APLICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO E...

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.

PPGEM

Typewriter

A Folha de Aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso (ou Programa)

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


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


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


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


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


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



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


planos distanciados de

t = 0.1 mm e paralelos

a um plano inclinado

de 600 em relação ao

plano de referência

(superfície de

referência).


Tabela 4 - Tolerância Geométrica de Batimento

Símbolo Campo de

Tolerância

Codificação em


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.


Tabela 5 - Tolerância Geométrica de Posição

Símbolo Campo de

Tolerância

Codificação em


Posição de

um elemento

O eixo do furo deve

situar-se no interior de

um cilindro com


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


cujo eixo está alinhado

com o eixo do

elemento de

referência.


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


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


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


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


Legenda:

D1 = Diâmetro Principal de encaixe


D3 = Diâmetro da Cabeça

L1 = Comprimento da Ponta

L2 = Comprimento do Corpo

L3 = Altura da Cabeça

S = Comprimento de Guia


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


Legenda:




L1 = Comprimento do Alívio





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:




L1 = Comprimento da Ponta





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


55

Figura 17 - Desenho Placa Base Superior GD&T


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


59

Figura 19 - Desenho Placa Base Inferior GD&T


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


63

Figura 21 - Desenho Espaçador GD&T


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


67

Figura 23 – Desenho Placa Extratora Inferior GD&T


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


72

Figura 25 - Desenho Contra Placa Extratora GD&T


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


77

Figura 27 - Desenho Placa Suporte GD&T


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.

79

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


81

Figura 29 - Desenho Placa P1 GD&T


82

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


86

Figura 31 - Desenho Placa P2 GD&T


87

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


89

Figura 33 - Desenho Placa Macho GD&T


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.

91

Figura 34 - Desenho Matriz CD&T


92

Figura 35 - Desenho Matriz GD&T


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


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

96

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


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

APLICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO GEOMÉTRICO E...

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