Testes CTM 09

Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev-Jun 2009

Teste 1 Teste2 Teste 3 Prova adic N.Freq. Observ. N Nome

24.03.09 28.04.09 2.06.09 11.06.09 11.06.09 1 Barros Adriano Alfredo 9,6 7 4,3 13 10,0 Admitido 2 Bila Júlia Inocência Gabriel 8,1 9,5 5,2 12,3 9,9 Admitido 3 Canda Cumildo Moisés 9,8 4,7 F 11,8 9,5 Admitido 4 Carlos Michon 11,5 9,6 10,3 10,5 Admitido 5 Carvalho Dário Ussumane A. 11,1 8,4 7,9 13 11,1 Admitido 6 Cipriano Marlon Frederico 7,9 7 6,7 ? 7,2 ? 7 Devesse Estanislau Nascimento P. 9,2 3,5 5,2 6,0 Excluído 8 João Filipe Joaquim 9,3 4,3 4,5 Excluído 9 Jonas Joaquim José Alves 8,5 7,5 5,7 7,2 Excluído 10 Manjanja Xavier Francisco 11,8 5,4 7,3 12,5 10,3 Admitido 11 Manuel Inácio 10,4 6,7 8,6 12,4 10,5 Admitido 12 Morais Gerson Lany 9,9 7,1 6,1 12 9,8 Admitido 13 Muchanga Arcénio de Salvador A. 10,9 8,3 7,3 8,8 Excluído 14 Nhambi Rogério 9,6 8,3 7,4 13 10,7 Admitido 15 Noronha Sérgio 12,1 7,1 6,9 10 9,3 ? 16 Pedro Clemente 10 7 4,4 10 8,6 Excluído 17 Pereira Armando Enoque 12 9,7 7,8 9,8 Admitido 18 Simango Ivo Ernesto 7,3 8,5 5,2 ? 7,0 ? 19 Tembe João Emilio 10,4 8,1 5,7 10,3 9,2 ? 20 Valentim Inocêncio Pascoal 5,4 5,5 3 4,6 Excluído 21 Zimba Vania Maria Luis 10,2 9 5,3 13 10,6 Admitido Notas positivas 14 3 1 11 Notas negativas 7 18 18 10 Nota média 9,8 7,2 6,3 8,8 ? interrompei a prova oral por fraca preparação dos estudantes e falta do tempo

Prof. Dr. Alexandre Kourbatov

Prof. Dr. Tomas Massingue

Universidade Eduardo Mondlane Departamento de Engenharia Mecânica Complementos da Tecnologia Mecânica 2009 Prof. Doutor Alexandre Kourbatov

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Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica. 24.03.09 Pretende-se produzir 500 fechaduras por mês. A peça observada é uma bucha da fechadura que fica entre duas chapas fixas (veja figura a direita). No furo quadrado da bucha entra uma barra que gira a bucha. A bucha tem uma saliência que entra na ranhura do canhão da fechadura e desloca-o. Para esta bucha há de fazer o seguinte: 1. Apresentar o desenho completo da bucha

acabada com indicação de dimensões, precisão, rugosidade, material e exigências técnicas. As dimensões tomar por medição do esboço e da escala. (10 p.)

2. Numerar as superfícies da bucha e apresentar a tabela com indicação de número, nome e quantidade das superfícies, seu destino, suas dimensões cos desvio fundamental e grau de tolerância, rugosidade e série das dimensões normais. (20 p.)

3. Descrever a complexidade da bucha. Calcular os coeficientes de: normalização CN, unificação CU, de superfícies que precisam usinagem Cspu e de precisão CP. Fazer as conclusões. (15 p.)

4. Escolher o tipo de produção, método de trabalho e o grau de automação e especialização do equipamento a usar. (3 p.)

5. Argumentar a escolha do material. Escolher o tipo da peça bruta e método da sua obtenção, argumentar sua escolha. (6 p.)

6. Apresentar o desenho da peça bruta com indicação de dimensões, precisão, rugosidade, material e exigências técnicas. (3 p.)

Prof. Doutor Alexandre Kourbatov

Prof. Doutor Tomas Massingue


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Resolução do Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica. 2009 1. O desenho da bucha acabada – 10 p.

1. Desvios não indicados: furos – H14, veios – h14, outros - ±IT14/2 2. Arredondar bordos agudos R0,5 3. Raios transitórios de usinagem R0,5 e de fundição R2 4. Material – ferro fundido GG200

2. Parâmetros das superfícies da bucha observada – 20 p.

N Nome da superfície Qtd Destino Dimensões Rugosid. Série Normal

1 Face 2 Define comprimento, é base tecnológica

20h14 40 10

2 Chanfro externo 2 Facilita entrada no furo da chapa

C=0,5±IT14/2 α=45±AT14/2

40 10 1

3 Cilindro externo 2 Desliza no furo da chapa, é a base construtiva

φ20b12 L=2±IT14/2 L=16b12 R0,5±IT14/2

10 10 20 5

10 4 Cilindro externo 1 Define batente,

diâmetro limite externo, é base tecnológica

φ25h14 40 5

5 Chanfro interno 8 Facilita entrada da barra

C=0,5±IT14/2 α=45±AT14/2

40 10 1

6 Furo quadrado 1 Passagem da barra, transmissão

10b12 R0,5±IT14/2

20 5 10


4

da rotação 7 Superfície boleada 1*

(6) Evitar bordos agudos

R0,5±IT14/2 40 10

8 Face da saliência 2 Define resistência da Saliência

L=5±IT14/2 B=10±IT14/2

40 10 5

9 Superfície perfilada 1 Entra na ranhura do canhão e desloca-o

B=10b12 R3±IT14/2 L=36h14

10 5 40 20

* Está previsto o tratamento simultâneo de todos os bordos agudos 3. A bucha está constituída de 20 superfícies de forma simples e de precisão normal* com excepção duma superfície perfilada 9 da saliência que vai precisar a ferramenta especial.* Para fabricar furo quadrado também será necessário fabricar uma ferramenta especial, brocha. Todos as superfícies de boleamento podem ser trabalhadas simultaneamente. * Pela forma a bucha representa o cilindro oco com uma saliência que dificulta a usinagem do cilindro externo 4.* Duas superfícies 3 e 9 têm baixa rugosidade pois trabalham com atrito. 5 superfícies 1, 4 e 8 são livres e podem ser não usinadas se a peça bruta vai ter a precisão elevada, pois superfícies 1 e 4 são bases tecnológicas.* Em geral a peça é simples.* De 14 superfícies, três superfícies (4, 6 e 9) não são normalizadas pela forma, daí CN =17/20 = 0,85, * é bastante alto o que é bom, mas duas superfícies vão precisar ferramentas especiais. A superfície 4 pode ser não trabalhada.* 10 superfícies são unificadas (1, 2, 3, 5 e 8), daí Cu=16/20=0,8, * isso permite diminuir o número das ferramentas. * 5 superfícies podem ser não usinadas (1, 4 e 8), isso vai facilitar a fabricação da peça, * daí Cspu=15/20 = 0,75. *

O grau de tolerância médio GTm = (12⋅3 + 14⋅17)/20 = 13,7, * é de precisão normal, o que facilita a fabricação da peça. * CP = 1 - 1/13,7 ≈ 0,93* 4. A peça é de dimensões pequenos e de complexidade simples. Tendo em conta o programa mensal de 500 peças, escolha-se da tabela a produção em série grande.* Para diminuir o tempo de tratamento na produção em série grande escolhemos o método de trabalho em cadeia. * Alem disso, há de largamente usar o equipamento automatizado e especializado para aumentar produtividade.* 5. A bucha pode ser feita do ferro fundido cinzento, pois é mais barato, trabalha com forças e velocidade de atrito pequenas e temperaturas do meio ambiente.** Para evitar a usinagem do cilindro 4 com saliência no meio há de fazer peça bruta por fundição de precisão, sem linha de separação no cilindro 4.* Pois a peça é pequena, a produção é em série grande, para receber a rugosidade das superfícies não usinadas Rz40* e a superfície 4 única, * escolha-se a fundição em cera perdida. * 6. O desenho da peça bruta. (3 p.)

1. Desvios não indicados: furos – H14, veios – h14, outros - ±IT14/2 2. Raios de fundição R2 3. Material – ferro fundido GG200

Em total 57 pontos = 20 v. 1 p. ≈ 0,35 v. Prof. Doutor Alexandre Kourbatov


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Teste 2. Complementos da Tecnologia Mecânica. 28.04.09 Para chapa a baixo apresentada fazer o seguinte: 1. Escolher as bases tecnológicas e apresentar o esquema de brocagem do furo

φ20H7 sem parte textual. (11 p.)

2. Calcular as sobrespessuras e cotas intermediárias para furo φ20H7 que sofre brocagem, rectificação de desbastamento e acabamento. (21 p.)

3. Numerar as superfícies da chapa, escolher e apresentar a sequência de tratamento delas na produção em série pequena. Os resultados apresentar em forma duma tabela única. (14 p.)

№ sup

Nome da superfície

Qtd Dimensões, precisão

Rz № trat

Método do tratamento

GT Rz

4. Elaborar e apresentar a rota de tratamento da chapa com indicação do № e nome

das fases e equipamento necessário para produção em série pequena. (23 p.)

1. Desvios não indicados: furos – H14, veios – h14, outros - ±IT14/2 2. Raios transitórios e de boleamento – R0,5 3. Material – aço 40Cr4, HRC30-35


Prof. Doutor Tomas Massingue


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Resolução do Teste 2 de Complementos da Tecnologia Mecânica de 28.04.09 1. A chapa observada tem como base construtivas o plano inferior 2 e dois planos da banqueta 8. Estas superfícies podem ser usadas como as bases tecnológicas para trabalhar furo φ20H7.* Estas bases eliminam 6 graus de liberdade que não pode ter a peça para garantir uma disposição pretendida do furo.* Alem disso, a face curta da banqueta é a base de medição da dimensão 100±0,03 do furo, o que elimina o defeito de posicionamento para esta dimensão.* Para eliminar o defeito de aperto há de apertar a chapa com força perpendicular ao plano 2.* Para aumentar a estabilidade de instalação da chapa é melhor usar como base tecnológica principal todo o plano 2. Assim ele elimina 3 graus de liberdade, tendo 3 pontos de apoio com dispositivo.* Os planos da banqueta são bastante curtos. Para orientação mais segura da chapa pode-se usar um ponto de apoio na face cumprida da banqueta 8, outro ponto de apoio no plano 7 perto do furo φ20H7 e mais um ponto de apoio no plano curto da banqueta 8.* Veja o esquema de instalação e de tratamento a baixo. (5 p. – peça, instalação, ferramenta, dimensões, movimentos)

2. Cálculo das sobrespessuras e cotas intermediárias para furo φ20H7, Ra1,25

Dcalc Darred 2Zreal N Método tratam.

GT Rz, μm

T, μm

ρ,

μm

εc,

μm

2Zmin

μm

Dcalc mm

IT mm

Max Min Max Min Max Min

1 Brocagem 11 40 *

80 *

45 ***

- - 19,551*

0,13*

19,551 19,421*

19,53 19,4 *

- -

2 Rect.desb 9 10 17 3 20 *

370*

19,921*

0,052 19,921 19,869*

19,912 19,86 *

0,46*

0,382*

3 Rect.acab 7 5 7 0 20 100*

20,021*

0,021 20,021 20,0 20,021 20 *

0,14*

0194*

ρc = 2⋅20 = 40 μm – a broca curta tem rigidez elevada; ρd = 0 μm; ρe = 20 μm – brocagem com dispositivo condutor; ρ1 = 22 20040 ++ = 45 μm;

εp = 0 – há coincidência das bases; εa = 0 – força de aperto é perpendicular a cota; εd = ITdisposição /3 = 60/3 = 20 μm; dispositivo único para desbastamento e aço de construção; εc = 20 μm

ρ ρ


7

3. Sequência de tratamento das superfícies

№ sup

Nome da superfície

Qtd Dimensões, precisão

Rz № trat

Método do tratamento GT Rz

1 Corte 14 80 1 **

Plano 2 150h14 40 2 Fresagem s/acab 14 40 1 Laminagem quente 14 150 2

** Plano 2 20h14 40

2 Fresagem s/acab 14 40 1 Brocagem 11 40 2 Rectif. desb. 9 10

3 **

Furo 1 φ20H7 100±0,03 20*±0,1

5

3 Rectif. acab. 7 5 4 *

Chanfro 4 C=1±IT14 α=45o±AT14

40 1 Escareamento 14 40

5 *

Furo 1 φ12,5H14 15±IT14/2 12,5*±0,1

40 1 Brocagem 14 40

6 * Superf. Boleam. 22 R0,5±IT14 40 1 Limagem 14 40 1 Corte 14 80 7

** Plano 2 40h14 40

2 Fresagem s/acab 14 40 1 Fresagem desbast. 12 60 2 Rectif. desbast. 10 15

8 ***

Banqueta 2 25js8 30±IT14/2 R0,5±IT14 7,5*±0,1

5

3 Rectif. acab. 8 5

4. Rota de tratamento da chapa 10. Corte da chapa em tiras *

Guilhotina. Paquímetro 180x0,1 20. Corte das tiras *

Guilhotina. Paquímetro 180x0,1 30. Fresagem de semiacabamento de dois planos 7 **

Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora. Paquímetro 120x0,1

40. Fresagem de semiacabamento de dois planos 2 * Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora. Paquímetro 120x0,1


8

50. Fresagem de semiacabamento de dois planos 1 * Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora. Paquímetro 180x0,1

60. Fresagem de desbastamento de duas banquetas 8 * Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora. Paquímetro 120x0,05

70. Limagem de bordos agudos ** Bancada de serralheiro. Lima murça, plana média. Escantilhões R0,5 e R0,8

80. Brocagem de dois furos φ12,5 e φ20H7 e abertura de 4 chanfros **** Furadora vertical. Dispositivo condutor. Brocas helicoidais curtas com cabo cónico φ12,5 e φ19,4, P6M6. Escareador 90o, P6M5. 3 buchas adaptadoras. Paquímetro 120x0,02. Escantilhão 45o.

90. Têmpera volumétrica em dois meios * Forno eléctrico. Banho de óleo

100. Revenimento alto * Forno eléctrico

110. Rectificação de desbastamento de duas banquetas 8 ** Rectificadora plana. Morsa mecânica. Rebolo abrasivo E60K6. Paquímetro 120x0,02

120. Rectificação de desbastamento do furo φ20H7 ** Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E60K6. Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0,03

130. Rectificação de acabamento de duas banquetas 8 * Rectificadora plana. Morsa mecânica. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre fêmea 25js8

140. Rectificação de acabamento do furo φ20H7 * Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre macho 20H7. Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0,03

150. Controle de qualidade final ** Bancada de controlador. Paquímetro 180x0,01. Calibre fêmea 25js8. Calibre macho 20H7. Escantilhões 100±0,03, R0,5, 45o

O número total dos pontos certos – 69. 1 p. = 20/60 ≈ 0,29



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Teste 3. Complementos da Tecnologia Mecânica 2.06.09 Para produzir o casquilho de CuPb30 apresentado a direita na produção em série pequena realizar o seguinte: 1. Descrever a fase 30 de torneamento de

semiacabamento dos cilindros externos do casquilho, duma face a direita, 4 chanfros externos e interno e de acabamento do cilindro φ25s7 no torno CNC. Indicar o conteúdo das suas passagens, dimensões intermediárias a obter com desvios, ferramentas, medidores, etc. As dimensões intermediárias tomar segundo as sobrespessuras recomendadas aproximadas. Usar Svm=0,2 mm/v e nm=500 r.p.m. O esquema de instalação do casquilho está apresentado na figura a baixo. (12 p.)

2. Apresentar os esquemas de tratamento com trajectórias de deslocamento das ferramentas para fase 30 descrita na linha anterior. Indicar as dimensões intermediárias a obter com desvios admissíveis, rugosidade, ferramenta, elementos de instalação e movimentos.

3. Elaborar uma parte do programa de torneamento do casquilho no torno CNC DynaMyte, para primeira passagem da fase 30 onde se tratam a face direita, dois cilindros e dois chanfros direitos externos. Apresentar a descrição dos comandos a usar.

4. Calcular o defeito de tratamento do diâmetro φ25,4h9 e o defeito de ajustamento da ferramenta, tendo as seguintes dimensões: φ25,35 - 1 peça; 25,36 – 3 peças; φ25,37 – 8 peças; φ25,38 – 18 peças; φ25,39 – 9 peças; φ 25,40 – 4 peças e φ25,41 – 2 peças. Fazer conclusão e dar recomendações. O valor de um nónio da máquina é 0,01 mm.

5. Determinar a força de aperto Q necessária para cilindragem do diâmetro φ26 de φ30, o diâmetro da rosca M do parafuso do mandril de três grampos especial apresentado a baixo e o comprimento da chave L necessários para garantir a força de aperto desejada. Tomar Pz = 500 N, Py = 250 N e Px = 125 N. (14 p.)

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Resolução do Teste 3 de CTM de 2.06.09 1. Descrição da fase 30 (20 p.)

2. Esquemas de tratamento com trajectórias de deslocamento das ferramentas (16 p.)

0, ±0,25x45°±1°

30. Torneamento de semiacabamento de 2s cilindros externos, da face direita, de 3 chanfros externos, de um interno e de acabamento do cilindro φ25s7 Torno paralelo CNC DynaMyte. *

A. Instalar peça no mandril de 3s grampos especial pelo furo e face esquerda e tirar. Mandril de 3s grampos especial. *

1. Tornear face direita até 20-0,52, chanfro externo direito 1±0,25x450±10,* cilindro φ25s7 até φ26-0,13, l = 3-0,25 e R0,5±0,25,* chanfro intermediário 0,5±0,25x450±10 e cilindro φ28 até φ28-0,52, Rz40 * Ferro cortante para cilindrar externo de encoste, P6M5, BxH=12x12.* Paquímetro 120x0,01. Escantilhões R0,5 e 450.*

2. Abrir chanfro externo esquerdo 0,5±0,25x450±10, Rz40 * Ferro cortante para chanfrar externo esquerdo, �= 450, P6M5, BxH=12x12. *

3. Abrir chanfro interno direito 0,7±0,25x450±10, Rz40 * Ferro cortante para chanfrar interno, � = 450, P6M5, BxH=12x12. * Porta-ferramenta para ferramentas internas. *

4. Tornear cilindro externo φ25s7 até φ25,4-0,052, l = 3-0,25 e R0,5±0,25, Ra2,5 ** Ferro cortante para cilindrar externo encoste, P6M5, BxH=12x12.*

tf30

tai=0,3 *

t=2, Svm=0,2, Vr=47, nm=500, tp, ta *

t=0,5, Svm=0,2, Vr=47, nm=500, tp, ta *

t=0,7, Svm=0,2, Vr=33, nm=500, tp, ta *

t=0,3, Svm=0,2, Vr=41, nm=500, tp, ta *


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3. Programa de torneamento no torno CNC DynaMyte para fase 30 (8 p.) 000 START MM 01 Início do programa 001 TOOL 1 Instalação da ferramenta 1 para cilindrar externo 002 FR X/M= 100 Instalação do avanço radial (0,2⋅500=100) * 003 FR Z/M= 100 Instalação do avanço longitudinal 004 SET UP >dczx Instalação do zero da peça e da ferramenta 005 SPINDLE ON Ligação da rotação da árvore principal 006 SPD SP = 500 Instalação da frequência de rotação * 007 CONTROL 4 Ligação do fornecimento do líquido lubrificante 008 GO fX 18.000 Aproximação rápida da ferramenta 1 * 009 Z 2.000 010 GO Z 0.000 Penetração da ferramenta 011 GO X 24.000 Facejamento * 012 GO X 26.000 Abertura do chanfro direito 1x450 * 013 Z -1.000 014 GO Z -17.000 Semiacabamento φ26 015 GO X 27.000 Facejamento * 016 GO X 28.000 Abertura do chanfro intermediário 0,5x450 * 017 Z -17.500 018 GO Z -21.000 Semiacabamento φ28 019 X>CLR X Afastamento da ferramenta para 0f * 020 Z>CLR Z 4. Cálculo do defeito de tratamento e de ajustamento da ferramenta (12 p.) IT = 0,052 mm; dmax

adm = 25,4 mm; dminadm = 25,4 – 0,052 = 25,348 mm; *

dmadm = (25,4+25,348)/2 = 25,374 mm * - dimensão média do campo de tolerância

dm = �di/n = (25,35+25,26⋅3+25,37⋅8+25,38⋅18+25,39⋅9+25,4⋅4+25,41⋅2)/45 = =25,38133 mm – dimensão média aritmética **

σ = n

dd mi∑ − 2)( = 0,012579mm. **** – desvio padrão

Δ = 6 ⋅ σ = 6 ⋅ 0,012579 = 0,075472mm * - defeito de tratamento. O defeito de tratamento - 0,075472 mm é maior da tolerância - 0,052 mm. Por isso há necessidade de diminuir os regimes de tratamento. * Δaj = dm

adm – dm = 25,374 – 25,38133 = 0,00733 mm.* O defeito de ajustamento – 0,00733 mm é menor do valor de um nónio da máquina - 0,01 mm, por isso não há necessidade de corrigir a disposição da ferramenta. * 5. Determinação da força de aperto necessária e parâmetros do dispositivo (11 p.) No caso de aperto da peça na bucha de 3s grampos a força de aperto necessária

22111

22

3 RffRfRfPRPKQ xz

⋅⋅−⋅⋅⋅−⋅⋅

= *

K = 1,5⋅1,1semiacabamento ⋅1corte continuo⋅1,4aperto manual⋅1aperto cómodo⋅1,5há torque= 3,465 *** R = (30+26)/4 = 14 mm; R1 = 19,6/2 = 9,8 mm; R2 = (26+19,6)/4 = 11,4 mm

Tomamos f1 = f2 = 0,12 – deslizamento da liga de cobre pelo aço, Rz20÷40 *

4,1112,012,08,912,034,1112,012514500465,3

⋅⋅−⋅⋅⋅⋅−⋅⋅

=Q = 7160 N **

Para cunha N = 3⋅Q⋅tg(α+2ϕ). Daí N = 3⋅7160⋅tg(6+12) = 6979 N *


12

O diâmetro médio da rosca que garante a força N ][ r

NCdσ

= ;

C = 1,4; [σr] = 100 MPa

Então 10069794,1=d = 11,7 mm. Tomamos rosca M12 *

O torque que necessário aplicar para parafuso para garantir a força N M = 0,22⋅d⋅N

Então M = 0,22⋅11,1⋅6979 = 17043 N⋅mm * O comprimento necessário da chave L ≥ M / Fo. Força do operário Fo = 150 N Então L ≥ 17043 / 150 = 113,6 mm. Serve chave normal. *

O número dos pontos certos – 67. 1 p. = 20/67 ≈ 0,3


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