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Projetos de Ferramentas

Disciplina: Projetos de Ferramentas

Aula 01 - 02 ___/___/___EstampoO estampo a ferramenta usada nos processos de corte e de dobra, compe-se de um conjunto de peas ou placas que, associado s prensas ou balancins, executa operaes de corte e de dobra para produo de peas em srie. O corte um processo de fabricao em que uma ferramenta, com duas cunhas de corte, que se movem uma contra a outra, provoca a separao de um material por cisalhamento. O cisalhamento a deformao que um corpo sofre devido ao de foras cortantes opostas. As cunhas de corte so tambm chamadas de faca ou puno e matriz. O puno pressionado contra o material e a matriz, de tal modo que para efetuar o corte preciso aplicar certa fora. A essa fora se d o nome de esforo de corte.Um parmetro importante de projeto de ferramenta a folga entre puno e matriz, determinada em funo da espessura e do material da chapa.

As matrizes determinam as dimenses das peas e os punes determinam as dimenses dos furos. A folga entre punes e matrizes no processo de corte pode ser obtida de acordo com o grfico.As matrizes de corte tero as dimenses correspondentes ao limite inferior da tolerncia das peas. Por outro lado, os punes de furao tero as dimenses correspondentes ao limite superior da tolerncia das peas. De modo geral, os estampos de corte so formados por cinco conjuntos de peas: Conjunto superior; Conjunto inferior; Elementos normalizados; Elementos de fixao; Dispositivos de alimentao automtica.A fora de corte depende diretamente do tipo de material, da espessura da chapa e do permetro de corte. A espessura da chapa e o permetro de corte so grandezas facilmente conhecidas. A influncia do material na fora de corte vem por meio de um valor tabelado chamado Presso Especfica de Corte (Kc), que uma funo da tenso de ruptura (SR). O valor de Kc foi determinado experimentalmente em

1 Disciplina: Projetos de Ferramentas

Aula 03 - 04 ___/___/___FORA DE CORTE (Fc).

Desta forma, o clculo da fora de corte Fc pode ser feito a partir da frmula abaixo, que funo da espessura da chapa, do permetro de corte e da presso especfica de corte:

FC = PER. X ESP. x RESIST.Onde:e = espessura da chapa em mm;

p = permetro de corte em mm

kc = presso especfica de corte ( kgf / mm )

Tambm de forma experimental, foram determinadas as expresses para o clculo das:

FORA DE PRENSA CHAPA (Fpc).

Fora de prensa-chapa (Fpc), definida como sendo a fora necessria para manter a chapa presa sobre a matriz durante a operao.

FORA DE EXTRAO (Fex).

Fora de extrao (Fex ), como sendo a fora necessria para retirar a chapa cortada ou furada do macho no retorno da prensa, cujos valores so obtidos por:

para (d/e) > 8 para 2 (d/e) 8Usualmente = 2

RAIO INTERNO MNIMO.Quanto menor o raio de dobramento, maiores so as tenses desenvolvidas na regio tracionada. Um excessivo tracionamento provocado por um pequeno raio de dobramento pode vir a romper as fibras externas da chapa dobrada. Define-se o raio interno mnimo de dobra, como o menor valor admissvel para o raio para se evitar grande variao na espessura da chapa na regio dobrada. Este valor funo do alongamento que o material sofre ao ser tracionado e da espessura da chapa que est sendo dobrada. Para a determinao do raio mnimo, costuma-se utilizar a relao:

ondeR min = Raio mnimo

Al% = Alongamento % da chapa

e = Espessura da chapa

Por exemplo, o raio de dobramento mnimo para uma chapa de 1,5 mm de ao inox 304 com alongamento garantido de 60% de:

R min = (50 x 1,5) / 60 - 1,5 / 2 = 0,94 mmCOMPRIMENTO DESENVOLVIDO.

Permetro.

A extenso da circunferncia, ou seja, seu permetro, pode ser calculada atravs da equao:

Permetro = Diam . 3,14Onde D o dimetro da circunferncia, ou seja, D = 2 x R. Tambm temos que 3,14 a constante pi.

De modo geral usaremos:

Permetro = Diam . 3,14 . / 360 ou Permetro = 2 . Raio . 3,14 . / 360Linha Neutra ou Linha Mdia.Para obter uma chapa dobrada segundo um determinado perfil, necessrio cortar a chapa com tamanho certo. Para isto necessrio conhecer as dimenses da pea desenvolvida. Na conformao da dobra, todas as fibras do material padecem solicitaes de compresso ou trao, sofrendo conseqentemente alongamento ou encurtamento. 3

As nicas fibras que permanecem inalteradas so as que esto localizadas no plano neutro, ou, tratando-se de elementos lineares, na linha neutra. As fibras ali localizadas no sofrem deformaes, portanto o desenvolvimento desta linha nos fornecer o comprimento exato da chapa ou da tira a ser cortada.

A Figura abaixo apresenta de forma esquemtica a posio da linha neutra em uma pea dobrada.

A linha neutra no se encontra sempre na metade da espessura da chapa. Atravs de ensaios prticos, chegou-se a concluso que: A localizao da linha neutra LLN ser na metade (1/2) da espessura da chapa quando for at 1 mm; Para espessura acima de 1 mm a localizao da linha neutra LLN ser 1/3 da espessura

1/5 da curvatura interna quando a dobra obtida com ferramentas providas de sujeitadores ou prensa-chapa.

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Exemplo.

Calcular o comprimento desenvolvido da chapa utilizada para fabricar o perfil U.

Resoluo:Material: ao chapa 1020

Alongamento = 37,5%

Espessura e = 3 mm

Largura b = 20 mm

Comprimentos C = 40 m;

Altura D = 20 mm

Raio mnimo (Rm):

Rm = (50 x 3 / 37,5) - (3 / 2) = 2,5 mm

Localizao da Linha Neutra ( LLN):

LLN = 1 x 3 / 3 = 1 mm

Comprimento desenvolvido:

b-a = 20 mm

c-b = Raio neutro = Raio interno + LLN = 2,5 + 1 = Rn 3,5 mm

b-c = 7 x 3,14 x 90 / 360 = 5,49 mm

d-c = 40 mme-d = c-b = 5,49 mm

f-e = 20 mmComprimento f-a = 20 + 5,49 + 40 + 5,49 + 20 = 90,98 mm

A largura da chapa onde o perfil vai ser dobrado b = 20 mmNeste caso, especifica-se uma chapa de 3,0 x 20 x 90,98 mm de ao chapa 1020 para fabricar o perfil da figura mostrada acima.5

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Aula 05 - 06 ___/___/___FORAS QUE ATUAM NA OPERAO DE DOBRA.

As principais foras que atuam na operao de dobramento so:

Fora de Dobramento (Fd);

Fora de prensa-chapa (Fpc) e,

Fora lateral (Flat)Numa dobra simples em matriz, parte da chapa fica presa pelo prensa chapa e a outra parte permanece livre, todo o conjunto funcionando como uma viga em balano conforme figura a seguir.Dobra em L:

LLN = 1/5 . e

Fd =( 2 . r . esp . larg ) . n dobra 6

Flat = _Fd_ 2

Fpc = 5,4 . e . pDobra em U:

A = 4,5 . e

Fd = ( 2 . r . esp . larg ) . n dobra 6

Flat = _Fd_ 2

Fpc = 1,20 . Fdh1 = 1,5 . Fd . altura H = 0,75 . Fd . comp

larg . f 6 larg . fDobra em V:

V ferr. = 20 . e

Fd = 2_ . 2. r . (esp) . larg

3 Av

Flat = _Fd_ 2

Fpc = =1,20 . FdDobrando a chapa:

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Aula 07 - 08 ___/___/___

PROJETO

Conforme estudos feitos em sala de aula, determine os projetos:

Tarefa 01

Tarefa 02

Tarefa 03

Tarefa 04

Trabalho Avaliativo:

Tarefa 05

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Tabelas Tcnicas

9 Disciplina: Projetos de Ferramentas

Aula 09 - 10 ___/___/___

Ferramenta de Estampo

Durante o processo, o material cortado de acordo com as medidas das peas a serem estampadas, a que se d o nome de tira. Quando cortamos numa tira de material as formas de que necessitamos, a parte til obtida recebe o nome de pea. O restante de material que sobra chama-se retalho, como na figura a seguir.

1Conjunto SuperiorO conjunto superior a parte mvel do estampo. fixada mquina, realiza movimentos de sobe-desce e apresenta os seguintes componentes: espiga, placa superior, placa de choque, placa porta-punes , punes e faca de avano.

- Espiga uma pea geralmente cilndrica de ao 1020 a 1045 que, introduzida e presa no alojamento do cabeote da prensa, sustenta o conjunto superior.

2Dimensionamento da espiga:

Dim. Espiga = 4 x Prensa / 3,14 x rPara o exemplo usaremos: Ao 1020 trefilado ; r 9 kgf / mm ; Fp 12500 Kgf;Dimetro Espiga = 4 x 12500 / 3,14 x 9 = 42 mm

(usaremos dimetro de 50 mm, conforme tabela dimensional).Tabela dimensional da espiga

- Placa superior (Ps) uma placa de ao 1020 a 1045 que tem por finalidade fixar a espiga e unir, por meio de parafusos, a placa de choque e a placa porta-puno. 3 Espessura mnima 20 mmDimensionamento da placa superior:

A experincia aconselha:FORA DE CORTE DA PRENSAESPESSURA DA PLACA SUPERIOR

20 a 30 ton.30 mm

30 a 50 ton.45 mm

50 a 80 ton.55 mm

- Placa de Choque (Pc) uma placa de ao 1060 a 1070, temperada e retificada, que tem a funo de receber choques produzidos pelas cabeas dos punes no momento em que eles furam ou cortam a chapa, evitando sua penetrao na placa superior. A espessura da placa de choque no pode ser menor que cinco milmetros e varia conforme o material a ser cortado.

Dimensionamento da Placa de Choque;

Placa de Choque = _ 4 x Fora corte__ Permetro de cortePara o exemplo usaremos: Fora de corte no puno crtico = 530 Kgf ;

Dimetro do puno = 4 mm.Placa de Choque = 4 x 530 / 3,14 x 4 = 13 mm- Placa porta-punes (Ppp) uma placa de ao 1020 a 1045 situada logo abaixo da placa de choque ou da placa superior. fixada por parafusos e tem como funo sustentar punes, cortadores, cunhas e pode ter as mesmas dimenses da matriz.4

Espessura mnima 20 mm- Puno (Pu) uma pea de ao com elevado teor de carbono (Ao Rpido), temperada e revenida, que faz o corte quando introduzido nas cavidades da placa-matriz, dando forma ao produto. O puno pode ser classificado em simples, quando sua forma no apresenta dificuldade de construo. classificado como puno com peas postias quando apresenta partes frgeis que sero submetidas a grandes esforos.- Faca de avano (Fa) um puno cuja largura equivale ao passo da matriz. Deve ser usada em estampos progressivos para obter maior rapidez no trabalho. As facas podem ser simples ou duplas.

A faca de avano faz um corte lateral na tira com a mesma medida do passo. Isso possibilita o deslocamento da tira em passos constantes para obteno de peas padronizadas.

Tabela Coeficiente de Elstico para Ferramentas de Corte: AOS22.000 Kgf / mm

COBRE10.000 Kgf / mm

ALUMINIO6750 Kgf / mm

BRONZE9.000 Kgf / mm

LATO8.000 Kgf / mm

5Dimensionamento do puno.O puno e comprimido axialmente, necessrio, portanto, que seja dimensionado de modo a resistir aos esforos de compresso. Sendo o puno um elemento esbelto e carregado axialmente, pode flambar. Para evitar este inconveniente, limita-se o comprimento do puno ao valor dado pela formula: ____________________ Altura do puno = L = ( 9,85 x Ce x Mi / F. Corte) / 0,75Momento de Inrcia (Mi).

O Momento de Inrcia (Mi) mede a distribuio da massa de um corpo em torno de um eixo de rotao, mede a sua rigidez, ou seja, a sua resistncia flexo em relao a esse eixo. Mi = 3,14 x (R) / 4 Mi = 0,1098 x (R) Mi = (h) / 12Mi = b x h / 12Mi = 0,5413 x (R)

Para o exemplo usaremos:Seco retangular de 6 x 3 mm destinado a furar chapa de ao carbono; Espessura de 2,5 mm; Modulo de elasticidade 22.000 Kgf / mmMomento de inrcia 13,5 mm4; Fora da prensa 1600 Kgf; Resistncia de corte 32 Kgf / mmAltura do puno = ( 9,85 x 20.000 x 13,5 / 1600) / 0,75 = 54 mm 6

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Aula 11 - 12 ___/___/___

Baricentro.

Baricentro ou Centro de gravidade representado pela letra C.G. O baricentro de uma figura o ponto por onde passa a resultante da fora-peso. Quando a pea a ser estampada apresentar vrios pontos de fora (vrios punes de corte), devemos equilibrar essas foras, de maneira que, cada puno receba fora equivalente para o corte. Exemplo:

LOCALIZAO DA ESPIGA E DO EXTRATOR

A espiga deve localizar-se no centro das foras e no necessariamente no centro do estampo. Se isso no acontecer surgir de um lado da espiga uma fora maior que do outro lado e ocasionar uma inclinao no puno motivada pela folga das guias do cabeote da prensa. Esta inclinao tornar irregular a folga entre o puno e a matriz e a pea apresentar rebarbas alm de um desgaste da matriz no lado mais justo. Em piores condies pode ocasionar at a quebra da matriz ou do puno.

Em geral:

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Disciplina: Projetos de Ferramentas

Aula 13 - 14 ___/___/___Conjunto InferiorO conjunto inferior a parte imvel do estampo. fixada mquina e apresenta os seguintes componentes: placa-guia, guias laterais, placa-matriz e placa-base.

- Placa-guia (Pg) uma placa de ao 1020 a 1045 que tem a funo de guiar os punes e pilotos centradores nas cavidades cortantes da matriz. A espessura da guia varia conforme o tamanho do estampo, o curso e a funo dos punes, em um projeto simples pode seguir as mesmas dimenses da matriz, observe a figura a seguir.

Espessura mnima 20 mm8

- Guias laterais so duas peas de ao 1040 a 1060 colocadas na lateral da placa-matriz. Podem ser temperadas e revenidas. Sua funo guiar a tira de material a ser cortado.

Em geral:A espessura H H = 2 x esp (e < 3mm)

H = 1,5 + e (e. 3,5 4 mm)

H = 2 + e (e. 5,0 6,5 mm)

H = 2,5 + e (e. 7,0 8,0 mm)

A abertura A

A = a + 0,5 (e. > 1,0 1,5 mm)A = a + 1,0 (e. 1,6 3 mm)

A = a + 1,5 (e. 3 5 mm)

- Placa-matriz (Pm) uma placa de ao com elevado teor de carbono, temperada, revenida e retificada, com cavidades que tm a mesma seco dos punes. A placa matriz, tem a funo de reproduzir peas pela ao dos punes. Observe que a matriz apresenta, nas arestas internas de corte, uma parte cnica (ngulo de sada de 0,30 a 15) para facilitar a passagem da pea ou do retalho.

Espessura mnima 20 mm9

O dimensionamento a determinao da espessura, comprimento e largura da matriz, que obtida pela relao a seguir. A distncia de uma aresta de corte com as laterais da matriz depende do tipo de aresta: Circular (raio ou circunferncia); Face paralela; Encontro de arestas em ngulo.

Para as distncias entre os furos de parafusos, pinos de guia e arestas de corte, as diferentes distncias entre elementos da matriz conforme desenhos abaixo.

M = 1,5 . Diam paraf N = 2 . Diam paraf _______Em = F corteY = 1,2 . EmCm = Passos + (2 . Y)

Lm = Fita + (2 . Y)

As placas-matrizes podem ser inteirias, quando constitudas de uma nica pea, ou seccionadas, quando constitudas de vrias peas utilizadas nos estampos de grandes dimenses.

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- Placa-base (Pb) uma placa que serve de apoio placa-matriz e fixada a ela por meio de parafusos e pinos de guia. construda em ao 1020 a 1045 ou ferro fundido 26FF. Quando a pea j cortada sai pela parte inferior da matriz, a placa-base tem sempre uma cavidade com dimenso maior para facilitar a sada, conforme figura a seguir.Dimensionamento da placa base:

Espessura mnima 25 mm

A experincia aconselha:FORA DE CORTE DA PRENSAESPESSURA DA PLACA BASE

20 a 30 ton.35 mm

30 a 50 ton.50 mm

50 a 80 ton.75 mm

ESTAMPO MISTO.

Existem estampos mistos cujas estruturas so o resultado da unio dos estampos de corte e de dobra. Os estampos mistos realizam as duas operaes, tanto de corte como de dobra. Na figura ao lado, vemos um estampo em corte e seu produto correspondente. 11

Disciplina: Projetos de Ferramentas

Aula 15 - 16 ___/___/___

BASE NORMALIZADA (BE1).

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Disciplina: Projetos de Ferramentas Aula 17 - 18 ___/___/___

Pesquise a respeito e responda o questionrio a seguir.1- O que voc entende pelo processo de estampagem? Quais suas principais operaes?2- Quais as principais vantagens e desvantagem do processo de estampagem?3- Descreva a nomenclatura bsica da ferramenta de estampagem.4- Descreva a operao de corte no processo de estampagem.

5- Qual a funo da folga entre o puno e a matriz no processo de estampagem. Quais suas implicaes?6- Como consigo calcular a fora necessria para o corte (estampo)?7 - Como reduzir a fora de corte no processo de estampo? Quais as principais caractersticas do artifcio?8- Por que importante o estudo do "layout" das chapas ou matria prima?9 - No processo de estampo muitas vezes, as peas devem ser separadas umas das outras, descreva as principais caractersticas.10 - Descreva a operao de dobramento. 11 - Qual a principal caracterstica da operao de dobramento.12- Porque importante a linha neutra da pea no processo de dobramento?13- Qual a influencia do raio para o dobramento14- O que voc entende por retorno elstico (Spring-back) nas operaes de dobramento? 15- Nos processos de estampagem quais as caractersticas das prensas excntricas, prensas de frico ou parafusos e hidrulicas.13PROJETO AVALIATIVOConforme estudos feitos em sala de aula, determine os projetos:

Tarefa 01

Tarefa 02

Tarefa 03

Tarefa 04

Trabalho Avaliativo:

Tarefa 05

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Tabelas Tcnicas

15BIBLIOGRAFIA.

Fabrication of Chromium Nickel Stainless Steel - 300 Series - International Nickel Publication Forming of Stainlen Steel and heat resisting alloys - Metal Handbook vol 4 Mexinox El Embutido de Aceros Inoxidables Mxico Elaborado por El Dr. Rafael R. Ruiz Vzquez Berruti Aldo - Stampi e Presse Oehler - Kaiser - Herramientas de Troquelar, Estampar y Embutir Bortoloto J. A. - Apostila de Estampagem.

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