6 = 6838,48

% Utilizao = 5026,54 * 1 x 100 = 73,50% 6838,48


Clculo para 2 carreiras

L=(D + s).sen60+D+2S L=(80+1,80)sen 60+80+2.1,8 L= 154,5 mm rea do Passo: 81,8 * 154,5 = 12638,10

% Utilizao = 5026,54 * 2 x 100 = 79,54% 12638,10

Clculo de L para 3 carreiras

L= (2D+2S)sen60+D+2S L=(2.80+2.1,80)sen60+80+2.1,80 L= 225,28 mm rea do Passo: 81,8 * 225,28 = 18427,90

% Utilizao = 5026,54 * 3 x 100 = 81,83% 18427,90

E - Determinao do posicionamento da espiga

Mtodo Analtico

Xg = P1.x1+P2.x2+P3.x3+P4.x4 (P1+P2+P3+P4)

Equilbrio atravs do momento onde Pt = Pi de 1 a 4

XG = Pixi donde se deduz que Pi

XG = Lixi onde Li = pi .d (permetro) Li


XG = P1.X1+P2.X2+P3.X3 P1+P2+P3 P1 = L1.e.cis P2 = L2.e.cis P3 = L3.e.cis

XG = e. cis . (L1.X1+L2.X2+L3.X3) e.cis.(L1+L2+L3) XG = Li.Xi Li

YG = Li.Yi Li

Ponto Xi Yi Li Li.Xi Li.Yi 1 2 3

Li XiLi YiLi

d1 10 d2 12 d3 14 x1 10 x2 30 x3 50 y1 50 y2 30 y3 10


Mtodo do Baricentro do Permetro

XG = Li.Xi Li

YG = Li.Yi Li

Exemplo :

No vlido calcular o CG em relao rea para figuras irregulares. Nestes casos calculamos o CG em relao ao permetro que onde haver corte.


Exemplo : Dividir sempre uma figura a ser puncionada em permetros conhecidos localizando os seus prprios centros de gravidade.

Centro de gravidade de curvas


Exerccio:

Determinar o CG do estampo :

Ponto Xi Yi Li Xi.Li Yi.Li 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12


XG = Li.Xi = Li

XG =

YG = Li.Yi = Li

YG =

Espiga de Fixao

A fixao da parte mvel do estampo no martelo da prensa feita aplicando-se um pino roscado, o qual denominar-se de espiga. A espiga introduzida no furo existente no martelo e, por intermdio de um parafuso, fixa-se o conjunto. A espiga um elemento de forma cilndrica e o seu dimetro, assim como o comprimento, dever ser de acordo com o furo do martelo j existente na prensa, onde ser montado o estampo. Geralmente, a espiga constituda com um ao comum como, por exemplo, SAE 1010 ou 1020, exceto em casos especiais, nunca receber tratamento trmico. Esta deve ser suficientemente robusta para poder resistir ao peso do mvel mais o esforo de extrao. Assim, em uma espiga, a sua parte mais fraca o menor dimetro, vamos desenvolv-la considerando o dimetro do ncleo da rosca como o mais crtico.

O peso da parte superior calculado sempre para este caso de uma maneira aproximada, considerando-o at por estimativa. A letra S encontrada logo aps a frmula ser o coeficiente de segurana que adotaremos com sendo 2,5 a 3 para determinarmos a rea do ncleo da rosca. Depois que calcularmos a rea do ncleo da rosca, podemos encontrar o dimetro do mesmo com a frmula a seguir:

Obs: Alguns tipos de Ferramentas progressivas, de vrios estgios e, ou de grande parte so fixadas ao cabeote superior atravs de grampos mecnicos (com parafusos)ou hidrulicas


Obs.: Este um modelo de espiga para estampos de pequeno e mdio porte.

Dificilmente iremos calcular um dimetro de ncleo que coincida com uma rosca normalizada, por este motivo, podemos aument-lo at encontrar um dimetro de rosca imediatamente superior.

F - Construo e execuo dos estampos de corte

- Estampo simples de corte Para corte sem muita preciso Preciso de corte 0.2 mm


- Estampo aberto com guia para o puno

- Estampo fechado com guias para o puno e apoio para a fita


- Estampo com colunas de guias, extrator fixo e guia para fita.

- Estampo com extrator flutuante e porta - puno guiado por colunas


3.6.7 - Estampo de Corte Progressivo (esquemtico)

G - Estampos progressivos de corte

Obs.: no h retalho rebobinvel 1 passo corte do retalho lateral e marcao do passo 2 passo corte dos furos internos. 3 passo corte do contorno externo com separao das peas.

- Estampo de Corte Progressivo (esquemtico)


Na figura acima tem-se o caso de aproveitamento dos dois punes laterais marcadores de passo, como cortadores do retalho lateral, e um terceiro de forma, para separao das peas, e corte do retalho que se forma entre elas. No exemplo da figura abaixo tem-se o aproveitamento dos punes marcadores de passo como cortadores de retalho lateral. Para o destacamento das peas utilizou-se um jogo de facas paralelas. Neste caso no houve formao de retalhos entre as peas. Como dissemos anteriormente, nem sempre se utiliza sistematicamente corte de retalho. o caso de se rebobinar a lmina cortada. Este mtodo de alimentao com material bobinado subentende que se deseje alta produo, e que o material e a sua espessura conferem a lmina uma certa flexibilidade que permita o desenrolamento da bobina e o bobinamento do retalho obtido com certa facilidade. Neste caso, geralmente, as peas produzidas so de pequena dimenso. A alta produo nos obrigaria a colocar um alimentador automtico na prensa. A bobina, a fim de se tornar plana, nos obrigaria a utilizar uma estreitadora de chapas. O esquema de conjunto seria ento indicado pela figura abaixo (esquema de um conjunto utilizado em alta produo). Quando a espessura, a largura e o material da lmina, forem tais que um bobinamento se torne incomodo, passa-se a utilizar, ainda que com produo elevada, um sistema de tiras obtidas numa tesoura guilhotina.

Corte utilizando uma faca para destacar a pea no final da seqncia

Obs.: No h retalho rebobinvel. 1 passo corte do retalho lateral e marcao do passo. corte do furo interno 2 passo corte do rasgo para completar a forma do furo interno. 3 passo passo morto. 4 passo separao das peas.


Esquema de um processo utilizado em alta produo

A bobina de material enrolado D estampo B endireitadora de chapa E bobina de retalho C alimentador automtico (empurrando a fita) C1= Alimentador automatico aps a ferramenta (puxando a fita)

Obs: usado apenas um alimentador . A opo C1 utilizada quando a fita extremamente fina ou quando se deseja manter a integridade da fita de retalho para uso posterior. Apenas neste caso utilizado o bobinador E.Caso no seja usado o retalho podemos pica-lo atravs de uma pequena guilhotina, para facilitar o descarte como sucata.

1 Passo corte dos furos internos 2 Passo corte do contorno 3 Passo separao do retalho

vantagem controle direcional desvantagem - usinagem

(Pode fazer a pea em dois estgios)

1 Passo corte dos furos internos 2 Passo execuo do recorte externo 3 Passo corte do contorno e separao do retalho


No segundo caso a soluo mais indicada seria cortar o retalho em seces curtas. O terceiro caso impossibilita alternativa a no ser armazenar as pontas e sobras em containeres. Vem desta maneira que os estampos devero ser providos, em alguns casos de elementos que possibilitam o corte da lmina em pequenos retalhos, com finalidade de facilitar o transporte e o armazenamento. Tais elementos recebem uma construo tpica conforme o tipo de pea com que esteja lidando.

H - Elementos construtivos dos estampos de corte. Limitadores de avano

Para melhorar a produo necessrio que a prensa seja alimentada com continuidade e a chapa colocada em disposio correta. Para isto, existem dispositivos simples e complexos,com funcionamento manual ou automtico. Eles limitam o avano da fita a cada golpe da prensa.

Limitadores de Avanos Manuais:

Limitadores de pino fixo (pino stop)

Limitadores de pino mvel

Pino acionado manualmente


Limitador acionado por mola

Limitador atravs de faca de avano


Limitador por entalhe lateral e bloqueio por mola

Limitadores centralizadores


Balancim ou encosto oscilante

Avanos Automticos

So dispositivos mecnicos ou pneumticos que funcionam com movimentos sincronizados com as prensas utilizadas para estampar.

Placas de choque

Placa de Choque Inteiria Placa de Choque Segmentada

Para impedir que a puno penetre no cabeote, coloca-se entre a cabea do puno e o

cabeote do estampo, uma placa de ao temperado com espessura mxima de 5 mm a 8mm. Outra funo a distribuio da presso da puno.

O Material normalmente utilizado o ao SAE 1045 e levando um tratamento trmico no obrigatrio de HRC 45-48, no havendo necessidade de maior dureza para no torn-la quebradia.

Podemos usar tambm uma nica placa com o mesmo dimensionamento (largura e comprimento) do porta puno, por haver um menor tempo de usinabilidade e/ou por motivos de punes com geometrias mais complexas, para isso chamamos de placa de choque inteiria.


Dimensionamento: A placa de choque ser empregada sempre que a presso especfica em qualquer puno for superior a P = 4 kgf/mm2. Recomenda-se analisar o menor puno.

Clculo de Pe (presso especfica): Pe = Fc Acp

Onde:

Fc= Fora que atua no puno (Kgf) Pe = Presso especfica dimensionada para a placa = 4 kgf/mm Acp = rea da cabea do puno (mm)

- Punes

Tipos e forma de fixao:

Quanto a aresta de corte:

O tipo mais utilizado o retificado em esquadro (1); o mais barato e sempre usado para corte de chapas com e 2mm.


Os punes de relativamente grande so comumente feitos cncavos ou com fio de corte inclinado (2,3,4,5). O tipo 6 usado para trabalhos muitos grosseiros ou em forjaria, para corte a quente. Os punes tipo faca (7,8,9) so usados para materiais no metlicos ou fracos, e trabalham sem matriz, usando como base uma placa de borracha ou madeira topo.

Verificaes dos punes

Verificao 1: Resistncia compresso

Em geral se o dimetro da puno for bem superior espessura da chapa, no h necessidade de se fazer a verificao da resistncia de compresso. Para dimetros prximos a espessura da chapa pode-se utilizar a seguinte regra prtica:

Para materiais com r 40 Kgf/ mm2 - dmin = e Para materiais com r > 40 Kgf/ mm2 - dmin = 1,5e

Verificao 2: Flambagem

L Comprimento livre mximo Onde: E Mdulo de elasticidade (ao 21000 kgf/mm) J Menor momento de inrcia da seo Fc Fora de corte (kgf)

Comprimento dos punes (usual) 50 a 80 mm Alguns Valores de J

Jmin = pid4

64

Jmin = _a4

12

Jmin = b.h3

12


Porta-puno

Na fixao conveniente dos punes pequenos, geralmente so utilizadas placas denominadas de porta-puno, confeccionadas comumente de aos SAE 1010 ou 1020. A espessura do porta-puno o fator primordial, sendo que podemos consider-la no mnimo 0,25 do comprimento do puno, independentemente da espessura, o puno deve ter apoio lateral suficiente e sua localizao no porta-puno varia conforme a pea a ser confeccionada. Com referncia ajustagem dos punes no porta puno, devemos observar que o puno deve ter um ajuste perfeito, evitando qualquer movimento. Na parte da cabea do puno podemos deixar a medida de 1mm de dimetro maior que o dimetro da cabea do puno d2, e o encaixe que vai receber a cabea do puno de medida ex: 4,2-0,1, deve ser usinado com medida 4,1-0,05, retificando-se o excesso deixado para obter um ajuste uniforme entre o puno e o porta-puno. Quando o contorno for de perfil cilndrico podemos usinar o encaixe do corpo do puno com N7 e, provavelmente, o puno ter h6. Quando o contorno do puno no for de perfil cilndrico podemos usinar o encaixe do corpo do mesmo com H7 e se acrescenta um sistema de travamento, caso no possua cabea. Esta mesma tolerncia pode ser empregada em punes cilndricos, desde que sejam recambiveis.

Rgua de Guia da Fita

As rguas de guia ou guias laterais do produto tem como objetivo guiar convenientemente a tira do produto dentro do estampo, sendo montadas numa distncia entre si igual largura da tira mais um mnimo de folga que possibilite um deslizamento regular da tira que geralmente cerca de 20% da espessura da chapa.

Jmin = pi(D4 - d4) 64

Base Superior

Porta-Puno


O material das rguas poder ser SAE 1045 ou VND, sendo aconselhvel o tratamento trmico para HRC 45-48. O dimensionamento das rguas de guia far-se- de acordo com o que se deseja, por exemplo, para a largura da rgua dever-se- levar em considerao o dimetro da cabea do parafuso de fixao, sendo que esta largura dever ter no mnimo 2,5 vezes este dimetro j referido, e quando tiver encosto mvel determinada conforme o apoio deste. O comprimento tambm dever ser calculado segundo o bom senso, pois a rgua dever se suficientemente comprida para guiar a tira. Recomendam-se guias com comprimento 2 vezes superior largura da tira. Esse dimensionamento seria a partir do puno at parte da entrada da tira. A espessura da rgua de guia uma das partes mais delicadas deste elemento, porque devemos considerar que, em um estampo fechado o intervalo existente entre a guia do puno e a matriz deve ser considerado para espessura acima de 0,5 mm e que este intervalo ser duas vezes a espessura mnima da chapa menos 0,2 a 0,3, isto para evitar que possam entrar duas peas de uma s vez no estampo e garantir tambm que no haja ruptura de puno.

Esta altura obedece as seguintes dimenses:

p/ p/

Em geral: p/

p/ p/

p/

A abertura A costuma-se fazer: Para tiras e chapas:

p/ p/

Para ferro chato: p/


p/

e = espessura da chapa a = largura da tira

Dimensionamento da rgua em relao ao comprimento

Espessura da rgua (mm) Comprimento da rgua (mm) 8 at 200 10 at 300 12 at 400

Caso esta rgua seja temperada e acima de 400 mm de comprimento, conveniente dividi-la em segmentos para evitar empenamentos durante tratamento trmico.

Apoio da tira

uma simples placa fabricada em material comum SAE 1010, fixada com parafuso no sendo necessrio colocar pinos. Quanto a usinagem, pode ser feita somente do lado em que a tira do produto seja apoiada. Geralmente tem largura igual ao somatrio entre os elementos, rgua guia e a largura do produto. A espessura em geral igual a 8 mm. O comprimento determinado pelas rguas de guia. Em estampos cujo produto tem espessura fina aplicamos um tipo de apoio formando um tnel, que seria o apoio normal, e uma placa montada na parte superior, dando o intervalo nesta montagem de 2 espessuras mnimas do produto.

Placa Guia

A placa de guia geralmente confeccionada de ao SAE 1020 no havendo necessidade de tratamento trmico. Sua espessura deve-se relacionar com o comprimento do puno sendo que, em geral, aplicamos:

h = L 4

A distncia da placa guia matriz, ou seja, o intervalo (i), depende da espessura da pea e da rgua guia como antes j foi observado.


Quando cortamos uma pea e no a retalhamos, com o decorrer das operaes de corte o retalho tende a enrolar, e para evitar isso venha a interferir no andamento do retalho, aliviamos conforme o indicado. O guia do puno pode ser simplificado utilizando enxertos, quando se tem punes com perfil complexo ou quando se deseja reduzir a rea que ir tocar a pea, deixando a parte mais trabalhosa em usinagem para o enxerto. A placa guia normalmente fixa com o conjunto inferior do estampo e tem a utilidade tambm de extrair o puno de dentro do furo cortado na operao. Temos tambm placas iguais placa guia, somente que so mveis e as denominaremos de sujeitadores prensa-chapas ou ainda de extratores mveis, sendo que escolhemos a denominao conforme a funo do elemento.

Molas

Para se calcular as molas, devemos conhecer a fora de extrao. Esta fora aquela que tem o objetivo de extrair o puno de dentro do furo cortado, pois, quando furamos uma determinada pea o furo pode prender o puno. Para o entendimento, a extrao determinada com os pontos em que se dar interferncia na extrao. Ento consideremos a fora de extrao (Fe):


Para clculo do curso de trabalho desta, devemos considerar a Fe no ponto exato, onde temos o ponto mximo de penetrao do puno na matriz c que, geralmente, deixamos com 1mm. Tambm encontramos o ponto mximo de penetrao do puno no extrator b que tambm costumamos deixar 1 mm e finalizando temos o ponto onde a fora de extrao atinge o mximo a, neste ponto, as molas devem ter fora maior ou igual fora de extrao. Portanto, o curso de trabalho f das molas ser a soma dos respectivos pontos, sendo que no lugar de a acrescentamos a espessura da chapa, assim:

A mola ainda deve ser pressionada de 0,5 a 1 mm para que j inicie com uma pr-compresso. Os clculos devem ser verificados rigorosamente se as molas atingem o curso de trabalho f mais a pr-compresso, assim como devem ser observados com o mesmo rigor, se no ponto a tiverem fora suficiente para extrair a pea. Para determinarmos a capacidade da prensa devemos somar a Fc a todas as cargas das molas quando esto totalmente comprimidas e, no final desta somatria, acrescentamos um coeficiente de segurana de 10 a 30%, dependendo da mquina. Por outro lado, podemos adquirir as molas no mercado, pois os fabricantes normalmente nos informam todas as referncias, tais como do arame, da mola, carga que pode suportar, curso, etc., tendo disponvel no mercado uma enorme srie para ser escolhida de acordo com a situao. Para efeito de conhecimento, temos a seguir as formulas para os clculos das molas.

Mola Quadrada Mola Redonda Mola Retangular

Onde:


P = Fora aplicada (Kp) t = Resistncia prtica do ao ao cisalhamento, cerca de 30 a 40 Kp/mm2 n = Nmero de espiras teis G = Mdulo de elasticidade ao cisalhamento, cerca de 8000 a 10000/mm2 f = flecha, suportando a fora P.

Portanto, a deformao do anel ser g e a para molas a compresso

Logo

Para molas a trao:

I - Matrizes

Matrizes e punes constituem os elementos fundamentais das ferramentas. Na matriz est recortado o formato negativo da pea a ser produzida. A matriz fixada rigidamente sobre a base inferida com parafusos, porta matriz ou outro meio, sempre de modo a formar um conjunto bem slido. A matriz dever ser confeccionada com material de alta qualidade e com acabamento finssimo. Caractersticas principais das matrizes de corte so:

ngulo de sada para facilitar o escoamento do material cortado. A folga entre puno e a matriz que responsvel pelo corte da pea desejada. Altura do talo determina n de afiaes possveis.

Caractersticas Geomtricas


Clculo da vida til e espessura do talo

A altura do talo determina o n de afiaes possveis na matriz Em geral aps o corte de 40 mil a 60 mil peas a matriz deve ser afiada. Cada afiao reduz aproximadamente 0,15 mm da espessura da matriz

T= n de peas x 0,15 40.000 a 60.000

T = espessura do talo Espessura retirada numa afiao (mdia) = 0,15 mm Expectativa de peas produzidas entre afiaes = 30000 a 40000 peas

Nota: o talo t deve ter no mximo 12 mm. Tmx =12 mm

Alturas recomendadas para o talo

T 3,0.e para e1,5 mm T 1,5.e para e1,5 mm T= 1,0.e para e6,0 mm

Clculo da espessura da matriz

A fora de puno se distribui ao longo dos gumes de corte da matriz, de forma tal que se esta no tiver espessura suficiente, acabar no resistindo aos esforos.

Espessura da Matriz:

F E ton cm kgf mm


Clculo da espessura da parede entre furos

D 3 - 6 6 - 12 12 - 20 X 6 10 13

F (ton) 10 15 20 30 50 90 120 E (mm) 16 16 22 28 34 40 46 C (mm) 9 - 10 12 - 13 14 - 15 17 - 18 21 - 23 29 - 30 34 - 35 C' (mm) 11 - 12 14 - 15 17 - 18 21 - 22 26 - 27 36 - 37 41 - 42

Y (mm) 2 a 3 . em OBS: Para matrizes inteirias

ou encaixadas podemos Z (mm) . e (e = espessura da chapa em mm) tomar 0,8 . em Para os valores de , vide tabela abaixo:

Valores de :

onde: p = permetro de corte (mm); e = espessura da chapa (mm)

Materiais para punes e matrizes

Caractersticas: 1. Elevada resistncia mecnica 2. Dureza elevada aps tratamento trmico. 3. Resistncia ao desgaste. 4. Resistncia ao choque. 5. Boa temperatura e usinabilidade. 6. Indeformabilidade durante o tratamento trmico.

Recomendao de materiais para puno e matriz

Tratamento trmico

Para o tratamento trmico dos punes e matrizes deve-se consultar o catlogo do fabricante. A dureza dos punes deve ser a princpio na faixa de 56 a 62 HRC aps o revenimento.

Recomendaes de projetos para puno e matriz

Para que no haja problemas de concentrao de tenses durante e depois do tratamento trmico deve-se seguir as seguintes recomendaes :

1. Evitar cantos vivos ou raios de arredondamento muito pequenos. 2. Evitar variaes bruscas de seces. 3. Evitar massas com distribuio heterogneas. 4. Evitar furos cegos, roscas e pinos. 5. Evitar proximidade de furos ocasionando paredes finas.

p \ e 0,2 0,5 0,8 1 1,2 1,5 1,8 2,5 2,8 3,516 4 10 2,5 3 1,7 2 1,2 - 1,5 0,8 130 4 13 3 4 2 3 1,5 - 1,8 1,4 1,560 6 15 4 5 3 3,5 2,2 - 2,6 1,8 2100 8 20 5 6 4 4,2 3 3,5 2 2,5150 10 25 6 7 4,5 5 3,2 4 2,8 3200 15 30 7 8 5 6 3,8 5 3,5 4300 15 35 7,5 9 5,5 6,5 5 6,2 4 4,6


3 OPERAES DE DEFORMAO 3.1 Dobra

Para operaes de dobra em V no recomendada a utilizao de prensas excntricas, pois a fora final de dobramento se torna incontrolvel e muito perigosa para a mquina. A operao de dobra em V pode ser considerada em dois estgios: O primeiro corresponde ao dobramento de uma viga sobre dois apoios devido a flexo e o segundo corresponde a fora de compresso suportada pela matriz e que garante a eficincia da dobra.

A - Clculo da fora de dobramento.

Onde: P = fora de dobramento. la = abertura da matriz. lb = comprimento da dobra. e = espessura da chapa. d = tenso de dobra. = mdulo de resistncia.

sendo:

d = M

M = P . la 4

= Jy = lb . e / 12 = lb . e y e / 2 6


Substituindo temos:

Devido a dificuldade de se obter o valor correto de d, costuma-se trabalhar com r (tenso de ruptura). Nota: Segundo Schuler e Cincinati; d = 2 . r, isto , a tenso de dobra o dobro da tenso de ruptura trao, porm para dobras a 90 com la / e 10 no se aplica esta definio.

I - Caso Se a ferramenta como a figura do caso 2 (compresso), a fora de dobra dada por: P = 2 . lb . e . 2 .r r = tenso de ruptura (kgf/mm) 3 la e = espessura da chapa (mm) la = abertura da matriz (mm) lb = comprimento da dobra(mm)

I Exemplo Qual a fora necessria para dobrar em ngulo reto uma tira de 1m de comprimento, espessura de 3mm , r = 40 kgf/mm e a abertura ''V'' = 50mm.

Dados: lb = 1000mm la = 50mm r = 40 kgf/mm d = 2 . r = 2 . 40 = 80 kgf/mm

Resoluo: P = 2 . lb . e . 2 .r = 3 la

P = 2 . 1000 . 3 . 2 .40 = 9600 kgf 3 50

Abertura da matriz da dobra

A fora necessria para efetuar dobras em ngulos retos, em presas depende de:

a- espessura e natureza do material b-raio de curvatura e largura do V de apoio.

A fora de dobra inversamente proporcional ao raio de curvatura e a largura de abertura do V.

d = P . la . 6 4 . lb . e

P = 2 . lb . e . d 3 la


Em geral:

l = 15 a 20e

B - Raio mnimo na dobra.

A observao do raio mnimo na dobra interna fundamental para a operao de dobramento. De acordo com a caracterstica e espessura do material, deve ser escolhido o raio para o puno e para a matriz. Na falta de valores especficos (DIN 9635), podemos usar os seguintes valores:

C Retorno elstico (springback)

Devido elasticidade do material,depois da operao de dobra, a pea obtida tende readquirir a forma primitiva, isto , tende a reendireitar. Isto acontece por causa da deformao elstica remanescente que precede a deformao plstica permanente.

Na execuo das ferramentas, poder ser levado em conta este fenmeno, dando ngulos de dobra mais fechados do que os da pea, de maneira que, depois do retorno elsticos ngulos ficaro os desejados. No existe clculo para determinar a diminuio dos raios e dos ngulos; feito por tentativa, por meio de provas e experincias.

Apenas para orientao, podemos considerar que, para compensar o efeito do retorno elstico e se obter o produto com curvatura r' e a dobra seja feita com ngulo , necessrio que o puno apresente um raio r e a dobra seja feita com ngulo :

Material Raio Ao r = (1 a 3)e Cobre r = (0,8 a 1,2)e Lato r = (1 a 1,8)e Zinco r = (1 a 2)e Alumnio r = (0,8 a 1)e Ligas de Alumnio r = (0,9 a 3) e


r = k(r+0,5e) 0,5e = k O retorno elstico depende do material e da relao r/e . maior nos materiais mais duros .

Valores de k

Exemplo: Determinar o raio do puno e o ngulo de dobra para a pea em figura.Material : ao inox. 18 18. Pelo diagrama sendo r = 5 = 2,5 .. k =0,85

e 2


r =k(r+0.5e) 0.5e = 0.85(5+0.5 x 2) 0.5 x 2 = 4,1 mm = k = 0.85 x 90 = 76,5 = 76 30

Observaes:

Na dobra de perfis em U,os punes so executados com fundo levemente cncavo, para compensar a ao elstica do material que tende a abrir o ngulo da dobra.

Devido a impossibilidade de previses exatas dos punes e matrizes das ferramentas de dobra sero temperados somente depois de acertados os ngulos e os raios de curvatura. O acerto feito por tentativas, isto , estampando algumas peas com a ferramenta ainda no temperada e retificada.

Nas ferramentas em V, a ao elstica do material vencida, quebrando o nervo do material com uma pancada a fundo na zona de deformao do material. O puno ser rebaixado conforme o desenho.

Nas ferramentas em V, alm do artifcio citado, podemos recorrer diminuio de ou de r.


D - Clculo do comprimento desenvolvido.

A camada de material que na dobra no sofre deformaes de recalque ou de estiramento chamada de Linha Neutra (L.N.).

No dobramento, devido aos materiais se deformarem mais a trao do que a compresso, a Linha Neutra em geral no coincide com o centro (de gravidade geomtrica) da seco da pea. Em geral quando a relao r/e for maior que 4 a L.N. coincide com a linha dos centros de gravidade da seco.


Valores de K (Funo da Relao r/e)

r/e 0,5 0,65 1 1,5 2,4 4 K 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

EXERCCIOS:

1 Calcule o comprimento total desenvolvido (Lt), da pea abaixo:

L = a + b + pi (r + e x K) 2 180


Resoluo:

2- Conforme figura abaixo calcule: Dados: (r = 30kgf/mm)

a) Abertura da matriz;.

b) Comprimento desenvolvido;

c) Fora de dobramento;

d) Esquematizar a matriz;

e) Distncia entre apoios.


E - Dobras de Perfil em U

Nas dobras de perfil em U as foras necessrias esto de acordo com a construo da ferramenta. Em primeiro plano temos como influncia a folga ente o puno e a matriz, e em segundo plano a forma das entradas da matriz nos pontos de apoio do material. A folga deve ser escolhida, suficientemente grande de forma que no haja estiramento do material, e sim apenas as dobras nos raios internos. Raios internos das dobras (tanto na pea como na matriz), devem ser no mnimo igual a espessura do material. Nas dobras de perfis em U sem pisadores tornam-se os fundos abaulados, que em parte necessitam de grandes foras para a sua planificao. As foras para planificar o fundo no fim do dobramento podem alcanar valores de at duas vezes e meia a fora de dobramento normal.

Fora de dobramento sem planificao de fundo

Onde: lb = Comprimento da dobra.(mm) d = Tenso de dobra ???

Fora de dobramento com planificao de fundo

Onde: l b = Comprimento da dobra.(mm) d = Tenso de dobra

P = 1,2 . lb . e . d 1,2 . lb . e . d . u u

2,5

P = 2 . lb . e . d 3 u

u 2 . e


Fora de dobramento com utilizao de pisadores ou sujeitadores

EXERCCIO: 1 - Calcular a fora necessria para dobrar em ' u', 1 m de chapa de ao com r = 40kgf/mm e espessura e = 3mm+/-0,1; em ferramentas de dobrar tipo matriz e puno.

a) Calcular sem planificao de fundo.

b) Calcular com planificao no fundo.

c) Calcular com prensa-chapa

Fora do pisador ou sujeitador = 25% da fora para dobramento.


Tenso de Dobra d = 2 e = Espessura da chapa r = Tenso de ruptura a trao.

I- Caso

Se a ferramenta como a figura abaixo

Fd = 1 . d . e .b 6 A pea a ser dobrada se considera como uma viga engastada com balano l = e.

Exemplo: Para dobrar uma cantoneira de ao com r = 40Kgf/mm, 1m de comprimento e 3mm de espessura, necessria a fora de:

Fd = 1 . d . e .b == 1 . 2 . 40 . 3 . 1000 = 1000 =40.000Kg 6 6 Fora de dobra para de ao com r = 40Kgf/mm d = 2r 80 Kgf/mm Fd = d be = 80 be = 13,33be 6 6


Exemplo Para dobrar uma tira de ao com r= 40Kgf/mm B=50mm, e = 4,5mm preciso uma fora Fd = 3000 Kg.

II- Caso

Para dobras bilaterais o clculo anlogo ao caso I isto :

Fd =2 . 1 . d . e .b 6


Nota : a- Se o extrator for acionado por molas e fora de dobra dever ser aumentada da fora

de deformao elstica das molas do extrator, que em geral da ordem de 0,1 Fd. b- Nas ferramentas de dobra as bordas da matriz devero ser arredondadas para

permitir o livre escorregamento da chapa. Este particular proporciona um melhor produto com menor esforo.

Para e = 6mm a = 4,5 e

Segundo Kaczmareck o valor da fora de dobra : Fd = 1 . d . e . b , em que 3 a

d = 18 r para r = 30 35 Kgf/mm 20 r para r = 32 52 Kgf/mm

DEVEM SER EVITADAS DOBRAS EM V OU EM U em prensas excntricas, pois uma regulagem deficiente provocaria a ruptura da prensa.


Exemplo 1 Calcular a fora necessria para dobrar em U, 1m de chapa de ao com r = 40 kg/mm e espessura e = 3mm, em ferramenta com extrator de mola.

a- Fora de dobra

Fd = 2 ( 1 . d . e . b ) = 2 ( 1 . 40 . 3 . 1000) = 80000 Kg 6 6

b- Fora do extrator

Fex = 0,1 F = 0,1 . 80000 = 8000 Kg

c- Fora total

Ft =Fd Fex = 80000 8000 = 88000Kg

F - Estampos de Enrolar

A operao de enrolar pode ser efetuada por vrios mtodos. Enrolar no puno Enrolar na matriz Nos dois casos acima a pea deve ter uma pr-dobra para iniciar o desenvolvimento.

3.2 - Repuxo

Na operao de repuxo obtem-se peas ocas partindo-se de placas ou chapas planas. Durante a operao de repuxo o material sofre esforos de compresso (nas bordas da matriz) e esforos de estiramento.


Na operao de repuxo praticamente a espessura da pea se mantm igual a do Blanque.

A - Clculo do Dimetro do BLANQUE

Peas com formas de corpos de revoluo, o blanque pode ser calculado de duas formas: pelo processo de igualdade das reas ou pelo mtodo do baricentro do permetro.

Exemplo: Calcular o dimetro do blanque para a pea da pgina abaixo:

Processo pela igualdade das reas.

Ou seja

Sblanque = Scrculo + Scilindro

pi . D = pi . d1 . h1 + pi . d1 4 4


pi . D = 4pi . d1 . h1 + pi . d1 4 4

D = 4d1 . h1 + d1 D = 4d1 . h1 + d1 D = 4 . 100 . 50 + 100

D = 30000 D = 173,205mm

ou ainda:

S = pi . d1 . h1 + pi . d1 S = pi .100 . 50 + pi .100 4 4

S = 15707,96 + 7853,98

S = 23561,94 como S = pi x D 4 ento temos: pi . D = 23561,94 pi . D = 4 . 23561,94 4

D = 4 . 23561,94 D = 30000 pi

D = 30000 = 173,205mm

- Mtodo do Baricentro do Permetro (Processo Analtico) Calculo pelo centro de gravidade das figuras:

pi . D = 2pi . R1 . L1 + 2pi . R2 . L2


4 pi . D = 4 . 2pi (R1 . L1 + R2 . L2)

D = 8 ( Ri . Li)

D = 8 ( Ri . Li) D = 8 (50 . 50 + 25 . 50)

D = 30000 D = 173,205mm

Este processo o mais utilizado pois pode utilizar a frmula D = 8 ( Ri . Li), para qualquer que seja o repuxo que quisermos determinar o dimetro do blanque.

A sequncia do calculo :

1- Dividir o repuxo em figuras regulares como cilindros, discos, anis, etc. 2- Determinar o C.G de cada figura e a distncia destes at o centro da pea (Ri) 3- Determinar o comprimento desenvolvido de cada parte na seo mostrada (Li) 4- Aplicar a frmula: R = 2pi . R . m x li

B - Repuxo em vrios estgios

Peas com grandes profundidades de repuxo devem ser repuxados em vrias operaes: O nmero das operaes depende da profundidade de repuxo e das caractersticas de estampabilidade do material da chapa. Coeficiente de repuxo - O coeficiente de repuxo fornece a menor relao entre o dimetro do puno e o dimetro do blanque (ainda pea intermediria) em funo do material da chapa.

m d1 ( m = coeficiente para 1 operao) D

m1 dn ( m1 = coeficiente para demais operaes) dn 1

Material m m1 Ao para repuxo 0,60 0,65 0,80

Ao para repuxo profundo 0,55 0,60 0,75 0,80 Ao para carroceria 0,52 0,58 0,75 0,80 Ao Inoxidvel 0,50 0,55 0,80 0,85 Cobre 0,55 0,60 0,85 Lato 0,50 0,55 0,75 0,80 Alumnio Mole 0,53 0,60 0,8 Duralumnio 0,55 0,60 0,9


Exemplo 1: Determinar o dimetro do disco e o nmero de operaes necessrias para obtermos um recipiente cilndrico de chapa de ao inoxidvel com as dimenses da figura.

Obs: Deixar 3% de sobremetal do blanque para usinagem posterior da altura, arredondar para o nmero inteiro mais prximo. Pela tabela temos: m = 0,55 m1 = 0,85

Dimetro do blanque.

D = 4d1 . h1 + d D = 4 . 72 . 56 + 70

D = 21028 D = 145,01

Da = 1,03 . 145,01 Da = 149,36 Da 149mm Nmero de operaes: d1 = Da . m d2 = d1 . m1 d1 = 149,055 d2 = 81,95 . 0,85 d1 = 81,95mm d2 = 69,65 = 70mm

h1 = Da dm1 h2 = Da - dm2 4 . dm1 4 . dm2

h1 = 149 83,95 h2 = 149 - 72 4 . 83,95 4 . 72

h1 = 15153,39 h2 = 17017 335,8 288

h1 = 45126mm h2 = 59,086mm

Exerccio: 1 - Determinar o nmero de operaes de repuxo e as respectivas profundidades para estampagem da pea abaixo: Calcular o dimetro do blanque pela igualdade das reas:


2 Calcular o dimetro do blanque para a pea abaixo: Material ao para repuxo profundo

Material Lato 0,5m

0,8m1


Exemplo 2:

1- Determinar o blanque. (dois processos) 2- Calcular o nmero de operaes e como so feitas. Obs: Deixar 5% de sobremetal no blanque para usinagem posterior da altura.(arredondar % para o n inteiro mais prximo para mais ou para menos)

Resoluo: 1- Clculo do blanque

S1 = pi . d1 . h1 S1 = pi . 52 . 48 = 7841,41

S2 = 2pi . r + pi . r . d onde d = 50 (2 . 2) = 46 2 S2 = 2pi . 3 + pi . 3 . 46 = 56,54 + 681 = 737,54 2 S3 = pi . d S3 = pi . 46 = 1661,85

Material Lato 0,5m 0,8m1


4 4

Spea = 7841,41 + 737,54 + 1661,85 = 10240,85

Sblanque = Spea

pi . D = 10240,85 pi . D = 4 . 10240,85 D = 40963,4 D = 13039,05 4 pi

D = 114,18 mm

Pelo processo analtico:

CG (raio) = 0,635 . 3 = 1,9 mm Permetro = 2pi . r / 4 = 2pi . 3 = 4,71 mm

D = 8 ( Ri . Li)

D = 8 (26 . 48 + 24,9 . 4,71 + 11,5 . 23) D =114,18 mm

Da = 1,05 . 114,18 = 120mm d1 120 . 0,5 = 60mm d2 120 . 0,8 = 48mm d2 = 50mm Exerccio: 1- Determinar o dimetro do blanque. 2- Determinar o nmero e como sero as operaes.

Material Ao Inoxidvel

0,55m 0,85m1


3.3 Etapas do Repuxo

1- Anlise do Produto

2- Desenvolvimento do Blanque

3- Nmero de Estgios necessrios

4- Fora de Repuxo

5- Sujeitadores 6- Extratores

7- Punes e Matrizes / Folga

8- Componentes do Primeiro Repuxo

9- Componentes dos demais Repuxos / Localizadores

10- Guias Flutuantes

A - ANLISE DO PRODUTO

Analisar o desenho do Produto com relao : - Raios: Dimenses, proporo com a espessura, posio geomtrica. - Tolerncias: Definem a preciso necessria s ferramentas - Geometria: Permite uma previso do processo interno da ferramenta e definio do nmero de estgios necessrios.

B DIMETRO DO DISCO

Uma das maneiras mais precisas de se calcular o dimetro do Disco de Blanque, para peas de repuxo cilindrico, o mtodo do volume. Temos abaixo algumas formulas mais usuais para o clculo manual:

Figura 1 D=d1+4.d.[h+0,57(R+r)]


Figura 2

Figura 3

V1= pi.h.(D-d)/4 ou V1= pi.h.(R-r)

Figura 4

V2 = ((pi*D)/4) * e ou V2= pi * R * e

Vt = V1+ V2+Vn

D = [(4*Vt)/( pi*e)]


Atualmente uma maneira bastante precisa de obter-se o volume modelarmos a pea em CAD 3D, como Pro-E, SolidWorks, Inventor, etc. Devemos porm tomarmos um cuidado especial com relao aos raios externos da pea, pois sabemos de antemo que existe uma deformao nesta regio em funo da trao nas fibras do material no momento do repuxo. A proporo exata desta deformao s poder ser obtida atravs de testes prticos, pois em um mesmo material podem ocorrer diferenas em funo de variaes do processo do repuxo e de fabricao do material. Um acrscimo de cerca de 20% na medida do raio externo pode ser adotado para minimizar este efeito.

C NMERO DE ESTGIOS

Dependendo da anlise da geometria da pea, ou seja, da proporo entre a altura repuxada e o dimetro, veremos que no possvel se obter a pea pronta em uma nica operao de repuxo, portanto temos que verificar quantos estgios de repuxo ser necessrio para fabricarmos a pea sem comprometermos as propriedades mecnicas do seu material. A reduo de dimetro com conseqente aumento na altura deve seguir o seguinte sistema:

onde:

Obs.: A partir do segundo Repuxo h necessidade de furos de sada de ar nos punes, para evitar deformaes.

D FORA NECESSRIA PARA O REPUXO

O repuxo realizado na regio plstica do diagrama Tenso-Deformao do material. Usaremos a seguinte frmula:

Fr = K* pi *d*e*t*1,25

onde: Fr = Fora de Repuxo d = Dimetro do Puno e = Espessura do material t = Tenso de trao para repuxo 1,25 = Fator de correo K = Obtido atravs da relao entre d e D (onde D = Dimetro do Disco de Blanque)

d/D 0,55 0,575 0,6 0,625 0,65 0,675 0,7 0,725 0,75 0,775 0,8 K 1,0 0,93 0,86 0,79 0,72 0,66 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4

Obs.: Para peas no cilndricas substituir pi*d pelo permetro da pea.

d1 = 0,6*D h1 = 0,266*D d2 = 0,48*D h2 = 0,401*D d3 = 0,384*D h3 = 0,555*D d4 = 0,307*D h4 = 0,737*D d5 = 0,245*D h5 = 0,959*D d6 = 0,796*D h6 = 1,225*D


E - SUJEITADORES

O sujeitador utilizado principalmente no primeiro estgio do repuxo, para manter uma presso especfica sobre o blanque, evitando assim o enrugamento da chapa do blanque a ser repuxado durante a operao. O enrugamento ocorrer se a presso de sujeio no for suficiente para manter a chapa apoiada na matriz. Por outro lado se a presso for excessiva ocorrer o estiramento do material, pois a chapa ter dificuldade para Escorregar para dentro da matriz. Evidentemente a superfcie do sujeitador que entra em contato com a chapa dever ser devidamente polida e o material tratado termicamente para este fim. Clculo

apostila de estampos sp

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