relatÓrio tÉcnico e memorial de cÁlculo

CONCEPÇÃO DE

PROJETO DE DIMENSIONAMENTO DE

PARAFUSO SEXTAVADO

RELATÓRIO TÉCNICO E

MEMORIAL DE CÁLCULO

USINAGEM DOS MATERIAIS

Aluno: Thiago Antônio P. S. Costa

Professora: Eng. Drª. Maria Adrina P. S. da Silva

MARÇO/2013

USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA

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HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.

C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5

APRESENTAÇÃO

O presente documento corresponde ao relatório técnico e memorial de cálculo do

projeto de dimensionamento de um parafuso sextavado, proposto como método

avaliativo da disciplina Usinagem dos materiais ofertada no terceiro semestre letivo

do curso de graduação em Engenharia Mecânica e ministrada pela Professora Drª.

Maria Adrina P. S. da Silva. No relatório técnico são apresentados alguns conceitos

inerentes às atividades de usinagem a fim de possibilitar uma maior compreensão do

estudo, bem como a identificação e classificação dos parafusos comumente utilizados

nos diversos ramos da indústria e pela sociedade em geral. Por outro lado, no

memorial de cálculo serão elucidados os passo a passos que permearão o projeto

construtivo do elemento de máquina. Não obstante a isso, serão apresentados todos

as equações utilizadas e os respectivos resultados oriundos do dimensionamento.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Concepção de um parafuso a partir de um plano inclinado. ________________________________ 5

Figura 1.2 - Componentes do parafuso. __________________________________________________________ 5

Figura 1.3 - Componentes do parafuso segundo Carmélio (2006). _____________________________________ 6

Figura 1.4 - Ilustração de uma rosca, identificando o filete. __________________________________________ 6

Figura 1.5 - Diferentes corpos de parafuso. _______________________________________________________ 7

Figura 1.6 - Parafusos passantes. _______________________________________________________________ 7

Figura 1.7 - Parafusos de não-passantes. _________________________________________________________ 7

Figura 1.8 – Parafusos de pressão. ______________________________________________________________ 8

Figura 1.9 - Parafusos prisioneiros. ______________________________________________________________ 8

Figura 2.1 - Tipos de cabeças de parafuso. ________________________________________________________ 9

Figura 2.2 - Medidas de um parafuso. ___________________________________________________________ 9

Figura 2.3 - Tipos de roscas e suas utilizações. ____________________________________________________ 10

Figura 3.1 - Parafuso e porca. _________________________________________________________________ 11

Figura 3.2 - Parafuso e peça rosqueada. _________________________________________________________ 11


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SUMÁRIO

1 CONCEITOS GERAIS 5

1.1 PARAFUSOS 5

1.1.1 PARTES DE UM PARAFUSO 5

1.2 PARAFUSOS PASSANTES 7

1.3 PARAFUSOS NÃO-PASSANTES 7

1.4 PARAFUSOS DE PRESSÃO 8

1.5 PARAFUSOS PRISIONEIROS 8

2 IDENTIFICAÇÃO DOS PARAFUSOS 9

3 APLICAÇÃO DOS PARAFUSOS 11

4 MEMORIAL DESCRITIVO DO DIMENSIONAMENTO DO PARAFUSO 12


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1 CONCEITOS GERAIS

1.1 PARAFUSOS

O parafuso é um operador que deriva diretamente do plano inclinado e sempre

trabalha associado a um orifício roscado (Figura 1.1). Correspondem a elementos de

fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser

montadas e desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos que

as mantêm unidas. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da

haste e do tipo de acionamento.

Figura 1.1 - Concepção de um parafuso a partir de u m plano inclinado.

Basicamente pode-se definir um plano inclinado envolto em um cilindro. Ou que é

mais realista um sulco helicoidal feito (fabricado) na superfície de um cilindro.

1.1.1 PARTES DE UM PARAFUSO

Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo, no entanto alguns

autores introduzem a esta subdivisão um parâmetro a mais, a rosca.

Figura 1.2 - Componentes do parafuso.


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Figura 1.3 - Componentes do parafuso segundo Carmél io (2006).

A cabeça permite apoiar o parafuso ou imprimir lhe um movimento giratório com a

ajuda de ferramentas adequadas, pode apresentar vários formatos, porém, é comum

a utilização industrial de parafusos sem cabeça (Figura 1.5). Em contrapartida, o

corpo é a parte do cilindro que está sem rosca (em alguns parafusos a parte do corpo

pode tomar algumas formas, sendo as mais comuns à quadrada e a nervada),

podendo apresentar-se nas formas cilíndricas ou cônicas, totalmente roscado ou

parcialmente roscado. Já a rosca é a parte que tem fabricado o sulco. Cada elemento

deste componente tem o seu próprio nome. Sendo assim, se denomina filete ou fio a

parte saliente do sulco, fundo ou raiz a parte mais baixa e crista a mais saliente.

Figura 1.4 - Ilustração de uma rosca, identificando o filete.

Nesse sentido, é conhecida a existência de uma enorme variedade de parafusos que

podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas

diferenças, determinadas pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro

grandes grupos: parafusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de

pressão, parafusos prisioneiros.


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Figura 1.5 - Diferentes corpos de parafuso.

1.2 PARAFUSOS PASSANTES

Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando

livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas,

utilizam arruelas e contraporcas como acessórios. Os parafusos passantes

apresentam-se com cabeça ou sem cabeça (Figura 1.6).

Figura 1.6 - Parafusos passantes.

1.3 PARAFUSOS NÃO-PASSANTES

São parafusos que não utilizam porcas, conforme pode ser observado na Figura 1.7.

O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser

unida.

Figura 1.7 - Parafusos de não-passantes.


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1.4 PARAFUSOS DE PRESSÃO

Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas

dos parafusos contra a peça a ser fixada (Figura 1.8). Estes parafusos podem

apresentar cabeça ou não.

Figura 1.8 – Parafusos de pressão.

1.5 PARAFUSOS PRISIONEIROS

São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades (Figura 1.9), sendo

recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes.

Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos

furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos

opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.

Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial.

Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas

numa das extremidades do prisioneiro. Após a fixação do prisioneiro pela outra

extremidade, retiram-se as porcas. A segunda peça é apertada mediante uma porca

e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. O parafuso prisioneiro

permanece no lugar quando as peças são desmontadas.

Figura 1.9 - Parafusos prisioneiros.


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2 IDENTIFICAÇÃO DOS PARAFUSOS

Todo parafuso se identifica mediante 5 características básicas: Cabeça, diâmetro,

comprimento. Perfil da rosca e passo da rosca. A cabeça permite sujeitar o parafuso

ou imprimir o movimento giratório com ajuda de ferramentas adequadas (As mais

usuais são chaves fixas, ou inglesas, fendas ou chaves Allen). (As mais usuais são

de forma hexagonal ou quadrada, mas também existem outras).

Figura 2.1 - Tipos de cabeças de parafuso.

O Diâmetro do parafuso é medido na zona da rosca, podendo ser milímetros

ou em polegadas.

O Comprimento do parafuso é a medida da rosca e corpo juntos.

Figura 2.2 - Medidas de um parafuso.

O Perfil de rosca faz referência ao perfil do filete com que foi fabricado o parafuso. os

mais empregados são: as roscas em “V” aguda são empregadas para instrumentos

de precisão (parafuso micrométrico, microscópio, etc.), a Witworth e a métrica (ou

triangular) se empregam para fixação de peças (sistema parafuso e porca), a redonda


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para aplicações especiais (lâmpadas e porta lâmpadas levam esta rosca), a quadrada

e a trapezoidal se empregam para a transmissão de potência ou movimento (grifos,

morsas, tornos, etc.), as de dentes de serra recebem precisão somente em um sentido

e se usa para aplicações especiais (mecanismos onde se queira facilitar o giro em um

sentido e dificultar em outro).

Figura 2.3 - Tipos de roscas e suas utilizações.

É importante saber que os perfis de rosca mais comumente utilizados para aplicação

são a Whitworth e a métrica. Estes tipos de roscas estão normalizados, o que quer

dizer que as dimensões de diâmetro, passo, ângulo do filete forma da crista e da raiz

etc., já estão predefinidas. Designa-se a rosca métrica, mediante a letra M maiúscula,

seguido do diâmetro do parafuso (em milímetros) assim M8 faz referência a uma rosca

métrica de 8 mm de diâmetro.

Durante a execução do presente trabalho fora constatado que os parâmetros

construtivos propostos não estavam compatíveis com o padrão adotado para o tipo

de parafuso estabelecido.


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3 APLICAÇÃO DOS PARAFUSOS

O parafuso é na realidade um mecanismo de transmissão (deslocamento), uma vez

que o sistema parafuso/porca transforma um movimento giratório em um longitudinal,

porém sua utilidade básica é de união temporária de objetos, isto é, com estes

elementos é possível a separação das peças quando necessário, dando lugar a duas

formas práticas de uso:

Combinado com uma porca, permite comprimir entre esta e a cabeça do

parafuso as peças que deseja-se unir. Neste caso é usual colocar arruelas com

as funções de proteger as peças e evitar que a união se afrouxe devido a

vibrações.

Empregado em peças com rosca, atuando como porcas embutidas nas

próprias peças a apertar. Neste caso é usual que o furo da peça que toca a

cabeça do parafuso esteja com um diâmetro ligeiramente superior ao do

parafuso, uma vez que a outra peça está roscada.

Figura 3.1 - Parafuso e porca.

Figura 3.2 - Parafuso e peça rosqueada.

O parafuso objeto deste trabalho será concebido provavelmente para a utilização

juntamente com porca com a finalidade de unir peças. Devido ao seu reduzido

comprimento de corpo e rosca, os materiais a serem unidos por este elemento

deverão apresentar pequena espessura.


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4 MEMORIAL DESCRITIVO DO DIMENSIONAMENTO DO

PARAFUSO

Após identificados e entendidos alguns conceitos básicos relacionados aos parafusos,

suas formas, seus componentes e aplicações, neste tópico será apresentado o

memorial descritivo que levou à determinação dos parâmetros construtivo do parafuso

proposto, dentre os quais: velocidade de corte (Vc), velocidade de avanço (Vf), avanço

(f), profundidade de corte (aP), taxa de remoção do material (Q), tempo de corte (tc),

espessura do cavaco (h), largura do cavaco (b) e força de corte (fc).

Para a realização do dimensionamento do elemento, isto é, visando auxiliar na

execução dos cálculos matemáticos foi utilizado como ferramenta computacional o

software Excel.

Assim sendo, no quadro abaixo é apresentado todo o memorial de cálculo do

dimensionamento do parafuso supra proposto. Segue anexo a este documento

arquivo em pdf contendo a planilha de cálculo utilizada.


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